专利名称：深海集散式采矿系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种深海采矿系统，尤其是由集矿机、输送管及水上船只或水上平台组成的深海集散式采矿系统，适用于深海锰结核、钴结壳以及多金属矿泥、块等矿产资源的采集。
目前，较为流行的深海开采多金属结核和矿泥的系统主要有三种类型拖曳式集矿与管道提升系统；自行式集矿与管道提升系统；穿梭式集矿机开采系统。《金属矿山》1991年N0.11PP56-59介绍了一种深海开采系统，它是本世纪70年代由美国、日本、加拿大和德国公司合资建成，该系统包括经过改装的钻探船SEDCO445作采矿船，一根5500m长的管道，一台拖曳式集矿机。集矿机由采矿船通过主导管拖曳，集矿机采到结核后用泵或膨胀的压缩空气造成的负压把结核经软管和主导管提升到水面。1985年，德国又与法国合作对该系统的集矿机进行改进，将其改为履带自驱式，让其在海底自行运动，采到结核后先进行初步处理，把结核破碎成一定的块度，然后通过泵把其送到缓冲器，再由缓冲器通过管道把多金属结核输送到水面采矿船上。该采矿系统存在着若干难以克服的问题，即输送管的漂移作用及软管中流动着一定压力和流量的矿浆有一定的刚性，因此为集矿机提供的自由度有限，使得集矿机难以按预定的轨迹进行集矿作业，集矿效率和回收率难以保证；按最小工业生产规模的产量、集矿机可以接受的行走速度和结核丰度，该系统中集矿机的宽度必须达到20米以上，很宽的集矿机难以保证在地形复杂的海底保持良好的行走状态；该采矿系统在结构上是一体的，任一部件出现故障，将导致整个生产的停顿；履带式集矿机在集矿作业时，履带对洋底沉积层将产生较大的扰动，而输送管和集矿机是一体的，当输送结核时，洋底表面沉积物通过集矿机随结核和海水一起带到洋面上层，对海洋环境造成破坏和影响；海底沉积层粘着系数低、剪切强度差履带在其上行走很易“打滑”或“下陷”。
本发明的目的就是针对现有技术中存在的上述问题，而提出的一种集矿效率和回收率高、集矿机机动性好、生产风险分散、对海洋环境破坏和影响小的深海集散式采矿系统。
为达到本发明目的，本发明采用以下技术方案本发明深海集散式采矿系统包括集矿机、输送管及水上船只或水上平台。集矿机可以是数台也可以是单台；集矿机悬浮于洋底表面，自带动力、行驶装置、浮力调节装置，集矿机与输送管间为分体式；输送管的上端与水上船只或水上平台相连，下端设有中转仓伸入水中距洋底一定高度。集矿机按各自预定的路径独立行驶集矿，集矿机采集满一定载荷的结核后，行驶至输送管下端将结核卸入中转仓，再由输送管输送至水上船只或平台上。
上述集矿机的行驶装置可采用内磁场推进器；浮力调节装置由浮力仓和电解水装置构成，通过电解水产生气体和排放气体来调节浮力仓的浮力大小使集矿机处于悬浮状态。
与现有的深海采矿系统相比，本发明提供的深海集散式采矿系统具有以下优点(1)集矿机机动性大，各集矿机可独立地按预定的路径行驶、集矿，集矿机行驶受区域限制小，因而采集效率有很大程度的提高。
(2)集矿机可以是一台也可以是多台，集矿机尺寸不受生产规模的限制。
(3)某台集矿机发生故障时，其它集矿机仍可正常作业，对整个工业企业采集生产影响较小，因此生产风险分散，作业率高。
(4)集矿机处于悬浮状态，对洋底沉积层扰动小；输送管距洋底有一定的高度。因此，有利于保护海洋环境。
(5)集矿机处于悬浮状态，对洋底沉积层土工特性依赖极小，不会出现履带集矿机的“打滑”或“下陷”等问题。
为更好地描述本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
