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。     

深海采矿扬矿硬管内高速螺旋流当地浓度的研究

针对深海采矿扬矿硬管内高速螺旋流提升大洋锰结核颗粒的当地浓度受多种因素影响的问题,基于欧拉-欧拉理论模型,选用SIMPLE算法和RNGk-ε湍流模型,以含有锰结核颗粒的海水为流动介质,对扬矿硬管内液固两相流进行数值模拟,分析了管道、物料和浆体的特性等因素对颗粒当地浓度的影响规律。结果表明：不同工况条件下,管道内径、锰结核颗粒粒径、颗粒密度、提升角速度、提升浓度的增大均有助于提高颗粒的当地浓度,进而有利于提高颗粒的输送效率;过大的提升速度将会抑制断面上颗粒当地浓度的提高,从而降低颗粒的输送效率和提升能力;但管壁粗糙度及浆体黏度对当地浓度影响很小。研究结果对深海采矿扬矿硬管内高速螺旋流的输送参数优化和工程应用具有一定的指导意义。     

日本的海洋锰结核扬矿技术研究

海洋锰结核的开采是一项很复杂的系统工程，其中作为关键环节的扬矿是一项难度较高的技术，不仅涉及标矿系统和设备的选择与研制，还涉及较复杂的工艺理论问题。为此，国外，尤其是美国、日本和德国在这方面进行了大量的研究工作。现就日本对海洋锰结核管道畅矿技术的研究作一简要综述。扬矿方法目前所提出或试验过的扬矿方法大致可分为无管道和有管道提升两类。无管道包括连续绳斗和穿梭船式两种，其中连续绳斗是由日本发明的。有管道提升又分为泵举式、气举式和介质式三种，其中泵举和气举目前被认为是最有工业化前途的两种方法，因而成为…     

波流联合作用下深海扬矿管的水平液动力载荷

深海多金属结核采矿系统由集矿机、输送软管、中间矿仓、扬矿管及采矿船等组成，如图1所示。其基本工作原理是：采矿船在海面按设计的线路行走，同时集矿机在海底运行并采取半埋入海底表面的多金属结核。采集的结核在集矿机内清洗、脱泥和破碎后，经软管输送到连接于扬矿管下端的中间矿仓，并经扬矿管扬送到海面的采矿船上。串接于扬矿管道中间的潜水矿浆泵作为动力装置，将中间矿仓内的结核矿浆吸入管道并泵送到采矿船上。     

深海采矿扬矿管的运动对流动参数影响的研究

结合深海开采扬矿应用条件建立了模拟扬矿管升沉、摆动和倾斜的提升试验系统, 进行了较大摆幅和较宽频率范围的试验, 获得了比较全面的试验数据, 建立了计算模型。研究所确定的提升管升沉、摆动和倾斜对管内流动参数的影响规律已应用于5 000 m深海采矿系统中试技术设计和1 000 m水深海试采矿系统设计及其扬矿设备的研制。     

深海采矿扬矿硬管纵向振动的解析分析

深海采矿系统中，扬矿管纵向振动是影响扬矿管寿命的主要因素。本文对带有泵组及中间仓的阶梯式扬矿管的纵向振动进行了建模，并用解析方法对方程进行求解，通过计算机的模拟计算，分析了扬矿管纵向振动稳态响应的特性。     

深海扬矿系统的柔性多体系统动力学仿真

为研究深海扬矿系统动力学特征, 开展了扬矿系统柔性多体系统动力学仿真研究。基于柔性多体系统动力学理论, 提出了深海扬矿管道柔性多体建模方法。对经典的梁受迫振动问题进行了动力学仿真并与解析解进行了对比, 验证了方法的正确性。针对实验室模拟系统建立了深海扬矿系统柔性多体系统动力学模型并进行了动力学仿真研究, 结果表明管道形态、应力等仿真结果与实验结果符合较好。本研究可为深海扬矿系统动力学研究提供参考和依据。     

深海采矿扬矿管纵向振动的有限元分析

建立了深海采矿扬矿管的纵向振动微分方程,应用矩阵迭代法求取扬矿管的固有频率和固有振型,使用MAT-LAB得到了扬矿管固有频率,并绘制扬矿管的固有振型曲线。采用直接积分法中的Newmark法求解扬矿管的动力学响应,利用abaqus对扬矿管的纵向振动进行了仿真计算,绘制了扬矿管上4个位置的振动随时间的变化曲线,以及在10个采样时间点扬矿管振动随位置的变化曲线。     

大洋采矿水力扬矿系统的水力学计算

在总结国内外关于固─液两相流理论和水力提升、水力输送、水力扬矿等试验研究以及实际应用方面所取得的成果基础上，归纳出了水力扬矿系统水力学计算方法，为扬矿系统工艺参数的分析研究和扬矿系统设计，提供了理论依据。最后还给出了扬矿系统的水力学计算实例。     

5000m扬矿管纵向振动研究

运用有限元的方法对深海采矿系统中的扬矿管进行了静力分析和动态分析,将５０００ｍ扬矿管等分成２０个两节点梁单元,应用等效线性化方法及结构对地震的反应原理建立了扬矿管纵向运动模型．采用ＡＤＩＮＡ有限元分析软件．通过研究在海水中不同海浪周期下扬矿管的振动特性可知：扬矿管的一阶纵向共振周期处于海洋中海浪通常出现的周期范围内;共振时扬矿管顶端与末端的纵向振动的相位差接近１８０°,产生轴向应力很大,给管子的设计和操作带来极大的影响．     

