[發(fā)明專利]一種深海多金屬結(jié)核近底拖曳采礦系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010637866.9
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111577288A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏建新;李琦;劉永升;呂士輝;曹華德;張健松
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學（北京）
• 主分類號: E21C50/02
• 分類號: E21C50/02;B63B27/25
• 代理公司: 北京天江律師事務(wù)所 11537
• 代理人: 朱紅來

1.一種深海多金屬結(jié)核近底拖曳采礦系統(tǒng)，包括水面支持船舶(1)，其特征在于：它還包括水下近底采礦平臺(2)、海底采集系統(tǒng)(3)；所述水面支持船舶(1)的月池位置處設(shè)有塔吊(14)，塔吊(14)吊裝有主揚礦管道(4)，主揚礦管道(4)的下端與水下近底采礦平臺(2)相接，水下近底采礦平臺(2)通過拖拽管道與海底采集系統(tǒng)(3)相連接，所述海底采集系統(tǒng)(3)包括多組相互鉸接的水力式采集單元(15)，多組水力式采集單元組成寬幅采集頭；

由水下近底采礦下臺(2)將高壓水送到海底采集系統(tǒng)(3)的水力式采集單元(15)內(nèi)，進行高壓水射流式采集礦石，并由水下近底采礦下臺(2)將礦石抽吸回，再由水下近底采礦下臺(2)將礦石送到主揚礦管道(4)內(nèi)，使礦石被提升至海面的水面支持船舶(1)上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海多金屬結(jié)核近底拖曳采礦系統(tǒng)，其特征在于：所述水下近底采礦下臺(2)包括采礦平臺本體(5)、動力系統(tǒng)(6)、高壓水系統(tǒng)(7)、泵吸系統(tǒng)(8)、儲料給料系統(tǒng)(9)、通訊定位系統(tǒng)(10)、監(jiān)測系統(tǒng)(11)；

所述采礦平臺本體(5)上設(shè)置有上連接頭(12)及下連接頭(13)，上連接頭(13)用于連接主揚礦管道(4)，下連接頭(13)用于連接海底采集系統(tǒng)(3)；所述動力系統(tǒng)(6)安裝在采礦平臺本體(5)上，驅(qū)動水下近底采礦平臺(2)前進及轉(zhuǎn)動；所述高壓水系統(tǒng)(7)通過高壓水管(16)連通海底采集系統(tǒng)(3)，為海底采集系統(tǒng)(3)供給高壓水；所述泵吸系統(tǒng)(8)通過輸送管道(17)連通海底采集系統(tǒng)(3)，從海底采集系統(tǒng)(3)處抽吸礦石；所述儲料給料系統(tǒng)(9)包括儲料罐、位于儲料罐下方并與儲料罐相連通的給料機，所述儲料罐與泵吸系統(tǒng)(6)相連通，接收泵吸系統(tǒng)(8)送來的礦石，所述給料機連接主揚礦管道(4)，將礦石送到主揚礦管道(4)中；所述通訊定位系統(tǒng)(10)為水下下臺通訊和超基線定位系統(tǒng)，用于確定水面支持船舶(1)、水下近底采礦下臺(2)以及海底采集系統(tǒng)(3)的相對位置及其姿態(tài)；所述監(jiān)測系統(tǒng)(11)監(jiān)測海底微地形和礦石賦予條件。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的深海多金屬結(jié)核近底拖曳采礦系統(tǒng)，其特征在于：所述海底采集系統(tǒng)(3)還包括高壓水管(16)、輸送管道(17)、采集本體框架(19)及采集系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備(18)，水力式采集單元(15)、采集系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備(18)均安裝在采集本體框架(19)上；

所述高壓水管(16)、輸送管道(17)在頂端位置處共同罩設(shè)有主接口(20)，主接口(20)連接采礦下臺本體(5)的下連接頭(13)；所述輸送管道(17)連通有多條分支輸送管道，分支輸送管道延伸至水力式采集單元(15)內(nèi)并形成礦石吸入口(21)，所述高壓水管(16)連通有多條分支高壓水管，分支高壓水管的底端延伸至水力式采集單元(15)內(nèi)并分成兩條分支，一條分支連通有前射流噴噴嘴(22)、另一條分支連通有后射流噴嘴(23)，前射流噴嘴(22)、后射流噴嘴(23)分別位于礦石吸入口(21)的前后兩側(cè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的深海多金屬結(jié)核近底拖曳采礦系統(tǒng)，其特征在于：所述水下近底采礦平臺(2)距離海底的高度h在20-50m之間。

5.一種如權(quán)利要求1-4任一項所述的深海多金屬結(jié)核近底拖曳采礦系統(tǒng)的采礦方法，其特征在于：所述采礦方法具體為：

高壓水系統(tǒng)(7)通過高壓水管(16)向前射流噴嘴(22)、后射流噴嘴(23)送入高壓水并噴出射流水，水力式采集單元(15)利用射流破土，將礦石從海底沉積物中剝離懸浮，再利用COANDA效應(yīng)，將懸浮出來的礦石送入到礦石吸入口(21)，此時，在泵吸系統(tǒng)(8)的作用下，礦石被吸入到輸送管道(17)內(nèi)，進而被送入到儲料給料系統(tǒng)(9)的儲料罐內(nèi)，再通過儲料給料系統(tǒng)(9)的給料機將礦石送到主揚礦管道(4)，由主揚礦管道(4)將礦石提升至海面的水面支持船舶(1)，從而完成整個采礦過程。