图1为深海集散式采矿系统结构联系示意图。
图2为集矿机结构示意简图。
图3为集矿机上采用的内磁场电磁推进器结构示意图。
在图1所示的深海集散式采矿系统中。输送管2的上端与洋面上的采矿船1相连，下端有一结核中转仓4位于距洋底10～1000米的高度。中转仓4的作用是储存集矿机3采集的结核，并按输送要求将结核破碎成一定的粒度并均匀地给入输送管2中。集矿机3的台数视生产开采规模和采矿能力灵活配置。集矿机3位于洋底表面，自带动力和行驶装置、浮力调节装置。
在图2所示的集矿机中，收集仓6上设置若干个浮力调节装置5，收集仓6的下部设有内磁场电磁推进器7，即行驶装置。集矿头8采集到结核后给入收集仓6中。
集矿机浮力调节装置5是由数对电极和相应罩在其上的下端开口的浮力仓容器组成，浮力仓容器上部装有排气阀。当需要增加浮力时，加大通入电极的电流，电流电解海水产生的气体在电极上便大量放出，放出的气体将罩于其上的浮力仓中的海水排出，浮力仓浮力便加大；当需要减小浮力时，将浮力仓上端的排气阀打开，气体从浮力仓上部排出，同时海水从下部流入浮力仓，浮力仓浮力减小。浮力调节装置使集矿机在整个作业中处于悬浮状态，并通过调节集矿机上各浮力仓浮力大小调节集矿机处于各种要求的姿态。当集矿机采集完结核后驶至输送管中转仓上方，调节各浮力仓的浮力大小，使集矿机处于倾斜状态，这时装于集矿机收集仓中的结核在重力作用下卸入中转仓中。
集矿机行驶装置采用内磁场电磁推进器，其结构示意图如图3所示，它是由电极9、线圈10、导管11构成。当给导管中的海水施加电场和磁场时，洛仑兹力作用于海水，使海水从管道中喷出，其反作用力产生推力推动集矿机前进。其推力大小和方向取决于电流的大小和方向，只要控制电流的大小和方向就可控制集矿机的运行速度和行驶方向。
权利要求
1.一种深海集散式采矿系统，包括集矿机(3)、输送管(2)、水上船只/水上平台(1)，输送管(2)的上端与水上船只/水上平台(1)相连，其特征在于所述的输送管(2)的下端设有中转仓(4)伸入水中距洋底一定高度，所述的集矿机(3)与输送管(2)间为分体式，集矿机(3)自带动力和行驶装置(7)、浮力调节装置(5)悬浮于洋底表面按各自预定的路径行驶集矿。
2.如权利要求1所述的深海集散式采矿系统，其特征在于所述的集矿机上带有的行驶装置为内磁场电磁推进器(7)，它含有电极(9)、线圈(10)、导管(11)。
3.如权利要求1或2所述的深海集散式采矿系统，其特征在于所述的浮力调节装置(5)是由数对电极和相应罩在其上的下部开口的浮力仓容器构成。
4.如权利要求3所述的深海集散式采矿系统，其特征在于所述的输送管(2)的下端距洋底的高度为10～1000米。
全文摘要
本发明公开了一种深海集散式采矿系统,该系统包括集矿机(3)、输送管(2)、水上船只/水上平台(1),输送管(2)的上端与水上船只/水上平台(1)相连,下端设有中转仓(4)伸入水中距洋底一定高度,集矿机(3)与输送管(2)间为分体式,集矿机(2)自带动力和行驶装置、浮力调节装置,悬浮于洋底表面按各自预定的路径行驶集矿。本发明具有采集效率高、集矿机机动性大、生产作业率高、生产风险分散、对海洋环境影响小等优点,可用于深海锰结核等矿产资源的开采。
文档编号B63B35/00GK1180634SQ96117149
公开日1998年5月6日 申请日期1996年10月24日 优先权日1996年10月24日
发明者梁平, 王运敏, 胡大斌, 王福震 申请人:冶金工业部马鞍山矿山研究院