深海扬矿硬管系统设备可行性分析

较全面地介绍了国外深海采矿扬矿硬管系统设备的结构和主要技术参数, 对国内潜水电泵、石油套管生产厂家和研究部门进行了调研和分析。根据我国深海采矿扬矿硬管系统工艺要求, 讨论了泵的工作参数和管接头的结构。提出的潜水电泵的设计参数和管接头设计的技术要求, 已应用于海上中试扬矿硬管系统设备的设计和研制之中。     

深海采矿水力提升管路系统紧急泄料过程参数分析

在现有的深海采矿工艺中,以水力提升最具有前景,但水力提升系统投资巨大,存在诸多风险,其中紧急情况下为避险可能需要快速将管道中物料泄空,确保管道不被堵塞。分析提升管路中浆体的受力情况,建立了深海采矿水力提升管路中浆体的运动方程,探讨了提升管路中的浆体的下泄速度与提升浓度和管路直径之间的相互关系。在此基础上,提出了4种快速泄料的方案,并进行了比较。结果可为深海采矿中试系统设计提供依据。     

深海粗颗粒矿石垂直管道水力提升技术

全面论述了近30年来国内外深海采矿垂直管道水力提升技术的发展和研究现状, 对十几个国家深海采矿垂直管道水力提升系统进行了描述和分析, 重点介绍了我国深海采矿垂直管道水力提升技术的研究成果。从管道输送安全角度考虑, 论述了垂直管道堵塞的关键问题和解决措施, 可为我国深海多金属结核、富钴结壳和热液硫化物等金属矿产资源垂直管道水力提升技术的研究提供参考。     

颗粒粒径对深海采矿矿浆泵性能的影响

为掌握矿浆泵内部颗粒的运动规律,考虑颗粒的体积效应和相内碰撞效应,应用CFD?DEM耦合算法,对扬矿模型泵内的粗颗粒?海水两相流实施了双向耦合非定常流动计算,分析了不同粒径的颗粒在矿浆泵内的空间分布和运动特征.研究结果表明:采用两相耦合的求解方式可以较好地模拟矿浆泵内的两相流场特性;流动域内颗粒浓度略高于管线平均值,叶...     

中国深海采矿技术的发展

我国深海采矿技术的研究历经15年的发展,基本完成了深海多金属结核开采专有技术体系的构建及主要装备的研制。在解析发展背景、总结技术进步的基础上,对如何加快我国发展深海采矿技术提出了新的见解。     

深海矿产资源勘探开发产业创新发展短板与对策

深海矿产资源是全球战略性资源,商业性开采时代或即将来临,迫切需要强化我国深海矿产资源勘探和开发利用布局,加快商业化开发步伐。本文通过文献分析、案例研究和一线调查等方法,深入研究国内外深海矿产资源开发产业的发展情况,系统梳理了深海矿产资源技术创新、创新资源、重大装备与关键技术、产业链培育四个方面内容。分析结果表明,我国在深海矿产资源开发利用方面存在区域发展不平衡、产业培育重视不足、核心技术对外依赖严重等问题,在深海矿产资源精细勘探、绿色开采、安全开发等环节中仍存在较大的技术瓶颈。本文提出了深海矿产开发产业技术发展的重点方向,并据此给出4方面建议,即建构学科耦合和多圈层意识、研判产业技术着力点促进形成产业链优势、加强政策支持促进多元化投入、完善合作共享机制等,以期加快推动我国深海矿产资源开发利用。     

李村煤矿井下大型设备组装站设计创新

针对传统煤矿井下大型设备组装站设计存在的硐室断面大、支护及施工难度大、组装效率低、起重机行走机构检修困难等问题，提出了“起重机+支架组装机”相结合布置方式和起重机立柱位置局部扩挖“外凸式”布置形式，提高了组装、换装的效率，减小硐室掘进断面，增大了空间利用率，对煤矿建设井下大型设备组装站有一定的现场借鉴意义。     

深海采矿扬矿泵内固体颗粒运动特性数值模拟

针对深海采矿输送系统中扬矿泵易堵塞和磨损等问题,采用标准κ-ε湍流模型求解扬矿泵内流场,并运用离散相模型模拟颗粒流动轨迹,研究了颗粒粒径、导叶进口安放角、导叶数量对扬矿泵堵塞及磨损特性的影响。结果表明,总体上,颗粒在导叶1区与前盖板碰撞次数最多,对导叶前盖板磨损严重;在3、4区与压力面碰撞次数最多,颗粒与导叶碰撞主要起到改变颗粒运动轨迹的作用,对3、4区的导叶压力面的磨损并不严重。随着粒径增大,平均过导叶时间和碰撞次数呈增加趋势,且增加了颗粒与吸力面碰撞的可能性。随着导叶进口安放角增大,平均碰撞次数和平均过导叶时间均随之增加,颗粒与压力面碰撞区域越靠近导叶进口处,对压力面进口造成的磨损越严重。随着导叶数量增加,过导叶时间有减小的趋势;颗粒与导叶压力面碰撞位置向导叶中部移动,对压力面的磨损程度较轻。