具有可持续能量储备体遗留的采矿系统技术方案

本公开内容包括含有矿石、废料和储备体的采矿系统，所述储备体包括：所述废料的一部分，空气能够通过该部分低阻力地流动以从调温空气源储存热能并且将储存的热能供应到调温空气消耗装置；以及用于所述调温空气源与所述储备体之间和所述调温空气消耗装置与所述储备体之间的调温气流的连接。注意：当在本文中使用时，“调温空气”意指温度足够高或足够低以将物体加热或冷却到期望温度的空气。例如，在房屋中，炉子为用于在冬季加热的调温空气的源，空调为用于在夏季冷却的调温空气的源，并且该房屋为调温空气的消耗装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可持续能量储备体遗留的采矿系统相关申请的交叉引用本申请要求2011年11月22日提交的美国临时申请第61/562823号的权益，将其全部公开内容通过引用并入本文。
本公开内容涉及具有包括用于储存可持续热能的储备体(reservoir)的封闭遗留的米矿系统。
技术介绍
随着全世界数十亿人摆脱贫困，其对基础原材料的需求将要求增加的采矿活动。为了寻求运营的社会许可，“领先的采矿公司近来已经制定并承诺遵守可持续开发全球矿产资源的标准和原则” (16.1 章，1644 页，SME Mining Engineering Handbook 中 MichaelG.Nelson 所著的 “Site Environmental Considerations”, 2012,其全部内容通过引用并入本文)。为了从社会获得这样的许可，矿运营者必须考虑关闭后矿的遗留:环境遗留将是什么样子？社会经济遗留还将是历史上的矿区那样“短暂繁荣”吗？存在使矿遗留成为环境有益、经济有益和社会有益的重大需求。对低成本可持续能量的需求是公知的。幸运的是存在许多经济的或甚至免费的低品位热能(例如，工业废热、热的夏季空气或冷的冬季空气)的资源。上述低品位热能的间歇产生是一种挑战。存在经济地储存低品位热能使其可以在需要时使用的强烈需求。本公开内容涉及利用作为来自采矿系统的遗留产物的热能储备体来解决这些需求。储备体可以以追加到常规采矿活动的小成本从开采的废石原位构造。储备体在经济上可行时储存低品位热能并且根据需要供应热能。例如，可以储存免费的热的夏季空气以在冬季需要时使用。多数可替代能量尝试需要大量的前期资本投资、政府鼓励和长回报期。通过专注于低品位热能和影响随处进行的采矿活动，小的追加成本能够产生短回报期的大规模的可替代能量系统。不仅仅是环境友好，遗留储备体还是通过以远低于常规资源的成本供应可持续能量来给予充满活力的社区以竞争优势的有价值财产。注意:如在此所使用的，“热能”意指将一定物体加热或冷却到期望温度的能力。“低品位”意指与“高品位”热能(例如可以在500度的发电厂中的蒸汽)相比温度差相对小，通常小于100摄氏度。
技术实现思路
本公开内容包括含有矿石、废料和储备体的采矿系统，所述储备体包括:所述废料的一部分，空气能够通过该部分低阻力地流动以从调温空气源储存热能并且将储存的热能供应到调温空气消耗装置；以及用于所述调温空气源与所述储备体之间和所述调温空气消耗装置与所述储备体之间的调温空气流的连接。注意:如本文中所使用的，“调温空气”意指温度足够高或足够低以将物体加热或冷却至期望温度的空气。例如，在房屋中，炉子为用于在冬季加热的调温空气的源，空调为用于在夏季冷却的调温空气的源，并且该房屋为调温空气的消耗装置。本公开内容还包括用于构造热储备体的系统和方法，包括:用于将一部分废料从其初始位置移动到分选器(将所述废料分选为粗粒和细粒)的传送装置；以及用于在操作矿以开采矿石的同时将粗粒移动到多个位置以构造储备体的传送装置。本公开内容还包括大量调温空气的源。在一个示例性实施方案中，源可以为“天空农场(sky farm)”。天空农场经济地封闭大量空气并将大表面面积暴露于天空辐射。