一种深海矿砂挖掘装置的制作方法

本发明涉及采矿技术领域，尤其是涉及一种在深海采集含铁的原矿砂的深海矿砂挖掘装置。

背景技术：

随着陆地矿产资源的日渐减少，人们开始将目光转向蕴藏着丰富矿产资源的海洋，在一些地区，人们发现了大量的滨海砂矿，主要的是含钛磁铁矿，目前，通常的采矿方式是通过一个海上的采矿平台或者是采矿船用抽砂泵将海底的矿砂抽取到采矿平台或采矿船上，然后再用相应的渣浆泵将采集到的原矿砂输送到转运的运输船上，运输船将原矿砂运送到陆地上的选矿厂进行选矿从而形成可用于冶炼的精矿砂。例如，一种在中国专利文献上公开的“深海集散式采矿系统”，公告号为CN1065191C，该系统包括集矿机、输送管、水上船只或水上平台，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，集矿机与输送管间为分体式，集矿机自带动力和行驶装置、浮力调节装置，悬浮于海底表面按各自预定的路径行驶集矿。

然而，现有的海上采矿方法存在如下问题：由于采矿和选矿在不同的地方进行，因而运输船所运送的原矿砂中含有大量无用的尾矿砂，不仅浪费了大量的运力，造成成本的增加，而且选矿后剩下的尾矿砂还需再次转运处理，因而使成本进一步增加，而且尾矿砂处理不当还将造成较为严重的环境问题。

此外，现有的选矿程序中通常需要用到磁选机，其基本原理如下：将原矿砂输送到一个转动的内部具有高强度磁场的滚筒上部磁场区，具有磁性的铁矿砂被吸附在滚筒表面，而非磁性的矿砂则不会被滚筒吸附而直接被滚筒甩离，随着滚筒的转动，铁矿砂到达滚筒的非磁场区而被抛离，从而实现铁矿砂的筛选和分离。例如，一种在中国专利文献上公开的“铁钛矿磁选机”，公布号为CN103447149A，包括机架、磁选机构和进料斗；磁选机构包括钛精选装置、铁钛分选装置、选钛电机和铁钛分选电机；钛精选装置由选钛电机驱动且下侧设有钛精矿出料斗、钛矿回收料斗和尾矿出料斗；钛精矿出料斗和钛矿回收料斗的进料口一侧设有钛精矿精度调节器；尾矿出料斗的进料口一侧设有尾矿精度调节器；铁钛分选装置由铁钛分选电机驱动且包括第一、第二铁钛分选装置；设置于第一铁钛分选装置下侧的铁钛混合物下矿斗和铁钛粉下矿斗一侧以及设置于第二铁钛分选装置下侧的铁中钛出料斗和铁粉出料斗一侧均设有铁钛分选精度调节器，该装置能对矿物进行筛选和分离。

但是用磁选机选矿存在选矿不够精确的问题，由于原矿砂中各种品位的铁矿砂是呈梯度分布的，因此，滚筒内的磁场强度需要设置一个合理值，以便能吸附诸如品位在百分之三十以上的铁矿砂。由于原矿砂的冲击作用，因此，落到滚筒表面品位略高于百分之三十的铁矿砂极有可能因冲击作用而直接被滚筒甩离，从而造成资源的浪费。如果提高滚筒内的磁场强度，则会使选出的精矿砂中混有一部分品位低于百分之三十的铁矿砂。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于解决现有的深海采矿方式所存在的运力浪费大、尾矿处理麻烦的问题，提供一种深海矿砂挖掘装置，其尾矿处理简单、不会对环境造成不良的影响，并且可节省大量的运力以降低采矿成本。

