RU2466275C1

RU2466275C1 - Complex for mining and processing of solid minerals

Info

Publication number: RU2466275C1
Application number: RU2011118253/03A
Authority: RU
Inventors: Юрий Дмитриевич Тарасов (RU); Юрий Дмитриевич Тарасов; Игорь Парфенович Тимофеев (RU); Игорь Парфенович Тимофеев; Алексей Викторович Большунов (RU); Алексей Викторович Большунов; Василий Николаевич Морус (RU); Василий Николаевич Морус; Игорь Алексеевич Королев (RU); Игорь Алексеевич Королев
Priority date: 2011-05-05
Filing date: 2011-05-05
Publication date: 2012-11-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: complex comprises a floating facility, the following components installed on it: a receiving accessory, a lifting single-drum and double-drum scraper hoists, diverting units, head and tail traction ropes, a perforated vessel of rectangular cross section with cutting edges, bottom anchors with buoys. At the same time the head rope is kinematically linked with a longitudinal traction rod and ropes hingedly joined with levers of cutting planes as capable of their rotation to close a vessel base in the form of a spatial frame of square cross section with their closure by side edges, forming faces of a rectangular pyramid aligned with the top outside along the longitudinal axis of the device, the cutting plane of which is arranged in the form of isosceless triangles adjoining hingedly with their bases to bases of the specified frame bases, inside of which there is a screening drum of cylindrical shape, which rests with its circular bands with flanges onto rollers fixed in the inner corners of the frame faces, the cylindrical surface of the screening drum screening is formed by longitudinal bars installed along the cylinder generatrix and fixed on circular bands to form longitudinal slots between them, the cylindrical surface of the screening drum is embraced with ropes fixed on the drum and wound along the helical line, at one side in the right direction, and at the other side - in the left direction, and coming off the drum along the tangent to the cylinder circumference, the device is equipped with a polyspast with a fixed shell of units fixed on the frame, and a movable shell capable of its displacement along the frame face, and the angle of rotation of the screening drum by 360 degrees is provided with the length of the rod travel with the traction rope.

EFFECT: higher efficiency and environmental capability of works in mining of solid minerals from a sea bottom.

7 dwg

Description

Изобретение относится к комплексам для добычи и обогащения твердых полезных ископаемых на морском дне, например железомарганцевых конкреций Балтийского моря.The invention relates to complexes for the extraction and enrichment of solid minerals on the seabed, for example, ferromanganese nodules of the Baltic Sea.

Известно принятое за прототип устройство добычи твердых полезных ископаемых со дна Мирового океана, включающее плавсредство, приемное приспособление, подъемную однобарабанную и двухбарабанную скреперные лебедки, отклоняющие блоки, головной и хвостовой тяговые канаты, перфорированный сосуд прямоугольного поперечного сечения с режущими кромками, придонные якоря с буями (пат. РФ №2167298, 7 Е21С 50/02, опубл. 20.05.2001. Бюл. №14).A known device for the extraction of solid minerals from the bottom of the oceans, including a watercraft, a receiving device, lifting single-drum and double-drum scraper winches, deflecting blocks, head and tail traction ropes, a perforated vessel of rectangular cross section with cutting edges, bottom anchors with buoys ( Pat. of the Russian Federation No. 2167298, 7 Е21С 50/02, published on 05/20/2001, Bull. No. 14).

Однако в известном устройстве не в полной мере использована возможность технического решения в части повышения производительности комплекса, извлечения из добываемой массы полезного ископаемого донных пород, ограничения замутнения воды при подъеме полезного ископаемого на базовое судно.However, in the known device, the technical solution was not fully used in terms of increasing the complex’s productivity, extracting bottom minerals from the extracted mineral mass, limiting the turbidity of the water when raising the mineral to the base vessel.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности и экологичности при добыче полезных ископаемых с морского дна, снижение их разубоживания.The technical result of the invention is to increase productivity and environmental friendliness when extracting minerals from the seabed, reducing their dilution.

