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2.5cm 时,试 验获得的单齿切削力为1360N,与理论经验计算值1317N 接 近;另外,试验消耗功率8.55kW 和理论经验计算值8.12kW 也 较为接近,验证了该理论经验公式计算方法的合理性和可行性, 为后续深海富钴结壳资源开采技术研究打下了基础。     

螺旋滚筒截割钴结壳载荷的计算机模拟

大洋钴结壳是一种重要的大洋多金属矿物资源。除含Mn、Fe、Ni、Cu等有价金属外,还富含Co以及Pt等稀贵金属”。陆地上钴资源量有限。但海底钴结壳覆盖率高,贮量巨大,是极为重要的有经济开发价值的矿产资源。螺旋滚筒采集头是深海钴结壳采掘机器人的关键部件之一,滚筒的设计直接关系到整个机器的可靠性和耐用性。深海钴结壳成功开采的关键是如何有效地破碎钴结壳。     

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。     

用声波检测大洋富钴结壳厚度的初步探讨

大洋富钴结壳是近20年来新发现的、具有重要战略意义的一种海底矿产资源，具有极大的经济开发利用价值，其厚度的连续检测是大洋富钴结壳采掘进行剥离破碎、提高采收率的重要技术保证。针对富钴结壳在基岩上的赋存状态和环境条件，从原理上对比了两种常用厚度检测方法，探讨了利用声波连续检测钴结壳厚度的可行性。     

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。     

富钴结壳采矿车微地形行走技术的研究现状

富钴结壳采矿车需要在复杂的海底矿区微地形上采集钴结壳,前提是解决微地形行走技术问题。针对富钴结壳微地形特点和物理特性,提出了富钴结壳采矿车的基本性能要求,总结了国内外富钴结壳采矿车的发展历程、结构型式设计并进行了综合评述,提出了富钴结壳采矿车亟待解决的关键技术问题和主要发展方向。     

海底钴结壳开采的畅想

在海底有许多"壳状"沉积广布于水下海山上,成分主要为富钴结壳,是我们日常新能源电池、航空工业等生产不可或缺的重要元素,我国钴资源十分稀缺,其中大量需从国外进口,但其却在太平洋、印度洋、大西洋的海底均有大量分布。目前我国许多科学家都在对如何开采海底的富钴结壳进行研究,但所有的进展都还仅仅停留于实验阶段。因此对于海底富钴结壳开采需要我们大胆的畅想设计,只有这样才能勇于突破现有的瓶颈,最终实现海底富钴结壳的开采。     

大洋富钴结壳调查进展及开采技术

大洋富钴结壳富含陆地上相对缺乏的战略金属钴等元素,而世界各国尤其是发达国家对钴的需求量日益增加,因此许多国家将目光转向深海富钴结壳的开发。介绍了德国、美国、日本、韩国以及中国等国的调查开发情况,并分析和探讨了富钴结壳切削破碎方法和技术。     

富钴结壳微地形建模及分析

简述了海底富钴结壳的分布特征,把富钴结壳微地形简化为一系列圆锥表面,从数学的角度及采矿车采矿头的角度对富钴结壳的微地形进行了分析。认为以采矿头开采富钴结壳,其实就是再现富钴结壳层的下表面或基岩表面,因此可将其看作是数学上的曲面拟合问题。其次,从采矿头的角度提出了“伪突起”的概念,且找出了“伪突起”的大小与结壳厚度及要求的矿石贫化率之间的关系。本文的微地形建模及其分析对海底采矿车行走机构、采矿头的设计及富钴结壳厚度的检测等有一定的参考价值。     

海洋金属矿床开发现状及前景

本文概述了海底锰结核、含钴结壳的开发现状及前景，认为钴结壳更具开发前景。文中介绍了锰结核和钴结壳和赋存状态和矿床特征，列举了全俄海洋地质研究院进行海底金属资源调查的初步结果。介绍了两种开发锰结核的工艺方案和为开采含钴结壳而研制的一套特殊的回转切削系统。根据经济分析和美国一些矿山公司的资料认为，与陆地矿床１０％－１５％的利润相比，海洋金属矿床开采的合理方案应获得不低于３０％的利润文中还概述了利用海洋     

深海钴结壳采掘机器人滚筒式采集头优化设计

根据国内外钴结壳开发研究的经验,论证了滚筒式采集头在深海钴结壳开采过 程中的可行性和经济性,讨论了采集头能耗特性的意义,建立了其能耗特性的数学 模型,并按照能耗最小为目标进行了钴结壳采集机器人采集头优化设计。     

