一种海洋采矿的矿浆输送系统以及深海采矿船的制作方法

1.本技术涉及深海采矿技术领域，特别涉及一种海洋采矿的矿浆输送系统以及深海采矿船。

背景技术：

2.现有的采矿船收集海底的矿石，并把矿石储存在船舱，达到一定储量时，需要运输船会来接收矿石，将矿石进行转运。
3.现有的运输船通常与采矿船是并靠系泊在一起，在采矿船上将从海底泵送上来的矿浆进行处理，从而将矿石与泥浆分离，储存在采矿船储舱内的矿石通常固相转运到运输船，这种转运方式容易受到恶劣天气和海况影响，例如当海浪超过2米就不能工作，因此不能保证长时间转运作业，严重影响了矿石开采，造成停产。
4.因此，现有固相转运技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

5.鉴于上述现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种海洋采矿的矿浆输送系统以及深海采矿船，解决现有技术中的矿石输送过程中易受恶劣天气影响而导致停产的问题。
6.本技术的技术方案如下：
7.一方面，本技术提出一种海洋采矿的矿浆输送系统，用于将采矿船上的矿石输送到运输船上，运输船上设置有收集罐，其中，海洋采矿的矿浆输送系统包括：
8.第一缓冲罐，第一缓冲罐设置在采矿船上，且用于缓存从海底输送来的矿浆；
9.输送主管道，输送主管道连通第一缓冲罐和收集罐，输送主管道上设置有第一泵体，第一泵体将第一缓冲罐内的矿浆输送到收集罐中，使矿浆在收集罐中沉降；
10.沉降罐，沉降罐设置在采矿船上，
11.第一回水管道，第一回水管道上设置有第二泵体，并连通收集罐和沉降罐，第二泵体将收集罐内上部的回水输送到沉降罐内并排海。
12.可选地，输送主管道上还设置有第三泵体；
13.第一泵体连通第一缓冲罐，第三泵体连通第一泵体和收集罐。
14.可选地，第一回水管道连通收集罐的一端设置有挡矿网。
15.可选地，矿浆输送系统还包括：第一阀门，第一阀门设置在输送主管道上，并位于第一泵体和第三泵体之间；
16.输送支路管道，输送支路管道的一端连通输送主管道，并位于第一泵体和第一阀门之间；
17.输送支路管道上依次连接有第二缓冲罐、以及第四泵体，输送支路管道的另一端连通输送主管道，并位于第一阀门和收集罐之间。
18.可选地，输送支路管道上还设置有第二阀门和第三阀门；
19.第二阀门设置在第二缓冲罐的上游，第三阀门设置在第四泵体的下游。
20.可选地，第二缓冲罐上连接有第二回水管道，第二回水管道连通沉降罐；
21.第二回水管道上依次连接有第五泵体、以及第四阀门。
22.可选地，输送支路管道、第二回水管道均设置有多个；
23.多个输送支路管道并联设置在输送主管道上；
24.多个第二回水管道一端分别与多个输送支路管道上的第二缓冲罐相连接，另一端均连接到沉降罐。
25.可选地，沉降罐上连通有排海管道，排海管道上设置有第六泵体。
26.可选地，矿浆输送系统还包括：海底矿浆泵入管道，海底矿浆泵入管道的出口端连通第一缓冲罐，并用于将海底采集的矿浆泵入到第一缓冲罐。
27.另一方面，基于相同的构思，本方案还提出一种深海采矿船，包括：采矿船，以及如上所述的矿浆输送系统；
28.采矿时，矿浆输送系统的输送主管道的出口端和第一回水管道的进口端通过辅助船送入到运输船上，并与收集罐相连通。
29.有益效果：与现有技术相比，本技术提出的一种海洋采矿的矿浆输送系统以及深海采矿船，本方案的海洋采矿的矿浆输送系统中,通过在采矿船上设置第一缓冲罐，使从海底输送来的矿浆缓存在第一缓冲罐内，运输船上设置有收集罐，两船之间设置输送主管道，使输送主管道连通第一缓冲罐和收集罐。输送主管道上的第一泵体启动，第一泵体将第一缓冲罐内的矿浆输送到收集罐中。使矿浆在收集罐中沉降，由于矿石比较重，矿石就会沉降到收集罐的底部，而回水位于收集罐的上部，通过在采矿船上设置沉降罐，并通过第一回水管道连接在两船之间，将收集罐和沉降罐进行连通，第一回水管道上的第二泵体启动，将收集罐内上部的回水输送到沉降罐内并排海，使收集罐内的回水通过采矿船而排放到深海而不会影响海面环境，而收集罐内剩下需要的矿石，使运输船的运矿过程中不需要运输过多的回水，通过不停的泵送矿石而实现采矿船和运输船之间的矿石输送，提高了运矿效率，而且该系统由于在两船之间通过管道输送，矿石输送过程中不受恶劣天气影响，可以持续进行矿石输送。
