深海多金属结核气-固协同还原热力学分析

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作者 居殿春 李凡 +3 位作者 徐思语 堵伟桐 陈卓 邱家用 《江苏科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第4期44-50,共7页

深海多金属结核作为一种海底自生沉积的矿物,是提取Mn、Fe、Cu、Co、Ni等元素的重要战略资源,其矿物结构复杂,结晶度差,给选矿加工带来困难.为实现对深海多金属结核的低碳高效综合利用,提出了在气(CO+H_(2))-固(C)协同作用下还原深海多... 深海多金属结核作为一种海底自生沉积的矿物,是提取Mn、Fe、Cu、Co、Ni等元素的重要战略资源,其矿物结构复杂,结晶度差,给选矿加工带来困难.为实现对深海多金属结核的低碳高效综合利用,提出了在气(CO+H_(2))-固(C)协同作用下还原深海多金属结核,生产Fe-Ni-Co-Cu合金和富锰渣.采用Factsage热力学计算软件中的Reaction和Equilib模块对气-固还原过程进行热力学计算.计算结果表明:通入还原性气体可降低各氧化物还原开始的温度,MnO只能用C还原,锰碳化物的生成优先于金属Mn,且锰碳化物与CO_(2)、锰氧化物反应生成金属Mn的开始温度低于C还原MnO的开始温度.在气-固协同作用下对深海多金属结核进行选择性还原可以提高还原效率,降低还原开始温度和碳的消耗,从而实现低碳冶金. 展开更多

关键词 深海多金属结核 气-固协同还原 热力学计算 气相平衡

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深海多金属结核采集过程对沉积物扰动试验研究 被引量：1

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作者 张东宽 刘美麟 夏建新 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2023年第3期20-23,共4页

为探究深海多金属结核开采过程对海底沉积物的扰动情况,开展了不同射流速度、不同离底高度、不同行进速度条件下多金属结核采集头射流冲刷沉积物水池实验,探究了冲沟深度变化和沉积物迁移扩散规律。结果表明,多金属结核采集过程不仅冲... 为探究深海多金属结核开采过程对海底沉积物的扰动情况,开展了不同射流速度、不同离底高度、不同行进速度条件下多金属结核采集头射流冲刷沉积物水池实验,探究了冲沟深度变化和沉积物迁移扩散规律。结果表明,多金属结核采集过程不仅冲刷沉积物颗粒,也会冲刷沉积物块,导致冲沟表面凹凸不平;沉积物被扰动后,通过上层羽状流和底层重力流形式迁移扩散。 展开更多

关键词 深海采矿 深海多金属结核 采集头 沉积物扰动 采集机构 羽状流

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微生物浸出深海多金属结核中有价金属 被引量：8

3

作者 李浩然 冯雅丽 +2 位作者 石红 欧阳藩 张文明 《北京科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第6期489-492,共4页

对氧化亚铁硫杆菌浸出深海多金属结核中有价金属的可行性进行了实验，着重研究 了矿浆浓度、接种量、温度、浸出过程中ｐＨ值对结核中有价金属钴和镍浸出率的影响，同时对 氧化亚铁硫杆菌进行了驯化．实验表明：采用Ｌｅａｔｈｅｎ培养... 对氧化亚铁硫杆菌浸出深海多金属结核中有价金属的可行性进行了实验，着重研究 了矿浆浓度、接种量、温度、浸出过程中ｐＨ值对结核中有价金属钴和镍浸出率的影响，同时对 氧化亚铁硫杆菌进行了驯化．实验表明：采用Ｌｅａｔｈｅｎ培养基，加入适量黄铁矿作为菌种的营养 基质和浸出过程中的还原剂，多金属结核，在常温、酸性环境下，可直接浸出金属铜、钻、镍、锰 和铁． 展开更多

