CN106382119A - 一种深海采矿*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深海采矿***，包括具有精矿仓、尾砂仓以及二个原矿仓的船体，由抽砂泵抽取的原矿砂被碾碎机内二个圆锥形的碾压辊碾碎后进入第一个原矿仓内，并通过第一渣浆泵送入第二个原矿仓内，原矿砂通过磁选机选出精矿砂，再通过精矿砂输送装置送入精矿仓内，当精矿仓内的精矿砂到达一定位置时，抽砂泵停止工作；当第一个原矿仓内的原矿砂被全部抽入第二个原矿仓时，精矿仓内的精矿砂通过第二渣浆泵送入第一个原矿仓内，而尾矿砂则用尾砂泵通过尾矿回填管道输送到远离开采区的海底就地回填。本发明对于尾矿的处理简单、不会对环境造成不良的影响，以节省运力并降低采矿成本，还可对原矿砂进行充分、准确的选矿，有效地避免资源的浪费。

Description

一种深海采矿***

技术领域

本发明涉及采矿技术领域，尤其是涉及一种在深海采集原矿砂的深海矿砂采集分离装置。

背景技术

随着陆地矿产资源的日渐减少，人们开始将目光转向蕴藏着丰富矿产资源的海洋，在一些地区，人们发现了大量的滨海砂矿，主要的是含钛磁铁矿，目前，通常的采矿方式是通过一个海上的采矿平台或者是采矿船用抽砂泵将海底的矿砂抽取到采矿平台或采矿船上，然后再用相应的渣浆泵将采集到的原矿砂输送到转运的运输船上，运输船将原矿砂运送到陆地上的选矿厂进行选矿从而形成可用于冶炼的精矿砂。例如，一种在中国专利文献上公开的“深海集散式采矿***”，公告号为CN1065191C，该***包括集矿机、输送管、水上船只或水上平台，输送管的上端与水上船只或水上平台相连，下端设有中转仓伸入水中距洋底一定高度，集矿机与输送管间为分体式，集矿机自带动力和行驶装置、浮力调节装置，悬浮于海底表面按各自预定的路径行驶集矿。

然而，现有的海上采矿方法存在如下问题：由于采矿和选矿在不同的地方进行，因而运输船所运送的原矿砂中含有大量无用的尾矿砂，不仅浪费了大量的运力，造成成本的增加，而且选矿后剩下的尾矿砂还需再次转运处理，因而使成本进一步增加，而且尾矿砂处理不当还将造成较为严重的环境问题。

此外，现有的选矿程序中通常需要用到磁选机，其基本原理如下：将原矿砂输送到一个转动的内部具有高强度磁场的滚筒上部磁场区，具有磁性的原矿砂被吸附在滚筒表面，而非磁性的矿砂则不会被滚筒吸附而直接被滚筒甩离，随着滚筒的转动，原矿砂到达滚筒的非磁场区而被抛离，从而实现原矿砂的筛选和分离。例如，一种在中国专利文献上公开的“铁钛矿磁选机”，公布号为CN103447149A，包括机架、磁选机构和进料斗；磁选机构包括钛精选装置、铁钛分选装置、选钛电机和铁钛分选电机；钛精选装置由选钛电机驱动且下侧设有钛精矿出料斗、钛矿回收料斗和尾矿出料斗；钛精矿出料斗和钛矿回收料斗的进料口一侧设有钛精矿精度调节器；尾矿出料斗的进料口一侧设有尾矿精度调节器；铁钛分选装置由铁钛分选电机驱动且包括第一、第二铁钛分选装置；设置于第一铁钛分选装置下侧的铁钛混合物下矿斗和铁钛粉下矿斗一侧以及设置于第二铁钛分选装置下侧的铁中钛出料斗和铁粉出料斗一侧均设有铁钛分选精度调节器，该装置能对矿物进行筛选和分离。

但是用磁选机选矿存在选矿不够精确的问题，由于原矿砂中原矿砂的品位是呈梯度分布的，因此，滚筒内的磁场强度需要设置一个合理值，以便能吸附诸如品位在百分之三十以上的矿砂。由于原矿砂的冲击作用，因此，落到滚筒表面品位略高于百分之三十的矿砂极有可能因冲击作用而直接被滚筒甩离，特别是，原矿砂的颗粒大小不一致，从而造成重量差异大，因此，相同品位但重量不一致的矿砂难以用固定磁吸力的磁铁加以分辨，从而造成资源的浪费。如果提高滚筒内的磁场强度，则会使选出的精矿砂中混有一部分品位低于百分之三十的尾矿砂。

发明内容

本发明的一个目的在于解决现有的深海采矿方式所存在的运力浪费大、尾矿处理麻烦、磁选机难以有效选矿的问题，提供一种深海采矿***，其尾矿处理简单、不会对环境造成不良的影响，从而可节省大量的运力以降低采矿成本，同时可使磁选机有效选矿。

