40年！深海采矿背后湘江新区的创新力

近年来，随着电动汽车锂电池原材料金属的需求激增，深海采矿成为了能源转型的新战场。

早在上世纪80年代，湖南多个科研院所和高校就开始参与海底采矿研究。据不完全统计，当前，在海底矿产资源研究开发领域，全国80%的科研力量、以及80%的海洋采矿类国家项目都集中在湖南，以长沙为主。

正因如此，不靠海、不沿边的长沙也备受关注，深海采矿，为长沙打造全球研发中心城市也添上了浓墨重彩的一笔。

一、来自内陆长沙的“深海淘金者”

神秘的海底世界，往往藏着许多世界未解之谜，同时也孕育着极为丰富的矿产资源。

据了解，地球表面71%的面积被海洋覆盖，勘察数据显示，海洋矿产数量占到地球矿产储备量的75%以上。而随着全球科技的不断发展，风力涡轮机、太阳能电池板、电动汽车电池等技术对铜、镍、铝、锰、锌、锂、钴等金属的需求一路飙升。

据世界银行估计，到2050年，相关矿物的产量需增加近5倍，才能满足人们对清洁能源技术日益增长的需求。

因此，近年来世界各国争相探索推进海洋采矿。面对我国经济快速发展过程中的矿产资源需求以及建设海洋强国的战略需求，勘探和开发深海矿产资源同样也迫在眉睫。

但摆在大家面前的事实是，尽管海底矿产储量巨大，但开采难度极大；海底的复杂地形和环境条件，对作业设备的安全性要求极高，以及开采过程中的多系统协同等问题一直存在。目前，深海矿产资源在世界范围内都尚未形成商业化开采。

2016年5月，随着《中华人民共和国深海海底区域资源勘探开发法》正式施行，为中国深海矿产资源开发活动提供了法律依据，海洋战略新兴产业也因此迎来了重大机遇。

近年来我国深海装备业发展迅速，尤其是湖南在深海多金属矿产资源勘探、采矿、选冶等方面已有坚实基础，同时也成为了湖南实现“三高四新”美好蓝图的重要突破口之一。

但让很多人不解的是，湖南不靠海，不沿边，为何会从事深海技术研发？

这得从海洋资源发现发展的来源说起。1868年挪威人首次发现海底多金属结核，至20世纪60年代美国、德国、英国、前苏联、日本等一些发达国家及其财团陆续开展了海底多金属结核资源的勘查活动。中国从上世纪70年代开始多金属结核调查勘探活动，1978年4月22日采集到第一份海底多金属结核样品，1990年，以中国大洋矿产资源研究开发协会的成立为标志，我国通过实施国家大洋专项，开始系统部署国际海底的研究开发活动。

而早在1983年，原国家冶金工业部组织所属长沙矿冶院开始研究多金属结核的提升、开采和冶金技术。随后，当时的中国有色金属工业总公司先后组织其下属的长沙矿山院、中南工业大学（现中南大学）先后加入进来。如此一来，作为有色金属之乡湖南的省会长沙，凭借着在陆地金属矿采选冶加工技术研究方面的领先优势，有幸成为了国内率先开展海底矿产资源开发研究的先行者。之后经过40年数代人的传承发展，长沙的海洋技术研究从陆地走向海洋，累积下了丰富经验，也跑在了行业前列。据介绍，2022年，长沙矿冶院以深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室团队为主体（以下简称深海国重），承担/参与了国家同批次项目中近80%的深海采矿研发任务。

当下，如何开发海底资源俨然成为了发展趋势，但终究离不开技术的发展。

二、勇闯深海采矿，里程碑式突破

深海矿产开采技术是海洋资源开发技术的最前沿，标志着一个国家开发海洋资源的综合能力和技术水平。

2018年，一辆名为“鲲龙500”的海底集矿车潜入海底，成功在南海514米深的海底完成了我国首次多金属结核集矿系统海上试验，标志着我国深海采矿系统研发由陆上试验全面转入海上试验。

可以说，在深海矿产开采技术的探索中，这是一个里程碑式的突破。这项重大突破，正是来自于长沙矿冶院深海国家重点实验室的团队。

在此次海试中，“鲲龙500”共下水11次，最大作业水深514米，在海底按规划的采集路径，实现了自动行驶模式下的智能采矿作业，在中国南海走出一个单边长度为120米的“中国星”，突破了多项关键技术，拥有完全自主知识产权，这是继2001年完成130m水深早期集矿车湖试17年后，我国首次完成集矿系统海试。其成果被评为2018年中国十大海洋科技进展。这不是第一次崭露头角，但由此长沙深海采矿研发迈入飞速发展的快车道。

在探索海洋科技中前进的一小步，背后实际上有着成百上千个技术的研发和突破。

据了解，“鲲龙500”集矿车项目的课题于2012立项，经过2年多轮次论证，4年潜心研发，上百次实验室试验，才最终正式进入海试阶段。

一直以来，深海国重都深耕国际海底矿产资源勘探开发领域。2017年，深海国重助力中国五矿集团有限公司获取了东太平洋CC区多金属结核勘探合同，获得了7.3万平方公里、为期15年的专属勘探权和优先开采权，为我国开创了以企业为主体申请国际海底矿区的先河。

