智能采礦裝備助力深海淘金 深圳強化集成創(chuàng)新，前瞻布局深海礦產資源開發(fā)-今日聚焦

讀特客戶端·深圳新聞網2023年5月29日訊（深圳特區(qū)報記者 吳亞男）深圳坪山，深圳市金航深海礦產開發(fā)集團有限公司（簡稱“金航集團”）實驗基地。一個長達20米的特制水柜，裝滿1.7米深的海水。鋪著淤泥的水柜底部，散落著大量模擬礦石。形似坦克的“金航一號”采礦機器人樣機行走其間，不時用前部的機械式采集頭將礦石收入囊中，再分揀出不同粒徑的碎石。

(資料圖片僅供參考)

深?！疤越稹?，深圳率先布局。金航集團10多年來聚焦深海智能采礦裝備研發(fā)制造、海底新能源金屬采礦運營，通過整合海洋油氣、海工裝備等技術資源進行集成創(chuàng)新，研發(fā)設計出涵蓋水面采礦船、礦石提升系統(tǒng)、海底采礦系統(tǒng)在內的整套深海采礦裝備系統(tǒng)，為我國實現(xiàn)智能深海礦產資源開發(fā)提供支撐；同時，與深海資源勘探、環(huán)保、選冶加工等領域的龍頭企業(yè)及科研機構合作，助推海洋戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展。

機器人“礦工”潛入數千米海底作業(yè)

深邃廣袤的海底，蘊藏著豐富資源。人類勘探發(fā)現(xiàn)，在4000至6000米深的大洋海床上，賦存著數萬億個形如土豆的多金屬結核礦石。它們富含的錳、鎳、銅、鈷等金屬，都是寶貴的戰(zhàn)略資源。

“我國資源對外依賴度高，深海礦產開發(fā)利用具有必要性?！苯鸷郊瘓F董事長唐新孝告訴記者，深海采礦須將賦存在數千米深海底的結核高效采集提升到海面，經脫水后輸運到陸地，涉及資源探采、海工裝備、海洋環(huán)境工程等多個領域，技術體系復雜。海底的巨大水壓、風浪流復雜流場等各種嚴峻惡劣的極端環(huán)境，以及深海多金屬結核的特殊賦存狀態(tài)、特殊環(huán)境保護要求，都使得深海礦產開采、工藝裝備不能直接采用成熟的陸地采礦技術，且與海洋油氣開采存在明顯不同。

為此，金航集團2009年成立以來，全球招攬優(yōu)秀專業(yè)人才，組建了一支國際化產業(yè)化發(fā)展核心團隊，同時通過集成創(chuàng)新、合作實驗等多種方式，深耕深海開發(fā)高端裝備技術，成功研發(fā)設計出管道提升式深海采礦裝備系統(tǒng)。該系統(tǒng)由海底采集結核的深海采礦機器人、水面的采礦船，以及將采集到的結核從海底通過提升管輸送到水面采礦船上的提升系統(tǒng)三部分組成。

采礦機器人被業(yè)界視作采礦裝備系統(tǒng)中最復雜的關鍵設備。2022年，金航集團研制出深海采礦機器人試驗樣機“金航一號”。他們以此為測試平臺，開展采礦裝備系統(tǒng)各個子系統(tǒng)的試驗和驗證，以驗證設計參數是否符合預期。

“我們對子系統(tǒng)的試驗有很多種，比如說采集頭，它是采礦機器人深海采礦的關鍵子系統(tǒng)。通過模擬海底采集試驗，對比不同采集頭在不同速度下的采集率等參數，我們就可以實現(xiàn)優(yōu)化設計?！苯鸷郊瘓F技術人員說。

