Стенд для моделирования процессов выщелачивания полезного компонента из твердых пород в естественном залегании

 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к устройствам аналогового моделирования процесса выщелачивания полезного ископаемого при отработке месторождения твердых горных пород для определения геотехнологических и гидрогеологических параметров . Цель - повышение эффективности моделирования и снижение себестоимости определения технологических параметров путем обеспечения равномерного доступа выщелачиваемых Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к устройствам аналогового моделирования процесса выщелачивания полезного ископаемого при отработке месторождения твердых горных пород для определения геотехнологических и гидрогеологических параметров . растворов по всему объему образца и разграничения условий фильтрации по всем его мелким однородным слоям, а также путем повышения достоверности получаемой информации в процессе выщелачивания в динамике и выявления характера распределения в породе полезного компонента . Стенд состоит из емкости для активных растворов, магистрали, связывающей ее с камерой (К) в виде половины разрезанного вдоль оси цилиндра с торцовыми стенками и штуцерами для подачи растворов и стравливания воздуха. Для обеспечения герметизации стенд снабжен кожухом в виде полуцилиндра, внутри которого размещены К и днище камеры (ДК), К установлена на резиновую прокладку (РП) с щелевой прорезью . К РП приклеен слоистый образец керна и они укладываются на ДК. ДК, как и РП, имеет в середине щелевую прорезь, в которую жестко вмонтированы патрубкиячейки для отвода продуктивных растворов в мерные емкости. Для ограничения площади дренажа верхние окончания стенок патрубков заострены и возвышаются над плоскостью ДК на толщину РП. Герметизация К относительно РП и ДК осуществляется за счет заглубления элементов жесткой фиксации кожуха 2 ил. Известен стенд для моделирования процесса выщелачивания в скальных рудах УИПК-1, состоящий из цилиндрической камеры , сделанной из кислотостойкого материала , внутри которой расположена соосно с камерой торообразная эластичная емкость из кислотостойкой резины. В съемной крышке камеры выполнен штуцер подачи выщелачивающих раствоё 2 ю о 3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4827378/03 (22) 21.05.90 (46) 23.06.92, Бюл, М 23 (71) Московский геологоразведочный институт им. Серго Орджоникидзе (72) И.С.Осмоловский и И.Н.Зубанов (53) 622.234.4(088,8) (56) Грабовников В.А. Геотехнологические исследования при разведке металлов. — М.:

Недра, 1983, с. 68-69.

Справочник руководство гидрогеолога. — Л.: Недра, 1979, с. 79. (54) СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ПОЛEÇH0ГО КОМПОНЕНТА ИЗ ТВЕРДЫХ ГОРНЫХ

ПОРОД В ЕСТЕСТВЕННОМ ЗАЛЕГАНИИ (57) Изобретение относится к горнодобывающей г,ромышленности, в частности к устройствам ачалогового моделирования процесса выщелачивания полезного ископаемого при отработке месторождения твердых горных пород для определения геотехнологических и гидрогеологических параметров, Цель — повышение эффективности моделирования и снижение себестоимости определения технологических параметров путем обеспечения равномерного доступа выщелачиваемых

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к устройствам аналогового моделирования процесса выщелачивания полезного ископаемого при отработке месторождения твердых горных пород для определения геотехнологических и гидрогеологических параметров.

„„. 0 „„1742679 А1 (я)5 G 01 К 15/08, Е 21 В 43/28 растворов по всему объему образца и разграничения условий фильтрации по всем его мелким однородным слоям, а также путем повышения достоверности получаемой информации в процессе выщелачивания в динамике и выявления характера распределения в породе полезного компонента. Стенд состоит из емкости для активных растворов, магистрали, связывающей ее с камерой (К) в виде половины разрезанного вдоль оси цилиндра с торцовыми стенками и штуцерами для подачи растворов и стравливания воздуха. Для обеспечения герметизации стенд снабжен кожухом в виде полуцилиндра, внутри которого размещены К и днище камеры (ДК), К установлена на резиновую прокладку(РП) с щелевой прорезью. К РП приклеен слоистый образец керна и они укладываются на ДК, ДК, как и

РП, имеет в середине щелевую прорезь, в которую жестко вмонтированы патрубкиячейки для отвода продуктивных растворов в мерные емкости. Для ограничения площади дренажа верхние окончания стенок патрубков заострены и возвышаются над плоскостью ДК на толщину РП. Герметизация К относительно РП и ДК осуществляется за счет заглубления элементов жесткой фиксации кожуха, 2 ил.

