權(quán)利要求書(shū): 1.基于二氧化碳乳液的深海
采礦羽流抑制裝置,其特征在于,包括二氧化碳存儲(chǔ)單元、乳化單元、乳液噴射單元及電控單元,所述二氧化碳存儲(chǔ)單元包括設(shè)在采礦車(chē)上的中繼倉(cāng)和臍帶管線(xiàn),所述中繼倉(cāng)通過(guò)所述臍帶管線(xiàn)能夠與水面支持母船上的二氧化成制備單元相連;
乳化單元包括增壓機(jī)構(gòu)、海水供入機(jī)構(gòu)、活性劑供入機(jī)構(gòu)和乳化容器,乳化容器內(nèi)部設(shè)有攪拌機(jī)構(gòu),中繼倉(cāng)的出口端通過(guò)所述增壓機(jī)構(gòu)與乳化容器的內(nèi)部相連相通;
海水供入機(jī)構(gòu)位于乳化容器的一側(cè),其一端與外界相連,另一端與乳化容器的內(nèi)部相連,能夠?qū)⑦^(guò)濾后的海水送至乳化容器內(nèi);
活性劑供入機(jī)構(gòu)與乳化容器相連相通,將表面活性劑供入至乳化容器內(nèi);
乳液噴射單元包括乳液輸送管和三組乳液噴嘴,乳液輸送管與乳化容器相連,包裹于礦石暫存箱的外側(cè),其左右兩側(cè)向外橫向延伸形成延伸部分;
兩組乳液噴嘴對(duì)稱(chēng)設(shè)置在乳液輸送管的左右兩側(cè),另外一組乳液噴嘴設(shè)置在乳液輸送管的后側(cè),工作狀態(tài)下,由乳化容器制備得到的二氧化碳包水型乳液經(jīng)過(guò)乳液噴嘴向采礦車(chē)周邊噴灑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于二氧化碳乳液的
深海采礦羽流抑制裝置,其特征在于,所述中繼倉(cāng)固定安裝在礦石暫存箱內(nèi)部,臍帶管線(xiàn)的一端與中繼倉(cāng)的頂部相連,另一端連接水面支持母船上的二氧化成制備單元,中繼倉(cāng)通過(guò)臍帶管線(xiàn)接收并存儲(chǔ)來(lái)自水面支持母船的二氧化碳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于二氧化碳乳液的深海采礦羽流抑制裝置,其特征在于,增壓機(jī)構(gòu)包括增壓泵和高壓罐體,所述高壓罐體設(shè)置在礦石暫存箱內(nèi)部,通過(guò)第一管路與中繼倉(cāng)的出口端相連相通;
增壓泵設(shè)置在第一管路上,其信號(hào)端與電控單元通訊相連;
高壓罐體與乳化容器管路相連,所述高壓罐體和乳化容器之間設(shè)有流量閥一,流量閥一的信號(hào)端與電控單元通訊相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于二氧化碳乳液的深海采礦羽流抑制裝置,其特征在于,活性劑供入機(jī)構(gòu)包括活性劑儲(chǔ)存罐和星型送料閥,所述活性劑儲(chǔ)存罐的入口與水面支持母船相連,其出口通過(guò)所述星型送料閥與乳化容器相連;
星型送料閥配置有伺服電機(jī),所述伺服電機(jī)的信號(hào)端與電控單元通訊相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于二氧化碳乳液的深海采礦羽流抑制裝置,其特征在于,海水供入機(jī)構(gòu)包括輸入管、抽吸泵及海水過(guò)濾器,輸入管的一端與外界海水相通,另一端通過(guò)所述海水過(guò)濾器與乳化容器的中部相連;
所述抽吸泵設(shè)置在輸入管上,抽吸泵的信號(hào)端與電控單元通訊相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于二氧化碳乳液的深海采礦羽流抑制裝置,其特征在于,乳液輸送管的主體部分為水平布置的U形結(jié)構(gòu),固定套設(shè)在礦石暫存箱外側(cè)壁上,位于兩側(cè)的延伸部分別與主體部分前端左右兩側(cè)相連成一體結(jié)構(gòu);
