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发布日期:2019-04-23  来源:国土资源情报  作者:周平 杨宗喜 郑人瑞 夏烨 伦知颍  浏览次数:607
 

相较于陆地采矿,深海采矿的优势较显著:无需修路,几乎不用建任何海底基础设施。-结壳和结核基本都平铺暴露在海床上。厚达几十米的海底块状硫化物几乎无覆盖物。深海采矿船可以很方便地从各处规模虽小但品位高的矿床进行开采。另外,海底采矿可在一处采矿场回收3种或以上属。而且,深海采矿也不存在土著居民或原住民问题,且不存在矿工安全问题。但深海采矿面临着资源探明程度不够、国际法律框架缺失、勘查开采技术难题和环境社会影响等一系列的重大挑战。

1 对深海矿产资源认知不够,勘查开发监管存在风险

深海矿床位置明了,但品位和规模难知,这成为制约开发的主要因素。例如,加拿大鹦鹉螺矿业公司的索尔瓦拉1号是当前世界上最先进的深海采矿项目,但其探明资源仅够开采两年。因仅造一艘船就要花10亿欧元,因此无法确定该项目的经济性(Rademaekers,2015)。

深海采矿主要的缺陷和风险在于“社会环境运营许可”。由于深海采矿通常位于国家管辖区外,而勘查国际监管框架的制定进程缓慢,这就导致企业参与无章可循,投资者望而却步。环境组织和科学家们也称,对深海采矿给生态系统造成的环境破坏风险知之甚少。因此,需要基于预防性原则和环境影响评估制定严格的规则来决定是否进行深海采矿。

2 国际法律框架不完善,开采条款未出台

大部分深海资源位于国际水域,法律框架复杂,但国际法尚缺乏对就深海采矿引发的新问题的规制。海洋活动主要受《联合国海洋法公约》等约束,目前已有166个签约国。为管理和协调深海矿床相关事宜,1994年在UNCLOS下成立了国际海底管理局(ISA)。所有公约签署成员国自动成为ISA的成员。截至目前,ISA分别于2000年、2010年和2012年通过了勘查结核、硫化物、结壳的条款,但是关于开采的条款还在制定当中。

3 结核和海底块状硫化物勘查开发技术较为成熟,结壳开采挑战性大

深海采矿,首先要有可用的现代化装备齐全的船。目前,有几艘勘查船在运营,多属于国家研究机构和地质调查局。船的运营成本约5万~10万欧元/天,巡航研究非常昂贵。另一项关键技术是可用于深海采矿作业的遥控机器人(ROV)。海底块状硫化物要用ROVs进行开采。散落于海底淤泥中的锰结核,可通过ROV真空将其从海底吸出来。锰结壳可通过在洋底作业的ROV进行剥离并磨碎。ROV可将这些混合物运送至提升系统,管运至采矿船。通常,一套深海采矿系统包括四个子系统:采掘系统、提升系统、海面平台和处理系统。

业内认为当前深海采矿技术足以满足需求,因此对商业化开采很有信心。这些技术源自油气钻探,钻进深度通常可达2000m以上。然而,开采不同类型的深海矿产,其技术要求不尽相同。现有的或目前正在建立的第一代深海勘查开采技术只适用于结核和海底块状硫化物,不适用于结壳。开采海底块状硫化物的技术是在改造深海石油开采技术(如海底管线挖槽作业)和近海金刚石砂矿开采技术的基础上形成的。技术人员正在根据从近海大陆架到深水作业的技术,进一步改进近海金刚石砂矿开采技术,因此其开采技术是成熟可用的。但因对结壳在海底的赋存特征不明,因此在开采技术层面最具挑战性(Rademaekers,2015)。

勘查和开采结壳需要克服勘查和描述矿山特征以及开采两个技术难题。勘查工具必须是深海拖曳式或可装载在ROV上,并可在现场测量结壳的厚度以计算储量。最佳途径可能是开发一种多光谱地震探测工具和伽马辐射探测器,但必须解决伽马射线信号在海水中衰减的问题。与结壳相比,结壳的基岩种类繁多,伽马射线探测器在区别结壳基岩物理性能方面效果最好。开采的难题是,采矿工具必须能把结壳与结壳基岩分离,只开采结壳,不开采基岩,因为开采基岩会大幅度稀释矿石品位。但因结壳牢固地附着于基岩上,且分离须在水下1500~2500m处的不规则和粗糙的海床上进行,而且结壳以下的各种结壳基岩的韧性又各不相同,攻克这一难关需要进行高水平的技术创新。

4 矿产品价格和资本成本是制约深海采矿的两个主要外在因素

深海采矿主要受到矿产品价格和资本成本等外部因素影响。用于造船和开发必要技术的初始投资成本巨大。不是所有项目都商业可行,但走向深海是战略问题。采矿业一直是高成本产业,将深海采矿成本与陆域采矿进行对比很重要。对于陆域采矿,总成本包括环保成本、固定基础设施成本和劳动力成本,相较而言,深海采矿对投资者颇具吸引力。

据欧盟测算,深海勘查一天的成本超过10万美元,大部分勘查航次的预算在5000万~2亿美元之间。深海采矿一天的运营成本取决于矿床及其位置,通常高达数亿欧元。最大的成本是船、钻探及船员的费用。从经济角度看,很多方面都取决于上述外在因素,主要包括某种资源在一定时期的市场价格以及相较于陆域采矿的成本控制。

5 深海采矿的环境影响可能会很大,需要提前开展风险评估

深海采矿比陆域采矿的环境影响要小。但业界尚不了解深海采矿会带来哪些环境问题。目前唯一陈述海底采矿环境影响的报告是加拿大鹦鹉螺矿业公司就全球唯一海底矿山——索尔瓦拉1号矿完成的环境影响报告。考虑到矿床类型和开采工具等方面的因素,海底采矿的环境影响可能会很大。因此,深海采矿实施前必须进行基于不同尺度原地实验的风险评估。

基于野外考察及理论和实验室研究的国际科学计划研究了开采结核可能造成的影响(Hein,2013)。采矿车辆途经处,动植物栖息地显然会遭到破坏,海底水层中还会产生沉积物卷流,其范围尚无法预知。国际海底管理局2008年开展的Kaplan项目的结论是:难以预料开采海底结核会对生物多样性产生什么样的威胁,以及会带来多大的物种灭绝风险,因为我们对海洋物种数量和地理分布情况的了解十分有限。存在潜在毒性的金属可能会在短时期内从孔隙水中释放出来,或在结核碎屑解吸作用下产生,特别是当采矿作业降低了表面沉积物中的氧含量时,这种情况会发生。

 
 
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