Спосіб ерліфтного підйому компонентів підводних родовищ корисних копалин та система для його реалізації

1. Спосіб ерліфтного підйому компонентів підводних родовищ корисних копалин, що включає підйом елементів підводних родовищ корисних копалин у складі гідросуміші, створення багатокомпонентної суміші після надходження стисненого повітря в потік гідросуміші, транспортування потоку багатокомпонентної суміші в підйомній трубі морського ерліфта, подачу стисненого повітря в окремий потік води з наступним транспортуванням стисненого повітря у складі водоповітряної суміші та подачу виведеного зі складу потоку водоповітряної суміші стисненого повітря в змішувач підйомної труби морського ерліфта, який відрізняється тим, що попередньо задають величину концентрації твердих часток в потоці гідросуміші підвідної труби, що надходить у змішувач підйомної труби морського ерліфта, в басейні морської води океану з потоку гідросуміші, яка підіймається у підвідній трубі, формують окремий потік води, в який відбувається подача стисненого повітря, яке отримують з багатокомпонентної суміші підйомної труби морського ерліфта, контролюють величину концентрації твердих часток в потоці гідросуміші 2 (19) 1 3 84608 Винахід відноситься до машинобудування і може бути використаний безпосередньо при розробці підводних родовищ корисних копалин. Найбільш близьким технологічним рішенням є спосіб підйому пульпи, який включає подачу стисненого повітря у змішувач підйомної труби по повітропроводу у складі водоповітряної суміші, регулювання величини тиску у змішувачі підйомної труби шляхом зміни співвідношення витрат води та повітря в потоці водоповітряної суміші, при цьому попередньо задають необхідну величину тиску повітря у змішувачі підйомної труби, а в процесі підйому пульпи підтримують цю величину шляхом регулювання співвідношення витрат води та повітря з наступним відведенням води в затрубний простір у нижній частині вертикальної ділянки повітропроводу, [патент України №30137 А, кл. Ε21С45/00, F04F1/20, 2000p.]. Недоліками найбільш близького технологічного рішення є низька величина витрати потоку підйомної труби морського ерліфта, що зумовлює низьку ефективність підйому елементів розроблюваних підводних родовищ корисних копалин. Найбільш близьким технічним рішенням є ерліфтна установка зі способу підйому пульпи, яка містить підйомну трубу, камеру підживлення з патрубком, підвідну трубу, змішувач підйомної труби, насос з нагнітальним трубопроводом, встановлений на підйомній трубі повітровіддільник, компресор з відповідним нагнітальним трубопроводом, встановлений у проміжному поперечному перерізі нагнітального трубопроводу компресора водовіддільника, з’єднаний з водовід дільником патрубок, який сполучений з оточуючим його середовищем, датчики визначення витрат рідини та стисненого повітря, при цьому нагнітальний трубопровід компресора сполучений зі змішувачем підйомної труби, а нагнітальний трубопровід насоса сполучений через додатковий змішувач з нагнітальним трубопроводом компресора, [патент України №30137 А, кл. Ε 21С45/00, F04F1/20, 2000p.]. Недоліками найбільш близького технічного рішення є низька величина витрати потоку підйомної труби морського ерліфта, що зумовлює низьку ефективність підйому елементів розроблюваних підводних родовищ корисних копалин. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу ерліфтного підйому компонентів підводних родовищ корисних копалин, в якому шляхом контролю величини концентрації твердих часток в потоці гідросуміші підвідної труби, що надходить у змішувач підйомної труби морського ерліфта, забезпечується можливість підвищення ефективності безперервного підйому елементів розроблюваних підводних родовищ корисних копалин внаслідок збільшення величин витрати потоку підвідної труби та концентрації компонентів корисних копалин в потоці підйомної труби морського ерліфта. Поставлена задача розв'язується таким чином, що відомий спосіб ерліфтного підйому компонентів підводних родовищ корисних копалин, що 4 включає підйом елементів підводних родовищ корисних копалин у складі гідросуміші, створення багатокомпонентної суміші після надходження стисненого повітря в потік гідросуміші, транспортування потоку багатокомпонентної суміші в підйомній трубі морського ерліфта, подачу стисненого повітря в окремий потік води з наступним транспортуванням стисненого повітря у складі водоповітряної суміші та подачу виведеного зі складу потоку водоповітряної суміші