浅谈深海矿产资源开采现状及发展形势

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深海开发技术现状及发展趋势分析

深海开发技术现状及发展趋势分析

深海开发技术现状及发展趋势分析深海是指海洋深度大于200米的海域,在深海中具有广泛且重要的资源,如矿产、石油、天然气等。

随着人类对能源和资源需求的增加,深海开发逐渐成为一个备受关注的话题。

本文旨在分析当前深海开发技术的现状及未来发展趋势。

一、深海开发技术现状1.深海采矿技术深海采矿技术是指在深海中的矿床中进行采矿作业的技术。

目前最常用的采矿技术是深海黑色金属沉积物探矿和采矿技术,其采用箱采、暴露、深海淤泥水、水冲、挖掘机操作等方式进行装载、运输和卸载。

在深海黑色金属沉积物探矿和采矿中,遇到的主要问题是深海泥沙层厚度较大,含水量较大,泥沙结构稳定性较差等问题,需要采用一系列技术手段解决这些问题。

2.深海油气开采技术深海油气开采技术是指在深海中进行石油和天然气的勘探开采作业的技术。

深海油气开采技术保证了能源安全和经济安全两大核心利益。

目前,深海油气开采技术主要采用钻井技术进行作业。

目前已经在深海中实施了多个海底油井,部分油井的水深达到了3000米以上。

目前,钻井深度已经达到了4000米左右。

3.深海渔业技术深海渔业技术是指在深海中进行捕捞作业的技术。

深海中拥有大量的珍稀鱼类和海洋生物,如深海鲨鱼、深海浅水区等。

深海渔业技术主要通过实现深海渔业物种特有的高压、高温、高压、高盐环境下的灵活性和生物力学适应性,提高渔业资源利用的品质和效率。

二、深海开发技术未来发展趋势1.大型海洋平台和装备的开发未来深海开发的趋势是技术设备的进一步升级,特别是大型海洋平台的建设和应用,实现在深水区域的连续作业,提高生产效率和资源利用率,为深海开采打下坚实的技术基础。

此外,深海作业装备的开发和应用也将成为未来深海开发的重要发展方向,以满足深海开发不断增长的需求。

2.多学科、综合研究的开展未来深海开发的另一个重要趋势是多学科、综合研究的开展,这需要建立海洋科学研究平台,整合各学科资源,形成深海开发的综合研究体系,提高整体创新能力和深海资源开发的科学性,以保证开发过程中的环境友好和资源可持续利用。

