Нелинейная гидроакустика — новая технология для горной промышленности

Бахарев С. А., д.т.н., проф., акад. РАЕН
тел.+7 916 287 65 21

Мое хобби — акустика — наука (берущая свое начало в древней Греции) о закономерностях возникновения и распространения звуковых волн в газообразных, жидких и твердых средах. Я — сибиряк. Мои корни по материнской линии из Иркутской области (п. Култук на оз. Байкал), а по отцовской линии — из Республики Хакассия. В 17 лет я надел погоны курсанта и проходил обучение в военно-морском институте им. С.О. Макарова в г. Владивосток, который закончил в 1983 г. Затем пошел служить в качестве командира группы гидроакустиков на атомную подводную лодку Тихоокеанского флота. В 27 лет установил своеобразный рекорд среди гидроакустиков ВМФ в продолжительности (более 6,5 часов) непрерывного акустического контакта с иностранной подводной лодкой, активно использующей средства гидроакустического противодействия. В 38 лет, будучи заместителем начальника отдела научного учреждения ВМФ, стал доктором технических наук в области нелинейной гидроакустики. По роду своей деятельности я изучал использование акустики в совершенно различных областях человеческой деятельности — от медицины до обогащения полезных ископаемых.

 

Гидроакустика — наука о поведении акустических волн в водной среде. Акустические волны в воздухе хорошо всем знакомы — благодаря им мы общаемся, слушаем музыку. Звуки окружают нас повсюду.

Акустические волны в воде ведут себя иначе, чем в воздухе. С точки зрения линейной гидроакустики водная среда является несжимаемой, акустические волны в процессе совместного распространения не влияют друг на друга, скорость звука не зависит от частоты сигнала и др. Нелинейная гидроакустика (использующая волны большой интенсивности) подразумевает, что водная среда частично сжимаема, акустические волны активно влияют друг на друга, скорость звука зависит от частоты и др. В 1980-х годах группа ученых, в том числе с моим участием, экспериментальным путем доказала, что в 3-фазных средах имеют место нелинейные эффекты и при относительно малых интенсивностях акустической энергии.

Сейчас гидроакустика развивается особенно активно. Это связано с расширением использования океана для военных и промышленных целей, в том числе для добычи полезных ископаемых. Во многих делах она оказывается весьма эффективной. Особенно востребованным направлением является очистка вод. Добыча полезных ископаемых не обходится без загрязнения большого количества воды и ее необходимо очищать. С помощью акустического воздействия можно без всякой химии и недорого осадить взвесь из воды и сделать ее чистой.

За последние 20 лет я внедрил в РФ и за рубежом несколько технологий на основе гидроакустики:

- для управления поведением рыб (отпугивание от водозаборов, приманивание к ставным неводам и др.);

- для безреагентной очистки оборотных и сточных вод предприятий;

- для повышения качества и экономичности работы станций водоподготовки и канализационных очистных сооружений;

- для аварийного поиска и подъема на поверхность моря утерянных орудий лова, поиска затонувших маломерных судов и др.;

- для силового нанесения и ускоренного отвердевания защитных покрытий и др.

 

Небольшой опыт работы у меня есть в золотодобывающей промышленности. В 2001–2007 годах в ЗАО «Корякгелдобыча» гидроакустический эффект был испытан для рыхления постели шлюзов мелкого наполнения (рис. 1, 2). Отзыв предприятия был положительный, отмечено повышение извлечения мелкой платины. Проведен эксперимент по очистке воды в отстойнике (рис. 3).

В 2008 г. на одном из предприятий Вьетнама гидроакустический эффект был испытан при флотационном методе извлечения меди. Отзыв также был положительный.

Однако в обоих случаях мне пришлось заняться другими исследованиями, и работа не получила продолжения.

Сейчас, по моему мнению, работы в россыпной золотодобыче могут быть полезными для повышения извлечения золота на шлюзах. Об этом я недавно написал небольшую статью «Новый акустический метод повышения извлечения россыпного золота на шлюзах».

 

Важнейшим направлением применения гидроакустики в горном деле является очистка промышленных сточных вод после промывки золота. Я согласен с экологами и с жителями поселков, которым не нравится добыча золота из-за загрязнения воды в их речках. Конечно, нехорошо, когда в нерестовых реках по этой причине гибнет рыба.

Гидроакустические методы могут помочь в решении проблемы очистки воды без дорогих химикатов и большого расхода энергии. В других случаях акустическая интенсификация процессов осветления воды позволит шире использовать замкнутое водоснабжение и полностью предотвратит загрязнение рек промышленными стоками.

 

Надеюсь, что среди читателей этой статьи окажутся энтузиасты и талантливые инженеры в области обогащения полезных ископаемых и горной экологии, которые уже в ближайшем будущем смогут освоить гидроакустику и решить практические проблемы своих предприятий.


-1+1
Просмотров статьи: 453, комментариев: 8       

Комментарии, отзывы, предложения

Старатель , 06.11.20 19:01:39 — Всем

Да это очень круто, особенно на очистке воды, очистка в отстойниках, очистка сбрасываемых вод.

Нужно использовать.

Магадан, 07.11.20 02:40:20

Спасибо. Интересная технология. Речки надо беречь.

Редькин В., 08.11.20 06:41:59 — Автору

А что было при флотационном извлечении меди?