本发明的目的是为了解决深海采矿中用磁选机选矿所存在的选矿不精确、容易造成资源浪费的问题，提供一种深海矿砂挖掘装置，可对原矿砂进行充分、准确的选矿，有效地避免资源的浪费。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种深海矿砂挖掘装置，包括具有原矿仓和尾砂仓的船体、以及用于抽取海底原矿砂的抽砂泵，船体上还设有碾碎机、用于选矿的磁选机以及抽取尾矿砂的尾砂泵，所述碾碎机包括壳体、可转动地设置在壳体内的上下两组碾压对辊，壳体的上部设有矿砂进口，壳体的下部设有矿砂出口，每组碾压对辊包括二个并排设置的圆柱形的碾压辊，上面一组碾压对辊中的碾压辊的中心线与碾压辊的转动轴线之间具有一个偏心距，从而使上面一组碾压对辊中的二个碾压辊之间具有一个最小间隙和一个最大间隙，所述抽砂泵的出砂口通过管道与矿砂进口相连，所述矿砂出口通过管道与原矿仓相连，所述磁选机具有一个尾矿砂输出口以及一个精矿砂输出口，精矿砂输出口连接一精矿砂输送装置，尾矿砂输出口通过尾矿砂收集管道和尾砂仓相连，尾砂泵的吸砂口通过管道与尾砂仓的下部相连，尾砂泵的出砂口与悬浮在海面的尾矿回填管道的一端相连，尾矿回填管道的另一端延伸至远离开采区的海底。

本发明的船体集采矿和选矿为一体，先用抽砂泵将开采区海底的原矿砂抽到碾碎机的壳体内，上面一组碾压对辊即可对原矿砂中的大块矿砂进行对滚碾压。由于上面一组碾压对辊中的碾压辊的中心线与碾压辊的转动轴线之间具有一个偏心距，因此两个碾压辊之间的间隙会随着碾压辊的转动而有所变化，从而形成一个最小间隙和一个最大间隙。这样，原矿砂中较为细小的矿砂颗粒会直接从两个碾压辊之间的间隙中通过，而中等颗粒的矿砂则会被碾压辊挤压碎裂，而最大颗粒的矿砂会在两个碾压辊之间的间隙达到最大时落入两个碾压辊之间而会碾碎，而在两个碾压辊之间的间隙达到最大时落入下面一组碾压对辊上的矿砂则可进一步碾压，从而使得从海底抽上来的大小颗粒不一致的原矿砂被充分地碾压破碎成为颗粒较为均匀的原矿砂，从而有利于后续磁选机的精确选矿。经过碾压的原矿砂从矿砂出口流出并通过管道进入原矿仓内，然后用磁选机将其中的精矿砂分离出来，这样，精矿砂即可通过精矿砂输送装置输送到相应的运输船上运走，而被磁选机分离出来的尾矿砂则可用尾砂泵通过尾矿回填管道就地回填到远离开采区的海底，从而可极大地减少运输船的运力浪费，并且大大地简化尾矿砂的处理程序，降低尾矿砂的处理成本。此外，由于输送尾矿砂的尾矿回填管道是悬浮在海面上的，因此，便于输送尾矿砂位置的确定。

作为优选，所述碾压辊与水平方向的夹角在5度至15度之间，碾压辊的圆周面上设有螺旋状的突起，每组碾压对辊中的两个碾压辊的突起的螺旋方向相反。

由于碾压辊与水平方向具有一个倾斜角度，因此碾压对辊上的颗粒较大的矿砂可沿着碾压对辊从高处往低处滚落，而螺旋状的突起则可进一步推挤原矿砂隐者碾压辊的轴向移动，直至两个碾压辊之间的间隙变大时矿砂落入两个碾压辊之间被碾压破碎，从而不会影响后续原矿砂的连续碾压。

作为优选，两组碾压对辊的碾压辊平行布置，并且下面一组碾压对辊中二个碾压辊之间的间隙与上面一组碾压对辊中两个碾压辊之间的最小间隙相等。

这样，从第一组碾压对辊的间隙中落下的矿砂会落入四个碾压辊之间的空隙内碾压，从而可被下面的两个碾压辊碾压破碎，并且可确保在上面一组碾压对辊中两个碾压辊处于最小间隙时直接通过的矿砂可直接通过下面一组碾压对辊，从而有效地减小矿砂的碾压破碎量，有利于提高工作效率。

作为优选，所述磁选机包括一个选矿长槽，选矿长槽内横向地设有竖直的分隔板，分隔板将选矿长槽分隔成一侧开口向上的磁选机进料口以及另一侧的选矿区，分隔板与选矿长槽的底面之间设有过砂间隙，在选矿长槽的选矿区设有沿长度方向布置的回转式传送带，所述精矿砂输出口位于选矿区的底面远离分隔板一端，尾矿砂输出口则设置在选矿区底面精矿砂输出口和分隔板之间处，回转式传送带靠近选矿长槽底面一侧内设有磁铁，所述磁铁由靠近分隔板一端延伸排列至对应精矿砂输出口上靠近分隔板的一侧。

