CN105134218B - 一种深水深井采矿气举扬矿装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种深水深井采矿气举扬矿装置，包括采矿船和水下采矿车；所述采矿船：包括采矿母船、液压泵站、支架、配电控制箱、钢索、气液矿分离器、气体增压装置、回液管和高压水泵；所述液压泵站、支架、配电控制箱、气液矿分离器和气体增压装置分别安装在所述采矿母船上，所述钢索设置在所述支架内；所述水下采矿车：包括采矿车、吸矿口、高压水喷嘴、液压电路控制模块、消磁线圈和射流泵；所述吸矿口设置在所述采矿车下端一侧，所述高压水喷嘴和液压电路控制模块设置在所述采矿车下端，所述消磁线圈和射流泵设置在所述采矿车内。本发明结构简单，使用性可靠，使用寿命长，而且投入小，效果高。

Description

一种深水深井采矿气举扬矿装置

技术领域

本发明涉及开采设备技术领域，尤其涉及一种深水深井采矿气举扬矿装置。

背景技术

目前，所采用的气举扬矿方法虽然具有结构简单，水下无泵无磨损等优点，但气举扬矿装置均需要超高压空压机从水面向扬矿管的中部和底部注气，气液矿直接从扬矿管排出大气，扬矿时扬矿管底部与顶部的气层厚度差距极大，具有效率低，耗能巨大等缺点，且现有技术无法建造出如此大流量超高压的空压机，所以，无法在深水采矿等领域应用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的问题是提供一种深水深井采矿气举扬矿装置，以克服现有技术中效率低，耗能巨大的缺陷。

(二)技术方案

为解决所述技术问题，本发明提供一种深水深井采矿气举扬矿装置，包括采矿船和水下采矿车；所述采矿船：包括采矿母船、液压泵站、支架、配电控制箱、钢索、气液矿分离器、气体增压装置、回液管和高压水泵；所述液压泵站、支架、配电控制箱、气液矿分离器和气体增压装置分别安装在所述采矿母船上，所述钢索设置在所述支架内；所述水下采矿车：包括采矿车、吸矿口、高压水喷嘴、液压电路控制模块、消磁线圈和射流泵；所述吸矿口设置在所述采矿车下端一侧，所述高压水喷嘴和液压电路控制模块设置在所述采矿车下端，所述消磁线圈和射流泵设置在所述采矿车内；所述钢索下端与所述采矿车连接；所述液压泵站通过管路与所述采矿车连接，所述气液矿分离器通过气液矿输送管与所述采矿车连接，所述气体增压装置下端通过第一高压水管、高压水泵、回流管、回流管电磁阀与所述气液矿分离器连接；所述采矿车通过所述气液矿输送管、气液矿分离器与矿舱连通；所述第一高压水管另一端通过第二高压水管、若干个中间气体增压装置与所述采矿车连接；所述气体增压装置包括有气体增压罐，所述气体增压罐上端三个开口处分别设置有第一进气单向阀、第一排气单向电磁阀和第二进气单向阀，所述第一进气单向阀另一端连接中压气管和补气空压机，所述第一排气单向电磁阀另一端与所述高压气管连通，所述第二进气单向阀另一端与回气管和气液分离器连通；所述气体增压罐内部上下两端分别设置有第一气体压力探测器和第一下液位感应器，所述高压气管内还设置有第一液位感应器。

进一步，所述气液矿分离器下端连接有落矿管和落矿电磁阀，所述气液矿分离器内部从上到下依次设置有液位感应器、上矿面位置感应器和下矿面位置感应器。

进一步，所述中间气体增压装置包括中间气体增压罐，所述中间气体增压罐上端两个端口分别设置有第三进气单向阀和第二排气单向电磁阀，所述第三进气单向阀一端还设置有第一上液感应器，所述第二排气单向电磁阀另一端连接高压气管，所述中间气体增压罐内上下两端分别设置有第二气体压力探测器和第二下液位感应器，所述第二排气单向电磁阀上端一侧还设置有第二上液位感应器。