关键词 深海多金属结核 微生物浸出 有价金属 浸出率

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微生物浸出深海多金属结核中有价金属 被引量：16

4

作者 李浩然 冯雅丽 《有色金属》 CSCD 2000年第4期74-76,94,共4页

对微生物浸出深海多金属结核中有价金属进行了初步探索 ,并考察了氧化亚铁硫杆菌浸出结核中有价金属的工艺条件 :矿浆浓度、浸出过程中pH、接种量、浸出过程中的温度和还原剂 ,同时对氧化亚铁硫杆菌进行了驯化。菌体的直接作用是结核中... 对微生物浸出深海多金属结核中有价金属进行了初步探索 ,并考察了氧化亚铁硫杆菌浸出结核中有价金属的工艺条件 :矿浆浓度、浸出过程中pH、接种量、浸出过程中的温度和还原剂 ,同时对氧化亚铁硫杆菌进行了驯化。菌体的直接作用是结核中有价金属浸出的关键。实验证明 :用氧化亚铁硫杆菌 ,采用Leathen培养基和染料污水制成的混合培养基 ,黄铁矿为菌种的营养基质和浸出过程中的还原剂 ,多金属结核无需干燥、磨细 ,在常温、酸性环境下 ,可直接浸出金属铜、钴、镍、锰和铁。浸出 9天 ,浸出率为钴 95 92 % ,镍 93 95 % ,锰 93 97% ,铜 5 3 35 % ,锌 6 6 13 %、钼 15 13%、铁 2 4 73%(浸液 )。可降低污水中的BOD、SS、色度、总磷、总氮的含量 ,浸出后的废渣可作微生物固定化载体 。 展开更多

关键词 深海多金属结核 微生物浸出 有价金属

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深海多金属结核处理——一种有前途的冶炼方法

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作者 尹才硚 《北京矿冶研究总院学报》 1992年第2期48-52,共5页

介绍了建立船上活动冶炼厂、就地处理深海多金属结核的构想,并提出了一种在常温常压下快速浸出的新方法,该方法可望发展成为一种船用冶炼技术。

关键词 深海多金属结核 海上活动冶炼厂 船用冶炼技术 硫酸浸出

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深海多金属结核开采潜在工程地质环境影响研究进展 被引量：8

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作者 范智涵 贾永刚 +5 位作者 滕秀英 孙志文 宋晓帅 杨关 王林森 李博闻 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期1676-1691,共16页

深海多金属结核广泛分布于全球海底,资源储量丰富、开采潜力巨大。自20世纪60年代,围绕深海多金属结核开采提出了连续链斗式、穿梭艇式、管道提升式等的采矿方式,目前研究中多以管道提升式研究为主。将赋存在海床沉积物表面的多金属结... 深海多金属结核广泛分布于全球海底,资源储量丰富、开采潜力巨大。自20世纪60年代,围绕深海多金属结核开采提出了连续链斗式、穿梭艇式、管道提升式等的采矿方式,目前研究中多以管道提升式研究为主。将赋存在海床沉积物表面的多金属结核开采出来必然会引起表层沉积物的扰动,从而影响海水化学性质及海洋生物活性。国内外学者围绕深海多金属结核开采,从结核的资源储量、矿区工程地质条件、开采技术、环境影响等方面展开了诸多研究。基于国内外大量文献资料,着重整理了深海多金属结核富集区CC区(东太平洋的克拉里昂—克里帕顿断裂带之间的海底区域)的研究进展。针对以管道提升式开采方式开采深海多金属结核产生的潜在工程地质环境影响得到以下几点认识:(1)结核开采过程中对表层沉积物产生扰动致使沉积物发生再悬浮,再悬浮颗粒浓度是影响海水化学性质、海洋生物活性的主要原因;(2)矿区表层沉积物的工程地质性质是深海多金属结核开采过程中生态环境影响程度的关键控制因素,其决定了结核开采时沉积物再悬浮的质量、空间分布特征;(3)目前多金属结核开采的环境影响评价多基于对生物群落的影响程度进行定性的评价,尚未有基于沉积物工程地质性质变化、再悬浮沉积物时空分布规律进行的环境影响评价,未来深海多金属结核开采环境工程地质影响定量评价系统有待建立。以上认识对于深入了解多金属结核开采研究现状、工程地质环境影响特征、监测环境影响内容有重要意义。 展开更多