Известен стенд для моделирования процесса выщелачивания в скальных рудах

УИПК-1, состоящий из цилиндрической камеры, сделанной из кислотостойкого материала, внутри которой расположена соосно с камерой торообразная эластичная емкость из кислотостойкой резины.

В съемной крышке камеры выполнен штуцер подачи выщелачивающих раство1742679 ров. В днище камеры установлен патрубок для отвода продуктивных растворов, Устройство работает следующим образом.

Внутри камеры и эластичной емкости размещают исследуемый образец выщелачиваемой скальной руды в виде цилиндри-ческого керна. Внутрь эластичной торообразной емкости подают поддавлением воздух, что приводит к центрированию образца относительно камеры и герметизации полости в камере над образцом от полости под образцом. После, через верхний штуцер подают выщелачивающий раствор с постоянным давлением, обеспечивающим заданную скорость движения раствора, величина которой определена масштабом модели процесса выщелачивания.

Благодаря боковой герметизации, достигаемой давлением подачи воздуха в эластичную торообразную емкость выше давления подачи выщелачивающих растворов, последние проходят только через образец горной породы. Продуктивный раствор собирается под образцом и отводится через патрубок днища камеры, Однако конструкция камеры дает обобщенный характер выщелачивания ПК из всего образца, не позволяя выделить относительно мелкие изотропные слои, характерные для скальных грунтов, так как изготовление образца из отдельного мелкого c o M o Mo Hoc;è из-за хрупкости технически сложно осуществимо, Таким образом для набора статических данных необходимо проводить большое количество процессов моделирования с большими трудозатратами, что повышает себестоимость анализа.

Стандартная цилиндрическая форма камеры требует цилиндрической формы керна с торцовыми сторонами, имеющими строго плоские обработанные поверхности, перпендикулярные боковым образующим керна, в противном случае предопределена неравномерность проработки выщелачивающими растворами образца керна из-за повышенного расхода растворов на участках, где толщина образца меньше, Цилиндрическая форма камеры, выполненная подобно керну, позволяет осуществить моделирование процесса выщелачивания породы только в одном режиме, например только с одной скоростью фильтрации растворов, так как для эксперимента оригинальный по составу образец задействован полностью, что не позволяет достоверно оценить результаты выщелачивания в динамике, а также выявить характер распределения извлекаемого компонента

50 относительно породы, представленной до выщелачивания в керне.

Целью изобретения является повышение эффективности моделирования и снижение себестоимости определения технологических параметров путем обеспечения равномерного доступа выщелачивающих растворов по всему объему образца и разграничение условий фильтоации по всем

его мелким однородным слоям, а также путем повышения достоверности получаемой информации в процессе выщелачивания в динамике и выявлении характера распределения в породе полезного компонента.

Поставленная цель достигается тем, что стенд для моделирования процессов выщелачивания полезного компонента из твердых горных пород в естественном залегании, включающий камеру для размещения керна с элементами изоляции его корпуса, патрубок подачи выщелачивающих растворов и систему отвода продуктивных растворов из камеры из кислотостойкого материала, снабжен кожухом в виде полуцилиндра, внутри которого с возможностью продольного перемещения размещены камера в виде половины разрезанного вдоль оси цилиндра с торцовыми стенками со штуцерами подвода выщелачивающих растворов и стравливания воздуха, установленная на резиновой прокладке для крепления керна, которая уложена на днище камеры, жестко связанном с патрубками-ячейками для отвода продуктивных растворов, при этом в днище и резиновой прокладке выполнены щелевые прорези с возможностью совмещения между собой и патрубками-ячейками, а на верхней поверхности кожуха установлены элементы жесткой фиксации камеры относительно резиновой прокладки и днища камеры, В пласте в естественном залегании выщелачивающий раствор проникает по всему объему породы, по всем его мелким и однородным, характерным для скальных грунтов слоям, Вследствие различия минералогического состава и фильтрационных условий каждый из слоев обладает собственными технологическими параметрами выщелачивания. Они могут быть определены при разграничении и фиксировании условий прохождения растворов через каждый слой, Для этого в кожухе предлагаемого стенда предусмотрено продольное перемеще, ние и фиксация камеры и днища камеры относительно друг друга. Керн устанавливается между камерой и днищем камеры и имеет вид половины разрезанного вдоль оси цилиндра. К плоскости разреза, которая

