Рисунок 1 - Классификация систем по принципу подъема ТПИ.
УДК 622.23.05
Кукиб С.В., студент, Алиев Н.А., доктор технических наук, профессор.
Донецкий национальный технический университет
В работе проведен обзор существующих схемных решений для подъема твердых полезных ископаемых с морского дна, проанализированы их достоинства и недостатки, создана и проанализирована математическая модель процесса подъема твердого полезного ископаемого с помощью турбогидронасосной установки, найден критерий оптимизации процесса подъема - удельная мощность, затрачиваемая на подъем единицы массы твердого полезного ископаемого, определена оптимальная объемная концентрация твердого в пульпе и граничное значение напора приводного насоса.
2. Обзор существующих способов решения задачи
3. Физическая модель установки для подъема твердых полезных ископаемых с помощью турбогидронасоса
4. Математическая модель установки
Сокращение запасов полезных ископаемых, доступных для добычи на суше с помощью шахтного либо открытого способов делает все более актуальной разработку подводных месторождений полезных ископаемых, находящихся на дне морей и океанов. При нынешнем уровне потребления подтвержденных запасов газа должно хватить на 67 лет, нефти – на 41 год, меди, никеля и олова – на 30-35, свинца и цинка – на 20-25, золота и серебра – на 15-20 лет, марганца, хрома, молибдена – на 25…30 лет. Только запасы каменного угля могут обеспечить потребности мировой экономики более чем на 200 лет. И если разработка месторождений нефти и газа на относительно небольших глубинах (шельфовые месторождения) ведется уже относительно давно, то разработка даже относительно мелководных (до 500 м) шельфовых месторождений твердых полезных ископаемых до сих пор не получила широкого распространения ввиду отсутствия технических решений для их подъема. [2]
Исследованиями, проведенными в конце XIX столетия (первая океанографическая экспедиция на судне «Челленджер» 1872-1876 года и последующие), в донных отложениях океана были обнаружены большие запасы так называемых железомарганцевых конкреций (ЖМК) – минеральных агрегатов, формирующиеся за счет диффузионной концентрации рассеянных компонентов вмещающей среды вокруг одного или нескольких минеральных центров, размером от нескольких сантиметров до метра, содержащих, помимо железа и марганца, медь, цинк, кобальт, никель и другие металлы. При этом в ЖМК содержание и концентрация некоторых металлов в несколько раз превышает запасы месторождений суши.
В таблице 1 представлены оценочные запасы некоторых цветных металлов в месторождениях суши и морского дна и приведено сравнение этих запасов.
| Мировой океан | Суша | Соотношение прогнозных ресурсов океана/суши | ||||
| Металлы | Содержания | Прогнозные ресурсы | Металлы | Содержания | Прогнозные ресурсы | |
| Ni | 0,6-1,4% | 569,5 млн.т | Ni | 0,3-2,44% | 87,7 млн.т | 6,5 |
| Cu | 0,4-1,2% | 348,5 млн.т | Cu | 0,6-4,0% | 619,0 млн.т | 0,56 |
| Co | 0,2-0,8% | 339,2 млн.т | Co | 0,1-0,6% | 6,14 млн.т | 55,2 |
| Mn | 20-42% | 18153 млн.т | Mn | 20-44% | 15571 млн.т | 1,2 |
| Pt | 0,5-0,8 г/т | 11,1 тыс.т | Pt | 3,9-4,2 г/т | 24,0 тыс.т | 0,47 |
| Mo | 0,04-0,06% | 30,2 тыс.т | Mo | 0,01-0,12% | 11,6 тыс.т | 2,6 |
Таблица 1 - Сопоставление прогнозных ресурсов и содержаний металлов в рудах Мирового океана и суши.[5]
Наибольшие залежи ЖМК находятся в абиссальной области океанов на глубинах 1000-2000 м, распространенны на подводных поднятиях и встречаются во всех климатических зонах, в прибрежных, гемипелагических и пелагических обстановках на глубинах от нескольких десятков до нескольких тысяч метров. В наибольшей степени они распространены в Тихом океане - на подводных горах Мид Пацифик и Магеллановых, в северной части экваториальной зоны, на склонах Гавайского хребта, на подводных горах в районе Маршалловых о-вов и архипелага Туамоту и в других районах.
