Способ подъема полезного ископаемого из агрегата подводной добычи и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для добычи полезных ископаемых со дна водоема. Способ подъема полезного ископаемого из агрегата подводной добычи включает транспортирование текучей средой - устойчивой пеной под давлением не менее 0,1 МПа выше статического давления на морском дне, где работает агрегат, пену подают через кольцевое сопло по днищу конической загрузочной камеры агрегата, а полезное ископаемое впрессовывают добычным механизмом в эту камеру через искусственную пробку из того же полезного ископаемого, образованную смесь разгоняют в этой же камере, а затем транспортируют на борт судна, на котором гасят пену и выделяют полезное ископаемое. Устройство для подъема полезного ископаемого включает плавучее судно с оборудованием получения транспортирующего агента, трубопроводы и агрегат подводной добычи с добычными механизмами, загрузочной камерой с каналами ввода транспортирующего агента и загрузочные элементы для подачи полезного ископаемого, в центральной части агрегата выполнена коническая загрузочная камера, причем нижняя часть этой камеры выполнена в виде юбки из гибкого упругого материала, а над днищем выполнено кольцевое сопло с кольцевой проточкой, соединенной с трубопроводом подачи устойчивой пены под давлением, над кольцевым соплом выполнена кольцевая щель, образованная между камерой и торцами добычных механизмов, причем искусственная пробка из полезного ископаемого перекрывает кольцевую щель в камеру под углом естественного откоса, при этом на плавучем судне установлено оборудование для приготовления устойчивой пены и компрессор для создания давления пены, который соединен трубопроводом подвода подготовленной пены в агрегат подводной добычи, а трубопровод от камеры агрегата заканчивается на судне пеногасящим устройством и механизмами для отделения полезного ископаемого. Изобретение позволяет повысить надежность подъема с глубины 200 м и более 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для подводной добычи полезных ископаемых со дна водоема.

Известен способ гидромеханизированной разработки грунта под водой (см., например, патент США 3975842, E 02 F 3/88). Устройство для подводной разработки грунта на дне моря и перемещения его на поверхность воды содержит емкость, в которую разгружается разрабатываемый грунт. Всасывающий насос этого устройства имеет всасывающий конец и выпускной патрубок. К всасывающему концу присоединен первый всасывающий трубопровод, на противоположном конце которого имеется всасывающая головка, опускаемая на дно. Выпускной патрубок соединен с разгрузочным трубопроводом с емкостью для выпуска в нее разрабатываемого грунта. Устройство имеет нагнетательный насос, всасывающий конец которого соединен трубопроводом с отстойником для воды. С выпускным концом нагнетательного насоса соединен второй трубопровод, противоположный конец которого соединен с всасывающей головкой первого трубопровода. При одновременной работе обоих насосов пульпа нагнетается в емкость для грунта. Вода переливается через край емкости, возвращается по трубопроводу к всасывающей головке. Вода из отстойника разделяется сепаратором на два потока с разной концентрацией грунта. Поток воды с небольшой концентрацией грунта сливается в море.

Недостатком известного способа является большой расход энергии на перемещение грунта водой за счет необходимости транспортирования большого количества воды в пульпе.

Кроме того, известен способ, в котором в качестве текучего транспортирующего агента используют сжатый воздух (см., например, патент США 3944082, E 02 F 3/88). Землесосный снаряд, приводимый в действие сжатым воздухом, содержит нагнетательную камеру, в которую погружается разрабатываемый грунт. В эту камеру циклично подается сжатый воздух. С камерой соединен загрузочный канал, имеющий восходящую и нисходящие части. К восходящей части присоединен грунторазрабатывающий орган, позволяющий разработанный грунт перемещать по загрузочному каналу в нагнетательную камеру. В нисходящей части загрузочного канала установлен первый клапан для регулирования объема подачи разрабатываемого грунта в нагнетательный орган от первого канала. Второй клапан приводится в действие регулятором, который его закрывает на период подачи сжатого воздуха в нагнетательную камеру, что предотвращает утечку сжатого воздуха из загрузочного канала.