Технический результат достигается тем, что в комплексе для добычи и обогащения твердых полезных ископаемых, включающем плавсредство, размещенные на нем приемное приспособление, подъемную однобарабанную и двухбарабанную скреперную лебедки, отклоняющие блоки, головной и хвостовой тяговые канаты, придонные якоря с буями, перфорированный сосуд прямоугольного поперечного сечения с режущими кромками, головной канат кинематически связан с продольной тягой и канатами, шарнирно соединенными с рычагами режущих плоскостей с возможностью их поворота для перекрытия основания сосуда в виде пространственной рамы квадратного поперечного сечения при их замыкании боковыми кромками, образующими грани правильной пирамиды, ориентированной вершиной наружу по продольной оси устройства, режущая плоскость которых выполнена в виде равнобедренных треугольников, примыкающих шарнирно своими основаниями к основаниям граней упомянутой рамы, внутри которой размещен барабан-грохот цилиндрической формы. который опирается кольцевыми бандажами с ребордами на ролики, закрепленные во внутренних углах граней рамы, цилиндрическая поверхность грохочения барабан-грохота сформирована продольными прутками, установленными по образующей цилиндра и закрепленными на кольцевых бандажах с образованием продольных щелей между ними, цилиндрическая поверхность барабан-грохота огибается канатами, закрепленными на барабане и навитыми по винтовой линии, с одной стороны в правом, а с другой стороны - в левом направлении и сходящими с барабана по касательной к окружности цилиндра, устройство оснащено полиспастом с неподвижной обоймой блоков, закрепленной на раме, и подвижной обоймой с возможностью ее смещения вдоль грани рамы, а угол поворота барабан-грохота на 360 градусов обеспечивается длиной хода штанги с тяговым канатом и определяется равенством длины окружности цилиндра барабана и длины хода штанги из условия:The technical result is achieved in that in a complex for the extraction and enrichment of solid minerals, including a watercraft, a receiving device placed on it, lifting single-drum and double-drum scraping winches, deflecting blocks, head and tail traction ropes, bottom anchors with buoys, a perforated vessel of rectangular transverse sections with cutting edges, the head rope is kinematically connected with the longitudinal rod and ropes pivotally connected to the levers of the cutting planes with the possibility of their gates for blocking the base of the vessel in the form of a spatial frame of square cross-section when they are closed with lateral edges forming the edges of a regular pyramid oriented outward by a vertex outward along the device’s longitudinal axis, the cutting plane of which is made in the form of isosceles triangles hinged by their bases to the bases of the faces of the said frame, inside of which a cylindrical drum-screen is placed. which is supported by annular bandages with flanges on the rollers fixed in the inner corners of the frame faces, the cylindrical screening surface of the drum-screen is formed by longitudinal rods mounted along the generatrix of the cylinder and fixed on the ring bandages with the formation of longitudinal gaps between them, the cylindrical surface of the drum-screen is enveloped by ropes, fixed on the drum and wound along a helix, on the one hand in the right, and on the other hand in the left direction and descending tangentially from the drum nd to the circumference of the cylinder, the device is equipped with a chain hoist with a fixed clip of blocks fixed on the frame and a movable clip with the possibility of its displacement along the edge of the frame, and the angle of rotation of the drum screen by 360 degrees is provided by the stroke length of the rod with the traction rope and is determined by the equality of the length of the circumference of the cylinder drum and rod stroke lengths from the condition:

πD≤a·i_П,πD≤a · i _P ,

где D - наружный диаметр барабан-грохота, м; а - ход штанги вдоль продольной оси, м; i_П - кратность полиспаста.where D is the outer diameter of the drum screen, m; a - the stroke of the rod along the longitudinal axis, m; i _P - the multiplicity of the tackle.

Конструкция комплекса представлена на чертеже, где на фиг.1 - вид с боку; на фиг.2 - план по фиг.1; на фиг.3 - вид А по фиг.1; на фиг.4 - вид Б по фиг.2; на фиг.5 - вид рамы сбоку; на фиг.6 - барабан-грохот, вид сверху; на фиг.7 - вид короба с полиспастом.The design of the complex is presented in the drawing, where in Fig. 1 is a side view; figure 2 - plan of figure 1; figure 3 is a view of figure 1; figure 4 is a view of B in figure 2; figure 5 is a side view of the frame; figure 6 - drum-screen, top view; Fig.7 is a view of the box with a chain hoist.

Комплекс для добычи и обогащения твердых полезных ископаемых состоит из плавсредства 1 с приемными устройствами для твердых полезных ископаемых, состоящими из бункера 2 и передаточного конвейера 3 для перегрузки конкреций на баржу 4, однобарабанной подъемной лебедки 5 и двухбарабанной скреперной лебедки 6, которые соответственно головным 7 и двумя хвостовыми канатами 8 и 9 кинематически связаны с устройством 10 через прицепные приспособления 11 и 12 (фиг.1,2).The complex for extraction and enrichment of solid minerals consists of a watercraft 1 with receivers for solid minerals, consisting of a hopper 2 and a transfer conveyor 3 for transferring nodules to a barge 4, a single-drum lifting winch 5 and a double-drum scraping winch 6, which are respectively the leading 7 and two tail ropes 8 and 9 are kinematically connected with the device 10 through trailed devices 11 and 12 (Fig.1,2).

Хвостовые канаты 8 и 9 огибают отклоняющие блоки 13 и 14, закрепленные на якорях 15 и 16, которые гибкими элементами 17 связаны с буями 18 на поверхности моря. На плавсредстве 1 посредствам шарнира 19 установлен портал 20, на свободном конце которого установлены отклоняющий блок 21 для головного каната 7 и отклоняющие блоки 22 и 23 для хвостовых канатов 8 и 9.The tail ropes 8 and 9 bend around the deflecting blocks 13 and 14, mounted on anchors 15 and 16, which are connected by flexible elements 17 to the buoys 18 on the sea surface. A portal 20 is installed on the watercraft 1 by means of the hinge 19, at the free end of which there is a deflecting block 21 for the head rope 7 and deflecting blocks 22 and 23 for the tail ropes 8 and 9.

Устройство 10 выполнено (фиг.3-7) в виде жесткой пространственной рамы (фиг.5) с квадратным поперечным сечением, перпендикулярным к его продольной оси. Рама образована продольными профилями 24, выполняющими роль опорных лыж при скольжении по дну и связанных в единую конструкцию квадратными рамками 25 в его основаниях и 26 - в средней части. Для удобства сборки устройства эти рамки имеют фланцы 27 для соединения симметричных частей рамы в единое целое.The device 10 is made (Fig.3-7) in the form of a rigid spatial frame (Fig.5) with a square cross-section perpendicular to its longitudinal axis. The frame is formed by longitudinal profiles 24, performing the role of supporting skis when sliding along the bottom and connected into a single structure by square frames 25 at its bases and 26 in the middle part. For ease of assembly of the device, these frames have flanges 27 for connecting the symmetrical parts of the frame into a single unit.

К квадратным рамкам 25 изнутри присоединены направляющие загрузочные конуса 28, а снаружи на петлях 29 установлены плоские створки 30, выполненные в виде равнобедренных трапеций, соединенных их основаниями с петлями 29 и управляемых рычагами 31. При смыкании створки, находящиеся с одной стороны устройства, образуют четырехугольную пирамиду с квадратным основанием, вершина и высота которой расположены на продольной оси симметрии устройства. В заданном положении створки удерживаются за счет квадратных рамок в основаниях 25 и за счет канатов открывания и закрывания створок 32 и 33. При размыкании створки раскрываются под определенным углом, величина которого фиксируется квадратными рамками 25 и канатами открывания и закрывания створок 32 и 33.Guiding loading cones 28 are connected to the square frames 25 from the inside, and outside the hinges 29 there are flat sashes 30 made in the form of isosceles trapezoids connected by their bases to the hinges 29 and controlled by levers 31. When closing the sashes, located on one side of the device form a quadrangular a pyramid with a square base, the top and height of which are located on the longitudinal axis of symmetry of the device. In a predetermined position, the shutters are held due to the square frames in the bases 25 and due to the ropes for opening and closing the shutters 32 and 33. When opening the shutters open at a certain angle, the value of which is fixed by square frames 25 and the ropes for opening and closing the shutters 32 and 33.

