摘要：研究旨在提出深海多金属结核生长的数值模拟方法,以获取典型的结核宏观形貌,为后续结核输运过程的冲击碎裂仿真提供几何模型。根据已有的深海多金属结核采样研究结果,假定矿物沉积速率满足正态分布。将多阶段时变随机沉积模型嵌入ABAQUS UMESHMOTION子程序中,通过控制网格节点移动实现了结核多阶段随机生长模拟,给出了结核不同生长阶段的外形及截面特性模拟结果。分析了鱼骨、鲨鱼牙齿、板岩、鹅卵石等典型不同核心物质及矿物沉积速率变异性对结核生长过程的影响,确定了核心物质在海床淤泥中埋置深度对结核生长形态的影响。研究表明:基于网格节点移动的结核生长模拟技术可有效处理结核几何拓扑变化较小的生长过程,核心物质的初始形状及其在海床上的埋置深度是影响结核形貌的主要原因,而矿物沉积速率的变异性则主要影响结核表面的光滑度。

摘要：日本早在 2 0世纪 70年代就把深海资源的开发列为一项基本的矿业政策 ,制定了 17年的大洋多金属结核 (锰结核 )采矿系统研究开发计划 ,投入大量人力、物力和财力 ,经历了单元技术开发、小规模采矿系统的设计和开采系统的详细设计制造阶段 ,于 1997年在北太平洋水深 2 2 0 0m的Marcus-Wake海山上进行了多金属结核的采矿试验并取得了成功。本文较详细地介绍了日本的深海采矿试验系统 ,海上试验———包括结核矿采集试验、在海上扬矿管的下放与回收、陆上软管弯曲试验和陆上空气压缩机运转试验等 。

摘要：深海采矿作为海洋资源开发的前沿领域,正逐步从理论探索迈入商业开发阶段。该文聚焦于深海多金属结核商业开采的经济性分析,归纳了经济性评估的关键要素与方法,构建了完整实用的经济性分析框架。文中选取了2个具有代表性的国际海底多金属结核矿区开发项目,运用上述分析框架进行经济性评估和比较;通过敏感性分析,评估了不确定性因素对项目经济效益的潜在影响,为管理者提供科学的投资决策支持。

摘要：集矿机是深海多金属结核采矿系统中的重要装备和核心技术单元。由于多金属结核矿区表层稀软底质具有抗剪性能差、承载能力弱等特性,并且深海作业环境差、腐蚀性极强,集矿机的履齿设计显得尤为重要。履齿结构采用铝合金铸造具有更轻的重量、更高的强度、更好的耐腐蚀性、更利于拆装维护等优点。针对履齿进行了选材和结构设计,并对其强度进行了有限元分析,其结果表明:应力及变形均符合各工况下的作业要求。

摘要：随着深海矿产商业开采进程加快,以往针对采矿车单体海试的研究已无法适应新要求,亟需针对整体联动开采模式开展相关规划研究。该文面向构建我国深海矿产安全高效商业开采能力的需求,系统梳理了深海多金属结核商业开采规模、规划原则和联动控制要求,设计了4种多台采矿车协同采集路径方案,并通过对比分析筛选出效率较高的方案,总结出对深海采矿船的发展建议。研究结果可为我国后续原位海试和商业开采提供思路。

摘要：从海洋底部采集多金属结核是人类利用自然资源的可持续发展目标。目前,可行的采矿运输系统乃是将结核与海水混合的浆体通过管道输送到海上的集矿船。本文综述了这一浆体管道输送应用的现况和若干国内外试验研究和技术发展,并重点介绍结核输送系统的主要部分,即硬管装置及其试验研究成果。

摘要：随着全球陆地矿产资源的日益枯竭,深海多金属结核作为一种潜在且丰富的矿产资源,受到了国际社会的广泛关注。该文系统阐述了实施深海多金属结核开采的作业流程及装备组成,综述了国内外在该领域的试验活动进展,以及在深海采矿平台、水下采集系统、矿物提升系统、环境监测系统等方面装备技术研发应用情况,分析了国内装备技术发展相较于国外的差距,并提出了针对性建议。该文旨在推动我国深海多金属结核开采装备技术的发展,以实现深海矿产资源的合理开发和利用。

摘要：文章旨在确定深海多金属结核的物理特性,并分析其对采输过程的影响,以指导工程应用。总结了深海多金属结核开采的最新研究进展,通过对数据进行统计整理、回归分析,确定了结核形成机理及主要成分、在海底的分布特性、结核形态及构造、结核尺寸与重量关系、含水量、密度、孔隙特性及结核强度等关键物理特性。研究表明:结核形状多样,质松多孔隙,含水率高,近似均匀分布在海床上或浅泥层中。颗粒质量和尺寸联合概率分布具有长右尾特性,需使用更广义的联合概率密度函数copula才能准确建模。结核抗拉强度随结核直径增大按对数函数递减。此外,深海高压环境下结核的开采需更多能耗,且结核表现出更高的延性。结合固液两相流分析和颗粒沉降理论,分析了结核形状、尺寸、密度等主要参数对水力举升过程的影响,确定了颗粒破碎的主要方式和规律,总结了不同粒径级配输运造成堵塞的可能原因。

摘要：我国大洋多金属结核开采的集矿技术研究始于20世纪90年代,是大洋多金属结核资源开发项目的重点研究课题之一。"八五"期间,在理论研究的基础上,研制出了2台试验集矿模型机,模型机的各项技术指标均达到了设计要求;建成了一座占地4000m2的深海采矿综合实验室。"九五"期间,进行了扩大实验研究,研制出了中试集矿机,并在150m水深的湖中进行了综合湖试,取得了满意的结果。对我国十年来深海采矿集矿机技术的发展作了回顾,总结了攻关解决的一系列关键技术。

摘要：为满足科考船舶搭载设备的功率和质量要求,采用单个水泵集中为捕捉喷嘴和输送喷嘴供水的结构设计方案,研制了多金属结核小型水力式集矿机构,运用CFD-DEM软件开展了小型水力式集矿机构流场特性和采集率的仿真分析,并开展了水池试验和海上试验。水池试验结果表明,当采集宽度为0.3 m、采集功率为4.9 kW时,主管路水压为58 kPa,模拟结核采集率为75%,满足设计要求;海上试验采集了19 kg的多金属结核,验证了该集矿机构具备良好的采集功能,可降低搭载设备的功率和质量。研究结果可为类似集矿机构的设计提供参考。