CN108194085A - 一种深海矿石输送系统中继仓 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深海矿石输送系统中继仓，包括上仓体、下仓体、仓体连接螺栓组件、射流发生器、射流发生器连接螺栓。集矿机将赋存在海底的多金属结核采集起来，经过脱泥、破碎后，由矿浆输送软管输送至中继仓内；与矿浆泵相连的提升硬管直插于中继仓底端，在提升硬管靠近中继仓底端处设置有喇叭形吸入口，喇叭形吸入口下方的中继仓仓体上设置有射流发生器。矿浆泵工作时，喇叭形吸入口底端由于负压而产生向上的水射流，沉降于中继仓底端的矿石颗粒在矿浆泵的抽吸及射流水击双重作用下被吸入提升硬管内，经管道运输后到达海面采矿船上。本发明结构简单、使用方便，有效的解决了深海矿石输送系统易于在提升管道吸入口积料而堵塞管口的问题。
Description
技术领域
本发明涉及采矿技术领域，尤其是涉及一种在深海采集矿石的深海矿石输送系统中继仓。
背景技术
随着世界经济的不断发展，对矿产资源的需求也越来越大，过度的资源开发造成地球陆地矿产资源日益枯竭，为了满足人类生存和发展的需要，世界各国从上世纪开始就将目光投向浩瀚的海洋；深海矿石输送系统的功能是将海底采集的矿石提升到海面的采矿船上，是深海采矿的核心技术之一；针对其矿石输送方法的研究，美国、德国、法国、日本、韩国等都做了大量的理论分析和试验探索，普遍认为采用水力提升技术将矿石提升到海面采矿船上的采矿作业方法最具工业应用价值。
根据矿石提升设备的不同，水力提升方法可分为矿浆泵水力提升法和清水泵水力提升法，其中的矿浆泵水力提升法因兼具技术简单、提升能力大和效率高等优点，而具有广阔的商业应用前景；尽管深海矿石水力提升法具有以上诸多优点，然而，在实际深海采矿作业中，矿石颗粒堵塞输送系统提升管道管口现象仍频繁发生，设计研究高效、实用的深海矿物提升设备仍是采矿领域科研人员普遍面临的技术难题。
在扬矿管道水力提升方面，日本、德国、印度等建立了深海扬矿水力提升系统试验模型，并进行了相关海试实验，但其研究的重点大多集中在输运参数的获取和系统总体技术集成等方面，对于矿石颗粒在输送系统提升管道吸入口易于积料而堵塞管口问题，至今仍未形成有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种深海矿石输送系统中继仓，设计其具体结构和实施方案，为矿石易于在输送系统吸入口积料而堵塞管口的问题提供一种解决方案。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种深海矿石输送系统中继仓，其主要包括上仓体、下仓体、仓体连接螺栓组件、射流发生器、射流发生器连接螺栓和矿石过滤网盖，与之相适用的深海矿石输送系统则主要由矿浆输送软管、浮力球、矿浆泵、提升硬管、海面采矿船、中继仓和集矿机等组成。
中继仓与海面采矿船之间的提升硬管上设置有若干矿浆泵，矿浆泵的作用是为矿物在输送管道内的运动提供动力，同时为安装在中继仓底端的射流发生器提供所需负压；提升硬管直插于中继仓底端，在其靠近中继仓底端安装有喇叭形吸入口，在喇叭形吸入口下方的中继仓上设置有射流发生器，射流发生器底面或侧面上开设有若干引射孔，为便于安装与维护，射流发生器单独设计，其与中继仓采用螺栓连接或螺纹连接；中继仓由上仓体和下仓体组成，上仓体上设置有矿浆入口与海水溢流口，海水溢流口上安装有矿石过滤网盖，上下仓体由仓体连接螺栓组件固定连接；矿石提升硬管上焊接有连接法兰，连接法兰与中继仓通过法兰连接螺栓组件固定连接，在其两者相连处设置有调整垫片，通过调整垫片可调节提升硬管底端喇叭形吸入口与射流发生器之间的距离，以适用不同开采工况。
深海采矿作业时，在矿浆泵的抽吸作用下，于提升硬管喇叭形吸入口与射流发生器之间因负压而形成垂直向上的水射流，淹没水射流对其周围的流体有卷吸作用而扰动沉降于中继仓底端的矿石颗粒产生振动，振动的矿石颗粒在矿浆泵的抽吸及射流水击双重作用下从喇叭形吸入口被吸入提升硬管内，经管道运输后到达海面采矿船上；正是由于射流发生器对中继仓底端矿石颗粒产生的射流水击和卷吸作用，使得矿石颗粒产生振动，解决了矿石易于在提升管道管口积料而堵塞管口问题的同时还间接提高了采矿效率。
附图说明
图1是本发明的深海矿石输送系统结构示意图。
图2是本发明的深海矿石输送系统中继仓结构示意图。
图3是本发明的中继仓内矿石吸入口处水射流与矿石颗粒流动示意图。
附图标记说明：1—中继仓；2—提升硬管；3—矿浆泵；4—海面采矿船；5—浮力球；6—矿浆输送软管；7—集矿机；1-1—射流发生器；1-2—喇叭形吸入口；1-3—下仓体；1-4—仓体连接螺栓组件；1-5—上仓体；1-6—矿石过滤网盖；1-7—海水溢流口；1-8—连接法兰；1-9—法兰连接螺栓组件；1-10—调整垫片；1-11—矿浆入口；1-12—引射孔；1-13—射流发生器连接螺栓。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1至图3所示，一种深海矿石输送系统中继仓，其主要包括上仓体1-5、下仓1-3体、仓体连接螺栓组件1-4、射流发生器1-1、射流发生器连接螺栓1-13和矿石过滤网盖1-6，与之相适用的深海矿石输送系统主要由矿浆输送软管6、浮力球5、矿浆泵3、提升硬管2、海面采矿船4、中继仓1和集矿机7等组成；提升硬管2由中继仓1向上敷设至海面采矿船4，其上安装有若干矿浆泵3，矿浆泵3为矿石颗粒在管道内的运输提供动力，为提高输送系统的泵送扬程与工作效率，矿浆泵3一般选用多级矿浆泵。
如附图2所示的一种深海矿石输送系统中继仓，其提升硬管2上焊接有连接法兰1-8，连接法兰1-8通过法兰连接螺栓组件1-9将其与中继仓1固定连接，中继仓1内的提升硬管2底端安装有喇叭形吸入口1-2，在喇叭形吸入口1-2下方的中继仓1上设置有射流发生器1-1, 射流发生器1-1内侧为中继仓1储料环境，外侧为海洋环境；射流发生器1-1底面上设置有若干引射孔1-12，引射孔1-12连通中继仓1内部储料环境与其外侧海洋环境，为便于安装与维护，射流发生器1-1单独设计，其与中继仓1采用射流发生器连接螺栓1-13固定连接；中继仓1由上仓体1-5和下仓体1-3组成，上下仓体由仓体连接螺栓组件1-4固定连接，上仓体1-5上设置有海水溢流口1-7和矿浆入口1-11，海水溢流口1-7上安装有矿石过滤网盖1-6，以防止矿石颗粒向中继仓1外部海洋内流失；中继仓1与连接法兰1-8之间设置有调整垫片1-10，通过调整垫片1-10可调节提升硬管2上喇叭形吸入口1-2与射流发生器1-1之间的距离，以适用不同开采工况。
深海采矿作业时，集矿机7将赋存在海底的多金属结核采集起来，经脱泥、破碎后，经矿浆输送软管6由矿浆入口1-11流入中继仓1内，矿石颗粒在其自重作用下沉降于中继仓1底端，而浆液则由上仓体1-5上的海水溢流口1-7处排出中继仓1，在矿浆泵3的抽吸作用下，于喇叭形吸入口1-2与射流发生器1-1之间因局部负压而形成水射流，淹没水射流对其周围流体的卷吸作用使得沉降于中继仓1底端的矿石颗粒产生振动，振动的矿石颗粒在射流水击与矿浆泵3的抽吸双重作用下被吸入提升管道2喇叭形吸入口1-2内，经管道运输后被提升至海面采矿船4上。
Claims (7)
1.一种深海矿石输送系统中继仓，其特征在于：包括上仓体（1-5）、下仓体（1-3）、仓体连接螺栓组件（1-4）、射流发生器（1-1）、射流发生器连接螺栓（1-13）和矿石过滤网盖（1-6）。
2.所述提升硬管（2）由中继仓（1）向上敷设至海面采矿船（4），采矿作业时，集矿机（7）将赋存在海底的多金属结核采集起来，经脱泥、破碎后，由矿浆输送软管（6）输送至中继仓（1）内，在矿浆泵（3）的抽吸作用下，于提升硬管（2）喇叭形吸入口（1-2）与射流发生器（1-1）之间因负压而形成垂直向上的水射流，淹没水射流对其周围的流体有卷吸作用而扰动沉降于中继仓（1）底端的矿石颗粒产生振动，振动的矿石颗粒在矿浆泵（3）的抽吸及射流水击双重作用下由喇叭形吸入口（1-2）处被吸入提升硬管（2）内，经管道运输后到达海面采矿船（4）上。
3.按照权利要求1所述的一种深海矿石输送系统中继仓，其特征在于：所述提升硬管（2）直插于中继仓（1）底端，在其底部设置有喇叭形吸入口（1-2），在喇叭形吸入口（1-2）下端的中继仓（1）上安装有射流发生器（1-1）。
4.按照权利要求1所述的一种深海矿石输送系统中继仓，其特征在于：射流发生器（1-1）为锥形、圆柱形或方形结构，在其底面上设置有若干引射孔（1-12）。
5.按照权利要求1所述的一种深海矿石输送系统中继仓，其特征在于：所述中继仓（1）由上仓体（1-5）和下仓体（1-3）组成，上下仓体由仓体连接螺栓组件（1-4）固定连接。
6.按照权利要求1所述的一种深海矿石输送系统中继仓，其特征在于：所述提升硬管（2）上焊接有连接法兰（1-8），中继仓（1）通过法兰连接螺栓组件（1-9）与连接法兰（1-8）固定连接，中继仓（1）与连接法兰（1-8）之间设置有调整垫片（1-10），通过调整垫片（1-10）可调节提升硬管（2）底端喇叭形吸入口（1-2）与射流发生器（1-1）之间的距离。
7.按照权利要求1所述的一种深海矿石输送系统中继仓，其特征在于：上仓体（1-5）上设置有矿浆入口（1-11）与海水溢流口（1-7），海水溢流口（1-7）上安装有矿石过滤网盖（1-6）。
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