Стенд для моделирования процессов подземного выщелачивания

 

Изобретение относится к моделированию процесса обработки рудного массива, выщелачивающими агентами и м.б. использовано при геотехнологиче.ской разработке. Цель - расширение функциональных возможностей моделирования за счет исследования пространственной картины движения выщелачивающего агента по пласту, определения скорости движения выщелоченной зоны и возможности моделирования при различных углах падения рудных пластов. Стенд состоит из напорной емкости 1'^для раствора реагента и трех колонок 4 для ру-')jf/f/^fTl^ffffff^Фиъ.1\/елсо ^J^>&

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 В 43/28

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О 4

В (21) 4816921/03, (22) 23.04,90 (46) 07.02;92. Бюл. N. 5 (71) Научно-исследовательский и проектный институт по обогащению и агломерации руд черных металлов "Механобрчермет" (72) К.А.Киселев, В.Л.Кучер, А.И.Бажал, В.Л.Велитченко, С.А. Рыльков и А.Г.Дербас (53) 622.234.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1125511, кл. G 01 15/08, 1980.

Луценко И.К. и др. Бесшахтная разработка рудных месторождений. — М.: Недра, 1986, с. 84 — 87.,, SU 1710714 А1 (54) СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ПОДЗЕМНОГО. ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ (57) Изобретение относится к моделированию процесса обработки рудного массива выщелачивающими агентами и м.б. использовано при геотехнологической разработке, Цель — расширение функциональных возможностей моделирования за счет исследования пространственной картины движения выщелачивающего агента по пласту, определения скорости движения выщелоченной эоны и возможности моделирования при различных углах падения рудных пластов, Стенд состоит из напорной емкости 1 для раствора реагента и трех колонок 4 для ру1710714

40 ды. Емкость 1 и колонки 4 соединены трубками 3. Каждая колонка 4 сообщена с емкостью 5 для сбора продуктивного раствора и снабжена приемной камерой для подключения к источнику физических воздействий. . Каждая колонка 4 установлена с возможностью поворота вокруг поперечной оси и снабжена штуцерами 11. Последние установлены по длине колонок 4 и служат для

Изобретение относится к устройствам для моделирования процесса обработки рудного массива выщелачивающими агентами и может быть использовано в горнорудной промышленности, в частности при геотехнических способах разработки полезных ископаемых.

Известна конструкция стенда для испытания движения жидкости и газа в проницаемых материалах, включающая напорную емкость для исследуемой жидкости, блок очистки, камеру для образца, состоящую из двух труб, сливную емкость и источники вакуума и давления.

Однако на данном стенде не представляется возможным моделировать движение жидкости и газа в протяженных фильтрующих системах, кроме того, стенд не дает воэможности исследовать характеристики фильтруемого материала.

Наиболее близким к предлагаемому является стенд, включающий питающую напорную емкость, фильтрующую колонку для модели участка рудного пласта, трубку для подачи раствора, емкость для сбора продуктивного раствора.

На данном стенде не представляется возможным моделирование пространствен ной картины движения выщелачивающего агента по пласту (по трем координатам одновременно). определение скорости движения выщелоченной зоны, исследование влияния градиента давления на параметры процесса выщелачивания.

Не представляется возможным также моделирование процесса подземного выщелачивания при различных углах падения рудных пластов.

Цель изобретенйя — расширение функциональных воэможностей моделирования процессов подземного выщелачивания.

Поставленная цель достигается-тем, что

- стенд для моделнро,ения процессов подземного выщелачивания. включающий на5

35 отбора проб раствора. Напорная емкость

2 установлена с воэможностью вертикального перемещения. Раствор поступает в приемную камеру. Затем через перфорированную перегородку раствор поступает в колонки 4. с рудой. Для получения объемной картины выщелачиваемой руды в пласте колонку 4 поворачивают по трем направлениям поворотной оси. 2 ил., 1 табл. порную питающую емкость, фильтрующую колонку, трубку для подачи раствора и емкости для сбора продуктивного раствора, снабжен двумя дополнительными колонками так, что, каждая колонка установлена с возможностью поворота вокруг поперечной оси и снабжена штуцерами для отбора проб продуктивного раствора и соединенной с ней перфорированной перегородкой приемной камерой c.штуцерами для подключения к источнику физических воздействий, кроме того напорная питающая емкость вы1 полнена подвижной.

