中国深海采矿

随着国民经济建设的发展,中国工业对铜、镍、钴、锰四种金属的需求量也逐步增长。目前这些金属在中国尚供不应求。因此,开发深海多金属结核对中国经济建设具有重要意义。本文介绍中国深海采矿的前期研究工作,目前中国对开发深海多金属结核所具备的条件和中国大洋矿产资源研究开发协会概况。最后,作者以个人观点叙述了中国海洋采矿企业为下世纪初在申请的国际海底矿区实现工业开采目标而可能实施的深海采矿研究计划和技术路线。     

中国大洋矿区采矿环境研究

深海采矿面对的是5000m左右水深的海底复杂环境和条件，把赋存于海底表层的多金属结核采集起来，并将其输送至海面采矿船上，需要考虑海水压力、腐蚀、海流冲击、海底地形、地质、矿床位置、海洋气象及海况等因素。本文从采矿工程角度对中国大洋矿区采矿环境进行分析研究。     

大洋多金属结核工业开采前的技术准备

1前言在世界大洋海底表层蕴藏着极其丰富的多金属结核矿产资源，随着《联合国海洋法公约》的生效，大洋开采的法律问题已经解决，新一轮资源开发的技术竞争将日趋激烈。据联合国采矿专家组预测，最早实现大洋多金属结核工业开采的时间是2020年以后，到时深海采矿极有可能成为一门高新技术产业。世界上许多深海采矿研究部门对大洋采矿进行的技术经济分析和预测，认为采矿企业必须获得15％～20％的内部收益率才能盈利，为此年产于结核县领达3Mt，可供20～30年连续开采，且具有开采价值的富矿区面积达20000km’才值得开采。2矿区勘探工业开采…     

21世纪中国的大洋多金属结核工业开采

本文以中国大洋采矿研究最新成果为基础，结合中国矿区开采环境和未来30年科技进步可能实现的技术，对大洋多金属结核工业开采的前期技术准备，采矿系统，设备及人员配置等一系列问题做一探讨。     

深海多金属结核集矿机铝合金履齿结构设计与分析

集矿机是深海多金属结核采矿系统中的重要装备和核心技术单元。由于多金属结核矿区表层稀软底质具有抗剪性能差、承载能力弱等特性,并且深海作业环境差、腐蚀性极强,集矿机的履齿设计显得尤为重要。履齿结构采用铝合金铸造具有更轻的重量、更高的强度、更好的耐腐蚀性、更利于拆装维护等优点。针对履齿进行了选材和结构设计,并对其强度进行了有限元分析,其结果表明:应力及变形均符合各工况下的作业要求。     

基于ADAMS的深海采矿系统联动模拟

随着陆地矿产资源的逐渐枯竭,丰富的海洋矿产必将成为难以取代的接替资源而为人类所开发和利用。深海资源开采技术及装备已成为各先进工业国家的重要研究对象。深海多金属结核采矿系统的任务是在海底采集多金属结核矿石,破碎后扬升至海面采矿船,然后经脱水并运输到口岸。     

中国深海采矿技术的发展

我国深海采矿技术的研究历经15年的发展,基本完成了深海多金属结核开采专有技术体系的构建及主要装备的研制。在解析发展背景、总结技术进步的基础上,对如何加快我国发展深海采矿技术提出了新的见解。     

深海矿产资源开采技术的现状综述

介绍了近期研究深海矿产的多金属结核、富钴结壳和热液硫化物等几种资源的基本情况,并就相关深海采矿技术的国内外现状进行了归纳整理,提出了深海采矿技术应该研究的方向,并针对硫化物开采提出了相应的系统概念。     

日本大洋多金属结核开采试验的进展

日本早在 2 0世纪 70年代就把深海资源的开发列为一项基本的矿业政策 ,制定了 17年的大洋多金属结核 (锰结核 )采矿系统研究开发计划 ,投入大量人力、物力和财力 ,经历了单元技术开发、小规模采矿系统的设计和开采系统的详细设计制造阶段 ,于 1997年在北太平洋水深 2 2 0 0m的Marcus-Wake海山上进行了多金属结核的采矿试验并取得了成功。本文较详细地介绍了日本的深海采矿试验系统 ,海上试验———包括结核矿采集试验、在海上扬矿管的下放与回收、陆上软管弯曲试验和陆上空气压缩机运转试验等 ,还对日本深海采矿技术开发的指导思想和试验结果进行了评论     

深海粗颗粒矿石垂直管道水力提升技术

全面论述了近30年来国内外深海采矿垂直管道水力提升技术的发展和研究现状, 对十几个国家深海采矿垂直管道水力提升系统进行了描述和分析, 重点介绍了我国深海采矿垂直管道水力提升技术的研究成果。从管道输送安全角度考虑, 论述了垂直管道堵塞的关键问题和解决措施, 可为我国深海多金属结核、富钴结壳和热液硫化物等金属矿产资源垂直管道水力提升技术的研究提供参考。     

深海采矿集矿机的设计

集矿机是用于水深５０００ｍ左右，环境条件复杂恶劣的海底集其表层多金属结核矿石的设备。文章以深海采矿最新研究成果为依据，结合科学技术进步可能实现的目标，对工业开采使用的集矿机设计进行了探讨。     

