水下前沿

数百年来，欧洲的采矿活动一直非常活跃，大多数易于开采的矿产资源已经消耗殆尽。然而，那些深埋于地下的矿物还未得到充分开采，因为这要求矿产企业能够在小型矿床或不适合大规模作业的人口密集地区进行深度挖掘。据估计，欧洲位于地下500至1,000米且尚未得到开采的矿物资源的价值约为1,000亿欧元。¡VAMOS!，即可行性替代采矿作业系统（Viable Alternative Mine Operating System）项目，正在努力寻找新的作业方式，以开采这些资源，让未经开采或已经废弃的重要矿物矿床能够分别得到采掘和恢复生产，尤其是那些水下矿床。 作为项目协调方的BMT集团项目经理Jenny Rainbird表示，“¡VAMOS!的目标非常明确，那就是制造一个配有发射和回收装置的实物大小的水下采矿原型机器人，并证明开采露天矿、蓄水矿和陆基矿的概念具有可行性和经济可能性。” BMT是一家总部位于伦敦的科学咨询公司，在该项目中担当行政管理角色。该项目得到了一个由来自9个欧洲国家的17家企业组成的联盟的支持，于2015年2月正式启动，计划运行42个月。到2018年7月，Rainbird和她的团队会交付他们的项目成果。如今，这一成果已经初具形态。专营海底远程操作设备的Soil Machine Dynamics（SMD）在泰恩河畔的纽卡斯尔建造了一部水下采矿原型车。其中发射和回收船由荷兰达门造船集团（Damen Shipyards）制造，定位导航系统由葡萄牙波尔图大学系统与计算机工程学院（INESC）与其开发伙伴ZfT和FEMU共同打造。山特维克矿山和岩石技术提供截割设备和这一原型车的框架。

企业联盟中规模较大的三家企业 —— 山特维克矿山和岩石技术、达门以及SMD —— 曾经在Nautilus Minerals的海上采矿项目上有过合作，当时山特维克为世界首台深海采矿设备提供了截割组件。 “设立¡VAMOS!项目的想法受到Nautilus项目的启发，后者是目前进行中的最重要的海洋开采项目之一，”山特维克硬岩连续采矿和机械截割部门产品和业务经理Uwe Restner说，“由于山特维克希望涉足未来的水下开采市场，我们一直积极参与¡VAMOS!项目，因为这一项目迫切要求采矿设备行业不断创新。” 根据最初的计划，山特维克只需提供截割设备，但在项目早期阶段，SMD提出希望山特维克也为这一水下采矿车生产车架。 “我们最终供应了整个基底装置，包括车架、前端的截割组件和后端的稳定组件，”Restner说。 制造过程需要根据标准做许多调整，但尽管合作各方在不同的国家办公，项目几乎没有遇到技术故障，现场也未曾出现重大问题。 “技术协作是一项富有挑战性的工作，但这种涉及许多新技术的合作也让大家受益匪浅，”Restner说道，“¡VAMOS!从技术上向我们展现了不同的子系统能够协同工作，形成完全可以远程控制的可靠采矿系统，并且设有内置采掘计划，确保设备在作业中不会丢失。” 该项目不仅是新型采矿技术的测试平台，而且预期还能够带来许多其他的积极影响。与露天采矿相比，水下采矿的废物清理成本更少。排水、建造挡墙或维护挡墙的成本极低，而且不会对影响地下水位和临近区域的含水层造成影响。 “此外，水下矿区不会出现爆破噪音、地面震动、尘土飞扬等问题，也无需人员进入，而且采矿车能够快速安装到地下矿区，且资金成本低廉，”Restner说。

¡VAMOS!项目的预估成本为1,260万欧元，其中920万欧元来自政府补助，其余来自企业联盟。所有参与该项目的合伙企业都对投资回报有很高的期望。 “要预测回报很难，因为这很大程度上取决于原材料市场的未来走向，”欧盟委员会中小企业行政机构负责这一项目的顾问Marco Recchioni说，“设立这样一个共同研究项目的好处之一，就是能够促进世界范围内公共和私营部门之间的合作。而像¡VAMOS!这样的研究和创新活动面临的最大挑战之一，往往是缩小项目成果与市场之间的差距。欧盟正在提供许多机会，让企业可以为类似的项目出一份力，以便缩小这种差距，其中包括Horizon 2020创新行动课题、EIT RawMaterials和欧洲投资基金等。” 根据计划，¡VAMOS!采矿系统将于2017年末投入测试。首个现场测试将在英国德文郡Lee Moor的水淹高岭土矿进行，第二项测试将针对波黑Vareš充满水的露天赤铁矿和菱铁矿矿区内的硬质岩石。 “Horizon 2020研究项目极为积极的另一面是每个合伙企业都可以用自己喜欢的方式应用他们的专有成果，”Recchioni说，“这可以带来一系列积极影响，增加在采矿和设备制造行业以及许多其他相关行业的竞争力，并创造无数新的工作机会。” Rainbird认同这种观点。“欧洲的露天矿具有巨大潜力。在20种重要矿产中，欧盟的供应量所占比重极小，不过这一原型机也可以用于许多其他用途，”她说，“例如，水下隧道施工、地下有矿石的水中矿区的作业，以及其他你能想到的需要使用无人设备的复杂情形。” 在这台原型机目前的配置中，有一个可以更换的取料配件，如果接上抓手它就能应用到完全不同的场景中。 “这台原型机的一大优点是体型非常小，非常灵活，”Rainbird介绍说，“它的目的从来不是成吨成吨地采掘矿产，而是挑拣最有价值的稀有材料。”