深海采矿技术

深海采矿技术
采矿系统的组成
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深海采矿技术
采矿体系的组成及功能
集矿机：在海底采集结核矿石，并进行初处理， 向扬矿子系统供矿；
扬矿子系统：将采集的结核矿石经管道提升到 海面采矿船；
监控子系统：定位、作业控制和管理；
采矿船：深海采矿作业平台，为海下设备提供 支承、动力、设备存放和维修，同时完成结核 矿石贮存和向运输船转运；
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深海采矿技术
海底拖撬系统
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海底拖撬采矿系统 深海采矿技术
连续链斗采矿系统(CLB)
单船式连续绳斗式采矿
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双船式连续绳斗式采矿系统
深海采矿技术
连续链斗采矿系统(CLB)
优点：系统设备简单、易于操作、维 修方便、投资小、投产快等。
缺点：采矿效率和资源回收率低、作 业受地形条件影响大、绳索易 缠结等。
运输支持子系统：将结核矿石运输到口岸，向
采矿船供应补给品及人员轮班。
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集矿机采集路线
深海采矿技术
集矿机与扬矿管道结合 的流体提升采矿系统
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深海采矿技术
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深海采矿技术
采矿船
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集矿机
组成
P实PT文档验演模板用集矿机外观图
或由采矿船经刚性管道拖拽行走)，采集
的结核在集矿机内清洗脱泥和破碎后，
经软管输送到连接于刚性扬矿管下端的
中间矿仓，然后结核在刚性管道中以浆
体形式被扬送到海面采矿船上。
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集矿机与扬矿管 道结合的流体提
升采矿系统
分类 水力提升 气力提升 轻介质提升
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深海采矿技术
结核开采的基本任务
按产业生产规模，从5000-6000米的深 海底，将多金属结核连续、高效地采集 并输送到海面采矿船上；
开采系统和设备不但技术上可行，而 且具有高度的可靠性、先进性和经济 性。
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深海采矿技术
结核开采技术方案
用拖网型的集矿机收集，用管道提升； 用铲斗状集矿机收集，用绳子或钢缆 将铲斗拉上来； 用拖网型的集矿机收集，用集矿机自 身的浮力将之运至海面 。
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集矿机
组成
行进装置：具有支持和行进功能，集矿机在海底的运动，必须考虑
沉积物的承载力或剪切力。集矿机应能处理一定的斜坡以及小的障
碍物；
集矿装置：在海底拾收锰结核或吸取锰结核-沉积物混合物，集矿
装置是集矿机的核心；
分选装置：洗去沉积物和结核细小微粒，有的还可拒绝大颗粒结核
或异物；
碎矿装置：将结核粉碎到适于提升的粒径；
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集矿机
集矿方法类型
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集矿机
集矿机的分类
水利式采集器
机械式采集器
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混合式采集器
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集矿机
海底行走车
• 滑板型(Stcd Type) • 车轮型(Wheel Type) • 挂链式驱动型(Hanging Chain Type) • 履带式无轨道型(Caterpiller Type) • 螺旋推进叶轮型(Archimedean Screw Type) • 机械行走型(Mechanical Leg Type)
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技术难度
结核赋存在4000～6000米深的洋底，开采过程
必须全部实现遥测遥控；
洋底地形地貌相当复杂，洋底表层为剪切强度
仅0~3Kpa的软泥层，并有海底洋流的影响；
整个采矿系统是在复杂的海洋气象和海洋环境
下作业，必须进行准确系统的导航定位和保持
整个系统的动态稳定；
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深海采矿技术
技术难度
在高压条件下的密封、绝缘技术难度很大；
整个系统各组成单元的联接装置必须保证可靠
而快速的联接和拆卸；
保证软管内矿石输送通畅是一个非常重要而复
杂的问题 ；
整个系统的可靠性要求极高，能及时诊断和自
处理 ；
环境保护问题 。
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深海多金属结核的 开采系统
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深海采矿技术
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2020/11/26
深海采矿技术
海洋采矿的技术难度
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工艺过程
集矿机将赋存在大面积洋底的结核采 集起来，经过脱泥、破碎、经软管输送到 水下中间平台的中继料仓里，然后由给料 机将结核给入扬矿主管道，由提升泵将其 提升到洋面采矿船上。
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履带式集矿机
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水下采矿航行器
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多金属结核开采系统基本参数
系统生产能力
年产量：干结核3×106t
年限：20年连续开采
富矿面积：2×104 km2区域
系统日、小时生产能力
每年有效工作日：250d/a
每天效作业时间：20h
日额定产量：6000t/d
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小时额定产量：300t/h
稳定装置：又称稳定片，当集矿机受到翻转、颠簸等作用力时，起
到稳定作用；
漂浮装置：减小集矿机与海底之间的相互作用力，防止集矿机深陷
入沉积物； PPT文档演模板
深海采矿技术
集矿机
组成
给料机构和收集仓：给料机构协助提升，收集仓暂存结核。 机架：一方面支承装在集矿机上的机器，同时缓和着底、离底 时的冲击。另外当集矿机入库、操作和海底拖航时，机架具有 承载这些负荷的能力。 电力、检测控制装置：电力装置由潜水马达、水中变压器、水 中分电箱、电动机操作柜组成，体积小、重量轻并可靠，检测 控制装置由船上控制台和各种水中传感器组成，监视集矿机各 装置的工作性能； 液压装置：在集矿机内装有一阀门，当发生堵塞时以迅速排除 堵塞，另外还有一阀门用于调整集矿量，液压装置主要控制这 两个阀门工作。
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深海采矿技术
自动穿梭式采矿车采矿系统
20世纪80年 代，法国对自动 穿梭式采矿车系 统进行了研究尝 试。
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深海采矿技术
自动穿梭式采矿车采矿系统
优点：设备独立、灵活性好，采集效 率较高，回采损失小，能大幅 度提高结核产量。
缺点：要求非常先进的设备制作技术 和遥控技术，造价很高，开发 难度较大。
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深海采矿技术
集矿机与扬矿管道 结合的流体提升采
矿系统
组成：集矿机 输送软管 中间矿仓 刚性扬矿管 采矿船
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深海采矿技术
组成：集矿机 输送软管 中间矿仓 刚性扬矿管 采矿船
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深海采矿技术
集矿机与扬矿管道结合的流体提升 采矿系统
作业过程
集矿机在海底采集结核(能自动行走