本发明的另一个目的是为了解决深海采矿中用磁选机选矿所存在的选矿不精确、容易造成资源浪费的问题，提供一种深海采矿***，可对原矿砂进行充分、准确的选矿，有效地避免资源的浪费。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种深海采矿***，包括可自航的船体和抽砂泵，船体内设有相互隔开的二个原矿仓、一个精矿仓以及一个尾砂仓，船体上还设有碾碎机、用于选矿的磁选机以及抽取尾矿砂的尾砂泵，所述碾碎机包括壳体、可转动地设置在壳体内的上下两组碾压对辊，壳体的上部设有矿砂进口，壳体的下部设有矿砂出口，每组碾压对辊包括二个并排设置并且倾斜方向一致的圆锥形的碾压辊，从而使碾压对辊中的二个碾压辊之间的间隙由碾压辊的大端至小端逐渐增大，上下二组碾压对辊中碾压辊的倾斜方向相反，所述抽砂泵的出砂口通过管道与矿砂进口相连，所述矿砂出口通过管道与第一个原矿仓相连，两个原矿仓之间设有第一渣浆泵，精矿仓和第一个原矿仓之间设有第二渣浆泵，所述磁选机具有一个尾矿砂输出口以及一个精矿砂输出口，在精矿砂输出口与精矿仓之间连接有精矿砂输送装置，尾矿砂输出口通过尾矿砂收集管道和尾砂仓相连，精矿仓以及第一个原矿仓内分别设有液位传感器，尾砂泵的吸砂口通过管道与尾砂仓的下部相连，尾砂泵的出砂口与一悬浮在海面的尾矿回填管道的一端相连接，尾矿回填管道的另一端延伸至开采区以外的海底，第二原矿仓内的原矿砂通过相应的泵送入磁选机，被磁选机筛选出的精矿砂从精矿砂输出口输出，并通过精矿砂输送装置送入精矿仓内，从尾砂泵的出砂口输出的尾矿砂通过尾矿回填管道送回开采区以外的海底；当精矿仓内的精矿砂到达液位传感器位置时，即控制抽砂泵停止工作；当第一个原矿仓内的原矿砂被第一渣浆泵全部抽入第二个原矿仓时，第一个原矿仓内的液位传感器发出信号，此时第二渣浆泵启动，从而将精矿仓内的精矿砂送入第一个原矿仓内。

本发明的船体集采矿和选矿为一体，先用抽砂泵将开采区海底的原矿砂抽到碾碎机的壳体内，并先由上面一组碾压对辊对原矿砂中的大块矿砂进行对滚碾压。由于碾压对辊中的碾压辊呈圆锥形，因此两个碾压辊之间的间隙由碾压辊的大端至小端逐渐增大，并且碾压辊的表面呈一端高、另一端低的倾斜状。这样，落到上面一组碾压对辊上的原矿砂会随着碾压辊的转动而逐渐从碾压辊的大端一侧向着小端一侧移动，在这个移动过程中，原矿砂中较为细小的矿砂颗粒会直接从上面一组碾压对辊的两个碾压辊之间的间隙中通过，其余的矿砂则会被对滚的碾压辊挤压破碎。落入下面一组碾压对辊上的矿砂则可进一步碾压，特别是，而上面一组碾压对辊的两个碾压辊靠近小端处的间隙下落的颗粒较大的原矿砂刚好落到下面一组碾压对辊中碾压辊的间隙较小一侧，因而可进行二次碾压破碎，从而使得从海底抽上来的大小颗粒不一致的原矿砂被充分地碾压破碎成为颗粒较为均匀的原矿砂，有利于后续磁选机的精确选矿。我们知道，当二个碾压辊之间的间隙过小时，会增大碾压量，并且一些颗粒较大的矿砂将难以进入二个碾压辊之间的间隙内；而如果二个碾压辊之间的间隙过大时，则又无法实现原矿砂的有效破碎。本发明由于两个碾压辊之间的间隙由碾压辊的大端至小端逐渐增大，因此，落到碾压对辊上颗粒大小不一的原矿砂会被碾压对辊上二个碾压辊间隙合适的一端碾压破碎，从而有利于提高破碎效率。经过碾压的原矿砂从矿砂出口流出并通过管道进入到第一个原矿仓内，第一渣浆泵则将第一个原矿仓内原矿砂抽入第二个原矿仓内，以确保抽砂泵能连续运转，第二个原矿仓内的原矿砂用磁选机将其中的精矿砂分离出来，这样，精矿砂即可通过精矿砂输送装置输送到精矿仓内储存，而被磁选机分离出来的尾矿砂则可用尾砂泵通过尾矿回填管道就地回填到远离开采区的海底，从而可极大地减少运力浪费，并且大大地简化尾矿砂的处理程序，降低尾矿砂的处理成本。当精矿仓内的精矿砂到达液位传感器位置时，该液位传感器发出信号，即可控制抽砂泵停止工作，此时第一渣浆泵继续工作，直至第一个原矿仓内的原矿砂被第一渣浆泵全部抽入第二个原矿仓为止，这样，第一个原矿仓内的液位传感器发出一个空仓的信号，此时第二渣浆泵启动，从而将精矿仓内的精矿砂送入第一个原矿仓内，也就是说，此时的第一个原矿仓即用于储存精矿砂，从而可充分地利用船体的空间。此外，由于输送尾矿砂的尾矿回填管道是悬浮在海面上的，因此，便于输送尾矿砂位置的确定。