Недостатком известного технического решения является большой расход энергии на транспортирование грунта за счет большого расхода энергии на получение сжатого воздуха, и, кроме того, ввиду малой плотности сжатого воздуха требуется создание больших скоростей воздушного потока, что ведет к дополнительному расходу энергии.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является эрлифтный способ транспортирования полезного ископаемого с морского дна (см. , например, патент России 2012811, Е 21 C 45/00), содержащий пультопроводную колонку, воздухоотделитель, воздухоподающую колонку, диспергатор, напорную колонку, канал, исполнительный орган, включающий кольцевую напорную камеру, добычные мониторы, коническую напорную камеру с гидромониторной насадкой, патрубки, предохранительный кожух с окнами. Камера расположена по вертикали с зазором и гидравлически связана с напорной колонкой и диспергатором. Над камерами на пульпоподъемной колонке закреплен предохранительный кожух.

Недостатком известного технического решения является большой расход энергии на транспортировку грунта ввиду того, что в качестве основного транспортирующего агента используется вода в больших количествах.

Известен трубопровод между морским дном и подводным судном (см., например, патент США 5553976, 6 Е 02 В 17/08). Трубопровод спиральной конфигурации или изогнутый по синусоиде. Трубопровод отходит от рабочего органа на морском дне к судну на поверхности моря. Вдоль стояка расположены эластичные натяжные элементы, прикрепленные к трубопроводу через определенные промежутки. Элементы поглощают тяговые усилия между концами стояка. Спиральная или волнистая конфигурация трубопровода снимает осевые напряжения, вызываемые давлением смеси жидкости и полезного ископаемого или внешними нагрузками. Внешние тяговые усилия преобразуются в изгибающий момент.

Недостаток известного технического решения - это сложность конструктивного исполнения для трубопроводов, транспортирующих жесткую устойчивую пену.

Известна установка для подводной добычи (см., например, патент США 3950030, E 02 F 7/06), представляющая собой плавучее судно с подведенными к нему подающими трубопроводами. Каждый трубопровод, имеющий запорное и выпускное устройство, связан с насосом или другим механизмом, обеспечивающим подачу воды и донного материала на палубу судна в специальные камеры - классификаторы. Каждая камера имеет треугольную форму, расширяющуюся от выпускного отверстия подающего трубопровода к сливу, устроенному в наружном борту судна. Камера разделяется перегородками на отсеки с постоянным уклоном в направлении бортового слива. Отметки гребней перегородок также постепенно понижаются по мере удаления от выпускного устройства, подающего трубопровода к указанному водосливу.

Недостатком известного технического решения является невозможность полностью реализовать предлагаемый высокоэффективный способ транспортирования полезного ископаемого с морского дна из агрегата подводной добычи.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является расцепляемое запорное устройство для донного черпака (см., например, патент США 3949497, E 02 F 3/44), содержащее тело с полостью. Имеется отверстие, расположенное параллельно и на расстоянии от полости. Отверстие соединяется с полостью каналом. В полости помещается плунжер, перемещающийся внутрь тела из нормального положения, в котором он выступает на один конец полости. Устройство снабжено запорным элементом, свободный конец которого располагается в отверстии и перемещается внутрь тела из нормального положения запирания. В положении запирания свободный конец выступает за пределы тела в сторону незапертого положения. В канале находятся приспособления, задерживающие плунжер и запирающий элемент на расстоянии один от другого и расположенные у противоположного конца запирающего элемента. Это приспособление соединяет обе детали, обеспечивая их совместное движение. На одну из этих деталей воздействует упругое приспособление, поджимающее указанную деталь к ее нормальному положению.

Недостатком известного технического решения является сложность конструктивного исполнения, что не обеспечивает надежность работы в условиях добычи полезного ископаемого на морском дне.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа и устройства, надежно работающего по подъему полезного ископаемого непрерывной текучей средой с глубины до 200 м и более.

Поставленная задача решается следующим образом.

В качестве текучей среды используют устойчивую пену под давлением не менее 0,1 МПа выше статического, где работает добычной агрегат, которую подают через кольцевое сопло по днищу загрузочной камеры добычного агрегата. Полезное ископаемое впрессовывают добычным механизмом в загрузочную камеру через искусственную пробку из того же полезного ископаемого и образованную смесь разгоняют в загрузочной камере, а затем транспортируют на борт судна, на котором гасят пену и выделяют полезное ископаемое.

