CN115628061B - 利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备，涉及海洋采矿装备技术领域，包括采矿车、导流式水力采集装置、地形自适应装置、中继加压仓及面式喷射装置，导流式水力采集装置设在采矿车的前侧，包括采集头外壳和射流喷头，采集头外壳内侧具有冲采作业仓和固化沉淀仓，射流喷头设在冲采作业仓的侧壁上。冲采作业仓与固化沉淀仓单向相通，固化沉淀仓内设有螺旋喷射装置。中继加压向固化沉淀仓喷射液态二氧化碳，面式喷射装置向后侧喷射液态二氧化碳。本发明还公开上述开采装备的工作方法。本发明利用液态二氧化碳与羽流加速羽流沉降和扑盖羽流，抑制深海羽流扩散，实现二氧化碳的深海封存及多金属结核的绿色开采，保护深海生态环境。

Description

利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备及工作方法

技术领域

本发明涉及海洋采矿装备技术领域，具体涉及一种利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备及工作方法。

背景技术

多金属结核矿产资源一般蕴藏在4000～6000m的深海海域，深海沉积物处于高压、高盐环境，富含碎屑、生物软泥、宇宙尘埃、火山物质等成分，且具有盐类电解质胶结物黏粒间“架桥”形成的独特絮状结构，其矿物组分及微观结构显著区别于陆域土和近海土。目前深海多金属结核资源的开采一般是深海重载式矿车进行射流式采集。一方面，射流采集扰动使粒间胶结力与摩擦力消散，诱发胶结颗粒簇分解，形成羽流；另一方面，矿车行走使得沉积物粒间胶结作用破坏，形成羽流。深海羽流一旦形成扩散，由于其粒径极小，导致其极难沉降，蔓延范围可达几千公里，悬浮时长可持续数十年。羽流水体浑浊，所到之处将导致大量深海生物窒息而亡，对深海生态环境带来毁灭性打击。所以，深海羽流灾害是阻碍深海多金属结核开采的重大问题，如何在多金属结核开采中有效抑制羽流的生成与扩散是当务之急。

二氧化碳排放过多，加剧温室效应，导致海平面会上升，影响水汽循环，导致区域降水不平衡，进而导致了各种自然灾害。减少大气中二氧化碳迫在眉睫，其最有效方法便是二氧化碳的收集与储存。由于二氧化碳必须在低温高压环境下才可稳定储存，深海储存便成为最优解。一方面，二氧化碳在常温常压下是一种无色无味或无色无臭而其水溶液气体。但当所处环境压力大于7.39Mpa、温度低于31℃时，二氧化碳便会处于液态。液态二氧化碳密度1.101g/cm3，大于海水1.02～1.07g/cm3的密度。

在多金属结核赋存的3000～5000米的深海环境中，低温高压的外部条件致使二氧化碳处于液相，且由于密度问题将会持续向海底沉降；另一方面，二氧化碳在低温高压环境下与水充分混合会形成固态二氧化碳水合物，它是一种非化学计量关系的包络形化合物。最新研究发现在0.5%～3.5%范围内的氯化钠溶液可缩短凝结时间，提高水合物生成速率。在多金属结核赋存的深海低温高压的外部环境，以及深海海水NaCl平均3.5%的含量，为二氧化碳水合物的生成提供良好的天然条件。因此，现有技术需要进一步改进和提高。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的一个目的在于提出一种利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备，解决深海采矿过程中因矿车行走和射流采集使沉积物粒间胶结作用破坏，形成羽流并造成扩散，对深海生态环境带来严重灾害，及阻碍深海多金属结核开采的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备，包括采矿车、导流式水力采集装置、地形自适应装置、中继加压仓及面式喷射装置，所述采矿车上设置有矿石暂储仓，导流式水力采集装置设在采矿车行走方向的前侧。

导流式水力采集装置包括采集头外壳和射流喷头，采集头外壳的中部为冲采作业仓，其左右两侧均为固化沉淀仓，冲采作业仓及固化沉淀仓的底部均为敞口结构。

采集头外壳的顶部设有可抽吸对金属结核的泵吸管道，冲采作业仓的左右两侧分别与两个固化沉淀仓单向相通，各固化沉淀仓内均设有螺旋喷射装置。

所述射流喷头有两组，相对布置在冲采作业仓的前后侧壁上。

面式喷射装置设在采矿车的后上方，所述中继加压仓通过螺旋喷射装置向固化沉淀仓内螺旋喷射液态二氧化碳，另外，还通过向面式喷射装置向采矿车行走的反方向喷射液态二氧化碳。