关键词 深海多金属结核 海底采矿 工程地质条件 环境影响 监测与评价

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深海多金属结核分布与有价元素提取工艺进展 被引量：2

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作者 周磊 居殿春 +1 位作者 周夏芝 徐玉松 《矿物学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期649-656,共8页

深海多金属结核主要分布在CP区和CC区等不同海域,表层沉积物均以硅质粘土为主,CP区多金属结核丰度一般大于15 kg/m2,Cu+Co+Ni品位较低,一般小于1.8%;CC区区内丰度大于5 kg/m2的占45%,主要集中在本区的中部和南部,其对应的品位高于2.5%,... 深海多金属结核主要分布在CP区和CC区等不同海域,表层沉积物均以硅质粘土为主,CP区多金属结核丰度一般大于15 kg/m2,Cu+Co+Ni品位较低,一般小于1.8%;CC区区内丰度大于5 kg/m2的占45%,主要集中在本区的中部和南部,其对应的品位高于2.5%,基本呈纬向带状分布。外部结核层、内部结核层与核心层w(Fe2O3)、w(MnO)分别为9.4%~12.8%、39.7%~46.5%,不同结核层中钠水锰矿、钡镁锰矿、δ-Mn2等主要矿物的XRD衍射峰强度呈现一定差异。外部结核层较薄,内部结核层较厚表面布满规则裂纹,核心层至少具有一个形核核心。多金属结核中所含金属元素种类丰富、多矿物紧密混杂,难以提取其中的Mn、Fe、Cu、Co和Ni等有价金属元素。火法冶炼有熔炼法与直接还原法,其产品一般为富锰渣与合金,酸/碱法浸出可得到Mn、Fe、Cu、Co和Ni等的金属,其浸出率基本能达到85%以上,甚至可以达到95%以上。生物法可通过微生物浸出多金属结核的Mn、Fe、Cu、Co和Ni等元素。此外,熔炼-锈蚀法、电解法等处理多金属结核同样效果显著。 展开更多

关键词 深海多金属结核 分布规律 有价元素 提取工艺

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深海多金属结核回转窑预还原的研究 被引量：1

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作者 周磊 居殿春 +3 位作者 周夏芝 徐玉松 程相魁 齐渊洪 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2019年第8期25-30,共6页

为实现深海多金属结核高效冶炼,拟采用回转窑预还原—全氧熔池熔分新工艺。针对回转窑预还原阶段,研究了温度对深海多金属结核预还原的影响,结果表明,MnO2逐渐还原为Mn2O3、MnO,最终生成Mn;Fe2O3还原为Fe3O4、FeO,最终生成Fe;CuO、CoO、... 为实现深海多金属结核高效冶炼,拟采用回转窑预还原—全氧熔池熔分新工艺。针对回转窑预还原阶段,研究了温度对深海多金属结核预还原的影响,结果表明,MnO2逐渐还原为Mn2O3、MnO,最终生成Mn;Fe2O3还原为Fe3O4、FeO,最终生成Fe;CuO、CoO、NiO等直接还原为Cu、Co、Ni。预还原温度越高样品预还原程度越完全。在1300℃时样品综合还原效果最显著,出现金属熔化重新凝聚现象,反应后样品中出现球状金属颗粒;在相同温度下,还原时间由1h增加到2h时,还原效果显著增强。 展开更多

关键词 深海多金属结核 预还原 回转窑 元素迁移 物相转变

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深海多金属结核流态化采集头流场参数匹配 被引量：2

9

作者 张东宽 官雷 +1 位作者 曹华德 夏建新 《海洋技术学报》 2022年第4期53-60,共8页

深海蕴藏着丰富的矿产资源,其中,多金属结核可能成为未来金属资源的有效保障。开发多金属结核的难点之一就是如何将矿石从沉积物中高效绿色采集到采矿车上,水力采集方式是目前研究的热点。基于双排喷嘴射流的水力式集矿装置因具有结构... 深海蕴藏着丰富的矿产资源,其中,多金属结核可能成为未来金属资源的有效保障。开发多金属结核的难点之一就是如何将矿石从沉积物中高效绿色采集到采矿车上,水力采集方式是目前研究的热点。基于双排喷嘴射流的水力式集矿装置因具有结构简单、可靠性高及能耗较低等优点,受到广泛关注。利用流体仿真分析软件对不同射流角度、不同抽吸速度的采集头内部流场的速度场进行数值模拟与参数匹配研究,采用标准k-ε湍流模型,以采集头有效作用区上喷流速度的平均值和离散系数来评价采集头流场效果。结果表明,采集头采用前后射流与水平方向呈70°角、前排喷嘴射流速度10 m/s、后排喷嘴射流速度15 m/s、抽吸速度为5 m/s等参数时,内部流场效果相对较好。 展开更多

关键词 深海多金属结核 水力式采集 数值模拟 参数匹配

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生物成矿机制—从纳米颗粒到微米毫米矿物最后形成深海结核

10

作者 王晓红 何海军(翻译) +1 位作者 邱燕(校对) 杨江平(校对) 《海洋地质》 2013年第4期5-5,共1页

生物矿化作用是由生物机体或有机质形成和沉积下来的无机聚合物／矿物相互依存的沉积过程。深海多金属结核和结壳最近被确认为是形成于生物种群周围的生物矿产，具有经济价值，详细了解它们的形成有助于将来的可持续开发。多金属结核是... 生物矿化作用是由生物机体或有机质形成和沉积下来的无机聚合物／矿物相互依存的沉积过程。深海多金属结核和结壳最近被确认为是形成于生物种群周围的生物矿产，具有经济价值，详细了解它们的形成有助于将来的可持续开发。多金属结核是围绕离散核的同心，绕周围生长形成，最近被确定核是由微生物、硅藻或颗石藻形成的。 展开更多

关键词 深海多金属结核 生物机体 矿物相 纳米颗粒 成矿机制 微米 生物矿化作用 沉积过程

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“多金属结核开采技术及试应用”通过科技部立项

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《中国金属通报》 2016年第10期22-22,共1页

近日,中国大洋协会组织牵头申报的＂十三五＂国家重点研发计划项目——＂多金属结核开采技术及试应用＂项目,通过国家科技部立项并签订任务书。长沙矿山研究院有限责任公司承担其中的＂海底集矿及导航定位系统开发＂课题研究。该项目将... 近日,中国大洋协会组织牵头申报的＂十三五＂国家重点研发计划项目——＂多金属结核开采技术及试应用＂项目,通过国家科技部立项并签订任务书。长沙矿山研究院有限责任公司承担其中的＂海底集矿及导航定位系统开发＂课题研究。该项目将通过深海多金属结核开采关键技术的研究,研制3500米级深海采矿试验系统,完成不小于1000米深的海上整体联动试验,开展深海采矿环境影响研究,建立环境影响评价模型。 展开更多

关键词 深海多金属结核 国家科技部 开采技术 立项 应用 导航定位系统 试验系统 深海采矿

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微生物异化还原金属氧化物的机理及应用 被引量：4

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作者 李浩然 冯雅丽 +2 位作者 周良 祝学远 杜竹玮 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期680-683,共4页

为考查异化还原微生物在浸出金属氧化物中的行为,提高微生物浸出深海多金属结核的效率.从深海沉积物中分离能异化还原金属氧化矿的金属还原菌,应用于还原浸出深海多金属结核中锰、镍、钴等金属,锰的浸出率可达97%,其它金属达80%以上.蒽... 为考查异化还原微生物在浸出金属氧化物中的行为,提高微生物浸出深海多金属结核的效率.从深海沉积物中分离能异化还原金属氧化矿的金属还原菌,应用于还原浸出深海多金属结核中锰、镍、钴等金属,锰的浸出率可达97%,其它金属达80%以上.蒽醌类的电子传递中间体复合物加速了异化还原浸出的速率,5 d可以提高2.0 mmol/L.利用Geobacter metallireducens构建了微生物燃料电池,研究了微生物异化还原金属氧化物的机理,结果表明,微生物以直接吸附接触方式还原金属氧化物,在氧化物颗粒表面形成的生物膜在异化还原过程中起关键作用. 展开更多

