固液分离输送装置及深海采矿装置

技术领域

本发明涉及固液分离器械技术领域，特别是涉及一种固液分离输送装置及深海采矿装置。

背景技术

在采矿输砂过程中常常会用到固液分离输送装置，固液分离输送装置能够对采掘的固液混合物进行分离，并将分离出的固体物质输送至特定位置。但现有的固定分离输送装置一般采用自然沉降的方式来实现固液分离，这导致分离效率十分低下。

因此，如何提供一种分离效率高的固液分离输送装置成为本领域技术人员目前所亟待解决的问题。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种分离效率高的固液分离输送装置及包括该固液分离输送装置的深海采矿装置。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种固液分离输送装置，包括：旋流分离装置；进料管路，所述进料管路与所述旋流分离装置的进料口相连通；隔离组件，所述隔离组件包括多个隔离罐和多个第一阀门，所述隔离罐与所述第一阀门二者一一对应、并连通，且各所述第一阀门均与所述旋流分离装置的出料口相连通；加压装置，所述加压装置的进液口与所述旋流分离装置的出液口相连通；汇流组件，所述汇流组件包括多个汇流器、多个第二阀门和多个第三阀门，所述隔离罐与所述汇流器二者一一对应、并连通，所述第二阀门与所述汇流器二者一一对应、并连通，且各所述第二阀门均与所述加压装置的出液口相连通，所述第三阀门与所述汇流器二者一一对应、并连通；出料管路，各所述第三阀门均与所述出料管路相连通。

优选地，各所述第一阀门均为第一液压阀门，各所述第二阀门均为第二液压阀门，各所述第三阀门均为第三液压阀门。

优选地，所述旋流分离装置为旋流分离器。

优选地，所述加压装置为加压泵。

本发明还提供一种深海采矿装置，包括：设置于海底的抽矿装置，所述抽矿装置包括抽料管、淤泥打散装置以及推进装置，所述淤泥打散装置设置于所述抽料管上，所述淤泥打散装置用于打散所述海底的所述淤泥，所述推进装置与所述抽料管相连、以驱动所述抽料管移动；设置于海平面的工作平台；所述的固液分离输送装置，所述固液分离输送装置设置于上层海域，所述固液分离输矿设备的所述进料管路和所述出料管路分别与所述抽料管和所述工作平台相连通。

优选地，所述抽矿装置还包括防堵笼，所述防堵笼设置于所述抽料管的第一端，所述抽料管的第二端与所述进料管路相连通。

优选地，所述淤泥打散装置包括多个喷水装置，各所述喷水装置均向所述海底喷射水流、以打散所述淤泥。

优选地，所述推进装置为螺旋桨或者阿基米德螺旋推进器。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的固液分离输送装置包括：旋流分离装置；进料管路，进料管路与旋流分离装置的进料口相连通；隔离组件，隔离组件包括多个隔离罐和多个第一阀门，隔离罐与第一阀门二者一一对应、并连通，且各第一阀门均与旋流分离装置的出料口相连通；加压装置，加压装置的进液口与旋流分离装置的出液口相连通；汇流组件，汇流组件包括多个汇流器、多个第二阀门以及多个第三阀门，隔离罐与汇流器二者一一对应、并连通，第二阀门与汇流器二者一一对应、并连通，且各第二阀门均与加压装置的出液口相连通，第三阀门与汇流器二者一一对应、并连通；出料管路，各第三阀门均与出料管路相连通。具体使用过程中，采掘的固液分离物自进料管路进入旋流分离装置，之后旋流分离装置采用旋流分离方式分离对采掘的固液分离物进行固液分离，与自然沉降分离方式相比，旋流分离方式分离速度更快，分离效率大大提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中提供的固液分离输送装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的深海采矿装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中提供的深海采矿装置抽矿装置的结构示意图。

附图标记说明：100、深海采矿装置；1、固液分离输送装置；101、旋流分离装置；102、进料管路；103、隔离罐；104、第一阀门；105、加压装置；106、汇流器；107、第二阀门；108、出料管路；109、第三阀门；2、抽料管；3、淤泥打散装置；4、推进装置；5、淤泥；6、海平面；7、防堵笼；8、工作平台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种分离效率高的固液分离输送装置及及包括该固液分离输送装置的深海采矿装置。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本实施例提供一种固液分离输送装置1，包括：旋流分离装置101；进料管路102，进料管路102与旋流分离装置101的进料口相连通；隔离组件，隔离组件包括多个隔离罐103和多个第一阀门104，隔离罐103与第一阀门104二者一一对应、并连通，且各第一阀门104均与旋流分离装置101的出料口相连通，通过控制不同的第一阀门104打开，能够使不同的隔离罐103与旋流分离装置101相连通，进而实现多个隔离罐103交替使用；加压装置105，加压装置105的进液口与旋流分离装置101的出液口相连通；汇流组件，汇流组件包括多个汇流器106、多个第二阀门107和多个第三阀门109，隔离罐103与汇流器106二者一一对应、并连通，第二阀门107与汇流器106二者一一对应、并连通，且各第二阀门107均与加压装置105的出液口相连通，第三阀门109与汇流器106二者一一对应、并连通；出料管路108，各第三阀门109均与出料管路108相连通。通过采用旋流分离取代自然沉降，分离效率大大提高。