Для выполнения предлагаемого способа предложено устройство, отличие которого заключается в следующем.

В центральной части агрегата подводной добычи выполнена коническая загрузочная камера, причем нижняя часть конической загрузочной камеры выполнена в виде юбки из гибкого упругого материала, а над днищем конической загрузочной камеры выполнено кольцевое сопло с кольцевой проточкой, соединенной с трубопроводом подачи устойчивой пены под давлением, а над кольцевым соплом выполнена кольцевая щель, образованная между конической загрузочной камерой и торцами добычных механизмов, причем искусственная пробка из полезного ископаемого перекрывает щель в коническую загрузочную камеру под углом естественного откоса. На плавучем судне установлено оборудование для приготовления устойчивой пены и компрессор для создания давления пены, который соединен с трубопроводом подвода подготовленной пены в подводный агрегат , а трубопровод от загрузочной камеры агрегата подводной добычи на плавучем судне заканчивается пеногасящим устройством и механизмами для отделения полезного ископаемого.

Существенными отличиями предлагаемого технического решения являются следующие.

- В качестве текучей среды используют устойчивую пену под давлением не менее 0,1 МПа выше статического на морском дне, где работает агрегат подводной добычи, которую подают через кольцевое сопло по днищу конической загрузочной камеры агрегата подводной добычи.

Данное техническое решение обеспечивает транспортировку полезного ископаемого из агрегата подводной добычи высокоэффективным способом посредством устойчивой пены. Нам не известно применение устойчивой пены для транспортировки полезного ископаемого при добыче на морском дне. В то же время известно использование пены при бурении скважин (см., например, А.М. Яковлев, В. И. Коваленко. Бурение скважин с пеной на твердое полезное ископаемое. Недра, 1987).

Многочисленными исследованиями подтверждается, что при объемном содержании жидкости 2-10% стабильная пена однородна и ее выносная способность на много (в 2-3 раза) выше чем у жидкости. Скорость восходящего потока пены при качественной очистке скважины в 2 раза меньше чем при использовании жидкости и в 10 раз меньше необходимой скорости воздуха или газа.

Пена хорошо транспортирует крупнообломочный материал, наблюдалась выдача кусков до 50 мм с глубины 400 м. При глубине скважин 200 м и давлении пены 1,4 МПа средняя концентрация шлама в пене 7,3%. При глубине скважины 1350 м, давлении пены 3 МПа средняя концентрация шлама в пене составляет 3,2%.

Проведенные исследования показывают, что энергоемкость процесса выноса шлама пеной в 5-7 раз меньше чем энергоемкость выноса шлама промывочной жидкостью. Вышеуказанное подтверждает возможность использования пены для транспортировки полезного ископаемого из агрегата подводной добычи. Необходимо создать условия для выноса пеной.

Давление пены должно быть не менее чем на 0,1 МПа выше статического давления на морском дне, где работает агрегат подводной добычи. Это небольшое повышение давления над статическим создает условия заполнения конической загрузочной камеры пеной и выдачу ее вместе со шламом по трубопроводу на борт судна. Величина давления 0,1 МПа - это минимальное давление для преодоления сопротивления трубопровода движению пены, насыщенной полезным ископаемым.

- Полезное ископаемое впрессовывают добычным механизмом в коническую загрузочную камеру через искусственную пробку из того же полезного ископаемого.

Данное техническое решение позволяет сократить до минимума поступление морской воды в коническую загрузочную камеру, что повысит эффективность работы процесса по подъему полезного ископаемого посредством пены.

В коническую загрузочную камеру будет поступать морская вода в порах полезного ископаемого. Пористость в искусственной пробке минимальная ввиду того, что она создается многократными сдвиговыми усилиями. За счет сдвиговых усилий уплотняется полезное ископаемое в искусственной "пробке", выжимая морскую воду внутрь агрегата подводной добычи.

В то же время полезное ископаемое, уложенное под углом естественного откоса в загрузочной камере, препятствует выходу пены из нее, надежно перекрывая поступления во внутрь агрегата подводной добычи.

