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。     

大洋采矿集矿技术和集矿模型机研究

集矿机是把赋存于5000m左右水深复杂环境下的海底表层多金属结核矿石采集起来，经初处理后输送至海面采矿船上的采矿设备。它是大洋采矿系统中难度最大、最关键的部分。研制成功的集矿机模型机经陆地性能和水厂模拟采集结核试验表明，研究方向是正确的，为确定我国集矿技术和设备发展方向提供了可靠依据。     

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。     

深海采矿复合式集矿方法的试验研究

运用大量的试验数据和理论分析方法，论述了我国“八五”期间深海集矿方法研究的进展及取得的中期结果。文章对中国大洋多金属结核矿产资源的开发，有着重要的文献价值和实用意义。     

深海水力提升式采矿系统的研究

介绍深海水力提升式采矿系统所拟用的采矿船、提升系统、集矿机和监控系统，并就其结构、设备配置、设计要点和半工业试验结果等方面进行探讨，给出了本研究结果。     

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。     

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。     

水力式集矿机构注水软管变形阻力矩分析

基于液体压缩体积模量和二重直梁简化模型对多金属结核水力式集矿机构中连接水泵和集矿头的软管变形阻力矩进行了力学分析, 提出了变形阻力矩计算方法, 给出了变形阻力矩和集矿头纵向位移的幂函数关系。结果表明, 在纵向位移0.5 m时, 3根软管的变形阻力矩为31 462 N·m。计算方法已成功应用于集矿机试验。     

深海采矿车控制技术研究

深海采矿对人类具有重要的意义,目前尚处于原理性研究阶段,面临着很多技术难题和科学问题。由于试验的困难、技术瓶颈的存在,我们迫切需要对深海采矿技术进行广泛全面的探讨,有利于对必需技术进行提前储备。文中对深海采矿国内外研究现状进行了综述,对深海未知极限环境下采矿车建模与仿真、深海强作业条件下采矿车导航、采矿车下放姿态控制、稀软底强扰动采矿车高精度轨迹跟踪、集矿头位姿跟随控制、集矿系统故障诊断与容错技术等关键技术进行了探讨,指出了它们的困难所在与研究方向。     

多金属结核水力集矿机构离地高度控制研究

为保证多金属结核水力集矿机构有较高采集率与采集能力,分析了影响水力集矿机构离地高度变化的因素,介绍了离地高度测量机构与调整机构,并且给出了离地高度的控制策略。通过"鲲龙500"多金属结核集矿车500 m海试,验证了离地高度测量机构、离地高度调整机构及控制策略能够自适应调整水力集矿机构离地高度,满足采集工艺的要求。     

锰结核开采的气力提升参数研究

气力提升是大洋锰结核开采的主要扬矿方法之一。气力提升的工艺参数,如固,液两相的体积率,管道压力损失,注气深度,注气量,注气力,提升能力,提升浓度,提升效率和三相流型,对深海采矿气力提升系统的设计非常重要。     

扬矿管在海水中的整体运动分析

在对扬矿管进行受力分析的基础上，运用有限元的方法将5000m扬矿管等分成20个两节点梁单元，将梁单元受力简化，推导出梁单元运动方程。将单元总装成整体结构，并将节点力加到具体节点上，得出整体结构运动方程，用ADINA得到扬矿管整体运动的动态响应解。分析扬矿管的整体运动过程，扬矿管的横向、纵向振动及变形与各因素的关系，其结果可作为扬矿管设计和操作控制的依据。同时提出减小扬矿管变形和振动的措施。     

深海采矿研究的技术政策探讨

本文分析了国外深海采矿试验研究的发展经历与技术路线。结合我国国情,对即将开展的深海采矿试验研究的技术政策提出几点看法。认为应将技术最成熟、最有商业应用前途的水力采矿系统作为试验研究的主要对象;当前在重点开展基础研究的同时,应着手进行小比例模型采矿设备的研制;为了迅速开展模型采矿设备的研制,首要任务是加强基础试验研究设施和实验室的建设。     

深海采矿专用提升泵的设计与研究

深海采矿专用提升泵是大洋多金属结核水力开采系统的关键设备之一。对这种泵的要求是耐高压、耐磨、抗腐蚀、效率高、可靠性好、寿命长。因此，它的研制难度很大。本文介绍了该泵在国外应用状况，指出了设计中应考虑的基因素与准则；并在综合分析最新研究成果的基础上，提出了深海采矿专用多级离心式提升泵的设计构想。     

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。     

深海采矿系统研究

本文对目前研究的两种深海采矿系统进行了比较研究，论证了软管采矿系统更具备应用前景；根据海洋采矿的特点和要求，研究出密闭容器与水泵组合的水力输送设备，因此，软管采矿系统的关键技术取得突破，从而使软管采矿系统更加具备商业应用前景。