CN115680667B - 利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的装置，包括箱体、顶部阀门、碎矿石输送机构、碎矿石出口及控制单元，箱体的内部由隔板分成海水驱替仓、高温爆破仓、变压反应仓和液态二氧化碳储存仓。海水驱替仓位于高温爆破仓左上方，高温爆破仓与海水驱替仓通过阀门相连。变压反应仓位于高温爆破仓右上方。变压反应仓的外侧相邻设有二氧化碳输送管，高温爆破仓通过二氧化碳输送管与液态二氧化碳储存仓相连。海水驱替仓与液态二氧化碳储存仓相邻侧设有进口阀门，另一侧设有出口阀门。本发明还公开了破碎深海多金属结核的方法。本发明利用多金属结核疏松多孔的结构与二氧化碳相变实现多金属结核的破碎，破碎效率高，工作稳定性好。

Description

利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的装置及方法

技术领域

本发明涉及海洋装备技术领域，具体涉及一种利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的装置及方法。

背景技术

多金属结核也称为锰结核分布在世界大洋底部水深3500-6000米海底表层，赋存条件简单，开采较为容易，是一种极具开采价值的海洋金属矿产资源。多金属结核主要由锰、铁的氧化物构成，由于赋存环境的不同，成分也有差异。海底锰结核主要元素与陆地锰铁结核相近，但品质普遍比陆地锰铁结核要高很多。多金属结核赋存于水深4000-6000m海底稀软沉积物表层，往往处于半埋藏状态，多为球形，粒径一般为2～10cm，密度约2100kg/m3，丰度随水深变化的总趋势是水越深，丰度值越大。目前，多采用海底采矿车在海床上行走，来完成深海采矿过程中的第一道工序，即采集多金属矿石。

目前主要的提升方式主要有泵提升与机械式提升两种，泵提升是将多金属结核在海底破碎成一定粒径大小，然后用液体作为载体，用泵将破碎的多金属结核连同水一起抽到海面的支持母船上，多金属提升前需要先破碎到均一大小。多金属结核需要通过机械式的破碎装置在海底破碎成粒径较小的颗粒，破碎过程中，机械式的破碎装置在容易出现卡住的状况以及机械故障，使用的稳定性较差，且维修困难。因此，现有技术亟待进一步改进和提高。

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相变破碎深海多金属结核的装置，解决多金属结核在海底破碎时，机械式的破碎装置在容易出现卡住的状况以及机械故障，使用稳定性较差，且维修困难的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的装置，包括箱体、顶部阀门、碎矿石输送机构、碎矿石出口及控制单元，所述箱体的内部由隔板分成海水驱替仓、高温爆破仓、变压反应仓和液态二氧化碳储存仓。

高温爆破仓位于箱体下部，海水驱替仓位于高温爆破仓的左上方，高温爆破仓与海水驱替仓之间通过叠动阀门相连。

变压反应仓位于海水驱替仓的右侧且与高温爆破仓相邻布置，液态二氧化碳储存仓位于变压反应仓的上方，且与海水驱替仓相邻布置。

变压反应仓的外侧相邻设有二氧化碳输送管，二氧化碳输送管一端连接高温爆破仓，另一端连接液态二氧化碳储存仓。

海水驱替仓与液态二氧化碳储存仓之间设有进口阀门，另一侧上部设有出口阀门，顶部阀门设在海水驱替仓的顶壁上，所述进口阀门、出口阀门及顶部阀门的信号端均与控制单元通讯相连。

碎矿石输送机构设置在高温爆破仓的下部，碎矿石出口开设于高温爆破仓的底部。

进一步地，所述海水驱替仓的侧壁上设置有两个二氧化碳浓度检测桩，其中一个二氧化碳浓度检测桩安装于海水驱替仓的下部，另一个二氧化碳浓度检测桩相邻安装于出口阀门的下侧，各二氧化碳浓度检测桩的信号端均与控制单元通讯相连。

