CN111408292B - 一种深海钨矿输送用混合仓及深海钨矿采集输送系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种深海钨矿输送用混合仓及深海钨矿采集输送系统。本发明的混合仓包括仓体和混合搅拌器，混合搅拌器包括驱动电机、旋转轴和搅拌桨，驱动电机设置于仓体的外部，旋转轴设置于仓体的内部，与驱动电机连接；搅拌桨设置于旋转轴上，搅拌桨包括设置于搅拌桨底部的锚带式搅拌桨和设置于搅拌桨侧面上的螺杆式搅拌桨。本发明的混合仓在底部锚带式搅拌桨和侧面螺杆式搅拌桨的作用下，实现了矿石颗粒、海水和增粘剂三者的全方面混合，混合均匀，不会出现物料堆积死角，混合之后形成的混合流体作为一个整体进行输送，实现了混合流体的顺畅输送；这种混合仓结构简单，成本低，检修和更换方便，提高了深海钨矿采集输送系统的安全性和可靠性。

Description

一种深海钨矿输送用混合仓及深海钨矿采集输送系统

技术领域

本发明涉及深海采矿设备的技术领域，特别是指一种深海钨矿输送用混合仓及使用该混合仓的深海钨矿采集输送系统。

背景技术

随着世界工业化进程的飞速发展，陆地资源日渐枯竭；然而，海洋中蕴含有丰富的矿产资源，这些矿产资源具有很好的发展前景。钨作为一种稀有的战略金属，是当今高新技术材料中的重要组成部分。研究表明，我国作为钨资源大国，钨含量占据全世界钨资源储量的66％，并且，海洋中钨矿含量丰富；因此，如何高效安全地从深海中采集并输送钨矿具有重要的研究意义。

目前，普遍应用于深海矿物开采的技术为矿浆泵管道水力提升系统，矿浆泵是这种系统的关键设备之一，矿浆泵的结构复杂，制造成本高，迄今为止只有德国、日本和中国可以研制出深海采矿的矿浆泵，并且，由于矿石颗粒会对矿浆泵造成磨损，磨损后的矿浆泵维修和更换困难，使这种矿浆泵管道水力提升系统不能安全可靠的运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种深海钨矿采集输送系统，解决了现有技术中深海钨矿开采技术由于矿浆泵的结构复杂以及制造成本高导致其维修和更换困难从而影响其安全运行性能的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

在一个方面，本发明的一种深海钨矿输送用混合仓，包括仓体和混合搅拌器；所述仓体上分别设有矿石进料口、海水进料口、增粘剂进料口和混合流体出料口，所述矿石进料口用于矿石进料，所述海水进料口用于海水进料，所述增粘剂进料口用于增粘剂进料，所述混合流体出料口用于将矿石、海水和增粘剂混合后形成的混合流体出料；所述混合搅拌器包括驱动电机、旋转轴和搅拌桨；所述驱动电机设置于所述仓体的外部，用于提供旋转运动的驱动力；所述旋转轴设置于所述仓体的内部，与所述驱动电机连接；所述搅拌桨设置于所述旋转轴上，随着所述旋转轴一起进行旋转运动，所述搅拌桨包括锚带式搅拌桨和螺杆式搅拌桨；所述锚带式搅拌桨设置于所述搅拌桨的底部；所述螺杆式搅拌桨设置于所述搅拌桨的侧面上。

本发明在混合仓的内部设置了混合搅拌器，混合搅拌器由位于旋转轴底部的锚带式搅拌桨和位于旋转轴侧面的螺杆式搅拌桨组成，在锚带式搅拌桨和螺杆式搅拌桨的配合作用下，从仓体的底部和四周对矿石颗粒、海水和增粘剂进行全方位搅拌，实现了矿石颗粒、海水和增粘剂三者的全方面混合，混合效果好，均匀一致，不会出现物料堆积死角；增粘剂添加可以对海水增粘从而提高输送效率，这种混合仓实现了矿石颗粒、海水和增粘剂三者的有效混合，混合之后形成均一的混合流体，作为一个整体进行输送，实现了混合流体的顺畅输送；这种混合仓结构简单，成本低，检修和维护方便，更换容易，提高了深海钨矿采集输送系统的安全性和可靠性。

作为一种优选的实施方案，所述螺杆式搅拌桨为多数个并与所述旋转轴垂直连接，多个所述螺杆式搅拌桨沿所述旋转轴的轴向间隔交错排列；优选地，相邻的两个所述螺杆式搅拌桨的螺线方向相反。在仓体的不同深度处均设置了螺杆式搅拌桨，并且，螺杆式搅拌桨在仓体的周向上均匀分布，使仓体不同深度不同角度处均设置了螺杆式搅拌桨，这种螺杆式搅拌桨对仓体内的矿石颗粒、海水和增粘剂实现全方位的搅拌，充分避免了出现物料堆积死角，也不会出现涡流死角，提高了混合流体的均匀性；相邻的两个螺杆式搅拌桨的螺线方向相反，使临近区域的混合流体沿着相反的方向搅拌，增加了混合流体的扰动效果，使其混合更加均匀。

