关键技术和环境影响挑战
1、技术装备挑战
(1) 深海采矿系统极其庞大
深海矿产资源开发是一项庞大且极其复杂的系统工程,涉及矿区资源勘探、采矿作业、矿物预处理以及全过程中的环境保护与恢复,开发过程受严格的环保要求及复杂海洋环境等方面的约束,技术体系极为复杂,其理论支撑、体系结构、作业模式、可靠性及运维技术等环节亟待提高。
(2) 深水环境条件极端恶劣
深海采矿通常是在水深可达 6000 m的海域进行,海洋环境下的风、浪、流以及内波等条件,将对于水面支持船、提升管道、海底采矿车在其安装、生产、维护、风险规避以及回收等各个阶段的正常运作和安全有着重要影响。 此外,深海地质、地形、水深、矿石赋存形式的复杂性,对于采矿车海底作业有着巨大挑战。
(3) 泵管关键设备可靠性不足
长距离输送中,单台提升泵难以满足水深要求,多级提升泵串联则需要实现功率扬程匹配,系统可靠性面临较大挑战。提升泵的耐腐蚀、耐磨损、耐冲击等技术难题仍未解决。矿石提升系统中大颗粒固液两相流存在堵塞风险,在复杂海洋环境中超长管系的动力响应机理还不明确,对于管道系统的可靠性设计研究不够深入。
(4) 多元信息融合和协同作业困难
海底采矿车定位导航困难, 需设计以惯性导航为主,多普勒测速仪、深度计、高度计、声呐、水下摄像装置等传感器为辅的综合导航系统,基于多传感器信息融合技术,实现水下采矿车的精准定位、协同控制和精确跟踪。目前国产组合导航定位装备和算法的深水定位精度不够;国产大功率深水电缆和光纤技术的稳定性与可靠性有待提高;深海传感器、水密接插件、中央控制系统等关键元器件较多依赖进口,自有产品的稳定性和可靠性仍需进一步提高。