Каскадный гидротранспорт пульпы
SLURRY CASCADE HYDRAULIC TRANSPORT

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности для подъема и транспортирования пульпы при разработке месторождений полезных ископаемых, в которых не желательно дробление целевого продукта, в частности, при разработке месторождения янтаря и соответственно при гидротранспорте пульпы содержащей янтарь.
Акционерное общество Калининградский янтарный комбинат использует технологию гидромеханизации при промышленной добычей янтаря. Вскрышные породы разрабатываются гидромониторами и драглайнами по бестранспортной системе и накапливаются в хвостохранилище. Янтарь содержащая  порода разрабатывается драглайном и складируется в конус. Далее конус гидромониторной мощной струёй воды размывается, и пульпа содержащая янтарь по пульповодной траншее самотеком поступает на насосную станцию в накопительный зумпф для перекачки на фабрику. Крупные куски янтаря ловятся вручную сачками, а более мелкие фракции через насосную станцию по трубопроводу поступают на первичный узел обогащения янтаря [1].
Недостатком данного технического решения является, что на всём технологическом процессе происходит разрушение целевого продукта, приводя к потере качества и снижению стоимости его, в частности янтаря, и особенно при гидротранспорте, когда янтарь содержащая пульпа проходит через нагнетательный насосный агрегат, проходя через рабочую полость нагнетательного насоса, а также невозможность подать на любую требуемую высоту янтароносную пульпу превышающую подъёмную способность  нагнетательного  насоса или высокая материалоемкость и сложность всей системы при подаче янтароносной пульпы с помощью нескольких отдельных установок гидротранспорта пульпы  на требуемую высоту и отдалённость.
Известен гидротранспорт пульпы, который состоит из трубопровода, пульподелителя с камерой, разделяющего пульпу на  транспортируемый и транспортирующий потоки. Транспортирующий поток посредством нагнетательного насоса закачивается под давлением в трубопровод, обеспечивая энергией продвижение по трубопроводу транспортируемый поток пульпы. При этом корпус пульподелителя сообщен с  камерой отверстиями, величина которых определяется размером  сохраняемого целевого продукта, а сама камера сообщена с резервуаром, посредством накопительного и нагнетательного  насосов, управляемых датчиками верхнего и нижнего уровней резервуара и управляющих клапанами трубопровода [2].
Недостатками данного технического решения являются: невозможность подать на любую требуемую высоту янтароносную пульпу превышающую подъёмную способность  нагнетательного  насоса или высокая материалоемкость и сложность всей системы при подаче янтароносной пульпы с помощью нескольких отдельных установок гидротранспорта пульпы  на требуемую высоту и отдалленность.
Наиболее близким техническим решением является гидротранспорт пульпы, который включает трубопровод, пульподелителя с камерой, разделяющего пульпу на  транспортируемый и транспортирующий потоки. Транспортирующий поток посредством нагнетательного насоса закачивается под давлением в трубопровод, обеспечивая энергией продвижение по трубопроводу транспортируемый поток пульпы. При этом корпус пульподелителя сообщен с  камерой отверстиями, величина которых определяется размером  сохраняемого целевого продукта, а сама камера сообщена с всасывающим насосом, подающим пульпу в резервуар с датчиками верхнего и нижнего уровней, управляющих работой всасывающего и  нагнетательного насосов, а через них и клапанами трубопровода. Нагнетательный насос  сообщен с подводящей частью трубопровода [3].
Недостатками данного технического решения являются: невозможность подать на любую требуемую высоту янтароносную пульпу превышающую подъёмную способность  нагнетательного  насоса а также  высокая материалоемкость и сложность системы при подаче янтароносной пульпы с помощью нескольких отдельных установок гидротранспорта пульпы  на требуемую высоту и отдаленность.
Задача изобретения – транспортирование янтароносной пульпы на требуемую  отдаленность и требуемую высоту, превышающую нагнетательную способность нагнетательного насоса, а также  сохранение качества добываемого целевого продукта, путем предотвращения попадания его в полость нагнетательного насоса той части целевого продукта, размер которых является одним из основных показателей качества добываемого целевого продукта и расширение ассортимента средств гидротранспорта пульпы.
Поставленная задача решается тем, что каскадный гидротранспорт пульпы содержит ступень подъёма пульпы в виде транспортирующего  трубопровода, пульподелителя, разделяющего пульпу на транспортируемый и транспортирующий потоки посредством отверстий, величина которых определяется  размером  сохраняемого целевого продукта. Транспортирующий трубопровод сообщен с резервуаром, имеющим подводящий трубопровод с всасывающим насосом на первой ступени и отводящим трубопроводом с нагнетательным насосом.  Резервуар имеет  датчик верхнего уровня управляющий процессом наполнения и опорожнения резервуара. Каскадный гидротранспорт пульпы  содержит несколько ступеней транспортирования янтароносной пульпы, в верхнем оголовке каждого транспортирующего трубопровода ступени установлен электроклапан. На второй и более ступенях на каждом подводящем трубопроводе каскадного гидротранспорта пульпы установлен электроклапан
На рис. 1 схематично изображен  каскадный гидротранспорт пульпы (показано наполнение резервуара второй ступени) и на рис. 2 графически показан процесс заполнения и опорожнения трехкаскадного гидротранспорта пульпы.
Каскадный гидротранспорт пульпы состоит из нескольких ступеней  нагнетания.
