Будет ли 2020 год подводным рудником?

Solwara 1 проект добычи морского дна. Предоставлено Nautilus Minerals.

Любой, кто долгое время работал в оффшорной нефтегазовой или морской промышленности, слышал о планах добычи различных полезных ископаемых, расположенных на морском дне или чуть ниже. Фактически, когда Говард Хьюз построил Glomar Explorer в 1972 году, прикрытием для его истинной миссии - восстановления советской подводной лодки - было то, что буровая установка будет использоваться для добычи марганцевых конкреций с дна океана. Эта история с обложки была настолько эффективной, что имела непреднамеренные последствия, вызвавшие большой интерес к добыче океана среди оффшорных компаний и широкой общественности.

За прошедшие годы в этой области было проведено много исследований и разработок. Однако, за исключением мелководной добычи алмазов у побережья Южной Африки, коммерческая операция по глубоководной добыче еще не началась. Теперь кажется, что 2020 год может стать годом, когда коммерческое освоение глубоководных океанов начнется всерьез.

Виды минералов океана.
Есть три типа глубоководных океанических минералов, представляющих коммерческий интерес; полиметаллические конкреции, массивные сульфиды морского дна и полиметаллические корки.
Полиметаллические конкреции были первыми минералами морского дна, которые были обнаружены. Эти узелки представляют коммерческий интерес из-за их высокого содержания марганца. По оценкам Международного органа по морскому дну (ISA), в одной из областей морского дна северной части Тихого океана, известной как зона клипера Клирион, таких конкреций насчитывается более 20 миллиардов тонн. Как правило, эти конкреции лежат на поверхности морских отложений на глубинах более 3000 метров.

Массивные сульфиды морского дна (SMS) образуются подводными вулканами и, как правило, лежат на более мелкой воде, чем марганцевые конкреции. Месторождения меди, цинка, золота и серебра представляют коммерческий интерес в этих областях. Многие, если не большинство из этих потенциальных полей находятся в Тихоокеанском огненном кольце и находятся в исключительной экономической зоне прибрежных государств (ИЭЗ) или на внешнем континентальном шельфе.

Наконец, полиметаллические корки также обнаружены на относительно мелководье в ИЭЗ прибрежных государств. Эти корки образуют твердое покрытие на морском дне толщиной до 25 см. Полезные ископаемые, представляющие коммерческий интерес, - это кобальт, титан, платина и некоторые редкоземельные минералы (РЗМ).
Каждый из этих типов месторождений представляет свои собственные уникальные проблемы для эффективной и экологически безопасной добычи. Как правило, оборудование, предназначенное для одного типа добычи, подходит только для этого типа.
Солвара1 Горное вспомогательное судно, местонахождение - провинция Фуцзянь, КНР. Предоставлено FUJIAN MAWEI SHIPBULDING Проблемы
легальный
Хотя технические проблемы являются серьезными для любого типа глубоководной добычи, правовые и экологические проблемы, возникающие при любой добыче полезных ископаемых, потенциально еще более серьезны. Любая коммерческая подводная деятельность, которая подпадает под ИЭЗ, как правило, 200 нм (и для целей подводных прав на разработку полезных ископаемых, простирается до 350 нм / ч до континентального шельфа), регулируется правилами отдельного прибрежного государства.
Некоторые из тихоокеанских островных государств, которые вначале имели значительные открытия минеральных месторождений в море, приняли свое собственное законодательство для управления добычей. Для многих областей коммерческого интереса, которые выходят за пределы этих прибрежных государственных границ; Конвенция Организации Объединенных Наций по морскому праву, в соответствии с которой был учрежден Международный орган по морскому дну (МСА), вступил в силу в 1994 году. С тех пор МСА провела встречи с заинтересованными сторонами для достижения своих основных целей регулирования глубоководной добычи и защиты окружающей среды океана. от любых вредных последствий горных работ. В последующие годы ISA обнародовала правила поиска и разведки для всех типов минералов морского дна. Начиная с 2016 года МСА приступило к разработке проекта Положения об эксплуатации минеральных ресурсов, которое должно быть принято до начала любых коммерческих операций по добыче. Теперь есть большая вероятность, что Правила могут быть обнародованы в 2020 году. Ссылку на проект версии Правил можно найти здесь https://ran-s3.s3.amazonaws.com/isa.org.jm/s3fs- государственные / файлы / документы / isba24_ltcwp1rev1-en_0.pdf