作为优选，第一个原矿仓与第二个原矿仓以及精矿仓之间的容积比为1比1比2至1比1比4。

这样，当抽砂泵停止工作时，第一渣浆泵可将第一个原矿仓内的原矿砂完全抽入第二个原矿仓，并且在精矿仓内的精矿砂到达液位传感器位置时，确保精矿仓仍然具有足够的空间储存精矿砂直至第一个原矿仓内的原矿砂被完全抽完，并且可尽量减小最后空置的第二原矿仓的空间。

作为优选，所述碾压辊的圆锥面上设有螺旋状的突起，每组碾压对辊中的两个碾压辊的突起的螺旋方向相反。

由于碾压辊与水平方向具有一个倾斜角度，因此碾压对辊上的颗粒较大的矿砂可沿着碾压对辊从高处往低处滚落，直至两个碾压辊之间的间隙变大时矿砂落入两个碾压辊之间被碾压破碎，从而不会影响后续原矿砂的连续碾压。

由于碾压辊与水平方向具有一个倾斜角度，因此碾压对辊上的颗粒较大的矿砂可沿着碾压对辊从高处往低处滚落，而螺旋状的突起则可进一步推挤原矿砂隐者碾压辊的轴向移动，直至两个碾压辊之间的间隙变大时矿砂落入两个碾压辊之间被碾压破碎，从而不会影响后续原矿砂的连续碾压。

作为优选，所述磁选机包括一个选矿腔体，选矿腔体内设有转盘，选矿腔体的上侧壁对应转盘中心处设有原矿砂进口，选矿腔体外侧底壁上设有与转盘关联的驱动电机，转盘上设有若干径向长槽，径向长槽在转盘的圆周方向等间距布置，径向长槽内设有横隔板，从而将径向长槽分隔成上部的原矿砂导槽和下部的精矿砂导槽，横隔板在转盘的径向上具有逐级降低的二级台阶，横隔板由转盘中心至转盘边缘向上倾斜，横隔板在台阶处设有精矿砂分离孔，径向长槽下侧对应精矿砂分离孔处设有固定在选矿腔体内的磁铁，径向长槽底面在靠近转盘边缘处设有精矿砂出口，所述尾矿砂输出口位于选矿腔体底壁靠近边缘处，选矿腔体底壁内侧设有环形的精矿砂集聚槽，所述精矿砂输出口位于选矿腔体底壁对应精矿砂集聚槽处，精矿砂出口位于精矿砂集聚槽的上方。

现有技术的磁选机用于选矿的是一个转动的滚筒，在滚筒内设有磁铁，待选的原矿砂则是直接落到滚筒上的，也就是说，所有的原矿砂都是先落到滚筒上的。由于落到滚筒上的原矿砂容易造成堆积，使厚度较厚，并且原矿砂与滚筒的接触时间和接触距离短，并且落到滚筒上的原矿砂容易受后续原矿砂的冲击影响，从而难以做到充分的选矿，在被分离出去的尾矿砂中容易混有较多有用的原矿砂，而在被选出的精矿砂中又容易混入较多品位低的尾矿砂，使精矿砂的质量降低。本发明的磁选机中具有一个转盘，原矿砂通过原矿砂进口落入转盘的中心处，驱动电机带动转盘转动，依靠离心力的作用，转盘上的原矿砂沿着径向长槽上层的原矿砂导槽向外移动。当原矿砂移动到第一个精矿砂出口处时，品位较高的精矿砂在下方磁铁的作用下进入精矿砂出口，并落到径向长槽下层的精矿砂导槽内。随着转盘的转动，径向长槽与下方的磁铁错位，从而使精矿砂导槽内品位较高的精矿砂失去磁吸力而继续向外移动，并通过精矿砂出口落入精矿砂集聚槽内，最后通过精矿砂输出口输送到精矿仓内；品位较低的尾矿砂则在惯性的作用下越过精矿砂出口，而落到较低的台阶上并继续向外移动，直至从原矿砂导槽外侧的出口飞出并落入尾矿砂输出口，从而被送入尾砂仓。如果原矿砂移动到第一个精矿砂出口处时刚好与下方的磁铁处于错位状态，则精矿砂同样在惯性的作用下越过精矿砂出口，而落到较低的台阶上并继续向外移动，当直至移动到第二个精矿砂出口处时，可如前所述地进入第二个精矿砂出口，并落到精矿砂导槽内，最终通过精矿砂输出口输送到精矿仓内，从而实现精矿砂和尾矿砂的有效分离。由于横隔板由转盘中心至转盘边缘向上倾斜，因此可对向外移动的矿砂形成一定的阻力，从而使矿砂具有一个稳定的移动速度，有利于精确选矿。特别是，我们可通过合理地设置转盘的转速以及二个精矿砂出口之间的间距等参数，确保原矿砂移动到第一个精矿砂出口处时如果与下方的磁铁处于错位状态，则在移动到第二个精矿砂出口处时刚好处于上下对应的状态。

