利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备及工作方法技术

本发明专利技术公开利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备，涉及海洋采矿装备技术领域，包括采矿车、导流式水力采集装置、地形自适应装置、中继加压仓及面式喷射装置，导流式水力采集装置设在采矿车的前侧，包括采集头外壳和射流喷头，采集头外壳内侧具有冲采作业仓和固化沉淀仓，射流喷头设在冲采作业仓的侧壁上。冲采作业仓与固化沉淀仓单向相通，固化沉淀仓内设有螺旋喷射装置。中继加压向固化沉淀仓喷射液态二氧化碳，面式喷射装置向后侧喷射液态二氧化碳。本发明专利技术还公开上述开采装备的工作方法。本发明专利技术利用液态二氧化碳与羽流加速羽流沉降和扑盖羽流，抑制深海羽流扩散，实现二氧化碳的深海封存及多金属结核的绿色开采，保护深海生态环境。海生态环境。海生态环境。

【技术实现步骤摘要】
利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备及工作方法


[0001]本专利技术涉及海洋采矿装备
，具体涉及一种利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备及工作方法。

技术介绍

[0002]多金属结核矿产资源一般蕴藏在4000～6000m的深海海域，深海沉积物处于高压、高盐环境，富含碎屑、生物软泥、宇宙尘埃、火山物质等成分，且具有盐类电解质胶结物黏粒间“架桥”形成的独特絮状结构，其矿物组分及微观结构显著区别于陆域土和近海土。目前深海多金属结核资源的开采一般是深海重载式矿车进行射流式采集。一方面，射流采集扰动使粒间胶结力与摩擦力消散，诱发胶结颗粒簇分解，形成羽流；另一方面，矿车行走使得沉积物粒间胶结作用破坏，形成羽流。深海羽流一旦形成扩散，由于其粒径极小，导致其极难沉降，蔓延范围可达几千公里，悬浮时长可持续数十年。羽流水体浑浊，所到之处将导致大量深海生物窒息而亡，对深海生态环境带来毁灭性打击。所以，深海羽流灾害是阻碍深海多金属结核开采的重大问题，如何在多金属结核开采中有效抑制羽流的生成与扩散是当务之急。
[0003]二氧化碳排放过多，加剧温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备，其特征在于，包括采矿车、导流式水力采集装置、地形自适应装置、中继加压仓及面式喷射装置，所述采矿车上设置有矿石暂储仓，导流式水力采集装置设在采矿车行走方向的前侧；导流式水力采集装置包括采集头外壳和射流喷头，采集头外壳的中部为冲采作业仓，其左右两侧均为固化沉淀仓，冲采作业仓及固化沉淀仓的底部均为敞口结构；采集头外壳的顶部设有可抽吸对金属结核的泵吸管道，冲采作业仓的左右两侧分别与两个固化沉淀仓单向相通，各固化沉淀仓内均设有螺旋喷射装置；所述射流喷头有两组，相对布置在冲采作业仓的前后侧壁上；面式喷射装置设在采矿车的后上方，所述中继加压仓通过螺旋喷射装置向固化沉淀仓内螺旋喷射液态二氧化碳，另外，还通过向面式喷射装置向采矿车行走的反方向喷射液态二氧化碳。2.根据权利要求1所述一种利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备，其特征在于，所述采集头外壳为圆形截面的壳体结构，其横向布置且两端封闭；采集头外壳的内侧对称设有两个隔板，隔板将采集头外壳的空腔分成各自独立的冲采作业仓和固化沉淀仓；采集头外壳底部开设有与冲采作业仓对应的矿石采集口，其底部的两侧均开设有与固化沉淀仓对应的排放口。3.根据权利要求2所述一种利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备，其特征在于，每组射流喷头均包括横向依次间隔布置的多个射流喷头，各射流喷头均以倾斜向下的方式固定在冲采作业仓的侧壁上，并由采矿车上的高压供水装置为其供入高压水；泵吸管道至少有两个且横向依次间隔布置，各泵吸管道的下端均伸至冲采作业仓的内部，且位于两组射流喷头之间，其另一端位于矿石暂储仓并配有抽吸泵。4.根据权利要求2所述一种利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备，其特征在于，采集头外壳前后两侧内壁上对称开设有两组导流槽，每组导流槽包括由上到下依次间隔布置的多个导流槽；导流槽的横截面为半圆形，其两端横向延伸至两个隔板，每个隔板上均设有与导流槽数量相等且位置一一对应的单向阀，各导流槽的两端均通过单向阀与对应侧的固化沉淀仓相通。5.根据权利要求1所述一种利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备，其特征在于，螺旋喷射装置包括空心轴电机和叶轮，所述空心轴电机固定在采集头外壳的侧壁上，其输出端与叶轮的转轴固定相连；所述叶轮的侧壁上设置有喷嘴，喷嘴通过转轴与空心轴电机的空心轴内部相通，中继加压仓通过第一高压...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈旭光，张凤鹏，张杨杨，刘学麟，马宁，张弦，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：