现有技术的磁选机用于选矿的是一个转动的滚筒，在滚筒内设有磁铁，待选的原矿砂则是直接落到滚筒上的，也就是说，所有的原矿砂都是先落到滚筒上的。由于落到滚筒上的原矿砂容易造成堆积，使厚度较厚，原矿砂与滚筒的接触时间和接触距离短，并且落到滚筒上的原矿砂容易受后续原矿砂的冲击影响，从而难以做到充分的选矿，在被分离出去的尾矿砂中容易混有较多有用的精矿砂，而在被选出的精矿砂中又容易混入较多品位低的尾矿砂，使精矿砂的质量降低。本发明的磁选机中用于选矿的则是一个长圆形的回转式传送带，而原矿砂是落在一个选矿长槽的磁选机进料口内的，这样，一方面可有效地避免原矿砂对选矿用的回转式传送带的冲击，磁选机进料口内的原矿砂通过分隔板底部的过砂间隙后平稳地进入到选矿长槽的选矿区内，此时，回转中的回转式传送带一方面带动原矿砂向着尾矿砂输出口和精矿砂输出口一侧移动，同时利用其内部磁铁的磁吸力将品位符合要求的铁矿砂吸附到回转式传送带表面。品位较低的铁矿砂在到达尾矿砂输出口位置时依靠重力的作用而落入尾矿砂输出口，而吸附在回转式传送带上品位较高的铁矿砂在到达精矿砂输出口位置时，由于回转式传送带内部没有磁铁，因而铁矿砂失去磁吸力而落入下方的精矿砂输出口成为精矿砂，从而实现铁矿砂的精选。通过合理地控制过砂间隙以及选矿区的长度，便可方便地控制在选矿区底面移动的原矿砂的厚度，从而有利于原矿砂和回转式传送带之间有一个较长时间的充分接触，可确保回转式传送带对高品位铁矿砂的完全吸附。由于磁吸力只需克服铁矿砂自身的重力，因而便于磁吸力的准确控制，而高品位的铁矿砂是单纯地被磁吸力吸附到回转式传送带上的，因此可有效地避免其中夹带品位较低的铁矿砂，使选出的精矿砂的质量得以显著地提高。特别是，通过合理地设置选矿区的长度以及尾矿砂输出口和精矿砂输出口之间的间距，即可方便地使精矿砂和尾矿砂得以充分而准确的分离。

作为优选，所述回转式传送带的表面间隔地设有若干排凸柱，相邻两排凸柱之间错位布置。

凸柱有利于回转式传送带推动原矿砂沿着选矿长槽的底面移动，同时，可对移动中的原矿砂起到一个搅动作用，使原矿砂中品位较高的铁矿砂能充分地被吸附到回转式传送带的表面，避免浪费。

作为优选，所述选矿长槽在磁选机进料口的底部设有朝向过砂间隙的喷水嘴。

喷水嘴喷出的水流可推动原矿砂移动，同时避免与回转式传送带表面的凸柱产生相互干涉。

作为优选，所述精矿砂输送装置包括一个螺旋输送机，螺旋输送机包括料筒、设置在料筒内的转轴，转轴上设有螺旋叶片，转轴的一端通过传动机构与驱动电机相关联，料筒的一端设有物料输入口，另一端设有物料输出口，一皮带输送机的输入端位于物料输出口的下方，螺旋叶片的螺距由物料输入口一端至物料输出口一端逐步变小，螺旋输送机的料筒上设有出水槽孔。

现有技术中，通常是采用皮带输送机来输送精矿砂的，本发明则在皮带输送机的前端再设置一个螺旋输送机，而其中的螺旋叶片的螺距由物料输入口一端至物料输出口一端逐步变小，这样螺旋输送机在输送精矿砂的同时可对精矿砂起到一个挤压作用，从而将精矿砂中的水分挤出，既有利于皮带输送机的输送，同时可相应地减轻精矿砂的重量，提高运输船的效率。