每組乳液噴嘴均包括呈線(xiàn)性依次間隔排布的多個(gè)乳液噴嘴,各乳液噴嘴的前端與乳液輸送管的后側(cè)壁相連相通,其后端為線(xiàn)形開(kāi)口的鴨嘴型結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于二氧化碳乳液的深海采礦羽流抑制裝置,其特征在于,乳液輸送管兩側(cè)的延伸部分左右對(duì)稱(chēng)分布,通過(guò)支架與采礦車(chē)固定相連,每側(cè)的延伸部分均由水平段和傾斜段相連構(gòu)成;
各乳液噴嘴線(xiàn)形開(kāi)口的長(zhǎng)度延伸方向,均與其連接處的乳液輸送管的軸線(xiàn)方向一致。
8.一種深海采礦羽流抑制方法,其特征在于,采用如權(quán)利要求至7任意一項(xiàng)所述的基于二氧化碳乳液的深海采礦羽流抑制裝置,包括如下步驟:步驟一,水面支持母船將表面活性劑通過(guò)臍帶管線(xiàn)泵送活性劑供入機(jī)構(gòu)內(nèi)部?jī)?chǔ)存,同時(shí)二氧化成制備單元將制得的氣態(tài)二氧化碳通過(guò)臍帶管線(xiàn)連續(xù)泵送至中繼倉(cāng)內(nèi),并在中繼倉(cāng)內(nèi)部收集、暫存;
步驟二,中繼倉(cāng)內(nèi)的氣態(tài)二氧化碳進(jìn)入增壓機(jī)構(gòu)內(nèi),增壓機(jī)構(gòu)將氣態(tài)二氧化碳加壓至
10MPa以上,使其成為液態(tài)二氧化碳,并進(jìn)行暫存?zhèn)溆茫?br>
步驟三,步驟二中的制得的液態(tài)二氧化碳進(jìn)入乳化容器內(nèi),外部海水經(jīng)過(guò)濾后泵送至乳化容器內(nèi);
活性劑供入機(jī)構(gòu)內(nèi)部?jī)?chǔ)存的表面活性劑通過(guò)管路進(jìn)入乳化容器內(nèi),同時(shí),向乳化容器內(nèi)加入疏水顆粒,液態(tài)二氧化碳、海水、表面活性劑和疏水顆粒按照設(shè)定比例在乳化容器內(nèi)充分?jǐn)嚢?,得到二氧化碳包水型乳液?br>
步驟四,二氧化碳包水型乳液經(jīng)過(guò)乳液輸送管到達(dá)各乳液噴嘴,通過(guò)乳液噴嘴以面灑的方式向外部噴射,在羽流的上方形成連續(xù)的乳液覆蓋層;
步驟五,在重力作用下,乳液覆蓋層向下沉降,二氧化碳包水型乳液吸附羽流中的顆粒,將羽流撲蓋到海底,阻止羽流擴(kuò)散。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種深海采礦羽流抑制方法,其特征在于,表面活性劑采用陽(yáng)離子表面活性劑,步驟三中所述的液態(tài)二氧化碳、海水、表面活性劑和疏水顆粒按照體積配比依次為(70~90):(30~60):(4~9):(1~2)加入乳化容器內(nèi);
攪拌機(jī)構(gòu)采用螺旋攪拌槳,螺旋攪拌槳的轉(zhuǎn)速為800rpm~1500rpm。
說(shuō)明書(shū): 基于二氧化碳乳液的深海采礦羽流抑制裝置及方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及海洋環(huán)境治理技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及基于二氧化碳乳液的深海采礦羽流抑制裝置及方法。背景技術(shù)[0002] 深海多金屬結(jié)核是錳、鈷、鎳、鋰等
戰(zhàn)略金屬的重要來(lái)源,賦存于4000~6000米水深的海底表層沉積物中。多金屬結(jié)核狀如土豆,呈現(xiàn)面式分布規(guī)律,賦存地形為較平坦的海底平原或盆地,海底履帶車(chē)是目前最具商業(yè)化前景的集礦裝備。履帶式集礦車(chē)作業(yè)過(guò)程中,水射流沖采礦石和車(chē)輛行走都會(huì)擾動(dòng)海底稀軟底質(zhì),使得沉積顆粒上浮擴(kuò)散形成羽流。羽流一經(jīng)形成,可擴(kuò)散幾千公里距離,羽流中攜帶的細(xì)小顆粒將導(dǎo)致海底生物窒息和大規(guī)模死亡,嚴(yán)重破壞生態(tài)系統(tǒng)。