附图说明
30.图1为本技术实施例的一种海洋采矿的矿浆输送系统在使用时的状态示意图；
31.图2为本技术实施例的一种海洋采矿的矿浆输送系统的液路原理框图。
32.图中各标号：10、采矿船；11、第一缓冲罐；20、运输船；21、收集罐；30、输送主管道；31、第一泵体；32、第三泵体；33、第一阀门；40、沉降罐；41、排海管道；42、第六泵体；50、第一回水管道；51、第二泵体；52、挡矿网；60、输送支路管道；61、第二缓冲罐；62、第四泵体；63、第二阀门；64、第三阀门；70、第二回水管道；71、第五泵体；72、第四阀门；80、海底矿浆泵入管道。
具体实施方式
33.本技术提供了一种海洋采矿的矿浆输送系统以及深海采矿船，为使本技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本技术进一步详细说明。应
当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
34.如图1所示，本技术提供了一种海洋采矿的矿浆输送系统，用于将采矿船10上的矿石输送到运输船20上，在深海采矿中，在海底通过采矿机进行采矿，并通过泵将海底的矿石、泥沙和海水的混合物(矿浆)，泵送到位于海面上的采矿船10上，当采矿船10上的矿石混合物积累过多时，需要将矿石混合物通过本海洋采矿的矿浆输送系统输送到离采矿船10不远处的运输船20上，然后通过运输船20运输到陆地上进行处理。如图1、图2所示，因此运输船20上设置有收集罐21，用于盛装矿石和海水混合物(矿浆)。本海洋采矿的矿浆输送系统具体包括：第一缓冲罐11，输送主管道30，沉降罐40，以及第一回水管道50。第一缓冲罐11设置在采矿船10上，且用于缓存从海底输送来的矿浆(矿石混合物)。输送主管道30连通第一缓冲罐11和收集罐21，输送主管道30上设置有第一泵体31，第一泵体31将第一缓冲罐11内的矿浆输送到收集罐21中，使矿浆在收集罐21中沉降；通过第一泵体31的作用，使矿浆通过输送主管道30输送到运输船20上。沉降罐40设置在采矿船10上，第一回水管道50上设置有第二泵体51，并连通收集罐21和沉降罐40，第二泵体51将收集罐21内上部的回水输送到沉降罐40内并排海；通过第二泵体51的作用，使收集罐21内沉降后位于上部的漂浮回水被泵入到采矿船10内，借助于采矿船10内的沉降罐40进行沉降，将沉降罐40内的回水排放到深海中(例如海面1000米以下)。
35.本实施例的矿浆输送系统的工作原理为：通过在采矿船10上设置第一缓冲罐11，使从海底输送来的矿浆缓存在第一缓冲罐11内，运输船20上设置有收集罐21，两船之间设置输送主管道30，使输送主管道30连通第一缓冲罐11和收集罐21。输送主管道30上的第一泵体31启动，第一泵体31将第一缓冲罐11内的矿浆输送到收集罐21中。使矿浆在收集罐21中沉降，由于矿石比较重，矿石就会沉降到收集罐21的底部，而回水位于收集罐21的上部，通过在采矿船10上设置沉降罐40，并通过第一回水管道50连接在两船之间，将收集罐21和沉降罐40进行连通，第一回水管道50上的第二泵体51启动，将收集罐21内上部的回水输送到沉降罐40内并排海，使收集罐21内的回水通过采矿船10而排放到深海而不会影响海面环境，而收集罐21内剩下需要的矿石，使运输船20的运矿过程中不需要运输过多的，通过不停的泵送矿石而实现采矿船10和运输船20之间的矿石输送，提高了运矿效率；而且该系统由于在两船之间通过管道输送，矿石输送过程中不受恶劣天气影响，可以持续进行矿石输送。