Впрессовывание полезного ископаемого посредством добычного агрегата механизирует и автоматизирует процесс заполнения конической загрузочной камеры. Коническая загрузочная камера заполняется полезным ископаемым только во время работы добычного механизма. Впрессованное полезное ископаемое в поток пены с минимальными затратами может быть вовлечено в движение по транспортированию, что повышает эффективность процесса подъема полезного ископаемого.

- Образованную смесь (пены и полезного ископаемого) разгоняют в конической загрузочной камере, а затем транспортируют по трубопроводу на борт плавучего судна, на котором гасят пену и выделяют полезное ископаемое.

Данное техническое решение обеспечивает стабилизацию процесса транспортировки полезного ископаемого. Посредством давления пены и давления полезного ископаемого при впрессовывании в коническую загрузочную камеру в конической загрузочной камере происходит увеличение скорости перемещения по мере уменьшения сечения к трубопроводу. Давление смеси преобразуется в скорость, которая увеличивается по мере продвижения к транспортному трубопроводу. Разогнанная до конструктивно заданных параметров смесь движется по трубопроводу до борта судна с заданной скоростью, там гасят пену и выделяют полезное ископаемое.

Данное техническое решение обеспечивает отделение полезного ископаемого от пенистой среды с минимальными затратами.

Гашение пены - хорошо освоенный процесс при бурении скважин с использованием пены для выноса шлама. Специфика заключается в том, что устойчивая пена может содержать компоненты, нейтрализующие попадание соленой морской воды, что потребует дополнительных операций и механизмов, которые конкретно могут быть разработаны, используя современные знания в области химии и механики.

- В центральной части агрегата подводной добычи выполнена коническая загрузочная камера, причем нижняя часть конической загрузочной камеры выполнена в виде юбки из гибкого упругого материала.

Данное техническое решение обеспечивает разгон смеси пены с полезным ископаемым до необходимой скорости перемещения по трубопроводу.

Конусное изменение сечения обеспечивает преобразование давления смеси в ее скорость.

Наличие юбки в конической загрузочной камере из гибкого упругого материала, например, армированной сталью резинового изделия, обеспечивает безаварийную работу по впрессовыванию кускового полезного ископаемого в коническую загрузочную камеру. Снижает пиковые нагрузки на привод добычного механизма за счет исключения "жесткого" расклинивания.

- Над днищем конической загрузочной камеры выполнено кольцевое сопло с кольцевой проточкой, соединенной с трубопроводом подачи устойчивой пены под давлением.

Данное техническое решение упрощает конструкцию и позволяет подавать устойчивую пену в расширенный торец конической загрузочной камеры, что обеспечивает с минимальными энергетическими затратами "подхватывать" поступающее полезное ископаемое. Кольцевое сопло обеспечивает работу загрузочного устройства без образования застойных зон.

Кольцевая проточка обеспечивает получение пены из нескольких источников, например нескольких двигателей добычных механизмов, работающих на пене под давлением и отработанную пену с пониженным давлением (достаточным для использования по подъему полезного ископаемого), и равномерного распределения по кольцевому соплу.

- Над кольцевым соплом выполнена кольцевая щель, образованная между конической загрузочной камерой и торцами добычных механизмов, причем искусственная пробка из полезного ископаемого перекрывает кольцевую щель в коническую загрузочную камеру под углом естественного откоса.

Данное техническое решение упрощает конструкцию и обеспечивает герметизацию загрузочной камеры от внутреннего пространства агрегата подводной добычи посредством искусственной пробки из полезного ископаемого. Герметизация конической загрузочной камеры исключает потери пенистого материала и сокращает до минимума поступление морской воды.

Кольцевая щель обеспечивает равномерное поступление полезного ископаемого в коническую загрузочную камеру по периметру, а расположение ее над кольцевым соплом позволяет минимальными энергетическими затратами подхватывать полезное ископаемое в поток пенистого материала.

Размеры полости должны обеспечивать образование искусственной пробки необходимой толщины, надежно перекрывающей кольцевую щель под углом естественного откоса, таким образом, чтобы полезное ископаемое в искусственной пробке было спрессовано и имело минимальный размер пор, заполненных морской водой.

Перемещение и впрессовывание полезного ископаемого ведется, предварительно откорректировав его содержание по пенообразующим компонентам для создания устойчивой пены.

Сущность предлагаемого технического решения.