1742679

20

40

55 укладывается на днище камеры, приклеивается водостойким клеем резиновая прокладка с щелевой прорезью с области оси цилиндра, Форма камеры, подобная керну со штуцерами в торцовых стенках, обеспечивает равномерный доступ выщелачивающих растворов к внешней поверхности керна. 3а счет заданного напора в керне наблюдается направленная фильтрация продуктивных растворов от внешней поверхности к щели, площадь которой разграничена высокими остроконечными стенками патрубков-ячеек днища камеры. Разграничение условий фильтрации по слоям следует из совмещения стенок, ограничивающих площадь дренажа патрубков-ячеек, и границ выделенных слоев в результате продольного смещения щели резиновой прокладки с обнаженной поверхностью керна относительно щели днища камеры, жестко связанного со стенками патрубков. Таким образом, при определении характеристик процесса выщелачивания горной породы в количестве, необходимом для статистической обработки в лаборатории с использованием предлагаемого стенда, на одном образце можно определить параметры нескольких разных слоев керна вместо одного параметра, обобщенного для всего керна, что снижает трудозатраты на моделирование и позволяет сократить количество исследуемых кернов и, как следствие, буровых работ, необходимых для их получения.

Разграничение условий фильтрации выщелачизающих растворов по слоям снижает требования к строгой форме образца исследуемого керна. Это связано с тем, что скорость фильтрации и технологические параметры для разграниченных стенками патрубков-ячеек однородных слоев постоянные и могут быть рассчитаны из учета их геометрических параметров, имеющих конкретное выра>кение в виде радиуса от внешней поверхности к центру щелевой прорези и размеры прорези, Для обоснования рекомендаций по ре>киму выщелачивания результаты моделирования должны быть представлены в динамике. Необходимы качественная оценка результатов выщелачивания извлекаемого компонента и характер его распределения в породе до выщелачивания.

Эти вопросы могут быть выявлены при наличии дубликата исследуемого образца породы. С этой целью в предлагаемом стенде поочередно используются две половины керна, разрезанного вдоль оси бурения, в результате чего имеются зеркально отраженные поверхности твердой горной породы.

Половина образца породы с зеркально отраженной поверхностью, не подвергнутая процессу выщелачивания, может быть использована для исследования влияния другого режима, либо для оценки последствий выщелачивания путем сопоставления поверхностей до и после выщелачивания.

На фиг.1 изображена схема стенда; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1.

Стенд для моделирования процессов выщелачивания полезного компонента из скальных руд в естественном залегании состоит из емкости 1 для активных растворов, магистрали 2, которая связывает емкость 1 с камерой 3 в виде половины разрезанного вдоль оси цилиндра с торцовыми стенками и штуцерами 4 и 5 для подачи растворов и стравливания воздуха соответственно. Для обеспечения герметизации стенд снабжен кожухом в виде полуцилиндра 6, внутри которого размещены камера 3 и днище 7 камеры, Камера 3 установлена на резиновую прокладку 8 с щелевой прорезью 9, к которой приклеен слоистый образец керна 10, и они укладываются на днище 7 камеры, Днище камеры, как и резиновая прокладка, имеет в середине щелевую прорезь 11, в которую жестко вмонтированы два-шесть патрубков-ячеек 12 для отвода продуктивных растворов в мерные емкости 13, Для ограничения площади дренажа верхние окончания стенок патрубков 12 заострены и возвышаются над плоскостью днища на толщину резиновой прокладки 8. Герметизация камеры относительно резиновой прокладки и днища камеры осуществляется за счет заглубления элементов 14 жесткой фиксации кожуха 6.