大洋钴结壳资源研究开发现状

简要概述了国内外有关大洋钴钻壳资源勘查及冶炼加工的现状,同时指出我国应加大投资力度,研究采矿和冶炼加工方法,为下世纪开发利用大洋钴结壳资源奠定技术基础。     

某大洋富钴结壳选矿试验研究

富钴结壳是海洋中最具潜在经济价值的矿产类型之一,其加工技术研究一直是深海资源开发技术发展的热点。富钴结壳矿石以铁锰水合氧化物为主,锰、钴、铁主要赋存在结壳矿物的铁锰水合氧化物中,而富钴结壳中的基岩脉石因站位不同而有所不同,致使适宜富钴结壳选矿的方案也有所不同。现根据太平洋某站位富钴结壳矿石的矿物组成特点,对其进行了强磁选、重选-强磁选和浮选三个方案的试验研究,在试验的基础上确定了各方案处理该富钴结壳矿石相应的最佳试验参数。在对三方案试验指标和优缺点对比分析的基础上,提出了采用强磁选处理该站位富钴结壳矿石的选矿回收方案建议。     

锂离子电容器在新能源领域应用展望

这是一篇冶金工程领域的论文。研究了柠檬酸环境下破碎粒度和浸出条件对失效锂离子电池锂钴的浸出,为不同类型混合失效锂离子电池回收提供一定参考。结果表明：混合了不同类型的失效锂离子电池中金属含量占比较大的有Mn,Al,Ni,Co,Li,为简化回收工艺及Co、Li的回收价值较大,可只回收Co、Li。破碎粒度在-5 mm范围内对锂钴浸出率的影响较小,而较大破碎粒度浸出率不高可能是因为锂钴包裹在了颗粒中间而不能与浸出液接触而降低了浸出效果。针对混合了不同类型的失效锂离子电池而言,在-5 mm粒级下,柠檬酸浓度1.0 mol/L,浸出温度65 ℃,固液比1 g/100 mL,H₂O₂ 浓度3%,浸出时间55 min,搅拌速度30 r/min条件下进行浸出实验,获得锂浸出率97.86%,钴浸出率98.01%的较好浸出效果。     

澳大利亚某富含自然铜硫化铜矿石选矿工艺

澳大利亚某拟开发的富含自然铜硫化铜矿石中主要有用矿物为自然铜、辉铜矿、黄铜矿、黄铁矿、硫铜钴矿、磁铁矿。根据矿石特点和澳大利亚方面的选矿试验结果,为避免选矿生产过程中具良好延展性的自然铜黏附在圆锥破碎机和磨机的衬板上造成破碎机的损坏和磨机的堵塞,中国瑞林工程技术有限公司为该矿石设计了有针对性的选矿工艺：在破碎过程中以对辊破碎机为第2、第3段破碎设备,使粒度大于40 mm的自然铜形成大的片状物,然后通过筛分将其与其他小块矿石分离;对于破碎后矿石中粒度小于40 mm的自然铜,采用高压辊磨机粉碎-圆筒洗矿机+圆筒筛和振动筛打散分级-跳汰+螺选溜槽+摇床重选工艺进行回收;最后通过磨矿-浮选-弱磁选,从重选尾矿中获得铜品位为32%,铜回收率为95%的铜精矿,钴含量为1%、钴回收率为65%的硫钴精矿和铁品位为68%、铁回收率为42%的铁精矿。该设计为高效合理地开发利用富含自然铜的硫化铜矿石提供了新的思路。     

板状富钴结壳浮选优化试验研究

在"十五"期间所开发板状富钴结壳浮选流程的基础上,进行了药剂制度的优化,优化后的工艺可以获得较高的浮选指标,该工艺流程为下一步富钴结壳的工业化生产提供了技术保障。优化后的选矿指标为:富钴结壳精矿含钴、锰分别为0.51%、17.82%,钴、锰的回收率分别为96.07%、96.65%。     

海底取样对富钴结壳力学性能影响的模型

富钴结壳宏观力学性能参数是富钴结壳采矿车设计的关键参数之一。针对深海取样，建立了海水压力变化对钴结壳作用的数学模型，计算了取样时由于海水深度的变化而引起的作用于钴结壳上的附加压力，并利用SEM和OM研究了结壳微细观形态。结果表明，在取样速度不大时此种附加压力很小，结壳样品中未观察到由于附加力的作用而形成的微观裂纹，取样对富钴结壳力学性能影响不大。     

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。