Следует отметить, что на подводных горах Мид Пацифик рудные корки мощностью свыше 60 мм до 250 мм находятся в интервале глубин от 1500 до 2100 м. Выше и ниже этого интервала их мощность сокращается до 5…35 мм. На склонах Гавайского хребта корки мощностью 20…40 мм нередко образуют сплошной покров, простирающийся на несколько километров на подводных террасах, находящихся на глубинах 370…560 и около 1000 м. [2]
В химическом составе рудных корок Тихого океана, изученных наиболее детально, доминируют марганец и железо, при средних содержаниях соответственно 22,5 и 15%. Наиболее ценный компонент – кобальт – концентрируется местами до 2,5%, при среднем содержании 0,68%. В некоторых районах, например на подводных склонах Гавайского хребта и островов Туамоту, в корках отмечалось повышенное содержание платины (до 4 г/т), серебра (до 3,7 г/т) и золота (до 0,169 г/т).
Согласно вышеизложенному, в ближайшей перспективе, как необходимость, требуется разработка рентабельных, высокопроизводительных технологических методов, а также оборудования для промышленной добычи и подъему в Мировом Океане металлов стратегического значения, большая часть которого сосредоточенна в международном районе морского дна.
Организация добычи и переработки твердых полезных ископаемых (далее ТПИ) с морского дна связана с четырьмя этапами операций, осуществляемых комплексом машин и механизмов, размешенных на плавсредстве или основании, в водной среде.
Первый этап представляет собою отделение ТПИ от массива месторождения. Второй этап – подъем и транспортировка ТПИ от грунтозаборного механизма до плавающего или стационарного средства (спецсудна, понтона, платформы) для подготовки его к первичному циклу переработки. Третий этап – первичная обработка и обогащение ТПИ, заключающаяся в грохочение, сепарирование, промывке, флотации и т.д., поднятого с морского дна сырья. Четвертый этап – складирование, хранение, рефулирование или транспортировка полученного сырья до перерабатывающего наземного предприятия.
Первый технологический этап принято осуществлять гидравлическим, пневматическим или механическим воздействием, а в некоторых слу-чаях – комплексным воздействием на массив месторождения.
Первый технологический этап принято осуществлять гидравлическим, пневматическим или механическим воздействием, а в некоторых слу-чаях – комплексным воздействием на массив месторождения.
При гидравлическом и пневматическом способе воздействия применяют грунтовые насосы или землесосы, гидромониторы, компрессорную технику в сочетании с породоразрущающими насадками, соплами, сифонами. При механическом способе применяют бульдозерные лопаты, шнеки, грейферы, ковши и т. п.
Работы второго этапа ведут с помощью грейферов, многоковшовых тросовых или цепных драг, шнековых и ленточных конвейеров, многосекционных высоконапорных насосов, эрлифтов, гидроэлеваторов на основе эжекторного принципа.
Третий этап осуществляется грохотами, гидроциклонами, виброситами или сепараторами.
На четвертом этапе необходимы хранилища, а также средства транспорта для переброски навалочных грузов – баржи, рудовозы, а в некоторых случаях трубопроводы-рефулеры. [1] [2]
Выбор тех или иных средств и способов добычи является многофакторной задачей, решение которой зависит от вариации многих компонентов, основным из которых является глубина разработки месторождения.
К содержаниюПо принципу подъёма твердых полезных ископаемых все системы можно разделить на два вида – системы механического и гидравлического принципов действия. К системам механического принципа действия относятся одно- и многоковшовые драги. К системам гидравлического принципа действия относятся системы подъема с насосами, установленными выше уровня воды, погружными насосами, эрлифтные, эжекторные системы.
