Транспорт гідравлічний

Тра́нспорт гідравлі́чний, гідротранспорт — технологічний процес переміщення твердих сипучих матеріалів потоком води або іншої рідини чи газу.

Історична довідка

Транспорт гідравлічний для промивання золотоносних пісків у долинах річок Тахо, Дуеро, Міньйо і Гуадьяро (Іспанія) відомий з 12–6 ст. до н. е.

На гідровидобувних комплексах давніх римлян — арругіях — застосовували суміщений процес самопливного транспортування гірничої маси та збагачення руди шляхом промивання. Метод описаний Плінієм Старшим у 33-му томі енциклопедичної праці «Природнича історія» (лат. «Naturalis Historia»; 1 ст.).

У першій європейській енциклопедії з гірництва та металургії Г. Агриколи «Про гірничу справу та металургію» (лат. «De Re Metallica»; 1556) описано низку застосувань самопливного гідравлічного транспортування руд у процесі збагачення. У 20 ст. почав розвиватися трубопровідний гідротранспорт, зокрема для транспортування вугілля. Перший вуглепровід діаметром 200 мм побудовано 1914 в Англії.

Від середини 20 ст. активний розвиток гідравлічного транспортування корисних копалин обумовив запровадження гідравлічного способу їхнього видобутку на гідрошахтах. Першу в світі дослідно-промислову гідрошахту побудовано 1939 в Україні (трест «Орджонікідзевугілля», Донбас). У 1990-х в Україні діяли 5 гідрошахт, зокрема підприємство «Шахта “Піонер”» (до 1999; Донецька область). За кордоном гідрошахти діють у Канаді («Балмер»), Німеччині («Ганза»), Новій Зеландії («Стронгмен»), Китаї («Лінцятуо»), Японії («Сунагава»), РФ («Інська», «Ювілейна»). В Україні розробленням і вдосконаленням технологічних гідротранспортних систем на гідрошахтах Донбасу займалися вчені Донецького національного технічного університету. Створено й запроваджено у промисловість декілька потужних гідропідйомних комплексів із використанням ерліфтів.

Нафтова криза 1973 спричинила різке збільшення цін на нафту та ініціювала пошук альтернативних енергетичних джерел (див. Альтернативна енергетика), зокрема повернення до більш масштабного використання вугілля. У другій половині 20 ст. поряд із розвитком трубопровідного транспортування нафти, природного газу та нафтопродуктів набуло поширення промислове та магістральне гідравлічне транспортування твердих сипких матеріалів, зокрема вугілля. Найвідомішим у світі був магістральний вуглепровід шахти «Блек-Меса» (штат Аризона, США) довжиною 439 км і продуктивністю 5,8 млн т/рік (1970–2006). Введено низку магістральних вуглепроводів: Вайомінг — Техас (протяжністю 2 250 км), Іллінойс — Флорида (2 400 км), Колорадо — Техас (2 300 км; усі — США). В Японії, США, Італії, Німеччині, Китаї, РФ, Україні розроблено висококонцентроване водовугільне паливо, для якого спроектовано магістральні гідротранспортні вуглепроводи.

На початку 21 ст. технології гідротранспорту вугілля та гідротранспортні системи розробляє Науково-дослідний інститут вугільних технологій Китаю. В Україні аналогічні дослідження проводили у Науково-виробничому об’єднанні «Гаймек» (м. Донецьк), Донецькому національному технічному університеті, Фізико-органічної хімії і вуглехімії інституті імені Л. М. Литвиненка НАН України, Колоїдної хімії та хімії води інституті імені А. В. Думанського НАН України та інших.