технический
При переходе от фазы разведки к фазе коммерческой эксплуатации необходимо столкнуться с четырьмя основными проблемами:
1. Проектирование и строительство подходящего горного вспомогательного судна или установки.
2. Проектирование и создание надлежащих инструментов для подводной добычи - то есть машины фактически осуществляют добычу полезных ископаемых на морском дне.
3. Проектирование и сборка стояка и подъемной системы для транспортировки минерального раствора на поверхность.
4. Выход на поверхность, обезвоживание и обработка груза.
Однако самой сложной технической задачей из всех является включение всех этих новых технологий в единую систему, которая будет работать надежно, эффективно и бесперебойно в течение всего срока эксплуатации месторождения.
При проектировании каждой из этих систем следует всегда помнить, что, помимо того, что они способны соответствовать техническим требованиям к проектированию, они также должны соответствовать экологическим правилам, установленным в отношении биоразнообразия, плотности и степени распространения шлейфа, а также нормам седиментации, правилам. либо МСА в международных зонах, либо прибрежного государства в ИЭЗ.

Горное вспомогательное судно
Первая необходимость в любом плане подводной добычи - подходящая плавучая установка. В дополнение к основному морскому проектированию, учитывающему стабильность, структурную целостность, содержание станции и безопасность, должны быть приняты во внимание специальные конструктивные соображения для поддержки подводной разработки. Они включают в себя сдачу инструментов для разработки морского дна, системы подъема и подъема, системы обезвоживания и обработки груза. Как и в случае с нефтегазовыми установками, операции по ликвидации и восстановлению в связи с погодой или другими обстоятельствами должны быть надлежащим образом спланированы и спроектированы для судна или буровой установки.

Для многих судно поддержки производства Solwara 1, построенное и запущенное на верфи Fujian Mawei, является примером, включающим все ключевые элементы.

Морские инструменты для добычи
За исключением минералов узлового типа, которые могут быть непосредственно собраны и подняты на производственное судно, для подготовки добываемого на морском дне материала к размерам, которые могут быть эффективно подняты на производственные суда, потребуется множество различных видов инструментов для добычи на морском дне. Для SMS-мин были созданы прототипы инструментов для майнинга, которые в некоторой степени были успешно продемонстрированы. Опытные образцы других инструментов для добычи на морском дне успешно прошли испытания. В большинстве конструкций используется гусеничный механизм определенного типа с ножом или всасывающей головкой, в зависимости от целевых материалов.

Подъемники и подъемные системы.
Трудность перемещения многих тонн плотного шлама в день с глубины 1000 метров и более не может быть недооценена. Для проектов SMS, где глубина не может превышать 2000 метров, в основном предусмотрены стальные стояки конструкции с вертикальным верхним натяжением. Для шахтных конкреций на глубине более 3000 метров вес стальных стояков представляет собой огромную проблему, поэтому рассматриваются альтернативные материалы. Насосные системы с участием центробежных насосов также довольно проблематичны для этих расстояний подъема. Подводный насос с положительным рабочим объемом был построен GE Subsea Systems для проекта Solwara 1. До настоящего времени были изготовлены и испытаны испытательная петля системы подъема воздуха и небольшие системы подъема воздуха, но они не были масштабированы для глубоководных испытаний. Другие предложили действительно инновационные конструкции, в которых не используются насосы или воздухоподъемники, такие как система непрерывного конвейера или даже системы магнитной индукции.

Обезвоживание и обработка грузов.