стисненого повітря в змішувач підйомної труби морського ерліфта, який відповідно до винаходу, відрізняється тим, що попередньо задають величину концентрації твердих часток в потоці гідросуміші підвідної труби, що надходить у змішувач підйомної труби морського ерліфта, в басейні морської води океану з потоку гідросуміші, яка підіймається у підвідній трубі, формують окремий потік води, в який відбувається подача стисненого повітря, яке отримують з багатокомпонентної суміші підйомної труби морського ерліфта, контролюють величину концентрації твердих часток в потоці гідросуміші підвідної труби, що надходить у змішувач підйомної труби морського ерліфта, порівнюють контрольовану величину з заданою та досягають їх відповідності шляхом регулювання величини витрати окремого потоку води, який формують з потоку гідросуміші, яка підіймається у підвідній трубі морського ерліфта. В основу винаходу поставлена задача удосконалення системи для ерліфтного підйому компонентів підводних родовищ корисних копалин, в якій шляхом введення додаткових елементів в відому конструктивну схему забезпечується можливість підвищення ефективності безперервного підйому елементів розроблюваних підводних родовищ корисних копалин внаслідок збільшення величин витрати потоку підвідної труби та концентрації компонентів корисних копалин в потоці підйомної труби морського ерліфта при раціональній конфігурації те хнічних засобів. Поставлена задача розв'язується таким чином, що відома система для ерліфтного підйому компонентів підводних родовищ корисних копалин, яка містить підйомну та підвідну тр уби, компресор з нагнітальним трубопроводом, встановлений на підйомній трубі повітровіддільник сполучений з нагнітальним трубопроводом компресора змішувач підйомної труби, насос з відповідним нагнітальним трубопроводом, встановлений у поставі нагнітального трубопроводу компресора водовіддільник - окремий акумулятор, з'єднаний з окремим акумулятором патрубок, який сполучений з оточуючим його середовищем, з'єднаний з нагнітальним трубопроводом компресора та сполучений з нагнітальним трубопроводом насоса додатковий змішувач, датчик визначення витрати рідини, яка відповідно до винаходу відрізняється тим, що постав підвідної труби містить акумулятор, нагнітальний трубопровід компресора обладнаний керованими засувками, зворотними клапанами та містить додатковий акумулятор, 5 84608 всмоктувальний трубопровід насоса сполучений з акумулятором, додатковий акумулятор окремо сполучений з підйомною трубою, нагнітальний трубопровід насоса має керовану засувку та зворотний клапан, окремий та додатковий акумулятори містять відповідні сигналізатори рівня рідини, з'єднаний з окремим акумулятором патрубок, обладнаний керованою засувкою, консистометр сполучений з ділянкою підвідної труби, яка розташована між зонами сполучення зі змішувачем підйомної труби та акумулятором, датчик визначення витрати рідини з'єднаний з всмоктувальним трубопроводом насоса, постав підйомної труби в зоні окремого сполучення з додатковим акумулятором має похилу ділянку, рівень заглиблення в басейн морської води океану змішувача підйомної труби знаходиться вище рівня заглиблення окремого акумулятора, а рівень заглиблення додаткового змішувача знаходиться вище рівня заглиблення додаткового акумулятора. На Фіг.1, 2, 3, 4 та 5 зображена схема системи для реалізації способу ерліфтного підйому компонентів підводних родовищ корисних копалин. Система для ерліфтного підйому компонентів підводних родовищ корисних копалин містить підйомну 1 та підвідну 2 труби, компресор 3 з нагнітальним трубопроводом 4, встановлений на підйомній трубі 1 повітровіддільник 5, сполучений з нагнітальним трубопроводом 4 змішувач 6 підйомної труби 1, насос 7 з відповідними всмоктувальним 8 та нагнітальним 9 трубопроводами, встановлений у поставі нагнітального трубопроводу 4 водовіддільник - окремий акумулятор 10, з’єднаний з окремим акумулятором 10 патрубок 11, який сполучений з оточуючим його середовищем та обладнаний керованою засувкою 12, з'єднаний з нагнітальним трубопроводом 4 та сполучений з нагнітальним трубопроводом 9 додатковий змішувач 13, при цьому постав підвідної труби 2 містить акумулятор 14, нагнітальний трубопровід 4 обладнаний керованими засувками 15, 16, 17, зворотними клапанами 18, 19, 20 та містить додатковий акумулятор 21, всмоктувальний трубопровід 8 сполучений з акумулятором 14, додатковий акумулятор 21 окремо сполучений з підйомною трубою 1, нагнітальний