【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海底采矿，尤其涉及一种海底采矿车沉积物排放羽状流抑制装置及方法。
技术介绍
1、目前，由于陆地矿藏的开发已经趋于饱和以及对海底矿产资源(如:镍、铬等稀有金属元素)的稀缺，人们逐渐将注意力转移到海洋矿物资源。海底采矿是一项具有重大经济效益的技术，其本质将矿物资源从海底开采出来，然后运往工厂进行进一步的加工和处理，但是如果没有适当的开采方法，就没有任何价值，并且会对海洋环境造成难以恢复的影响。
2、采矿车在海底进行采矿行为时会造成海底的沉积物或液态气体悬浮，进而形成羽状流，对采矿区及周围区域的动物或固着生物产生不可逆的影响，甚至导致其死亡。目前，国内外学者对羽状流的抑制进行了大量研究，但羽状流的形成是一个复杂的过程，其结果可能会影响海底采矿作业的效率和环保性。
技术实现思路
1、本专利技术为克服现有技术的不足，提供一种适用于海底采矿车沉积物排放羽状流抑制装置及方法，能够在采矿车车体中实现海底矿物与深海沉积物的分离，进一步通过物理筛分将较大粒径的沉积物过滤出来，而较小粒径的沉积物与海水混合在一起，通过添加絮凝剂的方法将小粒径的沉积物在海水中析出，最后贴近海底排放，进而减少采矿车排放沉积物时产生的羽状流。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、一种海底采矿车沉积物排放羽状流抑制装置，其特征在于，包括：物理筛分系统、生物絮凝沉降系统、沉积物排放系统；
4、所述的物理筛分系统由采集器、过滤装置和提升装置组成，所述的过滤装置内
5、所述的生物絮凝沉降系统由絮凝剂贮存箱、絮凝箱、静置箱组成，所述的絮凝剂贮存箱内存放有生物絮凝剂，通过输送管与絮凝箱相连，所述的絮凝箱用于将沉积物和生物絮凝剂混合，所述的静置箱有三个，三个静置箱独立工作，静置箱上部设置有抽水装置，底部为可打开的底板；
6、所述的沉积物排放系统包括净化海水排放系统和沉积物固体排放系统，所述的净化海水排放系统由抽水装置和排水管组成，控制抽水装置将净化海水通过排水管排放至海底10m以上，所述的沉积物固体排放系统由底板和排放管组成，用于控制静置箱的底板，将固体沉积物通过沉积物排放管贴近海底排放。
7、进一步的，现场调查及室内试验结果表明，多金属结核以球形、椭球形为主，平均直径约4cm，所述的弧形过滤网直径为2cm，可以将多金属结核全部过滤出来，并提升至采矿船。
8、进一步的，大颗粒沉积物筛分网用于筛分不溶于水的大颗粒沉积物，并通过沉积物排放管排除车体。
9、进一步的，所述的絮凝箱中设置有搅拌机，用于将生物絮凝剂和沉积物混合均匀，从而达到有效、快速沉降的效果。
10、进一步的，所述的生物絮凝剂是一种新型絮凝剂，其成分可能含有生物蛋白、微生物菌群、动植物提取物等，所述的生物絮凝剂可以抑制沉积物膨胀，改善沉积物沉降性，不会对环境造成进一步的化学污染。
11、进一步的，所述的静置箱内装有沉积物和生物絮凝剂的混合物，所述的沉积物和生物絮凝剂的混合物在絮凝箱中被搅拌机混合均匀，所述的静置箱有输水、静置、排放三种工作状态，且三个静置箱分别处在输水、静置、排放三个不同的工作状态。
12、进一步的，所述的净化海水排放系统负责控制抽水装置，当静置箱处在排放状态时，净化海水排放系统控制抽水装置抽取静置箱中90%体积的净化海水通过排水管排放至距海底10m以上的海域，并根据采集速度控制排水速度。
13、进一步的，所述的沉积物固体排放系统是静置箱排水结束后，控制静置箱底板打开，将沉积物从采矿车下部的沉积物排放管贴近海底排出。
14、一种海底采矿车沉积物排放羽状流抑制方法，采用本专利技术所述的海底采矿车沉积物排放羽状流抑制装置进行，该方法包括如下步骤：
15、步骤一：采矿车通过采集器进行采矿作业时，将多金属结核和沉积物同时采集进采矿车内，多金属结核和沉积物首先进入物理筛分系统，在过滤装置内通过直径为2cm左右的弧形过滤网进行筛分；
16、步骤二：多金属结核被过滤出来，进入提升装置，由立管提升至采矿船，沉积物则通过弧形过滤网进入生物絮凝沉降系统；
17、步骤三：生物絮凝剂从絮凝剂贮存箱进入絮凝箱与沉积物混合，絮凝箱内的搅拌机旋转使生物絮凝剂与沉积物充分混合；
18、步骤四：三个静置箱分别处在输水、静置、排放三个不同的工作状态，生物絮凝剂与沉积物混合物首先流进静置箱1内，当静置箱1装满以后，将会由输水状态变为静置状态，生物絮凝剂与沉积物混合物将会流进静置箱2内；
