В условиях современных вызовов, стоящих перед горнодобывающей отраслью, оптимизация технологических процессов и минимизация экологического воздействия приобретают первостепенное значение. Ухудшение горно-геологических условий, рост тарифов на электроэнергию и ужесточение экологических стандартов предъявляют новые требования к эффективности и устойчивости добычи полезных ископаемых. В этой связи, калийная промышленность, как одна из ключевых отраслей, сталкивается с необходимостью внедрения инновационных решений, направленных на повышение производительности и снижение энергозатрат.
Одним из наиболее энергоемких этапов в процессе добычи калийных солей является разрушение горных пород, на долю которого приходится до 50% общего энергопотребления горнодобывающего предприятия. Традиционные режущие инструменты, используемые в горнодобывающих комбайнах, характеризуются высоким уровнем износа и значительным сопротивлением внедрению в породу, что приводит к повышенным нагрузкам на оборудование и частым простоям, связанным с заменой изношенных компонентов.
Исследователи Пермского Политехнического университета разработали инновационную конструкцию режущих инструментов для горнодобывающих комбайнов, направленную на оптимизацию процесса разрушения горных пород. Проведенные испытания подтвердили высокую эффективность предложенных решений, продемонстрировав снижение энергопотребления на 15–30% и увеличение срока службы оборудования.
Новый резец РС-55 оснащен выпуклыми режущими поверхностями, позволяющими осуществлять переворачивание инструмента в держателе при затуплении одной из сторон. Разработка инструмента включала создание чертежей и изготовление опытной модели, что позволило провести детальные лабораторные исследования.
Эффективность режущего инструмента РС-55 оценивалась на специализированном лабораторном стенде, воспроизводящем условия работы промышленного оборудования. Стенд был оснащен высокоточными датчиками, фиксирующими силу резания с частотой 1000 измерений в секунду, что обеспечило высокую точность полученных данных. Для испытаний использовались строительные гипсовые плиты, имитирующие калийную руду, что позволило моделировать реальные условия эксплуатации инструмента.
Исследования проводились при различных режимах работы, включая изменение толщины стружки и шага резания, с целью определения оптимальных параметров эксплуатации. Были протестированы две схемы резания: последовательная и шахматная, из которых шахматная схема показала более высокую эффективность за счет разрушения материала по наведенным трещинам.
В процессе экспериментов фиксировались усилие резания и продукты разрушения, на основе которых были рассчитаны энергозатраты на разрушение одного кубического метра породы. Полученные результаты свидетельствуют о значительном снижении среднего усилия при работе и энергозатрат на 15–30%, что позволяет снизить операционные расходы горнодобывающих предприятий и повысить надежность оборудования.
Таким образом, внедрение нового режущего инструмента РС-55 представляет собой перспективное направление для повышения эффективности добычи калийных солей, снижения эксплуатационных затрат и минимизации экологического воздействия на окружающую среду, пишет источник.