作为优选，所述螺旋输送机的转轴在远离驱动电机的一端同轴地设有支承孔，转轴的圆周面上设有若干贯通支承孔的喷气孔，支承孔的开口端适配有支承轴，支承轴上设有通气孔，通气孔一端与支承孔连通，另一端通过压缩气管与压缩空气源连通。

螺旋输送机在工作时，压缩空气可通过通气孔、支承孔从转轴上的喷气孔喷出，从而可将料筒内被压实的精矿砂吹松动，避免料筒内的精矿砂的淤塞。

作为优选，所述压缩气管上连接有一个间隙启闭阀，所述间隙启闭阀包括一个圆柱形的阀体、阀体内可转动的阀芯、以及设于阀体一端用于驱动阀芯的调速电机，阀体的侧壁上设有分别和压缩气管连通的进气口和出气口，阀芯内设有可分别连通进气口和出气口的压缩空气通道。

当调速电机转动时，阀芯的压缩空气通道短暂地接通进气口和出气口，以便使压缩气管形成脉冲式导通，进而在转轴的喷气孔处产生脉冲式的气流，既可减少压缩空气的消耗量，又能对精矿砂形成一种脉冲式的冲击作用，有利于精矿砂的松动。

因此，本发明具有如下有益效果：尾矿处理简单、不会对环境造成不良的影响，并且可节省大量的运力以降低采矿成本，可对原矿砂进行充分、准确的选矿，有效地避免资源的浪费。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明的流程图。

图3是碾碎机的横截面示意图。

图4本发明中磁选机的结构示意图。

图5是本发明中螺旋输送机以及与其连接的间隙启闭阀的结构示意图。

图中：1、船体 11、原矿仓 12、尾砂仓 2、抽砂泵 3、磁选机 31、尾矿砂输出口 32、精矿砂输出口 33、选矿长槽 34、分隔板 341、过砂间隙 35、磁选机进料口 36、选矿区 37、回转式传送带 371、凸柱 38、磁铁 39、喷水嘴 4、尾砂泵 5、尾矿砂收集管道 6、尾矿回填管道 61、浮球 7、碾碎机 71、壳体 711、矿砂进口 712、矿砂出口 72、碾压对辊 721、碾压辊 722、突起 8、渣浆泵 9、螺旋输送机 90、皮带输送机 91、料筒 92、转轴 921、支承孔 922、喷气孔 93、物料输入口 94、物料输出口 95、支承轴 951、通气孔 96、间隙启闭阀 961、阀体 962、阀芯 963、调速电机 964、进气口 965、出气口 966、压缩空气通道。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1、图2所示，一种深海矿砂挖掘装置，其主要用于对海底原矿砂的采集和选矿，具体包括浮动在海面上的船体1，在船体内的下部分隔设置有原矿仓11和尾砂仓12，和现有的采矿船相类似地，海底的原矿砂通过一个大功率的抽砂泵2抽取，该抽砂泵用柴油机作动力。此外，我们需要在船体上设置一个碾碎机7，碾碎机包括壳体71、可转动地设置在壳体内的上下两组碾压对辊72，壳体的上部设置矿砂进口711，壳体的下部设置矿砂出口712。如图3所示，每组碾压对辊包括二个并排设置的圆柱形的碾压辊721，并且二个碾压辊的滚动方向相反，在相互靠近的一侧同时向下转动。另外，上面一组碾压对辊中的碾压辊的中心线与碾压辊的转动轴线之间具有一个偏心距。这样，当上面一组碾压对辊中的二个碾压辊相互对滚时，二个碾压辊之间的间隙会在最大间隙、最小间隙之间来回逐渐变化。抽砂泵的吸砂口通过管道连接至海底，抽砂泵的出砂口通过管道与碾碎机的矿砂进口相连，矿砂出口通过管道与原矿仓相连。