进一步地，叠动阀门包括固定阀板、活动阀板及直线电机，固定阀板水平布置，其侧边与隔板及箱体的侧壁固定相连成一体。

所述固定阀板上具有等间隔开设的多个第一条形孔，活动阀板滑动设置在固定阀板的上表面，活动阀板上开设有与第一条形孔数量相等且一一正对的第二条形孔。

直线电机设置在箱体的外壁上，通过推杆驱动活动阀板与固定阀板相对运动。

进一步地，所述第二条形孔的宽度与第一条形孔的宽度相等且大于8cm，活动阀板位于任意相邻两个第二条形孔之间部分的宽度大于第一条形孔的宽度。

所述推杆为圆形截面的刚性直杆，推杆穿过箱体的左侧壁并与其滑动密封配合，推杆的一端与直线电机的输出端相连，另一端与活动阀板的侧壁相连。

进一步地，固定阀板的上表面具有平行布置的两段燕尾滑槽，两段燕尾滑槽分别位于各第一条形孔的前后两侧。

每个燕尾滑槽的内部均滑动设有一个导滑块，各导滑块与活动阀板的底面固定相连，活动阀板的底面与固定阀板的上表面贴合。

进一步地，碎矿石输送机构包括主动辊、从动辊、支撑辊及输送带，输送带相邻布置在碎矿石出口的一侧，主动辊、从动辊分别设置在输送带的两端内侧。

所述支撑辊有多个，依次等间隔设置在主、从动辊之间，主、从动辊的两端与箱体的侧壁转动密封配合，主动辊的一端穿出箱体并配置有电机。

所述输送带的工作面上具三角形截面的若干个隔条，所有隔条沿输送带的长度方向依次等间隔布置。

进一步地，所述高温爆破仓的右侧顶部具有二氧化碳出口，二氧化碳输送管的一端与二氧化碳出口相连，其另一端伸至液态二氧化碳储存仓的内部，并配置有泵吸机。

进一步地，变压反应仓与海水驱替仓及液态二氧化碳储存仓相邻侧的隔板均采用绝热板，变压反应仓与高温爆破仓及二氧化碳输送管相邻侧的隔板均采用导热板。

所述变压反应仓的后侧设置有可实现其内部压力增减的变压机构。

本发明的另一个目的在于提出一种利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的方法。

一种利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的方法，采用上述的装置，其包括如下步骤：

步骤一，叠动阀门保持关闭状态，顶部阀门打开，多金属结核经由箱体的顶部进入海水驱替仓内，多金属结核完全进入海水驱替仓后，顶部阀门关闭，此时，海水驱替仓内的多金属结核为富海水多金属结核。

步骤二，出口阀门和进口阀门均开启，液态二氧化碳储存仓通过进口阀门向海水驱替仓内注入液态二氧化碳，液态二氧化碳沉降至海水驱替仓的底部，海水由出口阀门排至箱体的外部。

海水驱替仓内的液态二氧化碳浓度达到设定值后，出口阀门和进口阀门关闭，海水驱替仓内的富海水多金属结核转化为富液态二氧化碳多金属结核。

步骤三，叠动阀门开启，富液态二氧化碳多金属结核下落至高温爆破仓，待富液态二氧化碳多金属结核全部进入高温爆破仓后，叠动阀门关闭。

步骤四，变压反应仓内的压力迅速增大，其内部的超临界二氧化碳转换为固相二氧化碳，急剧释放大量热能，热能通过热传递的方式进入高温爆破仓。

高温爆破仓内的富液态二氧化碳多金属结核吸收热量，多金属结核疏松孔内的液态二氧化碳快速转变为气态二氧化碳，实现多金属结核的破碎。

步骤五，高温爆破仓内的气态二氧化碳通过其顶部的二氧化碳出口进入二氧化碳输送管，气态二氧化碳较大部分进入二氧化碳输送管后，高温爆破仓顶部的二氧化碳出口关闭。

之后，变压反应仓内的压力迅速降低，其内部的固相二氧化碳转换为超临界二氧化碳，急剧吸收大量热能，热能通过热传递的方式进入变压反应仓，气态二氧化碳放热后转换为液态二氧化碳。

