автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Интенсификация процесса выемки техногенных редкоземельных песков земснарядами посредством саморегулирования консистенцией гидросмеси

£5

ст~ ^—.

Сг На правах рукописи

«чу

СО

I

МАЛЬЦЕВ Глеб Борисович

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ВЫЕМКИ ТЕХНОГЕННЫХ РЕДКОМЕТАЛЬНЫХ ПЕСКОВ ЗЕМСНАРЯДАМИ ПОСРЕДСТВОМ САМОРЕГУЛИРОВАНИЯ КОНСИСТЕНЦИЕЙ ГИДРОСМЕСИ

Специальность 0515.03 - «Открытая разработка месторождений полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1998 г.

Работа выполнена в Московской государственной геологоразведочной

академии

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Дробаденко В.П.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Лешков В.Г. кандидат технических наук Кройтор Р.В.

Ведущее предприятие: Вольногорский государственный

горно-металлургический комбинат

(ВГГМК)

Защита диссертации состоится 23 апреля 1998 г. в 14 час. 00 мин. На заседании диссертационного совета Д.063.55.02 в Московской государственной геологоразведочной академии по адресу: 117485 Москва, ул. Миклухо-Маклая д.23 в аудитории 6-87.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МГГА.

Автореферат разослан 23 марта 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук,

профессор Небера В.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. К концу 80-х годов в России в достаточно четкой форме сложились научные представления о техногенных образованиях, изложенных во многих трудах известных ученых (Н.А.Шило, М.И. Агошкова, Б.Н. Ласкорина, JI.A. Барского, К.Н. Трубецкого, В.Н. Уманец, М.Б. Никитина, В.Н. Емельянова и др.). Освоение техногенных месторождений началось еще до первых научных разработок и производство уже имеет достаточно большой опыт, который, к сожалению, без предварительных научных поисков, имеет немало просчетов и ошибок.

Проведенная в 1990-1995 годах институтом «ЦНИИэкономики и информатизации» инвентаризация отходов горно-обогатительного производства показала, что значительная часть складируемых на сегодня хвостов обогащения по содержанию основных металлов и попутных ценных компонентов пригодна для повторного обогащения. В них накоплено более 4 млрд. тонн, отходов обогащения, в т.ч.: медь- и никельсодержащих - 1,85 млрд. тонн, вольфрам- и молибденсодержащих -0,5 млрд. тонн, свинец-, цинк-, и оловосодержащих - 0,981 млрд. тонн, редких металлов - 0,172 млрд. тонн. По данным B.C. Шаповалова добыча золота из техногенных россыпей «Северовостокзолото» за 1986-89 гг. составила 14,9% от общей золотодобычи. Таким образом, разработка техногенных месторождений - составная и важнейшая часть малоотходной (ресурсосберегающей) технологии, достаточно экономически целесообразная на данном уровне развития техники и технологии. В полной мере вышеприведенная концепция относится и к редкометальным техногенным образованиям Вольногорского государственного ГМК. Сырьевой базой этого крупнейшего в СНГ предприятия длительный период служит Малышевское комплексное циркон-рутил-ильменитовое месторождение. С 1985 г в хвостохранилище предприятия, расположенное в одной из естественных балок, намыто примерно 30 млн. тонн хвостов редкометальных минералов. С 1990 года техногенное сырье разрабатывается земснарядом с производительностью 50 м3/час. В качестве основного оборудования применяют грунтонасос ГРК-400, которым ведут выемку из глубины до 5 метров, после чего пульпу транспортируют на 300 метров с геодезической отметкой +28 метров, для обогащения в мобильном комплексе. Получаемый черновой концентрат содержит 0,031% циркона, 0,03% ильменита, 0,14% рутила, 0,8% дистена. В настоящее время, в связи с переходом земснаряда на более глубоководные участки на предприятии остро встал вопрос о выемке техногенного сырья с глубины 12-И 6 метров, при часовой производительности 100 т/час.

Таким образом, основным направлением исследований является повышение эффективности подводной добычи техногенного сырья на основе совершенствования земснарядной технологии.