具体使用过程中，采掘的固液混合物自进料管路102进入旋流分离装置101，通过旋流分离装置101进行固液分离，分离出来的固体输送至隔离罐103，在经隔离罐103输送至汇流器106，分离出来的液体部分或者全部通过旋流分离装置101的出液口输送至加压装置105，经加压装置105加压后输送至汇流器106，此时经加压后的液体冲洗汇流器106，将汇流器106中的固体冲刷至出料管路108，最后将出料管路108输送至特定位置。

于本实施例中，各第一阀门104均为第一液压阀门，各第二阀门107均为第二液压阀门，各第三阀门109均为第三液压阀门。

于本实施例中，旋流分离装置101为旋流分离器。

于本实施例中，加压装置105为加压泵。

于本实施例中，具体地，隔离罐103、第一阀门104、第二阀门107、第三阀门109以及汇流器106的数量均为两个。

如图1-图3所示，本实施例还提供一种深海采矿装置100，包括：设置于海底的抽矿装置，抽矿装置包括抽料管2、淤泥打散装置3以及推进装置4，淤泥打散装置3设置于抽料管2上，淤泥打散装置3用于打散海底的淤泥5，推进装置4与抽料管2相连、以驱动抽料管2移动；设置于海平面6的工作平台8；固液分离输送装置1，固液分离输送装置1设置于上层海域，固液分离输矿设备的进料管路102和出料管路108分别与抽料管2和工作平台8相连通。

目前世界研究深海采矿的各大研究机构(含中国其他研究机构)在深海采矿研究方面都陷入瓶颈，主要是他们都是把陆地采矿的技术和方法直接移植到海底，在深海海底位置进行“采矿”、“选矿”、“破碎”、“海底输矿及中间加压输矿”，这需要有各种移动状态的采矿车与集矿车，其移动的动力电缆很难保证不打结，很难保证在强度很低的深海中淤泥5不陷入，也很难保证力度达到50mm级别的锰结核不卡死履带等传动部件，深海高压下密封状态很难保证，操作与维护同样非常困难，整体技术研发遇到难以克服的瓶颈。而本实施例提供的深海采矿装置100把现有在海底“采矿、选矿、破碎、输矿”的技术优化为在海底“抽矿”、在上层海域“固液分离输矿”以及在海平面6“选矿”，在海底进行抽矿即可，这大大降低了深海采矿技术难度，克服了现有技术遇到的瓶颈。

于本实施例中，具体地，海底位于海平面6以下6000米，固液分离输矿设设置于海平面6以下4500米。具体使用过程中上层海域深度根据采矿浓度和管道阻力计算确定。

另外，抽拉管利用连通器原理将物料输送至固液分离输送设备安装位置：由于固液分离输矿设备安装在液下1500米处，固液分离输矿设备所处位置距离海底4500米，抽料管2中固液混合物以后比重增大，压差升高，利用物理学连通管原理，依靠管外自海平面6到海底6000米水深提供静压力，克服重力和管阻，可以把物料压送到固液分离输矿设备安装位置。

于本实施例中，具体地，工作平台8包括但不限于分离选矿平台、提供浮力平台、储存平台等，分离选矿平台、提供浮力平台、储存平台均为普通矿山选矿设备。

于本实施例中，如图3所示，为了防止抽料管2堵塞，抽矿装置还包括防堵笼7，防堵笼7设置于抽料管2的第一端，抽料管2的第二端与进料管路102相连通。

于本实施例中，淤泥打散装置3包括多个喷水装置，各喷水装置均向海底喷射水流、以打散淤泥5。至于喷水装置的具体结构属于现有技术，只要能够喷水水流的装置均可，在此不再详细赘述。另外，淤泥5连接强度只有0～3Kpa，很容易被打散。

于本实施例中，推进装置4为螺旋桨或者阿基米德螺旋推进器。需要说明的是推进装置4并不仅现有上述两种设置方式，任何能够推进抽料管2移动的装置均可，例如还可以选用喷水式推动装置或者推进装置4包括多根绳索，各绳索均与抽料管2相连，具体使用过程中，通过抽拉绳索，使绳索牵引抽料管2运动。

采用该深海采矿装置100进行采矿具体包括以下步骤：

步骤一，通过推进装置4控制位于抽料管2贴近海底淤泥层，启动用于打散淤泥5的淤泥打散装置3扰动海底淤泥5，矿料连同淤泥5一起进入抽料管2；

步骤二，进入抽料管2的固液混合物(淤泥5、矿料、海水)在海水压力作用下(上述连通器原理)输送至进料管路102，并通过进料管路102进入固液分离输送装置1；。

步骤三，在固液分离输送装置1的第一阀门104、第二阀门107和第三阀门109切换控制下，物料经过旋风分离、清液单独加压、混合反冲，将物料送到海平面6工作平台8。

步骤四，在海平面6工作平台8进行物料筛选，取走需要的矿物，处理掉不需要的物料。

至此深海采矿流程完成。

在本发明的描述中，需要说明的是，某些指示的方位或位置关系的词语，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。