【技术实现步骤摘要】
本专利技术一种深海采矿系统，特别涉及一种深海采矿筛分破碎装置，和一种深海采矿浮力运输装置；属于深海采矿设备。
技术介绍
1、随着科技与工业技术的发展，人类对资源的需求不断增加，陆地上的矿产资源已经逐渐枯竭。而海洋覆盖了地球面积约71％，陆地上包含的矿产资源在海洋中都已经发现，且这些矿产资源储量巨大。深海金属矿产主要为锰结核与钴结核。锰结核主要分布于世界海洋2000m-6000m水深海底的表层，储量约为2000亿吨，相当于陆地储量的57倍。钴结核主要赋存于1500m-3000m的海山上，储量约为50亿吨，是陆地储量的539倍。
2、目前深海采矿系统中，其关键节点是由海底向海面母船输送矿石。由于流体提升管可实现，从海底向海面母船连续输送矿石，因此运送效率高，成为海底向海面进行矿石输送的主要运送方式。由于流体提升管受限于提升管道的内径，无法输送超出管道内径尺寸的大矿石。同时，在流体提升管中，主要依靠管道中的输送泵，如离心泵或柱塞泵等向上输送矿石。因此，即使矿物尺寸小于管道内径的矿石，如中矿石，虽然可以进入管道，但是单体矿石的尺寸与流体提升管的内径比过大，仍然会对矿石提升设备的流体提升管、输送泵等产生破坏，包含中矿石对流体提升管、输送泵的堵塞，以及中矿石对流体提升管、泵体、泵叶、柱塞等主要零件在提升过程中的撞击、挤压等，严重时将导致流体提升管、输送泵等零件产生变形甚至失效，从而影响流体提升管和输送泵的正常工作。
3、此外，通过流体管道提升至母船上的海底矿浆中，包含着大量的海底泥浆。一旦大规模商业开发海底矿产资源，
4、为解决上述大矿石向海面运输，以及将母船上的海底泥浆回填海底采矿区问题，申请公布号：cn117514178a，名称：一种深海浮力采矿系统，通过浮球利用二只吊具，分别吊装回填箱和矿料箱，并在吊具与回填箱之间设有自控挂钩，将装有海底泥浆的回填箱，利用其自重超出浮球的浮力，下沉至采矿区沉底，在回填箱坐底后，矿料箱悬空，通过对矿料箱装填大矿石，随着矿料箱重量不断增加，浮球对回填箱的拉力不断减小，当拉力减小到一定量时，自控挂钩自动解钩，回填箱留置海底，浮球带着矿料箱自动上浮。解决了大矿石无法通过提升管道输送至母船，以及大量随矿石一起被输送至母船的海底泥浆，不能回填海底采矿区，导致陆地环境污染问题，也存在深海采矿浮力运输装置运力有限的问题；利用流体提升管高效运输海底矿石，仍然是目前深海采矿运输的主要手段选项；因此，深海采矿浮力运输装置是流体提升管运输最有效的互补运输设备。
5、上述自控挂钩为剪刀结构，在剪刀的上部二手柄之间设有压簧，将剪刀的上部二手柄撑开，使自控挂钩下部的刀口常开，剪刀的上部二手柄之间通过浮球向上拉力产生的夹紧力，克服压簧的反作用力，使剪刀的下部的刀口闭合，刀口闭合形成的吊孔悬挂回填箱的吊装绳；因此，当需要将回填箱的吊装绳挂到自控挂钩的吊孔内时，就必需先给剪刀结构的上部施加外部夹紧力，让刀口闭合形成吊孔，当浮球将回填箱吊起，对自控挂钩的剪刀上部二手柄产生夹紧力时，夹紧力克服压簧弹力，使刀口闭合后，再解除外部施加的外力，从而自控挂钩在海底才能实现自动解钩，所以操作比较繁琐。回填箱沉海前，一旦遗忘给自控挂钩解除外力，自控挂钩的自动控制机构将失效。
