[发明专利]一种深海矿物垂直输送系统

说明书

本发明公开了一种深海矿物垂直输送系统，包括海底采矿车、管道输送系统以及水面采矿船，水面采矿船上设置有脱水系统以及矿仓，海底采矿车连接软管泵，软管泵经由软管连接至正排量泵，正排量泵经由管道连接至中间仓，中间仓经由管道连接至离心泵，离心泵经由管道连接至脱水系统，脱水系统连接至矿仓以及排水泵，排水泵通过回水管连接至正排量泵，其中，脱水系统排出的海水经由船载的排水泵驱动，通过回水管送至正排量泵，驱动正排量泵做功后再排入海底。本发明合理地利用了采矿系统中废水排放的能量，在满足了环境保护要求的同时提高系统的能源利用率。

技术领域

本发明涉及海洋采矿领域，具体涉及一种深海矿物垂直输送系统。

背景技术

海洋面积占地球表面积70％，深海底蕴藏着非常丰富的矿产资源。目前认识到有商业开采前景的深海矿产资源有多金属结核、多金属硫化物和富钴结壳3种，其中，多金属结核的资源潜力最大。多金属结核在全球海底均有发现，但具有商业开发价值的多金属结核大分布在水深4500m以上的深海底。深海采矿需要将数千米深海底采矿车采集到的矿物垂直输送到海面采矿船上，目前采用的垂直输送方案基本上都是水力管道提升。水力管道提升式深海采矿系统主要由海底采矿车、管道输送系统和水面采矿船组成(基本结构如图1所示)。其中，管道输送系统包采矿车软管泵、软管、中间仓(内含给料机)、硬管和潜水离心泵。离心泵一般采用多级空间导叶式离心泵，个别系统也考虑正排量泵。输送过程中，软管泵通过软管将海底采矿车采集到的矿物提升到中间仓内，串接在硬管上的离心泵再将中间仓内的矿物与海水组成的矿浆输送到水面采矿船上。由于采矿水深较大，要求输送扬程较高，通常需要多台离心泵串联使用。

对于深海多金属开采输送系统，目前的主流方案是采用数台多级离心泵串联使用来达到高扬程要求。采用多台离心泵串联输送时，每台泵都需要直接连接一条大功率电缆。但大水深的大功率动力电缆的制造难度较大，制造成本也非常高。从市场报价情况来看，当水深超过3000米时，动力电缆的价格将高过所供电深海泵的价格。

发明内容

本发明的目的在于提供一种更加节能且节省成本投入的深海矿物垂直输送系统。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种深海矿物垂直输送系统，包括海底采矿车、管道输送系统以及水面采矿船，水面采矿船上设置有脱水系统以及矿仓，其特征在于：所述管道输送系统软管泵、软管、正排量泵、管道、中间仓、离心泵、排水泵以及回水管，所述海底采矿车连接软管泵，软管泵经由软管连接至正排量泵，正排量泵经由管道连接至中间仓，中间仓经由管道连接至离心泵，离心泵经由管道连接至脱水系统，脱水系统连接至矿仓以及排水泵，排水泵通过回水管连接至正排量泵，其中，脱水系统排出的海水经由船载的排水泵驱动，通过回水管送至正排量泵，驱动正排量泵做功后再排入海底。

本发明的深海矿物垂直输送系统的工作过程如下：

(1)步骤S1,软管泵将采矿车所采集到的矿物与海水混合形成的矿浆Qm通过软管输送至正排量泵。

(2)步骤S2,正排量泵驱动下将矿浆Qm通过提升管输送到中间仓。

(3)步骤S3,矿浆Qm在中间仓内被重新调和后，由离心泵通过管道输送到采矿船的脱水系统。

(4)步骤S4,脱水系统将矿浆分离为矿物Qs与废弃的海水Qw。

(5)步骤S5,矿物颗粒Qs被送至采矿船上的矿仓。

上述步骤S4,海水Qw经由船载的排水泵驱动，通过回水管送至正排量泵，驱动正排量泵做功后再排入海底。