深海矿产资源开发技术的挑战与前景

深海矿产资源开发技术的挑战与前景

深海矿产资源开发技术的挑战与前景在我们居住的蓝色星球上,深海蕴藏着丰富的矿产资源,如多金属结核、富钴结壳、热液硫化物等。

这些资源不仅种类繁多,而且储量巨大,为解决人类未来的资源需求提供了潜在的可能性。

然而,深海矿产资源的开发并非易事,面临着诸多技术挑战,但同时也展现出广阔的发展前景。

深海环境极端恶劣,给矿产资源的开发带来了巨大的困难。

首先,深海的巨大水压是一个难以逾越的障碍。

在数千米乃至上万米的深海,水压高达数百甚至上千个大气压,这对开采设备的抗压能力提出了极高的要求。

普通的材料和结构在如此巨大的压力下极易变形甚至损坏,因此需要研发高强度、高韧性的特殊材料和先进的耐压结构设计,以确保设备能够在深海环境中正常运行。

其次,深海的低温和黑暗也是不容忽视的问题。

低温会影响设备的性能和材料的特性,使得一些常规的技术和材料在深海环境中无法发挥作用。

而黑暗的环境则给探测、监测和操作带来了极大的不便,需要依靠高精度的照明和成像设备来获取清晰的视野。

再者,深海的复杂地形和水流条件也增加了开采的难度。

海底山脉、峡谷、海沟等复杂地形使得开采设备的部署和操作变得极为复杂,而强大的海流则可能导致设备的移位和损坏,影响开采的效率和安全性。

除了恶劣的环境条件,深海矿产资源的开采技术本身也存在诸多难题。

目前,对于深海矿产资源的定位和勘探技术还不够成熟。

虽然我们已经能够通过声学、电磁等手段对深海进行探测,但要准确识别和评估矿产资源的分布、品位和储量,仍需要进一步提高探测技术的精度和分辨率。

在开采过程中,如何有效地将矿产资源从海底采集并输送到海面也是一个关键问题。

传统的开采方法在深海环境中往往难以奏效,需要开发新的、适应深海环境的开采技术和设备。

例如,对于多金属结核的开采,需要设计专门的采集装置,既能有效地收集结核,又能尽量减少对海底生态环境的破坏。

此外,深海矿产资源的加工和提炼也面临着技术挑战。

由于深海矿产资源的成分复杂,且含有大量的杂质,需要开发高效、环保的加工和提炼技术,以提高资源的利用率和降低对环境的影响。

深度海水资源利用挑战与前景展望

深度海水资源利用挑战与前景展望

深度海水资源利用挑战与前景展望近年来,人类对于深度海水资源的利用与开发越来越感兴趣。

深度海水资源是指海洋中水深大于1000米的水域,这些水域蕴含着丰富多样的资源,如深海矿产、深海温泉、深海鱼类等。

然而,深度海水资源的利用也面临着一系列的挑战。

本文将探讨深度海水资源利用的挑战,并展望其前景。

首先,深度海水资源利用面临着技术难题。

由于深海环境的高压、低温和丰富的盐度,对于资源的提取和加工技术要求较高。

其中,深海矿产的开采是一个极具挑战的过程。

深海矿产资源包括石油、天然气、锶、锰、钴等,但是由于其位于深海底部,并且处于高压和低温环境中,使得开采过程变得极为复杂和昂贵。

成功开采深海矿产需要具备高强度材料、特殊工业设备和先进技术。

其次,深度海水资源的环境影响是一个重要的考量因素。

在过去的几十年中,深度海水资源的利用主要是以捕捞为主。

捕捞深海鱼类资源可以为人类提供丰富的食物来源,然后为经济发展做出贡献。

然而,由于过度捕捞,深海鱼类资源面临着极大的压力,已经出现过渔情况。

此外,深度海水的利用还容易对生态环境产生负面影响。

深海的特殊环境使得海水中生物群落的结构和特征与浅海有很大不同。

因此,在利用深度海水资源的过程中,需要采取相应的措施来保护生态环境,避免对海洋生物造成破坏。

再次,深度海水资源利用面临着经济可行性问题。

由于深度海水资源的开发和利用属于高技术含量的行业,投入、风险与回报之间的关系比较复杂。

对于许多国家和地区来说,投资深度海水资源的开发是一个庞大的财政项目,需要巨额资金的投入。

