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[发明专利]一种基于底吸絮凝的深海采矿羽状流治理装置及方法-CN202311045188.7在审
发明人：魏佳康;陈旭光;张修占;张凤鹏;李浩;张杨杨;袁振钦;戚宝运 -专利权人：招商局海洋装备研究院有限公司
申请日： 2023-08-17 - 公布日： 2023-10-24 - 主分类号： C02F1/52 文献下载
摘要：本发明公开一种基于底吸絮凝的深海采矿羽状流治理装置及方法，包括底吸絮凝箱、泵吸输移箱、螺旋底吸单元、絮凝初洒单元、絮凝再喷洒单元和控制系统，底吸絮凝箱内部由隔板分成絮凝仓和底吸仓，底吸絮凝箱外侧设有羽流抽吸口，羽流抽吸口与底吸仓内部相通。螺旋底吸单元设在底吸絮凝箱内，泵吸输移箱设在底吸絮凝箱的后上方，其后侧上部设有抽吸泵。絮凝初洒单元包括絮凝储存箱一和多组第一喷头，第一喷头设在絮凝仓的底部。絮凝再喷洒单元包括絮凝储存箱二和多个絮凝喷洒管，絮凝喷洒管均设有两组第二喷头。本发明羽状流收集完全、充分，絮凝、沉降过程连续进行，混合充分均匀，沉降效率高，避免产生二次羽状流，实现较佳的沉降效果。
一种基于絮凝深海采矿羽状流治理装置方法

[发明专利]一种海底采矿土资源化利用方法-CN202310805642.8在审
发明人：陈旭光;沙飞;徐靖泽;解安琪;范锐;张凤鹏;杨乃印;关锦洋;张明龙 -专利权人：中国海洋大学
申请日： 2023-07-03 - 公布日： 2023-09-29 - 主分类号： C02F11/122 文献下载
摘要：本发明公开了一种海底采矿土资源化利用方法，涉及海底采矿技术领域。其包括以下步骤：首先将海底采矿所采集的矿浆进行脱水处理，使其含水率达到30～40％；将脱水处理所得底质土进行分级筛分，以获得筛下物；之后对筛下物进行通电处理，通过高频电流、低频电流的作用可在碳棒正极上得到重金属阳离子；将通电处理后的海底底质土进行脱水处理，将获得的软泥与生物质粉末进行混合，加入碱性助剂、适量水之后，得到反应前驱体；再通过对制备的反应前驱体采用水热腐殖化技术和热化学方法，最终实现对重金属离子完全回收，并将反应产物用于土壤改良，以及产出部分可用于种植土壤。本发明可实现对深海采矿土的资源化利用。
一种海底采矿资源利用方法

[发明专利]一种用于漂浮城市的人工模拟土壤及制备方法-CN202310805637.7在审
发明人：陈旭光;沙飞;张明龙;孔昊;张杨杨;张凤鹏;徐靖泽;孙国栋;杨乃印 -专利权人：中国海洋大学
申请日： 2023-07-03 - 公布日： 2023-09-15 - 主分类号： A01G24/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于漂浮城市的人工模拟土壤及制备方法，涉及人工模拟土壤及其制备技术领域。按照重量份计，其原料包括：深海采矿土200～400份、腐殖质粉200～400份、膨润土10～20份、生物炭30～50份、底栖物粉原料100～300份、有机肥20～60份、微生物复合菌剂1～3份以及蒸馏水300～1000份。本发明利用各种原料的协同搭配，改造深海采矿土的土壤理化性状，使深海采矿土具有保水保肥的特性，提高土壤抵抗有机微生物的流失的能力，并有固定植被根系，提高植被抗病虫害的性能。
一种用于漂浮城市人工模拟土壤制备方法

[发明专利]一种基于压差渗滤的深海羽流治理装置及方法-CN202310558395.6在审
发明人：张杨杨;陈旭光;张凤鹏;陈溯 -专利权人：中国海洋大学
申请日： 2023-05-17 - 公布日： 2023-08-15 - 主分类号： C02F9/00 文献下载
摘要：本发明公开一种基于压差渗滤的深海羽流治理装置及方法，包括羽流收集器及箱体，箱体前部为羽流收集仓，后上方由前往后依次为初级滤室、反渗透滤室和海水驱离仓，其后下方为排沉仓。羽流收集器设在羽流收集仓前侧。羽流收集仓后侧设有纵动闸门，初级滤室后侧设有致密滤网，反渗透滤室后侧设有微透膜，海水驱离仓前侧设有叠动闸门。初级滤室、反渗透滤室及海水驱离仓内均设有垂向活塞，初级滤室和反渗透滤室可分别与排沉仓相通。排沉仓后侧底部设有排沉阀门。本发明对羽流进行收集、过滤，经过滤后的高浓悬浮物加速拥挤沉淀，下侧沉淀物与上层海水分开，利用压差将沉淀物缓慢排至海底，降低扰动避免产生二次羽流，实现较佳的沉降效果。
一种基于渗滤深海治理装置方法

[发明专利]一种基于组合式放电模块的矿岩异形区采掘装置及方法-CN202310608151.4在审
发明人：高继开;徐鸿鹏;陈锡楷;王秀龙;张凤鹏;彭建宇;李欣冉 -专利权人：东北大学
申请日： 2023-05-26 - 公布日： 2023-08-04 - 主分类号： E21C37/18 文献下载
摘要：本发明提供一种基于组合式放电模块的矿岩异形区采掘装置及方法，涉及岩石破碎技术领域，装置包括若干个相组合的基础放电模块，所述基础放电模块包括电容和与电容正负极相连的基础电极，所述基础放电模块包括方形基础放电模块、半圆形基础放电模块、扇形基础放电模块和三角形基础放电模块。若干个基础放电模块通过电容侧面相组合，所述基础电极的形状与电容横截面的形状相适配。本发明采用电容电极一体化基础放电模块拼接组合构成各种形状作业区的方式灵活度高，可扩展性强，易于形成大型异形作业区。本发明设备体积更小，成本更低，可产生的作业区形态和断面大小更丰富，对于硬岩采掘更高效。
一种基于组合式放电模块异形采掘装置方法

[发明专利]一种基于高压脉冲放电的岩石方形作业区采掘装置及方法-CN202310608152.9在审
发明人： 张凤鹏;王秀龙;姜涵钧;徐鸿鹏;彭建宇;高继开;李欣冉 -专利权人：东北大学
申请日： 2023-05-26 - 公布日： 2023-08-01 - 主分类号： E21C37/18 文献下载
摘要：本发明提供一种基于高压脉冲放电的岩石方形作业区采掘装置及方法，涉及岩石破碎技术领域，包括一个第一电极和四个第二电极，四个所述第二电极围绕第一电极均匀分布；所述第一电极包括第一固定柱，所述第一固定柱的侧面每隔90°设置有一根第一伸出柱，所述第一伸出柱的末端连接有第一伸缩柱；所述第二固定柱的侧面连接有两根第二伸出柱和一根第三伸出柱，所述第二电极伸出柱的末端连接有第二伸缩柱，所述第三电极伸出柱的末端连接有第三伸缩柱，所述第三伸缩柱沿第三电极伸出柱方向伸缩。本发明提供了一种基于高压脉冲放电的岩石方形作业区采掘装置，精简了脉冲放电装置的结构，减少了设备成本，提高了设备可靠性。
一种基于高压脉冲放电岩石方形作业区采掘装置方法

[发明专利]二氧化碳和磨料空化射流结合的硬质海床冲蚀系统及方法-CN202211457541.8有效
发明人：陈旭光;关锦洋;刘学麟;张弦;张凤鹏 -专利权人：中国海洋大学
申请日： 2022-11-21 - 公布日： 2023-06-30 - 主分类号： B05B7/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种二氧化碳和磨料空化射流结合的硬质海床冲蚀系统及方法，涉及深海海底硬质海床冲蚀技术领域。其包括气源提供系统、运输系统、位于深海的行走器和位于行走器上的中继装置、加压射流流体制备装置、冷却流体制备装置以及喷嘴射流装置；饱和二氧化碳溶液和干冰磨料混合后，在喷嘴射流装置的喷嘴处喷出，饱和二氧化碳溶液的压强大于深海环境压强，喷射出的液体发生空化作用产生空化泡，空化泡在海底环境压强大于相应温度的二氧化碳饱和蒸汽压条件下发生溃灭，产生空爆效应，实现对硬质海床高效冲蚀的目的；并且部分二氧化碳在海底会形成稳定的水合物等形态，实现二氧化碳的封存。
二氧化碳磨料射流结合硬质海床冲蚀系统方法

[发明专利]二氧化碳射流制造温差效应的富钴结壳开采系统及方法-CN202211457527.8有效
发明人：刘学麟;陈旭光;关锦洋;张凤鹏;张弦 -专利权人：中国海洋大学
申请日： 2022-11-21 - 公布日： 2023-06-30 - 主分类号： E21C50/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种二氧化碳射流制造温差效应的富钴结壳开采系统及方法，涉及深海海底富钴结壳开采技术领域。包括气源提供系统、运输系统和富钴结壳采集系统；富钴结壳采集系统包括行走器、中继装置、加热流体制备装置、冷却流体制备装置、二氧化碳流体制备装置以及采集头射流采集装置，通过第一射流头喷出高温超临界二氧化碳，在压力的作用下，可均匀地渗入富钴结壳这类具有明显孔隙发育的多孔介质岩体，令其受热产生膨胀，在第二射流头喷射带有高硬度砂与干冰碎屑的高压低温液态二氧化碳，富钴结壳温度骤降萌生裂隙，并在高压二氧化碳及高硬度砂的冲击下剥离破碎，破碎后的矿石随着中部吸力管道被吸走，完成富钴结壳的剥离破碎与采集。
二氧化碳射流制造温差效应富钴结壳开采系统方法

[发明专利]一种喷洒二氧化碳固化海底稀软底质的系统与方法-CN202211462280.9有效
发明人：陈旭光;刘学麟;关锦洋;张弦;张凤鹏 -专利权人：中国海洋大学
申请日： 2022-11-21 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： E21C50/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种喷洒二氧化碳固化海底稀软底质的系统与方法，涉及海底矿产资源开采技术领域。其包括气源提供系统、运输系统位于深海的采矿车、气源储存罐、超临界二氧化碳制备装置、冷却装置、海水制备装置以及水合物结晶喷洒装置。本发明针对二氧化碳在海底低温高压环境下生成水合物，加固海底稀软底质的现象，利用超临界二氧化碳低表面张力的特性，使其与海水充分融合，利用伯努利原理，制作压力震荡装置，配合温度震荡装置，创造水合物晶核生成适宜环境，加快水合物晶核均匀产生，再通过大孔径雾化器喷洒到稀软底质上，在已有水合物晶核的基础上，水合物快速生长，填充稀软底质孔隙，增加稀软底质强度，同时也完成了二氧化碳的封存。
一种喷洒二氧化碳固化海底底质系统方法

[发明专利]一种具有封闭式隔尘净化装置的海底矿车-CN202111607006.1有效
发明人：刘学麟;陈旭光;张凤鹏;王立振;丁聪 -专利权人：中国海洋大学
申请日： 2021-12-27 - 公布日： 2023-05-02 - 主分类号： E21C50/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种具有封闭式隔尘净化装置的海底矿车，包括矿车本体、行走装置、过滤装置、封闭装置和打包装置。所述封闭装置设置在矿车本体的下部，将矿车采集头与行走装置完全笼罩，下端连接滑板，封闭装置具有一定的密封性和较好隔热性，通过调节吸力泵流速、调节加热棒加热罩内海水，使得封闭空间内压力略小于外界压力，从而将沉积物尘云锁在封闭空间内避免扩散，吸力泵吸出的浑水会经过过滤装置进行过滤，净水直接排放，过滤出来的沉积物颗粒通过打包装置装入由可降解环保材料制成的袋子内就地抛弃，可最大限度避免排放造成的二次污染，降解袋分解产生的营养物质还可以加快当地生物种群恢复。
一种具有封闭式净化装置海底矿车

[发明专利]基于超临界CO2-CN202211468493.2在审
发明人：马宁;陈旭光;刘学麟;张弦;张凤鹏 -专利权人：中国海洋大学
申请日： 2022-11-22 - 公布日： 2023-03-10 - 主分类号： E21C50/00 文献下载
摘要：本发明公开了基于超临界CO2射流压裂效应的富钴结壳集矿装置，包括履带车、矿石暂存箱、矿石处理箱、中继加压仓、相变输送管、高压喷头、金属铲、矿石输送机构及控制单元，矿石暂存箱设于履带车上。矿石输送机构与矿石暂存箱的前侧相邻布置，金属铲相邻设置在矿石输送机构的前侧。金属铲的前侧及左右两侧均设有一组高压喷头，每组高压喷头包括多个高压喷头。所有高压喷头均设置在将液态CO2加热转变成超临界CO2的相变输送管上，相变输送管的两端均与中继加压仓相连。本发明还公开一种富钴结壳集矿方法。本发明采用超临界二氧化碳射流实现其在富钴结壳内部及富钴结壳‑基岩分界面扩散，进而实现富钴结壳的精准剥离，有效降低矿物贫化率。
基于临界 co base sub

[发明专利]基于超临界二氧化碳的多金属结核破碎装置和方法-CN202211414809.X在审
发明人：张弦;陈旭光;路情情;刘学麟;马宁;张凤鹏 -专利权人：中国海洋大学
申请日： 2022-11-11 - 公布日： 2023-03-07 - 主分类号： B02C1/14 文献下载
摘要：本发明公开了基于超临界二氧化碳的多金属结核破碎装置，包括箱体、矿石输入管、加热喷射单元、碎矿石输出管及控制单元，箱体的底部具有下颚板，下颚板上设有下颚齿和透水孔。矿石输入管一端与箱体中部相连，内部设有入口阀门。碎矿石输出管设在箱体的另一侧下部，其内部设有出口阀门和离心泵。加热喷射单元位于箱体上方，其上端设有二氧化碳入口，箱体的内部滑动设有上颚板，上颚板将箱体内部分成气压室和破碎室，其底部设有上颚齿及泄压阀。本发明还公开一种多金属结核破碎方法。本发明利用了超临界二氧化碳特性，对多金属结核进行两次破碎，破碎后的颗粒均匀，机械故障率低，自动化程度高，粉碎现象少，工作可靠且效率高。
基于临界二氧化碳金属结核破碎装置方法

[发明专利]一种超临界CO2-CN202211387801.9在审
发明人：陈旭光;张弦;路情情;刘学麟;马宁;张凤鹏 -专利权人：中国海洋大学
申请日： 2022-11-07 - 公布日： 2023-03-07 - 主分类号： E21C50/00 文献下载
摘要：本发明公开一种超临界CO2射流集矿及尾流处理系统，涉及海洋装备技术领域，其包括射流采集装置、泵吸管道、分离存储装置及尾流处理单元，射流采集装置包括防溢罩和带有加热功能的高压射流喷嘴，防溢罩的底部为敞口结构。高压射流喷嘴有两组，相对布置在防溢罩内侧，可向防溢罩的内侧喷射超临界CO2。泵吸管道前端与防溢罩的顶部固定相连，其后端与分离存储装置固定相连。尾流处理单元设在分离存储装置的下方，上端与分离存储装置的前端底部固定密封相连。本发明利用超临界CO2密度大于海水，粘性较小的特性，射流效率高、耗能少、产生羽流范围小，减少对海底环境的干扰，对尾流的处理后可形成固态CO2水合物，起到治理羽流、实现碳封存的目的。
一种临界 co base sub

[发明专利]利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的装置及方法-CN202211414810.2在审
发明人： 张凤鹏;陈旭光;张杨杨;刘学麟;张弦;马宁 -专利权人：中国海洋大学
申请日： 2022-11-11 - 公布日： 2023-02-03 - 主分类号： E21C50/00 文献下载
摘要：本发明公开了利用二氧化碳相变破碎深海多金属结核的装置，包括箱体、顶部阀门、碎矿石输送机构、碎矿石出口及控制单元，箱体的内部由隔板分成海水驱替仓、高温爆破仓、变压反应仓和液态二氧化碳储存仓。海水驱替仓位于高温爆破仓左上方，高温爆破仓与海水驱替仓通过阀门相连。变压反应仓位于高温爆破仓右上方。变压反应仓的外侧相邻设有二氧化碳输送管，高温爆破仓通过二氧化碳输送管与液态二氧化碳储存仓相连。海水驱替仓与液态二氧化碳储存仓相邻侧设有进口阀门，另一侧设有出口阀门。本发明还公开了破碎深海多金属结核的方法。本发明利用多金属结核疏松多孔的结构与二氧化碳相变实现多金属结核的破碎，破碎效率高，工作稳定性好。
利用二氧化碳相变破碎深海金属结核装置方法

[发明专利]利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备及工作方法-CN202211386774.3在审
发明人：陈旭光;张凤鹏;张杨杨;刘学麟;马宁;张弦 -专利权人：中国海洋大学
申请日： 2022-11-07 - 公布日： 2023-01-20 - 主分类号： E21C50/00 文献下载
摘要：本发明公开利用二氧化碳冲采多金属结核的绿色开采装备，涉及海洋采矿装备技术领域，包括采矿车、导流式水力采集装置、地形自适应装置、中继加压仓及面式喷射装置，导流式水力采集装置设在采矿车的前侧，包括采集头外壳和射流喷头，采集头外壳内侧具有冲采作业仓和固化沉淀仓，射流喷头设在冲采作业仓的侧壁上。冲采作业仓与固化沉淀仓单向相通，固化沉淀仓内设有螺旋喷射装置。中继加压向固化沉淀仓喷射液态二氧化碳，面式喷射装置向后侧喷射液态二氧化碳。本发明还公开上述开采装备的工作方法。本发明利用液态二氧化碳与羽流加速羽流沉降和扑盖羽流，抑制深海羽流扩散，实现二氧化碳的深海封存及多金属结核的绿色开采，保护深海生态环境。
利用二氧化碳冲采多金属结核绿色开采装备工作方法

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