国内外水下采矿技术及装备的发展现状

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• 海底实时定位
组合导航
压陷强度-切应力-滑移的复杂规律
• 水动力特性
在这方面,德国、 韩国以及我国中南大 学、长沙矿山研究院 等单位的研究团队开 展过大量的理论分析 与试验研究
三、关键技术
海底采矿车行走技术
• 履带-底泥的作用机理
• 海底实时定位
组合导航
压陷强度-切应力-滑移的复杂规律
• 水动力特性
拖斗式采 矿系统
连续绳斗 开采系统
自动穿梭 艇式开采 系统
右图是鹦鹉螺矿业 的深海多金属硫化物商 业采矿系统示意图,据 报道该系统于2013年完 成组成。
管道提升 式开采系 统
通用技术
深海动力、 深海通信等
三、关键技术
深海采矿 技术
深海矿产采 集、输送等
专用技术
三、关键技术
多金属结核采集技术
多金属结核赋存于水深4000~6 000 m 的海底沉积物表层, 往往处于半埋藏状态;多为球形或椭球形,粒径一般为 2~10 cm,密度约 2100 kg/m³。
在这方面,德国、 韩国以及我国中南大 学、长沙矿山研究院 等单位的研究团队开 展过大量的理论分析 与试验研究
三、关键技术
矿物从海底向海面的输送技术
三、关键技术
水面支持系统
面临的问题: 深海采矿系统整体联动
• 动力定位 • 升沉补偿系统
四、发展趋势
目前水下矿产资源开采技术的研究主 要是围绕多金属结核和多金属硫化物,西 方发达国家目前已实现技术储备,一旦时 机成熟,稍微吸收科技发展,就可以进行 商业开发。 围绕着关键技术,西方国家在做精做 细,而我国现在处于初步阶段,相关勘探、 实验不足,只是做了一些相关机理的研究 和简单的实验。
国内外水下采矿技术及装备的 发展现状
Underwater mining technology
姓名: 学号:
一、研究背景海底的矿藏
广袤无垠的海洋是人类拥有的巨大资源宝库。除油气资 源和海滨矿砂外,还有多金属结核、富钴结壳和多金属硫化 物等金属矿产资源。这些矿物中富含镍、钴、铜、锰及金、 银金属等,总储量分别高出陆上相应储量的几十倍到几千倍。
2013年,在西北太平洋海 山区,获得一块面积为 3000平方公里的富钴结壳 矿区。
一、研究背景面临的环境
拖斗式采 矿系统
二、技术方案
技术 方案
连续绳斗 开采系统
自动穿梭 艇式开采 系统
管道提升 式开采系 统
二、技术方案
拖斗式采 矿系统
连续绳斗 开采系统
自动穿梭 艇式开采 系统
管道提升 式开采系 统
拖斗式采 矿系统
连续绳斗 开采系统
自动穿梭 艇式开采 系统
管道提升 式开采系 统
1978 年,OMI 采 用该系统在太平洋进 行了数次深海多金属 结核采矿海试,成功 地从 5200m水深海底 采集到数百吨多金属 结核,最大产能超过 40t/h,验证了该系统 原理及其深海采矿的 技术可行性。
二、技术方案
1960 年初由美国 加利福利亚大学Mero 教授设计。 该系统由采矿船、 拖缆和铲斗3部分组 成。
二、技术方案
拖斗式采 矿系统
连续绳斗 开采系统
自动穿梭 艇式开采 系统
1972 年,日 本对连续链斗法进 行采矿试验,但作 业中链索缠在一起 而使试验终止。
管道提升 式开采系 统
主要由采 矿船、拖缆、 绳斗和牵引 机等部分组 成。
三、关键技术
多金属硫化物采集技术
矿体在海底呈大块状,厚度高达十几米或数十米。根据 对大量样品的力学性能测试,海底多金属硫化物矿的断裂特 性类似于煤,韧性和塑性类似于盐和碳酸钾。
三、关键技术
富钴结壳采集技术
Biblioteka Baidu
富钴结壳矿床主要分布于400~4 000 m 水深的海山、 中脊和海台的斜坡和顶部表面,以 2~20 cm 厚度的结壳 状黏附在基岩上。 关键问题是如何将结壳从基岩上有效剥离
多金属结核
富钴结壳
多金属硫化物
一、研究背景圈地运动
西方各国从 20 世纪 50 年代末开始投资进行“区域” 活动,抢占最具商业远景的多金属结核富矿区,并且已形 成了多金属结核商业开采前的技术储备。
一、研究背景中国的加入
1991年3月我国取得国际海 底开发先驱投资者资格。 2001年,在东北太平洋的 取得一块面积为7.5万平方 公里的多金属结核勘探合 同矿区。 2011年,在西南印度洋取 得一块多金属硫化物矿区。
海底存在着相对封闭的生物圈,如何保护海底 生态系统是发达国家接下来的发展趋势之一
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不足之处,敬请指正!
方法:主要是陆地岩石切削螺旋滚筒截齿轧削、盘刀切削、拖刀耙 削等机械式破碎剥离方法。水射流剥离、声波破碎等概念和方案也曾被 考虑,但由于破碎能耗高等原因暂时难以获得实际应用。
总体上说,深海富钴结壳的采集是一项尚未解决的 难题,由此也将影响富钴结壳商业开采的时机。
三、关键技术
海底采矿车行走技术
• 履带-底泥的作用机理
二、技术方案
拖斗式采 矿系统
连续绳斗 开采系统
自动穿梭 艇式开采 系统
管道提升 式开采系 统
1979 年,法国工程师 提出穿梭艇式采矿系统方 案,该系统设想由一系列 能自由潜入海底的独立采 集器(穿梭艇)组成,到达海 底后采集器排出压载物采 集结核后再浮上水面,但 可行性研究表明系统过于 昂贵。
二、技术方案
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