深海采礦技術(shù)

深海采礦技術(shù)深海采礦技術(shù)海洋采礦的技術(shù)難度工藝過程

集礦機將賦存在大面積洋底的結(jié)核采集起來，經(jīng)過脫泥、破碎、經(jīng)軟管輸送到水下中間平臺的中繼料倉里，然后由給料機將結(jié)核給入揚礦主管道，由提升泵將其提升到洋面采礦船上。

技術(shù)難度

結(jié)核賦存在4000～6000米深的洋底，開采過程必須全部實現(xiàn)遙測遙控；洋底地形地貌相當復(fù)雜，洋底表層為剪切強度僅0~3Kpa的軟泥層，并有海底洋流的影響；

整個采礦系統(tǒng)是在復(fù)雜的海洋氣象和海洋環(huán)境下作業(yè)，必須進行準確系統(tǒng)的導(dǎo)航定位和保持整個系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定；

技術(shù)難度

在高壓條件下的密封、絕緣技術(shù)難度很大；整個系統(tǒng)各組成單元的聯(lián)接裝置必須保證可靠而快速的聯(lián)接和拆卸；保證軟管內(nèi)礦石輸送通暢是一個非常重要而復(fù)雜的問題；整個系統(tǒng)的可靠性要求極高，能及時診斷和自處理；環(huán)境保護問題。

深海多金屬結(jié)核的

開采系統(tǒng)

結(jié)核開采的基本任務(wù)

按產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，從5000-6000米的深海底，將多金屬結(jié)核連續(xù)、高效地采集并輸送到海面采礦船上；

開采系統(tǒng)和設(shè)備不但技術(shù)上可行，而且具有高度的可靠性、先進性和經(jīng)濟性。結(jié)核開采技術(shù)方案

用拖網(wǎng)型的集礦機收集，用管道提升；

用鏟斗狀集礦機收集，用繩子或鋼纜將鏟斗拉上來；用拖網(wǎng)型的集礦機收集，用集礦機自身的浮力將之運至海面。海底拖撬系統(tǒng)

海底拖撬采礦系統(tǒng)

連續(xù)鏈斗采礦系統(tǒng)(CLB)

單船式連續(xù)繩斗式采礦雙船式連續(xù)繩斗式采礦系統(tǒng)連續(xù)鏈斗采礦系統(tǒng)(CLB)

系統(tǒng)設(shè)備簡單、易于操作、維修方便、投資小、投產(chǎn)快等。優(yōu)點：缺點：采礦效率和資源回收率低、作業(yè)受地形條件影響大、繩索易纏結(jié)等。自動穿梭式采礦車采礦系統(tǒng)

20世紀80年代，法國對自動穿梭式采礦車系統(tǒng)進行了研究嘗試。自動穿梭式采礦車采礦系統(tǒng)

設(shè)備獨立、靈活性好，采集效率較高，回采損失小，能大幅度提高結(jié)核產(chǎn)量。優(yōu)點：缺點：要求非常先進的設(shè)備制作技術(shù)和遙控技術(shù)，造價很高，開發(fā)難度較大。

組成：集礦機輸送軟管中間礦倉剛性揚礦管采礦船集礦機與揚礦管道結(jié)合的流體提升采礦系統(tǒng)

組成：集礦機輸送軟管中間礦倉剛性揚礦管采礦船

作業(yè)過程集礦機在海底采集結(jié)核(能自動行走或由采礦船經(jīng)剛性管道拖拽行走)，采集的結(jié)核在集礦機內(nèi)清洗脫泥和破碎后，經(jīng)軟管輸送到連接于剛性揚礦管下端的中間礦倉，然后結(jié)核在剛性管道中以漿體形式被揚送到海面采礦船上。

集礦機與揚礦管道結(jié)合的流體提升采礦系統(tǒng)

分類水力提升氣力提升輕介質(zhì)提升集礦機與揚礦管道結(jié)合的流體提升采礦系統(tǒng)

履帶式集礦機水下采礦航行器

多金屬結(jié)核開采系統(tǒng)基本參數(shù)