Моделирование процесса выщелачивания на стенде осуществляется следующим образом.

Приготовленный раствор с заданным градиентом напора из емкости 1 по магистрали 2 через патрубок 4 подают в камеру 3.

Обеспечение равномерного доступа раствора к образцу из камеры осуществляется за счет вытеснения через патрубок 5 воздуха из камеры 3 подаваемым в нее раствором, Раствор, попадая в образец породы, приклеенный водостойким клеем к резиновой прокладке, фильтруется в нем в направлении от внешней поверхности к области, где у резиновой прокладки 8 имеется щелевидная прорезь 9.

Обогащенный после фильтрации полезными компонентами продуктивный раствор в щелевидной прорези 11 днища 7 камеры 3

1742679

50

55 разделяется стенками патрубков-ячеек 2, уста новленн ых перед вы щелачива нием (за счет смещения щелевидных прорезей днища камеры и резиновой прокладки) таким образом, чтобы литолого-фациальные гра- 5 ницы слоев подчеркивались остроконечными стенками патрубков.

В процессе моделирования формируются время и объем растворов, поступивших в мерные емкости, что используется для опре- 10 деления скорости фильтрации, Собранные пробы растворов отправляются в лабораторию на количественный анализ химических компонентов. Опыт с образцом заканчивается при достижении заданной величины 15 технологических параметров.

Применение предлагаемого стенда моделирования процесса выщелачивания полезного компонента из твердых горных пород в естественном залегании позволяет 20 с образца керна определить ряд параметров вместо одного обобщенного, что снижает затраты для набора данных, необходимых для статистической обработки, 25

Использование в минералогических исследованиях дубликата образца в виде второй половины керна с зеркально отраженной поверхностью, не подвергнуто- 30 го выщелачиванию, повышает информативность, так как позволяет получить информацию об эффекте влияния фильтрации продуктивных растворов в конкретном минералогическом составе. 35

Компактность и простота в употреблении предлагаемого изобретения, помимо использования непосредственно при проведении геотехнологических изысканий на стадии эксплуатационной и детальной раз- 40 ведок, может служить для проведения лабораторных работ в учебном процессе, Формула изобретения

Стенд для моделирования процессов выщелачивания полезного компонента из твердых пород в естественном залегании, включающий камеру для размещения керна с элементами изоляции его корпуса, патрубок подачи выщелачивающих растворов и систему отвода продуктивных растворов из кислотостойкого материала, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности моделирования и снижения себестоимости определения технологических параметров путем обеспечения равномерного доступа выщелачивающих растворов по всему объему образца и разграничения условий фильтрации по всем его мелким однородным слоям, а также путем повышения достоверности получаемой информации в процессе выщелачивания в динамике и выявления характера распределения в породе полезного компонента, он снабжен кожухом в виде полуцилиндра, внутри которого с возможностью продольного перемещения размещена камера в виде половины разрезанного вдоль оси цилиндра с торцовыми стенками со штуцерами подачи выщелачивающих растворов и стравливания воздуха, установленная на резиновой прокладке для крепления керна, которая уложена на днище камеры, жестко связанном с патрубками-ячейками для отвода продуктивных растворов, при этом в днище и в резиновой прокладке выполнены щелевые прорези с возможностью совмещения между собой и патрубками-ячейками, а на наружной поверхности кожуха установлены элементы жесткой фиксации камеры относительно резиновой прокладки и днища камеры, 1742679

Ф г.7

70 б

У

ФОГ. 2

Составитель Н.Руденко

Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Редактор Л.Гратилло и п л,Гага ина, 101

Производственно-изд

- здательский комбинат Патент", г. Ужгород, у, р

Тираж Подписное

Заказ 2279 етениям и открытиям при ГКНТ СССР

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откр

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