天空农场可以包括:封闭大量空气的管；具有大表面面积和对来自太阳的辐射的高吸收率或向夜空的辐射的高发射率的辐射构件；调温空气穿过其通向热储备体的管的出口 ；以及使空气穿过以替换源自热储备体的调温空气的管的入口。在一些示例性实施方案中，天空农场可充当防止降水(precipitation)到达地面并进入储热储备体的不透水装置。在一个具体实施方案中，福射构件可以为光学地暴露于天空的管的表面。根据本公开内容教导的实施方案还可以包括调温空气消耗装置(例如，利用调温空气的温室系统或社区公用系统)。在一个实例中，温室经由来自根据本专利技术的热储备体的调温空气得到热储备体的热能(用于加热或冷却)中的一部分或全部。在另一实例中，调温空气消耗装置可以为包括用于将调温空气提供给作为调温空气消耗装置的建筑社区的分配网络的社区公用系统。在根据本公开内容的包括热储备体的系统的一些示例性实施方案(其包括在热储备体之间具有显著高差的至少两个端口)中，端口中的至少之一可以具有空气流动控制闸使得热对流能够以受控方式通过储备体驱动气流。【附图说明】图1描绘出根据本公开内容原理的热储备体系统的第一实施方案。图2示出图1储备体的截面，包括用于储备体顶容器壁的多种端口设计。图3描绘出可以使用导管、吹风机和开关将调温空气源和消耗装置连接到根据本公开内容的储备体端口的多种方式的示意图。图4描绘出可以用于防止降水的水进入根据本公开内容的储备体的不透水装置。图5描绘出示出用于构造根据本公开内容的储备体并与公知的露天采矿方法相容的进程的一系列矿截面。图6示出包括用作热调温空气源的天空农场和储备体的系统的一个实施方案。图7示出天空农场的部分截面。图8以截面方式示出用于天空农场的管的一些部件。图9示出调温空气消耗装置为温室的一个实施方案。图10为储备体容器顶壁上的槽(gutter)相接的温室的截面斜视图，其中端口和吹风机位于温室内部。图11为示出具有包括吹风机室和分配管路的分配网络的社区公用系统的截面斜视图。图12示出其中热储备体具有显著的竖直部件的实施方案。图13示出储备体及其可能构造，包括层叠在储备体中的多级粗岩石。【具体实施方式】本领域技术人员将理解，本文中所述的实施方案，虽然是示例性的，但非旨在限制本专利技术或所附权利要求的范围。本领域技术人员还将理解，在未脱离本公开内容范围的情况下可以对本文中所呈现的实施方案进行多种组合或修改。所有的这些替代实施方案在所附权利要求的范围内。此外，本领域普通技术人员将理解，本说明书中所讨论的各附图仅用于示例目的。通过参照以下【具体实施方式】、参照所附权利要求以及参照若干个附图，可以更清楚地理解本公开内容以及其他实施方案的性质。图1概述了根据本公开内容的第一示例性实施方案。采矿系统10通常会包括矿石101和废料102。矿石101为根据采矿系统从地球开采的具有经济价值的地质材料。实例包括存在于构成全部矿石101的矿石、或煤炭或类似材料中仅一小部分中的金属、碳氢化合物、其他化学物质、宝石等。废料102为在开采矿石101的过程中必须移出的岩石。用于采矿的多种系统和方法是公知的并且可以使用，只要根据构造储备体所需制造将足够量和尺寸分布的废料即可。通常，露天采矿(有时称为地表采矿)产生大量的废料102。例如，在20米厚的矿石层的顶上可能有20米厚的一层废石。通过例如爆破破碎废料102并且通过铲子、卡车、移动带式传送机等移动到矿内的已经开采完矿石的另一位置。这使待开采的矿石101层露出。其他合适的采矿方法可以为露天采矿的变型例如针对页岩油开发的那些采矿方法(例如，Dana和Patten的美国专利申请公报第2008/0190813号及相关专利，将其全部内容通过引用并入本文；以及2011年11月时在www.redleafinc.com上EcoShale网络描述)。