Одночерпаковые драги характеризуются большой максимально возможной глубиной разработки (в случае грейферных и тросовых драг), однако низкой производительностью в связи с небольшой предельно допустимой скоростью подъема заполненного ковша и значительным временем, затрачиваемым на его опускание на дно. Средняя глубина разработки для земснарядов, оснащенных ковшом типа «механическая лопата» (рис. 2, а) составляет 20 м, скорость экскавации – 10…15 в минуту, средняя скорость подъема черпаков – 50 м/мин, емкость черпаков от 25 до 900 л. Из наиболее известных и зарекомендовавших грейферных снарядов (рис 2, д) можно отметить комплексы «Таиланд» – максимальная глубина разработки – 75 м., производительность – 190 м3/ч, число черпаний в минуту 10…15, разработка оловянистых месторождений; «Мерси» (Англия) – глубина разработки – 25 м., «Би-арриц»(Германия)- 30 м. В работе [3] приведен расчет тросовой драги с глубиной драгирования до 4000 м (рис. 2, ж).
Многочерпаковые драги (рис. 2, в) напротив, отличаются большей производительностью, но их глубина разработки намного ниже в связи с тем, что при увеличении глубины разработки значительно увеличивается масса рамы, удерживающей черпаки, что делает применение таких комплексов для подъема ТПИ с дна морей и океанов при глубинах более 100 м непригодными. С увеличением глубины разработки резко возрастает металлоемкость и стоимость постройки драги. К примеру, при одинаковой производительности драга, предназначенная для добычи с глубины 30 м, в шесть раз тяжелее подобной драги с максимальной глубиной разработки 15 м. При этом, для таких средств подъема, увеличение глубин приводит к росту динамических нагрузок, гидравлических сопротивлений при перемещении рабочего органа, металлоемкости несущих элементов добычного комплекса. Кроме того, из практики работы многочерпаковых драг известно, что они вынуждены прекращать работу при волнении 2…3 балла и при силе ветра 3…4 балла. При таком волнении жесткая черпаковая рама подвержена деформации и разрушению вследствие динамических ударов о дно водоема рабочего органа. [1] Однако, существуют глубоководные многочерпаковые драги, не имеющие жесткой рамы для подвески черпаков, например, японская драга на базе судна «Чиода Мару», имеющая канат длиной 8200 м с 240 черпаками емкостью 45 кг каждый, осуществлявшая подъем песка с глубины 1000 м и конкреций с глубины 3500 м. При подъеме конкреций набегающий поток воды вымывал из ковшей песок, в результате чего происходило обогащение конкреций.
Эрлифтные земснаряды (рис. 2, г) осуществляют подъем гидросмеси с помощью сжатого воздуха, подаваемого в смеситель. Глубина разработки месторождений такими земснарядами в значительной степени ограничена максимальным давлением, которое возможно создать компрессором, а производительность ограничивается только производительностью компрессора. В то же время к недостаткам такого способа подъема можно отнести низкий КПД и необходимость в обязательном вертикальном расположении подъемного трубопровода. Известные венгерские эрлифтные земснаряды «Гидроп» и «Гидроп зонд», фирмы «Коллинз» (США) ведут добычу нерудных материалов, песка и гравия, а также алмазов с глубин 40…60 м. [1]
В основе земснарядов эжекторного типа (рис. 2, е) лежит принцип подъем гидросмеси за счет подачи во всасывающую трубу потока жидкости и взаимодействия ее с потоком поднимаемой гидросмеси. Как и в случае с эрлифтными земснарядами, производительность и глубина разработки эжекторных земснарядов определяется параметрами насоса, подающего воду к эжектору. Основным недостатком таких установок является низкий КПД. Эжекторные земснарядные комплексы «Эйджа Гоу» и «Эйджа Гоу №1» производства Японии имеют глубины разработки 70…100 м, эжекторные земснаряды фирмы «Пасифик» США – 60…65м, «Бэвер Мастер» производства Голландии – 30... 35м. [1]
Главным достоинством эрлифтных и эжекторных земснарядов является отсутствие движущихся частей в системе подъема, что обеспечивает им большую надежность в сравнении с другими схемами подъема.
Земснаряды с грунтонасосами, установленными на борту выше уровня воды (рис. 2, б) применяются в основном на небольших глубинах – для очистки дна водохранилищ и фарватеров рек, каналов, дноуглубительных работ, добычи нерудных материалов с небольших глубин. К их достоинствам относятся конструктивная простота, возможность создания машин большой производительности. Однако главный недостаток – малая возможная глубина разработки вследствие ограничения давления на входе в насос давлением насыщенных паров жидкости (условие бескавитационной работы грунтонасоса) делает их непригодными для разработки глубоких морских и океанских месторождений ТПИ. Обычно рабочая глубина таких земснарядов составляет 2 – 20 м, производительность же по твердому может достигать 500 м3/ч.
Земснаряды с погружными насосами можно разделить по виду привода на 3 категории:
- погружные насосы с механическим приводом посредством трансмиссионного вала, соединяющего ротор насоса с валом приводного двигателя, установленного на судне. Данная схема позволяет избежать проблем с герметизацией приводного электродвигателя, однако длинный трансмиссионный вал является наименее надежной их частью, а также значительно ограничивает глубину разработки (существующие земснаряды такого типа имеют максимальные глубины разработки 5-35 м);
- погружные насосы в блоке с электродвигателем (рис. 2, з) Для гидроподъёма полезных ископаемых с глубин до 200 м Московским горным институтом были разработаны погружные насосные агрегаты “Моллюск-5” и “Моллюск-8”. Особенностью этих насосов является герметичный маслозаполненный электродвигатель, оснащенный устройством, которое компенсирует тепловое расширение масла и автоматически поддерживает его давление в двигателе таким, чтобы оно превыщало давление окружающей воды. На базе насосов указанных моделей для решения проблемы подъема полезных ископаемых со дна Мирового океана лабораторией при Донецком политехническом институте (сейчас Донецкий национальный технический университет) был разработан экспериментальный погружной насосный агрегат “Моллюск-9”, предназначенный для подъёма гидросмеси с глубины до 6000 м при добыче железомарганцевых конкреций со дна океана [4]. Увеличение глубины подъема ТПИ, а следовательно и напора насоса ограничено скорее конструктивными соображениями – с увеличением числа ступеней удлиняется вал, что ведет к снижению его прочности и жесткости, а также проблемам с балансировкой столь длинного ротора. Как показывает опыт эксплуатации подобных систем для подъема воды из артезианских скважин и для водоотлива закрывающихся шахт (на базе отечественных насосов типа АНПШ, ЭЦВ и зарубежных RITZ, Pleuger, KSB) основные недостатки схемы – проблема обеспечения надежности погруженного в воду электродвигателя и высоковольтного кабеля, дисбаланс длинного ротора и ненадежность упорного подшипника (подпятника) ротора. В условиях добычи ТПИ с морского дна данные недостатки будут усугубляться неблагоприятными условиям – качкой, передающейся по трубопроводу к насосу и т.д. Обрыв же высоковольтного кабеля приводит к необходимости поднятия машины, что является сложным и дорогостоящим процессом.
- погружные насосы с гидроприводом (рис. 2, з). Использование для привода насосного агрегата гидродвигателя объемного либо гидродинамического действия, питаемого водой от установленного на судне насоса. Перспективным является использование для привода погружного насоса активных турбин, установленных на одном с насосом валу, питаемых через энергетический трубопровод напорной водой от установленного на судне приводного насоса. Достоинством такой схемы является возможность получения больших, напоров и подач, чем в случае с погружным насосом с электроприводом, за счет увеличения частоты вращения вала насоса, отказ от находящегося в воде высоковольтного электрического кабеля и герметичного электродвигателя, возможность применения гидравлической энергии для привода придонных механизмов, осуществляющих сбор и измельчение конкреций. К недостаткам схемы можно отнести большую конструктивную сложность, большее число устройств в цепи, наличие второго трубопровода, необходимость тщательной балансировки ротора и особые требования к сборке турбо-насосного агрегата.
К содержаниюОсновными элементами установки (рис. 3) являются: один или не-скольких погружных центробежных насосов 2, соединенных валами с при-водными турбинами 3. По энергетическому трубопроводу 5 с помощью приводного насоса 1, установленного на судне, поступает вода, приводящая во вращение турбины, которые, в свою очередь, вращают валы погружных насосов. Погружные насосы поднимают подготовленную загрузочным устройством 6 гидросмесь по подъемному трубопроводу 4 на судно, где производится ее обезвоживание и первичное обогащение обогатительной установкой 8.
Погружной насос целесообразно выполнять корпусно-секционным, с радиальными ступенями. Применение центробежных колес радиального типа позволяет повысить напор в сравнении с колесами диагонального типа и уменьшить осевой габарит машины, что позволяет увеличить жесткость вала и упрощает статическую и динамическую балансировку ротора. Для подъема ТПИ с больших глубин целесообразно использовать цепочку погружных насосов, работающих по бустерной схеме.
Для привода погружного насоса возможно применение активной турбины шнекового либо ковшового типа, диапазон напоров рабочей жидкости для которых составляет (300-2000) м, а единичная мощность достигает 250 МВт. КПД таких турбин, применяемых в энергетических агрегатах, достигает ?тур. = 0,9. [1]
Для повышения напора и производительности насоса целесообразно увеличить частоту вращения ротора турбонасосного агрегата до 4-5 тысяч оборотов в минуту, однако это потребует особой точности сборки и балансировки ротора агрегата. Для питания турбины может использоваться как забортная вода, забранная у поверхности океана, так и вода, удаляемая из поднятой гидросмеси. Второй вариант является предпочтительным, так как сброс воды, поднятой с больших глубин, в поверхностные слои океана является нежелательным с экологической точки зрения в связи с возможным нахождением в придонной воде сероводорода, метана и других вредных веществ, а также в связи с замутнением поверхностных слоев океана. Кроме того, возможен подвод отработанной воды после турбины во всасывающий трубопровод насоса, что позволит сделать фактически замкнутую циркуляционную систему, в которой лишь необходимо будет компенсировать утечки.
В целях унификации целесообразно использование для подъемного и энергетического трубопроводов гибких трубопроводов равных диаметров, с силовыми элементами в виде гибких тросов, разделенных на секции удобной для хранения, транспортировки и монтажа длины.
Для питания водой турбины в качестве приводного насоса могут ис-пользоваться корпусно-секционные высоконапорные насосы распространенных типов.
В добычном комплексе система подъёма ископаемого со стороны входа стыкуется с механизмами, реализующими процесс сбора ТПИ, так называемые породозаборные устройства. Поэтому принципиально возможна передача по энергетическому трубопроводу гидравлической энергии также и для комплекса придонных механизмов.
При больших глубинах разработки месторождений ТПИ, превышающих возможный напор турбогидронасоса возможно их последовательное включение. Недостатком этой схемы является сложность распределения потоков жидкости для привода турбин между агрегатами. По расположению последовательно включенных турбонасосных агрегатов на трубопроводе можно выделить три способа размещения (рис. 3) – турбогидронасосные агрегаты размещены группой на рабочей глубине (по аналогии с системами подъёма воды из шахтных стволов или скважин) (рис. 3,а), размещение турбогидронасосов выполнено равномерно по всей длине трубопроводов (рис. 3, б), либо групповое размещение насосов в придонной зоне (рис. 3, в).
