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采的11个技术课题。     

我国富钴结壳矿床开采技术研究分析(上)

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注意的几个问题；并参照国外经验，列兴了实现我国富钴结壳矿床开采的１１个技术课题。     

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。     

洋底富钴结壳矿床微地形和物理特性

在收集了大量洋底富钴结壳开发资料的基础上，详细介绍了洋底富钴结壳矿区的微地形和矿床赋存特征，介绍了结壳层、基底层以及海洋沉积物的物理特性；这些特性对采矿机的工作原理选择与工作机构设计和具体组织开采作业具有重要意义。     

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。     

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。     

海底采矿车计划今年下海采样:验证深海富钴结壳矿开采技术可行性

正长沙矿山研究院有限责任公司海洋采矿研究所不久前传来喜讯——"一种海底富钴结壳矿区采矿实验车"获得国家发明专利。该专利为"十二五"国家大洋重大专项"富钴结壳资源评价"的重点专项"富钴结壳开采可行性及规模取样装置研究"前期研究的阶段成果。该成果计划今年在西太平洋我国富钴结壳合同区内应用。     

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。     

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。     

海底采矿车获得国家发明专利

2017年12月,长沙矿山研究院有限责任公司院海洋采矿研究所传来喜讯：“一种海底富钴结壳矿区采矿实验车”荻批国家发明专利。该专利为“十二五”国家大洋重大专项“富钴结壳资源评价”的重点专项“富钴结壳开采可行性及规模取样装置研究”前期研究的阶段成果。     

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。     

深海浮游式采矿车性能的影响因素研究

游式采矿车（ROV采矿车）是切削头和集矿头作业的载体,是采矿系统的行走平台,该平台的性能直接关系到切削头和集矿头作业。因此根据钴结壳矿床赋存区矿岩的物理力学特性和微地形地貌特点,研究浮游式采矿车在钴结壳富存地面上的行驶特性,分析牵引性、稳定性。分析其部件受力情况,找出对浮游式采矿车作业性能有重要影响的因素,并进行尺寸预测,对于论证浮游式缆控水下机器人用于钴结壳开采的可行性具有重要的参考价值,对于钻结壳开采具有指导意义。     

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。     

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。     

基于分形理论的富钴结壳微地形可视化实现

海底富钴结壳矿床的开采,需要实时掌握富钴结壳矿区的微地形特性。全文首先通过线形变换,把富钴结壳矿区所测的原始数字高程数据映射到[0,1]区间;然后,根据微地形的分形特性,采用常见的中点位移法对微地形高程数据进行分形插值,并进行三角网格剖分,在VC 环境下,利用OpenGL三雏图形标准,编程绘制出海底微地形图。整个系统编程算法精练高效、界面友好,并通过实验验证,仿真地形形象逼真、真实可靠,为实现深海微地形可视化提供了解决途径。     

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     

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。     

海底地质勘探多次取芯钻机试验研究

富钴结壳多次取芯钻机是可以一次下水、多次取芯的深海底矿产资源勘探、地质调查的重大技术装备。长沙矿山研究院成功研制出我国第1台富钴结壳多次取芯钻机,参加海上试验并取得成功。在介绍富钴结壳钻机的基本机构和参数的基础上,对钻机设计的创新点与技术难点进行了分析,尤其是对钻机的多次取芯技术进行了详细阐述。     

BPMA在大洋富钴结壳稀有、稀土元素赋存状态研究中的应用

富钴结壳由于富含Co、Ni、Cu、Mo、Pt、Ti及REE等有价元素,且储量极为丰富,具有巨大的开发潜力。但目前对于这些稀有、稀土元素的赋存状态研究并不深刻,且多认为它们基本都是以类质同象或者吸附态的方式分布于水合铁锰氧化物中。本次利用矿物自动分析系统BPMA在寻找微细粒稀散金属方面的优势,找到了富钴结壳中多种未见报道的独立矿物,查清了这些有价元素的赋存状态,丰富了富钴结壳的矿物学内容,也为该类海底沉积资源的开发利用提供依据。同时,该技术方法也为研究类似稀有金属矿床提供借鉴,有望在微观地质研究以及资源精细加工等方面取得广泛应用。     

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。