CN109611097B - 一种新型深海采矿提升系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型深海采矿提升系统，包括采矿机构、矿水提升机构和矿水分离机构，所述采矿机构包括设置在海底的采矿车，采矿车前部布置采矿车矿石吸口，采矿车矿石吸口后部布置采矿车矿石输送泵；所述矿水提升机构包括高压打水泵、提升主管、打水管和中间仓，所述中间仓通过中间仓海底固定缆索与设置在海底底壳上的固定桩连接，且所述中间仓通过软管与采矿车相连，所述软管上布置浮体；所述矿水分离机构包括设置在海面采矿船上的储矿箱、矿水分离机构和清水箱，且储矿箱与清水箱通过矿水分离机构相连。本发明的优点在于：本发明采用水利提升，能够将提升到水面的废水打回海底、同时通过废水驱动海底提升泵提升矿石，保护采矿海面的环境。
Description
技术领域
本发明属于深海海底矿石开采领域，特别涉及一种新型深海采矿提升系统。
背景技术
随着陆上矿产资源的不断开采，导致矿产资源的日益枯竭，致使人类对矿产资源的需求和矿产资源不足之间矛盾日益加剧，进行海底矿产资源的开采利用是弥补陆上矿产资源日益不足的重要战略举措和有效解决途径。近年来，我国对深海采矿愈加重视，2014年5月，“深海采矿工程”被中央财经领导小组和国家发改委遴选为“事关我国未来发展的重大科技项目”中九个重大工程之一，其重要性不言而喻。
矿石提升系统是深海采矿系统的重要组成部分，矿石提升系统主要作用是将海底的矿石提升到海面支持船。目前，深海矿石提升装置均为一根管道组成，矿石和海水经一定比例混合后由海底通过管道提升至海面的支持船上，在海面支持船上，将矿石和海水分离后，直接将海水排入海面，因海底的海水生物构成、海水中的氧含量、pH值，盐度等与表面海水不同，从而破坏表面海水的生态系统，造成一定的生态环境破坏。故本发明为避免将深海海底的海水直接排放与海面，特采用一根主管和二根辅助管的独特设计方案，由矿水混合物经主管提升到海面支持船，矿和水分离后，分离后的海水由辅助管再回排到海底，从而不破坏海面的生态系统，满足环保邀要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种新型深海采矿提升系统，该提升系统采用水利提升，能够将提升到水面的废水打回海底、同时通过废水驱动海底提升泵提升矿石，保护采矿海面的环境。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种新型深海采矿提升系统，其创新点在于：包括
采矿机构，所述采矿机构包括设置在海底的采矿车，采矿车前部布置采矿车矿石吸口，采矿车矿石吸口后部布置采矿车矿石输送泵；
矿水提升机构，所述矿水提升机构包括高压打水泵、提升主管、打水管和中间仓，所述中间仓通过中间仓海底固定缆索与设置在海底底壳上的固定桩连接，且所述中间仓通过软管与采矿车相连，所述软管上布置浮体；
矿水分离机构，所述矿水分离机构包括设置在海面采矿船上的储矿箱、矿水分离装置和清水箱，且储矿箱与清水箱通过矿水分离装置相连；
所述提升主管采用硬管通过法兰连接而成，所述提升主管上部固定在采矿船上，且与采矿船上的矿水分离装置相连通，所述提升主管下部连通中间仓；所述高压打水泵安装在采矿船上与清水箱相连，且所述高压打水泵下部连接打水管，打水管下部与提升主管连通。
进一步地，所述中间仓上分别设有与中间仓连通的中间仓掺水口和矿石掺入口；
所述矿水提升机构还包括与提升主管相连的高速清水管，所述打水管下部分支分别与中间仓相连中间仓掺水口和与提升主管相连的高速清水管连通。
进一步地，所述矿水提升机构还包括提升泵、驱动水涡轮和补水泵，所述补水泵与中间仓连通设置，所述提升主管的下部还与提升泵连通，所述打水管下部连通驱动水涡轮，且驱动水涡轮的输出轴与提升泵的输入轴连接。
本发明的优点在于：本发明新型深海采矿提升系统，该提升系统采用水利提升，能够将提升到水面的废水打回海底、同时通过废水驱动海底提升泵提升矿石，将海底开采的矿石运送到海面采矿船上储存，满足国际上对海洋保护的要求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为实施例1新型深海采矿提升系统的结构示意图。
图2为实施例2新型深海采矿提升系统的结构示意图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例新型深海采矿提升系统，如图1所示，包括采矿机构、矿水提升机构和矿水分离机构，采矿机构包括设置在海底的采矿车17，采矿车17前部布置采矿车矿石吸口19，采矿车矿石吸口19后部布置采矿车矿石输送泵18；矿水提升机构包括高压打水泵5、提升主管6、打水管7、中间仓11、提升泵8、驱动水涡轮9和补水泵12，中间仓11通过中间仓海底固定缆索13与设置在海底底壳上的固定桩14连接，且中间仓11通过软管16与采矿车17相连，软管16上布置浮体15；矿水分离机构包括设置在海面采矿船上的储矿箱1、矿水分离装置2和清水箱3，且储矿箱1与清水箱3通过矿水分离装置2相连。
提升主管6采用硬管通过法兰连接而成，提升主管6上部固定在采矿船上，且与采矿船上的矿水分离装置2相连通，提升主管6下部连接提升泵9和中间仓11，且下部连接中间仓11的作为吸矿管10；高压打水泵5安装在采矿船上与清水箱3相连，且高压打水泵5下部连接打水管7，打水管7下部连通驱动水涡轮9，且驱动水涡轮9的输出轴与提升泵8的输入轴连接。
本实施例新型深海采矿提升系统，工作时，采矿车17前端的采矿车矿石吸口19将矿石和海水混合液吸入软管16内，由采矿车17上的矿石输送泵18提供动力将软管16内的矿石混合液输送到中间仓11内，在中间仓11内矿石混合液与补水泵12泵进的海水进行混合，配比矿石与海水的比例，由中间仓11上部的提升泵8将中间仓11内混合好的矿石和海水混合液输送到海面矿水分离装置2，矿水分离装置2将输送上来的矿石和海水混合液进行分离，矿石输送到储矿箱1，海水输送到清水箱3，清水箱3内的清水再由高压打水泵5通过打水管7打回海底，打回海底的废水驱动中间仓11上部的驱动水涡轮9转动，驱动水涡轮9带动提升泵8转动，为提升系统提供动力。
实施例2
本实施例新型深海采矿提升系统，如图2所示，包括采矿机构、矿水提升机构和矿水分离机构，采矿机构包括设置在海底的采矿车17，采矿车17前部布置采矿车矿石吸口19，采矿车矿石吸口19后部布置采矿车矿石输送泵18；矿水提升机构包括高压打水泵5、提升主管6、打水管7、中间仓11和与提升主管6相连的高速清水管20，中间仓11通过中间仓海底固定缆索13与设置在海底底壳上的固定桩14连接，且中间仓11通过软管16与采矿车17相连，软管16上布置浮体15；中间仓11上分别设有与中间仓11连通的中间仓掺水口21和矿石掺入口22，矿水分离机构包括设置在海面采矿船上的储矿箱1、矿水分离装置2和清水箱3，且储矿箱1与清水箱3通过矿水分离装置2相连。
提升主管6采用硬管通过法兰连接而成，提升主管6上部固定在采矿船上，且与采矿船上的矿水分离装置2相连通，提升主管6下部连通中间仓11；高压打水泵5安装在采矿船上与清水箱3相连，且高压打水泵5下部连接打水管7，打水管7下部分支分别与中间仓相连中间仓掺水口21和与提升主管6相连的高速清水管20连通。
本实施例新型深海采矿提升系统，工作时，软管16将采矿车17收集到的矿石输送到中间仓11内，在中间仓11内矿石混合液与打水管7输入的废水进行混合，配比矿石与海水的比例，由中间仓11下部的高速清水管20将混合后的矿水混合液带入提升主管6，提升主管6将矿石和海水混合液输送到海面矿水分离装置2，矿水分离装置2将输送上来的矿石和海水混合液进行分离，矿石输送到储矿箱1，海水输送到清水箱3，清水箱3内的清水再由高压打水泵5通过打水管7打回海底，打回海底的废水经过中间仓11底部将矿石带入提升主管6，并为提升系统提供动力。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (1)
1.一种新型深海采矿提升系统，其特征在于：
包括采矿机构、矿水提升机构和矿水分离机构，采矿机构包括设置在海底的采矿车（17），采矿车（17）前部布置采矿车矿石吸口（19），采矿车矿石吸口（19）后部布置采矿车矿石输送泵（18）；矿水提升机构包括高压打水泵（5）、提升主管（6）、打水管（7）、中间仓（11）和与提升主管（6）相连的高速清水管（20），中间仓（11）通过中间仓海底固定缆索（13）与设置在海底底壳上的固定桩（14）连接，且中间仓（11）通过软管（16）与采矿车（17）相连，软管（16）上布置浮体（15）；中间仓（11）上分别设有与中间仓（11）连通的中间仓掺水口（21）和矿石掺入口（22），矿水分离机构包括设置在海面采矿船上的储矿箱（1）、矿水分离装置（2）和清水箱（3），且储矿箱1与清水箱（3）通过矿水分离装置（2）相连；
提升主管（6）采用硬管通过法兰连接而成，提升主管（6）上部固定在采矿船上，且与采矿船上的矿水分离装置（2）相连通，提升主管（6）下部连通中间仓（11）；高压打水泵（5）安装在采矿船上与清水箱（3）相连，且高压打水泵（5）下部连接打水管（7），打水管（7）下部分支分别与中间仓相连中间仓掺水口（21）和与提升主管（6）相连的高速清水管（20）连通；
深海采矿提升系统工作时，软管（16）将采矿车（17）收集到的矿石输送到中间仓（11）内，在中间仓（11）内矿石混合液与打水管（7）输入的废水进行混合，配比矿石与海水的比例，由中间仓（11）下部的高速清水管（20）将混合后的矿水混合液带入提升主管（6），提升主管（6）将矿石和海水混合液输送到海面矿水分离装置（2），矿水分离装置（2）将输送上来的矿石和海水混合液进行分离，矿石输送到储矿箱（1），海水输送到清水箱（3），清水箱（3）内的清水再由高压打水泵（5）通过打水管（7）打回海底，打回海底的废水经过中间仓（11）底部将矿石带入提升主管（6），并为提升系统提供动力。
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