海底采选矿船

随着人类对资源需求的剧增,不可再生的陆地金属矿资源在本世纪大多趋于耗竭,在陆地资源耗竭之前,尽早开辟新的资源供给渠道已是当今各国共同的抉择。海底区域是地球上尚未被人类充分认识和利用的最大的潜在战略资源基地,海底矿物资源的矿种多,数量大,品位富,有巨大的开发利用前景。已探明的深海矿产资源占我国支柱矿产数的67%,占我国主要矿产数的42%,占我国短缺矿产数的72.7%。深海矿产资源对我国资源需求的保障具有重要意义。
 
海洋面积占地表面积的71%,蕴含着非常丰富的矿产资源。根据已经探明的储量,富含铜、钴、镍、锰等,全球洋底具商业开发价值的多金属结核有700亿吨;富钴结核富含钴、镍、铂、稀土元素等,仅位于太平洋西部火山和麦哲伦海山两处富钴结壳的资源量有15亿吨;热液硫化物富含锌、铜、金、银等,目前发现的潜在金属资源量达14亿吨;天然气水合物中蕴含的能源相当于已探明全球碳氢燃料能源总和的两倍多。海底矿物资源以其矿种多、储量大、品位富的特点,蕴含着巨大的商机



海底矿产资源的价值及埋藏水深




海底矿产资源对应的大致水深

富钴结壳

 

多金属结核

上世纪中叶以来,美国、英国、日本、德国、法国等发达国家积极开展海洋采矿的研究和开发,纷纷在海底圈地,划分势力范围。我国的领海、大陆架和专属经济区的总面积约为300万平方公里,并已获得四块国际海域的勘探、采矿权,但暂时没有进行商业开发的技术能力。


海洋矿业以100米水深线为划分标准,浅于100米水深的为浅海矿业,深于100米水深的为深海矿业。
深海采矿在欧美发达国家已经做了长足的尝试与研究。从商业角度而言,多金属结核经济性和战略性的最高,故国际社会深海开发技术的发展均以多金属结核开采技术研发为起点。1970年代以来,西方发达国家通过技术移植、相关技术借鉴和二次开发及技术创新等方面的工作,完成了深海多金属结核开采的技术储备,一旦具备商业开采的其它条件,即可通过吸收当代技术发展的最新成果,进一步提升其技术竞争力。

 

多金属结核
多金属结核具有经济价值的主要成分如下图所示:

注:化学成分的组成多样化,主要取决于锰矿的种类,大小以及内核的性质。
浅海砂矿是指在滨海水动力的分选作用下富集而成的有用砂矿,该类砂矿床规模大、品位高、埋藏浅,沉积疏松。在东亚、东南亚、东南非、南美浅海中,广泛存在着含有铁、钛、锆、钨、锡、金等多种金属矿物的砂矿。浅海砂矿在东南亚、南美和非洲国家已有多年开采历史。但目前浅海砂矿的采选装备和工艺流程都极其落后,存在严重的浪费和滥采现象,造成了矿产资源的流失。在我国,海南省于2009年启动了浅海采矿项目,标志着我们迈向海洋采矿的新阶段。
在传统的选矿作业中,磨矿是动力、金属材料消耗和设备投资最大的工序,磨矿效果的好坏还直接影响选别指标的高低。浅海砂矿的形态本来就是细颗粒状。和传统的选矿作业相比,浅海采矿具有明显优势,一方面,它便于以水力提升法将矿物以矿浆的形式输送至采选平台上;另一方面,省去了耗能大、污染重、成本高的磨矿作业。
然而,与陆地相比,海洋复杂多变的风浪、地质、气象条件,极大地增加了海上采矿、选矿的难度,新技术、新装备的缺乏严重制约了海洋采矿的发展,大型、成套、专用、环保的专业海洋采选矿装备已成为发展海洋矿业的核心瓶颈与技术难题,市场急需新型高技术的采选船舶。

1.1 精采系列泰鑫1
据不完全统计,未来五年海洋采矿船的整体需求不少于500条,海洋采矿装备的市场规模不低于300亿,发展前景十分广阔。
为了响应十八大“开发海洋资源,发展海洋经济,建设海洋强国”的号召,加快我国海洋采矿的发展步伐,打破国外技术垄断,崇和实业旗下的船舶设计公司紧扣客户需求,攻坚克难,推出“精采®”系列滨海砂矿采选一体船全套设计方案,可分别用于锆钛砂矿、锡矿、铁矿的采选。崇和实业以其丰富的船舶产业链资源和经验,负责本船的投资、融资、监造和运营管理,并在此基础上,与海南省发展控股有限公司合作,开发国内首个海上矿场。
 “精采”系列船型主要针对滨海矿区,最大作业水深100米,由四大核心系统构成。采矿系统针对不同的地质条件采用绞吸式、斗轮式、高压冲水式、贯穿式等形式采矿;选矿系统针对不同的矿物形式,采取磁选机、跳汰机、螺旋溜槽等设备选矿;尾矿处理系统针对不同的尾矿特性,选用边排运输、精确尾排等排放形式;自动化监控系统对采选船舶作业过程进行精细化的监测、控制和管理。
2014年3月,崇和实业投资建造“精采”系列首条海底采选矿船---“泰鑫1”。该船是我国第一条海底采选矿船,已于2015年交船并开赴海南省万宁市保定海进行滨海锆钛矿采选施工作业。
 “泰鑫1”型全长122.2米、型宽25米、型深5.2米,在装备技术上具有多项关键性的技术突破。该船结构紧凑,功能齐备,自动化程度高,数据采集能力强,可靠性高,机动性好,能针对不同的海底地质条件选用不同的采矿系统进行锆钛矿采选。

 

 

未来,和创船舶工程将在海洋采选矿装备领域不断开发进取,“精采”系列将推出新的采矿船型,专门针对浅海矿区进行锡矿开采。在不断累积实践及技术经验的同时,和创船舶工程也将由浅海采选矿进入深海采选矿技术领域,加快突破深海采选矿的发展瓶颈,为实现我国“海洋装备强国梦”作出积极贡献!
 

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