36.本实施例的矿浆输送系统所带来的好处为：本将收集罐21内上部的输送到沉降罐40内并排海，使收集罐21内的通过回收到采矿船10而返回到深海而不会影响海面环境，而收集罐21内剩下需要的矿石，使运输船20的运矿过程中不需要运输过多的，通过不停的泵送矿石而实现采矿船10和运输船20之间的矿石输送，提高了运矿效率。
37.如图2所示，为方便结构描述，以管道内矿浆的流向作为参考，流进的一端为上游(进口端)，流出的一端为下游(出口端)。本实施例中的输送主管道30上还设置有第三泵体32，第三泵体32与第一泵体31串联设置，其中第一泵体31的进口端连通第一缓冲罐11，第三泵体32连通第一泵体31，第二泵体51的出口端连通收集罐21。采用第一泵体31和第三泵体32通过串联方法直接相连，串联后增加流量和总扬程，保证了矿浆有足够的输送压力能通过主管道30输送到收集罐21。
38.如图2所示，本实施例中的第一回水管道50连通收集罐21的一端设置有挡矿网52，即在第一回水管道50的进口端通过挡矿网52最大限度的将矿石阻挡在第一回水管道50外，
而使上部漂浮的被第一回水管道50所泵出到采矿船10的沉降罐40内，方便排海处理。这样可以避免矿石的浪费，提高采矿效率。为保证第一回水管道50内输送的稳定性，第二泵体51可选用daem-edop250型泵。
39.如图2所示，本实施例中的矿浆输送系统还包括：第一阀门33，以及输送支路管道60。第一阀门33设置在输送主管道30上，并位于第一泵体31和第三泵体32之间；具体为，第一阀门33的进口端通过管道连接到第一泵体31的出口端，第一阀门33的出口端连通到第三泵体32。通过第一阀门33可以切断第一泵体31和第三泵体32之间的流道。输送支路管道60的一端连通输送主管道30，并位于第一泵体31和第一阀门33之间，输送支路管道60的另一端连通输送主管道30，并位于第一阀门33和收集罐21之间；通过将第一阀门33关闭，从而可以使从第一缓冲罐11中泵出的矿浆进入到输送支路管道60中，再经过输送支路管道60进入到第三泵体32中，然后被泵送到运输船20上的收集罐21中。本实施例中的输送支路管道60上依次连接有第二缓冲罐61、以及第四泵体62。当第一阀门33关闭，第一缓冲罐11中的矿浆被第一泵体31泵送到输送支路管道60，进而进入到第二缓冲罐61，在第二缓冲罐61中进行缓存，当需要泵出时，可以再通过启动第四泵体62将第二缓冲罐61中缓存的矿浆泵出，进而到第三泵体32，通过第三泵体32再进行泵出，使矿浆被泵送到运输船20的收集罐21中。第二缓冲罐61中实现缓存作用，例如到运输船20装满矿石后，需要离开并将矿石送上岸，这时就先将从海底泵上来的矿浆进入到第二缓冲罐61中缓存，等待下一艘运输船20来进行输送。当下一艘运输船20过来时，可以将第二缓冲罐61中所存储的矿浆泵到该运输船20内，这样使位于海底的采矿机能持续工作，提高采矿效率。当然，在更换运输船20后，也可以直接通过输送主管道30进行矿浆的泵送，再水下采矿机停机或在矿石较少的区域采矿时，可以将先前存储在第二缓冲罐61中的矿浆泵到该运输船20内，以避免运输船20等待时间过长。
40.如图2所示，本实施例中的输送支路管道60上还设置有第二阀门63和第三阀门64，第二阀门63设置在第二缓冲罐61的上游，第三阀门64设置在第四泵体62的下游。当第二阀门63和第三阀门64均关闭，而第一阀门33打开，则输送主管道30可以正常泵送矿浆，输送支路管道60不工作。当第二阀门63打开，第三阀门64关闭、第一阀门33关闭，此时输送主管道30被阻断，使矿浆先通过输送支路管道60进入到第二缓冲罐61内进行缓存；当第二阀门63关闭，第三阀门64打开、第一阀门33关闭，输送支路管道60连接到输送主管道30上，启动第四泵体62，使第二缓冲罐61内缓存的矿浆被泵入到收集罐21内。
