全球发展态势

1.提升泵管装备

提升泵管装备的主要功能是将矿石－海水形成的混合物以一定的速度和浓度从开采装备输送至海面[18]。深海采矿的应用环境要求泵管装备能够克服波浪和海流等复杂海洋环境的影响，并具有耐压、耐腐蚀、耐磨损、允许大粒径颗粒通过、防堵塞、防卡滞等特点。欧洲、日本和韩国都已经完成了矿浆提升泵的制造，并进行了相关试验，验证了矿浆提升泵的实用性；2012年，鹦鹉螺矿业公司与美国联合制造了有回水驱动功能的深水隔膜泵（见图7－25）。在扬矿管方面，美国海洋管理公司（OMI）、海洋采矿联合公司（OMA）和日本荏原公司都有已经设计并投入使用的深海采矿扬矿管道。

图7－25　鹦鹉螺矿业公司提升泵设备(https://www.daowen.com)

2.水下中继装备

水下中继装备的主要功能是将开采装备采集的不均匀矿浆转换为均匀矿浆输送到提升泵管中，并且兼具一定的辅助控制管道姿态和监测海底作业环境的功能。水下中继装备一般由摆动连接装置、外部框架、中继舱舱体、设备支撑平台、液压系统、监控系统等主要部件组成。韩国目前走在水下中继装备开发的前列，率先利用FIR滤波器对中继站进行了动态定位控制。韩国海洋科技研究所设计开发了用于多金属结核开采的中继站，并将中继站安装在深海采矿提升系统中，完成了1 200米的海试，已具有丰富的水下中继装备设计和应用经验。

3.升沉补偿装备

升沉补偿装置是水面支持船与提升泵管装备之间的重要连接部件，主要功能是抑制由于水面支持船在波浪中的运动而导致提升泵管装备产生的升沉及横纵摇运动。现有的深海采矿船升沉补偿系统基本借鉴和采用了深海油气钻探升沉补偿系统的技术。OMCO针对深海采矿作业需求而专门设计建造了升沉补偿系统，该系统目前被视为深海采矿升沉补偿系统的样板。OMI和OMA公司均采用了被动式升沉补偿系统，使用万向架的纵横摇运动补偿装置，纵横摇补偿效果在非恶劣海况下表现理想，但对于六级海况以上则无法达到理想的效果。因此有必要开发半主动或主动升沉补偿系统，以进一步提升补偿性能，满足海上多海况作业要求。