此外,深度海水资源的开发过程也会遇到不确定性因素,如市场需求、资源可再生等,这对投资者来说是一个存在风险的挑战。

因此,在利用深度海水资源前,需要进行充分的市场研究和投资评估,以确保项目的经济可行性。

尽管深度海水资源利用面临着诸多挑战,但是也有广阔的前景展望。

首先,深海矿产资源的开发有巨大的经济潜力。

例如,深海石油和天然气资源的丰富可为国家提供可靠的能源来源。

深海资源开发产业化前景分析

深海资源开发产业化前景分析

深海资源开发产业化前景分析随着科技的不断进步和人类对于资源的需求不断增加,深海资源的开发已经成为一个备受瞩目的话题。

深海资源是指位于海洋水深3000米以下的区域内的各种矿产资源,如油气资源、金属矿产、海底热液等。

这些资源具有巨大的经济价值和战略意义,其开发与利用将对我国的能源安全、经济发展和海洋权益具有重要意义。

本文将对深海资源开发产业化的前景进行分析。

一、深海资源开发的背景和现状深海资源包括石油天然气、海底热液、多金属结核、颗粒聚氨酯等,具有储量丰富、空间广阔、潜力巨大等特点。

根据国际海洋法公约规定,每个沿海国家都有权开发其位于200海里以内的经济海域和大陆架,这为深海资源的开发提供了法律基础。

目前,世界各国对深海资源的关注度与日俱增,美国、日本、俄罗斯等国家纷纷加大对深海资源的开发力度。

中国也通过制定政策和加强技术研究,积极推动深海资源的开发和利用。

然而,深海资源开发面临着诸多挑战。

首先,深海资源勘探和开采的技术难度较高,需要大量的资金投入和专业技术支持。

其次,深海环境复杂且恶劣,对设备和人员的要求高,对海洋生态环境的影响也需要引起重视。

再者,深海资源开发还存在国际竞争和利益分配的问题,需要与其他国家协商解决。

面对这些挑战,我国需要加大科研投入、培育专业人才、改善技术装备,积极推动深海资源的开发产业化。

二、深海资源开发的市场前景1. 能源需求的增长:随着世界人口的不断增加和工业化进程的推进,对能源的需求将持续增长。

深海油气、海底热液等能源资源具有丰富的储量和良好的品质,将成为未来能源供应的重要来源。

2. 金属矿产的需求:随着全球经济的发展和城市化进程的加快,对金属矿产的需求也越来越大。

深海多金属结核等矿产资源具有储量丰富和品位较高的特点,对于满足人类对金属矿产的需求具有重要意义。

3. 新材料产业的发展:深海资源还包括许多非金属矿产,如颗粒聚氨酯等。

这些矿产资源在新材料、高技术产业的发展中具有广阔的应用前景。

我国深海矿产资源开发装备研发现状与展望

我国深海矿产资源开发装备研发现状与展望

我国深海矿产资源开发装备研发现状与展望一、本文概述随着人类对海洋资源的认知和利用不断深入,深海矿产资源作为海洋资源的重要组成部分,正逐渐受到全球的关注和重视。

我国作为一个海洋大国,拥有丰富的深海矿产资源,因此深海矿产资源的开发对于我国的经济和社会发展具有重要意义。

本文旨在概述我国深海矿产资源开发装备的研发现状,分析存在的问题和挑战,并展望未来的发展趋势,以期为我国深海矿产资源的可持续开发提供有益的参考。

文章首先回顾了我国深海矿产资源开发的历史和现状,总结了深海矿产资源开发装备的研发历程和主要成果。

接着,文章分析了当前深海矿产资源开发装备面临的主要问题和挑战,包括技术瓶颈、资金短缺、人才匮乏等方面。

在此基础上,文章提出了加强技术研发、加大资金投入、培养专业人才等建议,以促进深海矿产资源开发装备的进一步发展。

文章展望了我国深海矿产资源开发装备的未来发展趋势,包括装备的大型化、智能化、环保化等方面。

文章也指出了深海矿产资源开发面临的机遇与挑战,呼吁社会各界共同关注和参与深海矿产资源的开发,为我国的海洋经济发展和海洋强国建设做出更大的贡献。

二、深海矿产资源概述深海矿产资源是指蕴藏在海洋底部,特别是深海区域(通常指水深超过200米的海域)的各类矿产资源。