41.如图2所示，本实施例中的第二缓冲罐61上连接有第二回水管道70，第二回水管道70的另一端连通沉降罐40，通过第二回水管道70，可以将第二缓冲罐61内的沉降之后的漂浮回水送入到沉降罐40内，进行排海处理。具体的第二回水管道70上依次连接有第五泵体71、以及第四阀门72。当第四阀门72关闭，使矿浆存储于第二缓冲罐61内；当第四阀门72打开，第五泵体71启动，通过第五泵体71将第二缓冲罐61内的沉降之后的漂浮泵入到沉降罐40内。
42.如图2所示，本实施例中的输送支路管道60、第二回水管道70均设置有多个，每个输送支路管道60上均设置有第二阀门63、第二缓冲罐61、第四泵体62以及第三阀门64。多个输送支路管道60并联设置在输送主管道30上，这样使多个输送支路管道60切换进行工作。多个第二回水管道70一端分别与多个输送支路管道60上的第二缓冲罐61相连接，另一端均连接到沉降罐40。具体工作过程为：当多个输送支路管道60中的其中之一上的第二缓冲罐
61装满矿浆后，再启动另一输送支路管道60中的第二阀门63，使该输送支路管道60上的第二缓冲罐61盛装矿浆。这样就可以在检修等操作过程中，有备用管路进行运行，不会导致整个系统停机。而且多个第二缓冲罐61可以同时使用，从而承载更多的矿浆。
43.如图2所示，本实施例中的沉降罐40上连通有排海管道41，排海管道41上设置有第六泵体42。第六泵体42的出口端连接有较长的管道，能延伸至海面以下的深海区域，从而能将回水排放到海底深处。
44.如图2所示，本实施例中的矿浆输送系统还包括：海底矿浆泵入管道80，海底矿浆泵入管道80的出口端连通第一缓冲罐11，并用于将海底采集的矿浆泵入到第一缓冲罐11。通过海底矿浆泵入管道80可以将海底的矿浆泵入到位于海面上的采矿船10内。
45.如图1、图2所示，基于相同的构思，本方案还提出一种深海采矿船，包括：采矿船，以及如上所述的矿浆输送系统。本系统在采矿之前是收纳在采矿船上的，当采矿时需要进行矿石运输，则需要另外的辅助船进行辅助工作，先将矿浆输送系统的输送主管道的出口端和第一回水管道的进口端通过辅助船送入到运输船上，在运输船上与其收集罐相连通。由于第二泵体需要连通收集罐，因此第二泵体随第一回水管道的进口端一起通过辅助船送到运输船上进行安装。当泵送矿浆完成后，对输送主管道的出口端和第一回水管道的进口端进行拆卸，使之脱离收集罐。
46.为顺利完成矿浆的管道输送，采矿船和输送船采取前后停靠的方式，两者之间通过本海洋采矿的矿浆输送系统实现串联。一般距离在50-100米，串联卸载安全性高。为了确保采矿船和输送船保持足够的安全距离，可以采用拉紧式钢缆系统。当输送船与采矿船以艏艉相接的方式进行矿浆输送时，辅助拖轮反方向拖拽输送船，使钢缆张紧，保持输送船与采矿船的距离。
47.综上所述，本技术提出的一种海洋采矿的矿浆输送系统以及深海采矿船，本方案的海洋采矿的矿浆输送系统中,通过在采矿船上设置第一缓冲罐，使从海底输送来的矿浆缓存在第一缓冲罐内，运输船上设置有收集罐，两船之间设置输送主管道，使输送主管道连通第一缓冲罐和收集罐。输送主管道上的第一泵体启动，第一泵体将第一缓冲罐内的矿浆输送到收集罐中。使矿浆在收集罐中沉降，由于矿石比较重，矿石就会堆积到收集罐的底部，而位于收集罐的上部，通过在采矿船上设置沉降罐，并通过第一回水管道连接在两船之间，将收集罐和沉降罐进行连通，第一回水管道上的第二泵体启动，将收集罐内上部的输送到沉降罐内并排海，使收集罐内的通过采矿船而排放到深海而不会影响海面环境，而收集罐内剩下需要的矿石，使运输船的运矿过程中不需要运输过多的，通过不停的泵送矿石而实现采矿船和运输船之间的矿石输送，提高了运矿效率。