步骤六，二氧化碳输送管内的液态二氧化碳通过泵吸的方式进入液态二氧化碳储存仓，为海水驱替仓提供稳定的液态二氧化碳供给。

进一步地，所述二氧化碳出口及碎矿石出口分别配置有电控门体，各电控门体的信号端均与控制单元通讯相连。

步骤四中，变压反应仓向高温爆破仓内供热时，高温爆破仓顶部的二氧化碳出口开启，其底部的碎矿石出口关闭。

步骤五中，高温爆破仓顶部的二氧化碳出口关闭后，其底部的碎矿石出口打开，碎矿石输送机构将其上方破碎的多金属结核输送至高温爆破仓的一侧，经由碎矿石出口排至箱体的外部。

另外，步骤三中，所述叠动阀门关闭后，下一批次的多金属结核按照步骤一的方式进入海水驱替仓，并在海水驱替仓内完成由富海水多金属结核向富液态二氧化碳多金属结核的转化。

通过采用上述技术方案，本发明的有益技术效果是：本发明利用多金属结核疏松多孔的结构与二氧化碳相变实现多金属结核的破碎，破碎效率高，工作稳定性好，可长时间在海底工作，自动化程度高，机械故障率大幅降低。

附图说明

图1是本发明利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的装置的结构示意图。

图2是图中本发明的内部结构示意图。

图3是本发明利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的装置的剖视图。

图4是本发明的固定阀板的结构示意图。

图5是本发明的活动阀板的底部视向结构图。

图6是本发明利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的装置的工作流程图。

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5，一种利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的装置，包括箱体1、顶部阀门23、碎矿石输送机构、碎矿石出口122及控制单元，所述箱体1的内部由隔板分成海水驱替仓11、高温爆破仓12、变压反应仓13和液态二氧化碳储存仓14。利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的装置的工作环境为深海的底部。

变压反应仓13位于海水驱替仓11的右侧且与高温爆破仓12相邻布置，液态二氧化碳储存仓14位于变压反应仓13的上方，且与海水驱替仓11相邻布置。海水驱替仓11与液态二氧化碳储存仓14之间设有进口阀门21，另一侧上部设有出口阀门22，顶部阀门23设在海水驱替仓11的顶壁上，所述进口阀门21、出口阀门22及顶部阀门23的信号端均与控制单元通讯相连。控制单元采用现有技术已有的控制单元，进口阀门21、出口阀门22及顶部阀门23均为电控阀门，控制单元通过信号控制各阀门的开启和关闭。

所述箱体1的顶部设置有矿石输入管10，矿石输入管10的一端通过顶部阀门23与海水驱替仓11相连相通，顶部阀门23控制矿石输入管10与海水驱替仓11的导通和断开，矿石输入管10的另一端可连接矿石暂存仓，顶部阀门23的作用为控制进入海水驱替仓11内的富海水多金属结核的速率和数量。工作状态下，液态二氧化碳储存仓14存储有液态二氧化碳，顶部阀门23阀门打开后，多金属结核通过矿石输入管10进入海水驱替仓11，由于多金属结核为疏松多孔结构，出口阀门22为打开状态，海水驱替仓11内的多金属结核为富海水多金属结核。

所述海水驱替仓11的侧壁上设置有两个二氧化碳浓度检测桩111，其中一个二氧化碳浓度检测桩111安装于海水驱替仓11的下部，另一个二氧化碳浓度检测桩111相邻安装于出口阀门22的下侧，各二氧化碳浓度检测桩111的信号端均与控制单元通讯相连。安装在下部的二氧化碳浓度监测桩111预设浓度阈值，安装在上部的二氧化碳浓度监测桩预设浓度值，具体浓度阈值和浓度值依据装置实际工作情况而定。主要作用是监测海水驱替仓11内液态二氧化碳浓度情况，实现海水驱替仓11被液态二氧化碳所充满，多金属结核为富液态二氧化碳多金属结核。

