大洋蕴藏着丰富的矿产资源,陆地资源的日益贫乏使人类将目光转向海底资源。我国从20世纪70年代末开始多金属结核的勘查和研究,确定多金属结核中试采矿系统为履带自行式采矿车加水力提升系统的采矿系统,并在此基础上完成了深海中试系统技术设计。作为深海采矿两大关键技术之一的输送技术,要求输送系统具有输送量大、能够长期安全可靠工作的特点。目前输送系统存在的主要问题是扬矿管轴向力大、长度超过3000m容易拉断,以及水泵容易磨损破坏、寿命短等。针对上述问题,在对国内外矿石输送系统分析研究的基础上,设计出一种阀控式清水泵矿石输送系统,并对该系统进行研究。首先,结合储料罐输送固体颗粒和高压水泵具有的优点,提出了一种阀控式矿石输送设备,根据复合材料混合定理,设计出一种比重小、强度高、耐磨性能好的碳纤维复合管,再与软管等组成阀控式清水泵矿石输送系统；其次利用管道输送原理和两相流理论,对该输送系统进行参数计算分析,论证该系统的可行性；接着根据阀控式清水泵矿石输送系统的工作特点,对其关键部件进行设计；然后建立输送系统的有限元模型,运用虚功原理建立几何非线性基本方程,对在波流联合作用、船等速拖航以及采矿车牵引作用下的扬矿管和矿石输送系统进行静态分析,结果表明碳纤维复合管可作为扬矿管,矿石输送系统对采矿船和采矿车的作用力不大,不影响其正常工作；最后利用相似理论建立水泵与储料罐组合的矿石输送设备的实验模型,通过实验分析,验证水泵与储料罐组合的矿石输送设备能够将矿石从5000m海底直接输送到海面采矿船上。本文的研究成果对于深海硬管采矿系统的设计有重要的理论指导意义,同时有助于建立我国的开采技术体系,完成相关技术的储备。