在这些方法中，形成可以在矿内的渗透性控制结构；将矿石100(含碳氢化合物的页岩油岩石)破碎并且移到下部构造中；下部构造可以用已经从矿内的其他位置移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采矿系统，包括：矿石；废石，所述废石包括被移出以获取所述矿石的岩石；和储热储备体，所述储热储备体包括：所述废石的一部分，所述废石布置在至少第一层，所述第一层包括具有至少最小阈值尺寸的废石，使得所述层具有其中空气能够以低阻力流过的各岩石之间空间的空隙分数；以及包围所述废石的容器，与废石的所述层相比，所述容器较为不可渗透气流；和至少第一吹风机，用于使空气向所述储热储备体流通或从所述储热储备体流通，使得将调温空气的流可控地提供给所述储热储备体以将热能提供给所述储热储备体，和从所述储热储备体可控地提供空气的流以利用来自所述储热储备体的调温空气。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.22 US 61/562,8231.一种米矿系统，包括: 矿石； 废石，所述废石包括被移出以获取所述矿石的岩石；和 储热储备体，所述储热储备体包括:所述废石的一部分，所述废石布置在至少第一层，所述第一层包括具有至少最小阈值尺寸的废石，使得所述层具有其中空气能够以低阻力流过的各岩石之间空间的空隙分数；以及包围所述废石的容器，与废石的所述层相比，所述容器较为不可渗透气流；和 至少第一吹风机，用于使空气向所述储热储备体流通或从所述储热储备体流通，使得将调温空气的流可控地提供给所述储热储备体以将热能提供给所述储热储备体，和从所述储热储备体可控地提供空气的流以利用来自所述储热储备体的调温空气。2.根据权利要求1所述的采矿系统，其中，包括所述废石的一部分的所述储热储备体包括沉积到矿坑的一部分中的废石。3.根据权利要求1所述的采矿系统，其中所述容器的至少一个壁由包含可变尺寸废料的集合料形成，所述可变尺寸废料包括填充满足所述至少最小阈值尺寸的所述废石之间的空隙的小尺寸废石，由 此使得至少一个壁相对于所述储备体不可渗透气流。4.根据权利要求1所述的采矿系统，其中所述容器中的至少一个壁包括岩床。5.根据权利要求1所述的采矿系统，其中所述废石布置在多于一层中，每层具有不同的最小尺寸阈值使得每层具有不同的气流特性。6.根据权利要求1所述的采矿系统，还包括形成为穿过所述容器壁的孔的至少一个端口，其中所述端口与所述至少第一吹风机气流连通。7.根据权利要求1所述的采矿系统，其中所述调温空气的流通过调温空气的至少第一源提供给所述储热储备体，所述调温空气的至少第一源包括用于加热或冷却空气的太阳能收集系统。8.根据权利要求7所述的采矿系统，其中所述太阳能收集系统包括温室或天空农场，所述温室或天空农场包括含有上膜和下膜的至少一个收集管，所述上膜和所述下膜形成暴露于天空辐射的管；所述至少一个收集管还包括响应于所述天空辐射以改变所述至少一个管内的空气温度的辐射构件。9.根据权利要求8所述的采矿系统，其中所述辐射构件为所述至少一个收集管的所述上膜或所述下膜。10.根据权利要求8所述的采矿系统，其中所述辐射构件设置在所述至少一个收集管内并且限定所述辐射构件自身与所述上膜之间的隔离空间。11.根据权利要求1所述的采矿系统，其中从所述储热储备体可控地提供所述空气的流以用于至少第一调温空气消耗装置对调温空气的利用。12.根据权利要求1所述的采矿系统，其中所述至少第一调温空气消耗装置包括使用调温空气用于气候控制的温室或社区设施。13.根据权利要求6所述的采矿系统，其中所述至少一个端口包括至少两个端口，所述至少两个端口由布置为穿过所述容器壁的废石形成。14.根据权利要求13所述的采矿系统，其中所述储热储备体具有其间具有竖直距离的至少两个端口并且矿与下端口连接，使得可以打开上端口以使温暖空气从中逸出并且通过所述下端口从所述矿提取空气，由此从所述矿清除空气。15.一种用于在采矿修复期间构造热...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治·E·加尔法伊德，
申请(专利权)人：乔治·E·加尔法伊德，
类型：发明
国别省市：美国;US