这些资源包括多金属结核、富钴结壳、热液硫化物、天然气水合物(可燃冰)等,它们都是未来全球资源争夺的重要目标。

深海矿产资源不仅储量大,分布广,而且品位高,开采价值巨大。

特别是深海中的热液硫化物和天然气水合物,更是被认为是21世纪最具开发潜力的新能源。

多金属结核是深海中最常见的矿产资源,它们主要分布在海底平原区域,特别是在东太平洋克拉里昂-克利珀顿区和大西洋中部海岭。

这些结核主要由铁、锰等金属元素构成,富含铜、镍、钴等多种金属,具有很高的经济价值。

富钴结壳则是另一种重要的深海矿产资源,它们主要分布在深海海底的火山岩和沉积岩上。

富钴结壳的钴含量丰富,同时还含有镍、铜、铂等多种贵重金属,具有极高的开采价值。

深海自然资源开采前景与可持续发展策略

深海自然资源开采前景与可持续发展策略

深海自然资源开采前景与可持续发展策略引言:随着全球人口持续增长和经济发展,对能源和资源的需求也日益增加。

在陆地资源逐渐枯竭的情况下,眼光投向了深海自然资源。

深海是地球表面的最后一片未开发的领域,蕴藏着宝贵的矿产资源、能源资源和生物资源。

然而,深海开采也面临着巨大的挑战,如极端的环境条件、技术难题以及与可持续发展原则的冲突。

本文将探讨深海自然资源的开采前景,并提出可持续发展的策略,以实现资源开采与生态保护的平衡。

一、深海自然资源开采前景1. 矿产资源开采深海底部蕴藏着丰富的矿产资源,如铜、铝、锌、铅等。

铜、铝等金属的需求量在未来几十年仍将持续增加,而陆地资源的开采已经面临严重的枯竭问题。

深海矿产资源的开采将成为满足全球需求的重要途径。

此外,深海中还存在具有潜在经济价值的稀土元素和微量金属等资源。

因此,深海矿产资源开采具有巨大的发展潜力。

2. 能源资源开发深海中蕴藏着丰富的能源资源,如天然气和油藏。

随着现有陆地油气资源的逐渐消耗和能源转型的需求,深海能源资源的开发和利用已经成为全球关注的热点。

深海能源开发将为满足全球能源需求提供新的选择,并且相对环境友好。

3. 生物资源开发深海生态系统中存在着独特的生物多样性,包括绝大多数尚未被发现的生物种类。

这些生物对药物、食品和其他生物技术方面的研究具有重要的潜在价值。

深海生物资源的开发有望带来医药、食品和其他相关产业的新兴机会,为经济发展提供动力。

二、可持续发展策略1. 加强环境保护深海生态系统是一个相对脆弱的生态系统,在大规模的开采活动下容易受到损害。

因此,深海自然资源的开采必须遵循高标准的环境保护措施。

包括但不限于建立深海保护区、开展环境影响评估、控制污染物排放以及开展生态修复等工作。

同时,加强监管力度,确保资源开采活动的合规性和可持续性。

2. 推动科技创新深海开采面临许多技术挑战,如高压、低温、高含盐度等环境条件,以及资源的开采、运输和利用技术。

因此,需要加强科技创新以提升深海开采的效率和安全性。

我国海洋矿产资源开发现状及其发展趋势

我国海洋矿产资源开发现状及其发展趋势

我国海洋矿产资源开发现状及其发展趋势一、引言海洋矿产资源是指存在于海洋中的各种矿产资源,包括油气、金属矿产、非金属矿产等。

随着陆地资源的日益枯竭和人类对资源需求的增加,海洋矿产资源的开发逐渐成为国际上的热点话题。

本文将介绍我国海洋矿产资源的开发现状以及未来的发展趋势。

二、我国海洋矿产资源开发现状1. 油气资源开发我国海洋石油和天然气资源主要分布在南海、东海和渤海等海域。

目前,我国已经建立了一批海洋油气田,如南海深水区域的琼东南、中南和珠江口盆地等。

同时,我国还积极开展深水油气勘探和开发,以提高海洋石油和天然气资源的开发利用效率。

2. 金属矿产资源开发我国海洋金属矿产资源主要包括锰结壳矿、多金属硫化物矿床和铁锰结壳矿等。

目前,我国已经探明了一批海洋金属矿产资源,如南海的龙门山和东海的深海热液硫化物矿床等。

我国正积极推动深海金属矿产资源的勘探和开发,以满足国内金属矿产资源的需求。

