Ученые нашли способ сократить энергопотребление при горных работах до 30%
Горнодобывающая отрасль по всему миру сталкивается с необходимостью сохранять эффективность работы при растущих тарифах на электроэнергию и ужесточении экологических стандартов. Особенно актуально решение этой задачи в калийной промышленности, где на процессы разрушения пород может приходиться до половины всего энергопотребления предприятия. Основной причиной такой неэффективности являются не оптимальные конструкции резцов — рабочих инструментов, которые влияют на результаты всего процесса добычи. При этом существующие конструкции не отвечают современным требованиям: они быстро изнашиваются и с чрезмерными усилиями внедряются в породу. Ученые Пермского Политеха разработали новые резцы для горных комбайнов, которые обеспечивают снижение энергозатрат при работе по определенному стандарту до 15-30%.
Добывающие отрасли сегодня сталкиваются с необходимостью оптимизации расходов и снижения экологической нагрузки. Это связано с тем, что условия разработки месторождений ухудшаются, а тарифы на электроэнергию, основную часть расходов предприятий, увеличиваются. Кроме того, инвесторы все чаще вкладываются в «зеленые» проекты, ужесточаются экологические требования, а также усиливается спрос на ответственный подход к природопользованию. Поэтому оптимизация процессов добычи полезных ископаемых стала для компаний не просто способом повысить эффективность работы, а необходимым условием для развития в современных реалиях.
Один из самых энергозатратных процессов — разрушение горных пород, на которое может приходиться до 50% всего энергопотребления предприятия. В калийной промышленности России эта проблема стоит особенно остро. Технологические процессы в этой отрасли характеризуются высокими энергетическими затратами из-за производственной сложности.
Основной причиной низкой эффективности добычи считается неоптимальная конструкция резцов — сменных металлических «зубьев» — главных рабочих инструментов комбайнов. Именно они «вгрызаются» в пласт породы и откалывают от него руду. И от того, насколько удачно сделана их форма, зависит, сколько энергии потребляет комбайн, как производительно он работает и сколько полезного ископаемого может добыть.
Современная калийная промышленность часто использует неповоротные типы резцов, которые имеют серьезные недостатки, ограничивающие эффективность добычи. К примеру, модели РС-14 из-за своей не рациональной формы разрушают руду с высокими удельными затратами энергии и значительным количеством мелких классов в руде. Это не только увеличивает нагрузку на оборудование, но и вынуждает чаще останавливать технику для замены изношенных деталей, что влияет на себестоимость добычи.
Ученые Пермского Политеха разработали и испытали новую конструкцию резцов для горнодобывающих комбайнов. Исследователи доказали, что оптимизированная конструкция инструмента позволяет снизить удельное энергопотребление на добычу калийных руд на 15-30% и значительно увеличить срок службы оборудования. Статья опубликована в научном журнале «Горный информационно-аналитический Бюллетень».
Чтобы разработать новую модель резцов РС-55, эксперты создали чертеж инструмента и изготовили реальный образец. Его сконструировали с выпуклыми режущими поверхностями. Это необходимо для того, чтобы, когда одна сторона затупляется, резец можно просто перевернуть в держателе, и в работу вступит не затупленная часть.
Для всесторонней проверки эффективности перспективного образца использовали разработанный учеными в рамках исследования лабораторный стенд – физическая модель процесса резания, которая позволяет имитировать работу промышленного оборудования. Эксперты оснастили его высокоточными датчиками, которые фиксировали малейшие изменения силы резания с частотой 1000 измерений в секунду.
В качестве тестируемого материала ученые выбрали строительные гипсовые плиты, поскольку они более доступны, чем калийная руда, но имеют аналогичный характер разрушения. Это позволило значительно удешевить и ускорить процесс испытаний, сохранив при этом достоверность результатов.