Хотя это не так привлекательно, как инструменты для разработки морского дна или конструкция подводного насоса, следует учитывать, что как только шлам достигнет судна или буровой установки для добычи полезных ископаемых на поверхности, вода должна быть удалена и возвращена примерно на ту же глубину, откуда это было извлечено. Между тем оставшиеся руды должны быть высушены и храниться до тех пор, пока они не будут отправлены на берег. Много было задумано о том, как проектировать экологически устойчивые системы обезвоживания и погрузочно-разгрузочных работ, при этом большинство конструкций предусматривают некоторую комбинацию осаждения, отделения циклонов и тепловой сушки. Произведенная вода из-за микробного содержания и перепада температур не может быть сброшена на поверхность. Таким образом, система насосов и спускных устройств к морскому дну также должна быть спроектирована. Чтобы добиться успеха, объем добычи на одном поплавке Mining Support должен был бы производить не менее 1000-6000 тонн высушенной руды в день; таким образом, кажется, что экономика диктует необходимость переправки корабля на челночный тип грузового судна, пока шахтерское судно остается на станции. В этой области индустрия дноуглубительных работ может предложить руководство по аналогичным техническим решениям.

Заинтересованные стороны

Важно определить, какую роль играет каждая заинтересованная сторона в полномасштабной подводной разработке.

Прежде всего, это Владелец или, в терминологии ISA, Подрядчик. Именно эта организация несет непосредственную ответственность за реализацию проекта и эксплуатацию любого предприятия. Во многих случаях для этой роли предусмотрены национальные организации, поскольку коммерческие организации считаются слишком склонными к риску или недостаточно финансируемыми. В случае с Китаем существуют государственные предприятия, которые хорошо финансируются и активно участвуют в нескольких различных проектах по добыче. Во всем мире есть много других государственных и коммерческих субъектов, которые находятся на разных стадиях готовности в своих планах добычи.

Регуляторы - Регуляторами являются Международный орган по морскому дну в международных районах, органы прибрежного государства в ИЭЗ, а также орган государства флага судна по горной добыче. Все это обеспечит соблюдение конкретных норм безопасности и охраны окружающей среды.
Международные классификационные общества - Во многом подобно установленным конвенциям по безопасности человеческой жизни на море (SOLAS) и предотвращению загрязнения с судов (MARPOL), международные классификационные общества признаются подписавшими их государствами и властями прибрежных государств как компетентные для контроля за соблюдением с условностями. Эти общества зарекомендовали себя так же, как и третьи стороны для проверки соответствия между Владельцами и Регуляторными органами. Кроме того, правильное проектирование, строительство, установка и обследование после строительства подводных систем добычи необходимы для обеспечения здоровья и безопасности операторов, а также защиты морской среды. С этой целью у ABS есть правила и руководства, которые помогают не только владельцам и регулирующим органам, но также финансовым учреждениям и страховым агентам оценивать, соблюдаются ли стандарты и соблюдаются ли они в соответствии с правилами ABS и другими соглашениями в течение жизненного цикла проекта.

Широкой общественности
Поскольку океаны считаются общим наследием человечества, необходимо учитывать, что все население Земли является участником любой подводной добычи полезных ископаемых. Следовательно, все другие заинтересованные стороны, владелец, регулирующие органы и классовые общества обязаны обеспечить, чтобы подводная добыча полезных ископаемых велась в соответствии со стандартами безопасности и экологически устойчивым образом.

Цель устойчивой добычи полезных ископаемых с дна океана всегда казалась недостижимой. Теперь, по стечению обстоятельств, созданию надлежащей нормативно-правовой базы, достижений в области материалов и техники и растущего мирового спроса на металлы, более чем вероятно, что 2020 год будет помнить как год, когда впервые в мире начались полномасштабные подводные разработки предприятие начинается. Теперь заинтересованные стороны в этой новой отрасли должны координировать и реализовывать хорошо продуманные и хорошо выполненные планы, которые не только экономически жизнеспособны, но также соответствуют или превосходят экологические нормы. Будучи ведущим оффшорным классификационным обществом, АБС готова сыграть важную роль, обеспечивая безопасность и защиту окружающей среды. Если все заинтересованные стороны будут действовать ответственно, нет никаких причин, по которым у этой новой отрасли не будет светлого будущего.