3. 非金属矿产资源开发我国海洋非金属矿产资源主要包括盐、石油天然气水合物、磷矿、钛矿等。

目前,我国已经建立了一批海洋盐场,如山东半岛的盐场和广东的盐场等。

同时,我国还积极开展石油天然气水合物、磷矿和钛矿等非金属矿产资源的勘探和开发。

三、我国海洋矿产资源开发的挑战与机遇1. 挑战(1)技术挑战:海洋矿产资源的开发存在技术难题,如深水勘探、海底采矿、环境保护等方面的技术问题需要解决。

(2)环境保护挑战:海洋矿产资源的开发对海洋环境造成一定影响,如废水排放、废弃物处理等问题需要解决。

(3)国际竞争挑战:海洋矿产资源的开发是全球竞争激烈的领域,我国需要与其他国家进行合作,提高自身的竞争力。

2. 机遇(1)资源需求增加:随着我国经济的发展和人民生活水平的提高,对矿产资源的需求不断增加,海洋矿产资源的开发具有广阔的市场前景。

(2)技术进步:随着科技的进步,海洋矿产资源的勘探和开发技术不断提高,为我国海洋矿产资源的开发提供了有力支持。

(3)政策支持:我国政府出台了一系列政策,鼓励和支持海洋矿产资源的开发,为我国海洋矿产资源的开发提供了政策保障。

深海资源开发与利用的研究现状及前景

深海资源开发与利用的研究现状及前景

深海资源开发与利用的研究现状及前景深海是人类最为陌生和神秘的领域之一,其海底庞大的矿产资源、生物多样性和环境服务都是全球性的,深海资源的开发已成为世界范围内的热点与前沿。

而未来,随着全球经济的发展和资源的枯竭,深海资源的开发与利用将愈发重要。

本文将从如下几个方面,探讨深海资源开发与利用的研究现状及前景。

一、深海资源的类型及重要性深海是指海面以下200米以及水深超过200米的海域,其所拥有的广泛的矿产资源类别至少包括铜、锌、铅、钴、金、银、磷、钛、铀、稀土等大类。

同时,深海还拥有丰富的油气储藏、蓝色碳汇、热泉生态系统以及其他生物资源等。

这些资源对于满足人类各种需求和解决环境等方面的问题都具有重要的作用。

二、深海资源开发与利用的困难深海环境与人类生活所处的环境差别较大,其水压高、海水温度低、光照弱、水分密度大、化学环境复杂,同时深海中还存在着多种危险因素,如海底地震、海啸、超强台风等自然灾害,以及海盗、破坏海洋生态系统等人为因素。

这些因素都给深海资源开发带来了很大的困难。

三、深海资源开发与利用的技术研究现状当前,深海资源的开发与利用技术处于快速发展的阶段,尤其是随着技术的不断提高和突破,深海开发已经成为重要的领域之一。

目前,主流的技术手段包括:深海地质勘探开发、深海电力系统、海洋生物资源开发等技术。

在深海地质勘探上,矿产勘探技术动态发展,洋底地震探勘及航海测量技术的研究正得到越来越多的重视,已经发展出定向钻探、矿床勘探、工业化开采等技术。

在深海电力系统方面,其主要开发的主要目标包括海洋风力和潮汐能开发利用、深海分布式能源开发利用、以及深海热泵技术的研究等领域。

在海洋生物资源开发方面,当前技术手段主要是深海养殖技术,深海水产养殖技术不仅为人类解决生产生活问题,更是保护和恢复深海生态系统的重要方法之一。

四、深海资源开发与利用的前景研究深海资源的开发利用是一个涉及多学科的工程,具有丰富的前景。

随着环境问题逐步凸显,文明生产逐渐转向低碳环保的过程,深海资源开发将为推动社会经济的繁荣和可持续发展提供坚实的物质和技术支撑。

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宁波大学答题纸(2015—2016学年第一学期)课号:课程名称:海洋工程基础改卷教师:朱克强学号:1511084924 姓名:薛连金得分:浅谈深海矿产资源开采现状及发展形势摘要:本文介绍了深海多金属结核、富钴结壳和热液硫化物等几种矿产资源的基本情况,然后就相关采矿技术的国内外现状进行了陈述,提出了采矿技术要实现商业开采必须做好的工作。