К первой ступени нагнетания относится резервуар 1 с датчиком верхнего уровня 2 с подводящим трубопроводом 3 и отводящим трубопроводом 4 резервуара 1. На подводящем трубопроводе 3 установлен всасывающий насос 5 сообщенный с пульподелителем 6. Полость пульподелителя 6 сообщена отверстиями 7  с полостью транспортирующего трубопровода 8 первой ступени. На отводящем трубопроводе 4 смонтирован  нагнетательный насос 9 первой ступени, подающий янтароносную пульпу на вторую ступень.  В нижнем оголовке транспортирующего трубопровода 8 установлен  клапан всасывания 10, а в верхнем оголовке транспортирующего трубопровода 8 электроклапан 11, при открытии которого происходит поступление пульпы на  вторую ступенъ.
Вторая ступень нагнетания снабжена резервуаром 12 с датчиком верхнего уровня 13, а также  подводящим трубопроводом 14  и отводящим трубопроводом 15. Верхний оголовок подводящего трубопровода 14 присоединен к резервуару 12, а нижний оголовок  к пульподелителю 16. Полость последнего сообщена с полостью транспортирующего трубопровода 17 отверстиями 18. На подводящем трубопроводе 14 установлен электроклапан 19, управляющий поступлением пульпы в резервуар 12.  На отводящем трубопроводе 15 установлен нагнетательный насос 20. В верхнем оголовке транспортирующего трубопровода 17 установлен электроклапан 21, управляющий потоком поступления янтароносной пульпы, на третью ступень  при необходимости дальнейшего её подъёма. Конструкция третьей ступени повторяет конструкцию  второй ступени. Число ступеней не ограничено.
Гидротранспорт пульпы работает следующим образом.
При закрытом электроклапане 11 и включении всасывающего насоса 5, происходит понижение давления, в результате чего открывается  клапан всасывания 10 и происходит поступление пульпы через всасывающий патрубок  в транспортирующий трубопровод 8. Через отверстия  пульподелителя 7 происходит разделение пульпы на транспортируемый (янтароносный)  и транспортирующий потоки. Транспортирующий поток пульпы по подводящему трубопроводу 3 поступает в резервуар 1. При наполнении резервуара 1 пульпой  срабатывает  датчик верхнего уровня 2, электросигнал от  которого отключает насос 5. В результате клапан 10 закрывается. Одновременно по электросигналу включается нагнетательный насос 9, открываются электроклапаны 11 и 19 и закрывается  электроклапан 21. В результате повышается  давление в трубопроводе 8 и начинается процесс подачи пульпы на вторую  ступень.
При поступлении пульпы в транспортирующий трубопровод 17 включается в работу  вторая ступень. Пульпа в транспортирующем трубопроводе 17 через отверстия 18 пульподелителя 16 разделяется  на транспортируемый (янтароносный)  и транспортирующий потоки. Транспортирующий поток пульпы по  подводящему трубопроводу 14 через  открытый электроклапан 19 поступает в резервуар 12. При наполнении резервуара 12 пульпой  срабатывает  датчик верхнего уровня 13, по электросигналу  которого отключается насос 9, закрываются электроклапаны 11 и  19, включается  нагнетательный насос 20 и открывается электроклапан 21. В результате работы нагнетательного насоса 20 повышается  давление в транспортирующем трубопроводе 17  и начинается процесс подачи пульпы на  третью ступень. Одновременно при  закрытии электроклапана 11 подается сигнал на включение в работу всасывающего насоса 5, начиная процесс наполнения резервуара 1.
После наполнения резервуара третьей ступени происходит закрытие электроклапана 21.  Включается нагнетательный насос  третьей ступени, начиная процесс подачи пульпы  либо на следующую ступень подъёма, либо на пункт обогащения янтаря.
При наполнении резервуара 1 подается сигнал на открытие элелектроклапанов 11 и 19 и включение в работу нагнетательного  насоса 9 первой ступени, начиная подачу пульпы из  резервуара 1 в  резервуар 12 и т.д.
В каскадном гидротранспорте пульпы число ступеней не ограничено, работа третьей и более ступеней аналогична работе второй ступени.
На рис. 2 графически показан процесс заполнения и опорожнения трех каскадного гидротранспорта пульпы, где Р1, Р2, Р3  – резервуары каскада; Т – время наполнения/опорожнения резервуара зеленным показана подача пульпы в резервуар; желтым - опорожнение резервуара, синим - пульпа в накопительном зумпфе.
Разработка каскадного гидротранспорта пульпы позволяет транспортировать янтароносную пульпу на любую требуемую высоту и отдаленность, без ударного воздействия на целевой продукт, размер которых является одним из основных показателей качества. Расширен ассортимент устройств осуществляющих гидротранспорт янтароносной пульпы. При  этом уменьшено число насосных агрегатов, наиболее сложной составляющей ступени подъёма янтаря в пульпе по сравнению, если её подъем осуществлять отдельными установками гидротранспорта пульпы
Источники информации
1. Янтарь Full HD ТОМС 2017. Калининградский янтарный комбинат. Опубликовано: 18 января 2018 г. URL https://youtu.be/kISFaxiQ_8s (дата обращения 20.06.2018)
2. Пат. 2718893 МПК МПК E02F 3/90; B65G 7/00, Гидротранспорт пульпы опубл. 2020.
3. Пат. 2716074 МПК МПК E02F 3/90; E02F 7/00, Гидротранспорт пульпы опубл. 2020 (прототип)