作为优选，所述精矿砂集聚槽的深度由选矿腔体的一侧至另一侧逐渐增加，所述精矿砂输出口位于精矿砂集聚槽最深处。从而使底面呈倾斜状，精矿砂则可沿着倾斜的精矿砂集聚槽自动进入精矿砂输出口，从而方便精矿砂的输送。

作为优选，在选矿腔体内侧底壁上设有包围转盘的环形的隔断挡板，从而在隔断挡板与选矿腔体的侧壁之间形成尾矿砂集聚槽，隔断挡板的高度低于横隔板外侧边缘的高度，尾矿砂集聚槽的深度由选矿腔体的一侧至另一侧逐渐增加，所述尾矿砂输出口位于尾矿砂集聚槽最深处。

由于隔断挡板的高度低于横隔板外侧边缘的高度，因此，从原矿砂导槽飞出的尾矿砂可越过隔断挡板而落入尾矿砂集聚槽内，并沿着倾斜的尾矿砂集聚槽进入尾矿砂输出口，从而方便尾矿砂的传输，并实现精矿砂、尾矿砂的有效分离。

作为优选，所述精矿砂输送装置包括螺旋输送机和皮带输送机，旋输送机包括料筒、设置在料筒内的转轴，转轴上设有螺旋叶片，转轴的一端通过传动机构与驱动电机相关联，料筒的一端设有物料输入口，另一端设有物料输出口，皮带输送机的输入端位于物料输出口的下方，皮带输送机的输出端位于精矿仓的上方，螺旋叶片的螺距由物料输入口一端至物料输出口一端逐步变小，螺旋输送机的料筒上设有出水槽孔。

现有技术中，通常是采用皮带输送机来输送精矿砂的，本发明则在皮带输送机的前端再设置一个螺旋输送机，而其中的螺旋叶片的螺距由物料输入口一端至物料输出口一端逐步变小，这样螺旋输送机在输送精矿砂的同时可对精矿砂起到一个挤压作用，从而将精矿砂中的水分挤出，既有利于皮带输送机的输送，同时可相应地减轻精矿砂的体积和重量，有利于提高精矿仓的存储效率。

作为优选，所述螺旋输送机的转轴在远离驱动电机的一端同轴地设有支承孔，转轴的圆周面上设有若干贯通支承孔的喷气孔，支承孔的开口端适配有支承轴，支承轴上设有通气孔，通气孔一端与支承孔连通，另一端通过压缩气管与压缩空气源连通。

螺旋输送机在工作时，压缩空气可通过通气孔、支承孔从转轴上的喷气孔喷出，从而可将料筒内被压实的原矿砂吹松动，避免料筒内的原矿砂的淤塞。

作为优选，所述压缩气管上连接有一个间隙启闭阀，所述间隙启闭阀包括一个圆柱形的阀体、阀体内可转动的阀芯、以及设于阀体一端用于驱动阀芯的调速电机，阀体的侧壁上设有分别和压缩气管连通的进气口和出气口，阀芯内设有可分别连通进气口和出气口的压缩空气通道。

当调速电机转动时，阀芯的压缩空气通道短暂地接通进气口和出气口，以便使压缩气管形成脉冲式导通，进而在转轴的喷气孔处产生脉冲式的气流，既可减少压缩空气的消耗量，又能对原矿砂形成一种脉冲式的冲击作用，有利于原矿砂的松动。

因此，本发明具有如下有益效果：尾矿处理简单、不会对环境造成不良的影响，并且可节省大量的运力以降低采矿成本，可对原矿砂进行充分、准确的选矿，有效地避免资源的浪费。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明的流程示意图。

图3是碾碎机中碾压对辊的结构示意图。

图4是本发明中磁选机的结构示意图。

图5是磁选机中转盘的一种结构示意图。

图6是本发明中螺旋输送机以及与其连接的间隙启闭阀的结构示意图。

图中：1、船体 11、原矿仓 12、尾砂仓 13、精矿仓 2、抽砂泵 3、磁选机 31、尾矿砂输出口 32、精矿砂输出口 33、选矿腔体 331、原矿砂进口 332、精矿砂集聚槽333、尾矿砂集聚槽 334、隔断挡板 335、分隔挡板 34、转盘 35、驱动电机 36、径向长槽 361、原矿砂导槽 362、精矿砂导槽 363、精矿砂出口 37、横隔板 371、精矿砂分离孔 38、磁铁 4、尾砂泵 5、尾矿砂收集管道 6、尾矿回填管道 61、浮球 7、碾碎机71、壳体 711、矿砂进口 712、矿砂出口 72、碾压对辊 721、碾压辊 722、突起 8、渣浆泵 81、第一渣浆泵 82、第二渣浆泵 9、螺旋输送机 90、皮带输送机 91、料筒 92、转轴 921、支承孔 922、喷气孔 93、物料输入口 94、物料输出口 95、支承轴 951、通气孔 96、间隙启闭阀 961、阀体 962、阀芯 963、调速电机 964、进气口 965、出气口966、压缩空气通道。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1、图2所示，一种深海采矿***，其主要用于对海底原矿砂的采集和选矿，具体包括可自航的船体1和抽砂泵2，在船体内的下部分隔设置有二个原矿仓11、一个精矿仓13以及一个尾砂仓12。和现有的采矿船相类似地，海底的原矿砂通过一个大功率的抽砂泵2抽取，该抽砂泵用柴油机作动力。此外，我们需要在船体上设置一个碾碎机7，碾碎机包括壳体71、可转动地设置在壳体内的上下两组碾压对辊72，壳体的上部设置矿砂进口711，壳体的下部设置矿砂出口712，并且矿砂进口位于靠近上面的二个碾压辊大端一侧。如图3所示，每组碾压对辊包括二个并排设置的圆锥形的的碾压辊721，二个碾压辊的滚动方向相反，在相互靠近的一侧同时向下转动。碾压辊的轴线水平布置，从而使碾压辊的圆锥面呈倾斜状，每组碾压对辊中的二个碾压辊的圆锥面的倾斜方向一致，这样，碾压对辊中的二个碾压辊之间的间隙由碾压辊的大端至小端逐渐增大。此外，上下二组碾压对辊中碾压辊的圆锥面的倾斜方向相反，从而使上下两个对应的碾压辊之间的间隙保持一致。