抽砂泵将开采区海底大小颗粒不一致的原矿砂抽到碾碎机的壳体内，并落到上面一组碾压对辊上，此时，原矿砂中颗粒较小的矿砂会直接从两个碾压辊之间的间隙中通过而落到下面的碾压对辊上，而中等颗粒的矿砂则会被碾压辊带动进入二个碾压辊之间的间隙处，从而被对滚的碾压辊挤压碎裂而落到下面的碾压对辊上，对于颗粒较大的矿砂，如果此时二个碾压辊之间的间隙处于较小的状态，则矿砂会在二个碾压辊上打滑，当二个碾压辊的间隙变大时，颗粒较大的矿砂可落入二个碾压辊之间的间隙内，当二个碾压辊继续转动而使间隙变小时，即可对颗粒较大的矿砂进行对滚碾压，碾碎的矿砂也落到下面的碾压对辊上。落入下面一组碾压对辊上的矿砂中颗粒较小的部分会直接从两个碾压辊之间的间隙中通过，其余部分则可被碾压辊进一步碾压，从而使得从海底抽上来的大小颗粒不一致的原矿砂被充分地碾压破碎成为颗粒较为均匀的原矿砂，并通过矿砂出口进入原矿仓内，从而有利于后续磁选机的精确选矿。我们知道，当间隙固定的二个碾压辊之间的间隙过小时，会增大碾压量，并且一些颗粒较大的矿砂将难以进入二个碾压辊之间的间隙内；而如果间隙固定的二个碾压辊之间的间隙过大时，则又无法实现原矿砂的有效破碎。本发明的碾碎机先由上面一组间隙有变化的碾压对辊进行初步碾压处理，使矿砂的颗粒大小比较接近，再由下面的一组间隙固定的碾压对辊进行碾压，从而使颗粒均匀一致。需要说明的是，上面一组碾压对辊的二个碾压辊之间的最小间隙应与下面一组碾压对辊的二个碾压辊之间的间隙相同，从而使颗粒尺寸小于该间隙尺寸的原矿砂可直接通过而无需碾压；上面一组碾压对辊的二个碾压辊之间的最大间隙应确保颗粒较大的矿砂能过被有效地碾压破碎，并且从处于最大间隙状态的上面一组碾压对辊的二个碾压辊之间直接落入下面的矿砂可被下面一组碾压对辊碾压破碎。

另外，碾压辊可倾斜布置，碾压辊与水平方向的夹角可在5度至15度之间，其优选值为10度，并且在碾压辊的圆周面上设置螺旋状的突起722，每组碾压对辊中的两个碾压辊的突起的螺旋方向相反。这样，碾压对辊上的颗粒较大的矿砂可沿着碾压对辊从高处往低处慢慢滚落，同时，螺旋状的突起可推动颗粒较大的矿砂在碾压辊的轴向上移动，直至两个碾压辊之间的间隙变大时矿砂落入两个碾压辊之间被碾压破碎，从而不会影响后续原矿砂的连续碾压，有利于提高碾压破碎的效率。

还有，两组碾压对辊的碾压辊平行布置，并且下面一组碾压对辊中二个碾压辊之间的间隙与上面一组碾压对辊中两个碾压辊之间的最小间隙相等。

这样，从第一组碾压对辊的间隙中落下的矿砂会落入四个碾压辊之间的空隙内碾压，从而可被下面的两个碾压辊碾压破碎，并且可确保在上面一组碾压对辊中两个碾压辊处于最小间隙时直接通过的矿砂可直接通过下面一组碾压对辊而进入原矿仓内，从而有效地减小矿砂的碾压破碎量，有利于提高工作效率。

与现有技术不同的是，本发明直接在船体上设置用于选矿的磁选机3，如图2所示，该磁选机具有一个尾矿砂输出口31、以及一个精矿砂输出口32，原矿仓内的原矿砂通过相应的渣浆泵8送入磁选机，原矿砂通过磁选机后分离出可用于冶炼的精矿砂以及废弃的尾矿砂，精矿砂从精矿砂输出口中输出，然后通过一精矿砂输送装置输送到停泊在船体边上的运输船（图中未示出）上。而分离出来的尾矿砂则从尾矿砂输出口中输出，并通过和尾砂仓相连的尾矿砂收集管道5输送至尾砂仓。由于尾砂仓的下部是通过管道与一尾砂泵4的吸砂口相连的，因此，尾砂泵即可实时地将尾砂仓内的尾矿砂抽取并通过尾矿回填管道6输送至远离开采区的海底，从而实现尾矿砂的就地回填，以便大大地简化尾矿砂的处理难度，并降低相应的采矿成本。为了避免海水的涌动使尾矿回填管道偏离位置，我们可在尾矿回填管道上靠近尾砂泵的一段间隔地连接若干浮球61，从而使其悬浮在海面上，以便随时观测并控制其位置和状态，确保尾矿砂能顺利、准确地回填至远离开采区的海底回填区域。

