ГІДРОТРАНСПОРТ КОРИСНИХ КОПАЛИН

"uk.wikipedia.org"

Одним з напрямів технічного прогресу в транспорті є розвиток трубопровідного транспорту. Найбільш перспективним є гідравлічний транспорт, при якому потоки води або суміші несуть із собою по трубах сипкі матеріали або переноситься за допомогою нагнітача гомогенне середовище. Завдяки відомим достоїнствам ці види транспорту знаходять застосування при переміщенні: корисних (вугілля, піску, гравію, нафти, розчинів солей і багато що інше) копалин від місця здобичі до споживача; відходів збагачувальних фабрик; золи і шлаку теплових електростанцій у відвали; порожньої породи до місця складування і др. У багатьох схемах гідротранспорту є вертикальні або похилі ділянки, наприклад, підйом твердого матеріалу з підземних вироблень або з дна різних водоймищ при видобутку корисних копалин; підйом краплинної рідини (води, нафти та ін.) на денну поверхню. Як показали теоретичні й експериментальні дослідження Донецького національного технічного університету і інших наукових центрів, а також досліди експлуатації створених ними гідросистем, іноді вельми доцільно використовувати ерліфтні установки.

Відкриття ерліфтного водопідйому відноситься до 1797 р. і належить німецькому гірському інженерові Карлу Лошеру. Унаслідок слабкого розвитку компресорної техніки того періоду ерліфтний спосіб гидропідйома розвитку не одержав і був витиснений насосним способом. В 1846 р. вперше були використані ерліфти, які носили назву маммут-насосів, у вигляді підйомних труб при перемішуванні рідини в судинах і, в дуже незначній мірі, для підйому води з свердловин невеликих глибин. Практичне застосування ерліфта для транспортування рідин почалося з 1882 р. До цього часу одержала визнання запропонована доктором Ю. Поле проста конструкція ерліфта. Починаючи з цього періоду в літературі з'являється ряд робіт, в яких освітлюється досвід застосування ерліфтов, пояснюються деякі фізичні процеси, що проходять в ерліфте, робляться перші кроки для розробки системи розрахунку ерліфтов. Одне з перших відомих в літературі досліджень ерліфта, проведене на типовій установці в 1898 р. професором вищої технічної школи в Берліні Іоссе. В результаті цих досліджень він встановив деякі особливості характеристики ерліфта і деякі кінематичні властивості руху водоповітряної суміші. Відомі випадки застосування ерліфта для розвантаження риби з шаланд на Балтійському морі. Перше широке застосування ерліфтов почалося в нафтовій промисловості на Бакинському родовищі нафти з 1897 р. Цей спосіб здобичі нафти був запропонований російськими інженерами Шуховим і Барі, про що писав ще в 1886 р. відомий хімік Д.И. Менделєєв. Спочатку як робочий агент в цих ерліфтах застосовували стисле повітря, а в 20-х роках поточного сторіччя разом з повітрям на нафтових промислах знайшов застосування природний або попутний газ, чому ерліфти одержали назву газліфти.