系統(tǒng)生產(chǎn)能力年產(chǎn)量：干結(jié)核3×106t年限：20年連續(xù)開采富礦面積：2×104km2區(qū)域系統(tǒng)日、小時生產(chǎn)能力每年有效工作日：250d/a每天效作業(yè)時間：20h日額定產(chǎn)量：6000t/d小時額定產(chǎn)量：300t/h采礦系統(tǒng)列的組成采礦體厲系的組流成及功弦能集礦機：仙在海底采側(cè)集結(jié)核礦聞石，并進晉行初處理戚，向揚礦顛子系統(tǒng)供架礦；揚礦子趨系統(tǒng)：效將采集講的結(jié)核愉礦石經(jīng)仍管道提再升到海槍面采礦匙船；監(jiān)控子系棕統(tǒng)：定位糠、作業(yè)控痰制和管理徹；采礦船：禮深海采礦教作業(yè)平臺滿，為海下活設(shè)備提供品支承、動繭力、設(shè)備羅存放和維鄰修，同時恒完成結(jié)核損礦石貯存型和向運輸殘船轉(zhuǎn)運；運輸支持川子系統(tǒng)：謝將結(jié)核礦訴石運輸?shù)讲驴诎?，向們采礦船供享應(yīng)補給品而及人員輪抱班。集礦機采鹿集路線集礦機楊與揚礦溉管道結(jié)斯合的流玻體提升御采礦系吐統(tǒng)采礦船集礦機組成實驗用乖集礦機活外觀圖集礦機組成行進裝闖置：具探有支持完和行進字功能，做集礦機聽在海底致的運動政，必須膽考慮沉解積物的袋承載力農(nóng)或剪切蹲力。集紐奉礦機應(yīng)屬能處理貝一定的阻斜坡以則及小的溜障礙物缺；集礦裝肥置：在危海底拾杏收錳結(jié)濁核或吸墳取錳結(jié)慢核-沉坦積物混飾合物，戀集礦裝琴置是集沈礦機的揚核心；分選裝灣置：洗減去沉積緒物和結(jié)乒核細小脾微粒，譜有的還指可拒絕披大顆粒顏結(jié)核或御異物；碎礦裝折置：將納結(jié)核粉佩碎到適診于提升舟的粒徑法；穩(wěn)定裝置再：又稱穩(wěn)挨定片，當互集礦機受紐奉到翻轉(zhuǎn)、桂顛簸等作鴨用力時，凱起到穩(wěn)定屬作用；漂浮裝舉置：減捧小集礦券機與海絕底之間股的相互棟作用力針，防止只集礦機懷深陷入祝沉積物倡；集礦機組成給料機構(gòu)巴和收集倉恭：給料機畜構(gòu)協(xié)助提煤升，收集墾倉暫存結(jié)能核。機架：版一方面柳支承裝唇在集礦廈機上的月機器，會同時緩洗和著底叨、離底爽時的沖黎擊。另阿外當集五礦機入惡庫、操薄作和海蘇底拖航簡時，機昆架具有爛承載這宿些負荷授的能力伴。電力、選檢測控乳制裝置躍：電力借裝置由膝潛水馬買達、水洞中變壓導(dǎo)器、水鐮中分電察箱、電向動機操纏作柜組糟成，體頃積小、養(yǎng)重量輕聽并可靠筋，檢測醒控制裝離置由船胸上控制地臺和各均種水中早傳感器侵組成，搶監(jiān)視集疫礦機各雨裝置的損工作性巷能；液壓裝置磚：在集礦塵機內(nèi)裝有文一閥門，公當發(fā)生堵告塞時以迅飛速排除堵慈塞，另外考還有一閥晝門用于調(diào)蔬整集礦量產(chǎn)，液壓裝堪置主要控獻制這兩個查閥門工作霸。集礦機集礦方橋法類型集礦機集礦機尸的分類水利式嚷采集器機械式采叼集器混合式鴨采集器集礦機海底行走托車滑板型框(St粱cd宇Typ搬e)車輪型誼(Wh奮eel闊Ty忌pe)掛鏈式驅(qū)至動型(H厘angi廣ngC侍hain蘋Typ嫁e)履帶式婆無軌道率型(C演ate棟rpi辭lle薦rT晚ype木)螺旋推進舍葉輪型(妹Arch吳imed予ean們Scre棚wTy增pe)機械行走黎型(Me耳chan括ical割Leg別Typ必e)集礦機行走裝辛置類型集礦機集礦技餡術(shù)的試柜驗研究國外集礦遠技術(shù)的試李驗研究主尿要包括如今下幾個階伍段：(1)麻室內(nèi)水槽槽試驗憲；(2淺縮慧海試驗越；(3)臨深海試崗驗；(4)房誠中間試黨驗。室內(nèi)水槽部試驗最為易關(guān)鍵，滿暢足主要工材作要求的畫集礦機模能型在此階扎段產(chǎn)生，來其它各階傭段試驗主居要起到檢泄驗和修正爭的作用。集礦機集礦機兆一般需微進行以捷下試驗A.集套礦性能①集礦果性能②破碎、拔供給性能B.運示動性能①水中臺穩(wěn)定性責能②著底使、離底頭性能③海底拖膝航性能集礦機長沙礦山鑄院設(shè)計制余造的集礦娃機集礦機長沙礦冶崗院設(shè)計制陸造的集礦送機揚礦子系消統(tǒng)環(huán)境基紫礎(chǔ)數(shù)據(jù)平均風渡速：8繞m/s海浪：澤6級海圓況，浪歸高5m栽，周期絲式10s4級海廢況，浪條高2.呆5m，框周期1靜0s海面洋流肌速度：1招.7m/姓s；海底捎最大：0僻.15m良/s海面水溫賀：22~濃30.2昏℃，平領(lǐng)均28.建2℃；家海底：1責~4℃海水密墊度：表末層10長22k尾g/m3，500膠0m深1慚052k扇g/m3，平均呈103成7kg亮/m3揚礦子姑系統(tǒng)揚礦技瞇術(shù)參數(shù)揚礦能敲力：3莫0t/殊h(干資結(jié)核)池，43欣t/h添(濕磨結(jié)核)揚礦體奇積濃度貨：5%我~10雁%結(jié)核提升厚粒徑：≤50m某m1.7返m/s形；海底毀最大：逗0.1約5m/畫s礦區(qū)水深騙：490義0~52揚00m，綠管線長5少000m系統(tǒng)揚趨礦效率機：≥50%揚礦子系筐統(tǒng)揚礦子歉系統(tǒng)的即功能：泵升或孕抽吸礦先漿；舟控制礦奴漿的流葉動；溫作為礦幫漿的導(dǎo)怒管集礦脆機連接店；若用拖拽窩集礦機，估為集礦機蹤蝶提供前進瘦力；連接集礦煙子系統(tǒng)電膨纜和通訊敘線的支撐劃物；揚礦子址系統(tǒng)揚礦子浮系統(tǒng)的截功能：能抵抗由建于船體搖殃擺，水柱移運動產(chǎn)生鈴的不穩(wěn)定夢狀態(tài)；能抵抗由券于集礦機區(qū)遇到地形瘡變化時對哈管道產(chǎn)生這的影響；能夠支慎撐其自仿身及安旺裝于其鹿上的各引種儀器插設(shè)備的蒸重量。揚礦方匹法和工義藝空氣泵提葉升優(yōu)點：揚礦揚礦衛(wèi)管道中無鼻運動件、縫工藝簡單閉可靠可行茶的顯著優(yōu)宅點缺點：挎揚礦效妨率較低貌，最大阻不超過你20%態(tài)。氣力揚升講系統(tǒng)揚礦方法若和工藝射流泵括提升優(yōu)點：揚礦揚礦捆管道中無肢運動件、沃工藝簡單缺點：揚礦效率晃較低，最蹤蝶大不超過10%，而且需敘要多級射吸流泵串聯(lián)原作業(yè)，其亦總效率還鈔會進一步邪下降。射流式提扛升法1.水得泵2.噴嘴3.蹄固液兩玻相流氣旁固液三接相流揚礦方法扎和工藝輕介質(zhì)浮畏子提升問題：由于壓縮穗空氣膨脹揭和液體輕澡介質(zhì)難于并與清水分懂離的缺點筐，但存在幸著輕介質(zhì)企浮子難于燃注入揚礦需管道和高冬壓破損，姻不能重復(fù)璃使用。輕介質(zhì)津液體提貸升法1.泵態(tài)2.稿輕介質(zhì)幼液體3固、液腳輕介質(zhì)混禿合體4抽.分離器浮子提升甚法1.泵慰2.介質(zhì)恢+浮子事3固、液催浮子混合稻體4.揀分離器揚礦方法廚和工藝清水泵提妹升優(yōu)點：結(jié)核不雙通過泵勢，減少判泵的磨援損，揚楊礦效率鋪高。缺點：焰需要實己現(xiàn)洋底井的高壓綿給料，麥給料裝繳置復(fù)雜微，可靠瞧性差。清水泵(瓜潛水泵)云提升1.己潛水泵2.固棕液兩相引流揚礦方法匹和工藝礦漿泵提畜升優(yōu)點：雁工藝簡答單、工澡作可靠簽。提升股能力大唯、效率條高達5牧0%，更被認為承是最有作應(yīng)用前胸景的揚煮礦方法車。問題：結(jié)核通領(lǐng)過泵會聽造成泵勝的磨損倆及結(jié)核氏的粉化牢，但磨摸損和粉知化都不緒嚴重。技術(shù)關(guān)拍鍵：研掙制出壽丑命長、湖符合揚沉要求的秤高壓礦御漿泵。水力泵揚唱升系統(tǒng)(引自O(shè)MI)氣舉式寒提升法1.空壓機2.固液兩相桑流3.氣、固睜、液三鬼相流4.注氣管重介質(zhì)構(gòu)管道提踐升法1.水泵2.給礦機3固、液孔兩相流管道戽規(guī)斗提升礦漿泵幫提升揚刃礦系統(tǒng)喚的組成軟管軟管輸齒送泵中間艙給料機提升管兩臺多級積潛水電泵洋面輸送晨管道和海水溢綢流排放忽管道揚礦系恥統(tǒng)

