深海矿产资源开采技术的现状与发展趋势.pdf

深海矿产资源开采技术的现状与发展趋势阳宁，陈光国（长沙矿冶研究院国家深海矿产资源开发利用技术实验室，湖南长沙410012）摘要：深海是人类资源的一大宝库。本文介绍了近期研究的多金属结核、富钴结壳和热液硫化物等几种资源的基本情况，并就相关采矿技术的国内外现状进行了归纳整理，提出了采矿技术应该研究的问题，针对硫化物开采提出了相应的系统概念。关键词：深海采矿；多金属结核；热液硫化物；集矿技术；海洋资源中图分类号：P744文献标识码：B21世纪是海洋开发的世纪。在当前各国Neptune正在作开采技术和资金方面的积极准领土范围基本确定和陆地资源日趋减少的备[3]，拟在他国专属经济区实现海底热液硫化情况下，战略资源的国际竞争焦点集中在极物预期的商业开采。随着深海越来越多的富矿地、空间、海洋。深海金属矿资源被认为是21区进入人类的视野，深海采矿技术发展的步伐世纪陆地矿最重要的可接替资源，作为人类正在加快，商业开采的时代即将来临。尚未开发的宝地和高技术领域之一，已经成1深海蕴藏丰富的矿产资源为各国的重要战略目标。目前，世界上许多国家的深海采矿活动都是在《联合国海洋法国际海底区域内蕴藏着丰富的战略金公约》的框架下和国际海底管理局的规范引属、能源和生物资源[4]，其中具有商业开发前导下进行的[1]。“区域”将成为21世纪多种自景的资源包括：多金属结核、多金属硫化物、然资源的战略性开发基地，区域资源的竞争富钴结壳等金属矿产资源，以及天然气水合与开发日益成为全球事务的一个突出问题。物和生物基因资源。深海矿产资源开采技术是海洋资源开多金属结核又称锰结核，主要分布于水发技术的最前沿，标志着一个国家开发海洋深4000～6000m海底表层，富含铜、钴、镍、锰资源的综合能力和技术水平。西方各国从20（平均品位分别是1.00%、0.22%、1.30%、世纪50年代末开始投资进行“区域”活动，25.0%）。全球洋底具有商业开发潜力的多金抢先占有最具商业远景多金属结核富矿区，属结核达1×1011t，主要集中在太平洋的CC并且已形成了多金属结核商业开采前的技区、东南太平洋秘鲁海盆、北印度洋中心。术储备。随着科技的不断进步[2]，人类所能到多金属硫化物位于大洋中脊和断裂活动达的海洋开采深度逐渐增加。目前，海洋油带，赋存在较浅的水域，一般2500m左右。多气资源领域的海上工业平台最大开采深度数矿点分布于东太平洋海隆和大西洋中脊。已经突破了3000m，深海各项开采技术也在近期，中国大洋科考队首次在西南印度洋中不断跟进和完善。照此趋势可以推测，人类脊发现了大范围的海底热液硫化物区[5]。矿将于2019年达到多金属结核的开采深度。体富含锌、铜、铅、金、银（平均品位分别是世界著名的深海底商业采矿公司Nautilus和3.3%、5.5%～40%、3%～23%、1.4～55g/t、42～12凿岩机械气动工具，2010（1）129g/t）。目前发现的潜在资源量达1.4×109t。的采矿系统。由于海底热液硫化物富含大量的贵金属，矿拖斗式采矿系统由美国加利福利亚大学藏量大，水浅易开采，按照目前深海技术发展在1960年提出[7]，由采矿船、拖缆和铲斗三水平推断，热液硫化物有望成为深海采矿的部分组成。这是最简单的开采海底锰结核的首采对象。方法，由采矿船上安装一铲斗。这种铲斗按自富钴结壳分布于400～4000m水深海山由落体的速度降到海底，系在铲上的音响计表面、富含铁、锰、钴、镍、钛（平均品位分别是提示操作者何时铲斗到达海底。铲斗能横越17%、23%、0.7%、0.48%、1.2%）。海底有6.35×海底拖动，直到装满结核后将它取回。由于该106km2被钴结壳覆盖，可生产1010t的钴。矿系统可操作性差，采集效率低，难以实现商业床主要分布在全球海洋的海山、中脊和海台开采的目标，不久便停止研究工作。鉴于该方的斜坡和顶部。勘探表明目前最具开采潜力法原理简单，系统各部件工作相互影响较小，的结壳矿床位于赤道附近的中太平洋海底。灵活性好，韩国釜庆大学2004年继续研究了天然气水化合物主要分布在北半球，以采用集矿机加拖网提升系统[8]，用于海底锰太平洋边缘海域最多。全球大洋中天然气结核的小规模开采。水化合物的总量换算成甲烷气体约为1.8×连续绳斗法采矿系统是日本人上世纪1011～2.1×1011m3，相当于全球煤炭、石油和60年代末提出来的，于70年代初进行了大天然气储量的两倍，被认为是21世纪可供量海试，取得了预期效果。该系统由采矿船、开发的潜力很大的新能源；生活于深海热液拖缆、索斗和牵引机等部分组成，具有系统简泉区的生物，因高压、高温、强腐蚀等特殊环单、投资少等优点，但是由于铲斗在海底无法境，基因有特殊价值，已引起国际社会高度重控制、不能适应海底地形和丰度变化，致使资视，同时产生了巨大的产业价值。源损失