CN116988793B - 一种低扩散深海多金属结核采集预处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低扩散深海多金属结核采集预处理装置，包括从前往后依次相连的采集头、清洗部和分流管，分流管的输出端分作两路，其中一路与用于收集结核的料仓相连、另一路与用于排出泥沙的沉降机构相连；沉降机构的输出端贴近海底。通过设置清洗部，结核被水洗、使得粘附于其表面的沉积物与之脱离，又通过设置分流管，使得结核与泥沙在其输出端被筛选分离、减少进入料仓的泥沙，从而能够提升脱泥效果。同时，通过将沉降机构的输出端设置得贴近海底，泥沙能够紧贴海底被排出，故相对于现有技术中泥沙从悬空的收集网随海水飘散的排出形式，本申请中被排出的泥沙能够更快地沉降至海底，从而减少泥沙羽流扩散，进而减小对周边环境的影响。
Description
技术领域
本发明主要涉及采矿技术领域，尤其涉及水力采矿，具体为一种低扩散深海多金属结核采集预处理装置。
背景技术
在对海底矿物结核（如锰结核）进行开采的过程中，会同时采集到海底沉积物（主要为泥沙），这些沉积物常粘附在结核表面，会给结核的后期存储、转运和输送等环节造成困扰。为了降低海底沉积物对后续环节的影响，需对结核进行清洗脱泥。
在现有技术中，被采集到的结核经输送通道运至悬空的收集网中清洗脱泥，而后再由收集网坠落至收集料仓。该过程中，粘附有沉积物的结核在收集网中经海水冲刷清洗，被冲洗脱离的沉积物从收集网的网孔中被直接排出。这种设置收集网以便海水冲刷结核的方法虽然能够在一定程度上清除沉积物，但由于海水自然冲刷的力度有限、以致脱泥效果不佳。同时，直接透过收集网排放沉积物的方式还会造成大量泥沙羽流扩散，从而对周边环境造成严重影响。
因此，需要一种既能实现脱泥，又能减少泥沙羽流扩散的深海结核采集装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种低扩散深海多金属结核采集预处理装置。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种低扩散深海多金属结核采集预处理装置，包括从前往后依次相连的采集头、清洗部和分流管，所述分流管的输出端分作两路，其中一路与用于收集结核的料仓相连、另一路与用于排出泥沙的沉降机构相连；所述沉降机构的输出端贴近海底。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述清洗部包括射流筒；所述射流筒内置有若干射流喷嘴，所述射流喷嘴朝向结核喷射水柱；所述射流喷嘴倾斜设置、水柱沿斜后方喷出。
所述清洗部还包括串联于射流筒后方的分离机构；所述分离机构包括若干连接分流管的螺旋管道。
所述螺旋管道内置有若干射流喷嘴。
所述射流筒的内壁或/和所述分离机构的内壁设有耐磨层。
所述分流管包括呈“人”字形排布的第一支管和第二支管，所述第一支管的输出端与料仓相连通、所述第二支管的输出端与沉降机构相连通；所述第二支管连接第一支管的端口设有用于阻拦结核通过的筛网。
所述料仓呈网状，且其外表面间隔设有若干向下倾斜的第一导流板。
所述沉降机构包括与分流管相连通的螺旋状沉降仓，所述沉降仓的底端与第一扩散器相连，其顶端与第二扩散器相连，所述第一扩散器的输出端与所述第二扩散器的排放口均贴近海底。
所述排放口呈喇叭状，且设有若干倾斜的第二导流板，相邻所述第二导流板间形成供泥沙排出的斜向通道。
所述采集头与所述清洗部经伸缩管相连通。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
通过设置清洗部，在其中，结核被水洗、使得粘附于其表面的沉积物与之脱离，相对于现有技术中利用海水的自然冲刷，本申请能够更加彻底地清洁结核、从而提升脱泥效果。又通过设置分流管，使得结核与泥沙在其输出端被筛选分离，其中结核进入料仓被收集利用，而泥沙则经沉降机构排出，相对于现有技术中将结核和泥沙全部输入收集网，本申请能够有效减少进入料仓的泥沙，从而提升脱泥效果。又通过将沉降机构的输出端设置得贴近海底，泥沙能够紧贴海底被排出，故相对于现有技术中泥沙从悬空的收集网随海水飘散的排出形式，本申请中被排出的泥沙能够更快地沉降至海底，从而减少泥沙羽流扩散，进而减小对周边环境的影响。
附图说明
图1是低扩散深海多金属结核采集预处理装置的结构示意图；