Цель работы. Разработка теоретических основ и практических методов интенсификации эжекторно-грунтонасосной выемки подводных, техногенных титан-циркониевых песков, основанных на управлении консистенцией всасывающих и напорных потоков гидросмеси.

Основная идея дк ссертации заключается в использовании эжекции как основного способа сгущения гидросмеси в напорной линии посредством формирования автомодельного режима пульпоприготовления во всасе грунтонасоса.

Основные задачи исследований:

анализ и обобщение опыта разработки техногенных месторождений, теории и практики эжектирования во всасывающей линии различных агрегатов;

аналитические исследования всасывающей способности различного грунтозаборного оборудования при увеличении глубины разработки;

- теоретическое обоснование совместной работы эжектора во всасывающей линии грунтонасоса (ГРК-400) с определением их основных рабочих параметров;

- обоснование распределения концентрации твердого в поперечном сечении напорной линии грунтонасоса;

- разработка методики расчета эжекторов кольцевого типа в условиях достаточно больших гидростатических напоров эжектируемых гидросмесей;

- обоснование критерия оптимизации процесса эжектирования и разработка на его основе инженерной методики расчета совместной работы эжекторно-грунтонасосной установки.

Методы исследований. Для решения поставленных задач был использован комплексный метод исследований, включающий обобщение и анализ научных и практических данных по теории и практике эжектирования во всасывающей линии различных агрегатов. Теоретические исследования основаны на гидродинамике спутных потоков и математического моделирования на ЭВМ. Экспериментальные исследования проводились с использованием теории планирования экспериментов и методов статистической обработки их результатов.

Достоверность защищаемых научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается достаточным объемом теоретических и экспериментальных исследований, достаточной сходимостью их результатов, проверкой предложенных рекомендаций в производственных условиях.

Научная новизна результатов работы:

1. Обоснована аналитическая зависимость распределения концентрации гидросмеси в поперечном сечении трубопровода в виде критериев Фруда как для трубопровода, так и для перемещаемых в нем частиц.

2. На основании теоретических и экспериментальных исследований раскрыта физическая сущность расходно-напорной характеристики эжектора, как геометрическое место точек начала срывной кавитации в камере смешения.

3. Получен ряд экспериментальных характеристик эжектора кольцевого и центрального типов, позволивших вывести основные зависимости для расчета процесса всасывания и подъема в двух режимных вариантах: как собственно эжектора, так и эжекторной установки.

4. Обоснована предлагаемая схема эжекторно-грунтонасосной добычи как системы с наибольшим коэффициентом полезного действия, использующей остаточный напор рабочего потока.

5. Аналитически выявлено существование максимального кпд эжектора расходно-напорной характеристики и получены расчетные выражения для определения координат такого режима.

6. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность работы грунтонасоса с попутным сгущением гидросмеси, отвечающей требованиям охраны окружающей среды.

Практическая ценность. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили:

- разработать инженерный метод расчета трубчатых сгустителей для использования технологической воды из напорной линии грунтонасоса при подаче ее в насадку эжектора;

разработать методику расчета эжекторно-грунтонасосной установки (ГРК-400) для подводной выемки и транспортирования техногенных титано-циркониевых песков.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научной конференции преподавателей и аспирантов МГГА в 1994-1995 гг., на международной конференции «Новые достижения в науках о земле» в 1996г.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в рабочую документацию эжекторно-грунтонасосной (ГРК-400) установки и использованы в технологии подводной выемки редкометальных хвостов обогащения Вольногорского государственного ГМК акционерным предприятием «Цветмет».

Публикации. По теме диссертации опубликованы: пять печатных статей, в которых раскрывается основные теоретические положения и результаты проведенных исследований.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (147 наименований). Содержит 146 машинописного текста, 15 таблиц, 31 рисунков, 4 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе представлено современное состояние изучаемого вопроса, образования и освоения техногенных залежей как относительно легкодоступного источника минерально-сырьевой базы цветной металлургии.

Проведен обзор и анализ технических средств и технологий ведения подводных горных работ различными всасывающими агрегатами. На основании выполненного анализа сделан вывод о целесообразности в данных горло-технических условиях подводной выемки техногенных редкометальных отложений использовать технологию с эжекторно-грунтонасосной установкой.

