長沙礦山研究院有限責(zé)任公司海洋采礦研究所不久前傳來喜訊——“一種海底富鈷結(jié)殼礦區(qū)采礦實驗車”獲得國家發(fā)明專利。該專利為“十二五”國家大洋重大專項“富鈷結(jié)殼資源評價”的重點(diǎn)專項“富鈷結(jié)殼開采可行性及規(guī)模取樣裝置研究”前期研究的階段成果。該成果計劃今年在西太平洋我國富鈷結(jié)殼合同區(qū)內(nèi)應(yīng)用。

此項發(fā)明專利的獲批意義重大。該海底富鈷結(jié)殼礦區(qū)采礦實驗車采用船載萬米光纖纜吊放、供電和通信，可在4000米水深工作。

據(jù)了解，海底礦藏豐富，除油氣資源和海濱礦砂外，還有多金屬結(jié)核、富鈷結(jié)殼和多金屬硫化物等金屬礦產(chǎn)資源。2014年，我國通過與國際海底管理局簽訂勘探合同在西北太平洋海山區(qū)獲得一塊面積為3000平方千米的富鈷結(jié)殼礦區(qū)；勘探時間為15年，我國需在第8年、第10年分別完成勘探區(qū)面積1/3的區(qū)域放棄，最終保留1000平方千米作為享有優(yōu)先開采權(quán)的礦區(qū)。

根據(jù)《大洋富鈷結(jié)殼資源勘查規(guī)范》，我國富鈷結(jié)殼資源勘查分為資源調(diào)查、一般勘探和詳細(xì)勘探三個階段。通過近3年海上加密試驗、室內(nèi)理論總結(jié)探索，目前我國富鈷結(jié)殼資源勘查建立了一般勘探階段和詳細(xì)勘探階段的工作網(wǎng)度，已從資源調(diào)查階段邁向一般勘探階段。

但海底采礦難度比陸地大得多，不僅要面對深海底的巨大水壓力、海水中電磁波傳播的嚴(yán)重衰減等因素，還要面對海底資源賦存狀態(tài)、環(huán)境保護(hù)等特殊要求。

據(jù)了解，富鈷結(jié)殼礦床多分布于400~4000米水深的海山、中脊和海臺的斜坡和頂部表面，以2~20厘米的結(jié)殼黏附在基石上，問題是如何將結(jié)殼從基石上有效剝離。對此，業(yè)內(nèi)人士將深海富鈷結(jié)殼的采集視為富鈷結(jié)殼商業(yè)開采的關(guān)鍵。

在這方面，德國、韓國以及我國的中南大學(xué)、長沙礦山研究院等單位的研究團(tuán)隊做了大量的理論分析和試驗研究。海底采礦車行走技術(shù)便是其一。

此次獲得發(fā)明專利的試驗車，主要包括履帶車架、中柱、推進(jìn)器、壓力補(bǔ)償器、電子倉、吸礦頭推進(jìn)油缸、吸礦頭固定架、履帶輪、液壓泵吸礦頭、水下逆變器、履帶輪液壓馬達(dá)、銑挖頭、水下電池、銑挖頭滑架、銑挖頭推進(jìn)油缸、閥箱、聲學(xué)測厚探頭、水下攝像頭、聲學(xué)探頭架、鋼纜、滑輪組、機(jī)械臂、折臂油缸、液壓馬達(dá)等。利用該發(fā)明，能對富鈷結(jié)殼礦體的分布特征實時在線測試，獲得探測礦體厚度，進(jìn)而調(diào)整采礦頭的截割破碎深度，提高工作效率，降低貧化率。

長沙礦山研究院海洋采礦所基于深海富鈷結(jié)殼規(guī)模取樣測試裝置的技術(shù)成果，計劃于今年首次在位于西太平洋的我國富鈷結(jié)殼合同區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場聲學(xué)測厚、行走、破碎和采集，以獲取噸級規(guī)模的富鈷結(jié)殼礦樣，從而驗證深海富鈷結(jié)殼礦開采技術(shù)可行性，獲取相關(guān)關(guān)鍵參數(shù)，為合同區(qū)內(nèi)富鈷結(jié)殼礦產(chǎn)資源評價和合同期限內(nèi)履行75%合同區(qū)面積的放棄提供依據(jù)。