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我國首次500米海底多金屬結(jié)核采集系統(tǒng)試驗(yàn)紀(jì)實(shí)
國際海底區(qū)域蘊(yùn)藏著多金屬結(jié)核、富鈷結(jié)殼、海底熱液硫化物等豐富的礦物資源，對于拓展國家發(fā)展空間、增加戰(zhàn)略資源儲備意義重大。
近日，在自然資源部所屬的中國大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會的支持下，由中國五礦集團(tuán)有限公司所屬長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司牽頭組織研制的“鯤龍500”海底集礦車在我國南海成功完成海底采礦試驗(yàn)。這是我國首次成功開展海底采礦試驗(yàn)，標(biāo)志著我國深海采礦技術(shù)步入國際先進(jìn)行列。
“鯤龍”走出“中國星”
6月15日凌晨5時，南海海域，“張謇”號海洋科考船抵達(dá)預(yù)定位置。
測試聲學(xué)信標(biāo)、沖洗甲板、檢測集礦作業(yè)車……海試隊(duì)員有條不紊地進(jìn)行各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。重達(dá)9.5噸的“鯤龍500”海底集礦車準(zhǔn)備就位，即將開啟“龍宮探寶之旅”。
“報告總指揮，設(shè)備檢查完畢，人員就位?！睂χv機(jī)里傳來了海試隊(duì)員的報告聲。
“開始試驗(yàn)?！彪S著長沙礦冶研究院海洋礦產(chǎn)資源開發(fā)技術(shù)研究所所長、海試現(xiàn)場總指揮毛桂庭一聲令下，收纜、解鎖、拉緊止蕩繩、A架前擺……“鯤龍500”在纜繩的牽引下緩緩升起。十幾名海試隊(duì)員牢牢地拽住止蕩繩，配合A架將海底集礦車起吊至指定位置。
10時許，“鯤龍500”成功入水?？刂剖依?，海試隊(duì)員緊盯監(jiān)控屏幕，時刻關(guān)注集礦車的位置信息、設(shè)備狀態(tài)。11時40分，“鯤龍500”著底。12時30分，開始向預(yù)定位置行走。15時11分，開始按預(yù)設(shè)的五角星軌跡行走。監(jiān)控屏幕上，一個頗具象征意義的“中國星”行走軌跡逐漸顯現(xiàn)。16時40分，在進(jìn)行5個多小時水下作業(yè)后，“鯤龍500”完成所有海底作業(yè)測試任務(wù)。
17時56分，滿載模擬錳結(jié)核的“鯤龍500”成功出水并回收至甲板。經(jīng)驗(yàn)證，多金屬結(jié)核采集系統(tǒng)39項(xiàng)功能和性能考核指標(biāo)全部達(dá)標(biāo)，我國首次500米海底試驗(yàn)取得圓滿成功。
“這是我國首次實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)集礦作業(yè)車在514米海底連續(xù)集礦作業(yè)行走，創(chuàng)造了歷史新記錄。”海試現(xiàn)場驗(yàn)收專家組組長、“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“深海多金屬結(jié)核采礦試驗(yàn)”項(xiàng)目工程總師張福民在海試驗(yàn)收意見中寫道。
項(xiàng)目驗(yàn)收專家組組長、中國工程院院士鐘掘在項(xiàng)目驗(yàn)收評審會上表示，本次海試的成功標(biāo)志著我國深海采礦技術(shù)裝備取得階段性成果，為我國海洋事業(yè)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。
多措并舉力保海試成功
據(jù)悉，本次海上試驗(yàn)歷時49天，海試團(tuán)隊(duì)分別搭乘“長和海洋”號和“張謇”號按照由淺入深的原則進(jìn)行海試。“鯤龍500”海底集礦車共下水11次，最大作業(yè)深度為514米，多金屬結(jié)核采集能力10噸/小時，單次行駛最長距離2881米，水下定位精度達(dá)0.72米，實(shí)現(xiàn)了自主行駛模式下按預(yù)定路徑進(jìn)行海底采集作業(yè)。