抽砂泵的吸砂口通过管道连接至海底，抽砂泵的出砂口通过管道与碾碎机的矿砂进口相连，矿砂出口通过管道与第一个原矿仓相连，以便使碾碎后颗粒较为均匀的原矿砂进入第一个原矿仓内。

此外，在两个原矿仓之间还需设置第一渣浆泵81，在精矿仓和第一个原矿仓之间设置第二渣浆泵82，并且在精矿仓以及第一个原矿仓内分别设置液位传感器。

抽砂泵将开采区海底大小颗粒不一致的原矿砂抽到碾碎机的壳体内，并落到上面一组碾压对辊上二个碾压辊的间隙较小一侧，此时，原矿砂中颗粒较小的矿砂会直接从两个碾压辊之间的间隙中通过而落到下面的碾压对辊上，而中等颗粒的矿砂则会被碾压辊带动进入二个碾压辊之间的间隙处，从而被对滚的碾压辊挤压碎裂而落到下面的碾压对辊上，对于颗粒较大的矿砂则会在二个碾压辊上打滑，并在圆锥面的推动下逐渐向碾压辊的小端一侧移动。当颗粒较大的矿砂到达二个碾压辊之间较大的间隙处时，二个碾压辊即可对颗粒较大的矿砂进行对滚碾压，碾碎的矿砂也落到下面的碾压对辊上，颗粒大小不同的矿砂会在二个碾压辊合适的间隙处被挤压破碎。落入下面一组碾压对辊上的矿砂中颗粒较小的部分会直接从两个碾压辊之间的间隙中通过，其余部分则沿着碾压辊轴向移动，从而被碾压辊进一步碾压，使得从海底抽上来的大小颗粒不一致的原矿砂被充分地碾压破碎成为颗粒较为均匀的原矿砂，并通过矿砂出口进入第一个原矿仓内，从而有利于后续磁选机的精确选矿。

另外，碾压辊的圆周面上可设置螺旋状的突起722，每组碾压对辊中的两个碾压辊的突起的螺旋方向相反。这样，碾压对辊上的颗粒较大的矿砂可沿着碾压对辊从高处往低处慢慢滚落，同时，螺旋状的突起可推动颗粒较大的矿砂在碾压辊的轴向上移动，直至两个碾压辊之间的间隙变大时矿砂落入两个碾压辊之间被碾压破碎，从而不会影响后续原矿砂的连续碾压，有利于提高碾压破碎的效率。

与现有技术不同的是，本发明直接在船体上设置用于选矿的磁选机3，该磁选机具有一个尾矿砂输出口31、以及一个精矿砂输出口32，并且在精矿砂输出口与精矿仓之间连接有精矿砂输送装置。这样，由抽砂泵抽取的海底的原矿砂在经过碾碎机碾碎后进入到第一个原矿仓内，此时第一渣浆泵启动，从而将第一个原矿仓内的原矿砂抽到第二个原矿仓内，也就是说，此处的第一个原矿仓起到一个周转的作用。第二个原矿仓内的原矿砂通过相应的渣浆泵8送入磁选机，原矿砂通过磁选机后分离出可用于冶炼的精矿砂以及废弃的尾矿砂，精矿砂从磁选机的精矿砂输出口中输出，然后通过精矿砂输送装置输送到精矿仓内储存。而分离出来的尾矿砂则从磁选机的尾矿砂输出口中输出，并通过和尾砂仓相连的尾矿砂收集管道5输送至尾砂仓。尾砂仓的下部通过管道与一尾砂泵4的吸砂口相连，因此，尾砂泵可实时地将尾砂仓内的尾矿砂抽取并通过尾矿回填管道6输送至远离开采区的海底，从而实现尾矿砂的就地回填，以便大大地简化尾矿砂的处理难度，并降低相应的采矿成本。为了避免海水的涌动使尾矿回填管道偏离位置，我们可在尾矿回填管道上靠近尾砂泵的一段间隔地连接若干浮球61，从而使其悬浮在海面上，以便随时观测并控制其位置和状态，确保尾矿砂能顺利、准确地回填至远离开采区的海底回填区域。