Для подъема полезного ископаемого из агрегата подводной добычи используют устойчивую пену под давлением, которую получают в пенообразователе, доводят до необходимого давления в компрессоре, находящемся на плавучем судне и по трубопроводу подают в агрегат подводной добычи его коническую загрузочную камеру. Устойчивую пену под давлением подают через кольцевое сопло, размещенное под днищем конической загрузочной камеры. Полезное ископаемое впрессовывают добычным механизмом через щель над кольцевым соплом. Щель перекрыта искусственной пробкой из полезного ископаемого. Запрессовку полезного ископаемого в коническую загрузочную камеру ведут через искусственную пробку из того же полезного ископаемого, что и обеспечивает минимальное поступление морской воды в коническую загрузочную камеру, исключает потерю пенистого материала. Смесь пенистого материала и полезного ископаемого за счет давления разгоняют в конической загрузочной камере и по трубопроводу выдают на добычное судно. На плавучем судне гасят пену и выделяют полезное ископаемое.

Пример выполнения способа полезного ископаемого из агрегата подводной добычи и устройство для его осуществления показаны на фиг.1, 2, где на фиг.1 - принципиальная схема устройства подъема полезного ископаемого из агрегата подводной добычи; фиг. 2 - конструктивная схема узла загрузки полезного ископаемого на агрегате подводной добычи.

Устройство состоит из плавучего судна 1 с элементами фиксации 2 на морском дне, агрегата 3 подводной добычи с лебедками 4 для спускоподъемных операций трубопровода 5 для подачи устойчивой пены под давлением в агрегат подводной добычи.

На плавучем судне 1 смонтировано оборудование 6 для получения устойчивой пены и компрессор 7, в котором пена сжимается до необходимого давления.

Трубопровод 8 служит для транспортирования смеси пены полезным ископаемым. Трубопровод 8 на плавучем судне 1 заканчивается пеногасящим устройством 9, механизмом 10 для отделения полезного ископаемого от пенообразующего раствора.

Трубопроводы 5 и 8 могут быть изготовлены из рулонного материала, армированных стальной проволокой, в качестве рулонного материала может быть использована прорезиненная ткань с синтетическим или стальным кордом. Трубопроводы в собранном виде - гибкие элементы.

По трубопроводам будет транспортироваться пенистый материал с удельным весом, значительно меньшим чем удельный вес морской воды.

Гибкие трубопроводы 5 и 8, заполненные легким пенистым материалом, закрепленные на агрегате подводной добычи 3, помещенном в морскую воду, будет стремиться принимать вертикальное положение, что способствует эксплуатации агрегата подводной добычи.

В центральной части агрегата 3 (фиг.2) подводной добычи выполнена коническая загрузочная камера 12, нижняя часть которой выполнена в виде юбки 13 из гибкого упругого материала. Над днищем 14 конической загрузочной камеры 12 выполнено кольцевое сопло 15 и кольцевая проточка 16, соединенная патрубком 17 с трубопроводом 5 подачи устойчивой пены.

Над кольцевым соплом 15 образована кольцевая щель 18 из полости 19 между конической загрузочной камерой 12 и торцами 20 добычных механизмов, выполненных, например, шнековыми рабочими органами 21.

Размеры полости 19 должны обеспечивать образование искусственной пробки 22 из полезного ископаемого, перекрывающей кольцевую щель 18 под углом α естественного откоса.

Привод 23 шнекового рабочего органа 21 может использовать в качестве энергоносителя устойчивую пену под давлением, которая подается добычным механизмом, что также упрощает конструкцию и автоматизирует этот процесс.

- На плавучем судне установлено оборудование для приготовления устойчивой пены и компрессор для создания давления пены, который соединен с трубопроводом подвода подготовленной пены в агрегат подводной добычи.

Данное техническое решение обеспечивает получение устойчивой пены с необходимыми свойствами для привода механизмов в агрегате подводной добычи и подъема добытого полезного ископаемого. В настоящее время разработано множество рецептов получения устойчивой пены для транспортирования минерального сырья. Проведя конкретные исследования, можно подобрать компоненты для создания устойчивой пены, работающие в условиях подводной добычи полезного ископаемого.

Созданы расчетные схемы по движению пенистого материала по различным каналам, в том числе и по трубам. Для конкретных условий по тем методикам можно рассчитать, а затем подобрать необходимый компрессор.

