中投網(wǎng)2025-06-30 09:07 來(lái)源：中投顧問(wèn)產(chǎn)業(yè)研究大腦
中投顧問(wèn)重磅推出"產(chǎn)業(yè)大腦"系列產(chǎn)品，高效賦能產(chǎn)業(yè)投資及產(chǎn)業(yè)發(fā)展各種工作場(chǎng)景，歡迎試用體驗(yàn)！ | ||||
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在陸地資源日漸稀缺的當(dāng)下，深海礦產(chǎn)以其巨大儲(chǔ)量和戰(zhàn)略?xún)r(jià)值，成為全球資源競(jìng)爭(zhēng)的新戰(zhàn)場(chǎng)。深海礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)裝備作為解鎖海底寶藏的核心鑰匙，正經(jīng)歷從概念驗(yàn)證到技術(shù)突破的關(guān)鍵階段。盡管距離商業(yè)化開(kāi)采仍有距離，但各國(guó)已在勘探、開(kāi)采、輸送等領(lǐng)域展開(kāi)激烈角逐。
一、深海礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)：復(fù)雜系統(tǒng)的全鏈條競(jìng)爭(zhēng)
深海礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)是涵蓋勘探、開(kāi)采、運(yùn)輸?shù)某?jí)工程，其產(chǎn)業(yè)鏈包含四大核心環(huán)節(jié)：通過(guò)海底挖掘系統(tǒng)采集礦漿，經(jīng)水下舉升泵與隔水管系統(tǒng)輸送至脫水裝置，分離后的礦物存儲(chǔ)轉(zhuǎn)運(yùn)，最終由駁船運(yùn)往陸地。這一過(guò)程需協(xié)調(diào)海底作業(yè)、動(dòng)力傳輸、中央控制等六大系統(tǒng)，例如加拿大鸚鵡螺礦業(yè)的試驗(yàn)系統(tǒng)，涉及 2000 多個(gè)精密部件協(xié)同運(yùn)作。目前全球尚無(wú)成熟商業(yè)化系統(tǒng)，多數(shù)國(guó)家仍處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)或小規(guī)模海試階段。
二、勘探裝備：從無(wú)人探測(cè)到精準(zhǔn)定位的技術(shù)迭代
(一)智能潛航器的深度突破
無(wú)人潛航器已成為深�？碧街髁�。美國(guó) “海神” 號(hào) AUV 搭載的多波束聲吶，可繪制精度達(dá) 10 厘米的海底地形圖;日本 “海溝號(hào)” ROV 配備的熱液異常傳感器，能在 450℃高溫環(huán)境下探測(cè)硫化物礦脈。我國(guó) “海翼” 系列水下滑翔機(jī)續(xù)航里程突破 1.2 萬(wàn)公里，在南海完成連續(xù) 90 天的資源普查。
(二)影像與取樣技術(shù)革新
海底攝像裝備正邁向超高清時(shí)代。挪威 Kongsberg 公司的 4K 水下攝像機(jī)，在 5000 米水深實(shí)現(xiàn) 120 幀 / 秒的動(dòng)態(tài)拍攝，可清晰識(shí)別 3 厘米大小的礦物顆粒。取樣技術(shù)也不斷升級(jí)，我國(guó) “蛟龍” 號(hào)載人潛水器搭載的液壓保真取樣器，能在 1100 個(gè)大氣壓下完整采集生物樣本，為資源評(píng)估提供關(guān)鍵依據(jù)。
(三)成本與性能的平衡挑戰(zhàn)
深�？碧窖b備研發(fā)面臨 “三高” 難題：高壓(110MPa)、低溫(2℃)、長(zhǎng)距通信(1000 公里級(jí))。法國(guó)研制的低成本 ROV 通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)，將單臺(tái)造價(jià)控制在 50 萬(wàn)美元，但續(xù)航時(shí)間僅 8 小時(shí)。如何在保證性能的同時(shí)降低成本，成為各國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。
三、開(kāi)采系統(tǒng)：四大技術(shù)路線的優(yōu)劣博弈
全球已形成四種主流采礦技術(shù)：
拖斗式：美國(guó)早期試驗(yàn)中，拖斗日均采集量?jī)H 20 噸，且路徑偏差達(dá) 50 米
連續(xù)線斗：日本 1980 年代的試驗(yàn)因纜繩纏繞導(dǎo)致 32 次停機(jī)事故
海洋梭式：加拿大原型機(jī)單次充電僅能作業(yè) 3 小時(shí)，電池成本占總造價(jià) 40%
管道提升式：比利時(shí) GSR 公司的試驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 24 小時(shí)連續(xù)作業(yè)，輸送效率達(dá) 150 噸 / 小時(shí)，成為當(dāng)前最具商業(yè)化潛力的方案四、核心裝備：深海采礦的三大技術(shù)高地
(一)深海采礦船：移動(dòng)的海上工廠
全球首艘專(zhuān)業(yè)采礦船 “鸚鵡螺新紀(jì)元” 號(hào)，由中加聯(lián)合制造，集成四大核心系統(tǒng)：
布放回收系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn) 3000 米水深設(shè)備的精準(zhǔn)投放
礦物脫水系統(tǒng)：將礦漿含水量從 90% 降至 20%
智能供電系統(tǒng)：采用雙級(jí)環(huán)形供電，保障 24 小時(shí)不間斷作業(yè)
我國(guó)正在研制的新一代采礦船，計(jì)劃搭載模塊化反應(yīng)堆，續(xù)航能力提升至 180 天
(二)海底采礦車(chē)：深海作業(yè)的鋼鐵螞蟻
履帶式設(shè)計(jì)成為主流趨勢(shì)：
加拿大鸚鵡螺：2017 年試驗(yàn)車(chē)在 1600 米水深采集效率達(dá) 3 噸 / 小時(shí)
日本 JOGMEC：2020 年富鈷結(jié)殼采礦車(chē)單次作業(yè)覆蓋面積達(dá) 2000 平方米
我國(guó)自主研發(fā)的 “鯤龍” 號(hào)采用仿生履帶，在 500 米海試中實(shí)現(xiàn)坡度 45° 攀爬，但在復(fù)雜地形的自主導(dǎo)航精度仍有提升空間
(三)深海舉升泵：資源輸送的超級(jí)心臟
多級(jí)離心泵與隔膜泵分庭抗禮：
美國(guó) OMI：2.1MW 離心泵在 5000 米水深實(shí)現(xiàn) 1000 噸采集量
加拿大鸚鵡螺：隔膜泵創(chuàng)造 45.5MPa 壓力紀(jì)錄，但試驗(yàn)中出現(xiàn)過(guò)流道堵塞
我國(guó)正在研發(fā)的超導(dǎo)磁力泵，理論效率比傳統(tǒng)泵提升 30%，預(yù)計(jì) 2025 年完成樣機(jī)測(cè)試
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