Перші спроби застосування ерліфтов в США на промислах в штатах Техас і Луїзіана почалися з 1901 р., а з 1909 р. цей метод почали застосовувати і в Каліфорнії. З 1927 р. за газліфтному принципом стали здобувати нафту в Оклахамськом штаті в Семіноле. Перше уявлення про принцип роботи ерліфта зводилося до того, що підйом рідини в підйомній трубі ерліфта відбувається унаслідок різниці щільності рідини зовнішнього тиску і водоповітряної суміші безпосередньо в підйомній трубі. Теорія газліфта одержала розвиток після публікації в 1909 р. роботи Лоренца, в якій рух газорідинної суміші у вертикальній трубі розраховувався на підставі диференціального рівняння Бернуллі для гомогенного середовища, що стискається. Надалі з уявлення про газорідинну суміш як про гомогенну рідину виходили в своїх роботах: Перені (1911 р.), Кербе (1912 р.), Гибсон (1930 р.), Лейбензон (1931 р.), В.Г. Гейер (1945 р.) і ін. У 1929 році Верслуїс розробив математичний аналіз двофазного потоку як доповнення до теорії про фонтануючі свердловини. Досліджуючи структури гидросмеси, Дорапські і Шуберт встановили, що четочная структура відповідає найбільш економічній роботі ерліфта. У 1930 р. в Каліфорнійському університеті проводяться дослідження по підйому нафти на висоту 41,4 фута в трубі діаметром 2 дюйми. В 1936 р. Гослайн визначив продуктивність (подачу) ерліфта шляхом використання води і нафти, а також швидкість потоку у вертикальній трубі. У цьому ж році Крамер провів дослідження, в яких була одержана рухома суміш води і повітря по вертикальній трубі. Було встановлено наступні чотири види двофазного (водоповітря) потоку: рідина, що розпилюється з газом (повітрям); газ, що розсіюється з рідиною; газові поршні, взаїморассєїваємиє з рідкими блоками; кільцеподібний потік краплинної рідини уздовж стінки труби, що оточує газове ядро, відносно вільне від краплинної рідини. Були також досліджені дії занурення ерліфта, співвідношення води і повітря, температури рідин на характеристики потоку.
На початку 30-х років німецька фірма «A. Borzig» виготовила серію ерліфтних снарядів для здобичі гравію. Приблизно в цей же час у Франції був створений ерліфтний снаряд системи de М. Henry Jandin для річкового днопоглиблення. В 1953 р. в Дорогськом вугільному тресті (Угорщина) були початі роботи по застосуванню ерліфта для здобичі піску з-під води (ерліфтний снаряд системи F. Levardi.). У Угорщині були виготовлені ерліфтні снаряди типу HP різної модифікації, системи «Гидроп» і «Гидроп зонд», експериментальний «Немзет». Промислове товариство «Bohr und Bou» в р. Мерзебурге (ГДР) з 1962 р. випускає три типу ерліфтних земснарядів системи НКА. Виготовлялися і експлуатувалися ерліфтні снаряди в США: у 1949 р. Р.Т. Гофманом був запатентований ерлифтно-землесосний снаряд, снаряд «Сюбік Бей», снаряди фірми «Ocean Scince and Engineering Inc.», снаряд «Діпси Майне», снаряди компанії «Marin diamond corporation Ltd.» типу «Бадж», «Емерсон», «Діаман-ткуо і ін. Англійська фірма «Alluvial Mining and Sehaft Sinking Co, Ltd.» сконструювала і серійно виготовляє снаряд типу «Амдріл». З 1956 р. проводилися досліди з ерліфтнимі снарядами системи Мінморфлота СРСР на Азовському морі, а з 1962 г.-институтом «Вніїнеруд» і з 1975 р. - ДПІ. 1936 року Тупіцин п.