进一步地，所述采集头外壳为圆形截面的壳体结构，其横向布置且两端封闭。

采集头外壳的内侧对称设有两个隔板，隔板将采集头外壳的空腔分成各自独立的冲采作业仓和固化沉淀仓。

采集头外壳底部开设有与冲采作业仓对应的矿石采集口，其底部的两侧均开设有与固化沉淀仓对应的排放口。

进一步地，每组射流喷头均包括横向依次间隔布置的多个射流喷头，各射流喷头均以倾斜向下的方式固定在冲采作业仓的侧壁上，并由采矿车上的高压供水装置为其供入高压水。

泵吸管道至少有两个且横向依次间隔布置，各泵吸管道的下端均伸至冲采作业仓的内部，且位于两组射流喷头之间，其另一端位于矿石暂储仓并配有抽吸泵。

进一步地，采集头外壳前后两侧内壁上对称开设有两组导流槽，每组导流槽包括由上到下依次间隔布置的多个导流槽。

导流槽的横截面为半圆形，其两端横向延伸至两个隔板，每个隔板上均设有与导流槽数量相等且位置一一对应的单向阀，各导流槽的两端均通过单向阀与对应侧的固化沉淀仓相通。

进一步地，螺旋喷射装置包括空心轴电机和叶轮，所述空心轴电机固定在采集头外壳的侧壁上，其输出端与叶轮的转轴固定相连。

所述叶轮的侧壁上设置有喷嘴，喷嘴通过转轴与空心轴电机的空心轴内部相通，中继加压仓通过第一高压软管与空心轴转动密封相连。

进一步地，地形自适应装置包括设在采集头外壳底部敞口处前后两侧的两组连接板，每组连接板包括横向依次相连布置的若干个连接板，各连接板与采集头外壳固定为一体结构。

每个所述连接板的下方均设有橡胶翘板，橡胶翘板的底面的中部为平面结构，其底面的前后两侧为上翘的弧形面，各橡胶翘板均通过一组弹簧与其上方的连接板柔性相连。

进一步地，面式喷射装置包括喷射外壳、导流板及角度调节机构，所述喷射外壳为扁状的方形箱体，固定于矿石暂储仓的顶部，通过第二高压软管与中继加压仓相连。

喷射外壳的上部后侧横向开设有条状的喷射口，所述导流板有两个，相对平行布置在喷射口的上下两侧，各导流板的长边均与喷射外壳外壁转动相连，角度调节机构驱动两个导流板同步摆动。

进一步地，角度调节机构包括伺服电机、曲柄和摇杆，所述伺服电机固定于喷射外壳的外壁上，其输出端与所述曲柄固定相连。

所述曲柄的端部与摇杆的一端铰接，摇杆的另一端与其中一个导流板铰接。

两个导流板之间通过连杆铰接，所述连杆与喷射外壳及两个导流板组成平行四杆机构。

本发明的另一个目的在于提出上述一种利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备的工作方法。

一种利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备的工作方法，包括如下步骤：

步骤一，采矿车在海床行走，进入多金属结核开采作业区域，中继加压仓向面式喷射装置泵送液态二氧化碳，面式喷射装置向采矿车的后侧喷射液态二氧化碳，对采矿车行走过程中激起的羽流覆盖。

步骤二，到达作业区域的一个冲采段后，采矿车的机械臂驱动采集头外壳下降，地形自适应装置与海床面贴合，采集头外壳内侧与海床面形成相对封闭的冲采环境。

步骤三，射流喷头向采集头外壳的内部喷射高压水，泵吸管道将多金属结核抽送至矿石暂储仓；

冲采作业仓内的羽流水体被泵吸进入固化沉淀仓，同时中继加压仓向固化沉淀仓泵送液态二氧化成，液态二氧化成与羽流水体混合形成固态二氧化碳水合物，并由固化沉淀仓的底部排出。

步骤四，该冲采段的多金属结核采集完成后，机械臂驱动采集头外壳上升，采矿车前行至下一冲采段，重复步骤二和步骤三的过程，完成对下一冲采段多金属结核的采集，依次完成后续各冲采段的采集工作。