关键词:海洋资源;多金属结核;热液硫化物;采矿技术;集矿技术;1引言21世纪是海洋开发的世纪。

在当前各国陆地资源日趋减少的情况下,战略资源的国际竞争焦点逐步转向海洋。

深海矿产资源作为人类尚未开发的宝地和高技术领域之一,已经成为各国的重要战略目标。

随着人类对矿产资源需求的不断增加和陆地矿产资源的不断枯竭,海底矿产资源必将成为人类21世纪的接替资源。

深海矿产资源开采技术是海洋资源开发技术的最前沿,标志着一个国家开发海洋资源的综合能力和技术水平。

海底矿产资源存在水深大都在几千米以上,因此通常也被称为深海矿产资源。

显然,深海矿产资源的开发必须依赖深海采矿装备进行。

西方各国从20世纪50年代末开始投资进行商业开采活动,抢先占最具商业远景如多矿产结核,富钴结壳和多矿产硫化物等矿产矿产资源。

并且已形成了多金属结核等矿产资源商业开采前的技术储备。

随着科技的不断进步,人类所能到达的海洋开采深度逐渐增加。

目前,海洋油气资源领域的海上工业平台最大开采深度已经突破了3000m,深海各项开采技术也在不断跟进和完善。

照此趋势可以推测,人类将于2019年达到多金属结核的开采深度。

世界著名的深海商业采矿公司Nautilus和Neptune正在作开采技术和资金方面的积极准备[]1,拟在他国专属经济区实现海底热液硫化物预期的商业开采。

随着深海越来越多的富矿区进入人类的视野,深海采矿技术发展的步伐正在加快,商业开采的时代即将来临。

2深海蕴藏丰富的矿产资源多金属结核又称锰结核,主要分布于水深4000~6000m海底表层,富含铜、钴、镍、锰(平均品位分别是1.00%、0.22%、1.30%、25.0%)。

全球洋底具有商业开发潜力的多金属结核达1×1011t,主要集中在太平洋的CC区、东南太平洋秘鲁海盆、北印度洋中[]2。

多金属硫化物位于大洋中脊和断裂活动带,多存在较浅的水域,一般2500m左右。

多数矿点分布于东太平洋海隆和大西洋中脊。

近期,中国大洋科考队首次在西南印度洋中脊发现了大范围的海底热液硫化物区。

矿体富含锌、铜、铅、金、银(平均品位分别是3.3%、5.5%~40%、3%~23%、1.4~55g/t、42~129g/t)[]3。

目前发现的潜在资源量达 1.4×109t。

由于海底热液硫化物富含大量的贵矿产,矿藏量大,水浅易开采,按照目前深海技术发展水平推断,热液硫化物有望成为深海采矿的首要开采对象。

富钴结壳分布于400~4000m水深海山表面、富含铁、锰、钴、镍、钛(平均品位分别是17%、23%、0.7%、0.48%、1.2%)。

海底有6.35×106 km2被钴结壳覆盖,可生产1010 t的钴[]4。

矿床主要分布在全球海洋的海山、中脊和海台的斜坡和顶部。

勘探表明目前最具开采潜力的结壳矿床位于赤道附近的中太平洋海底。

天然气水化合物主要分布在北半球,以太平洋边缘海域最多。

全球大洋中天然气水化合物的总量换算成甲烷气体约为1.8×1011~2.1×1011m3,相当于全球煤炭、石油和天然气储量的两倍,被认为是21世纪可供开发的潜力很大的新能源;生活于深海热液泉区的生物,因高压、高温、强腐蚀等特殊环境,基因有特殊价值,已引起国际社会高度重视,同时产生了巨大的产业价值。

