[实用新型]一种基于浮力重力差垂直提升装置的节能深海采矿系统

说明书

本实用新型揭示了一种基于浮力重力差垂直提升装置的节能深海采矿系统，包括水面采矿辅助船、浮力重力差垂直提升装置、矿石装载作业区、矿石卸载作业区、压载物装载作业区、压载物卸载作业区和海底支撑基础；水面采矿辅助船搭载浮力重力差垂直提升装置，在水面采矿辅助船内包括设有矿石卸载作业区、压载物装载作业区、矿石初筛装置工作区和压载物储备舱，在海床的上方设有矿石装载作业区和压载物卸载作业区。本实用新型中所采用的垂直提升系统成本低，结构简单，布放流程方便，矿物输运效率高，对海洋环境污染小，且适用于各种水深海底矿物的提升作业，且不依赖于高能动力设备，节能环保。

技术领域：

本实用新型涉及一种涉及深海采矿装备的技术领域，尤其涉及一种基于浮力重力差垂直提升装置的节能深海采矿系统。

背景技术：

我国南海水域蕴藏着丰富的金属及非金属矿物，然而这些矿物多分布于水深超5000米的海域的深海海床中，大水深作业也因此成为深海采矿面临的巨大挑战。目前的深海采矿系统一般包括海面的采矿辅助船，海底的采矿车以及连接二者的垂直输运系统。传统上，海底采矿车从海床上收集矿石，矿石进而被粉碎，泵入垂直输运系统。该垂直输运系统通常含有立管，所采集的矿石和海水混合物经由立管，从海底被竖向运输至海面上的采矿辅助船中。传统的提升系统一般为液压式或者气举式。液压式提升系统中沿着立管不同深度，设有多个采用离心举升泵的升压站，以保持立管内部压力。气举系统中，压缩气体被注入到中间深度，矿石固体因此可以通过气体/液体/固体三相混合物被举升。

到目前为止，仍不存在实尺规模的深海采矿作业。特别是传统竖向运输系统的低效率和高成本，且随着水深的增加越来越复杂的情况下，其在水深超过6000米后能否有效工作仍未知。因此，亟需研发更为高效、稳定、经济的竖向运输系统，可以将深海矿石运输至海面。基于此，有必要提供一种结构简单，成本低，适用于大水深作业的高效节能的深海采矿系统。同时应考虑深海采矿系统对环境造成的污染情况，提供一种节能环保的深海采矿系统。

高强度低密度耐压固体浮力材料是现代深潜技术的重要组成部分，它可以保证潜器的净浮力，增加潜器的有效荷载。固体浮力材料一般以树脂为基体，是深海开发装置的重要配置材料,主要应用在海军舰艇、水下平台、深海探测设备、深水设备的保护罩、水下管道连接和电缆牵引等方面，能为深海水下作业装置提供净浮力，在水下起到浮力补偿的作用。随着研究人员对水深6000-11000米的深海水域的研究，水下潜水器及载人潜水器技术逐步发展。该类设备采用浮力材料和配重压载，通过无动力上浮技术实现深潜器的下沉和上浮。借用该类技术进行深海采矿作业的连续提升，以克服传统深海采矿提升系统的上述局限性。

实用新型内容：

为了克服现有技术中存在的技术问题，本实用新型提出了一种高效节能、环保、适用于多水深采矿的、低成本深海采矿系统，以解决目前传统的、依赖泵式提升系统的水下采矿系统在深海采矿中所面临的高能耗、低效率、高成本及环境污染问题。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：一种基于浮力重力差垂直提升装置的节能深海采矿系统，包括水面采矿辅助船、浮力重力差垂直提升装置、矿石装载作业区、矿石卸载作业区、压载物装载作业区、压载物卸载作业区和海底支撑基础；其中，水面采矿辅助船搭载浮力重力差垂直提升装置，在水面采矿辅助船内包括设有矿石卸载作业区、压载物装载作业区、矿石初筛装置工作区和压载物储备舱，在海床的上方设有矿石装载作业区和压载物卸载作业区。

在一个实施例中，所述浮力重力差垂直提升装置包括一组由钢缆组成的闭环系统，在钢缆上固定搭载多个设有浮力材料块的矿车；当矿车空载时，每个矿车在海水中的总浮力大于其重力。

在一个实施例中，所述闭环系统呈“口”字型，在“口”字型的四个角上设有滑轮，其中两只为支撑滑轮，设在所述水面采矿辅助船上；另外两只为固定滑轮，设在海床上，所述钢缆通过两只支撑滑轮和两只固定滑轮。

在一个实施例中，所述闭环系统的一侧为矿车下降工作区，另一侧为矿车上升工作区。