“潛入5000米深的海底進行采礦作業(yè)，機器人需要有更精準的綜合導航定位能力、耐壓能力、智能控制和自主行駛能力?！苯鸷郊瘓F水下裝備總監(jiān)歐陽建軍介紹，該公司在采礦機器人中運用了一系列前沿人工智能技術，確保機器人在各種海底環(huán)境下自如行走、自動識別礦產的豐富程度、自動調節(jié)行進速度，并使機器人與提升管“親密配合”，使整個采礦工作處于能效比最優(yōu)的狀態(tài)。

同時，針對海底結構特點而設計的采礦機器人，可大幅減少礦石收集過程中對海床的擾動，減少對海洋環(huán)境的影響，實現(xiàn)綠色開發(fā)。

“智慧大腦”讓深海采礦更高效

深海采礦作業(yè)，采礦船離海岸距離達2000公里以上。如果某一關鍵設備出現(xiàn)故障導致停產，而此時采礦船上沒有相應備件供應急搶修，即使第一時間通知供應船飛速馳援，也至少需要3天。若設備加裝了傳感器等智能設備，后臺就能實時監(jiān)控、提前預判，從而提前備件，實現(xiàn)預知性維保，提高生產效率。

這種數字化智慧系統(tǒng)，金航集團已經將其融入整套采礦裝備中。研發(fā)人員采用大量最新成果，同時運用大數據、人工智能等技術，將深海采礦系統(tǒng)集成為高度自動化、少人化的作業(yè)系統(tǒng)，有助實現(xiàn)智能深海采礦商業(yè)化應用。

“我們將通過數字孿生系統(tǒng)軟硬件組合，搭建可實時監(jiān)控生產全流程、實時感知采礦設備‘喜怒哀樂’的深海智慧采礦系統(tǒng)?！睔W陽建軍表示，該智慧系統(tǒng)由多個子系統(tǒng)組成，相當于為深海采礦裝上“智能大腦”，以實現(xiàn)采礦作業(yè)的高度自治、智能診斷、預知性維修，從而確保采礦生產運行的穩(wěn)定可靠，降低故障率，提高生產效率。

據了解，整套深海采礦裝備涉及大量的設備，上下游產業(yè)鏈長。金航集團在研發(fā)設計時堅持走國產化道路，希望帶動整個產業(yè)集群的發(fā)展?！耙劳猩詈Ｖ腔鄄傻V系統(tǒng)實現(xiàn)預知性維修，在一定程度上能提升裝備國產化率?！?歐陽建軍表示，我國生產配套能力強，可以預留充足備件。

采礦船獲批邁出商業(yè)化重要一步

2022年海博會上，金航集團完成的國內首個擁有自主知識產權的深海采礦船及立管設計，獲得世界五大船級社之一中國船級社頒發(fā)的原則性批準證書。這意味著在率先實現(xiàn)深海礦產商業(yè)化開發(fā)的征程上，金航集團邁出了極其重要而堅實的一步。

深海采礦船是海上采礦生產的母船，也是深海礦物開采系統(tǒng)中最重要的水面支持系統(tǒng)。金航集團設計的第一套采礦船全長200多米、寬40米，大小堪比輕型航母，年開采能力可達80萬噸礦石。

“通過集成創(chuàng)新，采礦船除了設計有完整的深海采礦系統(tǒng)、礦物提升系統(tǒng)等,還創(chuàng)新設計了礦物脫水系統(tǒng)、儲存轉運系統(tǒng)等。”歐陽建軍告訴記者，深海采礦的設計專業(yè)性很強，需要匯聚船舶建造、礦石開采、海洋工程等多個領域的人才，在設計過程中需要充分考慮海洋環(huán)境。某些技術應用雖然已在陸地上非常成熟，但不能直接照搬到深海采礦的場景中。

目前，金航集團的整套采礦裝備系統(tǒng)已完成兩輪設計，部分子系統(tǒng)完成了第三輪設計。金航集團董事長唐新孝表示，隨著研發(fā)設計的不斷改進和技術的日趨完善，采礦裝備的生產和商業(yè)化采礦指日可待，金航集團希望成為國內民營企業(yè)界進行深海礦產資源開發(fā)的“吃蟹者”。

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