Во второй главе приведен анализ результатов исследований известных ученых Абрамовича Г.Н., Бермана Л.Д., Бороздина В.А., Бубиса Ю.В., Замарина Е.А., Каменева П.Н., Кашпар Л.Н., Коржаева С.А., Лахтина В.П., Малухина Н.Г., Мамаев Ю.А., Миловича А.Я., МустафинаХ.Ш., Огородникова С.П., Тарыкина В.Д., Чичасова В.Я., Фридмана Б.Э., Н.О'№Ш, О^эЬ и других. Учитывая работы этих исследователей, а также горно-технические условия техногенных редкометальных месторождений Вольногорского государственного ГМК и специфику минерального сырья, нами был разработан, сконструирован и изготовлен крупномасштабный, специальный гидравлический стенд (рис1), позволяющий моделировать грунтозабор в данных условиях и проводить экспериментальные исследования расходно-напорных характеристик эжекторов различных типоразмеров. Проведены экспериментальные исследования эжекторов кольцевого и центрального типов с учетом их геометрических и расходно-напорных параметров.

Раскрывается первое научное положение: Гидродинамическая взаимосвязь относительного коэффициента напора от коэффициента эжекции математически представляет собой прямопропорциональную зависимость, а физически - геометрическое место точек срыва кавитационных характеристик эжектора во всем диапазоне рабочих давлений на насадке.

Обработка опытных результатов исследования эжектора производится как зависимость относительного коэффициента напора от коэффициента эжекции. Причем, смысловое значение относительного коэффициента напора может трактоваться по разному.

Рис.1 Схема экспериментальной установки. 1 - центробежный насос К45/55(ЗК-6), 2 - трубопропод, 3 - полпиточная распределительная емкость \>=2,64 м\ 4 - рабочий патрубок, 5 - насадка, 6 - рабочая емкость \'=1,2 м3, 7 - трубопровод, 8 - транспортер, 9 - смесительная поропка, 10 - выдячной трубопровод (075 мм), 11 - лиии/кка, 12 - манометр, 13 - мерная емкое п. \'=Ч),30 м3, 14 - нссм, 15 - па|р\бок, 16 - шибер, 17 - шпаюшан емкое! ■> \'=1м3, 18- перегородка, I') - па|р\бок

при с.шне лишней и»,ни, 2(1 - гллпнжка, 21 - динимель со шкнни-рсчешиш передачей.

Отношение полезного напора, полученного всасываемым потоком к использованному напору воды рабочей насадки эжектора:

Я2 " Я,

-Я ' 0)

Г10 л,

или как отношение полезного напора, полученного всасываемым потоком к затраченному напору воды рабочей насадки:

П Н2~НХ

Р~ Я -Я <2>

11Q 112

где: ß - относительный коэффициент напора эжектора;

Но, Hi - соответственно напор воды на рабочей насадке и гидросмеси в конфузоре, м.вод.ст.;

Н2 - напор нагнетания эжектора за диффузором, м.вод.ст.;

Исходя из этого, КПД эжектора может характеризоваться полностью израсходованной энергии активного потока на смешение (Ho-Hi)Q, или часть активного потока совершила работу на смешение для эжектора, (Н0-H2)Q„ а образовавшаяся гидросмесь с расходом (Qi+Qo) и напором Н2 в последующем совершает работу (Qi+Qo)H2 для установки (насос, обогатительный шлюз и т.д.), которая образует с эжектором единую гидравлическую систему. Поэтому и КПД эжектора может изменяться в достаточно широких пределах (0,15-0,35), в зависимости от вида и места его участия в рассматриваемой системе.

Для предлагаемой эжекторно-грунтонасосной установки КПД эжектора составляет около 0,3-0,35 и определяется по зависимости:

б,(я2-я,)+б0(я2-я,)

Qjr0 <3>

где Г] - КПД эжектора в эжекторно-грунтонасосной добычной установке с подачей осветленной жидкости на насадку из напорной линии грунтонасоса;

Qo, Qi - соответственно весовые расходы активного (через насадку) и подсасываемого потоков (через конфузор), м3/с.