Благодаря тому, что напорная питающая емкость выполнена подвижной, возможно исследование влияния градиента давления на параметры процессов выщелачивания — скорость фильтрации, расход реагента, отношение Т:Ж, что особенно важно при подземном выщелачивании богатых слабопроницаемых руд, Наличие в фильтрующей системе трех колонок, установленных с воэможностью поворота вокруг своей поперечной оси, позволяет создать объемную картину движения жидкости в пласте и является оптимальным, так как две и менее колонок не дают возможность моделировать данный процесс (выщела ивание идет по двум и менее направлениям), Наличие четырех и бо-. лее колонок просто нецелесообразно, так как увеличиваются размеры стенда и затраты на его изготовление, принципиально не увеличивая возможность, моделирования движения жидкости в пласте, так как три колонки имитируют выщелачивание по трем основным координатам.

На стенде имеется возможность моделировать процессы физического влияния на выщелачиваемые породы с целью интенсификации процесса выщелачивания в частности, с целью увеличения эффективной пористости породы. Для этого через штуцера, расположенные на приемной камере

1710714

10

20

Полученные в ходе моделирования про40 цесса коэффициенты фильтрации подтверждают теоретические положения о том, что оптимальные условия процесса подземного выщелачивания достигаются для данных пород при горизонтальной фильтрации. Пол45 ученные коэффициенты вертикальной и наклонной фильтрации не отвечают требованиям эффективного протекания процесса, При коэффициенте менее 0,8 — 1 м/с процесс подземного выщелачивания прак50 тически не протекает. В связи с этим в таблице представлены данные опытов по трем типам марганцевых руд при горизонтальной фильтрации, Использование предлагаемого стенфильтрующей колонки, присоединяют механизм физического воздействия (вибратор, импульсный генератор, и др.).

Благодаря тому, что колонка снабжена приемной камерой.с перфорированной перегородкой,. происходит наполнение каме- . ры реагентом и процесс выщелачивания идет по всему сечению образца.

Наличие по всей длине фильтрующей колонки штуцеров для отбора проб продуктивного раствора позволяет определять скорость движения выщелоченной зоны, концентрацию исследуемого компонента а аыщелачивающем растворе, и другие показатели.

На фиг.1 изображен предлагаемый стенд, аид сбоку; на фиг.2 — то же, аид сверху.

Стенд для моделирования процесса подземного выщелачивания включает основную напорную емкость 1, подвижную напорную емкость 2, трубку 3 для подачи раствора, фильтрующую колонку 4, емкость

5 для сбора продуктивного раствора. Колонка установлена на опорной раме 6 и закреплена с помощью поворотной оси 7.

Фильтрующая колонка 4 снабжена приемной камерой 8 и соединяется с ней перегородкой 9. Для подключения к источнику внешних физических. воздействий на приемной камере 8 расположены штуцеры 10.

Фильтрующая. колонка 4 по всей длине снабжена штуцерами 11 для отбора проб продуктивного раствора. который собирается в емкости 12.

Стенд работает следующим образом.:

Выщелачивающий раствор из основной емкости 1 поступает в подвижную напорную емкость 2, а затем по трубке 3 попадает в фильтрующую колонку 4, Рассмотрим моделирование процесса выщелачивания в одной колонке 4, Выщелачлвающий раствор поступает а приемную камеру 8, затем через перфорированную перегородку 9 в фильтрующую колонку 4, заполненную исследуемым образцом руды.

Через определенное время, обусловленной свойствами руды, начинается фильтрация выщелачивающего раствора через руду.