- Трубопровод от загрузочной камеры агрегата подводной добычи на плавучем судне заканчивается пеногасящим устройством и механизмами для отделения полезного ископаемого.

Данное техническое решение обеспечивает отделение полезного ископаемого на плавучем судне от пенистого материала. В настоящее время создано множество пеногасящих устройств с использованием химических и механических способов. Для конкретных условий подводной добычи с использованием определенных пенообразующих веществ несложно подобрать пеногасящие устройства. Для отделения твердого полезного ископаемого из водного раствора создан ряд классификаторов в области обогащения. В зависимости от свойств полезного ископаемого и методов его обогащения подбирают механизм для отделения полезного ископаемого. Отдельный раствор направляют для повторного использования через патрубок 24 от трубопровода 5. Отработанная устойчивая пена от привода 23 может быть использована для подъема полезного ископаемого, для этого она по патрубку 25 подается в кольцевую проточку 16.

Пример осуществления способа и работ устройства по подъему полезного ископаемого из агрегата подводной добычи, например работающего в морской воде на глубине 100 м, по сбору рыхлых донных отложений.

В качестве пенообразующего в данном примере можно использовать пенол комбинированного типа, который легко растворяется в воде, обладает высокой пенообразующей способностью, устойчив в растворах солей. Концентрация пенообразователя поддерживается от 0,1-1,6% по активному веществу - верхний предел определяется, когда имеется большой водоприток.

Концентрация уточняется по результатам экспериментальных проверок на объекте.

Для эффективного выноса полезного ископаемого с глубины 100 м необходимо создать давление пены до 1,1 МПа, для этого используется компрессор низкого давления.

В качестве пенообразователя можно использовать, например, пенообразователь, который предложен в США для бурения неглубоких скважин. Пенообразователь (поверхностный пеногенератор) представляет собой цилиндр, заполненный беспорядочно расположенными пеногенерирующими кольцами, находящимися между сетками. Пеногенерирующие кольца состоят из большого количества легкозаменяемых металлических ободов со спицами. На одном конце цилиндра имеются отверстия для ввода сжатого воздуха, на другом для выхода пены. Ниже отверстия для подачи воздуха на боковой стороне цилиндра находится штуцер для нагнетания водного раствора пенообразователя. Конец трубки подачи раствора делается плоским, чтобы происходило распыление в зоне смешивания.

Цилиндрическая часть образована двумя колоколообразующими ниппелями, связанными с муфтами подключения (воздуха, пены). Оптимальное соотношение подачи водного раствора пенообразователя и воздуха 1:155 (одна часть водного раствора пенообразователя на 155 частей воздуха).

Возможен вариант использования компрессорно-дожимных устройств после пеногенератора низкого давления с целью получения пены среднего давления.

Раствор пенообразователя приготавливают в емкости 11. Перед началом работ емкость заполняют некоторым объемом пресной воды (опресненной технической воды), затем загружают необходимое количество пенола и интенсивно перемешивают струей воды, после чего объем раствора, доливая воду, доводят до расчетного. При значительном снижении в процессе работы уровня раствор пенообразователя в емкости в нее добавляют раствор, полученный после гашения пены (бывший в употреблении), добавляя необходимое количество пенообразователя или воды.

Полученная устойчивая пена под давлением по трубопроводу 5 поступает в агрегат 3 для добычи полезного ископаемого. При этом возможны два варианта: I - вариант - устойчивая пена под давлением используется для транспортирования полезного ископаемого; II - вариант - устойчивая пена под давлением используется в качестве энергоносителя для привода 23, например, шнековых рабочих органов 21, а затем по патрубку 25 направляется для подъема полезного ископаемого.

В первом и втором варианте давление устойчивой пены должно удовлетворять осуществлению процесса подъема полезного ископаемого.

Поступающая устойчивая пена в расточку 16 (по I и II варианту) через кольцевое сопло 15 направляется в коническую загрузочную камеру 12, заполняя ее под давлением выше статического уровня воды на данном уровне моря. Работающими шнековыми рабочими органами 21 заполнена нижняя часть полости 19, и образуется искусственная пробка 22 из полезного ископаемого. При работе шнековых рабочих органов 21 производится впрессовывание полезного ископаемого через кольцевую щель 18 в поток устойчивой пены, находящейся под давлением в конической загрузочной камере 12. Причем движение полезного ископаемого происходит через искусственную пробку 22 из этого же материала.

