综述:深海多金属结核采矿:成本降低与效率提升技术综述

时间:2026年5月17日
来源:International Journal of Mining Science and Technology

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徐立新|刘亚娇|洪志超摘要现有关于深海多金属结核开采的综述仅关注了单个设备的结构优化,缺乏针对“降低成本和提高效率”这一核心双重目标的全产业链关键技术的系统分析,这无法支持商业化进程。为填补这一空白,本文基于“精准海底结核采集–长距离稳定运输”的全产业链技术框架,系统梳理了三个核

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徐立新|刘亚娇|洪志超

摘要

现有关于深海多金属结核开采的综述仅关注了单个设备的结构优化,缺乏针对“降低成本和提高效率”这一核心双重目标的全产业链关键技术的系统分析,这无法支持商业化进程。为填补这一空白,本文基于“精准海底结核采集–长距离稳定运输”的全产业链技术框架,系统梳理了三个核心阶段(海底采矿车辆移动性、矿物采集和矿石提升)的技术进展和瓶颈,并探讨了可行的成本节约和效率提升方案。研究结果表明,结核富集区独特的软沉积物特性(含水量312%–577%,内摩擦角<8°,无排水抗剪强度4.0–15.5 kPa)是限制设备稳定性的主要因素。优化后的尖锐三角形履带鞋在典型工作条件(滑移率15%,行驶速度0.6 m/s)下可将最大牵引力提高120%;而加厚三角形履带鞋则在重量减轻18%的情况下使牵引力提高70.4%。液压采集技术目前占据主导地位,其中科安达效应方案的最大效率可达87%,多级离心液压提升技术成为工程研究的重点。创新性地,采矿与碳封存的协同作用使单位收入增加了606.3%,同时降低了62.8%的二氧化碳封存成本;而用于废水能量回收的ORC系统可满足总采矿电力需求的15–20%。实现商业化的主要障碍包括移动性与采集系统不协调、管道运输不稳定、材料对极端条件的适应性差以及成本过高。本文明确了全产业链优化的关键突破方向,为深海多金属结核开采技术的产业化提供了系统框架和技术参考。

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