为了增加磁选机选矿时的分离精确度，如图2、图4所示，本发明的磁选机包括一个长方形的选矿长槽33，在选矿长槽内横向地设置一块竖直的分隔板34，从而使位于分隔板一侧的选矿长槽形成开口向上的磁选机进料口35，而位于分隔板另一侧的选矿长槽则形成一个面积较大、长方形的选矿区36，当然，分隔板与选矿长槽的底面之间需要留有过砂间隙341，以便进入到磁选机进料口内的原矿砂能通过分隔板底部的过砂间隙进入到选矿区内。另外，我们需要在选矿长槽的选矿区内设置沿长度方向布置的回转式传送带37，回转式传送带与选矿区底面之间的距离应小于过砂间隙的高度，而磁选机的精矿砂输出口32位于选矿长槽选矿区的底面上远离分隔板一侧，尾矿砂输出口31则设置在精矿砂输出口旁靠近分隔板的一侧，在尾矿砂输出口和精矿砂输出口之间应留有间隙，以便精矿砂和尾矿砂的准确分离。回转式传送带靠近选矿长槽底面一侧内设置用于吸附较高品位的铁矿砂的磁铁38，磁铁由靠近分隔板一端延伸排列至对应精矿砂输出口上靠近分隔板的一侧。这样，进入到磁选机进料口内的夹带有海水的原矿砂通过分隔板底部的过砂间隙后平稳地进入到选矿长槽的选矿区内，并与回转式传送带相接触。此时，转动中的回转式传送带一方面带动原矿砂向着尾矿砂输出口和精矿砂输出口一端移动，同时利用其内部磁铁的磁吸力将品位符合要求的铁矿砂吸附到回转式传送带表面。品位较低的铁矿砂在回转式传送带的带动下到达尾矿砂输出口位置时依靠重力的作用而落入尾矿砂输出口成为尾矿砂，而吸附在回转式传送带上品位较高的铁矿砂在到达精矿砂输出口位置时，由于回转式传送带内部没有磁铁，因而铁矿砂失去磁吸力而落如下方的精矿砂输出口成为精矿砂，从而实现原矿砂的精选。可以理解的是，我们可适当地增加选矿区的长度，使尾矿砂输出口和精矿砂输出口能尽量分隔开，从而确保精矿砂和尾矿砂之间的有效分离。另外，我们可适当地控制分隔板的过砂间隙高度，以便控制在选矿区底面移动的原矿砂的厚度，使原矿砂和回转式传送带之间有一个较长时间的充分接触，确保高品位铁矿砂的完全吸附。

为了有利于回转式传送带对原矿砂的推动，我们还可在回转式传送带的表面间隔地设置若干排凸柱371，并且使相邻两排凸柱之间错位布置。这样，凸柱一方面有利于回转式传送带推动原矿砂沿着选矿长槽的底面移动，同时，可对移动中的原矿砂起到一个搅动作用，使原矿砂中品位较高的铁矿砂能充分地被吸附到回转式传送带的表面，避免浪费。进一步地，我们还可在位于磁选机进料口内的选矿长槽远离分隔板一侧的底部设置朝向过砂间隙的喷水嘴39。这样，在磁选机工作时，喷水嘴可喷出高速水流，从而辅助推动磁选机进料口内的原矿砂进入到选矿区内。

本发明的精矿砂输送装置包括一个螺旋输送机9以及与之相连的一个皮带输送机90，如图5所示，其中的螺旋输送机包括料筒91、设置在料筒内具有螺旋叶片的转轴92，转轴的一端通过传动机构与驱动电机相关联，料筒上靠近驱动电机的一端设置物料输入口93，另一端则设置物料输出口94。螺旋输送机在工作时，由驱动电机带动转轴转动，转轴上螺旋叶片即可推动精矿砂向前移动，由于螺旋输送机在向前输送精矿砂时具有挤压作用，因此可挤出精矿砂中的水分，既有利于后续皮带输送机的输送，同时减轻精矿砂的重量，提高后续运输船的效率。当然，我们需要在螺旋输送机的料筒上设置相应的出水槽孔，以便精矿砂中的水分从出水槽孔中挤出，通过控制出水槽孔的直径可避免精矿砂从出水槽孔中挤出。与此同时，我们还可使螺旋叶片的螺距由物料输入口一端至物料输出口一端逐步变小，这样，螺旋输送机的输送速度由物料输入口一端至物料输出口一端也逐步变小，从而使精矿砂所受到的挤压力由物料输入口一端至物料输出口一端逐步增大，有利于精矿砂中水分的挤出。