長沙礦冶研究院總經(jīng)理、該項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)小組組長楊應(yīng)亮介紹說，2016年，長沙礦冶研究院就在南海完成了600米管道礦漿深海輸送試驗(yàn)，再加上此次采礦車500米海底采集試驗(yàn)，至此深海礦產(chǎn)資源開發(fā)中最為關(guān)鍵的海底采集和水下長距離輸送兩大關(guān)鍵技術(shù)均獲得突破，初步掌握了多金屬結(jié)核集礦系統(tǒng)的核心技術(shù)，標(biāo)志著我國深海采礦系統(tǒng)研發(fā)由陸上試驗(yàn)全面轉(zhuǎn)入海上試驗(yàn)。
其實(shí)，本次“鯤龍”500米海試的成功，離不開項(xiàng)目管理、制度創(chuàng)新和工程團(tuán)隊(duì)建設(shè)、臨時黨支部等多方面的有力保障。
在中國大洋協(xié)會領(lǐng)導(dǎo)下，“鯤龍500”集礦車以及本次500米海試由長沙礦冶研究院牽頭，匯聚了長沙礦山研究院、中南大學(xué)、湘潭大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)等多家國內(nèi)頂尖科研單位的專業(yè)人才，建立了項(xiàng)目三級管理體系，高效推進(jìn)各項(xiàng)工作開展。
對于海試程序的嚴(yán)格管理，毛桂庭體會頗深?！斑@次海試程序上的嚴(yán)格堪比航天試驗(yàn)，我們對每一個操作步驟都進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，甚至細(xì)致到了一顆螺絲必須擰幾圈。”
如此實(shí)施嚴(yán)格的程序管理，源于此前的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。海試團(tuán)隊(duì)在之前曾進(jìn)行過一次海試。當(dāng)時，集礦車入水后卻在監(jiān)控屏幕里失蹤了。海試人員趕忙回收集礦車，經(jīng)過檢測后發(fā)現(xiàn)，原來是一個發(fā)射信標(biāo)故障導(dǎo)致無法接收信號。待到更換發(fā)射信標(biāo)后，海試團(tuán)隊(duì)已錯過最佳天氣“窗口”，只能無奈返航。
“一個小零件的故障，就能導(dǎo)致整個試驗(yàn)的失敗?！痹诿鹜タ磥?，從方案設(shè)計、設(shè)備研制，到實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、70米海試，再到500米海試，正因?yàn)轫?xiàng)目團(tuán)隊(duì)一次次的糾錯、調(diào)整，才促成了500米海試的成功。
實(shí)施嚴(yán)格的制度管理離不開海試團(tuán)隊(duì)的恪盡職守。“在這里，只有崗位、沒有單位，大家必須心往一處想，勁往一處使?！睋?jù)長沙礦冶研究院海洋所黨支部書記、海試臨時黨支部書記許曉曙介紹，通過海底采礦項(xiàng)目的開展，該院打造了我國第一支成建制的海底采礦工程團(tuán)隊(duì)，為我國未來開展深海采礦提供了重要的人才保障。
不斷攻克技術(shù)難題
積土成山，積水成淵。早在20世紀(jì)90年代中國大洋協(xié)會成立之初，就通過設(shè)立國家項(xiàng)目，支持長沙礦冶研究院、長沙礦山研究院等科研單位開展一系列深海采礦技術(shù)裝備研發(fā)試驗(yàn)，海底采礦技術(shù)裝備研發(fā)實(shí)現(xiàn)了重要突破。
2001年，長沙礦山研究院和長沙礦冶研究院在云南撫仙湖首次開展130米級水深多金屬結(jié)核采礦系統(tǒng)綜合湖試，完成了我國向深海采礦技術(shù)裝備領(lǐng)域進(jìn)軍的第一次嘗試。
相較“鯤龍500”，當(dāng)時的集礦車體積大、重量沉，湖試時因履帶打滑陷入湖底無法行走。雖然時隔17年，長沙礦冶研究院海洋所副所長龔德文仍清楚地記得湖試時的場景?！笆芗夹g(shù)條件限制，當(dāng)時根本無法實(shí)時跟蹤和準(zhǔn)確測量集礦車的行走方向，甚至連走直線都無法實(shí)現(xiàn)，更別說實(shí)現(xiàn)按規(guī)定路徑智能行走。”
針對湖試暴露出來的問題，在中國大洋協(xié)會的支持下，以長沙礦冶研究院為首的研發(fā)團(tuán)隊(duì)不斷改進(jìn)集礦車性能，完成了“鯤龍500”的重要技術(shù)積累。