通过采用上述技术方案，本发明的有益技术效果是：针对深海高压低温环境及二氧化碳特殊物化性质，本发明对多金属结核射流冲采处于相对封闭的空间内，利用液态二氧化碳与羽流水体结核形成固态二氧化碳水合物，加速羽流尘埃沉降，消除羽流扩散的可能。同时，向采矿车的后侧喷射的高密度液态二氧化碳层扑盖羽流，抑制深海羽流扩散，从根本上解决深海采矿过程中羽流扩散灾害，实现二氧化碳的深海封存。真正实现对深海多金属结核的绿色开采，有效保护深海生态环境。

附图说明

图1是本发明一种利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备的结构示意图。

图2是本发明导流式水力采集装置、矿石暂储仓和地形自适应装置的组合示意图。

图3是本发明导流式水力采集装置和地形自适应装置的组合示意图。

图4是本发明地形自适应装置和导流式水力采集装置的内部结构图。

图5是图4中本发明单向阀的结构示意图。

图6是图4中本发明叶轮的结构示意图。

图7是本发明面式喷射装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

实施例1，结合图1至图7，一种利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备，包括采矿车1、导流式水力采集装置2、地形自适应装置3、中继加压仓4及面式喷射装置5，所述采矿车1上固定安装有矿石暂储仓11，导流式水力采集装置2通过液压机械臂设在采矿车1行走方向的前侧，所述液压机械臂采用现有技术已有的机械臂，其连接导流式水力采集装置2与采矿车1的车架，并控制导流式水力采集装置2相对于采矿车1的高度升降。

导流式水力采集装置2包括采集头外壳21和射流喷头22，所述采集头外壳21为圆形截面的壳体结构，优选采用抗高压耐腐蚀的高强度钢材，采集头外壳21横向布置且两端通过端板封闭，形成采集头外壳21内部的空腔，其作用是为多金属结核冲采创造相对稳定的密闭环境。采集头外壳21的中部为冲采作业仓201，其左右两侧均为固化沉淀仓202，冲采作业仓201及固化沉淀仓202的底部均为敞口结构。

具体地，采集头外壳21的内侧对称设有两个隔板23，隔板23的外边缘与采集头外壳21的内壁固定焊接成一体，隔板23将采集头外壳21的空腔分成各自独立的冲采作业仓201和固化沉淀仓202。采集头外壳21底部开设有与冲采作业仓201对应的矿石采集口203，其底部的两侧均开设有与固化沉淀仓202对应的排放口204。

所述射流喷头22有两组，相对布置在冲采作业仓201的前后侧壁上。

具体地，每组射流喷头22均包括横向依次间隔布置的多个射流喷头22，各射流喷头22均以倾斜向下45°的方式固定在冲采作业仓201的侧壁上，并由采矿车1上的高压供水装置为其供入高压水，喷射压力根据实际作业水深设定。

地形自适应装置3包括设在采集头外壳底部敞口处前后两侧的两组连接板31，每组连接板包括横向依次相连布置的若干个连接板31，各连接板31与采集头外壳21固定为一体结构。

每个所述连接板31的下方均设有橡胶翘板32，橡胶翘板32的底面的中部为平面结构，其底面的前后两侧为上翘的弧形面，各橡胶翘板32均通过一组弹簧33与其上方的连接板31柔性相连。所述地形自适应装置3采用多段式结构，采集头外壳21在提升状态下，各橡胶翘板32通过弹簧33始终保持与采集头外壳21底部的连接，当机械臂驱动采集头外壳21下降后，弹簧33受压状态下可使各橡胶翘板32紧贴海床面，多段式结构的地形自适应装置3能应对海床崎岖地形，能为多金属结核冲采创造相对密闭环境，防止羽流外溢。

采集头外壳21的顶部设有可抽吸对金属结核的泵吸管道6，泵吸管道6设置有两个，且横向依次间隔布置在采集头外壳21顶部，各泵吸管道6的下端均伸至冲采作业仓201的内部，且位于两组射流喷头22之间，其另一端位于矿石暂储仓11并配有抽吸泵。工作状态下，采集头外壳21通过其下方的地形自适应装置3与海床面形成相对封闭的结构，矿石位于两组连接板31之间。

工作时，两组射流喷头22向采集头外壳21的内部相对喷射高压水，位于采集头外壳21的矿石采集口203内侧的矿石受到高压水流的冲击运动，同时，泵吸管道6将运动的矿石抽入其内部并进入矿石暂储仓11内，此过程中。