工評作過程集礦機堪采集的趕錳結(jié)核槍由軟管之和軟管流輸送泵綱輸送至漫中間礦換倉經(jīng)給除料機緞鼓帶入提趣升管道至，通過懲兩臺多給級潛水釀電泵揚爪至洋面鏟采礦船鐵上，輸嬌往船艙似并在船鑼艙中沉污降，海匆水脫泥氣后經(jīng)溢賴流排放素管缺口坊排入海益中。揚礦系統(tǒng)瞇工作原解理利用潛鍛水電泵脆的動力命在管線批內(nèi)外產(chǎn)獎生壓差喬，形成襖海水在春管線內(nèi)粘的上升魂流，把亦結(jié)核提達升至洋橡面。揚礦硬管揚礦硬士管包括司中間艙德、揚礦化管道、扶管接頭男、潛水絡(luò)電泵、代升沉補典償裝置宋、船面商輸送管宴道和結(jié)顯核分離越及海水滅排放管靜。揚礦管淡結(jié)構(gòu)管接頭旦結(jié)構(gòu)國外揚祝礦管線銷技術(shù)數(shù)拘據(jù)揚礦管名稱技術(shù)參數(shù)OMI海試揚礦管線OMA海試揚礦管線OMCO海試揚礦管線日本設(shè)計海試揚礦管線Preussag紅海海試揚礦管線法國商業(yè)設(shè)計揚礦管線內(nèi)徑(mm)215~224160~241150148~226

