Интернет журныл о промышленности в Украине

Глибоководний кар'єр | Журнал Популярна Механіка

  1. Алмази з піщаної каші
  2. Миттям і катанням

Навесні 2018 року в море Бісмарка на глибині 1600 м компанія Nautilus Minerals почне промислову розробку гидротермального меднорудного родовища Solwara 1. Комерційний успіх цього проекту може запустити процес масового «занурення» гірничодобувних компаній на океанське дно в гонитві за колосальними запасами корисних копалин.

Ідея грунтовно попорпатися в «скрині Дейві Джонса», як британські моряки називають океанську пучину, не нова. Першим, кому вдалося запустити руку в засіки морського диявола, був шотландський інженер Джордж Брюс, який побудував в 1575 році посеред бухти Кулросс вугільну шахту з водонепроникним копром і гирлом кесонного типу. І хоча в 1625 році Дейві Джонс повернув своє, наславши на Кулросс шторм небаченої сили, який за ніч розніс дітище Брюса на друзки, технологія швидко поширилася по Старому Світу. У XVII-XIX ст. / Bm9icg ===> еках від Японії до Балтики за методом Брюса в море видобували вугілля, олово, золото і бурштин.

Алмази з піщаної каші

В кінці XIX століття, коли в арсеналі гірників з'явилися потужні парові машини, на Алясці була розроблена проста і гнучка «горизонтальна» схема підводного видобутку золота за допомогою плавучих ґрунтових насосів, землечерпалок і барж-плашкоутів, на які вивантажували породу. Згодом за рахунок використання важкої спецтехніки для підводних робіт можливості горизонтальної видобутку значно розширилися. Сьогодні на морському мілководді подібним чином добувають все що завгодно - від будівельного гравію і залізної руди до редкоземельного монацита і дорогоцінних каменів.

Площа ділянки Solwara 1, розташованого на вершині згаслого підводного вулкана, за земними мірками невелика - всього 0,112 км2, або 15 футбольних полів Площа ділянки Solwara 1, розташованого на вершині згаслого підводного вулкана, за земними мірками невелика - всього 0,112 км2, або 15 футбольних полів. Але на дні Світового океану подібних родовищ виявлено вже кілька тисяч.

Наприклад, в Намібії компанія De Beers вже понад півстоліття успішно витягує алмази з піщаних відкладень, які протягом мільйонів років на береги Атлантики виносили води річки Помаранчевої. Спочатку видобуток вівся на глибинах до 35 м, але в 2006 році, після виснаження легкодоступних покладів, інженерам De Beers довелося замінити звичайні земснаряди плавучими буровими.

У 2015 році спеціально для освоєння концесії Atlantic 1 (глибина 100-140 м) компанія Marine & Mineral Projects побудувала для De Beers новий гусеничний «пилосос» з дистанційним управлінням - 320-тонний електрогідравлічний гігант, здатний за годину очистити від піску майданчик розміром в два футбольних поля. Короткий технологічний цикл завершується на допоміжному судні Mafuta, де дорогоцінний шлам безперервно надходить на сортувальний конвеєр. Щодоби з борта Mafuta на велику землю приватний спецназ De Beers доставляє близько 700 великих алмазів вищої якості.

Втім, золото й діаманти - дрібниці в порівнянні з справжніми скарбами, які чекають своєї години в глибоководних зонах океану. У 1970-1980-х в результаті масштабних океанографічних досліджень з'ясувалося, що морське дно буквально усіяне гігантськими покладами поліметалічних руд. Причому через специфічні умови рудоутворення вміст металів в них на порядок вище, ніж в родовищах на суші. Правда, підняти руду на сушу - завдання не з легких.

Першою це спробувала зробити німецька компанія Preussag AG, яка в 1975-1982 роках за контрактом з владою Саудівської Аравії виробляла розвідку улоговини Atlantis II Deep, виявленої в Червоному морі на глибині понад 2 км десятьма роками раніше. Розвідувальне буріння на площі близько 60 км2 показало, що в щільному «килимі» мінералізованою мулу завтовшки до 28 м міститься, в перерахунку на чистий метал, близько 1 830 000 т цинку, 402 000 т міді, 3432 т срібла і 26 т золота. В середині 1980-х в кооперації з французькою компанією BRGM німці розробили і успішно випробували «вертикальну» схему глибоководного видобутку, яка в загальних рисах була скопійована з морських бурових платформ.

В ході випробувань обладнання - всмоктуючого агрегату з гідромонітором, закріпленого на несучому трубопроводі висотою 2200 м, - на допоміжне судно було піднято понад 15 000 т сировини, якість якого перевершило очікування металургів. Але через різке падіння цін на метали саудівці відмовилися від проекту. У наступні роки ідея багаторазово оживала і знову лягала під сукно. Нарешті, в 2010 році було оголошено, що розробка Atlantis II Deep, одного з найбільших в світі глибоководних медноцінкових родовищ, все-таки почнеться. Коли це трапиться - невідомо. У будь-якому випадку не раніше, ніж в гості до Дейві Джонсу відправляться нержавіючі роботи Nautilus Minerals.

Рудоутворення в зонах серединних хребтів не припиняється ні на хвилину вже мільйони років Рудоутворення в зонах серединних хребтів не припиняється ні на хвилину вже мільйони років. За оцінкою експертів компанії Technip, вартість тонни «глибоководної» руди становить $ 500-2000 в «металевому» еквіваленті.