[0003] 針對(duì)深海采礦羽流問(wèn)題,中國(guó)專(zhuān)利CN215977448U公開(kāi)了一種深海礦車(chē)擾動(dòng)羽流抑制裝置,包含顆粒物分離器、大吸力深海高壓泵、羽狀流抽吸口、管路,高壓泵產(chǎn)生吸力將羽流吸入抽吸口,在顆粒物分離器內(nèi)分離壓實(shí)顆粒物后排放到海底。中國(guó)專(zhuān)利CN115653608B公開(kāi)了一種基于二氧化碳的深海采礦羽流抑制封存裝置及方法,包括羽流收集單元、泵吸管組、分離沉降單元及固化排放單元,工作時(shí)將羽流吸入固化沉淀倉(cāng),使用液態(tài)二氧化碳固化后排放至海底?,F(xiàn)有的兩項(xiàng)專(zhuān)利都采用抽吸方法將羽流引導(dǎo)至車(chē)體內(nèi)部作進(jìn)一步處理,但抽吸過(guò)程本身會(huì)引起海底流場(chǎng)改變,羽流影響范圍可能會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。因此,現(xiàn)有羽流抑制技術(shù)亟待進(jìn)一步改進(jìn)。發(fā)明內(nèi)容[0004] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出基于二氧化碳乳液的深海采礦羽流抑制裝置,解決集礦車(chē)在射流采集和行走過(guò)程中產(chǎn)生的羽狀流,對(duì)海洋環(huán)境造成嚴(yán)重破壞,以及導(dǎo)致后續(xù)深海采礦作業(yè)無(wú)法進(jìn)行的問(wèn)題。[0005] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:[0006] 基于二氧化碳乳液的深海采礦羽流抑制裝置,包括二氧化碳存儲(chǔ)單元、乳化單元、乳液噴射單元及電控單元,所述二氧化碳存儲(chǔ)單元包括設(shè)在采礦車(chē)上的中繼倉(cāng)和臍帶管線(xiàn),所述中繼倉(cāng)通過(guò)所述臍帶管線(xiàn)能夠與水面支持母船上的二氧化成制備單元相連。[0007] 乳化單元包括增壓機(jī)構(gòu)、海水供入機(jī)構(gòu)、活性劑供入機(jī)構(gòu)和乳化容器,乳化容器內(nèi)部設(shè)有攪拌機(jī)構(gòu),中繼倉(cāng)的出口端通過(guò)所述增壓機(jī)構(gòu)與乳化容器的內(nèi)部相連相通。[0008] 海水供入機(jī)構(gòu)位于乳化容器的一側(cè),其一端與外界相連,另一端與乳化容器的內(nèi)部相連,能夠?qū)⑦^(guò)濾后的海水送至乳化容器內(nèi)。[0009] 活性劑供入機(jī)構(gòu)與乳化容器相連相通,將表面活性劑供入至乳化容器內(nèi)。[0010] 乳液噴射單元包括乳液輸送管和三組乳液噴嘴,乳液輸送管與乳化容器相連,包裹于礦石暫存箱的外側(cè),其左右兩側(cè)向外橫向延伸形成延伸部分。[0011] 兩組乳液噴嘴對(duì)稱(chēng)設(shè)置在乳液輸送管的左右兩側(cè),另外一組乳液噴嘴設(shè)置在乳液輸送管的后側(cè),工作狀態(tài)下,由乳化容器制備得到的二氧化碳包水型乳液經(jīng)過(guò)乳液噴嘴向采礦車(chē)周邊噴灑。[0012] 進(jìn)一步地,所述中繼倉(cāng)固定安裝在礦石暫存箱內(nèi)部,臍帶管線(xiàn)的一端與中繼倉(cāng)的頂部相連,另一端連接水面支持母船上的二氧化成制備單元,中繼倉(cāng)通過(guò)臍帶管線(xiàn)接收并存儲(chǔ)來(lái)自水面支持母船的二氧化碳。[0013] 進(jìn)一步地,增壓機(jī)構(gòu)包括增壓泵和高壓罐體,所述高壓罐體設(shè)置在礦石暫存箱內(nèi)部,通過(guò)第一管路與中繼倉(cāng)的出口端相連相通。