当精矿仓内的精矿砂逐渐增加到达液位传感器位置时，该液位传感器即可向控制器发出信号，控制器即控制抽砂泵停止工作，此时第一渣浆泵继续工作而将第一个原矿仓内的原矿砂抽到第二个原矿仓内，而第二个原矿仓内的原矿砂则继续通过相应的渣浆泵送入磁选机进行筛选；当第一个原矿仓内的原矿砂被第一渣浆泵全部抽入第二个原矿仓时，第一个原矿仓呈空仓状态，第一个原矿仓内的液位传感器向控制器发出信号，此时控制器使第二渣浆泵启动，从而将精矿仓内的精矿砂部分地送入第一个原矿仓内储存，直至第二个原矿仓内的原矿砂被全部抽取并筛选完毕，此时船体即可依靠自身的动力回港停靠，从而完成深海采矿工作。

可以理解的是，第一个原矿仓内的液位传感器可设置在第一个原矿仓内靠近底面位置，而精矿仓内的液位传感器可设置在靠近精矿仓上部位置，以确保当抽砂泵停止工作时，第一个、第二个原矿仓内剩余的原矿砂所筛选出来的精矿砂能储存到精矿仓的剩余空间以及第一个原矿仓内。此外，第一个原矿仓与第二个原矿仓以及精矿仓之间的容积比为1比1比2至1比1比4，其优选值为1比1比3，从而可尽量减小最后空置的第二原矿仓的空间，提高船体空间的利用效率。

为了增加磁选机选矿时的分离精确度，如图4、图5所示，本发明的磁选机包括一个呈圆柱形的选矿腔体33，选矿腔体内水平地设置一个中间下凹的圆锥形的转盘34，选矿腔体的上侧壁对应转盘中心处设置原矿砂进口331，原矿砂进口通过管道与渣浆泵8相连，从而使第二个原矿仓内的原矿砂可通过渣浆泵8送入磁选机的选矿腔体内。此外，在选矿腔体外侧底壁上设置一个驱动电机35，驱动电机的电机轴伸入选矿腔体内，并与转盘相连接，从而可驱动转盘转动，转盘上表面设置8-12个径向长槽36，其优选值为10个，径向长槽在转盘的圆周方向等间距布置。此外，径向长槽内设有横隔板37，从而将径向长槽分隔成上部的原矿砂导槽361和下部的精矿砂导槽362，横隔板在转盘的径向上具有逐级降低的二级台阶，横隔板由转盘中心至转盘边缘向上倾斜，横隔板在台阶处设有精矿砂分离孔371，径向长槽下侧对应各精矿砂分离孔处分别设置固定在选矿腔体内的磁铁38，径向长槽底面在靠近转盘边缘处设置精矿砂出口363，尾矿砂输出口31位于选矿腔体底壁靠近边缘处，选矿腔体底壁内侧设置环形的精矿砂集聚槽332，精矿砂输出口32位于选矿腔体底壁对应精矿砂集聚槽处，精矿砂出口位于精矿砂集聚槽的上方。

原矿砂通过原矿砂进口落入转盘的中心处，驱动电机带动转盘转动，从而使转盘上的原矿砂在离心力的作用下沿着径向长槽上层的原矿砂导槽向外移动。当原矿砂移动到第一个精矿砂出口处时，如果此时的径向长槽与下方的磁铁刚好形成上下对应的状态，则品位较高的精矿砂在下方磁铁的作用下向下进入精矿砂出口，并落到径向长槽下层的精矿砂导槽内。品位较低的尾矿砂则在惯性的作用下以抛物线的轨迹越过较低的精矿砂出口，而落到较低的台阶上并继续向外移动，并以相同的方式越过第二个精矿砂出口，直至从原矿砂导槽外侧的出口飞出并落入尾矿砂输出口，从而被送入尾砂仓。随着转盘的转动，径向长槽与下方的磁铁错位，从而使精矿砂导槽内品位较高的精矿砂失去磁吸力而继续向外移动，并通过精矿砂出口落入精矿砂集聚槽内，最后通过精矿砂输出口输送到精矿仓内。如果原矿砂移动到第一个精矿砂出口处时刚好与下方的磁铁处于错位状态，则精矿砂同样在惯性的作用下越过精矿砂出口，而落到较低的台阶上并继续向外移动，当直至移动到第二个精矿砂出口处时，此时的径向长槽刚好与下方的磁铁处于上下对应状态，从而可如前所述地进入第二个精矿砂出口，并落到精矿砂导槽内，最终通过精矿砂输出口输送到精矿仓内，以实现精矿砂和尾矿砂的有效分离。需要说明的是，我们可通过合理地设置转盘的转速以及二个精矿砂出口之间的间距等参数，确保原矿砂移动到第一个精矿砂出口处时如果与下方的磁铁处于错位状态，则在移动到第二个精矿砂出口处时刚好处于上下对应的状态。当然，我们还可在横隔板上设置逐级降低的多级台阶，并在各台阶处分别设置精矿砂分离孔，从而确保精矿砂和尾矿砂的有效分离。