作为一种优选的实施方案，所述螺杆式搅拌桨包括螺杆和设置在所述螺杆上的螺旋叶片，所述螺杆式搅拌桨的螺杆直径d、螺旋升角α和螺距S之间的关系为：

这种设置的螺杆式搅拌桨更加适合于高粘性的流体，螺杆式搅拌桨在轴向方向上以一定距离和角度交错排列并且相邻搅拌桨的螺线方向相反可对混合仓内混合流体搅拌更加均匀。

作为一种优选的实施方案，所述锚带式搅拌桨包括水平杆和设置在所述水平杆两端的两个竖直杆，两个所述竖直杆之间设有弧形桨，所述弧形桨向着所述竖直杆的外侧凸出；优选地，所述弧形桨包括第一弧形桨和第二弧形桨，所述第一弧形桨和所述第二弧形桨的曲线方向相反。锚带式搅拌桨安装在旋转轴的底部，这种锚带式搅拌桨可使混合流体在仓体底部形成轴向流，尤其适用于高粘度流体，其中，两个竖直杆绕中间轴做圆周运动，从而带动竖直杆周围混合液体做圆周运动，运动的液体并把混合仓内壁的静止层搅拌下来，减少其残留；竖直杆之间设置的两种曲线方向相反的弧形桨可以使此区域的混合流体在圆周运动的基础上形成螺旋向下的轴向运动，使其更容易流向底部的混合流体出料口，从而使混合流体输送至出料管。

作为一种优选的实施方案，所述第一弧形桨为多个，多个所述第一弧形桨平行设置；所述第二弧形桨也为多个，多个所述第二弧形桨平行设置；所述第一弧形桨的首部与所述第二弧形桨的尾部连接，所述第一弧形桨的尾部与所述第二弧形桨的首部连接。锚带式搅拌桨这种设置的桨叶，增加了搅拌半径，增多了搅拌方向，曲线方向相反的弧形桨可以有效地消除中间轴附近的混合死区，增强其混合作用并带动此区域的混合流体形成螺旋向下的轴向运动，增强了扰动作用，提高了搅拌效果，使混合流体更容易流向混合仓底部的混合流体出料口。

作为一种优选的实施方案，所述仓体包括外壳、内壳以及设置于所述外壳和所述内壳之间的储水层，所述外壳上设有海水进水口，所述内壳上设有射流孔；所述射流孔为多数个，多数个所述射流孔沿所述内壳的表面呈均匀分布。本发明在钨矿(即矿石颗粒)、海水和增粘剂混合时，还可以通过射流孔使海水射流进入仓体的内部，使得混合更加均匀；钨矿(即矿石颗粒)输送完毕之后，关闭增粘剂和矿石输送管道，还可以通过射流孔的射流作用对仓体的内壁以及混合搅拌器进行清洗，提高了混合仓的使用性能，延长了混合仓的检修时间。

作为一种优选的实施方案，所述仓体上还设有海水排出口，所述增粘剂进料口上设有过滤网，所述海水进料口上也设有过滤网。本发明的混合仓内可以添加增粘剂，使用增粘剂对矿石颗粒和海水混合物进行增粘，可增大钨矿颗粒在混合流体中所受的流动曳力，使其在输送过程中不易回落造成堵塞；本发明在增粘剂添加的时候需要过滤网以除去增粘剂中的杂质，防止杂质混入混合流体；同时，海水在添加到混合仓时也先通过过滤网过滤，防止海水中的泥沙和植物杂质进入混合流体，以提高混合流体的纯度。另外，本发明中混合仓的仓体上的海水排出口用于排出储水层中剩余的海水；本发明中混合仓在清洗的过程中，在混合仓的仓体和储水层中同时输入海水，混合搅拌器开始工作，在射流孔以及锚带式搅拌桨和螺杆式搅拌桨的作用下对仓体的内部和混合搅拌器进行清理，清理后的废水在海水压力下再次经过混合流体出料口输送至出料管并连同主料被输送至海平面上，从而进行后续处理，避免对海水造成污染，保护环境。

在另一个方面，本发明的一种深海钨矿采集输送系统，包括输送器、混合仓和储料仓；所述输送器的第一端与采矿车连接，用于输送采矿车采集的钨矿，所述输送器为螺旋输送器；所述混合仓为根据上面任意一项所述的深海钨矿输送用混合仓，所述矿石进料口与所述输送器的第二端相连，所述海水进料口连接有输送泵，所述增粘剂进料口连接有用于输送增粘剂的输料管，所述混合流体出料口连接有用于输送混合流体的出料管；所述储料仓设置于海平面上，与所述出料管连接，用于储存采集的钨矿。