图2是清洗部的俯视示意图。
图中各标号表示：1、采集头；2、清洗部；21、射流筒；22、射流喷嘴；23、分离机构；231、螺旋管道；24、耐磨层；3、分流管；31、第一支管；32、第二支管；33、筛网；4、料仓；41、第一导流板；5、沉降机构；51、沉降仓；52、第一扩散器；53、第二扩散器；54、排放口；55、第二导流板；56、斜向通道；6、伸缩管。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例
如图1和图2所示，本实施例的低扩散深海多金属结核采集预处理装置，包括从前往后依次相连的采集头1、清洗部2和分流管3，分流管3的输出端分作两路，其中一路与用于收集结核的料仓4相连、另一路与用于排出泥沙的沉降机构5相连；沉降机构5的输出端贴近海底。采集头1为现有技术，其探入海底拾起结核，并将其送往清洗部2。在清洗部2中，结核被水洗、使得粘附于其表面的沉积物与之脱离，相对于现有技术中利用海水的自然冲刷，本申请通过清洗部2能够更加彻底地清洁结核、从而提升脱泥效果。清洗完成后，结核和泥沙共同进入分流管3，在分流管3的输出端，结核与泥沙被筛选分离，其中结核进入料仓4被收集利用，而泥沙则经沉降机构5排出，相对于现有技术中将结核和泥沙全部输入收集网，本申请通过前期筛能够有效减少进入料仓4的泥沙，从而提升脱泥效果。由于沉降机构5的输出端贴近海底（具体地，沉降机构5的输出端距海底0.3m-0.5m，海底指海底沉积物的上表面），泥沙能够紧贴海底被排出，故相对于现有技术中泥沙从悬空的收集网随海水飘散的排出形式，本申请中被排出的泥沙能够更快地沉降至海底，从而减少泥沙羽流扩散、进而减小对周边环境的影响。
本实施例中，清洗部2包括射流筒21；射流筒21内置有若干射流喷嘴22，射流喷嘴22朝向结核喷射水柱；射流喷嘴22倾斜设置、水柱沿斜后方喷出。射流筒21为空心筒状结构物，其前端与采集头1相连通、其后端与分流管3相连通，结核从前端进入射流筒21，在其中碰撞、水洗后从后端排出。射流筒21的内部安装有若干射流喷嘴22，各射流喷嘴22均倾斜安装，使得水柱沿斜后方喷出，水柱一方面能够对结核进行冲刷、使得粘附在结核表面的泥沙脱离，另一方面由于具有向后的推力、能够驱使结核和泥沙从射流筒21的后端高速排出、避免淤积。
本实施例中，清洗部2还包括串联于射流筒21后方的分离机构23；分离机构23包括若干连接分流管3的螺旋管道231。螺旋管道231的前端与射流筒21的后端相连通，其后端与分流管3的前端相连通。经射流筒21排出的结核快速冲入螺旋管道231，在惯性的作用下，结核与螺旋管道231的内壁以及结核与结核之间反复碰撞，碰撞产生的振动能够进一步剥离粘附在结核表面的泥沙。
本实施例中，螺旋管道231内置有若干射流喷嘴22。通过在螺旋管道231内安装射流喷嘴22，使得结核在碰撞振动的过程中还能被水柱冲刷，从而进一步提升脱泥效果。进一步地，螺旋管道231内的射流喷嘴22均倾斜安装，使得水柱沿结核移动的方向倾斜，如此，水柱在对结核进行冲刷的同时还能对结核产生推力、驱使结核加速移动，从而增大结核与结核之间以及结核与螺旋管道231之间碰撞的力度，进而更有利于泥沙松脱。同理，在射流筒21中倾斜安装的射流喷嘴22亦能提高结核的动力势能。
本实施例中，射流筒21的内壁或/和分离机构23的内壁设有耐磨层24。由于结核与射流筒21的内壁以及分离机构23的内壁会产生摩擦、碰撞，易导致射流筒21和分离机构23损坏。通过在射流筒21的内壁或/和分离机构23的内壁设置耐磨层24，能够减少磨损，从而提高射流筒21和分离机构23的耐用性。进一步地，耐磨层24设置成可拆卸的贴层结构，当耐磨层24被磨损破坏后，可被单独替换。
本实施例中，分流管3包括呈“人”字形排布的第一支管31和第二支管32，第一支管31的输出端与料仓4相连通、第二支管32的输出端与沉降机构5相连通；第二支管32连接第一支管31的端口设有用于阻拦结核通过的筛网33。第一支管31位于上侧、第二支管32的输入端与第一支管31的下侧相连，结核和泥沙到达第一支管31与第二支管32的交汇处时，在重力的作用下泥沙穿过筛网33进入第二支管32，而结核能够沿第一支管31进入料仓4。进一步地，第二支管32的输入端正对清洗部2的输出端，也就是说，当结核和泥沙从清洗部2被排出、进入分流管3时，能够恰好冲撞在筛网33上，如此，便能顺势将泥沙甩入第二支管32，而结核则在筛网33的阻拦下弹入第一支管31。
