首次突破4000米，“开拓二号”创我国深海采矿6项纪录

第一财经9日从上海市新闻办组织的集体采访中获悉，近日，由上海交通大学自主研制的深海重载作业采矿车工程样机“开拓二号”，在成功完成深海试验航次后，搭乘“向阳红03”号科考船顺利返回厦门，海试取得圆满成功。

此次海试，“开拓二号”5次探采，创下了我国深海采矿领域的6项纪录，着底4102.8米，成功取回深海多金属结壳与结核。

大洋海底蕴藏着丰富的多金属结核、富钴结壳和多金属硫化物等矿产资源，富含铜、钴、镍、锰等重要关键材料，应用价值极高。深海矿产资源开发也带动海洋诸多产业的前沿与颠覆性技术研究。

上海交大供图

国内深海重载作业采矿车

海试水深首次突破4000米

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。在未来10~15年，深海矿产资源开发有望取得突破性进展，实现商业化开发利用。

这次深海试验，“开拓二号”在海底多金属结壳与结核矿区，连续成功完成了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，这是国内深海重载作业采矿车首次在4000米以下深海底开展深海矿产资源试开采试验。

上海交大供图

随船参加海试的青岛海洋地质研究所深海地质与矿产室副主任黄威表示，“开拓二号”具备高效、稳定采集深海多金属结壳矿石的能力，针对附着在斜坡基岩之上的多金属结壳，它的切削能力可以把结壳和基岩快速分离开，高效地把结壳矿石吸入集矿箱。此外，该深海采矿车的爬坡和避障能力可以让它在复杂地形环境下实现多方向进行，从而大范围覆盖结壳矿区，提升矿石采收率。同时，深海采矿车的布放与回收是一个技术难点。“开拓二号”连续5天在6级风、4级海况条件下作业，成功完成了多次、连续深海布放、海底作业与提升回收，装备安全性、可靠性得到了检验。

“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，并且能有效地回收，其中的每一个环节，都要经过海试的考验。”海试首席科学家、上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院教授杨建民介绍，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。

他对第一财经解释，这次其中一个突破就是采矿车作业的水深达到了4102.8米。第二，实现了多矿类复合钻采技术，这个技术使得我们可以对比如附着在坚硬岩石上的结壳进行剥离开采，同时我们也可以对细软沉积物上的多金属结壳、多金属结核等不同类型矿石进行采集。第三，还实现了深海复杂海底地形高机动行进技术，既可以在陡峭30度山坡的环境当中进行行进，又可以在细软的沉积物体质当很好地、高效地行进。

据团队介绍，除了上述三个突破之外，还首创深水重载作业智能精细控制技术，首创非金属缆深海重载布放回收技术，创新深海环境扰动监测评估技术，共有6项突破。

从实验室到大海

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于一体的城市。深海矿产资源开发技术与装备创新研发，也对推进上海科创中心建设具有重要意义。

上海交大供图

近年来，上海交通大学提出“大海洋”战略，重点打造海洋装备交叉创新研究平台；2019年获批建设教育部深海重载作业装备集成攻关大平台，在此基础上于2021年获批上海长兴海洋实验室新型研发机构，以高端海洋装备研发为核心，打造准工业化实验室。“开拓”系列采矿车的成功研制将有力推动上海长兴海洋实验室成为我国深海采矿技术的重要研究基地。

“2013年，国外深海采矿装备研发早已经达到了一定水平，但是在国内，相关研发还没有完全起步，当时我就觉得在深海探采这方面，中国需要填补空白。” 如今，杨建民已投入到这项工作十年，先后成功研制了深海重载作业采矿车“开拓一号”与“开拓二号”。

他对第一财经表示，这次有些技术就是和企业一起做的，接下来可能也会用一些技术突破，来促进这方面的产业化发展。