大洋多金属结核破碎方式的确定

在深海采矿过程中,从集矿机构采集得到的多金属结核中有一定数量的大块存在,当多金属结核的块度或粒度大于40－50mm时,就可能影响扬矿系统的管道输送,增加功率消耗,严重时还会堵塞管道而使深海采矿作业无法进行下去,从而带来非常巨大的经济损失。因此需要用破碎装置将大于40－50mm的大块结核至所要求的块工以便于扬矿管的输送,但又不能产生太多的过粉碎,因为过粉碎的结核颗粒在5000多m的扬矿管道中,由于与水流的作用及结核之间的相互碰撞,会被进一步破碎而成矿泥,与海泥混杂在一起被排入海中,不仅造成了大量资源的浪费,而且会给海洋环境造成巨大影响。因此深海采矿工艺对破碎机的要求是既要把大块多金属结核破碎到一定的凿度,又不能有太多的过粉碎。同时,考虑到破碎机的工作条件,决定了深海破碎机的设计既是一个关键设备又是一项艰巨的课题。     

日本大洋多金属结核开采试验的进展

日本早在２０世纪７０年代就把深海资源的开发列为一项基本的矿业政策,制定了１７年的大洋多金属结核（锰结核）采矿系统研究开发计划,投入大量人力、物力和财力,经历了单元技术开发、小规模采矿系统设计和开采系统的详细设计制造阶段,于１９９７年在北太平洋水深２２００ｍ的Ｍａｒｃｕｓ－Ｗａｋｅ海山上进行了多多种结核的采矿试验并取得了成功。本文较详细地介绍了日本的深海采矿试验系统,海上试验－包括结核矿采集试验、在     

大洋多金属结核开采研究进展与现状

大洋多金属结核研究分为４个阶段：科学探索、大规模研究、技术储备和商业开采。介绍了ＯＭＩ、ＯＭＡ和ＯＭＣＯ等国际财团对在洋多金属结核进行的要活动,以及国外对深海采矿系统关键部件或子系统如结核集矿机、扬矿子系统等的研究开发情况。     

深海矿产资源开采技术的现状与发展趋势

深海是人类资源的一大宝库。本文介绍了近期研究的多金属结核、富钴结壳和热液硫化物等几种资源的基本情况,并就相关采矿技术的国内外现状进行了归纳整理,提出了采矿技术应该研究的问题,针对硫化物开采提出了相应的系统概念。     

深海采矿的环境影响与技术展望

近年来,国际范围内开发与利用深海资源的技术迅猛发展,与此同时,深海采矿技术的环境影响也引起了国际海洋组织的高度关注.本文以当前国际主流的深海采矿技术-液压汲取式开采技术作为出发点,介绍其主要技术组成及工作机理,并对该技术的发展现状进行阐述.在环境生态系统影响方面,分别从生物及其所生活的环境2个方面系统地分析了液压汲取式开采技术所造成的固体悬浮颗粒对生态系统的影响,并对深海采矿的模拟扰动实验及作业装置技术进行展望.本文对于我国深海采矿技术的环境影响研究具有一定参考作用.     

波流联合作用下深海扬矿管的水平液动力载荷

深海多金属结核采矿系统由集矿机、输送软管、中间矿仓、扬矿管及采矿船等组成,如图1所示。其基本工作原理是：采矿船在海面按设计的线路行走,同时集矿机在海底运行并采取半埋入海底表面的多金属结核。采集的结核在集矿机内清洗、脱泥和破碎后,经软管输送到连接于扬矿管下端的中间矿仓,并经扬矿管扬送到海面的采矿船上。串接于扬矿管道中间的潜水矿浆泵作为动力装置,将中间矿仓内的结核矿浆吸入管道并泵送到采矿船上。     

中国大洋多金属结核集矿技术研究综述

我国大洋多金属结核开采的集矿技术研究始于20世纪90年代，是大洋多金属结核资源开发项目的重点研究课题之一。“八五”期间，在理论研究的基础上，研制出了2台试验集矿模型机，模型机的各项技术指标均达到了设计要求；建成了一座占地4000m^2的深海采矿综合实验室。“九五”期间，进行了扩大实验研究，研制出了中试集矿机，并在150m水深的湖中进行了综合湖试，取得了满意的结果。对我国十年来深海采矿集矿机技术的发展作了回顾，总结了攻关解决的一系列关键技术。     

深海集矿技术的评价

国外在深海多金属结核开采技术研究这一领域中开展研究工作历时20余年,取得了许多成果。本文简要评价了国外在深海采矿系中的集矿技术的研究成果,分析集矿技术研究及集矿机研制所面临的问题。在此基础上,结合我国国情,提出了采用自行装置的复合式集矿机研制方案。     

深海采矿车行走履带淹没水射流减粘脱附研究

深海多金属结核采矿车作业时行走履带板齿间粘附的底质会影响行驶性能,因此利用淹没水射流减粘脱附。针对采矿车行走履带板齿间粘附底质的成因,利用采矿车牵引力模型分析了牵引力与履齿有效高度的关系,通过土体临界破坏力理论和淹没水射流理论,导出了无量纲冲坑半径与深度方程。结果表明:行走履带与底质相互作用致使履带板、齿间粘附一定底质,牵引力随履齿剪切未扰动底质的有效深度减少而减小,推荐履齿高度在100～150mm之间;无量纲冲坑深度随半径先缓慢增加后快速增加,与水射流参数、靶距、底质临界破坏力有关,水射流参数为1r/b_p2,0.4h/l3时,减粘效果较好。此研究对深海多金属结核采矿车减粘脱附系统设计有重要参考价值。