关键词 金属氧化物 深海多金属结核 微生物浸出 异化还原 金属还原菌

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中国首次深海扬矿泵管系统海上试验圆满成功 被引量：2

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《中国有色金属》 2016年第13期21-22,共2页

近日,中国南海传来喜讯：由中国五矿集团公司所属长沙矿冶研究院承担的国家863计划项目＂深海多金属结核和富钴结壳采掘与输运关键技术及装备＂,于6月16日到20日在中国南海某海域成功进行了＂深海扬矿泵管输送系统＂海上试验,顺利通过国... 近日,中国南海传来喜讯：由中国五矿集团公司所属长沙矿冶研究院承担的国家863计划项目＂深海多金属结核和富钴结壳采掘与输运关键技术及装备＂,于6月16日到20日在中国南海某海域成功进行了＂深海扬矿泵管输送系统＂海上试验,顺利通过国家863计划项目海试验收专家组验收。 展开更多

关键词 深海多金属结核 中国南海 海上试验 输送系统 国家863计划项目 泵 富钴结壳 集团公司

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我国深海扬矿泵管系统首次海上试验取得成功

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《水泵技术》 北大核心 2016年第4期49-50,共2页

由中国五矿集团公司所属长沙矿冶研究院承担的国家863计划项目“深海多金属结核和富钴结壳采掘与输运关键技术及装备”，于2016年6月16日～20日在中国南海某海域成功进行了“深海扬矿泵管输送系统”海上试验。本次海试中，管道布放水深... 由中国五矿集团公司所属长沙矿冶研究院承担的国家863计划项目“深海多金属结核和富钴结壳采掘与输运关键技术及装备”，于2016年6月16日～20日在中国南海某海域成功进行了“深海扬矿泵管输送系统”海上试验。本次海试中，管道布放水深304米，管道总长638米，输送矿浆体积流量500m3／h，结核输送量50t／h，顺利通过国家863计划项目海试验收专家组验收。这是我国首次开展深海采矿单体工程技术的海试，标志着我国深海矿物输送技术从此跻身世界一流。 展开更多

关键词 深海多金属结核 海上试验 输送系统 国家863计划项目 泵 中国南海 工程技术 富钴结壳

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中国首次深海扬矿泵管系统海试成功

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《有色冶金节能》 2016年第5期66-66,共1页

由中国五矿集团公司所属长沙矿冶研究院承担的国家863计划项目“深海多金属结核和富钴结壳采掘与输运关键技术及装备”，于2016年6月16日到20日在中国南海某海域成功进行了“深海扬矿泵管输送系统”海上试验，顺利通过国家863计划项目... 由中国五矿集团公司所属长沙矿冶研究院承担的国家863计划项目“深海多金属结核和富钴结壳采掘与输运关键技术及装备”，于2016年6月16日到20日在中国南海某海域成功进行了“深海扬矿泵管输送系统”海上试验，顺利通过国家863计划项目海试验收专家组验收。这是我国首次开展深海采矿单体工程技术的海试，标志着我国深海矿物输送技术从此跻身世界一流。据了解，目前全球只有美国、日本、韩国等国家成功进行过此类实验。 展开更多

关键词 深海多金属结核 中国南海 输送系统 国家863计划项目 海试 泵 海上试验 工程技术

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海底矿产资源开采技术研究动态与前景分析 被引量：17

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作者 阳宁 王英杰 《矿业装备》 2012年第1期54-57,共4页

随着世界经济的迅猛发展,人类对资源的需求与日俱增,资源的供求矛盾也日益凸显。作为不可再生的陆地金属矿资源正在走向枯竭,人们逐渐把目光投向了海底矿产资源。海底蕴藏着极为丰富的矿产资源,如多金属结核、富钴结壳和热液硫化物等,... 随着世界经济的迅猛发展,人类对资源的需求与日俱增,资源的供求矛盾也日益凸显。作为不可再生的陆地金属矿资源正在走向枯竭,人们逐渐把目光投向了海底矿产资源。海底蕴藏着极为丰富的矿产资源,如多金属结核、富钴结壳和热液硫化物等,它们是人类可持续发展的资源宝藏。然而,目前人类对海洋资源的开发利用程度非常低,除石油、天然气的海上开采约占1/4份额外,对海底金属矿产资源的开发几乎为零。 展开更多