冲采作业仓201的左右两侧分别与两个固化沉淀仓202单向相通，采集头外壳21前后两侧内壁上对称开设有两组导流槽24，每组导流槽24包括由上到下依次间隔布置的三个导流槽24。三个导流槽24相对平行布置，同组的三个导流槽24的直径由上到下依次增大，各导流槽24开口处的宽度均小于其直径，由于冲采导致底部羽流浓度较高，故越靠近海床的底部导流槽24的直径越大，具体导流槽24的直径大小视作业环境所定，优选的，导流槽24的直径均大于6cm，导流槽24采用半开放式结构，其开口处的宽度尺寸均小于4cm，以防止导流槽24内吸入多金属结核造成堵塞。

具体地，导流槽24的横截面的外轮廓为四分之三圆周，其两端横向延伸至两个隔板23，每个隔板23上均设有与导流槽24数量相等且位置一一对应的单向阀25，各导流槽24的两端均通过单向阀25与对应侧的固化沉淀仓202相通。

具体地，所述单向阀25包括阀外壳251及阀片252，所述阀外壳251的两端开口的管状结构，其两端均为喇叭口状，阀外壳251的外壁固定密封镶嵌于导流槽24与隔板23之间，其一端通过导流槽24与冲采作业仓201相通，另一端与固化沉淀仓202相通。所述阀片252有两个，一上一下相对布置成V形结构，冲采作业仓201内的羽流可通过单向阀25连续进入位于采集头外壳21两端的固化沉淀仓202。

各固化沉淀仓202内均设有螺旋喷射装置。具体地，螺旋喷射装置包括空心轴电机61和叶轮62，所述空心轴电机61固定在采集头外壳21的侧壁上，其输出端与叶轮62的转轴固定相连。所述叶轮62的侧壁上设置有喷嘴63，喷嘴63通过转轴与空心轴电机61的空心轴内部相通，中继加压仓4通过第一高压软管41与空心轴转动密封相连。

面式喷射装置5设在采矿车1的后上方，所述中继加压仓4通过螺旋喷射装置向固化沉淀仓202内螺旋喷射液态二氧化碳，另外，还通过向面式喷射装置5向采矿车1行走的反方向喷射液态二氧化碳。

工作状态下，空心轴电机61驱动叶轮62转动，将采集头外壳21内的羽流通过导流槽24及单向阀25泵吸进入固化沉淀仓202，同时，中继加压仓4内的加压泵将其内部的液态二氧化碳通过第一高压软管41和空心轴送入叶轮62并通过喷嘴63向固化沉淀仓202内部喷射，在叶轮62的搅拌作用下，液态二氧化碳与羽流充分结合并形成固态二氧化碳水合物，快速沉降并通过固化沉淀仓202底部的排放口204排出，封存于海底。叶轮62转动过程中，一方面带来泵吸压差，带动单向阀25吸收半开式导流槽24内的羽流水体；另一方面可使羽流水体与二氧化碳充分混合以生产固态二氧化碳水合物。

所述中继加压仓4包括呈圆柱形的罐体，其横向固定安装在矿石暂储仓11的内侧顶部，中继加压仓4的顶部设有输入管道43，输入管道43的上端可与船体上的二氧化碳气源相连，中继加压仓4的一个作用是储存输入的液态二氧化碳。所述罐体的内部设置有加压泵8，加压泵8优选采用防水耐腐蚀大功率泵机，加压泵8对低压的液态二氧化碳加压形成高压液态二氧化碳，分别向固化沉淀仓202和面式喷射装置5提供高压液态二氧化碳。加压泵8具有两个调压出口，分别与第一高压软管41和第二高压软管42相连，通过调节液流截面控制输出液流大小，实现对输出的液态二氧化碳进行压力控制。

面式喷射装置5包括喷射外壳51、导流板52及角度调节机构，所述喷射外壳51为扁状的方形箱体，固定于矿石暂储仓11的顶部，通过第二高压软管42与中继加压仓4相连，所述中继加压仓4通过高压泵及第二高压软管42向喷射外壳51的内部连续供入液态二氧化碳。

喷射外壳51的上部后侧横向开设有条状的喷射口501，喷射口501的作用是使液态二氧化碳以具有一定厚度的面状喷出，铺盖采矿车行走激起的深海羽流，喷射口501的宽度优选为2cm，其长度根据采矿车宽度设定。

所述导流板52有两个，相对平行布置在喷射口的上下两侧，各导流板52的长边均与喷射外壳51外壁转动相连，角度调节机构驱动两个导流板52同步转动，以调整两个导流板52的角度，导流板52的角度优选向上45°倾斜布置，其作用为调节导流面状液态二氧化碳喷射角度。

导流板52的材料优选抗高压耐腐蚀的高强度钢材，优选的厚度为0.5mm,宽度为20mm，其长度根据喷射口501长度设置。两个导流板52之间通过连杆56铰接，所述连杆56与喷射外壳51及两个导流板52组成平行四杆机构，连杆56的作用是使两个导流板52始终保持平行状态。

具体地，角度调节机构包括伺服电机53、曲柄54和摇杆55，所述伺服电机53固定于喷射外壳51的外壁上，其输出端与所述曲柄54固定相连。所述曲柄54的端部与摇杆55的一端铰接，摇杆55的另一端与其中一个导流板52铰接。伺服电机53通过曲柄54和摇杆55调节两个导流板52的角度，导流板52以斜向上45度为基准，其俯仰角度为±10°经由喷射外壳51的喷射口501喷出的液态二氧化成对采矿车行走过程中激起的羽流覆盖，并进一步胶结形成固态二氧化碳水合物沉降于海床封存，实现对深海多金属硫化物的绿色开采。

实施例2，结合图1至图7，一种利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备的工作方法，包括如下步骤：

步骤一，采矿车1在海床行走，进入多金属结核开采作业区域；采矿车1行走过程中，水面支持母船通过管道向中继加压仓内输送二氧化碳，中继加压仓对二氧化碳加压并向面式喷射装置内泵送液态二氧化碳。面式喷射装置5向采矿车1的后侧喷射液态二氧化碳，对采矿车1行走过程中激起的羽流覆盖，利用液态二氧化碳的密度大于海水的密度，实现对羽流的扑盖，有效抑制深海羽流扩散。

步骤二，到达作业区域的一个冲采段后，采矿车1的机械臂驱动采集头外壳21下降，地形自适应装置3与海床面贴合，采集头外壳21内侧与海床面形成相对封闭的冲采环境，利用地形自适应装置3的多段式结构，适应于复杂海床结构，对多金属结核的冲采过程处于封闭空间内，减少羽流扩散。

步骤三，射流喷头向采集头外壳的内部喷射高压水，泵吸管道将多金属结核抽送至矿石暂储仓；

冲采作业仓内的羽流水体被泵吸进入固化沉淀仓，同时中继加压仓向固化沉淀仓泵送液态二氧化成，液态二氧化成与羽流水体混合形成固态二氧化碳水合物，并由固化沉淀仓的底部排出。对多金属结核冲采过程中形成的羽流收集进入相对封闭的固化沉淀仓，在其内部与液态二氧化碳结合成固态二氧化碳水合物，加速羽流尘埃沉降，对二氧化碳深海封存。

步骤四，该冲采段的多金属结核采集完成后，机械臂驱动采集头外壳上升，采矿车前行至下一冲采段，重复步骤二和步骤三的过程，完成对下一冲采段多金属结核的采集，依次完成后续各冲采段的采集工作。多金属结核开采过程中，通过喷射液态二氧化碳可有效抑制羽流的生成及扩散，真正实现对深海多金属结核的绿色开采，有效保护深海生态环境。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备，其特征在于，包括采矿车、导流式水力采集装置、地形自适应装置、中继加压仓及面式喷射装置，所述采矿车上设置有矿石暂储仓，导流式水力采集装置设在采矿车行走方向的前侧；

导流式水力采集装置包括采集头外壳和射流喷头，采集头外壳的中部为冲采作业仓，其左右两侧均为固化沉淀仓，冲采作业仓及固化沉淀仓的底部均为敞口结构；

采集头外壳的顶部设有可抽吸对金属结核的泵吸管道，冲采作业仓的左右两侧分别与两个固化沉淀仓单向相通，各固化沉淀仓内均设有螺旋喷射装置；

所述射流喷头有两组，相对布置在冲采作业仓的前后侧壁上；

面式喷射装置设在采矿车的后上方，所述中继加压仓通过螺旋喷射装置向固化沉淀仓内螺旋喷射液态二氧化碳，另外，中继加压仓还通过向面式喷射装置向采矿车行走的反方向喷射液态二氧化碳；