2012年，《多金屬結(jié)核采集擾動試驗(yàn)系統(tǒng)研制及合同區(qū)海上試驗(yàn)》正式立項(xiàng)，“鯤龍500”集礦車研制工作以及500米海試?yán)_帷幕。隨著項(xiàng)目不斷推進(jìn)，一系列技術(shù)難題亟待解決。
長沙礦冶研究院海洋所總工程師、該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人唐紅平說：“從湖試到海試，不僅是試驗(yàn)場地的改變，集礦車的材質(zhì)、控制系統(tǒng)、行走模式、通訊設(shè)備、布放回收等關(guān)鍵技術(shù)都需要優(yōu)化?！?/p>
完善總體設(shè)計方案、建立原理實(shí)驗(yàn)測試平臺、研制原理模型樣機(jī)……研發(fā)人員經(jīng)過數(shù)輪論證、6年潛心研發(fā)、上百次實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，終于在規(guī)定時間內(nèi)完成了所有技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備改造。今年4月，隨著船舶改造、設(shè)備完善、海試物資準(zhǔn)備等工作就緒，“鯤龍500”進(jìn)入海上試驗(yàn)階段，成功完成了我國首次500米海底多金屬結(jié)核采集系統(tǒng)試驗(yàn)。
中國企業(yè)加快走向深海
雖然“鯤龍500”海試取得成功，但我國深海采礦技術(shù)裝備研發(fā)仍任重道遠(yuǎn)。目前，歐美、韓國、日本等在商業(yè)化深海采礦技術(shù)裝備方面處于世界領(lǐng)先地位。特別是近年來，一些發(fā)達(dá)國家和跨國企業(yè)技術(shù)進(jìn)步迅速，深海采礦技術(shù)裝備日趨成熟，加緊推進(jìn)我國深海采礦技術(shù)裝備研發(fā)已迫在眉睫。
“這次海試是我國深海礦產(chǎn)資源開發(fā)領(lǐng)域的一次成功嘗試，為后續(xù)國家重點(diǎn)專項(xiàng)計劃提供了重要的技術(shù)支撐。”時至今日，長沙礦冶研究院副總經(jīng)理、海試總指揮李茂林仍難掩激動?！爱?dāng)前國際海底礦產(chǎn)資源開發(fā)趨勢正在由勘探轉(zhuǎn)向開發(fā)利用，我國作為擁有最多國際海底勘探礦區(qū)的國家，理應(yīng)加緊研發(fā)適用于商業(yè)開發(fā)的技術(shù)裝備，為海底礦區(qū)開發(fā)提供技術(shù)支撐。”
近年來，在中國大洋協(xié)會支持下，以中國五礦集團(tuán)為代表的中國企業(yè)和科研院所正抓緊技術(shù)攻關(guān)，我國深海采礦技術(shù)裝備研發(fā)的步伐逐步加快。去年5月，中國五礦集團(tuán)與國際海底管理局簽定了《多金屬結(jié)核勘探合同》，在東太平洋國際海底擁有7.32萬平方公里的多金屬結(jié)核礦區(qū)，成為國內(nèi)首家獲得國際海底礦區(qū)專屬勘探權(quán)和優(yōu)先開采權(quán)的企業(yè)。
中國五礦集團(tuán)有限公司副總經(jīng)理劉才明說：“中國五礦擁有我國唯一以企業(yè)為主體獲得的國際海底礦區(qū)，目前我們正積極開展國際合作和參與國際規(guī)則制定，推動海洋科技成果實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化?！?/p>
劉才明表示，下一步，中國五礦集團(tuán)將以深海礦產(chǎn)資源的商業(yè)化開發(fā)為戰(zhàn)略目標(biāo)，按照由淺入深原則，逐步實(shí)施不同水深的采礦系統(tǒng)與裝備的海上試驗(yàn)，著力完成1000米級深海采礦整體聯(lián)動試驗(yàn)和6000米級水深的我國國際海底礦區(qū)多金屬結(jié)核采礦關(guān)鍵裝備試驗(yàn)等項(xiàng)目，為履行我國多金屬結(jié)核勘探合同、發(fā)展深海采礦技術(shù)與裝備提供技術(shù)支撐。
隨著我國海底采礦裝備的深度不斷拓展，研發(fā)實(shí)力不斷提高，相信未來，“鯤龍”入海采“寶藏”的傳奇還將不斷續(xù)寫！
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