[實用新型]一種海底礦產資源富鈷結殼的采掘頭

有效

• 申請號: 201821682910.2
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN209163802U
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 李力;何林峰;孟藝敏
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: E21C50/00
• 分類號: E21C50/00;E21C27/12;E21C35/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種海底礦產資源富鈷結殼的采掘頭，用于切削并收集深海中的富鈷結殼薄層礦。該采掘頭主要由水力式采集機構、安裝盤、液壓減震器、刀盤、刀盤安裝軸頸和軸承系統組成。該采掘頭安裝在海底作業車上，作業車帶動采掘頭移動。液壓馬達驅動安裝盤繞其中心軸轉動，三個旋轉刀盤繞自身中心軸轉動，利用高速的轉速切削結殼使得結殼與基巖分離，三個刀盤配合旋轉將剝離下的結殼塊集中于采掘頭的中心部位；水力式采集機構產生負壓，將結殼塊隨水流吸入水力式采集機構的料倉中，具有集礦效率高、微地形敏感等特點。本實用新型使用采掘和采集機構一體化，使得采掘頭結構緊湊、集礦能耗更低，刀盤獨立的液壓減震器結構使得采掘頭能夠貼合地面，提高了破碎效率。

技術領域

本實用新型涉及海堤工程作業設備技術領域，具體設計一種海底礦產資源富鈷結殼的采掘頭。

背景技術

隨著陸地礦產資源的短缺和枯竭，世界各國紛紛將注意力轉向資源豐富的海洋，開發和利用海洋資源也成為了人類社會發展的必然趨勢。研究表明，富鈷結殼富含鈷、鎳、銅、鋅、鐵等多種金屬，總金屬含量高，其中戰略性金屬鈷的含量在所有深海礦產資源中最高，且超過陸地礦鈷品位的幾十倍，具有巨大的經濟價值。我國根據已勘探查明了富鈷結殼的分布規律和礦床特性和資源量，已向國際海底管理局申請在海底區域內獲得了富鈷結殼開采礦區。

富鈷結殼是一種產于大洋800～2800米水深海山表面的沉積固體礦床，厚度大部分為2～10cm，屬于薄層礦體。富鈷結殼的采礦系統是采用采掘頭將海山表面的富結殼礦體剝離基巖，由采集機構將礦體收集至提升管內，然后礦體與水一起提升至海面。對于一種高效而環境友好型的富鈷結殼采礦系統而言，在采掘過程中應盡可能多的采掘剝離富結殼礦體且盡可能少地采掘基巖，從而降低采掘頭能耗而提高其效率，同時減小提升系統的能耗，從而降低整個采礦系統的能耗，也滿足國際海底管理局提出的環境保護要求。由于富集富鈷結殼的海山表面為崎嶇不平的地形，采掘頭在其表面采掘剝離僅幾厘米厚的鈷結殼礦層的難度非常大，如果采掘頭不能沿崎嶇不平的海山表面移動而適用于不平的海山表面來采掘剝離礦體的話，則采掘頭將直接剝離非常多的基巖，這將引起采掘能耗和提升能耗的大大提升，同時也將破壞了更多的海底表面而引起環境問題。此外，在采掘富鈷結殼時由于脆性的富鈷結殼在剝離時會產生較多粉礦，機械式集礦機構將無法收集粉碎，將會失去寶貴的礦物，需要采集機構即可收集固體礦體也可收集粉礦。因此，有必要設計一種適用于海山不平表面來剝離富鈷結殼，且集采掘與集礦于一體的富鈷結殼采掘頭。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種適用于不平海山表面的、采掘能耗低的富鈷結殼剝離與集礦一體化的三旋轉刀盤采掘頭，可用于深海礦產資源富鈷結殼開采系統。

本實用新型采用以下技術方案：

一種富鈷結殼剝離與集礦一體化的三旋轉刀盤采掘頭，由水力式集礦機構、安裝盤、液壓減震器、刀盤、刀盤安裝軸頸和軸承系統組成，其特征在于：刀盤通過軸承系統安裝在刀盤安裝軸頸下半部分，液壓減震器刀盤安裝軸頸頂部通過螺栓與安裝盤相連，中部通過螺栓與液壓減震器相連，液壓減震器另一端鉸接在安裝盤上，三個刀盤及刀盤安裝軸頸均布在安裝盤錐形中空部分邊緣，水力式集礦機構2的導管位于安裝盤中心，與安裝盤通過螺紋連接。

所述軸承系統包括大軸承、鎖緊軸承、小軸承、止推軸承四個軸承，軸承系統頂部安裝有卡簧，刀盤與安裝盤之間有密封圈。

所述安裝盤內部加工有儲油孔和過油孔，均布在三個方向上，儲油孔內裝有儲油囊，過油孔連通儲油囊和油管，油管再與刀盤安裝軸頸軸線上的通孔連通。

所述液壓減震器上部與安裝盤通過螺栓鉸接，下部與刀盤安裝軸頸通過螺栓鉸接。

所述安裝盤中間部分向外呈錐形凸出，該錐形凸出部分中空，水力集礦機構的導管末端加工有螺紋與安裝盤的內螺紋配合連接。