长沙矿山研究院有限责任公司海洋采矿研究所不久前传来喜讯——“一种海底富钴结壳矿区采矿实验车”获得国家发明专利。该专利为“十二五”国家大洋重大专项“富钴结壳资源评价”的重点专项“富钴结壳开采可行性及规模取样装置研究”前期研究的阶段成果。该成果计划今年在西太平洋我国富钴结壳合同区内应用。

 

此项发明专利的获批意义重大。该海底富钴结壳矿区采矿实验车采用船载万米光纤缆吊放、供电和通信，可在4000米水深工作。

 

据了解，海底矿藏丰富，除油气资源和海滨矿砂外，还有多金属结核、富钴结壳和多金属硫化物等金属矿产资源。2014年，我国通过与国际海底管理局签订勘探合同在西北太平洋海山区获得一块面积为3000平方千米的富钴结壳矿区;勘探时间为15年，我国需在第8年、第10年分别完成勘探区面积1/3的区域放弃，最终保留1000平方千米作为享有优先开采权的矿区。

 

根据《大洋富钴结壳资源勘查规范》，我国富钴结壳资源勘查分为资源调查、一般勘探和详细勘探三个阶段。通过近3年海上加密试验、室内理论总结探索，目前我国富钴结壳资源勘查建立了一般勘探阶段和详细勘探阶段的工作网度，已从资源调查阶段迈向一般勘探阶段。

 

但海底采矿难度比陆地大得多，不仅要面对深海底的巨大水压力、海水中电磁波传播的严重衰减等因素，还要面对海底资源赋存状态、环境保护等特殊要求。

 

据了解，富钴结壳矿床多分布于400~4000米水深的海山、中脊和海台的斜坡和顶部表面，以2~20厘米的结壳黏附在基石上，问题是如何将结壳从基石上有效剥离。对此，业内人士将深海富钴结壳的采集视为富钴结壳商业开采的关键。

 

在这方面，德国、韩国以及我国的中南大学、长沙矿山研究院等单位的研究团队做了大量的理论分析和试验研究。海底采矿车行走技术便是其一。

 

此次获得发明专利的试验车，主要包括履带车架、中柱、推进器、压力补偿器、电子仓、吸矿头推进油缸、吸矿头固定架、履带轮、液压泵吸矿头、水下逆变器、履带轮液压马达、铣挖头、水下电池、铣挖头滑架、铣挖头推进油缸、阀箱、声学测厚探头、水下摄像头、声学探头架、钢缆、滑轮组、机械臂、折臂油缸、液压马达等。利用该发明，能对富钴结壳矿体的分布特征实时在线测试，获得探测矿体厚度，进而调整采矿头的截割破碎深度，提高工作效率，降低贫化率。

长沙矿山研究院海洋采矿所基于深海富钴结壳规模取样测试装置的技术成果，计划于今年首次在位于西太平洋的我国富钴结壳合同区进行现场声学测厚、行走、破碎和采集，以获取吨级规模的富钴结壳矿样，从而验证深海富钴结壳矿开采技术可行性，获取相关关键参数，为合同区内富钴结壳矿产资源评价和合同期限内履行75%合同区面积的放弃提供依据。