深海多金属硫化物集矿罩的流场分析和参数优化

在1种新的深海多金属硫化物开采设备的基础上,以双螺旋滚筒采集罩下的流体为研究对象,针对硫化物采集过程中可能形成的复杂多相流以及可能造成对周围海域生态环境污染等问题,采用Fluent的Coupled SIMPLE算法及RNG k-ε湍流模型对流场进行仿真计算和分析比较,并且对多个物理参数,如2个滚筒之间的中心距、滚筒的转速、转动方向、矿物的堆积高度、矿物的颗粒直径和抽吸速度等进行优化。研究结果表明:为了达到最优的抽吸效果,2个滚筒中心距有最优值;海水入口处的速度不是越大越好,当海水入口处速度达到2 m/s后,再增加海水速度对缩短抽吸时间的效果不明显;2个滚筒相向运动对缩短抽吸时间效果明显;减少矿物粒径对缩短抽吸时间效果不明显。

深海多金属硫化物开采作业安全与环境影响分析及对策研究

随着各国对深海多金属硫化物勘探与开发的步伐逐渐加快,为确保并指导承包者在区域内开采多金属硫化物作业安全且符合保护环境规定,首先论述开采深海多金属硫化物的工艺技术,以此为基础结合加拿大鹦鹉螺和美国海王星矿业公司试采多金属硫化物案例,分析其作业过程所涉及的硫矿泄漏、结构失效、机械伤害、火灾爆炸等安全问题和破坏海底动植物群及其栖息地、排放采矿废水尾矿等环境影响,最后就作业安全与环境影响问题分别给出了针对性的对策与建议,可为工程实践提供参考。

深海多金属硫化物瞬变电磁激电效应初探

瞬变电磁法是深海多金属硫化物勘探的有效手段。海底多金属硫化物中高品位的金属组分会引起极强的激电效应,且对瞬变电磁响应产生显著影响。本文通过实验室测量和数值模拟对深海多金属硫化物的激电效应进行了探讨和分析。首先对西南印度洋中脊热液区的岩矿石样品进行了较为系统的电性测试,典型硫化物的复电阻率在频率域有最大达160 mrad相位移动,时间域与频率域的测量结果表明,极化率参数可以很好地区分硫化矿物与围岩。利用Cole-Cole模型对实测复电阻率进行解释,得到复电阻率的特征参数,分析各参数与块状硫化物组分和结构的关系,并根据极化率参数对典型硫化物进行了分类。将典型硫化物的激电参数用于计算层状介质的瞬变电磁响应,计算结果表明,在海底多金属硫化物矿床瞬变电磁法响应的最佳观测时窗内可同时观测到激电效应的影响。虽然在采集时窗晚期瞬变响应发生畸变,但在信号接收早期,激电效应能有效增强瞬变电磁法对深海多金属硫化物的探测能力,为瞬变电磁实测数据提供解释依据。

海底多金属硫化物集矿过程固液两相流数值模拟研究

基于螺旋滚筒破岩工作特点,建立多金属硫化物集矿抽吸流场模型,利用Fluent软件对多金属硫化物集矿过程的固液两相流动进行数值模拟,分析矿物初始运动状态、矿物粒径、抽吸管道结构参数、抽吸水流速度等对抽吸性能的影响。研究结果表明:对多金属硫化物进行收集时应尽量提高多金属硫化物的初始运动速度;矿物粒径越大抽吸难度越大,应控制矿物粒径在10~30 mm范围内;抽吸管道直径与抽吸完成率呈正相关,综合考虑抽吸完成率和抽吸浓度,建议抽吸管道内径为150 mm,并加装导流罩;抽吸水流速度与抽吸完成率呈正相关,但抽吸水流速度不是越大越好,综合考虑抽吸效率与能耗,建议抽吸水流速度取值范围为7~8 m/s。

深海多金属硫化矿资源综合回收利用

阐述了深海多金属硫化物中有价金属综合回收利用工艺研究。项目试验采用选矿、氧化焙烧、低酸浸出、溶剂萃取及化学沉淀等工艺从深海多金属硫化物中回收有价金属Cu、Co等,并就上述各工艺流程中影响深海多金属硫化物中有价金属回收率的因素进行研究,寻找出了深海多金属硫化物中有价金属综合回收最佳工艺参数,为下一步深海多金属硫化物中有价金属综合回收利用提供技术支持。