用于海底混合采矿的方法和装置制造方法及图纸

一种用于制造海底梯段碎块的海底混合采矿工具。所述工具利用履带式移动系统移动穿过海底梯段。动力和控制界面从表面源接收动力和控制信号。所述工具具有用于切割所述梯段的滚筒式切割机，和邻近于所述滚筒式切割机的筛分格栅，其中，所述筛分格栅用于筛分由所述滚筒式切割机制造的碎块。还可具有帮助容纳碎块的滚筒罩。能够利用吸入口例如结合铲和螺旋钻来获取制造出来的碎块。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于海底混合采矿的方法和装置
本专利技术大体涉及水下采矿，尤其涉及一种使用混合切割海底工具进行海底采矿和集矿的系统和方法。
技术介绍
海床开挖常常是通过挖掘进行的，从而例如获取有价值的冲积砂矿或使水路保持通航。吸扬式挖掘法包括将管道或管的收集端置于要开挖的海床材料附近，以及利用表面泵产生负压差，从而将水和附近的可移动海底沉积物吸至管道。切吸式挖掘法进一步在吸入口处或吸入口附近提供刀头，使得将被吸至管道的压实土、沙砾或甚至硬岩石分解。大型切吸式挖掘机能够使用数万千瓦的切割功率。其他的海床挖掘技术包括旋吸式挖掘法、喷射式挖掘法、气升式挖掘法和斗式挖掘法。大部分挖掘设备典型地仅在数十米的深度操作，即使非常大型的挖掘机，其最大挖掘深度也只略多于一百米。因此挖掘常常限于相对较浅的水域。海底钻井(例如油井)可在多达几千米深度的更深的水域中进行。然而，海底钻井采矿技术不能用于海底采矿。本说明书中所包括的任何对文件、法案、材料、设备、文献等的讨论旨在提供本专利技术的背景，不应当做承认上述的任何或整体构成现有技术基础的一部分或作为先于本申请每项权利要求的优先权日前存在的本专利技术相关领域的公知常识。在整个说明书中，词语“包括(comprise)”或其变形例如“包括(comprises)”或“包括(comrpising)”应当理解为谙指包括所述的元素、整体或步骤，或元素、整体或步骤的组，但不排除任何其他元素、整体或步骤，或元素、整体或步骤的组。
技术实现思路
根据第一方面，本专利技术提供一种海底混合采矿工具，用于制造海底梯段的碎块，所述混合采矿工具包括：履带式移动系统，所述履带式移动系统使所述混合采矿工具移动穿过海底梯段；动力和控制界面，所述动力和控制界面接收来自表面源的动力和控制信号；滚筒式切割机，所述滚筒式切割机用于切割梯段；以及邻近于所述滚筒式切割机的筛分格栅，所述筛分格栅用于筛分由所述滚筒式切割机制造的碎块。根据本专利技术的第二方面，提供一种制造海底梯段的碎块的方法，所述方法包括：海底混合采矿工具接收来自表面源的动力和控制信号；所述海底混合采矿工具移动穿过所述海底梯段；以及所述海底混合采矿工具的滚筒式切割机切割所述梯段，邻近于所述滚筒式切割机的筛分格栅筛分由所述滚筒式切割机制造的碎块。从而，本专利技术的所述海底混合采矿工具有利地提供混合切割发生于或形成于海底的梯段。在本专利技术的优选实施方式中，所述海底混合采矿工具包括接近所述截割滚筒的料浆入口和料浆泵系统，所述料浆入口被配置为从所述筛分格栅的附近获取料浆形式的碎块。可以将所述料浆从所述海底混合采矿工具泵送至较短的距离，例如仅被泵送至工具所采用或将采用路径的一侧或所述工具的后方，以避免所述工具在海底的碎块上移动。或者，可以将所述料浆经由适当的输送管道泵送至距离海底采矿工具一定距离的海底储存位置。在优选的实施方式中，集获罩部分地包围所述截割滚筒，以提高所述料浆泵系统对碎块的容纳和收集。优选地，所述筛分格栅通过利用所述截割滚筒碾碎尺寸大于格栅与滚筒之间距离的颗粒，从而筛分碎块。所述海底混合采矿工具可以为无线远程遥控运载工具(remotelyoperatedvehicle，ROV)或由与地面相连的母体操控的无线运载工具。进一步，本专利技术提供一种在某些实施方式中适于在极深的水深下部署的工具。例如一些实施方式在大于约400米的深度下操作，更优选在大于1000米或更优选在大于1500米的深度下操作。然而应当理解，本专利技术的工具在浅至100米的水域中或其他相对较浅的水下应用中提供有用的海底切割选择。因此应当理解的是，提及海底或海床并不旨在排除本专利技术在湖底、河口水底、海湾水底、测探水底(soundfloor)、海滩水底、港口水底中，在盐水、半盐水或清水中用于采矿或开挖，这些应用都落在本说明书的范围内。在一些实施方式中，所述混合采矿工具的混合采矿切割机可包括电动或液压驱动的截割滚筒，所述截割滚筒在移动期间导向或引导所述工具。所述截割滚筒可安装于悬臂组件上，从而允许可变的切割深度，其中所述切割深度例如对应于被切割的梯段中的材料硬度可以进行选择。所述混合采矿工具的滚筒式切割机优选地被配置为产生所需尺寸的碎块。例如，所述碎块的大小适于以由水和碎块所构成的料浆的形式进行收集。优选地，所述滚筒切割的深度大于机器履带的宽度。其中，要获取的材料的厚度大于梯段的高度，所述梯段的高度被所述海底混合采矿工具的切割深度限定，本专利技术的混合采矿工具进行多次混合采矿步骤从而移除所述材料的多层梯段。在每次移动中，利用所述混合采矿工具的吸入口来收集由海底混合采矿工具的每次移动制造的碎块。所述混合采矿工具的重量优选地进行选择，使得所述工具在潜水时具有足够的重量，从而所述混合采矿工具可应用足够的向下的力以制造梯段碎块。优选地，所述海底混合采矿工具被设计为在相对平坦和相对水平的梯段平面上工作，并在往返移动穿过梯段表面的同时向下切割至表面中以达到切割深度。碎块被留在适当的地方，后续使用海底收集工具进行收集，或在切割时利用位于截割滚筒附近的吸入口收集，然后运送离开所述工具。所述海底混合采矿工具优选地沿一个或多个路径往返移动穿过梯段表面而基本上切割整个梯段。优选地，所述混合采矿工具的切割路径基于相关海底位置处所存在的特定梯段尺寸和梯段形状对所述切割路径进行优化，以使所述梯段的矿石获取率最大化。优选地，收集或储存区域位于矿石梯段的远端，在这样的实施方式中，所述混合采矿工具具有料浆泵系统或侧抛系统(sidecastsystem)等，用于存放位于收集或储存区域的切割的矿石。或者，混合采矿工具存放碎块的收集区域与矿石梯段的位置相同，其中所述混合采矿工具在切割矿石时基本上不重新放置矿石。这样的实施方式允许混合采矿工具的设计、功能和操作集中于这种混合采矿的切割要求，而不是考虑重新放置碎块而变得复杂。所述梯段可以包括欲获取的有价值矿石的矿石梯段，或可以包括为了其他目的需要去除的坚硬岩石或其他海底材料。所述矿石可包括海底大量的硫化物。本专利技术认识到感兴趣的海底部位的地形复杂，因而本专利技术提供同时操作多个海底采矿工具从而高效地获取海底材料。在本说明书中，术语“滚筒式切割机”并不旨在包括盘式切割机。盘式切割机是指例如其切口比盘式切割机的直径要窄。根据本专利技术的第三方面，提供一种海底混合采矿工具，用于制造海底梯段的碎块，所述混合采矿工具包括：履带式移动系统，所述履带式移动系统使所述混合采矿工具移动穿过海底梯段；动力和控制界面，接收来自表面源的动力和控制信号；滚筒式切割机，在移动过程中，所述滚筒式切割机位于所述工具的后方，并被配置为在移动穿过所述梯段时切割梯段并且将碎块留在所述海底以便后续收集。根据本专利技术的第四方面，提供一种制造海底梯段的碎块的方法，所述方法包括：海底混合采矿工具接收来自表面源的动力和控制信号；所述海底混合采矿工具移动穿过所述海底梯段；以及所述海底混合采矿工具的滚筒式切割机切割所述梯段，在移动过程中，所述滚筒式切割机位于所述工具的后方，并且将碎块留在海底用于以便后续收集。本专利技术的第三方面和第四方面允许提高切割效率，从而相对于收集本身切割碎块的混合切割机，其采矿速度加快。本专利技术第三方面和第三方面的一些实施例可包括邻近于截割滚筒的筛分格栅，用于筛分由截割滚筒制造的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.18 AU 20109026681.一种海底混合采矿工具，用于制造海底梯段的碎块，所述混合采矿工具包括：履带式移动系统，所述履带式移动系统使所述混合采矿工具移动穿过海底梯段；动力和控制界面，所述动力和控制界面接收来自表面源的动力和控制信号；滚筒式切割机，所述滚筒式切割机用于切割梯段；邻近于所述滚筒式切割机的筛分格栅，所述筛分格栅用于筛分由所述滚筒式切割机制造的碎块；以及接近所述滚筒式切割机的料浆入口和料浆泵系统，所述料浆入口被配置为从所述筛分格栅的附近获取料浆形式的碎块，其中，所述料浆泵系统被配置为将料浆经由适当的输送管道泵送至海底储存位置。2.根据权利要求1所述的工具，其中，所述料浆泵系统被配置为将料浆泵送至所述工具所采用或将采用的路径的一侧。3.根据权利要求1至2中任一项所述的工具，进一步包括集获罩，所述集获罩部分地包围所述截割滚筒，以提高所述料浆泵系统对碎块的容纳和收集。4.根据权利要求1至2中任一项所述的工具，其中，所述筛分格栅通过利用所述截割滚筒碾碎尺寸大于格栅与滚筒之间距离的颗粒而筛分碎块。5.根据权利要求1至2中任一项所述的工具，其中，所述截割滚筒安装于悬臂组件上，从而允许滚筒收回和可变的切割深度。6.根据权利要求5所述的工具，其中，所述筛分格栅安装于所述悬臂组件上。7.根据权利要求1至2中任一项所述的工具，其中，滚筒切割的宽度大于机器履带的宽度。8.根据权利要求1至2中任一项所述的工具，进一步包括吸入口，所述吸入口从所述筛分格栅获取碎块。9.根据权利要求8所述的工具，进一步包括紧接在所述滚筒式切割机后方的铲，所述铲使碎块与海床分离。10.根据权利要求9所述的工具，进一步包括位于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：格伦·罗伯特·琼斯，安东尼·艾略特·英格利斯，安东尼·保罗·奥萨利文，迈克尔·豪伊特，格伦·马丁代尔·史密斯，罗兰·冈特·伯恩德特，达尔·哈兰·哲弗兹，尼古拉斯·威廉·雷德利，伊恩·马斯克尔，
申请(专利权)人：诺蒂勒斯矿物太平洋有限公司，索伊利机械动力学有限公司，
类型：
国别省市：