Расходно-напорные характеристики эжектора представляют собой прямопропорцианальные зависимости для каждого значения основного

/ л

геометрического параметра ш (т = —), где <b2,coo соответственно площади

й?0

поперечного сечения камеры смешения и насадки эжектора, м2 (рис 2).

Опытные исследования показали, что минимально возможное давление в начале камеры смешения не может быть меньше парциального давления паров всасываемой жидкости. Следовательно, абсолютная величина расхода всасываемой жидкости ограничивается как величиной

максимального разряжения (Рат-Рн.п.). так и площадью входа гидросмеси в камеру смешения (о)2-&>о), гДе Рат, Рнп соответственно атмосферное и давление насыщенных паров во всасываемой гидросмеси, Па).

Поскольку искомое постоянное значение основного геометрического параметра для данной характеристики структурно может состоять из различных значений площадей камеры смешения и насадки, то любое значение коэффициента эжекции может содержать в числителе максимально возможный всасываемый расход гидросмеси, т.е. кавитационный.

Таким образом, расходно-напорная характеристика эжектора физически представляет собой геометрическое место точек кавитационных срывов для конкретных абсолютных значений площадей камеры смешения и насадки при постоянном их соотношении (рис.2), что явилось основной предпосылкой при расчете ограничительных условий работы эжектора.

В третьей главе приводится систематизация технологических схем подводного грунтозабора различными агрегатами и их комбинацией: грунтонасосного, погружного насоса, эрлифта, эжектора, загрузочного аппарата. Обосновывается эффективность технологии подводной разработки грунтонасоса с эжектором, при подаче в него осветленной напорной воды из нагнетательной линии грунтонасоса, посредством использования трубчатых или цилиндрических водоотделителей.

Раскрывается второе научное положение: Представляя эпюру концентраций гидросмеси в поперечном сечении нагнетательной линии дифференцированной, автомодельный режим добычного комплекса определяется расходом рабочей жидкости на эжектирование с учетом параметров всасывающей линии грунтонасоса.

В технологической схеме подводной разработки продуктивных отложений редкометальных песков могут быть использованы различные выемочные и транспортные аппараты: грунтонасосы, эжекторы, эрлифты и их комбинации с последующим гидротранспортом собственным агрегатом или в комбинации с загрузочными аппаратами различных конструктивных исполнений. В целом, оценивая эти технологические схемы можно заключить, что все они представляют последовательную работу одного аппарата с другим.

Наиболее эффективной технологической схемой является эксплуатация грунтонасоса при эжектировании во всасывающий линии, которая представлена в двух вариантах:

- традиционном, в котором эжектор, работающий от отдельного водяного насоса, установлен в нижней части всасывающей трубы грунтонасоса;

- предлагаемом, в котором эжектор взаимодействует как с всасывающей, так и нагнетательной линиями грунтонасоса. Осветленная жидкость верхней части напорной трубы грунтонасоса является активным потоком, поступающим на рабочую насадку эжектора и приводящий его в действие.

При этом изменяются технологические параметры всего гидродобычного комплекса, так как:

- глубина отработки значительно увеличивается, поскольку ваккууметрическая характеристика грунтонасоса определяется только напорными возможностями эжектора;

- напорная линия грунтонасоса работает в режиме попутного сгущения гидросмеси, а процесс заиления пульповода становится управляемым и контролируется автомодельным режимом эжектора;

- коэффициент полезного действия эжектора в предлагаемом добычном комплексе является наибольшим.

Как показали опытные исследования, локальные значения концентрации твердой фазы распределяются в поперечном сечении горизонтального пульповода неравномерно. Эпюра распределения концентраций деформирована: максимальное количество твердого материала содержится в нижней части трубы.