所述采集头外壳为圆形截面的壳体结构，其横向布置且两端封闭；

采集头外壳的内侧对称设有两个隔板，隔板将采集头外壳的空腔分成各自独立的冲采作业仓和固化沉淀仓；

采集头外壳底部开设有与冲采作业仓对应的矿石采集口，采集头外壳底部的两侧均开设有与固化沉淀仓对应的排放口；

采集头外壳前后两侧内壁上对称开设有两组导流槽，每组导流槽包括由上到下依次间隔布置的多个导流槽；

导流槽的横截面为半圆形，其两端横向延伸至两个隔板，每个隔板上均设有与导流槽数量相等且位置一一对应的单向阀，各导流槽的两端均通过单向阀与对应侧的固化沉淀仓相通，冲采作业仓内的羽流通过单向阀连续进入位于采集头外壳两端的固化沉淀仓；

螺旋喷射装置包括空心轴电机和叶轮，所述空心轴电机固定在采集头外壳的侧壁上，其输出端与叶轮的转轴固定相连；

所述叶轮的侧壁上设置有喷嘴，喷嘴通过转轴与空心轴电机的空心轴内部相通，中继加压仓通过第一高压软管与空心轴转动密封相连。

2.根据权利要求1所述一种利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备，其特征在于，每组射流喷头均包括横向依次间隔布置的多个射流喷头，各射流喷头均以倾斜向下的方式固定在冲采作业仓的侧壁上，并由采矿车上的高压供水装置为其供入高压水；

泵吸管道至少有两个且横向依次间隔布置，各泵吸管道的下端均伸至冲采作业仓的内部，且位于两组射流喷头之间，其另一端位于矿石暂储仓并配有抽吸泵。

3.根据权利要求1所述一种利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备，其特征在于，地形自适应装置包括设在采集头外壳底部敞口处前后两侧的两组连接板，每组连接板包括横向依次相连布置的若干个连接板，各连接板与采集头外壳固定为一体结构；

每个所述连接板的下方均设有橡胶翘板，橡胶翘板的底面的中部为平面结构，其底面的前后两侧为上翘的弧形面，各橡胶翘板均通过一组弹簧与其上方的连接板柔性相连。

4.根据权利要求1所述一种利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备，其特征在于，面式喷射装置包括喷射外壳、导流板及角度调节机构，所述喷射外壳为扁状的方形箱体，固定于矿石暂储仓的顶部，通过第二高压软管与中继加压仓相连；

喷射外壳的上部后侧横向开设有条状的喷射口，所述导流板有两个，相对平行布置在喷射口的上下两侧，各导流板的长边均与喷射外壳外壁转动相连，角度调节机构驱动两个导流板同步摆动。

5.根据权利要求1所述一种利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备，其特征在于，角度调节机构包括伺服电机、曲柄和摇杆，所述伺服电机固定于喷射外壳的外壁上，其输出端与所述曲柄固定相连；

所述曲柄的端部与摇杆的一端铰接，摇杆的另一端与其中一个导流板铰接；

两个导流板之间通过连杆铰接，所述连杆与喷射外壳及两个导流板组成平行四杆机构。

6.如权利要求1至5任一项所述的一种利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，采矿车在海床行走，进入多金属结核开采作业区域，中继加压仓向面式喷射装置泵送液态二氧化碳，面式喷射装置向采矿车的后侧喷射液态二氧化碳，对采矿车行走过程中激起的羽流覆盖；

步骤二，到达作业区域的一个冲采段后，采矿车的机械臂驱动采集头外壳下降，地形自适应装置与海床面贴合，采集头外壳内侧与海床面形成相对封闭的冲采环境；

步骤三，射流喷头向采集头外壳的内部喷射高压水，泵吸管道将多金属结核抽送至矿石暂储仓；

冲采作业仓内的羽流水体被泵吸进入固化沉淀仓，同时中继加压仓向固化沉淀仓泵送液态二氧化成，液态二氧化成与羽流水体混合形成固态二氧化碳水合物，并由固化沉淀仓的底部排出；

步骤四，该冲采段的多金属结核采集完成后，机械臂驱动采集头外壳上升，采矿车前行至下一冲采段，重复步骤二和步骤三的过程，完成对下一冲采段多金属结核的采集，依次完成后续各冲采段的采集工作。