Загальна характеристика

Транспорт гідравлічний здійснює переміщення корисних копалин і будівельних матеріалів, промислових відходів та хімічної сировини. Переваги гідротранспорту:

  • велика пропускна здатність;
  • безперервність процесу транспортування;
  • відсутність проміжних операцій, що вимагають створення спеціальних пристроїв та утримання персоналу (доставка із залізничних станцій, розвантаження на склад та подача зі складу, підготовка вантажу для використання, контроль якості тощо);
  • відсутність втрат матеріалів під час транспортування, навантаження та розвантаження;
  • відсутність шуму, запилення та шкідливих викидів у довкілля, а також впливу середовища на транспортовані матеріали;
  • скорочення виробничого персоналу, порівняно з транспортуванням залізницею;
  • підвищення безпеки транспорту завдяки відсутності перетину на одному рівні транспортних і людських потоків;
  • незначні терміни будівництва та можливість прокладання трубопроводів найкоротшим шляхом;
  • економія земельної площі;
  • незалежність від сезонних та погодних умов;
  • можливість повної автоматизації всіх виробничих операцій транспортного процесу;
  • для транспортування трубопроводами придатні різноманітні тверді сипкі матеріали, крупність яких обмежена лише прохідними перерізами робочих коліс відцентрових насосів та особливостями клапанного апарату поршневих;
  • в окремих випадках у процесі транспортування поліпшується якість переміщуваного матеріалу (збагачення, агрегація, знесолювання тощо), що суттєво впливає на економічність процесу.

Недоліки:

  • необхідність приготування гідросуміші певної концентрації та гранулометричного складу;
  • необхідність зневоднення вугілля перед передаванням споживачу (крім транспортування висококонцентрованих водовугільних суспензій);
  • очищення технологічної води та спорудження зворотного водоводу;
  • вузько спеціалізована спрямованість транспортування (лише в один бік і лише ті вантажі, що не втрачають товарної цінності від тривалого контакту з водою);
  • у певних випадках тривале перебування у турбулентному потоці призводить до зміни характеристик транспортованого матеріалу, носійної рідини та інших гідравлічних характеристик потоку;
  • необхідність подрібнення твердого матеріалу перед транспортуванням та зневоднення в кінцевому пункті транспортування обумовлюють збільшення енергоємності та вартості гідротранспорту.

Класифікація

За способом пересування розрізняють безнапірний (самопливний) і напірний гідравлічний транспорт;

за дальністю передачі матеріалу — магістральний і промисловий.

Самопливний гідравлічний транспорт

Самопливний гідравлічний транспорт — різновид транспорту, що здійснює переміщення похилими поверхнями та вертикальними виробками під дією гравітації. Передбачає переміщення гідросуміші під впливом природного напору трубами (за наявності вільної поверхні) або каналами, жолобами. Самопливний транспорт використовують на вугільних шахтах, рудниках, збагачувальних фабриках. Залежно від умов (властивості провідника та матеріалу, що транспортується, кута нахилу транспортування) вантаж може переміщуватися ковзанням, стрибкоподібно або вільним падінням. Прикладом є переміщення вугілля від вибою до акумулюючої ємності (зумпфа) системи гідравлічного підйому на гідрошахтах.

Напірний гідравлічний транспорт

Напірний гідравлічний транспорт передбачає переміщення гідросумішей трубами при цілком заповненому перерізі за допомогою насосів або під впливом природного напору.

Транспортування здійснюють гідротранспортними системами (ГТС) — сукупністю споруд, транспортних засобів, трубопрооводів, запірної, регулівної та запобіжної арматури, допоміжного обладнання та систем автоматизованого керування. ГТС складається з головного і приймального терміналів та власне трубопровідної магістралі з насосними станціями й апаратурою блокування. Залежно від призначення, продуктивності та технологічних особливостей розрізняють: магістральні та промислові (технологічні) ГТС.

Магістральний гідравлічний транспорт

Магістральний гідравлічний транспорт — різновид напірного гідравлічного транспорту, призначений для переміщення трубопроводами твердих сипких матеріалів у рідкому носійному середовищі на відстані десятків, сотень, тисяч кілометрів від джерела їхнього отримання до місць перероблення та споживання. Дозволяє з’єднати великі промислові об’єкти. Матеріалами, що транспортуються, можуть бути вугілля, руда, концентрати, гірничохімічна сировина, будівельні матеріали тощо. Як носійне середовище можна використовувати воду (переважно), нафту і нафтопродукти, метанол, зріджений природний та вуглекислий газ.

Склад магістральної гідротранспортної системи:

  • початковий термінал;
  • лінійна частина;
  • насосні станції;
  • кінцевий термінал.