[0014] 增壓泵設(shè)置在第一管路上,其信號(hào)端與電控單元通訊相連。[0015] 高壓罐體與乳化容器管路相連,所述高壓罐體和乳化容器之間設(shè)有流量閥一,流量閥一的信號(hào)端與電控單元通訊相連。[0016] 進(jìn)一步地,活性劑供入機(jī)構(gòu)包括活性劑儲(chǔ)存罐和星型送料閥,所述活性劑儲(chǔ)存罐的入口與水面支持母船相連,其出口通過(guò)所述星型送料閥與乳化容器相連。[0017] 星型送料閥配置有伺服電機(jī),所述伺服電機(jī)的信號(hào)端與電控單元通訊相連。[0018] 進(jìn)一步地,海水供入機(jī)構(gòu)包括輸入管、抽吸泵及海水過(guò)濾器,輸入管的一端與外界海水相通,另一端通過(guò)所述海水過(guò)濾器與乳化容器的中部相連。[0019] 所述抽吸泵設(shè)置在輸入管上,抽吸泵的信號(hào)端與電控單元通訊相連。[0020] 進(jìn)一步地,乳液輸送管的主體部分為水平布置的U形結(jié)構(gòu),固定套設(shè)在礦石暫存箱外側(cè)壁上,位于兩側(cè)的延伸部分別與主體部分前端左右兩側(cè)相連成一體結(jié)構(gòu)。[0021] 每組乳液噴嘴均包括呈線(xiàn)性依次間隔排布的多個(gè)乳液噴嘴,各乳液噴嘴的前端與乳液輸送管的后側(cè)壁相連相通,其后端為線(xiàn)形開(kāi)口的鴨嘴型結(jié)構(gòu)。[0022] 進(jìn)一步地,乳液輸送管兩側(cè)的延伸部分左右對(duì)稱(chēng)分布,通過(guò)支架與采礦車(chē)固定相連,每側(cè)的延伸部分均由水平段和傾斜段相連構(gòu)成。[0023] 各乳液噴嘴線(xiàn)形開(kāi)口的長(zhǎng)度延伸方向,均與其連接處的乳液輸送管的軸線(xiàn)方向一致。[0024] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種深海采礦羽流抑制方法。一種深海采礦羽流抑制方法,采用上述的基于二氧化碳乳液的深海采礦羽流抑制裝置,包括如下步驟:[0025] 步驟一,水面支持母船將表面活性劑通過(guò)臍帶管線(xiàn)泵送活性劑供入機(jī)構(gòu)內(nèi)部?jī)?chǔ)存,同時(shí)二氧化成制備單元將制得的氣態(tài)二氧化碳通過(guò)臍帶管線(xiàn)連續(xù)泵送至中繼倉(cāng)內(nèi),并在中繼倉(cāng)內(nèi)部收集、暫存。[0026] 步驟二,中繼倉(cāng)內(nèi)的氣態(tài)二氧化碳進(jìn)入增壓機(jī)構(gòu)內(nèi),增壓機(jī)構(gòu)將氣態(tài)二氧化碳加壓至10MPa以上,使其成為液態(tài)二氧化碳,并進(jìn)行暫存?zhèn)溆谩0027] 步驟三,步驟二中的制得的液態(tài)二氧化碳進(jìn)入乳化容器內(nèi),外部海水經(jīng)過(guò)濾后泵送至乳化容器內(nèi)。[0028] 活性劑供入機(jī)構(gòu)內(nèi)部?jī)?chǔ)存的表面活性劑通過(guò)管路進(jìn)入乳化容器內(nèi),同時(shí),向乳化容器內(nèi)加入疏水顆粒,液態(tài)二氧化碳、海水、表面活性劑和疏水顆粒按照設(shè)定比例在乳化容器內(nèi)充分?jǐn)嚢?,得到二氧化碳包水型乳液。[0029] 步驟四,二氧化碳包水型乳液經(jīng)過(guò)乳液輸送管到達(dá)各乳液噴嘴,通過(guò)乳液噴嘴以面灑的方式向外部噴射,在羽流的上方形成連續(xù)的乳液覆蓋層。[0030] 步驟五,在重力作用下,乳液覆蓋層向下沉降,二氧化碳包水型乳液吸附羽流中的顆粒,將羽流撲蓋到海底,阻止羽流擴(kuò)散。[0031] 進(jìn)一步地,表面活性劑采用陽(yáng)離子表面活性劑,步驟三中所述的液態(tài)二氧化碳、海水、表面活性劑和疏水顆粒按照體積配比依次為(70~90):(30~60):(4~9):(1~2)加入乳化容器內(nèi)。