Аналитическая обработка опытных данных ряда исследователей, позволило разработать критериальную зависимость, характеризующую распределение локальных концентраций твердого в поперечном сечении горизонтального трубопровода:

_(26 5 D}

S, = + 5 4.7 А 36 л (4)

где S, S¡ - соответственно исходная и текущая объемные концентрации твердого (по высоте диаметра трубы);

D - диаметр пульповода, мм;

у - текущая координата (по вертикальному диаметру трубы),мм;

А - критериальный коэффициент, характеризующий частицу твердого (по критерию Фруда для частицы) и трубопровод (по критерию Фруда для трубопровода), а также несущую среду (по параметру Архимеда)

л - i 1 Frrp

3 a FrTB (5)

где Ргтв - критерий Фруда для частицы (^гтв ~ );

УП

р — р

Ргтр - критерий Фруда для трубопровода ( тр у );

Vd

т

Рт -Ро

а- параметр Архимеда „ );

Ро

V, Ур - соответственно гидравлическая крупность твердого и рабочая скорость гидросмеси, м/с;

Рт, ро - соответственно плотность твердого и воды, кг/м3;

V - кинематическая вязкость несущей среды, м/с2;

с1г - диаметр частицы, м; ,

Расчет текущей концентрации ведется в следующей последовательности:

1. Определяется критерий Архимеда Аг для частицы.

2. Находим число Рейнольдса для свободного падения Яесв

Аг

Кесв" 18+0,614Тг ^

3.Определяем коэффициент лобового сопротивления

3 Аг

4. По выражению (4) вычисляется текущая концентрация твердого по высоте поперечного сечения трубопровода.

5. Пересчет текущей концентрации на текущую плотность гидросмеси в поперечном сечении трубопровода производится по уравнению

А = А,-$+(1(8)

Расчет текущей концентрации предлагаемым методом имеет хорошую сходимость с опытными данными Силина Н.А. и СмолдыреваА.Е..

Анализ полученных эпюр распределения концентраций по высоте твердого в верхней части трубопровода (при у>0,5Б) невелика и составляет 2-7% от общей концентрации.

Таким образом, выпуск частично осветленной гидросмеси через верхнюю часть напорного трубопровода не повлияет существенно на общую производительность гидротранспорта.

Раскрывается третье научное положение: Максимальное КПД эжектора определяется обратно-пропорциональной зависимостью относительного коэффициента напора и основного геометрического параметра исследованием на экстремум уравнения эжектирования.

Структурно КПД эжектора представляет собой произведение коэффициента эжекции и относительного коэффициента напора, а графически - это площадь прямоугольника со сторонами, величина которых соответствует координатам искомой точки расходно-напорной

характеристики. Исследование площадей прямоугольников со сторонами -координатами точек характеристики эжектора на экстремум показало, что во-первых на характеристики существует единственная точка с максимальным КПД и во-вторых координата этой точки на оси ординат соответствует половине отрезка, отсекаемой искомой расходно-напорной характеристикой эжектора на этой оси (рис.3).

Следовательно, оптимальный напор соответствует максимально-достижимой производительности эжектора для конкретных значений площадей камеры смешения и насадки (при определенном значении основного геометрического параметра) в режиме работы с максимальным кпд.

Используя основное уравнение эжектирования

а

т - 1

с учетом выявленных условий отыскания оптимума его работы

Л О Ръ

при« = и> Pop,-'■ (10)

расчетный относительный напор эжектора равен

в —L.(l LA1A) „ЛL

где а - коэффициент эжекции ( а q );

ро- величина отрезка, отсекаемого расходно-напорной характеристикой на оси ординат;

Ь - соответственно коэффициенты сопротивления в насадке, камере смешения, диффузоре и конфузоре эжектора.

При качественном изготовлении эжектора (^|=^2=^3=^4=0) и значительной разницы площадей камеры смешения и насадки (т>5), выражение (11) принимает вид, который был установлен исследователями ранее

Рис.4 Сравнение опытных данных Мустафнна Х.Ш., Фридмана В.Э., автора ° - Фридман Б.'->. • - Мустафин Х.111. о - автор

Сравнение опытных данных Мустафина Х.Ш., Фридмана Б.Э. и автора показывает, что установленная зависимость (1!) имеет значительно

лучшую сходимость (рис.4) чем уравнение (12), особенно при — > 0.25.

т

Предыдущий анализ работы грунтонасоса в комплексе с эжектором показал, что наиболее эффективной технологической схемой является работа эжектора во всасывающей линии грунтонасоса с подачей напорной осветленной поды из нагнетательного пульповода.

