一种深海矿物浮力自升式提升方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种深海矿物浮力自升式提升方法，包括如下步骤：步骤100、在海底与水面之间建立四滑轮组闭合传输线；步骤200、在四滑轮组闭合传输线的两条竖直传输线上各设置一个具有压载舱的提升舱，且两个所述提升舱上下交错设置；步骤300、调节两个所述提升舱的压载舱的载水量来改变两个所述提升舱在水中的浮力，使得两个所述的提升舱在浮力变化以及相互作用下交替上下运动。本发明专利技术无需对矿物进行加工处理，利用两个提升舱之间浮力变化及其相互作用能够快速将大块矿物提升至水面。

A lifting method for buoyancy of deep sea minerals

The embodiment of the invention discloses a deep-sea mineral buoyancy self lifting lifting lifting method, which comprises the following steps: step 100, establishing a four pulley block closed transmission line between the sea bottom and the water surface; step 200, setting a lifting chamber with ballast tank on each of the two vertical transmission lines of the four pulley block closed transmission line, and the two lifting chambers are staggered up and down; step 300, adjusting the two The water capacity of the ballast tanks of the lifting tanks changes the buoyancy of the two lifting tanks in the water, so that the two lifting tanks move up and down alternately under the buoyancy change and interaction. The invention does not need to process minerals, and can quickly lift large minerals to the water surface by using buoyancy change and interaction between two lifting chambers.