本发明将混合仓应用于采矿车和储料仓之间，采矿车采集的钨矿颗粒，经过输送器输送至混合仓，混合仓通过输料管添加增粘剂，并通过输送泵添加海水，在混合搅拌器的作用下，使矿石颗粒、海水和增粘剂形成均一的混合流体，并由混合流体出料口流出经过出料管输送至储料仓；本发明的这种深海钨矿采集输送系统可以将体积浓度为10％的海水钨矿混合流体从3000米深的海底输送至海面，解决了矿浆泵输送矿石颗粒过程中的缺陷，是一种安全和可靠的海底钨矿采集输送系统；这种设置的海底钨矿采集输送系统结构简单，成本低，操作方便，矿石输送顺畅，还有效避免了通过矿浆泵输送过程中对矿浆泵叶片的磨损问题。

作为一种优选的实施方案，所述混合仓为两个，两个所述混合仓呈并联设置，所述输料管还连接有进料漏斗，所述进料漏斗位于海平面上；优选地，所述仓体的内壁上设有保护层，所述输料管的内壁上也设有保护层；优选地，所述输料管从底部到顶部向着远离所述仓体的方向倾斜，所述输送器从第一端到第二端向着靠近所述混合仓的方向倾斜。

本发明采用两个混合仓，实现了整个深海钨矿采集输送系统的不间断交替运行，混合仓中海水、钨矿和增粘剂均匀混合成高粘度混合流体，在海水所产生的高压作用下将混合流体输送至海面上；通常还在海面上设置支撑平台，储料仓和进料漏斗均设置在支撑平台上，进料漏斗用于增粘剂的添加，使其添加方便，操作容易；另外，该深海钨矿采集输送系统还设有控制器，通过控制器控制所有管道及其上的调节阀，使其达到自动运行；仓体的内部设置液位计，液位计也与控制器连接。

本发明的深海钨矿采集输送系统中螺旋输送器以一定的倾角被固定放置在采矿车上，将采矿车中采集的钨矿颗粒输送至混合仓中，使用螺旋输送器输送钨矿颗粒，可避免钨矿颗粒发生堵塞和回流等问题；倾斜设置的出料管有效减小了混合流体输送过程中的阻力，使混合流体输送更加容易；仓体和出料管中保护层的设置，有效地避免了混合流体在输送过程中对仓体和出料管内壁的磨损，延长了混合仓和出料管的使用寿命。

作为一种优选的实施方案，所述增粘剂、海水和矿石颗粒的质量比为0.03-0.05:8-10:1。本发明中钨矿颗粒、海水和增粘剂在混合仓中均匀混合形成高粘度的混合流体，在海水所产生的高压作用下被输送至海面上；这种配比的增粘剂、海水和矿石颗粒更容易形成均匀的混合流体，流动性好；通常情况下，增粘剂的质量通过设置输料管上质量流量计来计量，海水的质量通过设置在海水进料口与输送泵的连接管道上的流量计来计量，钨矿颗粒的质量通过设置输送器上的质量计量仪器来计量，本发明计量方便，可以很容易地控制混合仓内增粘剂、海水和矿石颗粒的质量比。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在混合仓的内部设置了混合搅拌器，混合搅拌器由位于旋转轴底部的锚带式搅拌桨和位于旋转轴侧面的螺杆式搅拌桨组成，在锚带式搅拌桨和螺杆式搅拌桨的配合作用下，从仓体的底部和四周对矿石颗粒、海水和增粘剂进行全方位搅拌，实现了矿石颗粒、海水和增粘剂三者的全方面混合，混合效果好，均匀一致，不会出现物料堆积死角；这种混合仓实现了矿石颗粒、海水和增粘剂三者的有效混合，混合之后形成均一的混合流体，作为一个整体进行输送，实现了混合流体的顺畅输送；这种混合仓结构简单，成本低，检修和维护方便，更换容易，提高了深海钨矿采集输送系统的安全性和可靠性。本发明将混合仓应用于采矿车和储料仓之间，采矿车采集的钨矿颗粒，经过输送器输送至混合仓，混合仓通过输料管添加增粘剂，并通过输送泵添加海水，在混合搅拌器的作用下，使矿石颗粒、海水和增粘剂形成均一的混合流体，并由混合流体出料口流出经过出料管输送至储料仓；本发明的这种深海钨矿采集输送系统可以将体积浓度为10％的海水钨矿混合流体从3000米深的海底输送至海面，解决了矿浆泵输送矿石颗粒过程中的缺陷，有效避免了通过矿浆泵输送过程中对矿浆泵叶片的磨损问题，是一种安全、可靠、耐磨的海底钨矿采集输送系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的深海钨矿采集输送系统一个实施例的平面结构示意图；