М. запропонував метод свердловини гідровидобутку (СГД) для розробки рихлих порід. Надалі, як в СРСР, так і за кордоном (США, Польща) з'явилося багато пропозицій за способами і устаткуванням СГД у тому числі і з ерліфтним гідропідйомом. Починаючи з 1964 року в Державному науково-дослідному інституті гірничо-хімічної сировини (ГИГХС) ведуться дослідницькі роботи по розробці і впровадженню технології свердловини гідровидобутку на Кингисепськом родовищі фосфорітов. Ними накопичений досвід, що охоплює цілий комплекс дослідницьких робіт по різних аспектах свердловини , в які входили лабораторні і теоретичні дослідження гідровидобутку, конструкторські опрацьовування і промисловий експеримент. Фірма «Маркона» (США) випускає уніфіковані вузли для СГД (гідромонітор, пульповидачноє пристрій, всмоктуючий патрубок, пристрій для дроблення шматків твердого матеріалу і ін.). Устаткування (пересувна платформа з буровими установками, насосом, сепаратором і підйомним механізмом) призначене для гідровидобутку урану, карналіта, нафти, бітумінозних пісків, вугілля і інших корисних копалини, які не можуть розроблятися відкритим або підземним способом. З 1943 р. в ДПІ починаються роботи із створення і впровадження ерліфтів для відкачування затоплених шахт Донбасу. Починаючи з цього періоду діє школа «ерліфтчиков» і розробників різних гідротанспортних систем під керівництвом ГейераВ.Г. ослові Після другої світової війни на території СРСР ерліфти знаходять широке застосування в різних галузях промисловості: у вугільній промисловості (для відкачування води із затоплених післявоєнних шахт, що з'явилося єдиним способом ефективного видалення води з шахт і стало поштовхом для впровадження ерліфтів в інших галузях: для очищення різних шахтних водовідливних місткостей, таких як зумпфи стовбурів, попередні відстійники води, колодязі і др.; для гідроподйому гірської маси; для водовідливу при проходці стовбурів; для дільничного і погорізонтного водовідливу), в будівельній справі (для здобичі і гідроподйому піску і гравію, здобич свердловини), на заводах і фабриках при перекачуванні агресивних рідин і кислот, на збагачувальних і гірничо-рудних комбінатах (підйом гірської маси, водовідлив), на теплових електростанціях для гідроподйому і подальшого самотечного гідротранспорту золи і шлаку, в хімічних і металургійних виробництвах (знежирення судин і деталей, гидропод'ем шлаку і окалини і ін.), підйом корисних (конкреций) копалин з дна водоймищ, на цукрових заводах і т.д.
Починаючи з цього періоду у вітчизняній і зарубіжній літературі з'являється велика кількість робіт, присвячених різним питанням теорії і практики ерліфтов. Цими питаннями займалися такі вітчизняні учені, як Аргунов П.П., Арманд А.А., Архангельській В.А., Багдасаров B.F., Бакланів В.Д.,Герман А.П., Гейер В.Г., Газієв Н.Г., Герсеванов Н.М., Груба В.І.Достерін С.І., Козлов Б.К., Кутателадзе С.С, Крилов А.П., Лутошкин Г.С., Логвінов Н.Г., Мамаєв В.Л., Меліков B.C., Муравьев І.М., Пірверзян A.M., Пороло Л.В, Репін Н.Н., Телетов Г.С., Шищенко Р.І. і багато інших. Особливу увагу слід приділити школі дослідників і розробників ерліфтов різного призначення Донецького політехнічного інституту, керівником і творцем якої був Гейер В.Г., а після його смерті продовжують цього напряму стали Груба В.І., Логвінов Н.Г. і ін. Практичним аспектам використання ерліфтів присвячені роботи дослідників цього інституту (окрім авторів) Адамова Б.І., Антонова Я.К., Вінди Б.В., Глухман Л.Л., Гого Л.Б., Данілова Е.І., Деканенко В.Н., Каплюхина А.А., Костанди B.C., Костенко А.Г., Малєєва В.Б., Малигина С.С, Мизерного В.И., Миргородського Вал.Г., Миргородського Вл.Г., Скориніна Н.І., Стегнієнко А.Л., Стіфєєва Ф.Ф., Тріллера Є.А., Уськова Є.В., Чеченева А.І., Хубаєва В.В., Шевченко В.Ф. та інших. Із доступної авторам інформації слід згадати внесок зарубіжних учених: М. Weber, M.E. Dedegil, G. Clauss (Німеччина); N.N. Clark, R.J Dabolt, I. Stankovich, K.Woolever, T.P. Meloy,R.L.C. Flemmer, J.N. Stone (США); До. Sekoguchi, K.Matsumura, T. Nunako (Японія); B.P.A. Grandjean,F. Ajersch, PJ. Carrean, I. Patterson (Канада); N. Apazidis (Швеція); F. Berleur, M. Giot (Бельгія); U. Sreedharan, S.B. Koganti, G.R. Balasubramanian (Індія). Всі ці учені до певної міри сприяли розвитку теорії і практичного застосування ерліфтів.