трубопровід 9 має керовану засувку 22 та зворотний клапан 23, окремий акумулятор 10містить сигналізатори верхнього 24 та нижнього 25 рівнів рідини, консистометр 26 сполучений з ділянкою підвідної труби 2, яка розташована між зонами сполучення зі змішувачем 6 підйомної труби 1 та акумулятором 14, додатковий акумулятор 21 містить сигналізатори верхнього 27 та нижнього 28 рівнів рідини, датчик визначення витрати рідини 29 з'єднаний з всмоктувальним трубопроводом 8, постав підйомної труби 1 в зоні окремого сполучення з додатковим акумулятором 21 має похилу ділянку AB (див. Фіг.3), рівень заглиблення в басейн морської води океану змішувача 6 підйомної труби 1 знаходиться вище рівня заглиблення окремого акумулятора 10, а рівень заглиблення додаткового змішувача 13 знаходиться вище рівня заглиблення додаткового акумулятора 21. Система додатково містить блок керування 30. 6 Спосіб за допомогою системи для ерліфтного підйому компонентів підводних родовищ корисних копалин реалізується наступним чином. Попередньо задають величину концентрації твердих часток в потоці гідросуміші підвідної труби 2, що надходить у змішувач 6 підйомної труби 1 морського ерліфта. Перед запуском системи для ерліфтного підйому компонентів підводних родовищ корисних копалин керовані засувки 12, 15, 16, 17 та 22 повністю закриті. Блок керування 30 виконує запуск компресора 3 та насоса 7, а також відкриває керовані засувки 12, 15 та 22. Внаслідок цього компресор 3 здійснює подачу стисненого повітря по нагнітальному трубопроводу 4 через відкриту керовану засувку 15 та зворотний клапан 18 в додатковий акумулятор 21, а насос 7 відкачує воду з акумулятора 14 по нагнітальним трубопроводам 9, 4 та патрубку 11, через відкриті керовані засувки 22, 12, зворотний клапан 23, додатковий змішувач 13 та робочий об'єм окремого акумулятора 10 в басейн морської води океану. Відкачування води з заглибленого в океан акумулятора 14 забезпечує надходження в нього через підвідну трубу 2 потоку гідросуміші, який містить елементи розроблюваних підводних родовищ корисних копалин. При зниженні в додатковому акумуляторі 21 рівня морської води океану нижче сигналізатора верхнього рівня рідини 27 блок керування 30 відкриває керовану засувку 16. Рівень заглиблення додаткового акумулятора 21 знаходиться нижче, ніж рівень заглиблення додаткового змішувача 13 (див. Фіг.3) і після відкриття керованої засувки 16 зосереджене в додатковому акумуляторі 21 стиснене повітря під дією сили Архімеда далі по нагнітальному трубопроводу 4 через керовану засувку 16, зворотний клапан 19 надходить в додатковий змішувач 13. Після надходження стисненого повітря в потік рідини, який рухається в нагнітальному трубопроводі 4 між додатковим змішувачем 13 та окремим акумулятором 10, в цій частині нагнітального трубопроводу 4 виникає потік водоповітряної суміші, який надходить в окремий акумулятор 10. В окремому акумуляторі 10 стиснене повітря локалізується у верхній його частині, а вода по патрубку 11 через відкриту керовану засувку 12 відводиться в оточуюче середовище. При зниженні рівня води в окремому акумуляторі 10 нижче сигналізатора верхнього рівня рідини 24 блок керування 30 частково відкриває керовану засувку 17. Рівень заглиблення окремого акумулятора 10 знаходиться нижче, ніж рівень заглиблення змішувача 6 підйомної труби 1 (див. Фіг.4) і після часткового відкриття керованої засувки 17 акумульоване в окремому акумуляторі 10 стиснене повітря під дією сили Архімеда далі по нагнітальному трубопроводу 4, через керовану засувку 17, зворотний клапан 20 та змішувач 6 надходить у підйомну трубу 1. Під час підйому багатокомпонентної суміші в підйомній трубі 1 насос 7 продовжує відкачувати воду, що насичена легкими частками, які в процесі транспортування відділені від елементів корисних копалин та не відносяться до їх складу. Це забезпечує підвищення величини витрати потоку гідро 7 84608 суміші в частині підвідної труби 2, яка розташована нижче акумулятора 14, та збільшення величини концентрації елементів підводних родовищ корисних копалин в потоці гідросуміші, який надходить в змішувач 6 з підвідної труби 2. При проходженні потоком багатокомпонентної суміші похилої ділянки AB підйомної труби 1 стиснене повітря безперервно виводиться зі складу багатокомпонентної суміші та підіймається у верхню частину додаткового акумулятора 21. Після зниження рівня води в додатковому акумуляторі 21 нижче сигналізатора нижнього рівня рідини 28 блок