Крайне низкая производительность труда, связанная в первую очередь с использованием несовершенных и устаревших технологий и неэффективным использованием ресурсов, по-прежнему считается одной из основных проблем отечественной экономики. Предприятия остро нуждаются во внедрении наукоемких технологий. При этом научные объединения своими силами создают перспективные разработки. Вопрос стоит в преодолении барьера между собственно изобретением и внедрением его в производство, инвестировании средств в создание промышленных образцов и дальнейшем продвижении на рынок. Без этой работы многие разработки годами существуют только в виде экспериментальных и опытных образцов, морально устаревая и теряя свою инновационность.
На крутых подъемах
Одной из последних разработок ученых Института горного дела (ИГД), готовых к реализации, является конвейерный поезд для транспортировки породы при открытом способе добычи. Сама по себе идея создания транспортировочного конвейера не нова. Такие подъемники уже десятилетиями используются на горнорудных предприятиях. Это всем знакомые вагонетки, перемещающиеся при помощи привода, как правило, на механической тяге в результате цепной передачи. В данном случае инновация заключается в использовании электромагнитной тяги.
Сейчас в Казахстане, как и во всем мире, на открытых карьерах преимущественно используются автомобильный и железнодорожный виды транспорта. Но самосвал или поезд не может подниматься по очень крутым склонам, а на глубинах свыше 200 метров они вообще неэффективны. В таких условиях долгое время руду поднимали скиповые подъемники, проще говоря, емкости, загружаемые породой и поднимаемые на поверхность с помощью канатов. Их главным недостатком является цикличность и, вследствие этого, низкая эффективность. Поэтому сейчас достаточно остро стоит проблема создания крутонаклонных подъемников непрерывного действия для горнодобывающих предприятий, ведущих открытую добычу полезных ископаемых.
Как рассказал «Эксперту Казахстан» заместитель директора института Ерик Едыгенов, принцип работы нового конвейерного поезда основан на эффекте притяжения ферромагнитных тел электромагнитным полем. Для этого использованы постоянные электромагниты с внутренним магнитопроводом и тиристорные преобразователи. Конвейерный поезд длиной до 300 метров состоит из ходовых тележек с грузонесущим полотном, перемещающихся под действием тягового усилия электромагнитных приводов. Привод работает только тогда, когда в зоне его действия находится сам подъемник, поэтому в отличие от ленточных конвейеров, работающих непрерывно, он позволяет значительно экономить энергию. Преимущества нового вида транспорта заключаются также в высокой производительности и возможности крутонаклонного перемещения грузов: поезд может поднимать до 150 кубометров горной породы (около тысячи тонн) под углом в 30–40 градусов со скоростью до 30 километров в час. Расчетная производительность установки стоимостью порядка 300 тыс. долларов достаточна для замены 5–6 самосвалов, каждый из которых стоит не менее 500 тыс. долларов – экономические преимущества использования поезда неоспоримы.
Сейчас сотрудники института работают над созданием соответствующей инфраструктуры для обеспечения безаварийной доставки грузов.
Дешево, но эффективно
В институте разработан также электромагнитный перфоратор, по технико-экономическим параметрам во много раз превосходящий известные в мире аналоги. В настоящее время в Казахстане и за рубежом для бурения твердых горных пород широко применяются пневмо- и гидроперфораторы. Их главный недостаток заключается в крайне низком КПД. Так, пневматические бурильные машины, наиболее используемые на сегодняшний день, имеют КПД всего 2–6%. Большую проблему представляют собой и образующиеся во время их работы вредные выбросы – масляный аэрозоль и водяной туман, а также высокий уровень шумов.
Более совершенные гидравлические перфораторы гораздо продуктивнее (их КПД составляет 30–45%), но все же и они не нашли широкого применения, поскольку дороги в изготовлении и обслуживании из-за высоких требований к точности изготовления деталей, а также к чистоте и качеству масла. На сегодняшний день пути совершенствования пневмо- и гидроперфораторов практически исчерпаны.
Специалисты ИГД разработали принципиально новый электромагнитный перфоратор, который превращает электрическую энергию в ударную, а по скорости бурения в 1,6 раза превышает показатели самого мощного пневмоперфоратора. Новый аппарат гораздо проще и дешевле в изготовлении, так как не имеет деталей, выполняемых по высокому классу точности. Кроме того, он не нуждается в дорогостоящем компрессорном хозяйстве и сетях воздухопроводов или маслостанции высокого давления, поскольку его питание обеспечивается непосредственно на рабочем месте от сети переменного тока.
Мощные машины для бурения с электромагнитным приводом разрабатывались во многих странах мира. Однако эти попытки не увенчались успехом, так как до сего времени разработчикам не удавалось разрешить проблему охлаждения силовых электромагнитных катушек, находящихся в замкнутом пространстве ограниченных размеров. Научная новизна казахстанского проекта заключается в том, что впервые была решена проблема эффективного охлаждения мощных электромагнитных приводов.