多金属结核进入海水驱替仓11后，顶部阀门23关闭，进口阀门21和出口阀门22打开，液态二氧化碳储存仓14内的液态二氧化碳经由进口阀门21进入海水驱替仓11并沉降至其下部，液态二氧化碳充满海水驱替仓11，海水由出口阀门22排至海水驱替仓11的外部，之后，进口阀门21和出口阀门22关闭，液态二氧化碳进入多金属结核的疏松孔内，富海水多金属结核转变为富液态二氧化碳多金属结核。

高温爆破仓12位于箱体1下部，海水驱替仓11位于高温爆破仓12的左上方，高温爆破仓12与海水驱替仓11之间通过叠动阀门24相连。叠动阀门24包括固定阀板241、活动阀板242及直线电机243，固定阀板241水平布置，其侧边与隔板及箱体1的侧壁固定相连成一体。

所述固定阀板241上具有等间隔开设的多个第一条形孔248，活动阀板242滑动设置在固定阀板241的上表面，活动阀板242上开设有与第一条形孔248数量相等且一一正对的第二条形孔245。所述第二条形孔245的宽度与第一条形孔248的宽度相等且大于8cm，第一条形孔248和第二条形孔245的宽度可保证多金属结核能够全部通过，活动阀板242位于任意相邻两个第二条形孔245之间部分的宽度大于第一条形孔248的宽度。叠动阀门24开启状态下，活动阀板242上的第二条形孔245与固定阀板241的第一条形孔248位置重合，富液态二氧化碳多金属结核由海水驱替仓11进入高温爆破仓12。

具体地，固定阀板241的上表面具有平行布置的两段燕尾滑槽246，两段燕尾滑槽246分别位于各第一条形孔的前后两侧。每个燕尾滑槽246的内部均滑动设有一个导滑块247，各导滑块247与活动阀板242的底面固定相连，活动阀板242的底面与固定阀板241的上表面贴合，具有较好的密封性。

直线电机243设置在箱体1的外壁上，通过推杆244驱动活动阀板242与固定阀板241相对运动，直线电机243优选采用耐腐蚀高扭矩的纯铜电机。具体地，所述推杆244为圆形截面的刚性直杆，推杆244穿过箱体1的左侧壁并与其滑动密封配合，推杆244的一端与直线电机243的输出端相连，另一端与活动阀板242的侧壁相连。直线电机243通过推杆244驱动活动阀板242直线运动，开启或关闭叠动阀门24，当海水驱替仓11内的富液态二氧化碳多金属结核和液态二氧化碳进入高温爆破仓12后，叠动阀门24关闭。

变压反应仓13与海水驱替仓11及液态二氧化碳储存仓14相邻侧的隔板均采用绝热板31，变压反应仓13与高温爆破仓12及二氧化碳输送管4相邻侧的隔板均采用导热板32。所述变压反应仓13的后侧设置有可实现其内部压力增减的变压机构6，变压机构6的作用为迅速实现变压反应仓13内压力增减，为超临界二氧化碳与固相二氧化碳转变创造外部压力条件。

具体地，变压机构6采用圆筒状的气缸，气缸的一端伸至变压反应仓13的内部，气缸的圆周外壁与箱体1的侧壁固定密封相连，气缸内部设置有活塞，活塞与气缸的内壁互动密封配合，活塞背离变压反应仓13的一侧配置有电控液压油缸，液压油缸通过驱动活塞运动调节变压反应仓13内部的压强变化。

所述变压反应仓13内装有超临界二氧化碳，通过改变变压反应仓13内的压强，使变压反应仓13内的二氧化碳在超临界态与固态之间变化，实现放热和吸热。

变压反应仓13的外侧相邻设有二氧化碳输送管4，二氧化碳输送管4一端连接高温爆破仓12，另一端连接液态二氧化碳储存仓14。所述高温爆破仓12的右侧顶部具有二氧化碳出口121，二氧化碳输送管4的一端与二氧化碳出口121相连，其另一端伸至液态二氧化碳储存仓14的内部，并配置有泵吸机41。

