富钴结壳采集头切削特性相似实验研究

螺旋切削式采集头的结构参数和工作参数,尤其是切削深度,直接影响到采集头的力学特性和切削产物的粒度分布规律.通过建立的相似试验台进行了一系列的试验,研究了不同切削深度对截齿截割力、采集头扭矩、功率、比能耗、波动性及粒度分布的影响.相似试验结果表明,当切削深度在30 mm以内时,截齿平均力为160～300 N、采集头平均力矩为400～1100 N·m;比能耗为3～9 kWh/t;截齿力的波动系数为3～4.5、力矩的波动系数0.6～1.2;钴结壳模拟料破碎粒度的粒径都小于50 mm,证明现有结构的模型采集头能够满足钴结壳开采的需要.图7,参9.     

富钴结壳破碎细观机理实验研究

在单轴载荷作用下对原状深海富钴结壳破坏全过程的细观损伤扩展规律进行实时CT试验,得到不同载荷作用下钴结壳与基岩中孔洞和微裂纹被压密、微裂纹萌生、破坏卸载等各个阶段的CT图像;根据试验数据绘制钴结壳与基岩单轴压缩下应力-应变全过程曲线并对其分阶段进行分析,同时,对得到的数据进行分析.研究结果表明：钴结壳与基岩的损伤演化具有局部化现象和不均匀性,裂纹的扩展路径大致沿着高密度区与低密度区的分界面,其内部裂纹的扩展导致它被最终破坏,这可为构建钴结壳的损伤破坏本构模型、开发和设计深海钴结壳开采设备提供依据.     

Nanometer properties of oceanic polymetallic nodules and cobalt-rich crusts

An ammonia leaching process was utilized to extract Co, Ni and Cu from oceanic polymetallic nodules, whereas an acid leaching process was utilized to extract Co, Ni, Cu, Zn and Mn from cobalt-rich crusts. Both processes produced nanometer materials—ammonia leaching residue and acid leaching residue. A systematic study was conducted on the phase, composition and physicochemistry properties of these residues. The result shows that both residues contain a large amount of nanometer minerals. Ammonia l eaching residue mainly consists of rhodochrosite, with the average grain diameter of 17.9 nm; whereas the acid leaching residue mainly consists of well-developed bassanite, with the average grain deameter of 9.5 nm. The bassanite also has a microporous structure, the volume of the pore space is 1.23 × 10⁻² mL/g. Both the ammonia and acid leaching residues have a large specific surface area, and they display a strong adsorption capacity to saturate sodium chloride vapour, N₂ and SO₂. Both residues have high contents of rare earth elements, and most of these elements exist in the state of ionic adsorption. The content of σ FeO is high. The P₂O₅ enrichment is observable in acid leaching residues. The unique composition and nanometer solid properties of the leaching residues displayed their potential value and promised a bright future for their application in the field of environmental protection and materials.     

摆动式单波束超声波水下微地形探测

在分析各种水下地形测量方法及其特点的基础上,提出应用互相关超声波测距方法进行水下微地形高程数据测量。通过发射信号与回波信号进行互相关运算精确捕捉回波信号的到达时刻以实现高程数据的测量。设计一种以单探头单波束超声波测距为基础的水下微地形测量系统,并分析信号处理电路和数字信号处理方法。对不同地形和不同底质的地形进行高程数据测量,对海底模拟地形进行探测与重构。研究结果表明:经过时间增益控制和滤波处理后的信号所含有的噪声和混响信号得到了抑制;应用互相关超声波测距方法得到的高程数据误差在-1~1 cm以内;生成的微地形图真实地反映了被测地形的地貌特征。     

螺旋切削式采矿头破碎钴结壳粒度分布规律实验研究

钴结壳破碎块度是衡量螺旋滚筒式采矿头破碎效果的重要指标，也是集矿和扬矿系统的设计依据．对常用的4种矿岩破碎粒度分布公式进行了分析，利用线性回归按4种分布公式对实验数据进行拟合，得出分形分布能更准确地描述钴结壳破碎块度分布特征，分维数能定量描述富钴结壳破碎的块度组成，图2，表2，参10．     

爆破震动的实验研究

从爆破震动观察方法开始,论述了测点布置、震动参数选择、数据分析与处理及实测爆破震动波形频谱分析,对从事爆破实验技术人员有一定的参考作用。     

基于遗传算法的大洋富钴结壳开采的切削深度优化控制

针对大洋富钴结壳开采过程中微地形的复杂性,论述了富钴结壳开采的采集率、废石混入率与切削深度间的关系,进一步分析了在开采中达到某一控制废石混入率时,与切削深度相应的采集率所出现的多极值性问题;在此基础上,引入了遗传算法,并利用其全局寻优性成功地解决了在达到控制废石混入率时获得最大采集率的切削深度的控制问题.文中给出了遗传算法在解决本问题中的具体实施过程,并对实例进行了计算,得出了满意的结果.从而为大洋深海开采的切削深度的控制提出了一解决途径.图4,表1,参12.     

冰激柔性锥体振动实验研究

针对冰激柔性锥体振动实验研究开展得很少的现状,利用DUT-1非冻结可破碎模型冰进行了冰速变化时冰激锥体振动的室内实验模拟．模型锥体材料采用普通钢材,设计了更为贴近实际的多自由度锥体结构模型,应用改进的动态载荷时域识别方法,依据结构的位移、加速度和应变等混合动态响应,识别了冰-锥体结构动力相互作用过程中的动冰力．实验结果表明,冰激柔性锥体振动是一种以低频振动为主、间歇性的随机受迫振动和自由阻尼振动,作用于锥体上的动冰力频率成分丰富．     

气浮法去除水中铅离子的实验研究

萃取法等传统分离方法在处理含铅稀水溶液时，效果较差；膜分离等新型技术存在膜中毒和再生等技术问题对采用沉淀气浮法去除水中的微量铅(含铅10mg／L)进行了研究，讨论了各种因素对去除率的影响，实验结果表明在表面活性剂质量浓度为20mg/L，铝铅摩尔比为3：1，pH值为9～10时处理效果较好，去除率可达97％。     

海洋平台冰振控制试验研究

为了验证磁流变阻尼半主动控制对海洋平台结构冰激振动控制的有效性,针对JZ20-2导管架式海洋平台结构,提出利用橡胶垫和磁流变阻尼器在平台设置隔振层的方案,采用一条实测挤压冰对无控结构、纯隔振结构和磁流变智能隔振结构进行冰激振动控制试验研究.试验结果表明:磁流变半主动控制能有效控制导管架端帽位移和甲板加速度,保证了平台结构的安全度和舒适度,并且能有效降低隔振层位移,满足生产平台采油工艺要求,是一种较好的振动控制方案.