图2为图1中混合仓的剖视结构示意图；

图3为图2中混合搅拌器的结构放大示意图；

图4为图3的俯视结构示意图；

图5为图2中仓体的结构放大示意图；

图6为图5中壳体的结构放大示意图；

图中：10-采矿车；20-输送器；30-混合仓；40-储料仓；50-控制器；60-调节阀；70-输送泵；80-液位计；90-输料管；100-出料管；110-支撑平台；

31-仓体；32-驱动电机；33-旋转轴；34-螺杆式搅拌桨；35-锚带式搅拌桨；36-外壳；37-储水层；38-内壳；39-射流孔；310-矿石进料口；311-连接口；312-增粘剂进料口；313-过滤网；314-海水进料口；315-进水口；316-混合流体出料口；317-海水排出口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅附图1、附图2、附图3、附图4、附图5和附图6，本发明提供了一种深海钨矿输送用混合仓30，该混合仓30应用于深海钨矿采集输送系统；结合深海钨矿采集输送系统说明混合仓30的结构和工作原理。

参阅附图1，本发明的深海钨矿采集输送系统包括输送器20、混合仓30和储料仓40；输送器20的第一端与采矿车10连接，用于输送采矿车10采集的钨矿，钨矿被采集之后形成矿石颗粒，也称为钨矿颗粒，有的时候也简称钨矿或矿石，输送器20为螺旋输送器20，使用螺旋输送器20输送钨矿颗粒，可以避免钨矿颗粒发生堵塞和回流等问题。混合仓30包括仓体31和混合搅拌器，参阅附图2和附图5，仓体31上分别设有矿石进料口310、海水进料口314、增粘剂进料口312和混合流体出料口316，矿石进料口310用于矿石进料，矿石进料口310与输送器20的第二端相连，采矿车10采集的矿石颗粒经过输送器20由矿石进料口310进入混合仓30，海水进料口314用于海水进料，具体地，海水进料口314连接有输送泵70，海水经过输送泵70由海水进料口314进入混合仓30，增粘剂进料口312用于增粘剂进料，具体地，增粘剂进料口312连接有用于输送增粘剂的输料管90，增粘剂通过输料管90由增粘剂进料口312进入混合仓30，混合流体出料口316用于将矿石、海水和增粘剂混合后形成的混合流体出料，矿石颗粒、海水和增粘剂在混合仓30内混合之后，形成混合流体，混合流体由混合流体出料口316流出，混合流体出料口316连接有用于输送混合流体的出料管100；参阅附图2、附图3和附图4，混合搅拌器包括驱动电机32、旋转轴33和搅拌桨；驱动电机32设置于仓体31的外部，通常情况下，驱动电机32位于仓体31的顶部，用于提供旋转运动的驱动力；旋转轴33设置于仓体31的内部，与驱动电机32连接，具体地，旋转轴33与驱动电机32的输出轴连接；搅拌桨设置于旋转轴33上，随着旋转轴33一起进行旋转运动，搅拌桨包括锚带式搅拌桨35和螺杆式搅拌桨34；锚带式搅拌桨35设置于搅拌桨的底部；螺杆式搅拌桨34设置于搅拌桨的侧面上。混合搅拌器从仓体31的底部和四周对矿石颗粒、海水和增粘剂进行全方位搅拌，实现了矿石颗粒、海水和增粘剂三者的全方面混合，混合效果好，均匀一致，不会出现物料堆积死角。储料仓40设置于海平面上，与出料管100连接，用于储存采集的钨矿，采集后的钨矿颗粒被输送到海平面上，从而方便钨矿颗粒的后续加工和利用。

本发明将混合仓30应用于采矿车10和储料仓40之间，采矿车10采集的钨矿颗粒，经过输送器20输送至混合仓30，混合仓30通过输料管90添加增粘剂，并通过输送泵70添加海水，在混合搅拌器的作用下，使矿石颗粒、海水和增粘剂形成均一的混合流体，并由混合流体出料口316流出经过出料管100输送至储料仓40；本发明的这种深海钨矿采集输送系统可以将体积浓度为10％的海水增粘剂钨矿混合流体从3000米深的海底输送至海面，解决了矿浆泵输送矿石颗粒过程中的缺陷，是一种安全和可靠的海底钨矿采集输送系统；这种设置的海底钨矿采集输送系统结构简单，成本低，操作方便，矿石输送顺畅，还有效避免了通过矿浆泵输送过程中对矿浆泵叶片的磨损问题。

参阅附图1，作为一种优选的实施方案，输送器20从第一端到第二端向着靠近混合仓30的方向倾斜，即输送器20从底部到顶部向着靠近混合仓30的方向倾斜，这种设置的输送器20以一定的倾角被固定放置在采矿车10上，将采矿车10中采集的钨矿颗粒输送至混合仓30中。优选地，混合仓30为两个，两个混合仓30呈并联设置；两个混合仓30实现了整个深海钨矿采集输送系统的不间断交替运行，混合仓30中海水、钨矿和增粘剂均匀混合成高粘度混合流体，在海水所产生的高压作用下，将混合流体输送至海面上。进一步地，混合仓30中，仓体31的内壁上设有保护层，保护层就是铺设在仓体31内壁上的内衬，保护层的设置可以减小搅拌过程中钨矿颗粒对仓体31内壁的磨损，提高混合仓30的使用寿命。另外，输料管90还连接有进料漏斗91，进料漏斗91位于海平面上；通常海面上设置支撑平台110，进料漏斗91设置在支撑平台110上，进料漏斗91用于增粘剂的添加，使其添加方便，操作容易；输料管90上在进料漏斗91的底部设有调节阀60，通过调节阀60可以控制增粘剂的添加速度和添加量；支撑平台110的设置，方便岸上工作人员的操作。进一步地，增粘剂、海水和矿石颗粒的质量比为0.03-0.05:8-10:1。本发明中钨矿颗粒、海水和增粘剂在混合仓30中均匀混合形成高粘度的混合流体，在海水所产生的高压下作用下由出料管100输送至海面上。通常情况下，出料管100从底部到顶部向着远离仓体31的方向倾斜，这种倾斜设置的出料管100有效减小了混合流体输送过程中的阻力，使混合流体输送更加容易。进一步地，出料管100的内壁上也设有保护层，保护层就是铺设在出料管100内壁上的内衬，出料管100中保护层的设置，有效地避免了混合流体在输送过程中对出料管100内壁的磨损，延长了出料管100的使用寿命。混合流体经过出料管100之后进入储料仓40，储料仓40也设置在支撑平台110上。通常情况下，本发明中，增粘剂的质量通过设置输料管90上质量流量计来计量，海水的质量通过设置在海水进料口314与输送泵70的连接管道上的流量计来计量，钨矿颗粒的质量通过设置输送器20上的质量计量仪器来计量，本发明计量方便，可以很容易地控制混合仓30内增粘剂、海水和矿石颗粒的质量比。

参阅附图1、附图2、附图3和附图4，在某些优选的实施例中，螺杆式搅拌桨34为多数个并与旋转轴33垂直连接，多个螺杆式搅拌桨34沿旋转轴33的轴向间隔交错排列；混合搅拌器的旋转轴33沿混合仓30的轴向设置，仓体31上设有连接口311，旋转轴33通过连接口311与驱动电机32连接，螺杆式搅拌桨34沿混合仓30的径向设置，螺杆式搅拌桨34在旋转轴33的轴向方向上以一定间距和角度交错排列，具体地，相邻的两个螺杆式搅拌桨34之间角度为90°，螺杆式搅拌桨34的这种设置，在仓体31的不同深度处均设置了螺杆式搅拌桨34，并且，螺杆式搅拌桨34在仓体31的周向上均匀分布，使仓体31不同深度和不同角度处均设置了螺杆式搅拌桨34，这种螺杆式搅拌桨34对仓体31内的矿石颗粒、海水和增粘剂实现全方位的搅拌，充分避免了出现物料堆积死角，也不会出现涡流死角，提高了混合流体的均匀性。优选地，相邻的两个螺杆式搅拌桨34的螺线方向相反。这种设置的螺杆式搅拌桨34使临近区域的混合流体沿着相反的方向搅拌，增加了混合流体的扰动效果，使其混合更加均匀。进一步地，螺杆式搅拌桨34包括螺杆和设置在螺杆上的螺旋叶片，参阅附图3，螺杆式搅拌桨34的螺杆直径d、螺旋升角α和螺距S之间的关系为：

这种设置的螺杆式搅拌桨34更加适合于高粘性的流体，螺杆式搅拌桨34对混合仓30内混合流体的搅拌效果更加均匀；由于螺桨直径d与搅拌范围D之间的关系为：

因此，附图3中两个同方向的螺杆式搅拌桨34之间的距离H＝3d，两个相邻的螺杆式搅拌桨34轴向间的距离

参阅附图1、附图2、附图3和附图4，作为一种优选的实施方案，锚带式搅拌桨35包括水平杆和设置在水平杆两端的两个竖直杆，两个竖直杆之间设有弧形桨，弧形桨向着竖直杆的外侧凸出；锚带式搅拌桨35安装在旋转轴33的底部，这种锚带式搅拌桨35可以使混合流体在仓体31底部形成轴向流，尤其适用于高粘度流体。进一步地，锚带式搅拌桨35还包括一个中间轴，两个竖直杆的一端通过水平杆与中间轴转动连接，使两个竖直杆绕中间轴做圆周运动，从而带动竖直杆周围混合液体做圆周运动，运动的液体并把混合仓30内壁上的静止层搅拌下来，减少其残留；同时，中间轴还可以有效地增强锚带式搅拌桨35的强度，使其更适合高粘度流体的搅拌混合；另外，两个竖直杆的另一端通过弧形连接杆相互连接，弧形连接杆位于两个竖直杆的底部，水平杆位于两个竖直杆的顶部，底部即末端的弧形连接杆可以增强此区域流体向下的轴向运动，使流体更易流向底部的混合流体出料口316。优选地，弧形桨包括第一弧形桨和第二弧形桨，第一弧形桨和第二弧形桨的曲线方向相反。锚带式搅拌桨35安装在旋转轴33的底部，这种锚带式搅拌桨35可使混合流体在仓体31底部形成轴向流，从而使其更容易从底部的混合流体出料口316出料，从而使混合流体输送至出料管100。竖直杆之间设置的两种曲线方向相反的弧形桨可以使此区域的混合流体在圆周运动的基础上形成螺旋向下的轴向运动，使其更容易流向底部的混合流体出料口316，从而使混合流体输送至出料管；锚带式搅拌桨35这种设置的桨叶，增加了搅拌半径，增多了搅拌方向，曲线方向相反的弧形桨可以有效地消除中间轴附近的混合死区，增强其混合作用并带动此区域的混合流体形成螺旋向下的轴向运动，增强了扰动作用，提高了搅拌效果，使混合流体更容易流向混合仓30底部的混合流体出料口316。具体地，第一弧形桨为多个，多个第一弧形桨平行设置；第二弧形桨也为多个，多个第二弧形桨平行设置；第一弧形桨的首部与第二弧形桨的尾部连接，第一弧形桨的尾部与第二弧形桨的首部连接。锚带式搅拌桨35这种设置的桨叶，增加了搅拌半径，增多了搅拌方向，增强了扰动作用，提高了搅拌效果。

参阅附图1、附图2、附图3和附图4，混合搅拌器的搅拌桨中，螺杆式搅拌桨34通过螺杆与旋转轴33转动连接，锚带式搅拌桨35通过中间轴与旋转轴33转动连接。优选地，混合搅拌器的搅拌桨在随着旋转轴33一起做旋转运动的同时自身也在做旋转运动，即搅拌桨即可以绕着旋转轴33的中心线进行公转，还可以自身进行自转；在搅拌桨在自转的时候，每个螺杆式搅拌桨34上的螺旋叶片绕螺杆进行转轴运动。同时，锚带式搅拌桨35上的弧形桨随着两个竖直杆绕中间轴进行转轴运动。这种即可以公转又可以自转的搅拌桨实现了混合仓30内部混合流体的全方位混合，避免出现任何混合死区，也不会在仓体31的内壁上形成残留，混合效果好。

本发明在混合仓30的内部设置了混合搅拌器，混合搅拌器由位于旋转轴33底部的锚带式搅拌桨35和位于旋转轴33侧面的螺杆式搅拌桨34组成，在锚带式搅拌桨35和螺杆式搅拌桨34的配合作用下，从仓体31的底部和四周对矿石颗粒、海水和增粘剂进行全方位搅拌，实现了矿石颗粒、海水和增粘剂三者的全方面混合，混合效果好，均匀一致，不会出现物料堆积死角；这种混合仓30实现了矿石颗粒、海水和增粘剂三者的有效混合，混合之后形成均一的混合流体，作为一个整体进行输送，实现了混合流体的顺畅输送；这种混合仓30结构简单，成本低，检修和维护方便，更换容易，提高了深海钨矿采集输送系统的安全性和可靠性。

参阅附图2、附图5和附图6，作为一种优选的实施方案，混合仓30的仓体31具有一壳体，壳体的内部为一空腔，仓体31即壳体包括外壳36、内壳38以及设置于外壳36和内壳38之间的储水层37，外壳36上设有海水进水口315，内壳38上设有射流孔39；射流孔39为多数个，多数个射流孔39沿内壳38的表面呈均匀分布。本发明在钨矿(即矿石颗粒)、海水和增粘剂混合时，还可以通过射流孔39使海水射流进入仓体31的内部，使得混合更加均匀；钨矿(即矿石颗粒)输送完毕之后，关闭增粘剂和矿石输送管道，还可以通过射流孔39的射流作用对仓体31的内壁以及混合搅拌器进行清洗，提高了混合仓30的使用性能，延长了混合仓30的检修时间。另外，仓体31上还设有海水排出口317，增粘剂进料口312上设有过滤网313，海水进料口314上也设有过滤网313；另外，本发明中混合仓30的仓体31上的海水排出口317用于排出储水层37中剩余的海水；本发明中混合仓30在清洗的过程中，在混合仓30的仓体31和储水层37中同时输入海水，混合搅拌器开始工作，在射流孔39以及锚带式搅拌桨35和螺杆式搅拌桨34的作用下对仓体31的内部和混合搅拌器进行清理，清理后的废水在海水压力下再次经过混合流体出料口316输送至出料管100并连同主料被输送至海平面上，从而进行后续处理，避免对海水造成污染，保护环境。本发明的混合仓30内可以添加增粘剂，使用增粘剂对矿石颗粒和海水混合物进行增粘，增大钨矿颗粒在混合流体中所受的流动曳力，使其在输送过程中不易回落造成堵塞。本发明在增粘剂添加的时候需要过滤网313以除去增粘剂中的杂质，防止杂质混入混合流体；同时，海水在添加到混合仓30时也先通过过滤网313过滤，防止海水中的泥沙和植物杂质进入混合流体，以提高混合流体的纯度。

本发明实现了矿石颗粒、海水和增粘剂三者的有效混合，混合之后形成均一的混合流体，作为一个整体进行输送，实现了混合流体的顺畅输送；这种混合仓30结构简单，成本低，检修和维护方便，更换容易，提高了深海钨矿采集输送系统的安全性和可靠性，解决了矿浆泵输送矿石颗粒过程中的缺陷，有效避免了通过矿浆泵输送过程中对矿浆泵叶片的磨损问题，是一种安全、可靠、耐磨的海底钨矿采集输送系统。另外，该深海钨矿采集输送系统还可以设有控制器50，混合仓30内设置液位计80，即仓体31的内部设置液位计80，具体地，输料管90的底部分别连接两个混合仓30，并分别设置调节阀60，以分别控制两个混合仓30内增粘剂的添加情况；同时，输送器20的第二端通过两个并联管路分别与两个混合仓30连接，并在并联管路上设置调节阀60，以分别控制两个混合仓30内矿石颗粒的添加情况；输送泵70与混合仓30的连接管路上也设有调节阀60，这种调节阀60是三通阀，三通阀的第一端连接输送泵70，第二端连接海水进料口314，第三端连接进水口315；矿石颗粒、海水和增粘剂混合之后形成的混合流体由混合流体出料口316进入出料管100，两个混合仓30底部的混合流体出料口316通过并联管路与出料管100连接，并联管路上也设有调节阀60，分别控制混合流体的出料以及排出混合仓30内部的清洁废水；出料管100上也设置有液位计80。液位计80和调节阀60均与控制器50连接，通过控制器50控制所有管道及其上的调节阀60，使其达到自动运行。

本发明的深海钨矿采集输送系统工作过程：海底钨矿矿石被采矿车10采集磨碎并储存，利用固定在采矿车10上的输送器20将钨矿颗粒从采矿车10上进行输送，打开第一个混合仓30上的调节阀60并关闭第二个混合仓30上的调节阀60，矿石颗粒进入第一个混合仓30；打开第一个混合仓30连接的输料管90上的调节阀60并关闭第二个混合仓30连接的输料管90上的调节阀60，增粘剂进入第一个混合仓30；启动第一个混合仓30连接的输送泵70，将海水输入第一个混合仓30的内部以及该混合仓30的储水层37中；启动驱动电机32，在混合型搅拌器和射流孔39射流的共同作用下，将矿石颗粒、海水和增粘剂搅拌成均匀的混合流体，打开第一个混合仓30底部连接的调节阀60，混合流体在压力作用下，通过出料管100进入储料仓40中。当第一个混合仓30达到饱和时，关闭连接该混合仓30与输送器20连接管路上的调节阀60和输料管90上的调节阀60，打开第二个混合仓30与输送器20连接管路上的调节阀60和输料管90上的调节阀60，启动第二个混合仓30连接的输送泵70，使钨矿颗粒、增粘剂和海水在该混合仓30进行充分混合，关闭第一个混合仓30底部混合流体出料口316与出料管100连接管路上的调节阀60，并打开第二个混合仓30底部混合流体出料口316与出料管100连接管路上的调节阀60，将混合流体经过出料管100输送至海面。同时，继续运行输送泵70，将海水输入第一个混合仓30的内部以及该混合仓30的储水层37中，经过射流孔39，将储水层37中的海水高速射向第一个混合仓30的内壁以及混合搅拌器，对增粘剂进行清洁，打开第一个混合仓30底部混合流体出料口316连接管路上的调节阀60，将清洁废水排出；清洁完毕之后，打开海水排出口317，将储水层37中的剩余海水排出，以完成第一混合仓30的清洗工作，以备下次使用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在混合仓30的内部设置了混合搅拌器，混合搅拌器由位于旋转轴33底部的锚带式搅拌桨35和位于旋转轴33侧面的螺杆式搅拌桨34组成，在锚带式搅拌桨35和螺杆式搅拌桨34的配合作用下，从仓体31的底部和四周对矿石颗粒、海水和增粘剂进行全方位搅拌，实现了矿石颗粒、海水和增粘剂三者的全方面混合，混合效果好，均匀一致，不会出现物料堆积死角；这种混合仓30实现了矿石颗粒、海水和增粘剂三者的有效混合，混合之后形成均一的混合流体，作为一个整体进行输送，实现了混合流体的顺畅输送；这种混合仓30结构简单，成本低，检修和维护方便，更换容易，提高了深海钨矿采集输送系统的安全性和可靠性。本发明将混合仓30应用于采矿车10和储料仓40之间，采矿车10采集的钨矿颗粒，经过输送器20输送至混合仓30，混合仓30通过输料管90添加增粘剂，并通过输送泵70添加海水，在混合搅拌器的作用下，使矿石颗粒、海水和增粘剂形成均一的混合流体，并由混合流体出料口316流出经过出料管100输送至储料仓40；本发明的这种深海钨矿采集输送系统可以将体积浓度为10％的海水钨矿混合流体从3000米深的海底输送至海面，解决了矿浆泵输送矿石颗粒过程中的缺陷，有效避免了通过矿浆泵输送过程中对矿浆泵叶片的磨损问题，是一种安全、可靠、耐磨的海底钨矿采集输送系统。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种深海钨矿输送用混合仓，其特征在于，包括：

仓体，所述仓体上分别设有矿石进料口、海水进料口、增粘剂进料口和混合流体出料口，所述矿石进料口用于矿石进料，所述海水进料口用于海水进料，所述增粘剂进料口用于增粘剂进料，所述混合流体出料口用于将矿石、海水和增粘剂混合后形成的混合流体出料；

混合搅拌器，包括：

驱动电机，设置于所述仓体的外部，用于提供旋转运动的驱动力；

旋转轴，设置于所述仓体的内部，与所述驱动电机连接；

搅拌桨，设置于所述旋转轴上，随着所述旋转轴一起进行旋转运动，包括：

锚带式搅拌桨，设置于所述搅拌桨的底部，所述锚带式搅拌桨包括水平杆和设置在所述水平杆两端的两个竖直杆，两个所述竖直杆之间设有弧形桨，所述弧形桨向着所述竖直杆的外侧凸出，所述弧形桨包括第一弧形桨和第二弧形桨，所述第一弧形桨和所述第二弧形桨的曲线方向相反，所述第一弧形桨为多个，多个所述第一弧形桨平行设置；所述第二弧形桨也为多个，多个所述第二弧形桨平行设置；所述第一弧形桨的首部与所述第二弧形桨的尾部连接，所述第一弧形桨的尾部与所述第二弧形桨的首部连接；

螺杆式搅拌桨，设置于所述搅拌桨的侧面上，所述螺杆式搅拌桨为多数个并与所述旋转轴垂直连接，多个所述螺杆式搅拌桨沿所述旋转轴的轴向间隔交错排列，相邻的两个所述螺杆式搅拌桨的螺线方向相反，所述螺杆式搅拌桨包括螺杆和设置在所述螺杆上的螺旋叶片，所述螺杆式搅拌桨的螺杆直径d、螺旋升角α和螺距S之间的关系为：

2.根据权利要求1所述的深海钨矿输送用混合仓，其特征在于：

所述仓体包括外壳、内壳以及设置于所述外壳和所述内壳之间的储水层，所述外壳上设有海水进水口，所述内壳上设有射流孔；

所述射流孔为多数个，多数个所述射流孔沿所述内壳的表面呈均匀分布。

3.根据权利要求1所述的深海钨矿输送用混合仓，其特征在于：

所述仓体上还设有海水排出口，所述增粘剂进料口上设有过滤网，所述海水进料口上也设有过滤网。

4.一种深海钨矿采集输送系统，其特征在于，包括：

输送器，第一端与采矿车连接，用于输送采矿车采集的钨矿，所述输送器为螺旋输送器；

混合仓，所述混合仓为根据权利要求1-3中任意一项所述的深海钨矿输送用混合仓，所述矿石进料口与所述输送器的第二端相连，所述海水进料口连接有输送泵，所述增粘剂进料口连接有用于输送增粘剂的输料管，所述混合流体出料口连接有用于输送混合流体的出料管；

储料仓，设置于海平面上，与所述出料管连接，用于储存采集的钨矿。

5.根据权利要求4所述的深海钨矿采集输送系统，其特征在于：

所述混合仓为两个，两个所述混合仓呈并联设置，所述输料管还连接有进料漏斗，所述进料漏斗位于海平面上。

6.根据权利要求4所述的深海钨矿采集输送系统，其特征在于：

所述仓体的内壁上设有保护层，所述输料管的内壁上也设有保护层。

7.根据权利要求4所述的深海钨矿采集输送系统，其特征在于：

所述输料管从底部到顶部向着远离所述仓体的方向倾斜，所述输送器从第一端到第二端向着靠近所述混合仓的方向倾斜。

8.根据权利要求4所述的深海钨矿采集输送系统，其特征在于：

所述增粘剂、海水和矿石颗粒的质量比为0.03-0.05:8-10:1。

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