攪拌機(jī)構(gòu)采用螺旋攪拌槳,螺旋攪拌槳的轉(zhuǎn)速為800rpm~1500rpm。[0032] 通過(guò)采用上述技術(shù)方案,本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:[0033] 1、本發(fā)明使用二氧化碳包水型乳液形成覆蓋層,密度較高的乳液覆蓋層下壓迫使羽流快速沉降,可有效抑制羽流外溢和擴(kuò)散。[0034] 2、本發(fā)明采用陽(yáng)離子型二氧化碳乳液,可吸附陰離子濃度較高的羽流顆粒,少部分逃逸羽流顆粒也將被電荷吸引,附著于乳液蓋層表面并伴隨乳液沉降。[0035] 3、本發(fā)明在利用二氧化碳乳液抑制羽流后,二氧化碳乳液將沉降至深海海底,在海水的長(zhǎng)期溶解作用下,二氧化碳將與沉積物孔隙中的水結(jié)合發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成水合物后長(zhǎng)期留置在海底,實(shí)現(xiàn)深海碳封存。附圖說(shuō)明[0036] 圖1是本發(fā)明基于二氧化碳乳液的深海采礦羽流抑制裝置的示意圖。[0037] 圖2是本發(fā)明基于二氧化碳乳液的深海采礦羽流抑制裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。[0038] 圖3是圖1本發(fā)明某一部分的結(jié)構(gòu)示意圖,示出的是乳液噴嘴。[0039] 圖4是本發(fā)明一種深海采礦羽流抑制方法的流程圖。具體實(shí)施方式[0040] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:[0041] 實(shí)施例1,結(jié)合圖1至圖3,基于二氧化碳乳液的深海采礦羽流抑制裝置,包括二氧化碳存儲(chǔ)單元、乳化單元、乳液噴射單元及電控單元,所述二氧化碳存儲(chǔ)單元包括設(shè)在采礦車(chē)上的中繼倉(cāng)11和臍帶管線(xiàn)12,所述中繼倉(cāng)11固定安裝在礦石暫存箱101內(nèi)部,所述中繼倉(cāng)11通過(guò)所述臍帶管線(xiàn)12能夠與水面支持母船上的二氧化成制備單元相連。采礦車(chē)的前端設(shè)置有采集頭103,其左右兩側(cè)具有對(duì)稱(chēng)布置的兩個(gè)履帶行走單元102,羽流來(lái)自于采礦車(chē)行走過(guò)程中,兩個(gè)履帶行走單元102激起的并向外部擴(kuò)散,以及采集頭103射流造成的。
[0042] 臍帶管線(xiàn)12的一端與中繼倉(cāng)11的頂部相連,另一端連接水面支持母船上的二氧化成制備單元,中繼倉(cāng)11通過(guò)臍帶管線(xiàn)12接收并存儲(chǔ)來(lái)自水面支持母船的二氧化碳。電控單元包括控制器,控制器采用現(xiàn)有技術(shù)已有的PLC控制器。[0043] 乳化單元包括增壓機(jī)構(gòu)、海水供入機(jī)構(gòu)、活性劑供入機(jī)構(gòu)和乳化容器2,乳化容器2內(nèi)部設(shè)有攪拌機(jī)構(gòu)21,中繼倉(cāng)11的出口端通過(guò)所述增壓機(jī)構(gòu)與乳化容器2的內(nèi)部相連相通。[0044] 增壓機(jī)構(gòu)包括增壓泵32和高壓罐體31,所述高壓罐體31設(shè)置在礦石暫存箱101內(nèi)部,通過(guò)第一管路33與中繼倉(cāng)11的出口端相連相通。增壓泵32設(shè)置在第一管路33上,其信號(hào)端與電控單元通訊相連。高壓罐體31與乳化容器2管路相連,所述高壓罐體31和乳化容器2之間設(shè)有流量閥一34,流量閥一34的信號(hào)端與電控單元通訊相連。增壓機(jī)構(gòu)用于增加壓強(qiáng)使二氧化碳從氣態(tài)相變?yōu)橐簯B(tài)[0045] 海水供入機(jī)構(gòu)位于乳化容器2的一側(cè),其一端與外界相連,另一端與乳化容器2的內(nèi)部相連,能夠?qū)⑦^(guò)濾后的海水送至乳化容器2內(nèi)。