高温爆破仓12内的富液态二氧化碳多金属结核受热后，其疏松孔内的液态二氧化碳快速转为气态使多金属结核破碎，其与液态二氧化碳也转化为气态，经过二氧化碳出口121进入二氧化碳输送管4内，之后，二氧化碳出口121关闭，碎矿石出口122打开。二氧化碳输送管4内的气态二氧化碳热量被吸收后转化为二氧化碳，由泵吸机41抽送至液态二氧化碳储存仓14存储，为海水驱替仓提供稳定的液态二氧化碳供给。

碎矿石输送机构设置在高温爆破仓12的下部，碎矿石出口122开设于高温爆破仓12的底部。所述二氧化碳出口121及碎矿石出口122分别配置有电控门体，各电控门体的信号端均与控制单元通讯相连。具体地，碎矿石输送机构包括主动辊51、从动辊52、支撑辊53及输送带54，输送带54相邻布置在碎矿石出口122的一侧，主动辊51、从动辊52分别设置在输送带54的两端内侧。

所述支撑辊53有多个，依次等间隔设置在主动辊51、从动辊52之间，主动辊51、从动辊52的两端与箱体1的侧壁转动密封配合，主动辊51的一端穿出箱体1并配置有电机。所述输送带54的工作面上具三角形截面的若干个隔条541，所有隔条541沿输送带54的长度方向依次等间隔布置。破碎后的多金属结核经由碎矿石输送机构送至高温爆破仓12的底部右侧，并通过碎矿石出口122排出箱体1的外部，之后碎矿石出口122关闭。

实施例2，结合图1至图6，一种利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的装置的方法，包括如下步骤：

步骤一，叠动阀门24保持关闭状态，顶部阀门23打开，多金属结核经由箱体1的顶部进入海水驱替仓11内，多金属结核完全进入海水驱替仓11后，顶部阀门23关闭，此时，海水驱替仓11内的多金属结核为富海水多金属结核。

步骤二，出口阀门22和进口阀门21均开启，液态二氧化碳储存仓14通过进口阀门21向海水驱替仓11内注入液态二氧化碳，液态二氧化碳沉降至海水驱替仓11的底部，海水由出口阀门22排至箱体1的外部。

海水驱替仓11内的液态二氧化碳浓度达到设定值后，出口阀门22和进口阀门21关闭，海水驱替仓11内的富海水多金属结核转化为富液态二氧化碳多金属结核。

步骤三，叠动阀门24开启，富液态二氧化碳多金属结核下落至高温爆破仓12，待富液态二氧化碳多金属结核全部进入高温爆破仓12后，叠动阀门24关闭。

所述叠动阀门24关闭后，下一批次的多金属结核按照步骤一的方式进入海水驱替仓11，并在海水驱替仓11内完成由富海水多金属结核向富液态二氧化碳多金属结核的转化。

步骤四，变压反应仓13内的压力迅速增大，其内部的超临界二氧化碳转换为固相二氧化碳，急剧释放大量热能，热能通过热传递的方式进入高温爆破仓12。变压反应仓13向高温爆破仓12内供热时，高温爆破仓12顶部的二氧化碳出口121开启，其底部的碎矿石出口122关闭。

高温爆破仓12内的富液态二氧化碳多金属结核吸收热量，多金属结核疏松孔内的液态二氧化碳快速转变为气态二氧化碳，二氧化碳相变瞬间体积膨胀实现多金属结核的破碎。

步骤五，利用气态二氧化碳密度小于海水密度的特性，高温爆破仓12内的气态二氧化碳通过其顶部的二氧化碳出口121进入二氧化碳输送管4，气态二氧化碳较大部分进入二氧化碳输送管4后，高温爆破仓12顶部的二氧化碳出口121关闭。考虑到高压爆破仓12的密闭性，其内部的气态二氧化碳会在气压作用下进入二氧化碳输送管路4，同时由于气压平衡问题，只有较大部分的气态二氧化碳进入二氧化碳输送管，可定期向液态二氧化碳储存仓14内补充液态二氧化碳。

