专利名称：钴结壳剥离铲的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种海底采矿机械背景技术富钴结壳(CcAalt-rich ferrmanganese crusts)是继锰结核之后被 人类发现的又一深海矿产资源，广泛分布于各大洋盆地的海山斜坡或平顶海山顶部。据估 计，海底有635万k m2被钴结壳覆盖，可产出10亿t钴矿，钴结壳形成于400 4000m的海 底。陆地上钴矿含钴量一般低于0.1%，而海底钴结壳中钴的含量可达以上。钴结壳中 的钴、锰、镍用于钢铁生产，以增强其硬度、强度及抗腐蚀性。的钴用于生产航天领域的 超级合金，钴、锰、镍还用于高科技产业，如生产太阳能电池、超导体、高级激光系统及切削 刀具等，发达国家对钴等战略金属的需求量很大。1981年德国克劳斯塔尔-笔菲尔斯工业 大学的皮特.哈尔巴赫率领“德国中太平洋一号”巡航船，对夏威夷南部进行了第一次系统 调查。此次巡航使用了大型挖掘机、地震剖面测量及深海摄影，取得了突破性进展。调查结 果表明，富钴结壳富含钴、铁、锌、钛、磷、铅、钼等元素。美国是世界上最大的钴消耗国，钴消 耗量约占全球的35 %，但是美国内基本没有生产，主要依靠进口。美国对富钴结壳的研究步 伐，随着1983年里根总统宣布200海里专属经济区而加快。据统计，仅美国专属经济区内 就拥有3亿余吨钴结壳，其中含有270万t钴、150万t镍、7400万t锰。同时，美国在钴结 壳的切削特性、切削方法及采矿车方案上进行了大量的研究，结果表明钴结壳的强度和中 等硬度的煤相当，易于切割开采。美国DTC公司在大量试验和资料整理基础上得出钴结壳 及其基岩最佳的破碎方法应为螺旋滚筒截齿切削。1995年John. Ε. Halkyard在“海洋工程 及其环境”国际会议上提出了开采钴结壳的采矿车设计和有关技术问题，认为最佳的钴结 壳开采方案，应是包括由海底履带式采矿车、水力管道提矿运输系统和水面采矿船构成的 采矿系统。1985年日本将开采锰结核的连续绳斗法(CLB)用于开采钴结壳，试验海域在夏 威夷群岛东南部，水深3300 3900m。(CLB)聚丙烯缆绳直径85mm，全长13000m，每隔50m 挂一个网状桶斗，桶斗尺寸为长1. 4m,宽0. 8m,高0.細。连续开采4h，共采出4t钴壳，每斗 平均25Kg。以上方法都存在一些尚未解决的技术难题，所以全球至今都未进行钴结壳的商 业开采。发明内容本发明的目的就是提供一种在采矿船上用卷扬机钢丝绳牵引，采矿幅 度在10 20m范围内可调，采矿速度大于200t/铲，漏采率小于5%的钴结壳剥离铲。避免 了海底自行式履带采矿车、水力管道提矿运输系统等一系列技术难题，从而使钴结壳矿的 开采真正具有商业价值。我国对钴结壳的调查起步较晚，1987年“海洋4号”科学考察船首次采获钴结壳矿 样品。1997 1998年“大洋1号”和“海洋4号”两艘科考船，在对我国圈定的锰结核矿区 进行勘探的同时，对中太平洋的钴结壳进行了初步勘察，并从海底拖出了 3t钴结壳样品。 1999年我国获得了在东太平洋中部克拉里昂-克林帕顿海域，一块面积为7. 5万k m2的国 际海底矿区的专属勘探权和优先开采权，并初步圈定出部分钴结壳的申请候选区。从勘探 采样方法和对海底海山的调查发现钴结壳一般形成于400 4000m的水下，赋存于海山山 脊，钴结壳本身的强度和中等硬度的煤相当，钴结壳的厚度在100 200mm之间，与基岩的 附着力不大，易于剥离开采。有了以上对钴结壳矿赋存条件的充分认识，才能使本发明周全无误，更好的应用于生产实践之中。
以下结合附图，对本发明作进一步详细的说明附
图1是钴结壳剥离铲升降状态的主视图。它由桁架式主梁1、铲斗2、铲齿3、齿 靴4、前限位板5、后限位板6、前牵引结7、后牵引结8等组成。桁架式主梁1由无缝钢管焊接而成，梁的跨度< 20m，梁主杆、腹杆、斜拉杆等均采 用碳素结构钢，主杆的两端焊上球形封头，所有焊缝应在60Mpa外压力作用下，海水不渗漏 进入钢管内部。这样桁架式主梁有足够的抵抗矩，又使主梁在海水中产生一定的浮力，降低 提升时的电力消耗。铲斗2的圆环板用耐腐蚀钢铸造而成，包角彡240°，圆环板内弧半径< 2m，若干 块圆环板用几根无缝钢管穿联焊成一半圆桶状，在铲斗内侧用扁钢焊成栅格，泥沙可以用 栅格孔中滤除去。铲齿3用耐磨钢制成，顺着进矿方向每二片铲齿之间留有间隙。钴结壳剥离铲在 工作状态(附图2所示，剥离铲向左运动)时，铲齿上沿线与被剥离的地表面有一夹角，此 上沿线逐渐倾斜至半圆桶状铲斗口。