另外，精矿砂集聚槽的深度由选矿腔体的一侧至另一侧逐渐增加，从而使精矿砂集聚槽的底面呈倾斜状，精矿砂输出口则位于精矿砂集聚槽最深处。这样，通过精矿砂出口落入精矿砂集聚槽内的精矿砂可沿着倾斜的精矿砂集聚槽自动进入精矿砂输出口，从而方便精矿砂的输送。相类似地，我们可在选矿腔体内侧底壁上设置包围转盘的环形的隔断挡板334，从而在隔断挡板与选矿腔体的侧壁之间形成尾矿砂集聚槽333，隔断挡板的高度低于横隔板外侧边缘的高度，尾矿砂集聚槽的深度由选矿腔体的一侧至另一侧逐渐增加，尾矿砂输出口位于尾矿砂集聚槽最深处。因此，从原矿砂导槽飞出的尾矿砂可越过隔断挡板而落入尾矿砂集聚槽内，并沿着倾斜的尾矿砂集聚槽进入尾矿砂输出口，从而方便尾矿砂的传输，并实现精矿砂、尾矿砂的有效分离。需要说明的是，我们可在选矿腔体内侧底壁上设置位于隔断挡板内的分隔挡板335，从而在隔断挡板和分隔挡板之间自然地形成精矿砂集聚槽，有利于简化结构方便加工制造。

本发明的精矿砂输送装置包括一个螺旋输送机9以及与之相连的一个皮带输送机90，如图6所示，其中的螺旋输送机包括料筒91、设置在料筒内具有螺旋叶片的转轴92，转轴的一端通过传动机构与驱动电机相关联，料筒上靠近驱动电机的一端设置物料输入口93，另一端则设置物料输出口94，皮带输送机的输入端位于物料输出口的下方，皮带输送机的输出端位于精矿仓的上方。螺旋输送机在工作时，由驱动电机带动转轴转动，转轴上螺旋叶片即可推动精矿砂向前移动，由于螺旋输送机在向前输送精矿砂时具有挤压作用，因此可挤出精矿砂中的水分，既有利于后续皮带输送机的输送，同时减轻精矿砂的重量，提高精矿仓储存精矿砂的效率。当然，我们需要在螺旋输送机的料筒上设置相应的出水槽孔，以便精矿砂中的水分从出水槽孔中挤出，通过控制出水槽孔的直径可避免精矿砂从出水槽孔中挤出。与此同时，我们还可使螺旋叶片的螺距由物料输入口一端至物料输出口一端逐步变小，这样，螺旋输送机的输送速度由物料输入口一端至物料输出口一端也逐步变小，从而使精矿砂所受到的挤压力由物料输入口一端至物料输出口一端逐步增大，有利于精矿砂中水分的挤出。由螺旋输送机的物料输出口送出的精矿砂通过皮带输送机送入精矿仓内储存。

为了便于精矿砂从精矿砂输出口流出，避免精矿砂在螺旋输送机内形成堵塞，我们可在螺旋输送机的转轴上远离驱动电机的一端同轴地设置支承孔921，并且在转轴的圆周面上设置若干贯通支承孔的喷气孔922，支承孔的开口端内适配一根支承轴95，该支承轴上设置通气孔951，通气孔一端与支承孔连通，另一端通过压缩气管与压缩空气源连通。这样压缩空气即可通过通气孔、支承孔后从喷气孔喷出，从喷气孔喷出的压缩空气可使料筒内被压实的精矿砂松动，从而避免料筒内精矿砂的淤塞。为了提高压缩空气的冲击作用，我们还可在压缩气管上连接一个间隙启闭阀96，该间隙启闭阀包括一个圆柱形的阀体961，阀体内具有一个可转动的阀芯962，阀体一端设置用于驱动阀芯的调速电机963，阀体的侧壁上设置一个径向的进气口964，并在与进气口相对的另一侧的侧壁上设置径向的出气口965，进气口和出气口同轴布置且分别和压缩气管连通，与此同时，阀芯内在对应进气口、出气口的位置设置一个径向的压缩空气通道966，该压缩空气通道两端分别贯通阀芯的侧面。这样，当调速电机带动阀芯转动使压缩空气通道的一端对准进气口时，其另一端刚好对准出气口，从而起到分别连通进气口和出气口的作用，此时的间隙启闭阀呈开启状态，压缩空气即可通过间隙启闭阀从转轴的喷气孔中高速喷出；当阀芯继续转动时，压缩空气通道与进气口、出气口错位，此时的间隙启闭阀呈闭合状态，压缩空气被截止。如此反复，转轴内的压缩空气呈脉冲式喷出，从而可有效地松动料筒内的精矿砂。

Claims (9)