48.应当理解的是，本技术的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本技术所附权利要求的保护范围。

技术特征：

1.一种海洋采矿的矿浆输送系统，用于将采矿船上的矿石输送到运输船上，所述运输船上设置有收集罐，其特征在于，所述海洋采矿的矿浆输送系统包括：第一缓冲罐，所述第一缓冲罐设置在所述采矿船上，且用于缓存从海底输送来的矿浆；输送主管道，所述输送主管道连通所述第一缓冲罐和所述收集罐，所述输送主管道上设置有第一泵体，所述第一泵体将所述第一缓冲罐内的矿浆输送到所述收集罐中，使矿浆在所述收集罐中沉降；沉降罐，所述沉降罐设置在所述采矿船上，第一回水管道，所述第一回水管道上设置有第二泵体，并连通所述收集罐和所述沉降罐，所述第二泵体将所述收集罐内上部的回水输送到所述沉降罐内并排海。2.根据权利要求1所述的海洋采矿的矿浆输送系统，其特征在于，所述输送主管道上还设置有第三泵体；所述第一泵体连通所述第一缓冲罐，所述第三泵体连通所述第一泵体和所述收集罐。3.根据权利要求2所述的海洋采矿的矿浆输送系统，其特征在于，所述第一回水管道连通所述收集罐的一端设置有挡矿网。4.根据权利要求2所述的海洋采矿的矿浆输送系统，其特征在于，所述矿浆输送系统还包括：第一阀门，所述第一阀门设置在所述输送主管道上，并位于所述第一泵体和所述第三泵体之间；输送支路管道，所述输送支路管道的一端连通所述输送主管道，并位于所述第一泵体和第一阀门之间；所述输送支路管道上依次连接有第二缓冲罐、以及第四泵体，所述输送支路管道的另一端连通所述输送主管道，并位于所述第一阀门和所述收集罐之间。5.根据权利要求4所述的海洋采矿的矿浆输送系统，其特征在于，所述输送支路管道上还设置有第二阀门和第三阀门；所述第二阀门设置在所述第二缓冲罐的上游，所述第三阀门设置在所述第四泵体的下游。6.根据权利要求4所述的海洋采矿的矿浆输送系统，其特征在于，所述第二缓冲罐上连接有第二回水管道，所述第二回水管道连通所述沉降罐；所述第二回水管道上依次连接有第五泵体、以及第四阀门。7.根据权利要求6所述的海洋采矿的矿浆输送系统，其特征在于，所述输送支路管道、所述第二回水管道均设置有多个；多个所述输送支路管道并联设置在所述输送主管道上；多个所述第二回水管道一端分别与多个所述输送支路管道上的所述第二缓冲罐相连接，另一端均连接到所述沉降罐。8.根据权利要求1所述的海洋采矿的矿浆输送系统，其特征在于，所述沉降罐上连通有排海管道，所述排海管道上设置有第六泵体。9.根据权利要求1所述的海洋采矿的矿浆输送系统，其特征在于，所述矿浆输送系统还包括：海底矿浆泵入管道，所述海底矿浆泵入管道的出口端连通所述第一缓冲罐，并用于将海底采集的矿浆泵入到所述第一缓冲罐。10.一种深海采矿船，其特征在于，包括：采矿船，以及如权利要求1-9任一所述的矿浆
输送系统；采矿时，所述矿浆输送系统的所述输送主管道的出口端和所述第一回水管道的进口端通过辅助船送入到运输船上，并与所述收集罐相连通。

技术总结

本申请涉及深海采矿技术领域，提供一种海洋采矿的矿浆输送系统以及深海采矿船，用于将采矿船上的矿石输送到运输船上，运输船上设置有收集罐，其中，海洋采矿的矿浆输送系统包括：第一缓冲罐，第一缓冲罐设置在采矿船上，且用于缓存从海底输送来的矿浆；输送主管道，输送主管道连通第一缓冲罐和收集罐，输送主管道上设置有第一泵体，第一泵体将第一缓冲罐内的矿浆输送到收集罐中，使矿浆在收集罐中沉降；沉降罐，沉降罐设置在采矿船上，第一回水管道，第一回水管道上设置有第二泵体，并连通收集罐和沉降罐，第二泵体将收集罐内上部的回水输送到沉降罐内并排海。解决现有技术中的矿石输送过程中易受恶劣天气影响而导致停产的问题。程中易受恶劣天气影响而导致停产的问题。程中易受恶劣天气影响而导致停产的问题。