Миттям і катанням

Історія проекту Solwara 1, ліцензія на розробку якого належить канадській компанії Nautilus Minerals, що не менш драматична. Це цілком звичайне по вилученими запасами родовище (2,5 млн тонн халькопирита, що містить 7,5% міді, 7,2 г / т золота і 37 г / т срібла, ринковою вартістю $ 1,5 млрд) біля берегів острова Нова Ірландія в протягом п'яти років було предметом запеклого торгу між урядом Папуа - Новій Гвінеї, екологами та підприємцями. Причому стиль дискусії часто нагадував банальне вимагання. У підсумку в 2014 році канадці, які витратили десятки мільйонів на розвідувальне буріння, капітулювали і погодилися поділитися з бідної, але гордої республікою правами на технологію видобутку.

Угода задовольнила обидві сторони. Остров'яни відтепер можуть розраховувати на солідну ренту, а канадці, які отримали ще 17 ліцензій на родовища площею 450 000 км2 в море Бісмарка, забезпечили себе роботою на найближче десятиліття. Сьогодні Nautilus, мабуть, єдина компанія в світі, що володіє детально відпрацьованої технологією і унікальним обладнанням для глибоководних гірських робіт. Водно-шламова схема видобутку руди, адаптована інженерами Nautilus під умови Solwara 1, складається з трьох базових елементів: підводного кар'єрної техніки з дистанційним керуванням, вертикальної системи підйому шламу і допоміжного судна. Ключовий елемент технології - перше в світі спеціалізоване судно для глибоководних гірських робіт, будівництво якого почалося в квітні 2015 року на китайській верфі Fujian Mawei. Очікується, що 227-метровий флагман Nautilus, оснащений високоточною системою позиціонування з сімома тунельними трастерамі і шістьма азимутними керманичами колонками Rolls Royce загальною потужністю 42 000 к.с., зійде зі стапелів в квітні 2018 року. На «плечах» цієї плавучої шахти буде триматися, в прямому і переносному сенсі, весь технологічний цикл родовища: доставка обладнання в точку занурення; спуск, підйом і обслуговування машин; підйом, осушення та складування шламу.

Підкорювачі безодні Розробка унікальних глибоководних роботів для роботи в екстремальних умовах Solwara Підкорювачі безодні Розробка унікальних глибоководних роботів для роботи в екстремальних умовах Solwara? 1 тривала більше п'яти років. Рівень складності цього завдання, за словами інженерів британської компанії SMD, можна порівняти лише зі створенням марсіанських роверів. Якщо «бойове хрещення» роботів біля берегів Папуа - Нової Гвінеї пройде успішно, попит на подібну техніку з боку гірничодобувних компаній може скласти сотні одиниць в рік.

Вся підводна техніка для Nautilus була розроблена британською компанією SMD. Планувалося створити складний багатоопераційний комбайн, здатний місяцями працювати в агресивному середовищі при нульовій температурі і колосальному тиску. Але після консультацій з експертами Sandvik і Caterpillar було вирішено зробити по одному спеціалізованому гусеничного роботу для кожної з трьох базових операцій - вирівнювання робочого уступу, розкриття породи і підйому шламу на-гора. «Сухі» випробування сталевих монстрів загальною вартістю $ 100 млн пройшли в листопаді 2015 го, а наступного літа їм належить серія тестів на мілководді.

Партію першої скрипки в цьому тріо грає підготовча врубова машина Auxiliary Cutter, оснащена здвоєним фрезерним розпушувачем на довгій поворотною балці. Її завдання - сформувати рівну площадку для майбутнього кар'єра, зрізавши нерівності рельєфу. Для збереження стійкості на ділянках з сильним ухилом Auxiliary Cutter зможе використовувати бічні гідроопори. Слідом рухатиметься головний «добувач» Nautilus - важка врубова машина Bulk Cutter масою 310 т з величезним ріжучим барабаном. Функція Bulk Cutter - глибоке розкриття, дроблення і грейдерованіе породи в вали.

Функція Bulk Cutter - глибоке розкриття, дроблення і грейдерованіе породи в вали

Найскладніша операція циклу - збір і подача водно-шламової маси в райзер-шламопод'емнік - буде виконуватися «пилососом» Collecting Machine, який обладнаний потужною помпою з режуще-всмоктуючим соплом і з'єднаний з райзером гнучким рукавом. Геометрія і потужність різання врубових машин розраховані інженерами SMD так, щоб на виході виходили округлені шматки породи близько 5 см в діаметрі. Це дозволить домогтися оптимальної консистенції шламу і знизити абразивний знос і ризик утворення заторів. За оцінками експертів SMD, Collecting Machine зможе збирати від 70 до 80% обсягу розкритої породи. На судні шлам буде складуватися в трюми, а потім перевантажуватися на балкери. При цьому «донну» шламову воду за наполяганням екологів доведеться фільтрувати і знову закачувати на глибину. В цілому схема видобутку Nautilus загрожує природі океану не більше ніж траловому рибальство. Локальні глибоководні біосистеми, зі спостереження вчених, відновлюються вже через кілька років після припинення зовнішнього впливу. Інша річ - техногенні аварії та горезвісний людський фактор. Але і тут у Nautilus є ефективне рішення. Всіма процесами на Solwara 1 управлятиме система, яку розробляє голландська компанія Tree C Technology.

Якщо все піде за планом, гострі ікла врубової машини вирвуть першу тонну породи з поверхні стародавнього вулканічного плато Solwara навесні 2018 року. Хочеться сподіватися, що цей «маленький крок» в безодню, на який наважився Nautilus, стане величезним кроком для всього людства.

Стаття «Скриня Дейві Джонса» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №4, Грудень 2016 ).

Підкорювачі безодні Розробка унікальних глибоководних роботів для роботи в екстремальних умовах Solwara?