Добыча полезных ископаемых тихого океана

Когда слышишь про добычу полезных ископаемых на дне Тихого океана, многие сразу представляют футуристические установки, роющие глубоководные кратеры. На деле же всё часто упирается в банальную проблему — как доставить на поверхность тот же марганцевый конкреций, не размыв половину месторождения. Мы в 2021 году пробовали адаптировать китайский гидравлический насос для желобов Кларион-Клиппертон — в итоге три недели чистили фильтры от ила. Вот это ?романтика?.

Техника, которая не подвела бы

В нашем деле ключевое — экскаваторная техника, способная работать на неустойчивых глубоководных грунтах. Помню, в прошлом году коллеги из ООО ?Внутренняя Монголия Ляньчжун Строительная Техника? (их сайт — lzgcjx.ru) предлагали испытать свой гусеничный экскаватор с усиленной рамой. Машина в теории подходила для подводных манипуляторов — низкое давление на грунт, плюс система стабилизации. Но на глубинах от 4 км даже их модификация дала крен в 12 градусов. Пришлось дорабатывать стыковочные узлы.

Их компания, кстати, не первый год в теме — продают и колесные, и б/у экскаваторы, но для океана большая часть стандартных решений требует пересборки. Мы брали за основу их XCMG EY70 — неплохая гидравлика, но пришлось заменять все уплотнители на те, что держат давление до 500 бар. Без такого даже пробовать не стоит.

А вот с подержанной техникой в океане вообще отдельная история. Один раз купили ?почти новый? экскаватор через их же каталог — в итоге на третьем погружении клинит поршень в манипуляторе. Хорошо, что на тестовом полигоне было, а не на реальном объекте. Вывод: для добычи в Тихом океане даже проверенные марки надо тестировать в три этапа.

Где мы ошиблись с гидравликой

Первые наши попытки в районе разлома Челленджер показали — стандартная гидравлика на глубине 6000 метров ведёт себя непредсказуемо. Температура near-zero, давление под 600 атм, и вот тебе первый урок: масло в шлангах должно быть специальным, а не тем, что для карьерных работ. Мы сначала думали, проблема в металле — оказалось, в вязкости жидкости.

Кстати, про ошибки: в 2022 году пробовали собрать систему с двумя независимыми контурами — один для движения, второй для ковша. Идея была в резервировании. Но на деле это привело к усложнению ремонта на судне. Пришлось вернуться к классике, но с дублирующими клапанами.

Сейчас смотрим в сторону электрогидравлики, но пока что для океанической добычи она слишком капризна. Аккумуляторы на глубине быстро садятся, плюс риски коррозии выше. Хотя я слышал, японцы уже тестируют гибридные системы на полигоне в заливе Сагами.

Про те самые ?полезные ископаемые?

Все говорят про кобальтовые корки и конкреции, но мало кто упоминает, что в Тихом океане есть участки с высоким содержанием редких земель — например, в районе подводных гор Мусаси. Мы в 2020-м брали пробы там — содержание тербия доходило до 800 г/т. Но проблема в том, что порода там крайне плотная, обычный бур глохнет за минуты.

Пришлось заказывать канатное бурение с подачей воды под высоким давлением. Технику брали ту же — от Ляньчжун, но с переделкой привода. Их инженеры тогда предложили вариант с редуктором, который снижает обороты, но увеличивает крутящий момент. Сработало, хотя КПД упал на 15%.

И да, не верьте статьям, где пишут, что добыча в Тихом океане уже коммерчески выгодна. Пока что даже при лучших раскладах себестоимость тонны руды в 2-3 раза выше, чем при наземной добыче. Мы считали на примере меди — если на суше это $5000 за тонну, то у нас выходило около $14 000. Без субсидий государства или крупных инвесторов проект не вытянуть.

Логистика, о которой не пишут в учебниках

Самое сложное — не добыть, а доставить. У нас был случай, когда за 200 миль от берега Перу шторм разбросал три контейнера с пробными партиями руды. Искали потом две недели с гидролокатором. С тех пор для транспортировки используем только плавучие ёмкости с GPS-маяками — стандартные контейнеры не подходят.

Кстати, про суда: обычные грузовые не годятся — нужны с динамическим позиционированием. Мы арендовали у китайцев ?Хайян-6?, но его грузоподъёмности хватало только на 20-дневные циклы. Для рентабельности нужно минимум 40-50 дней без захода в порт. Сейчас проектируем свой носитель, но это уже тема для отдельного разговора.

И ещё момент — если используешь технику типа экскаваторов от Ляньчжун, надо учитывать, что их разборка/сборка на судне занимает до 12 часов. Мы теперь везём два комплекта — пока один работает, второй в резерве. Дорого, но сокращает простой.

Что в итоге работает

Из практического опыта: для добычи конкреций лучше всего показали себя комбайны с роторным рыхлителем — меньше повреждают дно, и процент извлечения выше. Мы тестировали немецкий ?Мерлин? и корейский ?Дэву?, но оба требовали доработки для тихоокеанских глубин. В итоге собрали гибрид — взяли шасси от Ляньчжун, а рабочий орган спроектировали сами.

По экологии — да, есть риски, но если не рыть траншеи, а аккуратно снимать верхний слой, то мутьевые шлейфы минимальны. Мы в прошлом году ставили датчики в радиусе 500 метров от работы — через сутки фон приходил в норму. Хотя в районах с течениями типа Куросио всё сложнее.

И главное — добыча полезных ископаемых в Тихом океане пока остаётся областью для экспериментов, а не массового производства. Техника вроде той, что продаёт ООО ?Внутренняя Монголия Ляньчжун Строительная Техника? — хорошая база, но без глубокой адаптации не обойтись. Может, через пять лет появятся серийные решения, но пока каждый проект — это ручная сборка и тонны доработок.