进一步，所述中间气体增压罐下端还设置有第二放水电磁阀。

进一步，所述气体增压罐底部还设置有第一放水电磁阀。

进一步，所述中间气体增压罐下端通过第二高压水控制阀与所述第二高压水管连通。

进一步，所述高压水泵下端连接取水管，所述取水管下端设置有取水管水控制阀。

(三)有益效果

本发明的深水深井采矿气举扬矿装置，利用高压水加上高压管内的自然深水的水压把中高压气体增压至高压气体，通过多级增压后在，增压至超高压气体，从吸矿管底部进入吸矿管；利用气体在吸矿管内的浮力和吸矿口内外的压力差把海底的矿物质与水气混合从吸矿管的底部浮至吸矿管的顶部；因而结构简单，使用性可靠，使用寿命长，而且投入小，效果高。

附图说明

图1为本发明一种深水深井采矿气举扬矿装置的结构示意图；

图2为图1中A的局部放大图；

图3为图1中B的局部放大图；

图4为图1中C的局部放大图。

图中，1为采矿母船，2为液压泵站，3为支架，4为配电控制箱，5为钢索，6为气液矿输送管，7为气液矿分离器，8为落矿管，9为下矿面位置感应器，10为上矿面位置感应器，11为液位感应器，12为回流管电磁阀，13为回液管，14为高压水泵，15为回气管，16为第一高压水管，17为第二进气单向阀，18为气体增压装置，19为第一放水电磁阀，20为第一下液位感应器，21为第一排气单向电磁阀，22为第一液位感应器，23为高压气管，24为第一进气单向阀，25为中压气管，26为补气空压机，27为矿舱，28为落矿电磁阀，29为中间气体增压装置，30为第三进气单向阀，31为第二排气单向电磁阀，32为第二上液位感应器，33为第二下液位感应器，34为第二放水电磁阀，35为液压管，36为控制电缆，37为第二高压水管，38为中间气体增压罐，39为采矿车，40为射流泵，41为高压气体喷嘴，42为液压电路控制模块，43为气体增压罐，44为水马达控制阀，45为水马达驱动轮，46为高压水喷嘴控制阀，47为高压水喷嘴，48为吸矿口，49为矿液控制阀，50为消磁线圈，51为高压水控制阀，52为第二高压水控制阀，53为第一气体压力探测器，54为第二气体压力探测器，55为取水管，56为取水管水控制阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1至图4所示，本发明的一种深水深井采矿气举扬矿装置，包括采矿船和水下采矿车；所述采矿船：包括采矿母船1、液压泵站2、支架3、配电控制箱4、钢索5、气液矿分离器7、气体增压装置18、回液管13和高压水泵14；所述液压泵站2、支架3、配电控制箱4、气液矿分离器7和气体增压装置18分别安装在所述采矿母船1上，所述钢索5设置在所述支架3内；所述水下采矿车：包括采矿车39、吸矿口48、高压水喷嘴47、液压电路控制模块42、消磁线圈50和射流泵40；所述吸矿口48设置在所述采矿车39下端一侧，所述高压水喷嘴47和液压电路控制模块42设置在所述采矿车39下端，所述消磁线圈50和射流泵40设置在所述采矿车39内；所述钢索5下端与所述采矿车39连接；所述液压泵站2通过管路与所述采矿车39连接，所述气液矿分离器7通过气液矿输送管6与所述采矿车39连接，所述气体增压装置18下端通过第一高压水管16、高压水泵14、回流管13、回流管电磁阀12与所述气液矿分离器7连接；所述采矿车39通过所述气液矿输送管6、气液矿分离器7与矿舱27连通；所述第一高压水管16另一端通过第二高压水管37、若干个中间气体增压装置29与所述采矿车39连接；所述气体增压装置18包括有气体增压罐43，所述气体增压罐43上端三个开口处分别设置有第一进气单向阀24、第一排气单向电磁阀21和第二进气单向阀17，所述第一进气单向阀24另一端连接中压气管25和补气空压机26，所述第一排气单向电磁阀21另一端与所述高压气管23连通，所述第二进气单向阀17另一端与回气管15和气液分离器7连通；所述气体增压罐43内部上下两端分别设置有第一气体压力探测器53和第一下液位感应器20，所述高压气管23内还设置有第一液位感应器22。

