Обоснование рациональных параметров системы с грунтозаборным устройством и гидродвигателем для добычи железомарганцевых конкреций

• Автор: Сержан, Сергей Леонидович
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 157 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМ ПРИ ПОДВОДНОЙ РАЗРАБОТКЕ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
1.1 Общие сведения о твердых полезных ископаемых, залегающих на глубине
1.2 Анализ существующих технических средств для подводной добычи ..Л
1.2 Л Механические машины для подводной добычи
1.2.2 Механогидравлические и гидравлические машины
1.3 Комплексы для подводной добычи с промежуточной капсулой
1.4 Капсула с пульпоперекачным оборудованием
1.5 Выводы, цель и задачи исследования
ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДОБЫЧИ КОНКРЕЦИЙ С ДОННОЙ ПОВЕРХНОСТИ
2.1 Физическая модель морского добычного комплекса
2.2 Математическая модель системы гидравлического подъема
2.3 Энергоёмкость гидроподъёма конкреций от погруженной капсулы до рудосборника с учётом энергозатрат на приготовление гидросмеси.
2.4 Обоснование рациональных параметров грунтозаборного устройства.
2.4.1 Обоснование повышения производительности грунтозаборного устройства
2.4.2 Обоснование типа рабочего органа грунтозаборного устройства
2.4.3 Особенности расчета двигателя рабочего органа грунтозаборного устройства в условиях подводной добычи
2.5 Основные выводы по теоретическому исследованию
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ОБЪЕМНОГО ГИДРОДВИГАТЕЛЯ
ЗЛ Обоснование типа приводных двигателей придонного оборудования и способа их энергопитания
ЗЛ Л Приводные двигатели
ЗЛ.2 Энергообеспечение придонного оборудования
3.2 Конструкция объемного гидродвигателя
3.3 Определение влияния коэффициента сброса на параметры струеформирующего устройства
3.3.1 Особенности определения необходимого напора насоса
3.3.2 Методика эксперимента
3.3.3 Обработка экспериментальных данных
3.3.4 Анализ экспериментальных данных
3.4 Выводы по экспериментальному исследованию
ГЛАВА 4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДОБЫЧНОГО КОМПЛЕКСА И ПРЕДЛАГАЕМЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
4.1 Совершенствование конструкции гидродвигателя
4.2 Результаты испытаний объёмного водяного гидродвигателя..
4.3 Технико-экономические показатели комплекса
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Существующие темпы развития промышленности влекут за собой увеличение потребления минерально-сырьевых ресурсов. В настоящее время остро возник вопрос об обеспечении российской металлургической промышленности марганцевым сырьем, поскольку, с одной стороны, основные источники марганцевой руды отошли к Украине, Грузии и Казахстану (более 90% запасов окисленных марганцевых руд СССР) а с другой, - потребителями марганца являются все предприятия черной металлургии и машиностроения. Скорейшее освоение залежей железомарганцевых конкреций (ЖМК) морских и океанических месторождений позволит в значительной степени устранить импортную зависимость по марганцевому стратегическому сырью.
Для эффективной разработки морских месторождений ЖМК, особенно на больших глубинах, необходимы надежные средства механизации гидроподъема горной массы, обладающие достаточной производительностью. Известные в настоящее время устройства для добычи твердых полезных ископаемых из морских месторождений не достаточно эффективны и не отвечают современным требованиям по безопасности, производительности, энергоемкости и экологичности. Не достаточно изученными остаются вопросы о влиянии гидростатического давления, определяемого глубиной расположения капсулы, на эксплуатационные и энергетические характеристики добычного оборудования и зависимости производительности системы от вида грунтозаборного устройства и его параметров.
Проведение исследований по изучению закономерностей влияния гидростатического давления, определяемого глубиной погружения промежуточной капсулы, на энергоемкость процесса добычи, а так же разработка эффективного грунтозаборного устройства для обеспечения
Рисунок 1.12- Морской комплекс для добычи конкреций В варианте по рисунку 1.12 придонная добычная машина 3 с закрепленным на ней рабочим органом (барабанного типа) перемещается по дну акватории в районе сосредоточения ПИ (ЖМК или КМК). Рабочий орган барабанного типа с закрепленными на корпусе резцами [85,54,52], совершая вращательное движение, создаваемое гидротурбинным приводом [49,42,86,48,32], отделяет лежащие на дне, или частично погруженные в ил фракции полезных ископаемых. Отделенные ПИ поступают в ловитель (который так же является частью рабочего органа) вместе с забортной водой, тем самым образуется двухфазный поток, содержащий твердую фракцию (пульпа). Получившаяся гидросмесь втягивается в нижний пульповод 4, особенностью которого является его положительная плавучесть [47,18,51,87], и далее - в капсулу 2. Внутри капсулы выполнен зумпф и расположено пульпоперекачное оборудование.
Пульпа из зумпфа, с помощью землесосов транспортируется по верхнему пульповоду на рудосборник 1 (например, баржа).