19、步骤五：当静置箱2装满以后，将会由输水状态变为静置状态，生物絮凝剂与沉积物混合物将会流进静置箱3内，而静置箱1将会由静置状态变为排放状态，三个静置箱按照这种顺序运作；
20、步骤六：沉积物排放系统的净化海水排放系统负责控制抽水装置抽取静置箱1中90%体积的净化海水，将其通过排水管排放至距海底10m以上的海域，并根据采集速度控制排水速度；
21、步骤七：沉积物排放系统的沉积物固体排放系统是静置箱排水结束后，控制静置箱底板打开，将沉积物从采矿车下部的沉积物排放管贴近海底排出。
22、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
23、1. 深海采矿作业产生羽流主要途径有两个：采矿车行走和浊水排放，现有技术和专利的关注点集中在治理采矿车产生的羽流以及减少行走产生的羽流。本专利技术提供一种海底采矿车沉积物排放羽状流抑制装置，从源头上杜绝浊水排放对羽流的产生；
24、2. 深海采矿作业为降低羽流对环境的影响，使用絮凝剂对已经产生的羽流进行抑制，但是无法充分使絮凝剂和羽流反应，还可能对会对环境造成进一步的化学污染。本专利技术使用新型生物絮凝剂，杜绝化学污染，并将絮凝反应的发生控制在车体内；
25、3. 本专利技术为了使絮凝反应更加充分，在絮凝箱中安装有搅拌机，并设置了三个静置箱，增大絮凝反应的时间，将沉积物全部析出；
26、4. 本专利技术为了防止排出的沉积物时产生二次羽流，将净化海水和沉积物分开排放，净化海通过排水管排放至距海底10m以上的海域，沉积物从采矿车下部的沉积物排放管贴近海底排出，杜绝二次污染的可能。
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1.一种海底采矿车羽状流抑制海底采矿车沉积物排放羽状流抑制装置，其特征在于，包括：物理筛分系统、生物絮凝沉降系统、沉积物排放系统；
2.根据权利要求1所述的弧形过滤网直径为小于2cm，可以将多金属结核全部过滤出来，并提升至采矿船。
3.根据权利要求1所述的大颗粒沉积物筛分网用于筛分不溶于水的大颗粒沉积物，并通过沉积物排放管排除车体。
4.根据权利要求1所述的絮凝箱中设置有搅拌机，用于将生物絮凝剂和沉积物混合均匀，从而达到有效、快速沉降的效果。
5.根据权利要求1所述的生物絮凝剂是一种新型絮凝剂，其成分可能含有生物蛋白、微生物菌群、动植物提取物等，所述的生物絮凝剂可以抑制沉积物膨胀，改善沉积物沉降性，不会对环境造成进一步的化学污染。
6.根据权利要求1所述的静置箱内装有沉积物和生物絮凝剂的混合物，所述的沉积物和生物絮凝剂的混合物在絮凝箱中被搅拌机混合均匀，所述的静置箱有输水、静置、排放三种工作状态，且三个静置箱分别处在输水、静置、排放三个不同的工作状态。
7.根据权利要求1所述的净化海水排放系统负责控制抽水装置
8.根据权利要求1所述的沉积物固体排放系统是静置箱排水结束后，控制静置箱底板打开，将沉积物从采矿车下部的沉积物排放管贴近海底排出。
9.一种海底采矿车羽状流抑制海底采矿车沉积物排放羽状流抑制方法，其特征在于，采用权利要求1-86任一项所述的海底采矿车羽状流抑制海底采矿车沉积物排放羽状流抑制装置，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种海底采矿车羽状流抑制海底采矿车沉积物排放羽状流抑制装置，其特征在于，包括：物理筛分系统、生物絮凝沉降系统、沉积物排放系统；
2.根据权利要求1所述的弧形过滤网直径为小于2cm，可以将多金属结核全部过滤出来，并提升至采矿船。
3.根据权利要求1所述的大颗粒沉积物筛分网用于筛分不溶于水的大颗粒沉积物，并通过沉积物排放管排除车体。
4.根据权利要求1所述的絮凝箱中设置有搅拌机，用于将生物絮凝剂和沉积物混合均匀，从而达到有效、快速沉降的效果。
5.根据权利要求1所述的生物絮凝剂是一种新型絮凝剂，其成分可能含有生物蛋白、微生物菌群、动植物提取物等，所述的生物絮凝剂可以抑制沉积物膨胀，改善沉积物沉降性，不会对环境造成进一步的化学污染。
6.根据权利要求1所述的静置箱内装...
【专利技术属性】
技术研发人员：沙飞，张明龙，董雨龙，张思铭，杨凯瑞，牛红莹，左宇航，徐靖泽，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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