所述气液矿分离器7下端连接有落矿管8和落矿电磁阀28，所述气液矿分离器7内部从上到下依次设置有液位感应器11、上矿面位置感应器10和下矿面位置感应器9。所述中间气体增压装置29包括中间气体增压罐38，所述中间气体增压罐38上端两个端口分别设置有第三进气单向阀30和第二排气单向电磁阀31，所述第三进气单向阀30一端还设置有第一上液感应器22，所述第二排气单向电磁阀31另一端连接高压气管23，所述中间气体增压罐38内上下两端分别设置有第二气体压力探测器54和第二下液位感应器33，所述第二排气单向电磁阀31上端一侧还设置有第二上液位感应器32。所述中间气体增压罐38下端还设置有第二放水电磁阀34。所述气体增压罐43底部还设置有第一放水电磁阀19。所述中间气体增压罐38下端通过第二高压水控制阀(52)与所述第二高压水管37连通。所述高压水泵14下端连接取水管(55)，所述取水管(55)下端设置有取水管水控制阀(56)。

工作时，补气空压机26压出来的中压气通过中压气管25、气单向阀进入24进入到气体增压罐43。当气体增压罐43内的气体压力达到额定的压力后，第一气体压力探测器53动作，接通或断开相关控制器，使高压水控制阀51开启，第一高压水管16的高压水通过第一高压水电磁阀51进入气体增压罐43，抬高气体增压罐43的水位，压缩气体增压罐43的气体，使其提高气压。随着气体增压罐43内的水位不断提高，气体增压罐43内压缩后的高压气体通过第一排气单向电磁阀21进入高压气管23，当气体增压罐43内的水位达到第一上液位感应器22位置，第一上液位感应器22动作，接通或断开相关控制电路，第一高压水控制阀51关闭第一放水控制阀19开启。气体增压罐43内的水向外排出，同时补气空压机26通过中压气管25、进气单向阀24向气体增压罐43供气。当气体增压罐43中的水位排至第一下液位感应器20的位置后，第一下液位感应器20动作，接通或断开相关控制电路，第一放水控制阀19关闭，气体增压罐43的气体压力达到设定压力后，第一气体压力探测器53动作，接通断开相关控制电路，使第一高压水控制阀51打开。从复以上动作，使高压气管23的高压气体源源不断向下输送。当高压气管23的气体通过第三进气单向阀30进入中间气体增压罐38后，中间气体增压罐38内的水通过开启的第二放水控制阀34排出。当中间气体增压罐38的水位低于第二下液位感应器33时，第二下液位感应器33动作，接通或断开相关控制电路，第二放水控制阀34关闭。中间气体增压罐38的气体压力达到设定的压力后，第二气体压力探测器54动作，接通或断开相关控制电路，使第二高压水控制阀52开启，第一高压水管16的高压水通过第二高压水控制阀52进入中间气体增压罐38内，使中间气体增压罐38内的水位抬高，压缩中间气体增压罐38内的气体进行增压，中间气体增压罐38内增压后的高压气体，通过第二排气单向控制阀31进入下一级高压气管23内。当中间气体增压罐38内的水位到达第二上液位感应器32后，第二上液位感应器32动作，接通或断开相关控制电路，使第二高压水控制阀52关闭，第二放水电磁阀34开启，同时高压气管23的气体通过第三进气单向阀30进入中间气体增压罐38内，使中间气体增压罐38的水向外排出。当中间气体增压罐38的水位降至第二下液位感应器33位置时，第二下液位感应器33动作，接通或断开相关控制电路，使第二放水电磁阀34关闭。当中间气体增压罐38的气压达到设定的压力时，第二气体压力探测器54动作，接通或断开相关控制电路，使第二高压水控制阀52开启，第一高压水管16的高压水通过第二高压水控制阀52进入中间气体增压罐38。重复以上动作，使高压气管23的高压气体连续向下一中间气体增压罐38供气。

