[發明專利]一種吸壓混合非接觸式深海采礦系統及其工作方法

有效

• 申請號: 202110411518.4
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113107493B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 劉延俊;秦健;王元之;房志杰;白發剛;石振杰;矯立坤;吳天明
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E21C50/02
• 分類號: E21C50/02
• 代理公司: 濟南魯科專利代理有限公司 37214
• 代理人: 商福全

本發明涉及深海采礦技術領域，尤其涉及一種吸壓混合非接觸式深海采礦系統及其工作方法。它包括至少一個采礦車、至少一個增壓站、至少一個轉運車、ROV、充電樁、揚礦硬管、收集船、運輸船，在收集船上設有負壓倉，一設置在收集船上的空氣泵通過管路與負壓倉相連通設置，所述負壓倉通過輸送軟管與運輸船的運輸倉相連通設置，在收集船上設有揚礦硬管，揚礦硬管的上端與收集船的負壓倉相連通。它解決當前各種深海采礦方案存在的采礦效率低下、可靠性差、污染嚴重等技術問題，能夠有效提高深海采礦的采礦效率，可連續性進行采礦，提高了設備運行的安全性，延長采礦設備的使用壽命，同時避免對環境造成污染，解決了現有技術中存在的問題。

技術領域

本發明涉及深海采礦技術領域，尤其涉及一種吸壓混合非接觸式深海采礦系統及其工作方法。

背景技術

工業化以來，隨著人們對資源的不斷開采，陸地上的資源逐漸枯竭。而海洋中蘊含豐富的礦物資源，特別是深海海底存在多金屬結核、多金屬硫化物等多種礦物，具有極高的開采價值。但深海礦物的開采需要克服海底高壓力、海底至海面長距離輸送、海底礦物分布分散難以采集、環境污染嚴重等諸多問題。因此，研究一種可以在深海高效采集礦物，并進行長距離輸送，同時對環境友好的深海采礦設備與方法，是實現深海礦物開采不可或缺的重要手段之一。

當前已有的深海采礦方法主要有連續鏈斗法、深海運載器法、多級泵管道提升法等，但這些采礦方法均存在諸多問題：

首先，使用連續鏈斗法采礦效率較低，鏈斗攜帶礦料后自重較大，拖動沉重的鏈斗功耗極大，并且鐵鏈極容易發生纏繞，從而影響設備的正常運行；

其次，使用深海運載器法在采礦時，單次采礦量較小，而運載器攜帶礦料后需要頻繁的上浮與下沉，其采礦工作效率低下，并且運載器成本昂貴，采礦成本高昂；

另外，使用多級泵管道提升法需要在管道上串聯多個提升泵，泵葉與礦料直接接觸，破壞了礦料的完整性同時也磨損了扇葉，降低了礦料的輸送效率，縮短了提升泵的使用壽命。而在提升管上串聯多個提升泵增大了管道受力的載荷，對于管道的穩定性構成較大的影響。并且，提升泵壓力有限，而提升的礦料中含有了大量的深海底層廢水，不僅大大降低了礦料的提升效率，還使提升的廢水對環境造成污染。

發明內容

本發明提供了一種吸壓混合非接觸式深海采礦系統及其工作方法，它解決當前各種深海采礦方案存在的采礦效率低下、可靠性差、污染嚴重等技術問題，能夠有效提高深海采礦的采礦效率，可連續性進行采礦，提高了設備運行的安全性，延長采礦設備的使用壽命，同時避免對環境造成污染，解決了現有技術中存在的問題。

本發明為解決上述技術問題之一所采用的技術方案是：

一種吸壓混合非接觸式深海采礦系統，包括至少一個采礦車、至少一個增壓站、至少一個轉運車、ROV、充電樁、揚礦硬管、收集船、運輸船，在收集船上設有負壓倉，一設置在收集船上的空氣泵通過管路與負壓倉相連通設置，所述負壓倉通過輸送軟管與運輸船的運輸倉相連通設置，在收集船上設有揚礦硬管，揚礦硬管的上端與收集船的負壓倉相連通，其下端向下穿出收集船與設置在海底的增壓站相連，所述收集船通過光電復合纜與海底的采礦車、充電樁相連，所述ROV通過臍帶纜與收集船相連接。

優選的，所述采礦車包括設置在采礦車內的儲料罐，一采礦車輸料口通過連接管道與采礦車的儲料罐相連通。

優選的，所述轉運車包括設置在轉運車內的礦倉，一設置在轉運車內的礦漿泵，其出料端與礦倉相連通設置，其進料端與可動輸料管相連，在轉運車內設有蓄電池，蓄電池經導線與設置在轉運車外側的充電插頭相連，所述礦漿泵經導線與蓄電池相連。

優選的，所述ROV包括環境監測傳感器，在ROV一側設有水下機械手。