Такая конструкция исключает использование отдельно для эжектора водяного насоса и обеспечивает попутное сгущение гидросмеси в автомодельном режиме.

В четвертой главе предлагается инженерный метод расчета процесса сгущения гидросмеси с учетом энергетических потребностей эжектора. Он основан на аналитических исследованиях работы эжектора во всасывающей линии грунтонасоса с подачей напорной осветленной воды из нагнетательного пульповода ГРК-400 с использованием трубчатого водоотделителя конструкции ДонУги и включает в следующие положения:

1. Объемная паспортная производительность грунтонасоса постоянна равна для ГРК-400 - 400 м3/ч.

2. Максимально возможная глубина разработки редкометальных песков определяется напором нагнетания эжектора, кавитационной способностью грунтонасоса и характеристикой всасывающей линии.

3. Оптимальный режим грунтонасоса всегда соответствует максимально возможной при данной технологии работ производительности эжектора по грунту. Характеристики эжектируемой гидросмеси являются исходными данными для расчета линии нагнетания грунтонасоса.

4. Суммарная эжекторно-грунтонасосная характеристика оценивается рабочей точкой, соответствующей оптимальной работе эжектора и грунтонасоса с учетом его напорной и вакуумметрической характеристики для заданной производительности комплекса по твердому.

5. Расход рабочей жидкости эжектора, отделенной из напорного трубопровода грунтонасоса определяет геометрические параметры трубчатого водоотделителя с учетом гидравлических характеристик гидросмеси и твердого.

Таким образом, разработанная методика расчета эжектора ведется с учетом максимального КПД и в режиме предкавитации эжектора, т.е. с максимально достижимой производительностью.

На основании известных и установленных автором экспериментальным и аналитическим путем уравнений, также разработана методика расчета эжекторно-грунтонасосного комплекса для подводной добычи редкометальных песков, которая позволяет определять

Рис.5 Рабочая характеристика эжекторно-грунтонаеоснои вые? (при глубине отработки 16м)

оптимальные параметры установки с возможностью ведения эксплуатационных работ с глубины до 16м при производительности по твердому 100т/ч и плотностью всасываемой гидросмеси 1200кг/м3(рис.5).

Предложенная технология подводной разработки техногенных редкометальных месторождений в условиях Вольногорского государственного ГМК позволяет значительно повысить эффективность добычного комплекса (табл.1)

Технико - энергетические показатели подводной добычи техногенных отложений ________Таблица №1

Н„, м Т 6 8 | 10 12 | 14 | 16 20

при работе грунтонасоса

Р2» кг/м3 1156 1117 1089 1068 1052 1038 1019

8 0,083 0,062 0,047 0,036 0,028 0,02 0,01

П, т/ч 95,6 71,4 54,1 41,5 32,3 23,0 11,5

\У, кВт/ч/ т 0,876 1,136 1,461 1,868 2,364 3,28 6,432

при работе грунтонасоса с эжектированием во всасывающей линии

Р2, кг/м3 1402 1323 1266 1224 1191 1171 1124

8 0,214 0,172 0,141 0,119 0,101 0,091 0,066

П, т/ч 246,5 198,14 162,4 137,0 116,4 104,0 76,0

кВт/ч/ 1 т 0,414 0,484 0,565 0,648 0,742 0,818 1,074

где Нгл - глубина отработки, р2 - плотность засасываемой гидросмеси, Б - консистенция гидросмеси, П - производительность, \У - мощность.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, представляющей собой законченную научную работу, приведены разработанные автором теоретические и практические положения, которые в совокупности можно классифицировать как решение научной технической задачи по обоснованию, расчету и эксплуатации земснарядного эжекторно-грунтонасосного комплекса для подводной добычи техногенных титан-циркон-рутиловых отложений с глубины 16 м. Основные научные и практические выводы, полученные в результате завершенных исследований, заключаются в следующем:

1. Проведены аналитические исследования всасывающей способности различных грунтозаборных устройств, на основании которых составлены их систематизация и выбран приемлемый для данных горнотехнических условий эжекторно-грунтонасосный способ подводной выемки техногенных отложений.