Продуктивный раствор собирается в приемной емкости 5, Для получения объемной картины выщелачивания руды а пласте кОлонку поворачивают по трем направлениям вокруг поворотной оси 7, На стенде определяют значения всех параметров, необходимых для проведения 5 расчетов и прогнозирования процесса подземного аыщелачиаанич руды: СΠ— начальная концентрация вещества а растворителе, г/дмз; С - концентрация вещества в раство3, рителе в данный момент времени, г/дм; G — расход растаерителя, м /сут: с — время з выщелачивания, сут.

Коэффициенты фильтрации рассчитываются по формуле

КФ - м/сут, 0 где S — площадь поперечного сечения потока.

Так же определяется по данным опыта соотношение Т;Ж, где Т вЂ” весовая единица сухой руды, Ж вЂ” количество весовых единиц растворителя, которое необходимо проф-. ильтровать через это количество руды а пласте для рентабельного извлечения полезного компонента..Как пример рассматривают моделирование подземного выщелачивания марганцевых руд трех типов: карбонатной

{пористой}, смешанной, карбонатной (песчан истой), Опыт проводится с каждым типом руды отдельно. Для каждого типа руды моделируют процесс -выщелачивания в пласте.

Заполняют образцами руды все три фильтрующие колонки, которые выставляют под различным углом наклона (для определения величин коэффициентов горизонтальной, вертикальной и промежуточной фильтрации).

Исходные данные для моделирования процесса на стенде: используемый растворитель 10% Н2504; количество растворителя для одного опита 0,1 м . з

Все пробы руды, загружаемой в одну фильтрующую колонку, 20 кг.

Снятые со стенда, а также полученные расчетным путем данные а опытах с каждым типом руд сведены а общую таблицу. да позволяет моделировать процесс подземного выщелачивания руд различных металлов с использованием физических воздействий на процесс с целью его интенсификации, при этом возможно изученив пространственной картины подземного вы1710714 щелачивания при различных углах падения рудных пластов.

Формула изобретения

Стенд для моделирования процессов подземного выщелачивания, включающий напорную емкость для раствора реагента, соединенную с помощью трубки с фильтрующей колонкой, сообщенный с емкостью для сбора продуктивного раствора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей моделирования за счет исследования пространственной картины движения выщелачивающего агента по пласту, определения скорости

1. Началь-,Концен ная т рация кон- насыще,центра1ния в

1ция 1раствоТ:Ж

Коэффициент

Коэффициент

Время выщелачиТип марганцевой руды вертикальной фильтрации

К4 д и/сут горизонвания

t,ñóò, при горизонрителе

c„„, г/дс з марганцевой ру ды в раство рителе

Cu„ тальной фильтрации

Ксэ м/сут тальной фильтрации г/дм

Ка рбонатная (пористая) 0 0078 047 00165 212 013 091 0 215 16

Смешан0,68 0,0114 1,47 0,37 0,87 0 17,5

1:10

0,0078 ная

Карбонатная (песчанистая) 0,52 0,0148 1,9 0,09 0,21 0 28,1

1:7

0,0078

Площадь поперечного сечения S (фильтрующей колонки) Расход растворителя Q мз/сут при ro ризонтальной фильтрации движения выщелоченной зоны и возможности моделирования при различных углах падения рудных пластов, стенд снабжен двумя дополнительными колонками, при этом каж5 дая колонка установлена с возможностью поворота вокруг поперечной оси и снабжена штуцерами для отбора проб раствора. установленными по длине колонки, и соединенной с ней посредством перфорирован10 ной перегородки приемной камерой для подключения к источнику физических воздействий, причем напорная емкость установлена с возможностью вертикального перемещения.

:Коэф:фици-! ент проме1жуто.ной

I филь-! трации

К,р д . И/с

1710714

Фиг.2

Составитель- H,Ðóäåíêî

Техред М;Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор М.Бланар

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 318 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5