3 深海采矿技术的现状3.1 深海采矿系统概述深海矿产矿产资源开采技术和装备的研究中,开采对象是人类至今尚未涉足、地形和环境复杂多变、最大水深6000m的洋底,开采作业受到风浪、海流、高压、腐蚀等恶劣自然条件的影响,具有很大的不确定性。

因此自20世纪60年代以来,发达国家相继投入大量资金和人力物力,进行采矿技术的全面开发研究。

国际社会深海开发技术的发展均以多矿产结核开采技术研发为起点。

19世纪70年代以来,西方发达国家通过技术移植、相关技术借鉴和二次开发及技术创新等方面的工作,完成了深海多矿产结核开采的技术储备,一旦具备商业开采的其它条件,即可通过吸收当代技术发展的最新成果,进一步提升其技术竞争力。

3.2深海矿产资源的开采技术历程深海采矿系统在不断发展的过程,必须始终解决最基本的问题:即如何最高效率地将海底的矿石采集、提升到海面、经脱水以后运输到港口。

西方发达国家早期探索过几种开采系统,按照提升方式主要划分为:拖斗式采矿系统、连续绳斗(CLB)开采系统、穿梭潜器采矿系统、流体提升采矿系[]5统。

(1)拖斗式采矿系统。

该系统由美国加利福利亚大学Mero教授[]61960年提出,由采矿船、拖缆和铲斗3部分组成。

其后虽有人在单斗基础上提出了双斗采矿的改进系统,但因该系统难以实现商业价值,研究工作未持续展开。

(2)连续绳斗法采矿系统(CLB采矿法)。

1967年,日本孟田善雄根据河道疏浚设备的作业原理,提出了单船采矿系统[]7。

1973年初,法国提出了双船采矿系统。

这两套系统均由采矿船、拖缆和牵斗牵引机等部分组成。

1968年和1970年,日本住友商事社等单位分别在1410 m水深和3760~4500m水深进行了单船采矿系统开采试验,取得了预期效果[]8。

(3)穿梭潜器采矿系统。

该项研究始于1972年,由法国人提出,系统有两种形式,分别是飞艇型和梭车形潜水遥控车。

1980年前后,由法国Vertut等人研制了梭车形潜水遥控车,该车实现了集矿扬矿一体化,基本工作原理是利用压载物和自重(550t)遥控潜入海底,集矿装置采集矿物的同时排出压载物,装满矿物后,浮至海面。

水下行驶由阿基米德螺旋推进器驱动。

主要由于动力、控制和成本问题,该系统完成模型试验后暂停了研究工作,但国际社会认为此系统可能成为第二代的商业开采系统。

(4)流体提升采矿系统。

该系统技术由集矿、提升、水面支持3大部分构成。

因采用的提升方式不同,又有水力提升采矿系统、气力提升采矿系统、轻介质提升采矿系统之分。

后者因其作业成本高,不能达到工业开采的要求,且使用煤油会污染海洋环境,故仅将其视为采集结核的一种方法。

我国的深海采矿技术自1991年启动,通过“八五”、“九五”、“十五”三个五年计划的基础实验与研究,在集矿、扬矿和遥控遥测等方面从无到有取得了较大进展。

在中国大洋协会(COMRA)十多年的努力下,通过不同原理采矿模型机的研究、综合比较,确定了我国“海底履带自行水力集矿机采集-水力管道矿浆泵提升-海面采矿船支持”的深海采矿技术方案,在此基础上完成了大洋多矿产结核中试采矿系统的技术设计和样机的加工制造。

3.3集矿技术集矿技术是深海采矿系统技术链中的首要环节,主要功能是能够按照预订的轨迹在海底矿区稀软的土质表层行走,连续采集赋存在海底沉积物表面的矿产结核矿石,并能根据扬矿工艺的要求,对所采集的矿石进行脱泥和破碎处理,然后将矿石输送至扬矿系统。

集矿机在深海底的工作环境恶劣,地形地貌复杂采集过程中必须具备承载、自动越障、避障和防沉陷的功能。

自上世纪70年代以来集矿技术的发展经历了机械式、水力式及复合式集矿技术阶段,集矿机的行走方式主要包括拖曳式、螺旋桨式、阿基米德螺旋式和履带自行式四大类型。

上世纪80年代中期后,西方发达国家在取得多矿产结核采矿技术之后,及时地把研究方向扩展到多矿产硫化物、富钴结壳和天然气水合物等多种资源领域。

我国在“八五”期间进行了水力式、机械式、水力机械复合式3种集中总体方案和采集、输送、行驶机构的工作原理、合理结构及工作参数的实验研究,研制成功了具有国际先进水平的水力式和水力机械复合式两种集矿模型机。

“九五”针对集矿机的行走方式进行了选型扩大试验,最后确定采用履带行走作为行走技术方案,随后完成了湖试集矿系统的设计制造。

“十五”对集矿机集矿机构、破碎机构、液压动力系统和水面监控系统等子系统做了充分的改进和完善。

并确定中试采矿系统1000m海试采用水力式集矿工作原理。

总体上选定了富钴结壳开采系统集矿机构的原理和机构形式,完成了水力吸扬式集矿机构的设计和制造。

3.4扬矿技术扬矿是深海矿产资源开采技术的重要组成部分,可用于不同矿种的开采,属于深海采矿工艺系统中的共性技术。

深海矿产资源赋存在最深达6000m的海底,如何在这段漫长的距离中克服海流、温差、高压、腐蚀和海面恶劣的自然天气等因素的影响,用最大提升能力、最高提升效率、最安全和稳定提升方法将海底集矿机采集的矿石输送到海面。

这是扬矿技术必须解决的问题。

3.5水面支持系统水面支持系统是采矿作业的中心,为水下设备提供存放、布放回收、作业支撑和维修,并储存结核矿石。

同时,又是人员居住、工作的基地,在采矿系统中占据重要的位置。

在七十年代末进行的几次试验开采中都是使用改装的钻井船或打捞船作为水而支持系统,专业的商业采矿船由于技术复杂、成本高昂,制造尚不现实。

海洋管理公司OMI 在国际深海采矿技术研讨会上提出了商业开采系统投资估算,其中采矿船制造费用预计为5x108美元,运行费用为8.53x107美元/年。

着眼于2010年进行海底商业开采活动,2006年10月,Nautilus公司与总部位于比利时的Jan De Nul公司[]9(国际上第二大采掘公司,拥有目前世界上最大的采掘船)达成了建造特殊深海采矿船和合作进行海底采矿的协议。

采矿船定为“Jules Verne",船身长191m,吨位24000t,计划于2009年完工,以赶上Nautilus公司计划的进行商业开采业务的日期。

我国在“十五”期间共进行了20多艘船只的调研,鉴于投资大、试后处理等问题尚未确定最后的方案。

鉴于目前成熟的海洋油气开发平台技术开采深度越来越接近金属矿产资源的赋存深度,我国正积极研究拟将海洋石油平台取代造价巨大的采矿船。

3.6测控及动力系统测控及动力系统是为整个采矿系统提供动力和能源支持,集成所有子系统的信息,并具备安全可靠和符合要求的控制、通信、监测和导航定位等功能的深海采矿综合管理系统,它保障开采作业安全、可靠、高效、连续地运行。

我国的测控技术发展迅速,出色地完成了集矿测控系统、扬矿测控系统和动力输配方案的设计。

4结束语深海采矿领域是海洋资源开发的一个全新领域,发展深海采矿技术是国家的需求。

深海采矿技术的研究,历经了15个春秋,凝结了两代研究人员的辛劳与智慧,基本完成了深海多矿产结核采矿专有技术的体系构建及主要装备研制。

然而,距实现商业开发的技术储备的目标,仅仅只是完成了基础阶段的工作,与已拥有该技术储备的先进国家相比,我们还处于落后状态。

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