本实施例中，料仓4呈网状，且其外表面间隔设有若干向下倾斜的第一导流板41。通过将料仓4设置成网状结构，使得海水能够对收集于其中的结核进行冲洗，从而带走残余的泥沙。同时，为了加速泥沙的沉降速度，在料仓的外表面还间隔设有若干向下倾斜的第一导流板41，相邻第一导流板41之间形成倾斜向下的导流通道，泥沙进入导流通道后，海水对其产生斜向下的推力、从而能够促进泥沙向下运动、形成沉降。
本实施例中，沉降机构5包括与分流管3相连通的螺旋状沉降仓51，沉降仓51的底端与第一扩散器52相连，其顶端与第二扩散器53相连，第一扩散器52的输出端与第二扩散器53的排放口54均贴近海底。通过设置内部呈螺旋状的沉降仓51，泥沙在其中流动的过程中将被搅起并形成分层，较重的泥沙将进入与沉降仓51底端相连的第一扩散器52，较轻的泥沙则将进入与沉降仓51顶端相连的第二扩散器53。通过将泥沙根据比重分流并分别送入不同的扩散器，便能根据不同比重的泥沙的扩散特性、分别调节第一扩散器52和第二扩散器53距离海底的高度，使得不同比重的泥沙都能尽快沉降。
本实施例中，排放口54呈喇叭状，且设有若干倾斜的第二导流板55，相邻第二导流板55间形成供泥沙排出的斜向通道56。通过将排放口54设置成喇叭状，使得其下端的截面积远大于其上端的截面积，当水流流量一定的情况下，截面积越大则流速越慢，从而能够有效降低泥沙的移动速度。同时，泥沙进入斜向通道56后，海水对其产生斜向下的推力、从而能够促进泥沙向下运动、形成沉降。
本实施例中，采集头1与清洗部2经伸缩管6相连通。通过设置伸缩管6，使得在清洗部2处于固定状态下时，采集头1能够上下移动，从而有利于捕获不同深度的结核。具体的，伸缩管6可以设置成套管形式。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (8)
1.一种低扩散深海多金属结核采集预处理装置，其特征在于：包括从前往后依次相连的采集头（1）、清洗部（2）和分流管（3），所述分流管（3）的输出端分作两路，其中一路与用于收集结核的料仓（4）相连、另一路与用于排出泥沙的沉降机构（5）相连；所述沉降机构（5）的输出端贴近海底；所述清洗部（2）包括射流筒（21）；所述射流筒（21）内置有若干射流喷嘴（22），所述射流喷嘴（22）朝向结核喷射水柱；所述射流喷嘴（22）倾斜设置、水柱沿斜后方喷出；所述清洗部（2）还包括串联于射流筒（21）后方的分离机构（23）；所述分离机构（23）包括若干连接分流管（3）的螺旋管道（231）。
2.根据权利要求1所述的低扩散深海多金属结核采集预处理装置，其特征在于：所述螺旋管道（231）内置有若干射流喷嘴（22）。
3.根据权利要求1所述的低扩散深海多金属结核采集预处理装置，其特征在于：所述射流筒（21）的内壁或/和所述分离机构（23）的内壁设有耐磨层（24）。
4.根据权利要求1所述的低扩散深海多金属结核采集预处理装置，其特征在于：所述分流管（3）包括呈“人”字形排布的第一支管（31）和第二支管（32），所述第一支管（31）的输出端与料仓（4）相连通、所述第二支管（32）的输出端与沉降机构（5）相连通；所述第二支管（32）连接第一支管（31）的端口设有用于阻拦结核通过的筛网（33）。
5.根据权利要求1所述的低扩散深海多金属结核采集预处理装置，其特征在于：所述料仓（4）呈网状，且其外表面间隔设有若干向下倾斜的第一导流板（41）。
6.根据权利要求1所述的低扩散深海多金属结核采集预处理装置，其特征在于：所述沉降机构（5）包括与分流管（3）相连通的螺旋状沉降仓（51），所述沉降仓（51）的底端与第一扩散器（52）相连，其顶端与第二扩散器（53）相连，所述第一扩散器（52）的输出端与所述第二扩散器（53）的排放口（54）均贴近海底。
7.根据权利要求6所述的低扩散深海多金属结核采集预处理装置，其特征在于：所述排放口（54）呈喇叭状，且设有若干倾斜的第二导流板（55），相邻所述第二导流板（55）间形成供泥沙排出的斜向通道（56）。
8.根据权利要求1所述的低扩散深海多金属结核采集预处理装置，其特征在于：所述采集头（1）与所述清洗部（2）经伸缩管（6）相连通。
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