高温爆破仓12顶部的二氧化碳出口121关闭后，其底部的碎矿石出口122打开，碎矿石输送机构将其上方破碎的多金属结核输送至高温爆破仓12的一侧，经由碎矿石出口122排至箱体1的外部。

之后，变压反应仓13内的压力迅速降低，其内部的固相二氧化碳转换为超临界二氧化碳，急剧吸收大量热能，热能通过热传递的方式进入变压反应仓13，气态二氧化碳放热后转换为液态二氧化碳。

步骤六，二氧化碳输送管4内的液态二氧化碳通过泵吸的方式进入液态二氧化碳储存仓14，为海水驱替仓11提供稳定的液态二氧化碳供给。

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 (9)

1.利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的装置，其特征在于，包括箱体、顶部阀门、碎矿石输送机构、碎矿石出口及控制单元，所述箱体的内部由隔板分成海水驱替仓、高温爆破仓、变压反应仓和液态二氧化碳储存仓；

高温爆破仓位于箱体下部，海水驱替仓位于高温爆破仓的左上方，高温爆破仓与海水驱替仓之间通过叠动阀门相连；

变压反应仓位于海水驱替仓的右侧且与高温爆破仓相邻布置，液态二氧化碳储存仓位于变压反应仓的上方，且与海水驱替仓相邻布置；

变压反应仓的外侧相邻设有二氧化碳输送管，二氧化碳输送管一端连接高温爆破仓，另一端连接液态二氧化碳储存仓；

海水驱替仓与液态二氧化碳储存仓之间设有进口阀门，另一侧上部设有出口阀门，顶部阀门设在海水驱替仓的顶壁上，所述进口阀门、出口阀门及顶部阀门的信号端均与控制单元通讯相连；

碎矿石输送机构设置在高温爆破仓的下部，碎矿石出口开设于高温爆破仓的底部；

叠动阀门包括固定阀板、活动阀板及直线电机，固定阀板水平布置，其侧边与隔板及箱体的侧壁固定相连成一体；

所述固定阀板上具有等间隔开设的多个第一条形孔，活动阀板滑动设置在固定阀板的上表面，活动阀板上开设有与第一条形孔数量相等且一一正对的第二条形孔；

直线电机设置在箱体的外壁上，通过推杆驱动活动阀板与固定阀板相对运动。

2.根据权利要求1所述利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的装置，其特征在于，所述海水驱替仓的侧壁上设置有两个二氧化碳浓度检测桩，其中一个二氧化碳浓度检测桩安装于海水驱替仓的下部，另一个二氧化碳浓度检测桩相邻安装于出口阀门的下侧，各二氧化碳浓度检测桩的信号端均与控制单元通讯相连。

3.根据权利要求1所述利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的装置，其特征在于，所述第二条形孔的宽度与第一条形孔的宽度相等且大于8cm，活动阀板位于任意相邻两个第二条形孔之间部分的宽度大于第一条形孔的宽度；

所述推杆为圆形截面的刚性直杆，推杆穿过箱体的左侧壁并与其滑动密封配合，推杆的一端与直线电机的输出端相连，另一端与活动阀板的侧壁相连。

4.根据权利要求1所述利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的装置，其特征在于，固定阀板的上表面具有平行布置的两段燕尾滑槽，两段燕尾滑槽分别位于各第一条形孔的前后两侧；

每个燕尾滑槽的内部均滑动设有一个导滑块，各导滑块与活动阀板的底面固定相连，活动阀板的底面与固定阀板的上表面贴合。

5.根据权利要求1所述利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的装置，其特征在于，碎矿石输送机构包括主动辊、从动辊、支撑辊及输送带，输送带相邻布置在碎矿石出口的一侧，主动辊、从动辊分别设置在输送带的两端内侧；