К недостаткам первого варианта можно отнести работу нижней части транспортного трубопровода (ниже насосов) в режиме превышения наружного гидростатического давления по отношению к внутреннему гидродинамическому давлению. В этом случае возникают проблемы динамической устойчивости секций транспортного трубопровода (сплющиванию трубопровода). Особые требования должны быть предъявлены к уплотнению первого (снизу) насоса, где будет наибольший перепад давлений, вследствие чего при незначительном износе уплотнений появятся подсосы воды из океана. Также при увеличении сопротивления всасывающего трубопровода сверх расчетного (заиливание, забутование крупными кусками твердого) возможно возникновение кавитационных режимов работы турбогидронасоса.
В случае схемы с равномерным расположением корпусно-секционных турбомашин по длине подъёмного трубопровода, количество которых определится в зависимости от напора одного насоса (так называемая бустерная схема) создаются наилучшие условия для работы насосов с точки зрения допустимых давлений на всасывании (необходимый подпор для исключения подсосов окружающей воды) и обеспечивается работа транспортного трубопровода по всей длине в режиме превышения внутреннего давления над внешним гидростатическим давлением. Кроме того, появляется возможность гибкого варьирования количества турбонасосных агрегатов и напора единичного турбогидронасоса с целью выбора оптимальных параметров.
При размещении насосов в придонной зоне принципиально возможно разработать схему с одним агрегатом, создающим необходимый напор для подъёма заданного количества ТПИ. Подъёмный трубопровод по всей длине будет работать в режиме превышения внутреннего давления над внешним гидростатическим давлением. В этом варианте также решается проблема сброса загрязненной воды в придонную зону. Однако, в случае последовательного размещения нескольких насосных агрегатов в придонной зоне каждый следующий агрегат будет работать при большем давлении во всасе, что будет негативно сказываться на надежности уплотнений.
Исходными параметрами для математической модели подъемной турбогидронасосной установки будут являться: средний диаметр частиц поднимаемого твердого dт, м, плотность твердого ?Т, кг/м3, часовая массовая производительность установки по твердому QМТ, кг/ч, глубина разрабатываемого месторождения Н, м, объемная концентрация твердого в пульпе sТ.
Для упрощения математической модели были приняты следующие допущения:
Объёмная производительность установки по твердому:
Необходимая подача погружного насоса по пульпе при концентрации твердого в пульпе sT
Для определения скорости восходящего потока жидкости, необходимой для транспортировки частиц твердого рассмотрим равновесие частицы твердого.
Опущенное в жидкость тело под действием силы тяжести G=pТgVТ и архимедовой силы Pa=pgVТ где g – ускорение свободного падения, а VТ – объём тела, будет двигаться вниз. При появлении относительной скорости между телом и жидкостью возникает сила сопротивления:
где cx - безразмерный коэффициент, зависящий от формы тела, шероховатости поверхности, режима движения; S – площадь миделя тела (площадь проекции тела на плоскость, перпендикулярную вектору скорости); v – скорость тела относительно среды.
Тогда дифференциальное уравнение движения тела под действием этих сил можно записать в виде:
Или после подстановки:
После преобразований получим:
Из данного уравнения найдём гидравлическая крупность – скорость восходящего потока, при которой частицы твердого находятся во взвешеном состоянии:[6]
Учитывая допущения, преобразуем выражение для гидравлической крупности:
Для устойчивого подъема частиц твердого скорость движения жидкости принимаем расчетную скорость подъема равной vp=1,2vкр.
Тогда максимальный диаметр подъёмного трубопровода может быть определен как:
Необходимый напор, создаваемый погружным насосом, может быть представлен как:
Подставив выражение для сопротивления подъемного трубопровода а, получим полное выражение для необходимого напора погружного насоса:
Гидравлическая мощность погружного насоса:
Подставив в выражение плотность пульпы получим:
Мощность на валу погружного насоса:
Мощность на валу погружного насоса равна мощности на валу приводной турбины.