为了便于精矿砂从精矿砂输出口流出，避免精矿砂在螺旋输送机内形成堵塞，我们可在螺旋输送机的转轴上远离驱动电机的一端同轴地设置支承孔921，并且在转轴的圆周面上设置若干贯通支承孔的喷气孔922，支承孔的开口端内适配一根支承轴95，该支承轴上设置通气孔951，通气孔一端与支承孔连通，另一端通过压缩气管与压缩空气源连通。这样，压缩空气即可通过通气孔、支承孔后从喷气孔喷出，从喷气孔喷出的压缩空气可使料筒内被压实的精矿砂松动，从而避免料筒内精矿砂的淤塞。为了提高压缩空气的冲击作用，我们还可在压缩气管上连接一个间隙启闭阀96，该间隙启闭阀包括一个圆柱形的阀体961，阀体内具有一个可转动的阀芯962，阀体一端设置用于驱动阀芯的调速电机963，阀体的侧壁上设置一个径向的进气口964，并在与进气口相对的另一侧的侧壁上设置径向的出气口965，进气口和出气口同轴布置且分别和压缩气管连通，与此同时，阀芯内在对应进气口、出气口的位置设置一个径向的压缩空气通道966，该压缩空气通道两端分别贯通阀芯的侧面。这样，当调速电机带动阀芯转动使压缩空气通道的一端对准进气口时，其另一端刚好对准出气口，从而起到分别连通进气口和出气口的作用，此时的间隙启闭阀呈开启状态，压缩空气即可通过间隙启闭阀从转轴的喷气孔中高速喷出；当阀芯继续转动时，压缩空气通道与进气口、出气口错位，此时的间隙启闭阀呈闭合状态，压缩空气被截止。如此反复，转轴内的压缩空气呈脉冲式喷出，从而可有效地松动料筒内的精矿砂。

本发明的皮带输送机优选地应采用大倾角皮带输送机，皮带输送机的输入端位于螺旋输送机的精矿砂输出口的下方，从而有利于减小皮带输送机的占用空间，使船体内的精矿砂越过船舷后输送到停泊于船体旁边的运输船内。

需要说明的是，本发明中的碾碎机、磁选机、螺旋输送机以及皮带输送机等选矿和精矿砂输送的装置可分别设置两套，这样两套选矿装置可同时选矿，而两套皮带输送机则可从船体两侧的船舷处同时向停泊在船体两侧的运输船输送精矿砂，从而进一步提高采矿效率。

在用本发明的深海矿砂挖掘装置进行深海采矿时，具体包括如下步骤：

a. 先用抽砂泵将开采区海底的原矿砂连同海水一起抽取到船体上的一个碾碎机的壳体内，碾碎机将大小颗粒不均匀的原矿砂碾压破碎成颗粒均匀的原矿砂，并通过管道送入船体上的原矿仓内；

b. 再用渣浆泵将原矿仓内的原矿砂连同海水一起抽取到一个磁选机的进料口内进行磁选，该磁选机具有一个精矿砂输出口以及一个和尾矿砂收集管道连通的尾矿砂输出口，原矿砂内品位较低的尾矿砂被分离出来，并连同海水通过尾矿砂输出口进入尾砂仓内，而原矿砂内品位较高的精矿砂则从精矿砂输出口输出；

c. 从精矿砂输出口输出的含有较多海水的精矿砂通过一个螺旋输送机送到一个皮带输送机上，精矿砂在螺旋输送机内受到挤压后海水被挤出，皮带输送机则将精矿砂输送到停在船体旁侧的精矿砂运输船上；

d. 用尾砂泵从尾砂仓内抽取尾矿砂，并通过尾矿回填管道回填至远离开采区的海底，该尾矿回填管道靠近尾砂泵的一段间隔地连接有浮球，从而使该段尾矿回填管道悬浮在海面，以便于观察并控制尾矿回填管道的位置。