当高压气管23的气体到达高压气管23的底部，通过高压气体喷嘴41喷入射流泵40的喉管，气液矿在射流泵40混合后进入气液矿输送管6，其气液矿混合物通过气液矿输送管6向水面浮动输送。同时在吸矿口48的内外产生压力差，使外部的水矿混合物吸入吸矿口48内，经过48矿液控制阀消磁线圈50后进入射流泵40与高压气体喷嘴41喷出的气体混合，进入气液矿输送管6。同时高压水管16的高压水通过高压水喷嘴控制阀46、高压水喷嘴47向水底的矿床喷射，使水底的水矿混合，混合后的水矿混合物利用吸矿口48内外的压力差进入吸矿口48。通过矿液控制阀49、消磁线圈50、射流泵40与气体混合后进入气液矿输送管6，带动气液矿混合物向上浮动输送。气液矿向上浮动过程中，随着气液矿输送管6内压力的减小和气泡的放大和集结，使开始的气泡流变成气层流，能更加有效的向上浮托输送。当气液矿在气液矿输送管6内向上浮输送进入气液矿分离器7后使气液矿在气液矿分离器7里面分离。分离后在气液矿分离器7内上层的压力气体通过回气管15、气液矿分离器7、第二进气单向阀17进入气体增压罐43内。进行增压动作后，高压气体进入高压气管23向下输送高压气体。在气液矿分离器7内中层的压力水通过回液管控制阀12、回液管13向高压水泵14提供压力水源。当气液矿分离器7内的水位低于液位感应器11时，液位感应器11动作，接通或断开控制电路，使回液控制阀12关闭，取水管水控制阀56开启，高压水泵14通过取水管55，取水管控制阀56从水面取水。当气液矿分离器7内的水位超过液位感应器11时，液位感应器11动作，接通或断开相关控制电路，取水管控制阀56关闭。回液管电控制阀12开启气液矿分离器7内的压力水通过回液管控制阀12、回液管15向高压水泵14供水。

当气液矿分离器7的矿面到达上矿面感应器10时，上矿面感应器10动作，接通或断开相关电路，使落矿控制阀28开启，气液矿分离器7的矿从落矿控制阀28和落矿管8进入到矿舱27内。当气液矿分离器7的矿面低于下矿面感应器9位置时，下矿面感应器9动作，接通或断开相关控制电路，使落矿控制阀28关闭，气液矿分离器7内的矿停止向矿舱内27落矿，重复以上动作。

当采矿车39需要移动时，根据需要通过液压电路控制模块42打开水马达控制阀44，使水马达驱动轮45移动，使采矿车39移位。

采矿车39内安装有液压电路控制模块42，通过液压泵站2，液压管35提供的液压动力，经控制电缆36连接由配电控制箱4控制，去打开或关闭所有的控制阀门，同时控制消磁线圈的电路。在水面或水底连接部位的管道均为软管连接，中间部位为刚性管道连接，水下部分的重量由钢索5和支架3进行承重。

综上所述，上述实施方式并非是本发明的限制性实施方式，凡本领域的技术人员在本发明的实质内容的基础上所进行的修饰或者等效变形，均在本发明的技术范畴。

Claims (7)