关键词 多金属结核开采 富钴结壳 海底矿产资源 技术研究 开采技术 金属矿产资源 海底热液硫化物 海洋资源 深海采矿 深海多金属结核

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书海拾贝

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作者 本刊 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期92-92,共1页

大洋矿产地质学许东禹等著海洋出版社出版大洋矿产分为可从中提取金属元素的金属矿产、非金属矿产和可作为能源的可燃性有机矿产,如：多金属结核、富钴结壳、热液硫化物;磷块岩或磷钙土、钙质软泥;石油、天然气、天然气水合物。自英国... 大洋矿产地质学许东禹等著海洋出版社出版大洋矿产分为可从中提取金属元素的金属矿产、非金属矿产和可作为能源的可燃性有机矿产,如：多金属结核、富钴结壳、热液硫化物;磷块岩或磷钙土、钙质软泥;石油、天然气、天然气水合物。自英国＂挑战者＂号环球考察（1872—1876年）在大西洋法劳群岛附近首次发现深海多金属结核以来,大洋矿产资源调查研究已经经历了100多年的历史。1957—1958年实施的＂国际地球物理年＂大洋调查进一步证实大洋底广泛分布着多金属结核,1979年美国＂阿尔文＂号深潜器在东太平洋海隆发现＂黑烟囱＂,20世纪80年代德国与美国科学家经过系统调查证实大洋海山区广泛产有富锰结壳,并指出具有巨大的资源潜力。因此,世界各国政治家、企业家、矿业家以及科学家对深海底金属矿产表现出极大的热情和关注。 展开更多

关键词 深海多金属结核 非金属矿产 天然气水合物 美国科学家 矿产资源调查 东太平洋海隆 大洋底 热液硫化物

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基于ADAMS的深海采矿系统联动模拟 被引量：1

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作者 李艳 《矿山机械》 北大核心 2006年第8期26-27,共2页

利用大型商业动力学仿真分析软件ADAMS,建立了1000m深海采矿系统虚拟样机模型,模拟不同速度下整体系统的联动特性。计算结果表明,联动速度对于整体系统联动特性有很大影响。

关键词 深海采矿系统 ADAMS 深海多金属结核 模拟 联动 矿产资源 接替资源 海洋矿产 开采技术 深海资源

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波流联合作用下深海扬矿管的水平液动力载荷

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作者 林愉 林群 《矿山机械》 北大核心 2006年第5期18-20,共3页

分析了波浪水质点速度和加速度、海流速度、扬矿管直径、海水密度等对扬矿管水平液动力载荷的影响,推导出扬矿管水平液动力载荷的计算公式,并通过计算实例揭示出扬矿管水平液动力载荷与和海洋深度变化的关系。

关键词 深海多金属结核 扬矿管 波流联合作用 动力载荷 潜水 采矿船 集矿机 采矿系统 工作原理 动力装置

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太平洋里有块中国“地”

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作者 徐志良 《中学地理教学参考》 1996年第3期1-1,共1页

太平洋里有块中国“地”一些海洋学者最近郑重宣布：我国在浩瀚的太平洋深处（并非大陆架上），拥有一块面积为１０５０００ｋｍ２的“土地”。那儿有丰富的多金属结核矿产，其储量足以供我二使用若干年。这到底是怎么回事呢？随着人口... 太平洋里有块中国“地”一些海洋学者最近郑重宣布：我国在浩瀚的太平洋深处（并非大陆架上），拥有一块面积为１０５０００ｋｍ２的“土地”。那儿有丰富的多金属结核矿产，其储量足以供我二使用若干年。这到底是怎么回事呢？随着人口的增长，陆地资源的枯竭，人们的眼光... 展开更多

关键词 太平洋 大洋多金属结核 深海多金属结核 深海采矿 联合国海洋法公约 先驱投资者 洋协会 勘探区 准主权 海洋地质工作

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