齿靴4用高强度耐磨钢铸造而成，插入铲齿尖并用螺栓固定在铲齿上，插入的深 度可以调节，铲齿磨损后可以更换。前限位板5安装在铲斗圆环板的下面，后限位板6安装在桁架式主梁下面，用螺栓 与相应的主体连接。安装完毕后，前、后限位板的下表面与齿尖处在同一平面内。前端牵弓ι结7和后端牵弓I结8都是十字轴万向联轴器结构，下部连接在铲斗上，上 部的短轴固定钢丝绳。在钢丝绳的牵引下，牵引结可以前后摆动。向前摆动，钢丝绳连接的 牵引结带动铲斗向前运动进行剥离作业。向后摆动，钢丝绳连接的牵引结带动铲斗向后转 动，把铲齿上的矿石倒入铲斗中。牵引结也可以上下提动(面对剥离铲前进方向，主梁倾斜 称上、下提动)，是为了每斗剥离完成后，剥离铲水平提出水面，一组(一个前牵引结和一个 后牵引结为一组)牵引结下降，一组牵引结上升，牵引结上下提动的功能使主梁带动铲斗 倾斜成30°左右，将矿石倾倒在船上的运矿车上。
具体实施方式
双体式采矿船到达采区后，船上的动力机组(将另行申请专利) 及布放钢丝绳，将钴结壳剥离铲放入海底，剥离铲的下降速度0 7m/s范围内可调，剥离铲 入水后逐渐增速，接近海底时逐渐减速。这样既缩短了空行程时间，又避免剥离铲快速触地 产生巨大的冲击力损坏机具。剥离铲后限位板触地后，将前牵引结的钢丝绳再放松几米，使 齿靴尖与后限位板都能触地。紧接着，船一边前行一边放松钢丝绳，使船前行时不带动剥离 铲移动。当船前行一定距离后，船与剥离铲的连线与铅垂线之间形成一个夹角。用刹车装 置刹住钢丝绳卷扬机滚筒，不收不放钢丝绳。采矿船继续前进，剥离铲在采矿船钢丝绳的牵 引下向前运动，在向前运动的开初，前限位板尚未触地，剥离铲的自重主要集中在齿靴尖和 后限位板上，在剥离铲自重和牵引力的作用下，产生一个合力，加之齿靴坚硬锋利，齿靴尖 就能刺破钴结壳，齿靴尖穿入钴结壳100 200mm后，前限位板接触地面，由于前限位板的 接地面积较大而且很坚固，剥离铲的自重被分摊到前、后限位板上，使齿靴尖不能过多的穿 入钴结壳下面的地面。剥离铲继续向前运动，齿靴尖始终保持一定的插入深度，齿靴尖迫使 钴结壳与海底表面地层分离，分离后的钴结壳成不规则的块状，当铲齿上的钴结壳块堆积 到一定高度后，就向铲斗内散落。如此不停的剥离直至装满铲斗。在剥离过程中对海底的拢动很小，也就是对海洋环境的破坏很小。采矿船后退一定距离，采矿船与剥离铲处于同一 铅垂线上。同时提升前、后牵引结，将盛满矿石的剥离铲提出水面。提升速度可达4m/s，剥 离铲提升到高出采矿船平台5 7m后，一端停止上升，另一端继续上升使铲斗成30°倾斜， 打开侧门(侧门及开门机构将另行申请专利)将钴结壳矿倾倒在运矿车上。以水深4000m 为例，单铲采矿用时Ih (含辅助时间)，单铲采矿重量约200t，一台钴结壳剥离铲的使用寿 命在10年以上。
权利要求
1.一种海底采矿机械---钴结壳剥离铲，其特征在于它由桁架式主梁、铲斗、铲齿、齿 靴、前限位板、后限位板、前牵引结和后牵引结，以焊接、紧固件连接等方式组成整体的钴结 壳剥离铲。
2.根据权利要求书1所述的钴结壳剥离铲，其特征在于桁架式主梁用无缝钢管组焊 而成并能利用其浮力。
3.根据权利要求书1所述的钴结壳剥离铲，其特征在于铲斗内腔做成半圆桶状，在采 集过程中有足够的容积暂时储存矿石。
4.根据权利要求书1所述的钴结壳剥离铲，其特征在于剥离铲在工作状态时，铲齿尖 与前、后限位板下表面处在同一平面内。
5.根据权利要求书1所述的钴结壳剥离铲，其特征在于齿靴用高强度耐磨钢铸造而 成，插入铲齿尖并用螺栓固定在铲齿上，插入铲齿的深度可以调节，齿靴磨损后可以更换。
6.根据权利要求书1所述的钴结壳剥离铲，其特征在于前、后牵引结都是十字轴万向 联轴器结构，通过钢丝绳的传力，可以使剥离铲完成对钴结壳的剥离采集、提升、倾倒矿石 等动作，钢丝绳的动力由设在采矿船上的电动卷扬机组提供。
全文摘要
本发明公开了一种海底采矿机械一钴结壳剥离铲，它由椼架式主梁、铲斗、铲齿、齿靴、前限位板、后限位板、前牵引结和后牵引结，以焊接、紧固件连接等方式组成一个整体。采矿船上的电动卷扬机组通过钢丝绳给剥离铲提供动力，使剥离铲能在水平和倾斜面上都能剥离钴结壳。每铲剥离完成后，钢丝绳将剥离铲提出水面，打开侧门，铲斗倾斜一定角度，将钴结壳矿倾倒在船上的运矿车内。以海深4000m为例，单铲采矿用时1h(含辅助时间)，单铲采矿约200t，一台钴结壳剥离铲的使用寿命在10年以上。
文档编号E21C27/30GK102080543SQ200910059858
公开日2011年6月1日 申请日期2009年7月1日 优先权日2009年7月1日
发明者徐中全, 徐洋, 徐海 申请人:徐中全, 徐洋, 徐海