— Для исследования готового инструмента в держатель лабораторного стенда вставляли изготовленный резец. Далее перед ним надежно закрепляли блок гипса, выполнявший роль более доступного заменителя калийной руды. Стенд с огромной силой толкал резец, а в этот момент установленные датчики в реальном времени измеряли, какое усилие требуется, чтобы прорезать материал. Эти данные и позволили нам объективно оценить эффективность конструкции, — отметил Дмитрий Шишлянников, доктор технических наук, профессор кафедры «Горная электромеханика» ПНИПУ.
После создания нового резца ученые начали испытания и проверяли инструмент в разных режимах работы. В процессе они меняли два основных параметра: толщину стружки (насколько глубоко резец внедряется в породу за один проход) и шаг резания (расстояние между соседними резами). Главной задачей было найти рациональное сочетание показателей, при котором сила резания на инструменте и удельные затраты энергии на разрушение породы будут минимальными.
— Мы проводили испытания по двум широко используемым на практике схемам резания. Первая — последовательная, когда инструмент каждый раз проходит по одному и тому же следу. Вторая — шахматная. Это более совершенная схема, при которой каждый новый рез делается между двумя предыдущими. Это позволяет эффективнее отделять породу, так как инструмент разрушает материал по наведенным трещинам, — дополнил Дмитрий Шишлянников.
В ходе каждого эксперимента фиксировались не только параметр усилия резания, но и собирались все продукты разрушения для последующего взвешивания. На основе этих данных ученые рассчитали, сколько энергии тратится на один кубометр породы.
В результате, резец РС-55 продемонстрировал снижение среднего усилия при работе и энергозатрат на 15-30% по сравнению с традиционными типами резцов. Такой разброс в проценте указывает на то, что максимальный эффект достигается при определенных режимах, но положительный результат наблюдается всегда.
Внедрение резцов РС-55 позволит горнодобывающим предприятиям существенно снизить операционные расходы за счет экономии электроэнергии и сокращения затрат на приобретение режущего инструмента. Уменьшение нагрузок на комбайны также повысит их общую надежность и сократит время простоев промышленного оборудования.
Telegram 
Дзен 
VK Проблема непереносимости глютена затрагивает до 150 миллионов человек во всем мире. Единственный выход — полностью исключить этот компонент из рациона. Однако существующий безглютеновый хлеб практически не содержит белка и клетчатки, быстро повышает уровень сахара и черствеет. При этом существующие зарубежные рецептуры разработаны под импортное сырье и технологии, что не позволяет применять их к российскому сырью. Ученые Пермского Политеха разработали новые рецептуры безглютенового хлеба и исследовали влияние многокомпонентных мучных композиций и добавок на его качество. Они впервые в России создали смеси, в которых по сравнению с существующими отечественными аналогами в два-три раза больше белка и жиров, а углеводов — на 30-50 процентов меньше.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Международная группа ученых сопоставила тексты двух тысяч поп-хитов из США, Германии, Японии и Гонконга за 1970-2019 годы и обнаружила, что рост «я»-местоимений характерен исключительно для западных культур. Причем в странах Восточной Азии этот показатель остается низким.
Паразитические организмы иногда не учитывают, что сами могут оказаться целью паразита более высокого уровня. Сосредотачивая все свои силы на инфицировании и размножении, они остаются беззащитными перед агрессивным специализированным нахлебником.
Интригующие испытания высотного ракетного двигателя Raptor Vacuum для корабля Starship, верхней ступени сверхракеты Илона Маска, парадоксальны. Его работа на уровне моря уже сама по себе загадка. Ведь, по классическим представлениям, высотные двигатели на уровне моря корректно не работают. А сопло RaptorVAC на наземном стенде извергает реактивную струю без всяких признаков нарушения работы. Как такое может быть?
В нижних и верхних слоях Урана астрономы впервые зарегистрировали угарный газ и циановодород. Новые данные указали на то, что недра планеты могут быть значительно обогащены кислородом. Это открытие поможет разрешить давнюю загадку о том, сформировался ли Уран иначе, чем его ближайший сосед Нептун, или их образование шло по схожему сценарию.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно