富钴结壳开采技术研究现状

富钴结壳因富含丰富的战略金属钴,已成为国际上竞相研究的热点。主要介绍了德国、美国、日本、中国、韩国等国家对钴结壳进行的调查情况,并简要分析了目前钴结壳开采的3种主要方法。     

洋底富钴结壳的开采方法

在收集了大量洋底富钴结壳开发资料的基础上，详细介绍了日本进行的CLB（连续绳斗）法开采试验。重点介绍了美国富钴结壳矿床开采系统方案，包括采矿机切割头、水力吸矿、行走机构的设计、软管、缓冲仓的功能以及扬矿钢管的振动和应力问题。     

富钴结壳开发动态

富钴结壳(Cobalt-rich ferromanganese crusts)是继多金属结核、锰结核之后被人类发现的又一深海矿产资源,由于其所处深度比锰结核浅,并且战略金属钴的含量较高,因此多数发达国家和少数发展中国家对钴结壳展开了调查和开发研究。文章主要介绍了德国、美国、日本、中国、韩国等国的调查情况。     

大洋富钴结壳中钴的赋存状态研究

采用扫描电镜、光学显微镜、化学选择性溶解等方法研究了大洋富钴结壳中钴的赋存状态。研究结果表明,该样品中钴的品位为0.21%,钴绝大部分赋存在铁锰水合氧化物中,未发现钴的独立矿物。溶解试验表明,大洋富钴结壳中钴的溶解与锰的浸出基本同步。     

基于螺旋截齿切削技术的深海富钴结壳切削参数计算与试验研究

对海底富钴结壳底质特性进行了研究,提出适合于富钴结壳矿体资源的切削破碎方法,基于灰铸铁切削经验公式,采用等值换算法,构建了深海富钴结壳切削破碎技术参数计算模型,获得切削力与功率的经验计算公式;基于富钴结壳矿床特性,研制了富钴结壳模拟底质和地形,开展了实验室模拟结壳切削试验.试验结果表明,切削深度为2.5 cm时,试验获...     

我国富钴结壳矿床开采技术研究分析（下）

叙述了国际大洋矿产开采从多金属结核转向富钴结壳矿床开采技术研究的必然性,分析了我国在该项技术研究中应用注意的几个问题,并参照国外经验,列举了实现我国富钴结壳矿床开床的１１个技术课题。     

深海富钴结壳滚筒式采矿头最佳切削位姿问题建模

滚筒式采矿头在起伏不定的微地形上切削富钴结壳，本文就滚筒的切削深度及姿态问题或称滚筒最佳切削位姿问题建立了数字模型，并给出了数学上原则解答与简化解答。此问题的建模对于钴结壳的厚度检测，及微地形起伏的检测等也有重要的指导意义。     

大洋富钴结壳工艺矿物学研究

为了更好地回收大洋富钴结壳中的有价元素,对该样品进行了系统的工艺矿物学研究。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、密度测定等仪器和方法,查明了大洋富钴结壳样品由结壳矿物和基岩脉石两部分组成,而结壳矿物由铁锰水合氧化物和壳内脉石呈弥散状组成,钴赋存在铁锰水合氧化物中。研究结果表明,应对样品进行选矿预抛尾,后续通过湿法冶金的方法有效回收钴。     

大洋富钴结壳开采控制系统的参数模糊自整定PID设计

设计了一套能够适应大洋富钴结壳微地形的采矿机构的控制系统,该系统由液压单元、地貌探测和处理单元、通讯单元、控制和显示单元以及数据存储单元等组成。并针对该控制系统进行了参数模糊自整定PID设计。仿真结果表明,与常规数字PID控制器相比,参数模糊自整定PID控制器阶跃响应超调量、调节时间明显减少,具有较好的动静态特性,表现出较强的自适应能力。     

射流结合刀具破碎大洋富钴结壳的机理研究

大洋富钴结壳的破碎是开采钴结壳的重要环节，借鉴刀具切削破碎软岩机理的研究成果，提出水射流与刀具结合破碎大洋富钴结壳的方法。研究了射流结合刀具剥离破碎钴结壳的机理，分析了采用自控水力截齿破碎钴结壳的优越性，为探索新的钴结壳破碎方法提供了理论上的依据。     

世界海洋结核结壳稀土成因初探

大洋海底蕴藏着丰富的稀土矿产资源,包括深海富稀土软泥和多金属锰结核和富钴结壳。本文则关注了多金属锰结核和富钴结壳中的稀土元素的富集机制。作者首先统计了全世界范围内各重要海域的结核与结壳的稀土元素和钇(REY)的含量,发现重稀土和钇(HEY)在结核结壳中的比重普遍大于15%,而结核与结壳的稀土含量则普遍高于深海洋泥,其中结壳的稀土含量普遍高于结核。针对这类重要的稀土矿藏,作者以库克群岛为例,初步研究了稀土富集机制。分析认为,稀土元素与铁和磷酸盐的含量具有强相关性,且铁锰结核或结壳中的稀土很可能是主要通过胶状羟基氧化铁吸附而缓慢富集起来的。     

富钴结壳截割粒度分布分形规律的研究

应用分形理论研究螺旋切削采集法截割富钴结壳粒度分布规律,结果表明,其粒度分布具有很好的分形结构,可以用分形维数定量描述。通过大量试验,初步测定截割破碎富钴结壳及其模拟料粒度分布的分形维数在2．4236～2．6112之间,提出了切削深度与粒度分布关系的回归模型,用于预测截割破碎富钴结壳的情况,对于深海采矿系统的设计具有重要意义。     

适应富钴结壳微地形的采矿头失控故障分析

富钴结壳富含战略金属钴等元素,其表面一般有微地形起伏。介绍了深海集矿机滚筒式采矿头的控制系统原理及相应的控制器。分析了滚筒式采矿头易出现的故障、故障原因,提出了若干切实可行的解决办法,并在实验中加以验证。     

振动切削钴结壳破碎减阻机理分析

将螺旋滚筒式振动切削应用于深海钴结壳的开采, 对振动切削钴结壳的过程进行了分析, 从理论上研究了振动切削钴结壳的减阻机理, 认为振动所产生的应力脉冲是引起裂纹高速扩展的原因, 只有当振动频率在一定的范围之内时才能引起裂纹的高速扩展、分叉, 最后导致破碎。同时分析了施加振动后对切削阻力的影响。通过实验证实, 引入振动脉冲, 滚筒截齿切削力确有较大幅度的降低, 载荷波动也有所减缓, 并使钴结壳粒度更集中控制在某一范围内。     

基于螺旋切削法破碎钴结壳分形行为研究

将分形理论应用于滚筒式采矿头截割钴结壳破碎情况的研究, 建立了富钴结壳破碎的分形模型, 推出了分形维数的理论计算公式和利用称重法处理的实际计算公式, 并通过大量实验验证了该模型的正确性。初步测定, 在2 ～4 cm 切削深度内, 破碎钴结壳分布的分形维数为2.5 左右, 由此证明破碎过程中的能耗比较符合邦德的裂缝学说。对破碎情况的研究表明滚筒式采矿头破碎剥离钴结壳的方法是比较理想的。     

岚山矿产资源开发利用调查研究

通过对岚山矿产资源分布、储量和开发利用状况的调查研究,指出了矿业发展中存在的问题和不足;并就在深入分析区域矿产资源形势的基础上,为以后提出了科学合理的开发规划、奋斗目标和监督保障措施。     

适应富钴结壳微地形的采矿头控制系统设计及试验研究

大洋富钴结壳富含战略金属钴等元素,极具开采价值。然而富钴结壳厚度的变化及其赋存的海底微地形的复杂性使得其开采比较困难。为现有的适应富钴结壳微地形的采掘机构合理搭建控制系统,并针对该系统设计有效的控制算法成为目前的关键技术。针对采矿头的特点,对其控制系统的研究与设计,控制系统共由5部分组成:液压系统、微地形检测装置、通讯装置、控制和监测装置及数据存储装置。根据深海实际开采要求采用了广泛用于采掘机械的微控制器和监视器,设计了参数模糊自整定PID控制器。在深水池进行了模拟料切削试验。结果表明,该控制系统各部分协调性好,具有适应微地形的能力。