1.一种深海采矿***，包括可自航的船体和抽砂泵，船体内设有相互隔开的二个原矿仓、一个精矿仓以及一个尾砂仓，其特征是，船体上还设有碾碎机、用于选矿的磁选机以及抽取尾矿砂的尾砂泵，所述碾碎机包括壳体、可转动地设置在壳体内的上下两组碾压对辊，壳体的上部设有矿砂进口，壳体的下部设有矿砂出口，每组碾压对辊包括二个并排设置并且倾斜方向一致的圆锥形的碾压辊，从而使碾压对辊中的二个碾压辊之间的间隙由碾压辊的大端至小端逐渐增大，上下二组碾压对辊中碾压辊的倾斜方向相反，所述抽砂泵的出砂口通过管道与矿砂进口相连，所述矿砂出口通过管道与第一个原矿仓相连，两个原矿仓之间设有第一渣浆泵，精矿仓和第一个原矿仓之间设有第二渣浆泵，所述磁选机具有一个尾矿砂输出口以及一个精矿砂输出口，在精矿砂输出口与精矿仓之间连接有精矿砂输送装置，尾矿砂输出口通过尾矿砂收集管道和尾砂仓相连，精矿仓以及第一个原矿仓内分别设有液位传感器，尾砂泵的吸砂口通过管道与尾砂仓的下部相连，尾砂泵的出砂口与一悬浮在海面的尾矿回填管道的一端相连接，尾矿回填管道的另一端延伸至开采区以外的海底，第二原矿仓内的原矿砂通过相应的泵送入磁选机，被磁选机筛选出的精矿砂从精矿砂输出口输出，并通过精矿砂输送装置送入精矿仓内，从尾砂泵的出砂口输出的尾矿砂通过尾矿回填管道送回开采区以外的海底；当精矿仓内的精矿砂到达液位传感器位置时，即控制抽砂泵停止工作；当第一个原矿仓内的原矿砂被第一渣浆泵全部抽入第二个原矿仓时，第一个原矿仓内的液位传感器发出信号，此时第二渣浆泵启动，从而将精矿仓内的精矿砂送入第一个原矿仓内。

2.根据权利要求1所述的一种深海采矿***，其特征是，第一个原矿仓与第二个原矿仓以及精矿仓之间的容积比为1比1比2至1比1比4。

3.根据权利要求1所述的一种深海采矿***，其特征是，所述碾压辊的圆锥面上设有螺旋状的突起，每组碾压对辊中的两个碾压辊的突起的螺旋方向相反。

4.根据权利要求1所述的一种深海采矿***，其特征是，所述磁选机包括一个选矿腔体，选矿腔体内设有转盘，选矿腔体的上侧壁对应转盘中心处设有原矿砂进口，选矿腔体外侧底壁上设有与转盘关联的驱动电机，转盘上设有若干径向长槽，径向长槽在转盘的圆周方向等间距布置，径向长槽内设有横隔板，从而将径向长槽分隔成上部的原矿砂导槽和下部的精矿砂导槽，横隔板在转盘的径向上具有逐级降低的二级台阶，横隔板由转盘中心至转盘边缘向上倾斜，横隔板在台阶处设有精矿砂分离孔，径向长槽下侧对应精矿砂分离孔处设有固定在选矿腔体内的磁铁，径向长槽底面在靠近转盘边缘处设有精矿砂出口，所述尾矿砂输出口位于选矿腔体底壁靠近边缘处，选矿腔体底壁内侧设有环形的精矿砂集聚槽，所述精矿砂输出口位于选矿腔体底壁对应精矿砂集聚槽处，精矿砂出口位于精矿砂集聚槽的上方。

5.根据权利要求4所述的一种深海采矿***，其特征是，所述精矿砂集聚槽的深度由选矿腔体的一侧至另一侧逐渐增加，所述精矿砂输出口位于精矿砂集聚槽最深处。

6.根据权利要求4所述的一种深海采矿***，其特征是，在选矿腔体内侧底壁上设有包围转盘的环形的隔断挡板，从而在隔断挡板与选矿腔体的侧壁之间形成尾矿砂集聚槽，隔断挡板的高度低于横隔板外侧边缘的高度，尾矿砂集聚槽的深度由选矿腔体的一侧至另一侧逐渐增加，所述尾矿砂输出口位于尾矿砂集聚槽最深处。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种深海采矿***，其特征是，所述精矿砂输送装置包括螺旋输送机和皮带输送机，旋输送机包括料筒、设置在料筒内的转轴，转轴上设有螺旋叶片，转轴的一端通过传动机构与驱动电机相关联，料筒的一端设有物料输入口，另一端设有物料输出口，皮带输送机的输入端位于物料输出口的下方，皮带输送机的输出端位于精矿仓的上方，螺旋叶片的螺距由物料输入口一端至物料输出口一端逐步变小，螺旋输送机的料筒上设有出水槽孔。

8.根据权利要求7所述的一种深海采矿***，其特征是，所述螺旋输送机的转轴在远离驱动电机的一端同轴地设有支承孔，转轴的圆周面上设有若干贯通支承孔的喷气孔，支承孔的开口端适配有支承轴，支承轴上设有通气孔，通气孔一端与支承孔连通，另一端通过压缩气管与压缩空气源连通。

9.根据权利要求8所述的一种深海采矿***，其特征是，所述压缩气管上连接有一个间隙启闭阀，所述间隙启闭阀包括一个圆柱形的阀体、阀体内可转动的阀芯、以及设于阀体一端用于驱动阀芯的调速电机，阀体的侧壁上设有分别和压缩气管连通的进气口和出气口，阀芯内设有可分别连通进气口和出气口的压缩空气通道。