С. Бахарев, 09.11.20 12:49:00 — Всем

Благодарю за ваши вопросы.

1. Что касается акустического осветления оборотной воды. Действительно, повышенное содержание минеральных взвешенных частиц (МВЧ) в оборотной воде приводит к дополнительным потерям благородного металла, повышенному износу насосного оборудования и т.д. Разработанный акустический метод позволяет не только коагулировать тонкодисперсные МВЧ без использования химических реагентов, но и принудительно (дополнительно к силе гравитации) осаждать исходные и ранее акустически коагулированные МВЧ, а также сгущать осадок. В результате, при той же площади отстойника для оборотных вод, существенно увеличивается объем (на 30%) и качество (на 35%, или до 95%) осветленной воды и, как следствие, качество промывки золотосодержащих песков. Гидроакустические излучатели можно использовать и подо льдом, в том числе, специально для сгущения осадка.

2. Что касается акустического осветления сточных вод. Действительно, вместе с промышленными стоками в природные водотоки попадают тонкодисперсные (крупность «-5мкм») МВЧ и тяжелые металлы (ТМ), что существенно сокращает биоразнообразие в реках, и наносит вред окружающей природной среде, в целом. В результате использования акустики в горизонтальных отстойниках мы не только на 35% уменьшили содержание МВЧ и тяжелых металлов в промышленных стоках, но и сократили на 30% площадь земель, отводимых для их строительства.

3. Что касается акустической флотации в процессе извлечении меди во Вьетнаме.

Сначала я бы хотел упомянуть Федотова Константина Вадимовича – известного специалиста в области акустической флотации, с которым меня в 1999 г. познакомил двоюродный брат (во время моего отдыха на Байкале) и благодаря рекомендациям которого я начал активно заниматься акустическим обогащением на «шлюзах», в «магнито-акустических гидроциклонах» и во «флотаторах».

Во время испытаний на Юге Вьетнама в 2008 г. нам удалось повысить (на 15-20%) эффективность извлечения меди в процессе ее акустико-флотационного обогащения. Все были довольны, но (из-за финансово-экономического кризиса) не нашли денег на внедрение. При этом необходимо отметить важность параметров используемых акустических сигналов (интенсивность, диапазон часто, форма, длительность и др.) и их соотношение с диаметрами флотационных пузырьков. Такой акустической аппаратуры на рынке до сих пор нет. У меня, благодаря использованию конверсионных технологий гидроакустики, было и остается определенное преимущество перед другими изобретателями.

Редькин В., 12.11.20 10:55:58

Спасибо. Что меняется в процессе флотации?

С. Бахарев, 14.11.20 17:37:29 — Всем

Благодарю за ваши вопросы.

При акустической флотации на заданном горизонте устанавливают гидроакустический излучатель.

Под воздействием акустического сигналы флотационные пузырьки совершают колебания "монопольного типа" (расширяются и сжимаются).

В результате их "эластичные оболочки" гораздо эффективнее "прикрепляют к себе" тонкодисперсные частицы благородного металла.

Основная сложность и "ноу-хау" заключается в правильном подборе параметров (частота, длительность, период следования, интенсивность и др.) акустических сигналов для конкретного флотационного процесса.

Разновидностью данной технологии является "акустический барботаж", который я применял для очистки воды (от нефтепродуктов, от пуха деревьев и кустарников, а также от других примесей), для защиты водозаборов от рыб.

КАС, 21.11.20 13:48:37 — С.Бахареву

Нужная тема очистка воды, но к весне ближе. А сейчас на Камчатку напишите, кто-то там у них воду мутит фабрику собирается запустить.

КАС, 24.11.20 06:57:10

На Камчатке надо очищать воду!

В этом году мы еще порадуем близких настоящей красной икрой, но поставим ли мы ее на стол через несколько лет? Как отмечают экологи, настоящий дикий лосось остался на планете только в реках Камчатки, но он погибает и перестает нереститься из-за масштабного загрязнения вод ядовитыми отходами золотодобычи.

По традиции, к новогодним праздникам мы покупаем красную икру. В этом году такая возможность еще есть. Но уже несколько лет назад жители Камчатки били тревогу: они волновались, что красная камчатская икра, которая славится не только в России, но и за рубежом, может исчезнуть навсегда – вместе с природой края. И писали президенту РФ Владимиру Путину о том, что золотодобывающая промышленность, работая на лососевых реках, уничтожает рыбу. В частности, уже тогда местные жители писали жалобы о деятельности компании «Тревожное зарево» на реке Асача, которая сбрасывает отходы в реки, при этом Северо-Восточное территориальное управление ФАР потеряло контроль над состоянием базы воспроизводства водно-биологических ресурсов края, а золотодобытчикам разрешали работать на реках без проведения оценки воздействия этих опасных работ на экосистемы, игнорируя мнения экологов.

Сегодня мы пожинаем плоды этого попустительства, равнодушия и коррупции. Совсем недавно компания «Тревожное зарево» (учредители – английская компания Тrans-Siberian Gold (TSG) ) заплатила миллионы (если быть точными, 138 млн рублей) за нарушения, вскрытые Росприроднадзором: золотодобытчики пытались выдать отходы IV класса опасности, более ядовитые, за V класс опасности (обычно приравниваемый к простому мусору).

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Нелинейная гидроакустика — новая технология для горной промышленности»


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "один прибавить 14":