[实用新型]一种海底矿产资源富钴结壳的采掘头

说明书

本实用新型涉及一种海底矿产资源富钴结壳的采掘头，用于切削并收集深海中的富钴结壳薄层矿。该采掘头主要由水力式采集机构、安装盘、液压减震器、液压马达和刀盘组成。该采掘头安装在海底作业车上，作业车带动采掘头移动。液压马达驱动刀盘绕其中心轴转动，利用高速的转速切削结壳使得结壳与基岩分离，三个刀盘配合旋转将剥离下的结壳块集中于采掘头的中心部位；水力式采集机构产生负压，将结壳块随水流吸入水力式采集机构的料仓中，具有集矿效率高、微地形敏感等特点。本实用新型采掘和采集机构一体化使得采掘头结构紧凑、集矿能耗更低。每个刀盘搭配独立的液压马达，能够主动旋转，破碎效率高。

技术领域

本实用新型涉及海堤工程作业设备技术领域，具体设计一种海底矿产资源富钴结壳的采掘头。

背景技术

随着陆地矿产资源的短缺和枯竭，世界各国纷纷将注意力转向资源丰富的海洋，开发和利用海洋资源也成为了人类社会发展的必然趋势。研究表明，富钴结壳富含钴、镍、铜、锌、铁等多种金属，总金属含量高，其中战略性金属钴的含量在所有深海矿产资源中最高，且超过陆地矿钴品位的几十倍，具有巨大的经济价值。我国根据已勘探查明了富钴结壳的分布规律和矿床特性和资源量，已向国际海底管理局申请在海底区域内获得了富钴结壳开采矿区。

富钴结壳是一种产于大洋800～2800米水深海山表面的沉积固体矿床，厚度大部分为 2～10cm，属于薄层矿体。富钴结壳的采矿系统是采用采掘头将海山表面的富结壳矿体剥离基岩，由采集机构将矿体收集至提升管内，然后矿体与水一起提升至海面。对于一种高效而环境友好型的富钴结壳采矿系统而言，在采掘过程中应尽可能多的采掘剥离富结壳矿体且尽可能少地采掘基岩，从而降低采掘头能耗而提高其效率，同时减小提升系统的能耗，从而降低整个采矿系统的能耗，也满足国际海底管理局提出的环境保护要求。由于富集富钴结壳的海山表面为崎岖不平的地形，采掘头在其表面采掘剥离仅几厘米厚的钴结壳矿层的难度非常大，如果采掘头不能沿崎岖不平的海山表面移动而适用于不平的海山表面来采掘剥离矿体的话，则采掘头将直接剥离非常多的基岩，这将引起采掘能耗和提升能耗的大大提升，同时也将破坏了更多的海底表面而引起环境问题。此外，在采掘富钴结壳时由于脆性的富钴结壳在剥离时会产生较多粉矿，机械式集矿机构将无法收集粉碎，将会失去宝贵的矿物，需要采集机构即可收集固体矿体也可收集粉矿。因此，有必要设计一种适用于海山不平表面来剥离富钴结壳，且集采掘与集矿于一体的富钴结壳采掘头。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适用于不平海山表面的、采掘能耗低的富钴结壳剥离与集矿一体化的三旋转刀盘采掘头，可用于深海矿产资源富钴结壳开采系统。

本实用新型采用以下技术方案：

一种海底矿产资源富钴结壳的采掘头，采掘能耗低，集剥离与集矿一体，适用于不平海山表面。

为了达到上述目的，本实用新型提供的一种海底矿产资源富钴结壳的采掘头，由水力式集矿机构、安装盘、液压马达和刀盘组成，其特征在于：三个刀盘通过螺栓分别与三个液压马达相连接，液压马达通过螺栓与马达安装盘相连接，马达安装盘与安装盘铰接，水力式集矿机构的导管位于安装盘中心，与安装盘通过螺纹连接。

所述安装盘整体呈锥形，中心加工有中空管道，与水力式集矿机构的导管相连，锥形侧面均布三个通孔，用以安装液压马达。

所述马达安装盘整体呈圆环状，圆环均布十七个通孔，液压马达顶部穿过马达安装盘圆环中心，通过螺栓使两者相对固定，马达安装盘两侧有用于铰接的支架。

所述液压马达为壳转式液压马达，进出油口位于顶部。

所述液压减震器上部与安装盘通过螺栓铰接，下部与液压马达中部通过螺栓铰接。

本实用新型安装盘的突出部分扩大了集矿的范围，提高了集矿的效率，集采掘与集矿于一体，结构紧凑，减少了能源的损耗。带液压减震器的刀盘可以贴合海底崎岖地面，每个刀盘搭配独立的液压马达，能够主动旋转，大大提高了破碎的效率。