【技术实现步骤摘要】
一种深海矿物浮力自升式提升方法
本专利技术实施例涉及技术海底矿物开发
，具体涉及一种深海矿物浮力自升式提升方法。
技术介绍
随着陆上矿产资源逐渐枯竭，深海矿产资源开发逐渐受到重视。海底富含大量的锰结核、多金属硫化物、富钴结壳等矿产资源，更有大量的稀有金属，开发海底矿产资源成为支撑未来经济、工业、科技发展的重要力量。目前，我国总共获得了海底管理局批准的5块专属勘探区，研发深海矿物开采装备，增强技术储备是支撑我国深海采矿的重要工作。勘探表明：深海平原上的锰结核，大多位于水深4000-6000m，热液喷口的多金属硫化物，主要分布在南太平洋，水深500-3500m；富钴结壳，在太平洋储量最大，水深800-3000m。因此将海底矿物提升至水面是深海矿物开采的重要研究内容。经过几十年的发展，目前比较可行的深海采矿可分为：拖斗式采矿法、连续绳斗法、管道提升法和穿梭艇采矿法。拖斗式采矿法无法控制，回采率较低，不能连续采矿，所以产能较低。连续绳斗法存在绳索太近易发生缠绕问题。目前，管道提升法研究最多，也开展了一定的海试。虽然管道提升法可实现连续生产，然而，该系统却有很多局限性：矿物需破碎至较小粒度才能通过水力运输输送至水面支持系统上，矿物破碎过程耗能大，且会极大污染海洋环境。对此，颗粒冲蚀是该系统难以避免的问题，尤其是提升泵、提升管线的冲蚀极其严重；颗粒往往会在提升泵上堵塞，导致停产甚至设备失效；通过水力运输，系统效率较低。
技术实现思路
为此，本专利技术实施例提供一种深海矿物浮力自升式提升方法，以解决现有技术中矿物需破碎至较小粒度才能够通过水利运输至水面上的问题。为了实现上述目的，本专利技术的实施方式提供如下技术方案：在本专利技术实施例的一个方面，提供了1、一种深海矿物浮力自升式提升方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤100、在海底与水面之间建立四滑轮组闭合传输线；步骤200、在四滑轮组闭合传输线的两条竖直传输线上各设置一个具有压载舱的提升舱，且两个所述提升舱上下交错设置；步骤300、调节两个所述提升舱的压载舱的载水量来改变两个所述提升舱在水中的浮力，使得两个所述的提升舱在浮力变化以及相互作用下交替上下运动。作为本专利技术一种优选地方案，所述四滑轮组闭合传输线的建立方法为：在水面的载体上固定设置两个滑轮组，在海底对应锚固设置两个轮滑组；用聚酯缆将两条竖直传输线上的两个提升舱的一端绕水面的两个滑轮组连接；将聚酯缆的一端连接在其中一条竖直传输线上的提升舱上，另一端连接在遥控无人潜水器ROV上，在ROV的牵引下穿过海底的两个轮滑组至另一条竖直传输线上与提升舱连接。作为本专利技术一种优选地方案，所述步骤200还包括：当一个提升舱位于海底时，另一个提升舱位于水面处于卸货状态。作为本专利技术一种优选地方案，所述步骤300包括：记两个提升舱分别为提升舱A和提升舱B；提矿时，在提升舱A的压载舱内装载满水，提升舱A沉入海底固定并转载矿物；排除提升舱A的压载舱的水，使得舱体的浮力大于重力，同时提升舱B的货物卸载完毕，并在提升舱B的压载舱内装载满水；提升舱A在浮力和/或提升舱B的重力作用下快速上升至水面进行卸货，提升舱B沉入海底进行装载矿物；如此循环。作为本专利技术一种优选地方案，所述提升舱的压载舱内的载水量通过加压泵调节。本专利技术不存在颗粒导致的管线提升系统类似的冲蚀、堵塞问题；3.通过浮力舱的压载调整，借助浮力将矿物提升至水面，无需额外的动力系统做功提升矿物，可大大提高效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。图1为本专利技术实施例提供的浮力自升式的大块海底矿物提升系统的结构示意图；图2为图1的右视图；图3为本专利技术实施例提供的提升舱的剖面结构示意图；图4为图3的俯视图；图5为本专利技术实施例提供的方法流程图。图中：1-提升舱；2-水面支持船；3-通海井；4-水面滑轮组支撑座；5-海床；6-吸力锚；7-张力腿；8-海底滑轮组支撑座；9-顶部导向滑轮组；10-海底导向滑轮组；11-聚酯缆；12-海底定位槽；13-前门型吊；14-后门型吊；101-吊耳；102-顶部弧形门；103-货仓；104-底部弧形门；105-压载舱；106-压载水进出口。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图5所示，本专利技术提供了一种深海矿物浮力自升式提升方法，包括如下步骤：步骤100、在海底与水面之间建立四滑轮组闭合传输线；步骤200、在四滑轮组闭合传输线的两条竖直传输线上各设置一个具有压载舱的提升舱，且两个所述提升舱上下交错设置；步骤300、调节两个所述提升舱的压载舱的载水量来改变两个所述提升舱在水中的浮力，使得两个所述的提升舱在浮力变化以及相互作用下交替上下运动。所述四滑轮组闭合传输线的建立方法为：在水面的载体上固定设置两个滑轮组，在海底对应锚固设置两个轮滑组；用聚酯缆将两条竖直传输线上的两个提升舱的一端绕水面的两个滑轮组连接；将聚酯缆的一端连接在其中一条竖直传输线上的提升舱上，另一端连接在遥控无人潜水器ROV上，在ROV的牵引下穿过海底的两个轮滑组至另一条竖直传输线上与提升舱连接。所述步骤200还包括：当一个提升舱位于海底时，另一个提升舱位于水面处于卸货状态。所述步骤300包括：记两个提升舱分别为提升舱A和提升舱B；提矿时，在提升舱A的压载舱内装载满水，提升舱A沉入海底固定并转载矿物；排除提升舱A的压载舱的水，使得舱体的浮力大于重力，同时提升舱B的货物卸载完毕，并在提升舱B的压载舱内装载满水；提升舱A在浮力和/或提升舱B的重力作用下快速上升至水面进行卸货，提升舱B沉入海底进行装载矿物；如此循环。所述提升舱的压载舱内的载水量通过加压泵调节。基于该方法，本专利技术提供了一种浮力自升式的大块海底矿物提升系统，如图1和图2所示，主要包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深海矿物浮力自升式提升方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤100、在海底与水面之间建立四滑轮组闭合传输线；/n步骤200、在四滑轮组闭合传输线的两条竖直传输线上各设置一个具有压载舱的提升舱，且两个所述提升舱上下交错设置；/n步骤300、调节两个所述提升舱的压载舱的载水量来改变两个所述提升舱在水中的浮力，使得两个所述的提升舱在浮力变化以及相互作用下交替上下运动。/n

【技术特征摘要】
1.一种深海矿物浮力自升式提升方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤100、在海底与水面之间建立四滑轮组闭合传输线；
步骤200、在四滑轮组闭合传输线的两条竖直传输线上各设置一个具有压载舱的提升舱，且两个所述提升舱上下交错设置；
步骤300、调节两个所述提升舱的压载舱的载水量来改变两个所述提升舱在水中的浮力，使得两个所述的提升舱在浮力变化以及相互作用下交替上下运动。


2.根据权利要求1所述的一种深海矿物浮力自升式提升方法，其特征在于，所述四滑轮组闭合传输线的建立方法为：
在水面的载体上固定设置两个滑轮组，在海底对应锚固设置两个轮滑组；
用聚酯缆将两条竖直传输线上的两个提升舱的一端绕水面的两个滑轮组连接；
将聚酯缆的一端连接在其中一条竖直传输线上的提升舱上，另一端连接在遥控无人潜水器ROV上，在ROV的牵引下穿过海底的两个轮滑组至另一...

【专利技术属性】
技术研发人员：余建星，王华昆，余杨，李昊达，王彩妹，赵岩，袁祺伟，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12