Склад і структуру цих терміналів визначає вид транспортованого матеріалу і спосіб його використання. Наприклад, для енергетичного вугілля використовують два принципово різні варіанти транспортування:

1) подрібнення на початковому терміналі до 0–1(3) мм — гідротранспорт вугілля з концентрацією суміші близько 50 % — зневоднення, термічна сушка, подрібнення і спалювання вугілля у факелі на ТЕС кінцевого терміналу;

2) подрібнення на початковому терміналі до 0–100 (250) мкм, приготування висококонцентрованого водовугільного палива — гідротранспорт палива — його пряме спалювання на ТЕС кінцевого терміналу. Для транспортування коксівного вугілля розроблено технічні рішення, які передбачають: дроблення до 0–6 мм і масляну агрегацію вугілля на початковому терміналі — гідротранспорт вугільно-масляного агломерату — зневоднення його і використання у приготуванні шихти для коксування на кінцевому терміналі.

Промисловий гідравлічний транспорт обслуговує технологічний процес переміщення матеріалів потоком води в межах промислових підприємств або їхніх комплексів. Промисловий гідротранспорт розрізняють за принципом дії:

  • безнапірний;
  • напірний;
  • комбінований.

Приклади застосування у гірничій промисловості:

  • на шахтах — для транспортування корисних копалин або гірничої маси від вибою на поверхню;
  • для переміщення у вироблений простір закладного матеріалу з поверхні шахт;
  • на відкритих розробках — для транспортування породи у відвал;
  • на збагачувальних фабриках — як внутрішньофабричний транспорт;
  • для транспортування шламів і хвостів у шламовідстійники, хвостосховища, мулонакопичувачі.

Значення

Гідротранспорт — перспективний вид переміщення розкривних порід і майже всіх видів корисних копалин. Економічний ефект від використання гідравлічного транспорту обумовлений притаманними цій транспортній технології особливостями:

  • переміщенням континууму замість руху окремих транспортних одиниць;
  • поєднанням шляху та рухомого складу в одній інженерній конструкції;
  • стаціонарним розташуванням двигунів;
  • підземним прокладанням трубопроводу.

Література

  1. Смолдырев А. Е. Гидро- и пневмотранспорт в металлургии (техника и технология, инженерные расчеты). 3-е изд., перераб. и доп. Москва : Металлургия, 1985. 280 c.
  2. Елишевич А. Т., Белецкий В. С., Свитлый Ю. Г. И др. Гидротранспорт коксующегося угля // Промышленный транспорт. 1986. № 6. С. 11.
  3. Криль С. И. Напорные взвесенесущие потоки. Київ : Наукова думка, 1990. 160 с.
  4. Круть О. А. Водовугільне паливо. Київ : Наукова думка, 2002. 169 с.
  5. Deml A. Entwicklung und Gestaltung der Baulogistik im Tiefbau. Dargestellt am Beispiel des Pipelinebaus. Hamburg : Kovac, 2008. 338 p.
  6. Світлий Ю. Г., Білецький В. С. Гідравлічний транспорт. Донецьк : Східний видавничий дім ; Донецьке відділення НТШ ; Редакція гірничої енциклопедії, 2009. 434 с.
  7. Світлий Ю. Г., Круть О. А. Гідравлічний транспорт твердих матеріалів. Донецьк : Східний видавничий дім, 2010. 268 с.
  8. Miedema S. A. Slurry Transport: Fundamentals, a Historical Overview and The Delft Head Loss & Limit Deposit Velocity Framework. [W. p.] : [w. p.], 2016. 812 p. URL: http://www.dredging.org/media/ceda/org/documents/resources/othersonline/miedema-2016-slurry-transport.pdf

Автор ВУЕ

В. С. Білецький

Покликання на цю статтю

Покликання на цю статтю: Білецький В. С. Транспорт гідравлічний // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Транспорт гідравлічний (дата звернення: 7.12.2021).


Оприлюднено

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено:
12.11.2021

Офіційний телеграм-канал ВУЕОфіційний телеграм-канал ВУЕ