керування 30 виконує зупинку компресора 3, повністю закриває керовану засувку 15, і система для ерліфтного підйому компонентів підводних родовищ корисних копалин виходить на свої робочі характеристики. Паралельно з закриттям керованої засувки 15 блок керування 30 за допомогою консистометра 26 розпочинає здійснювати контроль величини концентрації твердих часток в потоці гідросуміші підвідної труби 2, що надходить у змішувач 6 підйомної труби 1 морського ерліфта, порівнює контрольовану величину з заданою та досягає їх відповідності шляхом регулювання величини витрати окремого потоку води всмоктувального трубопроводу 8, який формується з потоку гідросуміші підвідної труби 2. Величину витрати окремого потоку води всмоктувального трубопроводу 8, який формується з потоку гідросуміші підвідної труби 2, визначає датчик визначення витрати рідини 29. При необхідності збільшення величини концентрації твердих часток в потоці гідросуміші підвідної труби 2, що надходить у змішувач 6 підйомної труби 1 морського ерліфта, блок керування 30 збільшує величину подачі насоса 7, внаслідок чого збільшується величина витрати окремого потоку води всмоктувального трубопроводу 8, який формується з потоку гідросуміші підвідної труби 2. При необхідності зменшення величини концентрації твердих часток в потоці гідросуміші підвідної труби 2, що надходить у змішувач 6 підйомної труби 1 морського ерліфта, блок керування 30 зменшує величину подачі насоса 7, внаслідок чого зменшується величина витрати окремого потоку води всмоктувального трубопроводу 8, який формується з потоку гідросуміші підвідної труби 2. В процесі функціонування системи для ерліфтного підйому компонентів підводних родовищ корисних копалин при зниженні рівня води в окремому акумуляторі 10 нижче сигналізатора нижнього рівня рідини 25 блок керування 30 збільшує величину відкриття керованої засувки 17 та зменшує величину відкриття керованої засувки 12. При до 8 сягненні водою в окремому акумуляторі 10 сигналізатора верхнього рівня рідини 24 блок керування 30 зменшує величину відкриття керованої засувки 17 та збільшує величину відкриття керованої засувки 12. При роботі системи для ерліфтного підйому компонентів підводних родовищ корисних копалин в реальних умовах мають місце неконтрольовані витоки стисненого повітря з системи через ущільнення, що містять її відповідні структурні елементи, в оточуюче систему середовище. Внаслідок неконтрольованих витоків з системи стисненого повітря, рівень води в додатковому акумуляторі 21 під час тривалої експлуатації системи повільно підвищується. У разі досягнення водою розташованого в додатковому акумуляторі 21 сигналізатора верхнього рівня рідини 27 в процесі роботи системи на її робочих характеристиках, блок керування 30 здійснює зарядку системи стисненим повітрям, що відбувається після запуску компресора 3 та відкриття керованої засувки 15 при працюючому насосі 7. Це забезпечить надходження стисненого компресором 3 повітря по нагнітальному трубопроводу 4 через відкриту керовану засувк у 15 та зворотний клапан 18 в додатковий акумулятор 21. Після зниження рівня води в додатковому акумуляторі 21 нижче встановленого в ньому сигналізатора нижнього рівня рідини 28 блок керування 30 припиняє зарядження системи стисненим повітрям шляхом зупинки компресора 3 та повного закриття керованої засувки 15. Безпосередньо перед зупинкою системи для ерліфтного підйому компонентів підводних родовищ корисних копалин блок керування 30 повністю закриває керовану засувку 16 з подальшою зупинкою насоса 7 та повним закриттям керованих засувок 12, 17 та 22. При цьому зосереджене у складі багатокомпонентної суміші підйомної труби 1 та водоповітряної суміші нагнітального трубопроводу 4 стиснене повітря локалізується в додатковому акумуляторі 21 та окремому акумуляторі 10, відповідно. Повторний запуск системи для ерліфтного підйому компонентів підводних родовищ корисних копалин виконується за наведеною вище технологією запуску системи, виключаючи процес подачі стисненого компресором 3 повітря по нагнітальному трубопроводу 4 через керовану засувку 15 та зворотний клапан 18 в додатковий акумулятор 21. Таким чином, застосування винаходу, що заявляється, дозволить отримувати якісне збагачення елементів підводних родовищ корисних копалин в процесі їх ерліфтного підйому. 9 84608 10 11 Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова 84608 Підписне 12 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601