Наличие искусственной пробки 22 из полезного ископаемого препятствует утечке пены и уменьшает попадание морской воды в коническую загрузочную камеру, заполненную устойчивой пеной под давлением выше, чем статическое от столба воды в акватории. Искусственная пробка 22 сохраняется тогда, когда работающим шнеком 21 не подается полезное ископаемое, благодаря тому, что конструктивно заложено автоматическое перекрытие кольцевой щели 18 под углом α естественного откоса.

Морская вода в коническую загрузочную камеру поступает только за счет пористости полезного ископаемого. Перемещение полезного ископаемого через искусственную пробку уменьшает пористость, что снижает до минимума поступление морской воды.

Наличие юбки 13 из эластичного упругого материала способствует прохождению обломочного (кускового) материала без расклинивания и образования застойных зон.

Под воздействием давления поступающей пены из кольцевого сопла 15, прессуемого полезного ископаемого через кольцевую щель 18 шнековым рабочим органом смесь движется в сужающейся конической загрузочной камере 12, приобретая скорость. По трубопроводу 8 смесь движется за счет приобретенной скорости.

На плавучем судне 1 поступившую смесь из трубопровода 8 направляют в пеногасящее устройство 9.

При добыче полезного ископаемого целесообразно использовать механический пеноочиститель. Механические способы основаны на разрушении пузырьков воздуха. Эффективные механические пеноразрушители, состоящие из двух вращающихся дисков. Пена отбрасывается вращающимися дисками к стенке аппарата с силой, достаточной для разрушения пузырьков. При разрушении пены выделяется минеральное сырье, которое направляется в переработку и раствор пенообразователя. Раствор пенообразователя собирается и направляется для повторного использования, при этом ведется контроль за его составом и при необходимости корректировка.

Предлагаемое устройство обеспечивает регулируемую производительность за счет изменения параметров устойчивой пены, а также изменения количества работающих шнековых рабочих органов. Устройство легко поддается автоматизации процесса подъема полезного ископаемого из агрегата подводной добычи.

Формула изобретения

1. Способ подъема полезного ископаемого из агрегата подводной добычи, включающий транспортирование текучей средой, отличающийся тем, что в качестве текучей среды используют устойчивую пену под давлением не менее 0,1 МПа выше статического давления на морском дне, где работает агрегат подводной добычи, которую подают через кольцевое сопло по днищу конической загрузочной камеры агрегата подводной добычи, а полезное ископаемое впрессовывают добычным механизмом в коническую загрузочную камеру через искусственную пробку из того же полезного ископаемого и образованную смесь разгоняют в конической загрузочной камере, а затем транспортируют на борт судна, на котором гасят пену и выделяют полезное ископаемое.

2. Устройство для подъема полезного ископаемого из агрегата подводной добычи, включающее плавучее судно с оборудованием получения транспортирующего агента, трубопроводы и агрегат подводной добычи с добычными механизмами, загрузочной камерой с каналами ввода транспортирующего агента и загрузочные элементы для подачи полезного ископаемого, отличающееся тем, что в центральной части агрегата подводной добычи выполнена коническая загрузочная камера, причем нижняя часть конической загрузочной камеры выполнена в виде юбки из гибкого упругого материала, и над днищем конической загрузочной камеры выполнено кольцевое сопло с кольцевой проточкой, соединенной с трубопроводом подачи устойчивой пены под давлением, над кольцевым соплом выполнена кольцевая щель, образованная между конической загрузочной камерой и торцами добычных механизмов, причем искусственная пробка из полезного ископаемого перекрывает кольцевую щель в коническую загрузочную камеру под углом естественного откоса, при этом на плавучем судне установлены оборудование для приготовления устойчивой пены и компрессор для создания давления пены, который соединен трубопроводом подвода подготовленной пены в агрегат подводной добычи, а трубопровод от конической загрузочной камеры агрегата подводной добычи на судне заканчивается пеногасящим устройством и механизмами для отделения полезного ископаемого.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2