2. Установлено, что наиболее адекватный способ оценки технической и эксплуатационной способности эжекторов является аналитический анализ энергетического баланса активного и пассивного потоков с .учетом сил сопротивлений, сопутствующих процессу эжектирования и подъема.

3. Дано аналитическое обоснование эффективности подводной разработки кпд эжектора. Установлено, что наибольшая эффективность работы эжектора с грунтонасосом достигается тогда, когда оставшаяся часть энергии активного потока возвращается грунтонасосом эжектору уже в качестве полезной. Кроме того, установлено, что максимальная эффективность грунтозабора достигается при всасывании "из-под слоя".

4. Анализ исследований различных ученых показывает, что эпюра распределения концентрация твердого в объеме гидросмеси по поперечному сечению трубопровода деформирована. Около 90% твердого перемещается в придонной части, занимая около 20% всего поперечного сечения трубы. Обосновано, что расчет распределения текущей концентрации твердого в поперечном сечении трубопровода можно производить по установленной аналитической зависимости с учетом числа Фруда как для трубы, так и перемещаемой частицы. Предлагаемая методика имеет хорошую сходимость с опытными данными Н. А. Силина и А.П. Юфина

5. Экспериментально установлено, что для каждого типоразмера эжектора существует кавитационный расход, соответствующий его максимальной производительности для конкретной геометрии проточной части. Выявлено, что расходно-напорная характеристика эжектора представляет собой геометрическое место точек, соответствующих кавитационному срыву эжекторов определенного значения основного геометрического параметра, но с разными абсолютными значениями площади сечения камеры смешения и насадки.

6. Аналитически установлено, что относительный коэффициент напора эжектора находится в функциональной зависимости ог основного геометрической параметра, коэффициента эжекции, а также от потерь напора в рабочей насадке, конфузоре, камере смешения и диффузоре. Наибольшая ошибка сравнения опытных и аналитических исследований не превышает 6% при соответствующем подборе значений коэффициентов сопротивлений.

7. Обоснована технологическая схема работы эжектора во

всасывающей линии грунтонасоса с подачей напорной осветленной воды из нагнетательного пульповода, которая исключает использование отдельного для эжектора водяного насоса и обеспечивает попутное сгущение гидросмеси с использованием пульпосгустителя, для которого разработан инженерный метод расчета при его работе в комплексе с эжекторно-грунтонасосной установкой ГРК-400.

8. Разработана инженерная методика расчета эжекторно-грунтонасосной установки (ГРК-400) для подводной выемки техногенных редкометальных отложений в режиме максимального кпд.

9. Установлены энергетические показатели предложенной технологии, которые позволяют эффективно вести подводную разработку на базе существующего земснаряда с увеличенной глубиной выемки (более чем в 3 раза) и часовой производительностью по твердому на 20% выше, чем при существующей схеме.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Дробаденко В.П., Малухин Н.Г., Мальцев Г.Б. Совершенствование технологии добычи техногенного сырья из хвостохранилищ ВГГМК. Тезисы докладов г. Москва, МГГА, 1996г., стр.218. Международная конференция «Новые достижения в науках о земле».

2. Мальцев Г.Б. Технология разработки техногенных залежей эжекторно-грунтонасосной установкой. Тезисы докладов, г. Москва, МГГА, 1997г., т.З, стр 54. III Международная конференция «Новые идеи в науках о земле»

3. Толкачев В.А., Мальцев Г.Б., Малухин Г.Н Технология попутного извлечения янтаря при производстве гидровскрышных работ. Тезисы докладов, г. Москва, МГГА, 1997г., тЗ, стр 58. III Международная конференция «Новые идеи в науках о земле»

4. Мальцев Г.Б., Головин A.B. Исследование процесса загрузки гидротранспортной установки песками и черновыми концентратами россыпного месторождения. Тезисы докладов, г. Москва, МГГА, 1998г., межвузовская конференция

5. Мальцев Г.Б. Повышение эффективной подводной добычи техногенного сырья Тезисы докладов, г. Москва, МГГА, 1998г..