6、此外，上述深海浮力采矿系统中，使用的自控挂钩，其整体结构复杂，且回填箱脱钩动作不稳定。因为，深海中的水流波动通常不会像近海或表层水域那样明显，但由于海底地形、地球自转、海洋地理环境、潮汐和水密度变化等因素，仍然存在一定程度的水流运动。水流运动会导致浮球产生上下方向的位移，当浮球向下位移时，浮球作用于自控挂钩的浮力减小，这将导致矿料箱未达到额定装载量，自控挂钩就提前脱钩，回填箱被提前卸载，整个自控采矿装置上浮。此外，深海浮力采矿系统在沉入海底时依靠重力下沉，在回填箱首先坐底海床后，系统将产生震动，导致浮球对自控挂钩的拉力减小，同样会产生自控挂钩提前脱钩的风险，回填箱被提前卸载，深海浮力采矿系统自动上浮。
7、综上所述，目前深海矿产资源开采存在着以下问题：
8、1、由于海底矿物结核大小不一，缺少必要的预处理设备对矿石进行预处理，即未对大、中、小矿石进行分类和处置，影响流体管道提升系统对矿浆的正常输送。
9、2、现有技术浮力运输系统的自控挂钩，由于受其自身结构限制，稳定性较低；且自控挂钩装钩过程比较繁琐，一旦在沉海前，操作人员忘记解除自控挂钩的外力辅助机构，自控挂钩的自动控制机构将失效。
技术实现思路
1、本专利技术为了克服现有技术的不足，提供一种深海采矿系统，包含一种深海采矿筛分破碎装置，和一种深海采矿浮力运输装置。解决了对上述海底矿石的预处理；以及深海浮力运输中，自控挂钩的工作可靠性问题。
2、为达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现。
3、一种深海采矿筛分破碎装置，包含矿石分拣机，矿石破碎机，浮力平台、流体提升管、母船、矿浆泵；其特征在于：所述矿石分拣机和矿石破碎机设置在浮力平台上；所述浮力平台锚固在海底；所述矿石分拣机对送入机器的矿石进行大、中、小筛分，大、中、小矿石对应在矿石分拣机上的位置为上、中、下部；所述大矿石自动从矿石分拣机上部，分流至大矿石堆放区；所述中矿石自动从矿石分拣机中部，分流至矿石破碎机，经矿石破碎机破碎后，再利用管路和矿浆泵，重新送回矿石分拣机进行二次筛分；所述流体提升管的进料口设在矿石分拣机的下部，所述小矿石从矿石分拣机下部通过流体提升管，输送至母船。
4、一种深海采矿浮力运输装置，包含：浮球、回填箱、矿料箱、吊装挂钩、推拉杆、l形连杆；所述浮球下设有连接板；所述连接板的左边按顺次，从上向下连接固定板、吊装挂钩、回填箱，右边按顺次，从上向下连接吊绳、矿料箱；所述回填箱在母船上装载海底泥浆沉海时，回填箱的底部比矿料箱底部低；其特征在于：所述矿料箱在海底装载大矿石堆放区的大矿石，所述推拉杆二端分别与吊装挂钩、吊绳进行水平铰链连接；所述推拉杆长度大于固定板与吊绳之间的垂直间距；
5、所述吊装挂钩，包含固定板、l形连杆，所述l形连杆设置在固定板的左侧；所述l形连杆、固定板的前后二侧边，分别对应设有同轴双铰链座，并利用铰链轴将l形连杆与固定板进行铰链连接，记作：b铰链；所述b铰链的铰链轴中部设有扭簧，使得l形连杆与固定板之间上开下合。
6、本专利技术的目的还可以通过以下技术解决措施来进一步实现。
7、所述矿石分拣机使用筛分板和机械振动，对矿石进行筛分。
8、所述矿石分拣机的筛分板设有上、下二层，分别对应在矿石分拣机的筒体内朝向左下、右下倾斜布置，上层为b筛分板，下层为a筛分板；所述a筛分板的下部，矿石分拣机的筒体底部设有震动平台。
9、所述b筛分板上面不能通过b筛分板网孔的矿石为大矿石，通过b筛分板网孔的矿石为中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种深海采矿筛分破碎装置，包含矿石分拣机，矿石破碎机，浮力平台、流体提升管、母船、矿浆泵；其特征在于：所述矿石分拣机和矿石破碎机设置在浮力平台上；所述浮力平台锚固在海底；所述矿石分拣机对送入机器的矿石进行大、中、小筛分，大、中、小矿石对应在矿石分拣机上的位置为上、中、下部；所述大矿石自动从矿石分拣机的上部，分流至大矿石堆放区；所述中矿石自动从矿石分拣机的中部，分流至矿石破碎机，经矿石破碎机破碎后，再利用管路和矿浆泵，重新送回矿石分拣机进行二次筛分；所述流体提升管的进料口设在矿石分拣机的下部，所述小矿石从矿石分拣机的下部通过流体提升管，输送至母船。
2.一种深海采矿浮力运输装置，包含：浮球、回填箱、矿料箱、吊装挂钩、推拉杆、L形连杆；所述浮球下设有连接板；所述连接板的左边按顺次，从上向下连接固定板、吊装挂钩、回填箱，右边按顺次，从上向下连接吊绳、矿料箱；所述回填箱在母船上装载海底泥浆沉海时，回填箱的底部比矿料箱底部低；其特征在于：所述矿料箱在海底装载大矿石堆放区的大矿石，所述推拉杆二端分别与吊装挂钩、吊绳进行水平铰链连接；所述推拉杆长度大于固定板与吊绳之间的垂直间距
3.根据权利要求1所述的一种深海采矿筛分破碎装置，其特征在于：所述矿石分拣机使用筛分板和机械振动，对矿石进行筛分。
4.根据权利要求3所述的一种深海采矿筛分破碎装置，其特征在于：所述矿石分拣机的筛分板设有上、下二层，分别对应在矿石分拣机的筒体内朝向左下、右下倾斜布置，上层为B筛分板，下层为A筛分板；所述A筛分板的下部，矿石分拣机的筒体底部设有震动平台。
5.根据权利要求4所述的一种深海采矿筛分破碎装置，其特征在于：所述B筛分板上面不能通过B筛分板网孔的矿石为大矿石，通过B筛分板网孔的矿石为中、小矿石，利用矿石分拣机的振动和自重，自动将大矿石从大矿石出料口分流至大矿石堆放区；所述A筛分板上面不能通过A筛分板网孔的矿石为中矿石，通过A筛分板网孔的矿石为小矿石，利用矿石分拣机的振动和自重，自动将中矿石从中矿石出料口分流至矿石破碎机进料口；所述小矿石下落至震动平台；所述流体提升管的进料口设在矿石分拣机A筛分板与震动平台之间的小矿石堆放区。
6.根据权利要求1所述的一种深海采矿筛分破碎装置，其特征在于：所述矿石破碎机，为水平螺旋式矿石破碎机，其外部设有一只水平放置的筒体；所述筒体左上设有中矿石进料口，右下设有粉碎后的矿石出料口；筒体内部轴向设有旋转轴；所述旋转轴上设有螺旋叶片。
7.根据权利要求6所述的一种深海采矿筛分破碎装置，其特征在于：所述螺旋叶片，在旋转轴上为变距螺旋叶片，其螺距沿旋转轴轴向为：左大右小，渐进式变化。
8.根据权利要求6所述的一种深海采矿筛分破碎装置，其特征在于：所述螺旋叶片，至少为双头螺旋叶片，其中一头为矿料螺旋输送叶片，其余为矿料螺旋粉碎叶片。
9.根据权利要求8所述的一种深海采矿筛分破碎装置，其特征在于：所述矿料螺旋输送叶片，其外径与筒体相配合，叶片截面为梯形；所述矿料螺旋粉碎叶片，其外径小于筒体内径，叶片截面为四边形，根部宽，顶部窄，顶端设有刃口。
10.根据权利要求4所述的一种深海采矿筛分破碎装置，其特征在于：所述筒体，表面设有减压孔，减压孔直径不大于A筛分板上的筛孔；所述筒体下部设有被矿石破碎机破碎后的矿石接收料仓，所述料仓底部设有A输送管，以及矿浆泵、B输送管；所述B输送管与矿石分拣机上部连通。
11.根据权利要求1所述的一种深海采矿筛分破碎装置，其特征在于：所述浮力平台上设有支架，为矿石分拣机、矿石破碎机提供精确的安装位置。
12.根据权利要求2所述的一种深海采矿浮力运输装置，其特征在于：所述吊装挂钩在B铰链正下方的L形连杆上设有A铰链孔，所述A铰链孔与推拉杆左端进行铰链连接的，该铰链记作：A铰链。
13.根据权利要求2所述的一种深海采矿浮力运输装置，其特征在于：所述L形连杆，其折弯处在B铰链转轴中心正下方，且L形连杆折弯处为L形连杆的最低点。
14.根据权利要求2所述的一种深海采矿浮力运输装置，其特征在于：所述回填箱悬挂在L形连杆的折弯处。
15.根据权利要求2所述的一种深海采矿浮力运输装置，其特征在于：所述推拉杆在A铰链和C铰链之间的长度可调。
...【技术特征摘要】
1.一种深海采矿筛分破碎装置，包含矿石分拣机，矿石破碎机，浮力平台、流体提升管、母船、矿浆泵；其特征在于：所述矿石分拣机和矿石破碎机设置在浮力平台上；所述浮力平台锚固在海底；所述矿石分拣机对送入机器的矿石进行大、中、小筛分，大、中、小矿石对应在矿石分拣机上的位置为上、中、下部；所述大矿石自动从矿石分拣机的上部，分流至大矿石堆放区；所述中矿石自动从矿石分拣机的中部，分流至矿石破碎机，经矿石破碎机破碎后，再利用管路和矿浆泵，重新送回矿石分拣机进行二次筛分；所述流体提升管的进料口设在矿石分拣机的下部，所述小矿石从矿石分拣机的下部通过流体提升管，输送至母船。
2.一种深海采矿浮力运输装置，包含：浮球、回填箱、矿料箱、吊装挂钩、推拉杆、l形连杆；所述浮球下设有连接板；所述连接板的左边按顺次，从上向下连接固定板、吊装挂钩、回填箱，右边按顺次，从上向下连接吊绳、矿料箱；所述回填箱在母船上装载海底泥浆沉海时，回填箱的底部比矿料箱底部低；其特征在于：所述矿料箱在海底装载大矿石堆放区的大矿石，所述推拉杆二端分别与吊装挂钩、吊绳进行水平铰链连接；所述推拉杆长度大于固定板与吊绳之间的垂直间距；
3.根据权利要求1所述的一种深海采矿筛分破碎装置，其特征在于：所述矿石分拣机使用筛分板和机械振动，对矿石进行筛分。
4.根据权利要求3所述的一种深海采矿筛分破碎装置，其特征在于：所述矿石分拣机的筛分板设有上、下二层，分别对应在矿石分拣机的筒体内朝向左下、右下倾斜布置，上层为b筛分板，下层为a筛分板；所述a筛分板的下部，矿石分拣机的筒体底部设有震动平台。
5.根据权利要求4所述的一种深海采矿筛分破碎装置，其特征在于：所述b筛分板上面不能通过b筛分板网孔的矿石为大矿石，通过b筛分板网孔的矿石为中、小矿石，利用矿石分拣机的振动和自重，自动将大矿石从大矿石出料口分流至大矿石堆放区；所述a筛分板上面不能通过a筛分板网孔的矿石为中矿石，通过a筛分板网孔的矿石为小矿石，利用矿石分拣机的振动和自重，自动将中矿石从中矿石出料口分流至矿石破碎机进料口；所述小矿石下落至震动平台；所述流体提升管的进料口设在矿石分拣机...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹丽，张建，于宗冰，晏飞，宋波，凌有临，何睿，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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