作为国内唯一的深海矿产资源开发领域的国家重点实验室，深海国重自2012年正式挂牌运行起，于2016年6月在我国南海完成了我国首次深海采矿单体工程技术海上试验—300米级扬矿泵管系统海上试验；到2018年的“鲲龙500”海底集矿车；再到2021年先后在我国南海完成采矿系统1000米级整体联动试验和深海采矿智能混输装备系统500米级海上试验等，综合来看，目前我国大多数深海采矿的重大技术成果确实都来自这里。

随着上世纪80年代，长沙在国内最早建立深海矿产资源开发的研究队伍开始，到如今，长沙深海采矿领域人才辈出，涌现出了一大批优秀的科技人员，占全国该领域研发人员的一半以上。

据了解，目前深海国重已经与中南大学、大连理工、中国海洋大学等高校建立合作，培养深海采矿技术的科技人才，助力国家深海技术的发展。

三、40年，海洋技术背后的科研之路

“说起来，以80年代率先开始做海洋资源选冶和开采技术研究到如今，我们院可以说是筚路蓝缕坚持到现在，差不多刚好40年。”长沙矿冶院海洋矿产资源开发利用技术研究所副所长程阳锐这样说到。

40年，肩负着海洋技术发展的使命与责任，也充满了困难与艰辛。

相关资料显示，十五和十一五计划期间，许多相关研究单位都转制成企业，开始直面生存和发展的压力，而这一时期我国在深海采矿领域的研究投入相对较少，国内很多研究团队都解散了。但长沙矿冶院的海洋研究所靠着长沙矿冶院的支持以及面向市场承接一些其他非海洋采矿的研发任务来补贴稳定团队，艰难地保留了下来，在那段时间里，它也是国内唯一一支成建制保留的深海采矿研究团队，并一直坚持和发展壮大到了现在。

“我是2012年加入长沙矿冶院的海洋所，刚好赶上了好机会，有了新的项目，但实际上在那之前的十年里，全国做深海采矿的团队大多都散掉或转行不干海洋采矿了，我们的团队也多少受到影响，留下来的核心骨干人员也主要是十年前就已经在团队的一批科研人员，中间有较大的人才队伍断层。团队能够获得现在的成绩，离不开上一辈的坚持、坚守以及传承。”程阳锐说。

事实上，到目前为止，国际上，深海采矿从规则制定和满足大规模商采的技术储备等方面都一直都尚未具备商业化的条件，因此相关技术研究大多都依靠国家经费支持。据程阳锐介绍，此前在研究经费减少的情况下，为了维持团队，长沙矿冶院甚至将其他业务挣的钱补贴过来，全力支持海洋项目。

“在我们前面的那一批人，他们确实付出了很多，在最艰难的时候，他们将自己其他业务的收入，无条件的拿过来支持海洋项目，是因为他们才有了现在的海洋团队。”程阳锐说。

在新世纪第二个十年，随着国家海洋强国战略的实施，深海采矿研究得到重视，尤其是十二五之后，相关的项目和经费都得到了大幅增长。也正是因为这份定力与坚持，湖南湘江新区的这个团队方能当仁不让地争取到了这些项目，从而成就了湖南深海采矿技术开发的强省地位。

据了解，长沙矿冶院先后归属过中国科学院、国防科工委、冶金工业部等，现隶属中国五矿集团有限公司。从上世纪70-80年代建议将深海资源勘探与开发纳入国家战略到中国五矿集团成功申请到国际海底矿区，长沙矿冶院都有着举足轻重的地位。

目前，长沙矿冶院拥有一批海洋矿产资源开发利用技术的专家，在海底矿石勘探、矿石采掘、矿石输运、水面支持和选冶加工方面都有比较深的研究。

“去年我们申请国家重点研发项目，长沙矿冶院承诺配套数亿元，自己掏钱做项目，而且像这样的投入在其他行业都很少见，所以很多人都不理解。”程阳锐说，“但对于我们而言，一是因为作为央企这是它的责任和使命，二是矿冶人都有一种海洋情怀，40年了，大家都想为国家把这件事做成，一直有这样一个信念。”

实际上，据业内人士介绍，深海采矿技术的研究在短时间内可能都不会有收益。但不管是企业责任还是团队的海洋情结，长沙矿冶院都种下了这个基因，也具备了海洋行业发展的优势。

技术方面，深海国重有着多次海试等海上施工经验和技术的积累；同时，依托于深海国重实验室，聚焦海洋矿产开发打造了国际一流的科技创新平台；最后是人才优势，正如程阳锐所说，“我们的团队没有散，一直保持下来了，这就是最大的优势。”

8月17日，由长沙矿冶院牵头的湖南省自然科学基金重大项目（揭榜挂帅）“深海矿产资源开采理论方法与核心技术研究”项目启动会暨实施方案论证会召开。长沙矿冶院与大连理工大学、中南大学、湖南大学、长沙矿山研究院和中车时代电气五家单位一起，将着力解决深海采矿领域的重大基础理论问题。

一直以来，长沙矿冶院都注重自主研发，推进关键核心技术攻关。通过设立技术创新基金、青年创新基金等，进一步优化技术创新和研发投入体系，据了解，近三年长沙矿冶院累计研发投入4.08亿元，其中2022年研发投入强度高达6.9%。

当前，深海采矿成为了湘江新区的优势产业之一，长沙矿冶院作为我国金属资源开发利用重大创新基地和新材料研发与产业化的重要成果转化基地，未来将聚焦战略新兴产业稀有金属资源开发利用、新能源材料、深海采矿回收等五大领域，助力长沙打造全球研发中心城市。

来源：湖南湘江新区