所述支撑辊有多个，依次等间隔设置在主、从动辊之间，主、从动辊的两端与箱体的侧壁转动密封配合，主动辊的一端穿出箱体并配置有电机；

所述输送带的工作面上具三角形截面的若干个隔条，所有隔条沿输送带的长度方向依次等间隔布置。

6.根据权利要求1所述利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的装置，其特征在于，所述高温爆破仓的右侧顶部具有二氧化碳出口，二氧化碳输送管的一端与二氧化碳出口相连，其另一端伸至液态二氧化碳储存仓的内部，并配置有泵吸机。

7.根据权利要求1所述利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的装置，其特征在于，变压反应仓与海水驱替仓及液态二氧化碳储存仓相邻侧的隔板均采用绝热板，变压反应仓与高温爆破仓及二氧化碳输送管相邻侧的隔板均采用导热板；

所述变压反应仓的后侧设置有可实现其内部压力增减的变压机构。

8.一种利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的方法，其特征在于，采用如权利要求1至7任意一项所述的装置，包括如下步骤：

步骤一，叠动阀门保持关闭状态，顶部阀门打开，多金属结核经由箱体的顶部进入海水驱替仓内，多金属结核完全进入海水驱替仓后，顶部阀门关闭，此时，海水驱替仓内的多金属结核为富海水多金属结核；

步骤二，出口阀门和进口阀门均开启，液态二氧化碳储存仓通过进口阀门向海水驱替仓内注入液态二氧化碳，液态二氧化碳沉降至海水驱替仓的底部，海水由出口阀门排至箱体的外部；

海水驱替仓内的液态二氧化碳浓度达到设定值后，出口阀门和进口阀门关闭，海水驱替仓内的富海水多金属结核转化为富液态二氧化碳多金属结核；

步骤三，叠动阀门开启，富液态二氧化碳多金属结核下落至高温爆破仓，待富液态二氧化碳多金属结核全部进入高温爆破仓后，叠动阀门关闭；

步骤四，变压反应仓内的压力迅速增大，其内部的超临界二氧化碳转换为固相二氧化碳，急剧释放大量热能，热能通过热传递的方式进入高温爆破仓；

高温爆破仓内的富液态二氧化碳多金属结核吸收热量，多金属结核疏松孔内的液态二氧化碳快速转变为气态二氧化碳，实现多金属结核的破碎；

步骤五，高温爆破仓内的气态二氧化碳通过其顶部的二氧化碳出口进入二氧化碳输送管，气态二氧化碳较大部分进入二氧化碳输送管后，高温爆破仓顶部的二氧化碳出口关闭；

之后，变压反应仓内的压力迅速降低，其内部的固相二氧化碳转换为超临界二氧化碳，急剧吸收大量热能，热能通过热传递的方式进入变压反应仓，气态二氧化碳放热后转换为液态二氧化碳；

步骤六，二氧化碳输送管内的液态二氧化碳通过泵吸的方式进入液态二氧化碳储存仓，为海水驱替仓提供稳定的液态二氧化碳供给。

9.根据权利要求8所述的利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的方法，其特征在于，所述二氧化碳出口及碎矿石出口分别配置有电控门体，各电控门体的信号端均与控制单元通讯相连；

步骤四中，变压反应仓向高温爆破仓内供热时，高温爆破仓顶部的二氧化碳出口开启，其底部的碎矿石出口关闭；

步骤五中，高温爆破仓顶部的二氧化碳出口关闭后，其底部的碎矿石出口打开，碎矿石输送机构将其上方破碎的多金属结核输送至高温爆破仓的一侧，经由碎矿石出口排至箱体的外部；

另外，步骤三中，所述叠动阀门关闭后，下一批次的多金属结核按照步骤一的方式进入海水驱替仓，并在海水驱替仓内完成由富海水多金属结核向富液态二氧化碳多金属结核的转化。