Внутри рамы в ее углах установлены на кронштейнах 34 ролики 35, вращающиеся на осях 36, и полиспаст с блоками 37 и 38 неподвижной и подвижной обойм 52 и 49 заключены в направляющие коробки 39 (фиг.7).Inside the frame at its corners are mounted on brackets 34 rollers 35, rotating on the axles 36, and the chain hoist with blocks 37 and 38 of the fixed and movable clips 52 and 49 are enclosed in guide boxes 39 (Fig.7).

Промывка и обогащение конкреций в процессе добычи осуществляется в барабан-грохоте (фиг.6) цилиндрической формы, сформированной продольными прутками 40, установленными по образующей цилиндрической поверхности и закрепленными на кольцевых бандажах 41 с образованием продольных щелей между ними. В барабан-грохоте по центральной оси установлена направляющая труба 42, закрепленная на спицах 43, через которую проходит штанга 44 с прицепными устройствами 11 и 12 для крепления головного каната 7 и хвостовых канатов 8 и 9, а также с прицепными устройством 45 для канатов 47 - подвижной обоймы блоков полиспастов 49 и канатов 32 - закрывания плоских створок 30, и с прицепным устройством 46 для канатов 33 - закрывания створок 30.Rinsing and enrichment of nodules in the production process is carried out in a drum-screen (Fig.6) of a cylindrical shape formed by longitudinal rods 40 installed along the generatrix of the cylindrical surface and mounted on the annular bandages 41 with the formation of longitudinal gaps between them. A guide tube 42 is mounted in the drum-screen along the central axis, fixed on the spokes 43, through which the rod 44 with trailing devices 11 and 12 for attaching the head rope 7 and the tail ropes 8 and 9, as well as with the trailing device 45 for the ropes 47 - a movable holder of pulley blocks 49 and ropes 32 for closing flat flaps 30, and with a tow hitch 46 for ropes 33 for closing flaps 30.

Канат 48 полиспаста огибает блоки 38 и 37 подвижной и неподвижной обойм и навит на поверхность барабан-грохота несколькими витками и закреплен на нем. Для навивки каната 48 на поверхности барабан-грохота размещены направляющие швеллеры 50 для канатов 48 и направляющие швеллеры 51, в которых располагаются ролики 35.The wire rope 48 of the chain hoist envelops the blocks 38 and 37 of the movable and fixed clips and is wound on the surface of the drum-screen several turns and is fixed on it. For winding the rope 48 on the surface of the drum screen, guide channels 50 for ropes 48 and guide channels 51 are placed, in which the rollers 35 are located.

При движении штанги 44, например, справа налево подвижная обойма 49 с блоком 38 будет удаляться от неподвижной обоймы 52 с блоками 37, канат 48 с барабан-грохота будет разматываться, а у полиспаста с другой стороны навиваться на цилиндрическую поверхность. Подвижная обойма 49 с блоком 38 будет сближаться с неподвижной обоймой 52 с блоками 37, при этом канат 48 всегда будет сохранять положение сбегающей или набегающей ветви, направленной по касательной к поверхности барабан-грохота.When the rod 44 moves, for example, from the right to the left, the movable holder 49 with block 38 will move away from the stationary holder 52 with blocks 37, the rope 48 from the drum-screen will be unwound, and at the pulley, on the other hand, it will be wound onto a cylindrical surface. The movable yoke 49 with the block 38 will approach the stationary yoke 52 with the blocks 37, while the rope 48 will always maintain the position of the run-down or run-in branches, tangential to the surface of the drum screen.

Комплекс для добычи и обогащения полезных ископаемых действует следующим образом. Плавсредство 1 устанавливается в зоне залежей твердых полезных ископаемых, например железно-марганцевых конкреций. К нему пришвартовывается баржа 4. На морском дне устанавливаются якоря 15 и 16 с отклоняющими блоками 13 и 14 с запасованными на них канатами 8 и 9. Расположение якорей 15 и 16 определяется положением буев 18 на поверхности моря, которые прикреплены к якорям 15 и 16 с помощью гибких элементов 17.The complex for mining and mineral processing operates as follows. The vessel 1 is installed in the zone of deposits of solid minerals, for example, iron-manganese nodules. A barge 4 is moored to it. Anchors 15 and 16 are installed on the seabed with deflecting blocks 13 and 14 with ropes 8 and 9 stored on them. The location of the anchors 15 and 16 is determined by the position of the buoys 18 on the sea surface, which are attached to the anchors 15 and 16 s using flexible elements 17.

Устройство 10 опускается на дно в вертикальном положении на канате грузовой лебедки 5 (показано пунктирными линиями на фиг.1). При касании дна устройство 10 контактирует с дном моря вершиной пирамиды, образованной створками 30, и оказывается в неустойчивом равновесии. При дальнейшем ослаблении каната 7 оно может лечь на дно любой гранью из четырех для начала работы.The device 10 is lowered to the bottom in a vertical position on the rope of the cargo winch 5 (shown by dashed lines in figure 1). When touching the bottom of the device 10 is in contact with the bottom of the sea the top of the pyramid formed by the valves 30, and is in unstable equilibrium. With further weakening of the rope 7, it can lie to the bottom with any facet of four to start work.

Включением одного из барабанов двухбарабанной скреперной лебедки 6 при отключенном барабане однобарабанной подъемной лебедки 5 устройство 10 (фиг.1, 2) перемещают по добычному участку от плавсредства. Штанга 44 движется в трубе 42, натягивает канаты 32 и через рычаги 31 створки 30 фиксируются в открытом положении. При этом срезается донный слой, содержащий твердые полезные ископаемые, нижней створкой, контактирующей с морским дном и с подпором массы конкреций и вмещающих пород, благодаря чему насыпной груз поступает через направляющий загрузочный конус 28 в барабан-грохот.By turning on one of the drums of the double-drum scraper winch 6 with the drum of the single-drum lifting winch 5 off, the device 10 (Figs. 1, 2) is moved along the mining section from the craft. The rod 44 moves in the pipe 42, pulls the ropes 32 and through the levers 31 of the sash 30 are fixed in the open position. At the same time, the bottom layer, containing solid minerals, is cut off, with the lower flap in contact with the seabed and with the support of the mass of nodules and host rocks, due to which the bulk cargo enters through the guiding loading cone 28 into the screening drum.

Выключается скреперная лебедка 6 и включается подъемная лебедка 5, устройство меняет направление движения. Штанга 44 движется в трубе 42, тянет канат 47 и через блоки 37, 38 полиспаста передается движение канату 48, который при сходе по касательной с барабан-грохота создает его вращение относительно оси. Загруженные твердые полезные ископаемые с вмещающими породами при вращении барабан-грохота промываются с отделением твердых полезных ископаемых от пустой породы.The scraper winch 6 is turned off and the lifting winch 5 is turned on, the device changes the direction of movement. The rod 44 moves in the pipe 42, pulls the rope 47 and through the blocks 37, 38 of the chain hoist the movement is transmitted to the rope 48, which when it tangentially leaves the drum-screen creates its rotation about the axis. Loaded solid minerals with host rocks during rotation of the drum screen are washed to separate solid minerals from waste rock.

Техническое решение позволяет повысить производительность и экологичность работ при добыче твердых полезных ископаемых с морского дна, уменьшить содержание объема пустых пород, поднимаемых на плавсредство вместе с твердыми полезными ископаемыми.The technical solution allows to increase the productivity and environmental friendliness of work in the extraction of solid minerals from the seabed, to reduce the content of the volume of waste rock raised on a craft together with solid minerals.

Claims

Комплекс для добычи и обогащения твердых полезных ископаемых на морском дне, включающий плавсредство, размещенные на нем приемное приспособление, подъемную однобарабанную и двухбарабанную скреперную лебедки, отклоняющие блоки, головной и хвостовой тяговые канаты, перфорированный сосуд прямоугольного поперечного сечения с режущими кромками, придонные якоря с буями, отличающийся тем, что головной канат кинематически связан с продольной тягой и канатами, шарнирно соединенными с рычагами режущих плоскостей с возможностью их поворота для перекрытия основания сосуда в виде пространственной рамы квадратного поперечного сечения при их замыкании боковыми кромками, образующими грани правильной пирамиды, ориентированной вершиной наружу по продольной оси устройства, режущая плоскость которых выполнена в виде равнобедренных треугольников, примыкающих шарнирно своими основаниями к основаниям граней упомянутой рамы, внутри которой размещен барабан-грохот цилиндрической формы, который опирается кольцевыми бандажами с ребордами на ролики, закрепленные во внутренних углах граней рамы, цилиндрическая поверхность грохочения барабан-грохота сформирована продольными прутками, установленными по образующей цилиндра и закрепленными на кольцевых бандажах с образованием продольных щелей между ними, цилиндрическая поверхность барабан-грохота огибается канатами, закрепленными на барабане и навитыми по винтовой линии, с одной стороны в правом, а с другой стороны - в левом направлении и сходящими с барабана по касательной к окружности цилиндра, устройство оснащено полиспастом с неподвижной обоймой блоков, закрепленной на раме, и подвижной обоймой с возможностью ее смещения вдоль грани рамы, а угол поворота барабан-грохота на 360° обеспечивается длиной хода штанги с тяговым канатом и определяется равенством длины окружности цилиндра барабана и длины хода штанги из условия:
πD≤a·i_П,
где D - наружный диаметр барабан-грохота, м;
а - ход штанги вдоль продольной оси, м;
i_П - кратность полиспаста. A complex for the extraction and enrichment of solid minerals on the seabed, including a watercraft, a receiving device placed on it, lifting single-drum and double-drum scraper winches, deflecting blocks, head and tail traction ropes, a perforated vessel of rectangular cross-section with cutting edges, bottom anchors with buoys characterized in that the head rope is kinematically connected with the longitudinal rod and ropes pivotally connected to the levers of the cutting planes with the possibility of rotation for overlapping the base of the vessel in the form of a spatial frame of square cross section when they are closed by the lateral edges forming the faces of a regular pyramid oriented outward by a vertex outward along the longitudinal axis of the device, the cutting plane of which is made in the form of isosceles triangles articulated by their bases to the bases of the faces of the said frame, inside of which a cylindrical drum-screen is placed, which is supported by annular bandages with flanges on rollers fixed in the inner corners of any frame, the cylindrical screening surface of the drum-screen is formed by longitudinal rods mounted along the generatrix of the cylinder and fixed on the annular bandages with the formation of longitudinal gaps between them, the cylindrical surface of the screen-drum is bent by ropes fixed on the drum and wound along a helical line, on one side right, and on the other hand, in the left direction and descending from the drum tangentially to the circumference of the cylinder, the device is equipped with a chain hoist with a fixed clip of blocks, fixed on the frame, and a movable clip with the possibility of its displacement along the edge of the frame, and the angle of rotation of the drum-screen by 360 ° is provided by the stroke length of the rod with the traction rope and is determined by the equality of the circumference of the drum cylinder and the stroke length of the rod from the condition:
πD≤a · i _P ,
where D is the outer diameter of the drum screen, m;
a - the stroke of the rod along the longitudinal axis, m;
i _P - the multiplicity of the tackle.