具體地,海水供入機(jī)構(gòu)包括輸入管41、抽吸泵及海水過(guò)濾器42,輸入管41的一端與外界海水相通,另一端通過(guò)所述海水過(guò)濾器42與乳化容器2的中部相連。所述抽吸泵設(shè)置在輸入管41上,抽吸泵的信號(hào)端與電控單元通訊相連。[0046] 活性劑供入機(jī)構(gòu)與乳化容器2相連相通,將表面活性劑供入至乳化容器2內(nèi)?;钚詣┕┤霗C(jī)構(gòu)包括活性劑儲(chǔ)存罐51和星型送料閥52,所述活性劑儲(chǔ)存罐51的入口與水面支持母船相連,其出口通過(guò)所述星型送料閥52與乳化容器2相連。星型送料閥52配置有伺服電機(jī),所述伺服電機(jī)的信號(hào)端與電控單元通訊相連。[0047] 乳液噴射單元包括乳液輸送管61和三組乳液噴嘴62,乳液輸送管61與乳化容器2相連,包裹于礦石暫存箱101的外側(cè),其左右兩側(cè)向外橫向延伸形成延伸部分。乳液輸送管61的主體部分為水平布置的U形結(jié)構(gòu),固定套設(shè)在礦石暫存箱101外側(cè)壁上,位于兩側(cè)的延伸部分別與主體部分前端左右兩側(cè)相連成一體結(jié)構(gòu)。
[0048] 每組乳液噴嘴62均包括呈線(xiàn)性依次間隔排布的多個(gè)乳液噴嘴62,各乳液噴嘴62的前端與乳液輸送管61的后側(cè)壁相連相通,其后端為線(xiàn)形開(kāi)口的鴨嘴型結(jié)構(gòu)。[0049] 兩組乳液噴嘴62對(duì)稱(chēng)設(shè)置在乳液輸送管61的左右兩側(cè),另外一組乳液噴嘴62設(shè)置在乳液輸送管61的后側(cè),工作狀態(tài)下,由乳化容器2制備得到的二氧化碳包水型乳液經(jīng)過(guò)乳液噴嘴62向采礦車(chē)周邊噴灑。[0050] 乳液輸送管61兩側(cè)的延伸部分左右對(duì)稱(chēng)分布,通過(guò)支架與采礦車(chē)固定相連,每側(cè)的延伸部分均由水平段和傾斜段相連構(gòu)成。各乳液噴嘴62線(xiàn)形開(kāi)口的長(zhǎng)度延伸方向,均與其連接處的乳液輸送管61的軸線(xiàn)方向一致。[0051] 實(shí)施例2,結(jié)合圖1至圖4,一種深海采礦羽流抑制方法,采用上述的基于二氧化碳乳液的深海采礦羽流抑制裝置,包括如下步驟:[0052] 步驟一,水面支持母船將表面活性劑通過(guò)臍帶管線(xiàn)12泵送活性劑供入機(jī)構(gòu)內(nèi)部?jī)?chǔ)存,同時(shí)二氧化成制備單元將制得的氣態(tài)二氧化碳通過(guò)臍帶管線(xiàn)12連續(xù)泵送至中繼倉(cāng)11內(nèi),并在中繼倉(cāng)11內(nèi)部收集、暫存。[0053] 步驟二,中繼倉(cāng)11內(nèi)的氣態(tài)二氧化碳進(jìn)入增壓機(jī)構(gòu)內(nèi),增壓機(jī)構(gòu)將氣態(tài)二氧化碳加壓至10MPa以上,使其成為液態(tài)二氧化碳,并進(jìn)行暫存?zhèn)溆?。[0054] 步驟三,步驟二中的制得的液態(tài)二氧化碳進(jìn)入乳化容器2內(nèi),外部海水經(jīng)過(guò)濾后泵送至乳化容器2內(nèi)。[0055] 活性劑供入機(jī)構(gòu)內(nèi)部?jī)?chǔ)存的表面活性劑通過(guò)管路進(jìn)入乳化容器2內(nèi),同時(shí),向乳化容器2內(nèi)加入疏水顆粒,液態(tài)二氧化碳、海水、表面活性劑和疏水顆粒按照設(shè)定比例在乳化容器2內(nèi)充分?jǐn)嚢瑁褂脭嚢铇M(jìn)行攪拌加速液態(tài)二氧化碳乳化過(guò)程,得到二氧化碳包水型陽(yáng)離子乳液。[0056] 具體地,表面活性劑采用陽(yáng)離子表面活性劑,優(yōu)選二十二烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨。[0057] 步驟三中所述的液態(tài)二氧化碳、海水、表面活性劑和疏水顆粒按照體積配比依次為(70~90):(30~60):(4~9):(1~2)加入乳化容器2內(nèi)。攪拌機(jī)構(gòu)21采用螺旋攪拌槳,螺旋攪拌槳的轉(zhuǎn)速為800rpm~1500rpm。[0058] 步驟四,二氧化碳包水型陽(yáng)離子乳液經(jīng)過(guò)乳液輸送管61到達(dá)各乳液噴嘴62,通過(guò)乳液噴嘴62以面灑的方式向外部噴射,在羽流的上方形成連續(xù)的乳液覆蓋層。[0059] 步驟五,在重力作用下,乳液覆蓋層向下沉降,二氧化碳包水型乳液吸附羽流中的顆粒,將羽流撲蓋到海底,阻止羽流擴(kuò)散。利用二氧化碳陽(yáng)離子乳液密度較高特性以及電荷吸附性,一方面形成連續(xù)蓋層向下壓迫羽流使其沉降,一方面吸附羽流顆粒抑制羽流擴(kuò)散[0060] 二氧化碳乳液釋放至海水中,吸附羽流顆粒沉降至海底,短暫停留在海底沉積物表面。在乳液結(jié)構(gòu)中,二氧化碳包裹于水分子外層。在海水的長(zhǎng)期溶解作用下,乳液結(jié)構(gòu)逐漸被破壞,位于外層的二氧化碳分子將直接接觸海底沉積物。根據(jù)二氧化碳水合物性質(zhì),二氧化碳將搶奪沉積物孔隙中的強(qiáng)結(jié)合水,并通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成二氧化碳水合物。在反應(yīng)過(guò)程中,二氧化碳水合物將侵蝕進(jìn)入海底沉積物孔隙,取代水分子填充孔隙并膠結(jié)沉積物顆粒。[0061] 本發(fā)明中碳封存方式主要利用二氧化碳乳液密度較高特性以及二氧化碳沉積物中溶解特性。在深海4000~6000米水深環(huán)境中,液態(tài)二氧化碳及二氧化碳乳液密度比當(dāng)?shù)睾K?,在重力作用下呈現(xiàn)下沉趨勢(shì),碳封存泄露風(fēng)險(xiǎn)很小。所述二氧化碳乳液為二氧化碳包水型乳液,乳液沉降至海底后,停留在海水?沉積物交界面上,位于二氧化碳包水型乳液結(jié)構(gòu)外層的二氧化碳會(huì)逐漸溶解,并滲入到沉積物中與沉積物顆粒穩(wěn)定膠結(jié),實(shí)現(xiàn)深海長(zhǎng)期碳封存。[0062] 本發(fā)明中未述及的部分采用或借鑒已有技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)。[0063] 此外,術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的,而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。[0064] 在本發(fā)明的描述中,需要理解的是,術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系,僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作,因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。[0065] 當(dāng)然,上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制,本發(fā)明也并不僅限于上述舉例,本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換,也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
聲明:
“基于二氧化碳乳液的深海采礦羽流抑制裝置及方法” 該技術(shù)專(zhuān)利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專(zhuān)利(論文)的發(fā)明人(作者)