382外徑(mm)245178~298450168~298127406每節(jié)長(m)11113012

27總長(m)525044225000516022004800鋼級S135P110高強度綱高強度綱

高強度綱屈服強度(MPa)931774

抗拉強度(MPa)1000879

聯(lián)接方式螺紋螺紋與卡環(huán)螺紋螺紋

快速接頭揚礦潛槍水泵采用兩貿(mào)臺6級曉潛水電節(jié)泵作業(yè)陰，泵型右為混流欺泵，總蠢揚程為院600姐m水柱樂。升沉補償教裝置升沉補愧償裝置具有三些維空間葬補償能陵力，進籠行上下逼升沉、絮縱搖、每橫搖的耍補償。緩沖和鍛減小海帶洋海浪醫(yī)、海流消、拖航稠產(chǎn)生的策船的運嚼動對揚趣礦系統(tǒng)魚的影響維，降低棍揚管承肆受的環(huán)銹境載荷鴨，保證律作業(yè)安貞全。被動式刊補償，溜升沉補日償采用作油缸-跡蓄能器縫-氣庫禾模式。中間礦慘艙緩解集礦番機結(jié)核采矮集量的變繩化對揚礦問作業(yè)的影可響，保證壯揚礦系統(tǒng)沖穩(wěn)定在設(shè)匙計參數(shù)下萬運行，并巧為水下設(shè)甜備提供安江裝平臺。由擺動聯(lián)敬接裝置、系框架、倉帝體、給料紐奉機、緊急據(jù)排礦閥、嘆設(shè)備安裝紅平臺、液墾壓系統(tǒng)等季主要部件石組成。