Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности

Электрогидравлические устройства для коллоидного обогащения руд и бесшахтной добычи полезных ископаемых

Для дробления и измельчения пластических проводящих ма­териалов (например, металлов или их проводящих соединений) были разработаны способ и устройство, позволяющие получать как крупнозернистые порошки этих металлов, так и весьма диспер­сные их измельчения (см. рис. 4.38). Изложенный выше способ получения коллоидов положен также в основу способа коллоид­ного обогащения некоторых материалов (например, руд), содер­жащих проводящие включения (например, сернистые или углеро­дистые соединения металлов) [5].

При осуществлении этого способа во взвешенное в жидкости коллоидное состояние переходит вся проводящая часть материала, которая может быть удалена, а непроводящая часть остается в ванне. Поскольку ценным материалом может быть как проводя­щая, так и непроводящая часть данного материала, то способ по­зволяет обогащать любую из них [29]. Этим способом можно выделить, например, железистые включения, имеющиеся в составе технического электрокорунда, и, таким образом, обогатить непро­водящую часть — корунд или выделить (отделить от, пустой по­роды) проводящую часть руды типа медного колчедана и, сле­довательно, обогатить ее.

Сущность способа та же, что и способа получения коллоидов металлов, но при разработке устройств для его использования в целях получения непрерывного процесса обогащения дно ванны разделения должно быть выполнено' подвижным, с тем чтобы мед­ленно двигающийся по нему материал успел полностью потерять свой проводящий компонент и был - выгруженным в бункер, а на его место поступал бы свежий, необогащенный материал.

На рис. 5.20 предлагается один из вариантов такого устрой­ства. Подлежащий обогащению материал подается в загрузочный бункер, откуда равномерным слоем поступает на конвейерную ленту транспортера, выполненную из непроводящего материала. Сверху, вдоль ленты (по ее середине), размещена тонкая и узкая пластина центрального электрода, благодаря этому обогащаемый материал в процессе движения по ленте постоянно контактирует с этой пластиной. Стенки ва-нны являются вторым отрицательным электродом. Таким образом, искровые разряды распространяются по обеим сторонам от оси конвейерной ленты к бортам удлиненной ванны. При соответствующей скорости движения конвейера в зависимости от мощности питающей силовой установки про­исходит полное разделение компонентов материала. Освобожден­ный от примесей материал или пустая порода попадает в прием­ный бункер, откуда элеватором выдается наружу, а образовавший­ся коллоид непрерывно удаляется из ванны по трубопроводу. Расход жидкости в ванне пополняется по трубопроводам, раз­мещенным по бортам ванны, откуда жидкость через отверстия выбрасывается тонкими струями, взбалтывая образующийся кол­лоид. При этом материал, подлежащий обогащению, должен за­гружаться в ванну разделения достаточно измельченным.

Способ пригоден также и для обогащения золота и других благородных металлов [3, 5].

Способ бесшахтной добычи токопроводящих полезных иско-' паемых вытекает из способа коллоидного обогащения материа­лов [3]. Электрогидравлическая технология бесшахтной добычи полезных ископаемых может осуществляться следующим образом. С поверхности, через сетку предварительно пробуренных сква­жин в рудном теле или пласте, производят взрывы ВВ, вызываю­щие раздробление и растрескивание пласта, с тем чтобы обра­зующиеся в пласте трещины соединили скважины между собой. Скважины бурятся на расстоянии 10—20 м друг от друга (в зави­симости от рабочего напряжения ГИТ). В одни скважины опус­кают металлические трубы, одновременно служащие отрицатель­ными электродами, а другие такие же - трубы, но с пропущен­ными сквозь них высоковольтными кабелями-являются положи­тельным« электродами. Каждая «положительная» скважина окружена четырьмя—шестью «отрицательными» скважинами.

Для того чтобы наиболее, полно охватить электрогидравли - ческим воздействием всю площадь пласта рудного залегания, через определенные промежутки времени «положительные» скважины меняются на «отрицательные» и наоборот, при сохра­нении того же принципа взаимного окружения одной «поло­жительной» скважины несколькими «отрицательными». Через «положительные» скважины нагнетается вода, через «отрица­тельные» — откачивается образующийся коллоид. Ввиду потреб­ления при производстве этих работ значительных мощностей, а также в целях получения максимальной экономии электро­энергии при работе на высоких напряжениях рационально пода­вать в пласт ток разрядного контура ГИТ, питаемого непосред­ственно от ЛЭП, без трансформаторной подстанции.

Для того чтобы процесс мог начаться, достаточно, чтобы только одна из трещин соединила скважины противоположных знаков и заполнилась непрерывной лентой воды. Удаление кол­лоида расширит пути контакта, а последующая работа горного давления вызовет мощное растрескивание пласта. Поскольку вода в пласт подается под давлением, то независимо от пластового дав­ления пропитка его водой и вымывание коллоида надежно обеспе­чиваются. По мере удаления образующегося коллоида, с воз­никновением пустот, горное давление будет разрушать пласт и далее, измельчая его на мелкие куски и значительно облегчая развитие процесса.

В силу способности разрядов мигрировать далеко в стороны от линии кратчайшего расстояния между электродами гаранти­руется удаление полезных ископаемых из разного рода «карма­нов», впадин, линз и других структурных неравномерностей пласта. Вода может быть использована любая, в том числе и пласто­вая, если она не слишком минерализирована. В ходе исполь­зования воды в качестве рабочей жидкости она насыщается растворимыми соединениями таких элементов, как германий, уран, торий, и превращается в ценный рудный продукт или сельско­хозяйственное удобрение и подлежит использованию.'

Поднятый на поверхность коллоид полезного ископаемого подается в отстойники, откуда после отстаивания коллоид в виде густой пульпы (если это, например, уголь) поступает либо на брикетирование, либо на непосредственное сжигание в топках вместе с водой. Осветленная вода закачивается обратно в пласт.

Опытным путем установлено, что вода, слитая. с коагулиро­вавшего коллоида, вызывает быструю коагуляцию новой порции коллоида, если будет добавлена к ней. Это позволяет предпо­лагать, что коагуляция начинается еще в процессе транспор­тирования коллоида из-под земли.

Представляется чрезвычайно перспективным извлечение этим способом угля из старых выработок и отвалов. В выработку предварительно опускают через старые шахтные или вентиля­ционные стволы электроды, соединенные с сетью надежно сварен­ных друг с другом неизолированных проволочных разветвлений, проложенных по штрекам, штольням и прочим горизонтальным выработкам. Затем разрушаются все целики и все выработки заполняются водой. Разработка отвалов осуществляется путем образования на терриконах обвалованных площадок, заполняе­мых затем слоем воды. По центру этих площадок размещаются положительные, а по краям — отрицательные электроды. По мере выработки угля на дно площадок засыпаются слои свежей породы, а бортовые валы поднимаются.

При подземной выработке рациональнее работать на высоких (до 500 кВ и выше) напряжениях. При наземной выработке (например, при разработке отвалов) представляет интерес работа на относительно низких напряжениях.

Одновременно с получением коллоида удаляются из угля и соединения серы. Сера при этом переходит либо в растворимые в воде соединения, либо в виде сероводорода уходит в воздух. Естественно, в обоих случаях сера должна быть утилизирована. Особенно эффективно применение этого способа для разработки самых бедных, «нерентабельных» угольных месторождений, со­стоящих из тонких прожилок угля Ыежду толстыми пластами пустой породы. При этом следует иметь в виду, что продуктив­ность электрогидравлической бесшахтной добычи угля (кроме прямой зависимости от параметров импульса тока и подаваемой мощности) зависит также и от проводимости угля.