上海交大“开拓二号”创我国深海采矿多项纪录

发布时间:2024-07-10 16:02:16
来源: 光明日报
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5次探采,创下我国深海采矿领域6项纪录,着底4102.8米,成功取回深海多金属结壳与结核。7月9日,记者从上海交通大学获悉,该校自主研制的深海重载作业采矿车工程样机“开拓二号”,近日顺利完成深海试验航次。这是国内深海重载作业采矿车首次在4000米以深海底开展深海矿产资源试开采试验,验证了“开拓二号”技术性能已达国内领先、国际先进水平。

“海底地形崎岖,海况条件比较复杂,海底采矿装备不仅需要在这样的环境中来去自如,还要具备开采和收集能力,并且能有效回收,其中每个环节都要经过海试的考验。”“开拓”系列深海采矿车首席科学家、上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院讲席教授杨建民告诉记者,长期以来,深海采矿在国际上存在三大技术难题:一是矿区海底地形异常复杂,装备安全行进困难;二是深海矿产赋存形式与物理特性复杂多样,高效开采收集困难;三是深海重载作业装备在海上风浪条件下,安全布放回收困难。

此次深海试验,“开拓二号”在海底多金属结壳与结核矿区连续成功完成5次下潜,其中4000米级深度1次,2000米级深度4次,采矿车分别达到了1802.4米、1929.9米、1955.8米、2048.5米和4102.8米等深海海底。“开拓二号”还展现出强大的海底矿岩钻进与采集能力,对紧密附着在坚硬矿岩上的多金属结壳、浅埋于稀软深海沉积物中的多金属结核等不同类型海底矿物进行了高效开采收集,成功获得200多公斤的多金属结壳、多金属结核、海底基岩等各类深海矿产样品。

为了让“开拓二号”的行进更加自由,团队研发了相关技术,不需人工操控,就可自主感知采矿环境,四条履带能够根据海底实际地形实时调整方向和状态,适应海底复杂地形行走的需要,这在国内是首创。据介绍,“开拓二号”的研发,已实现国内同类研究的6个“突破”:首次实现深海重载作业采矿车布放作业水深突破4000米大关,达到4102.8米,并获得大量多金属结壳、多金属结核等深海矿产样品;首创深海复杂海底地形高机动行进技术,实现30度以上陡峭海山、深海稀软沉积物等各种复杂海底地形的安全、稳定行进;首创深海多矿类复合钻采技术,实现对多金属结壳、多金属结核等不同类型矿石高效开采与收集;首创深水重载作业智能精细控制技术,形成作业路径智能规划、跟踪与避障能力,实现深水厘米级精准定位;首创非金属缆深海重载布放回收技术,实现4100米水深重载装备布放回收,安全工作负载等指标位居国内前列;创新深海环境扰动监测评估技术,采矿车还搭载了环境监测系统,对海底羽状流生成扩散、水下作业噪声等环境影响情况进行了全面监测与评估,为我国深海矿产资源勘探与绿色环保开采提供了珍贵的一手材料和数据。

“2013年,国外深海采矿装备研发已达到一定水平,但是国内相关研发还没有完全起步,急需填补空白。”从最初的一个设想,到蔚蓝大海的海试,杨建民带着团队主动对接国家重大战略需求,一干就是十年。2021年,团队研制的深海重载作业采矿车“开拓一号”海试成功,标志着我国深海重载作业采矿车研发向工程化、智能化迈出了重要一步。在此基础上,团队成功研制“开拓二号”采矿车,设计作业水深6000米,具备深海多金属结壳、多金属结核与深海硫化物等多类型矿产综合开采能力,实现了上海交通大学深海重载作业技术与装备谱系化发展。

随着新兴行业对稀有金属的巨大需求,深海矿产资源合理开发是未来推动民生、资源、科技、经济可持续发展的必然选择。记者了解到,上海是海洋工程装备科技创新重镇,也是全国唯一集船舶海工研发、制造、验证试验和港机建造的城市,产业链较为完整、产业基础优势突出,拥有一批致力于深海资源开采的科研创新资源,研发优势突出。近年来,上海市发改委不断加强重大科研项目的组织策划,布局一批重大科研项目,支持优势研发单位开展深海资源开采关键核心技术攻关,加快形成具有自主知识产权的创新成果。

(责任编辑:于昊阳)

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