1.一种深水深井采矿气举扬矿装置，其特征在于：包括采矿船和水下采矿车；所述采矿船：包括采矿母船(1)、液压泵站(2)、支架(3)、配电控制箱(4)、钢索(5)、气液矿分离器(7)、气体增压装置(18)、回液管(13)和高压水泵(14)；所述液压泵站(2)、支架(3)、配电控制箱(4)、气液矿分离器(7)和气体增压装置(18)分别安装在所述采矿母船(1)上，所述钢索(5)设置在所述支架(3)内；所述水下采矿车：包括采矿车(39)、吸矿口(48)、高压水喷嘴(47)、液压电路控制模块(42)、消磁线圈(50)和射流泵(40)；所述吸矿口(48)设置在所述采矿车(39)下端一侧，所述高压水喷嘴(47)和液压电路控制模块(42)设置在所述采矿车(39)下端，所述消磁线圈(50)和射流泵(40)设置在所述采矿车(39)内；所述钢索(5)下端与所述采矿车(39)连接；所述液压泵站(2)通过管路与所述采矿车(39)连接，所述气液矿分离器(7)通过气液矿输送管(6)与所述采矿车(39)连接，所述气体增压装置(18)下端通过第一高压水管(16)、高压水泵(14)、回液管(13)、回流管电磁阀(12)与所述气液矿分离器(7)连接；所述采矿车(39)通过所述气液矿输送管(6)、气液矿分离器(7)与矿舱(27)连通；所述第一高压水管(16)另一端通过第二高压水管(37)、若干个中间气体增压装置(29)与所述采矿车(39)连接；所述气体增压装置(18)包括有气体增压罐(43)，所述气体增压罐(43)上端三个开口处分别设置有第一进气单向阀(24)、第一排气单向电磁阀(21)和第二进气单向阀(17)，所述第一进气单向阀(24)另一端连接中压气管(25)和补气空压机(26)，所述第一排气单向电磁阀(21)另一端与所述高压气管(23)连通，所述第二进气单向阀(17)另一端与回气管(15)和气液分离器(7)连通；所述气体增压罐(43)内部上下两端分别设置有第一气体压力探测器(53)和第一下液位感应器 (20)，所述高压气管(23)内还设置有第一液位感应器(22)。

2.根据权利要求1所述的深水深井采矿气举扬矿装置，其特征在于：所述气液矿分离器(7)下端连接有落矿管(8)和落矿电磁阀(28)，所述气液矿分离器(7)内部从上到下依次设置有液位感应器(11)、上矿面位置感应器(10)和下矿面位置感应器(9)。

3.根据权利要求1所述的深水深井采矿气举扬矿装置，其特征在于：所述中间气体增压装置(29)包括中间气体增压罐(38)，所述中间气体增压罐(38)上端两个端口分别设置有第三进气单向阀(30)和第二排气单向电磁阀(31)，所述第三进气单向阀(30)一端还设置有第一上液感应器(22)，所述第二排气单向电磁阀(31)另一端连接高压气管(23)，所述中间气体增压罐(38)内上下两端分别设置有第二气体压力探测器(54)和第二下液位感应器(33)，所述第二排气单向电磁阀(31)上端一侧还设置有第二上液位感应器(32)。

4.根据权利要求3所述的深水深井采矿气举扬矿装置，其特征在于：所述中间气体增压罐(38)下端还设置有第二放水电磁阀(34)。

5.根据权利要求1所述的深水深井采矿气举扬矿装置，其特征在于：所述气体增压罐(43)底部还设置有第一放水电磁阀(19)。

6.根据权利要求1所述的深水深井采矿气举扬矿装置，其特征在于：所述中间气体增压罐(38)下端通过第二高压水控制阀(52)与所述第二高压水管(37)连通。

7.根据权利要求1至6任一项所述的深水深井采矿气举扬矿装置，其特征在于：所述高压水泵(14)下端连接取水管(55)，所述取水管(55)下端设置有取水管水控制阀(56)。