Гидравлическая мощность, подводимая к приводной турбине:
Диаметр энергетического трубопровода для унификации рационально принять равным диаметру подъемного трубопровода. Скорость движения жидкости в нем для сокращения потерь принимаем равной v=1...1,2 м/с
Pасход жидкости через турбину будет равен:
Гидравлическая мощность турбины равна:
откуда напор, срабатываемый турбиной, равен:
Сопротивление энергетического трубопровода:
Необходимая величина подачи приводного насоса равна расходу турбины.
Необходимая величина напора приводного насоса может быть вычислена как:
Гидравлическая мощность приводного насоса будет равна:
Мощность электродвигателя приводного насоса может быть определена как:
где ?ПРН - КПД приводного насоса.
Удельные затраты мощности на подъем единицы массы твердого:
Подставим в выражение для удельной мощности значения всех величин и выразим через исходные величины. После подстановки получим выражение:
Величиной 0,0086v3D0,7 ввиду малости можно пренебречь. Выразив диаметры трубопроводов через исходные параметры, получим выражение вида:
Дифференцирование данного выражения по плотности твердого, концентрации твердого в пульпе и подаче по пульпе сопряжена с трудностями, поэтому рациональнее представить зависимость удельной мощности от входящих величин в графическом виде (рис. 4).
Из графиков видно, что удельные затраты мощности на подъем единицы массы ТПИ монотонно растут с увеличением глубины разработки Н (рис 4,а), производительности установки по твердому QТ (рис. 4, б), плотности поднимаемого твердого ?Т (рис. 4, в), диаметра частиц твердого dТ (рис. 4, г) и монотонно падают с увеличением объемной концентрации твердого в пульпе SТ (рис. 4, д). Также очевидно, что удельные затраты мощности уменьшаются с увеличением КПД составляющих установки – погружного насоса, приводной турбины и приводного насоса.
Из рис. 4, д видно, что удельные затраты мощности значительно снижаются с повышением объемной концентрации от 0,1 до 0,4, однако при дальнейшем увеличении концентрации такого сильного снижения не наблюдается. При больших концентрациях твердого в пульпе возможна забутовка проточной части погружного насоса, всасывающего и нагнетательного трубопроводов и срыв подачи. Таким образом, можно считать, что оптимальная объемная концентрация твердого в пульпе составляет около 0,4, в то время как в среднем для грунтонасосов она принимается от 0,1 до 0,2 [3], [4]. При этом следует учитывать, что концентрацию твердого в пульпе при данном способе гидроподъема можно варьировать с помощью породопогрузочного устройства.
При добыче полезных ископаемых с больших глубин следует учитывать, что напор большинства серийно выпускаемых корпусно-секционных насосов ограничен примерно значением в 1200-1500 м. При необходимости получения больших напоров для привода во вращение турбины возможна последовательная установка насосов, однако при этом каждый последующий насос будет работать с большими давлениями на всасе, что неблагоприятно сказывается на надежности их работы. В таком случае рациональнее увеличивать расход жидкости через турбину и при необходимости использовать параллельное включение энергетических насосов. Однако при увеличении расхода через энергетический трубопровод потери напора в нем также возрастут. В такой случае при инженерном расчете системы подъема рационально исходить из определения расхода турбины, задавшись некоторым значением напора приводного насоса, однако при больших значениях потерь по длине энергетического трубопровода будет рациональным увеличить диаметр энергетического трубопровода исходя из оптимальной скорости движения.
Также необходимым является технико-экономический расчет подъемного и энергетического трубопроводов, сопоставляющий капитальные затраты на трубопровод и эксплуатационные затраты на перемещение жидкости по нему.
Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем: