CN111894594B - 一种集成式深海采矿车 - Google Patents

一种集成式深海采矿车 Download PDF

Info

Publication number
CN111894594B
CN111894594B CN202010662888.0A CN202010662888A CN111894594B CN 111894594 B CN111894594 B CN 111894594B CN 202010662888 A CN202010662888 A CN 202010662888A CN 111894594 B CN111894594 B CN 111894594B
Authority
CN
China
Prior art keywords
suction chamber
ore
communicated
cutting head
mining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010662888.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111894594A (zh
Inventor
李艳
戴欢
梁科森
李皓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central South University
Original Assignee
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central South University filed Critical Central South University
Priority to CN202010662888.0A priority Critical patent/CN111894594B/zh
Publication of CN111894594A publication Critical patent/CN111894594A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111894594B publication Critical patent/CN111894594B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C50/00Obtaining minerals from underwater, not otherwise provided for

Abstract

本发明公开了一种集成式深海采矿车,包括行走机构、车架、截割装置、收集装置、水力旋流器、料仓和提升装置,所述截割装置包括截割头、动臂、支架和液压缸,所述截割头安装在动臂的一端,截割头通过驱动装置驱动转动,所述动臂的另一端与支架的顶部铰接,所述液压缸的活塞杆与动臂的中部相连,缸筒铰接于支架的底部;所述收集装置包括依次连通的吸矿室、硬管、软管和离心泵,所述吸矿室设置在切割头内部,所述离心泵的出料端与水力旋流器连通,所述水力旋流器通过管道与料仓连通。采用本申请的深海采矿车,将平整、切削、收集、分离等采矿工序集成一体,实现了经济、高效、可靠、连续的深海采矿作业,适合于大规模开采海底多金属硫化物矿。

Description

一种集成式深海采矿车
技术领域
本发明涉及深海采矿设备技术领域,具体涉及一种集成式深海采矿车。
背景技术
深海多金属硫化物矿富含金、银、铜铅等金属元素,主要分布于海底1500-4000的海洋中脊和海底活动多发处。矿床由火山口热液喷出与冷水结合而成,其赋存状态为海底崎岖不平的烟囱状石块,在海底的形成厚度可达数米甚至十几米,具有较大的开采前景。海底采矿装备工作在几千米的海水环境,条件非常恶劣、采矿难度高、投资巨大,因此需要提出切实可行且经济高效的开采方案。同时,在海洋采矿过程中还要尽量减小采矿活动对海洋环境造成的影响。
海底多金属硫化物矿的开采是一项庞大而复杂的工作,涉及到矿物的切削、收集、提升、行走等多项关键。其中切削是深海多金属硫化物开采流程的第一步,它要求高效、低能耗地破碎矿物,而且要求破碎的矿物尽量多地被收集起来。同时,由于深海采矿操作控制的难度非常大,因此需要尽量减少设备的数量,以减少机器之间的干扰。同时,破碎矿石中的过细颗粒没有经济价值,出于海洋环境保护的需要要求返回海洋。
目前,国际上多个公司提出了深海采矿方案,其中以鹦鹉螺矿业公司的系统最为著名,它的海底采矿车包括3台采矿设备,分别是辅助采矿机、主采矿机和集矿机。辅助采矿机用来平整海底表面,创造工作面。主采矿机具有大的切削能力,主要用来破碎矿床,集矿机用来将散落的矿石收集起来。该方案采用分离式开采方式,对采矿车间的协作要求特别高,同时分散的矿床也将增大系统的布放回收难度及成本,总体来看经济性和可靠性均较低。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提供一种适合大规模深海多金属硫化物开采的集成式深海采矿车,以便实现经济、高效、可靠、连续的深海采矿作业,同时降低采矿对海洋环境的影响。
本发明通过以下技术手段解决上述问题:一种集成式深海采矿车,包括车架和行走机构,所述车架上集成设置有截割装置、收集装置、水力旋流器、料仓和提升装置,所述截割装置包括截割头、动臂、支架和液压缸,所述截割头安装在动臂的一端,截割头通过驱动装置驱动转动,所述动臂的另一端与支架的顶部铰接,所述液压缸的活塞杆与动臂的中部相连,缸筒铰接于支架的底部;所述收集装置包括依次连通的吸矿室、硬管、软管和离心泵,所述吸矿室设置在切割头内部,所述离心泵的出料端与水力旋流器连通,所述水力旋流器通过管道与料仓连通。
进一步,所述提升装置包括多级通过管道连通的提升泵,处于最底层的提升泵通过管道与料仓连通。
进一步,所述车架上设置有旋转台,所述支架安装在旋转台上。
进一步,所述行走机构为履带式行走机构,所述履带上设置有突棱。
进一步,所述截割头的周向布置有多个挖斗,所述挖斗的边缘安装有多个刀齿。
进一步,所述硬管的进口处安装有拨料结构,所述拨料结构包括转轴和周向设置在转轴上的多块刮刀片。
进一步,所述吸矿室的底部设置有与吸矿室上下滑动配合的接料板,所述接料板通过伸缩结构与吸矿室底部连接。
进一步,所述伸缩结构包括密封滑动套接的杆体和管体,所述杆体处于管体内的一端通过弹簧与管体内壁连接。
本发明的有益效果:
1、本发明的集成式深海采矿车,通过截割头的高速转动对矿物进行采剥,采剥的矿物在挖斗的引导和重力作用下掉入吸矿室暂存。收集时,通过离心泵产生抽吸力,将矿水混合物抽入水力旋流器进行筛分,筛分后的小颗粒排放至海底,大颗粒进入料仓,再通过提升系统抽送、提升至海面的采矿船。不仅实现了经济、高效、可靠、连续的深海采矿作业,而且将无价值的微细矿物原位归还环境,减小了提升能量的消耗。同时,细矿石的原位归还有利于多金属硫化物的再生,环境友好,有利于降低采矿对海洋环境的影响,适合于大规模开采海底多金属硫化物矿。
2、在硬管的进口处通过转轴周向设置多块刮刀片,收集矿物时,抽吸力会带动刮刀片随转轴转动,刮刀片会拨动矿料,避免因桥拱等现象而形成堵塞,进一步确保了采矿的连续性。
3、在吸矿室内设置接料板,接料板通过伸缩结构与吸矿室底部连接,所述伸缩结构包括密封滑动套接的杆体和管体,所述杆体处于管体内的一端通过弹簧与管体内壁连接。当因桥拱等现象形成堵塞时,由于挖斗不断向吸矿室内倾倒矿料,接料板上承载的矿料会加重,接料板会下移,从而会使矿料产生沉降、松动,进而可破坏桥拱等现象形成的堵塞,进一步确保了采矿的连续性。当抽吸正常时,接料板可在弹簧的作用下复位。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的结构示意图;
图2为截割头的俯视示意图;
图3为吸矿室的俯视示意图;
图4为刮刀片、接料板的安装示意图。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1所示,本实施例的集成式深海采矿车,采用四履带式的行走机构6,动力由海面支持船下放的电缆提供。所述行走机构6上安装有阶梯状的车架5,用来支撑截割装置1、收集装置2、水力旋流器3、料仓4、提升装置7及其他设备。所述车架5的前端布置有回转台51,回转台51由液压马达提供动力。所述截割装置1包括轮状的截割头11、动臂12、支架13和液压缸14,所述截割头11安装在动臂12的一端,所述动臂12的另一端与支架13的顶部铰接,所述支架13安装在回转台51上,所述液压缸14的活塞杆与动臂12的中部相连,缸筒铰接于支架13的底部。在具体作业过程中,一方面,回转台51可带动截割装置1回转往复运动,另一方面,液压缸14伸缩时,可通过动臂12带动截割头11上下摆动;这样就确保了截割头11在采矿过程中的灵活性。
如图2所示,所述截割头11的周向布置有多个挖斗16,所述挖斗16的边缘安装有多个刀齿17,截割头11通过驱动装置15驱动转动,截割头11转动带动挖斗16转动,挖斗转动时,不仅能通过刀齿切削矿料,而且具有平整作用。如图1-3所示,所述收集装置2包括吸矿室21、硬管22、软管23和离心泵24,所述吸矿室21内嵌于截割头11的内部,吸矿室21的顶部开口,并依次通过硬管22、软管23与离心泵24相连接。离心泵24、水力旋流器3、料仓4通过管道依次相通并固定在车架5上,料仓4上部与提升系统7相连。在一些具体的设计当中,动臂12的的前端为Y形分支结构,截割头的驱动装置15连接在动臂12的一个分支,布置于截割头的一侧,硬管22连接在动臂12的另一分支,并布置于截割头的另一侧。动臂12内部安装动力及传动装置,动力采用液压马达并安装在动臂12的后段,传动装置采用多级齿轮传动将动力传给前端的驱动装置15。有必要补充说明的是:驱动装置、动力和传动装置等的结构设计和连接形式,均为现有技术,这里不做详细说明。
如图1所示,四履带式行走机构,具有一定的爬坡能力。履带61进行加宽处理以增大有效接触面积,防止采矿车陷入海底沉积物中。履带安装履带齿防止打滑。每条履带上增加一条突棱62,以增大采矿车行进时的前进推力和抓地能力。
如图4所示,吸矿室21采用圆柱空腔结构,吸矿室的一端安装硬管22。硬管22的进口处通过转轴26周向设置多块刮刀片25,收集矿物时,抽吸力会带动刮刀片25随转轴26转动,刮刀片会拨动矿料,避免因桥拱等现象而形成堵塞,进一步确保了采矿的连续性。
采矿时,行走机构6首先带动采矿车前进至指定位置停止,通过液压缸14的活塞杆的伸缩调节截割头11的高度。启动截割头11高速旋转,同时液压系统驱动截割装置整体绕回转台51缓慢运动,实现截割头对矿物的连续快速切削。破碎的矿石在挖斗的带动下到达截割头的最高处,在重力作用下掉落。截割头11内置一个空心的吸矿室21,吸矿室21通过相应的支撑构件支撑,不随截割头一起转动,其上部开口,正好可接入掉落的矿石。与此同时,电机带动离心泵24高速旋转,在硬管22和吸矿室21内形成抽吸水流,在水流带动下矿石依次进入硬管22、软管23,再进入离心泵24和水力旋流器3。混合矿石在水力旋流器3内进行筛分。筛分后的小颗粒排放至海底,大颗粒进入料仓4,再通过提升系统7抽送、提升至海面的采矿船。提升系统7由通过管道连接的多级提升泵71构成,以便将矿石逐级提升。
实施例2
与实施例1相比,本实施例的不同之处在于:如图4所示,所述吸矿室21的底部设置有与吸矿室21上下滑动配合的接料板27,所述接料板27通过伸缩结构与吸矿室底部连接。具体地,所述伸缩结构包括密封滑动套接的杆体28和管体29,所述杆体28的顶部与接料板27连接,底部通过弹簧210与管体29内壁连接,密闭空间能避免弹簧锈蚀。所述管体29与吸矿室21底部连接。当因桥拱等现象形成堵塞时,由于挖斗16不断向吸矿室21内倾倒矿料,接料板27上承载的矿料会加重,接料板27会下移,从而会使矿料产生沉降、松动,进而可破坏桥拱等现象形成的堵塞,进一步确保了采矿的连续性。当抽吸正常时,接料板27可在弹簧210的作用下复位。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种集成式深海采矿车,包括车架和行走机构,其特征在于:所述车架上集成设置有截割装置、收集装置、水力旋流器、料仓和提升装置,所述截割装置包括截割头、动臂、支架和液压缸,所述截割头安装在动臂的一端,截割头通过驱动装置驱动转动,所述动臂的另一端与支架的顶部铰接,所述液压缸的活塞杆与动臂的中部相连,缸筒铰接于支架的底部;所述收集装置包括依次连通的吸矿室、硬管、软管和离心泵,所述吸矿室设置在切割头内部,所述离心泵的出料端与水力旋流器连通,所述水力旋流器通过管道与料仓连通;所述车架上设置有旋转台,所述支架安装在旋转台上;所述硬管的进口处安装有拨料结构,所述拨料结构包括转轴和周向设置在转轴上的多块刮刀片;所述吸矿室的底部设置有与吸矿室上下滑动配合的接料板,所述接料板通过伸缩结构与吸矿室底部连接;所述伸缩结构包括密封滑动套接的杆体和管体,所述杆体处于管体内的一端通过弹簧与管体内壁连接。
2.根据权利要求1所述的集成式深海采矿车,其特征在于:所述提升装置包括多级通过管道连通的提升泵,处于最底层的提升泵通过管道与料仓连通。
3.根据权利要求2所述的集成式深海采矿车,其特征在于:所述行走机构为履带式行走机构,所述履带上设置有突棱。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的集成式深海采矿车,其特征在于:所述截割头的周向布置有多个挖斗,所述挖斗的边缘安装有多个刀齿。
CN202010662888.0A 2020-07-10 2020-07-10 一种集成式深海采矿车 Active CN111894594B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010662888.0A CN111894594B (zh) 2020-07-10 2020-07-10 一种集成式深海采矿车

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010662888.0A CN111894594B (zh) 2020-07-10 2020-07-10 一种集成式深海采矿车

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111894594A CN111894594A (zh) 2020-11-06
CN111894594B true CN111894594B (zh) 2021-11-19

Family

ID=73192264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010662888.0A Active CN111894594B (zh) 2020-07-10 2020-07-10 一种集成式深海采矿车

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111894594B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112960075B (zh) * 2021-02-02 2021-10-29 中国海洋大学 一种海底集矿车抛载式沉陷脱困自救装置及其使用方法
US11525357B2 (en) 2021-02-02 2022-12-13 Ocean University Of China Unloading type sinking rescue device of subsea mining vehicle and use method thereof
CN112943254B (zh) * 2021-02-02 2022-12-27 中国海洋大学 一种行走采集一体式海底采矿车
CN112943253B (zh) * 2021-02-02 2023-01-10 中国海洋大学 一种双翼式海底多金属结核采集装置
CN114673503B (zh) * 2022-03-15 2022-10-21 广州海洋地质调查局 一种海底锰结核采集器及采集方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101519967B (zh) * 2009-03-16 2010-12-01 长沙矿山研究院 一种海底热液硫化物矿的开采方法与装置
CN101498219B (zh) * 2009-03-06 2010-12-01 长沙矿山研究院 一种海底热液硫化物矿采矿车
CN102839977A (zh) * 2012-09-28 2012-12-26 长沙矿山研究院有限责任公司 一种深海多金属硫化物矿体截割阻力原位测试装置及方法
CN106522958A (zh) * 2015-09-09 2017-03-22 中南大学 一种海底天然气水合物绞吸式开采方法
CN206158747U (zh) * 2016-10-11 2017-05-10 中国科学院深海科学与工程研究所 一种深海采矿系统
CN106703812A (zh) * 2017-02-20 2017-05-24 上海交通大学 深海钴结壳采矿车
CN207776844U (zh) * 2018-01-25 2018-08-28 中南大学 一种海底天然气水合物绞吸式开采法的辅助开采装置
CN109611097A (zh) * 2018-11-27 2019-04-12 江苏科技大学 一种新型深海采矿提升系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101498219B (zh) * 2009-03-06 2010-12-01 长沙矿山研究院 一种海底热液硫化物矿采矿车
CN101519967B (zh) * 2009-03-16 2010-12-01 长沙矿山研究院 一种海底热液硫化物矿的开采方法与装置
CN102839977A (zh) * 2012-09-28 2012-12-26 长沙矿山研究院有限责任公司 一种深海多金属硫化物矿体截割阻力原位测试装置及方法
CN106522958A (zh) * 2015-09-09 2017-03-22 中南大学 一种海底天然气水合物绞吸式开采方法
CN206158747U (zh) * 2016-10-11 2017-05-10 中国科学院深海科学与工程研究所 一种深海采矿系统
CN106703812A (zh) * 2017-02-20 2017-05-24 上海交通大学 深海钴结壳采矿车
CN207776844U (zh) * 2018-01-25 2018-08-28 中南大学 一种海底天然气水合物绞吸式开采法的辅助开采装置
CN109611097A (zh) * 2018-11-27 2019-04-12 江苏科技大学 一种新型深海采矿提升系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN111894594A (zh) 2020-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111894594B (zh) 一种集成式深海采矿车
CN106120938B (zh) 一种自行式底泥分离收集装置
CN103038447B (zh) 用于海底采矿的系统
KR101802263B1 (ko) 보조 해저 채광을 위한 방법 및 장치
BE1020785A5 (nl) Inrichting en werkwijze voor het baggeren van bodemmateriaal onder water.
EP2582914B1 (en) Method and apparatus for bulk seafloor mining
CN105840197A (zh) 一种深海多金属结核的开采系统及开采工艺
US3314174A (en) Underwater mining apparatus and method
US20160244926A1 (en) Method and device for deepening riverbeds and their cleaning from sediments
US6126016A (en) Screening device and apparatus including same
US3433531A (en) Method and apparatus for undersea mining
US4585274A (en) Mineral and metal particle recovery apparatus and method
CN103741742B (zh) 开沟机
CN203668994U (zh) 开沟机
US1684869A (en) Placer-mining machine
CN109469143A (zh) 一种低扰动水下疏浚系统和方法
CN109424011A (zh) 一种用于水下疏浚的装置和方法
CN109457749A (zh) 一种疏浚水下污染底泥装置和方法
RU2170823C1 (ru) Устройство для разработки конкреций
JPH0226039B2 (zh)
CN108824511A (zh) 一种平衡挖掘机
CN105523397A (zh) 一种液压螺旋式船舱清底机及其使用方法
CN109826268B (zh) 具有疏浚泥削碎功能的航道疏浚装置
CN208009514U (zh) 一种水面浮动清淤装置及淤泥处理系统
CN1804242A (zh) 挖注机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant