Добыча алмазов со дна океана в глубоководном карьере

В море Бисмарка, глубина которого 1600 метров, весной 2018 года компания Nautilus Minerals приступит к разработке меднорудного гидротермального месторождения Solwara 1. Если проект увенчается коммерческим успехом, он может стать началом «погружения» на океанское дно горнодобывающих компаний в поисках колоссальных запасов всевозможных полезных ископаемых.

Британские моряки не зря называют океан «сундуком Дэйви Джонса» — «порыться» в нем собирались уже давно. Первым был инженер из Шотландии Джордж Брюс, который, построив в бухте Кулросс в 1575 году угольную шахту с устьем типа кессона и с водонепроницаемым копром, попытался запустить руку в сокровищницу морского дьявола. Дэйви Джонс быстро вернул свое – в 1925 году на Кулросс налетел ужасный шторм, уничтоживший творение Брюса. Но новая технология в Старом Свете быстро нашла распространение. По методу Брюса с 17 по 19 века в море добывали золото, янтарь, олово и уголь от Балтики до Японии.

• Песчаная каша с алмазами

Когда к концу 19 века горняки обогатили свой арсенал мощными паровыми машинами, на Аляске придумали «горизонтальную» схему для добычи золота, гибкую и простую. Использовались грунтовые плавучие насосы, землечерпалки, породу выгружали на баржи-плашкоуты. Возможности горизонтальной добычи с появлением тяжелой специальной техники были существенно расширены. Таким способом сегодня добывают на мелководье практически что угодно – от драгоценных камней и редкоземельного вещества монацита до железной руды и строительного гравия.

Например, работающая в Намибии компания De Beers уже более полусотни лет с успехом добывает алмазы в песчаных отложениях реки Оранжевой, намытых за миллионы лет. Первое время разработки велись на глубинах, не превышающих 45 метров, но в 2006 году легкодоступные залежи истощились, и инженеры компании перешли от использования земснарядов к плавучим буровым.

• Глубоководный карьер Solwara 1

Участок, который занимает Solwara 1, находится на вершине подводного потухшего вулкана. По земным меркам он невелик – 0,112 квадратных километров, примерно как 15 футбольных полей. Но таких месторождений на дне океана известно уже много тысяч.

В 2015 году специально для De Beers для освоения находящейся на глубине 100-140 метров концессии компания Marine & Mineral Projects создала гусеничный «пылесос», управляемый дистанционно. Это – электрогидравлический 320-тонный гигант, который в состоянии за один час освободить от песка площадку размером в два футбольных поля. Технологический цикл весьма короткий, оканчивается он на вспомогательном судне Mafuta, где поднятый шлам проходит через сортировочный конвейер. Спецназ компании De Beers доставляет на землю с борта этого судна до 700 прекрасных крупных алмазов.

Но алмазы и золото – не самые главные сокровища глубоководных зон океана. Океанографические исследования 1970-1980-х годов показали, что на морском дне имеются колоссальные залежи полиметаллических руд. Образование руды в специфических условиях сделало ее более насыщенной металлами, чем на расположенных на суше месторождениях. Но не так уж легко поднять эту руду на сушу.

В 1975-1982 годах немецкая компания Preussag AG первой попыталась по договору с Саудовской Аравией разведать в Красном море котловину Atlantis II, которую десять лет назад нашли на двухкилометровой глубине. Разведка бурением показала, что на территории в 60 квадратных километров в минерализованном иле толщиной 28 метров находятся 1 830 000 тонн цинка, 402 000 тонн меди, 3432 тонны серебра и 26 тонн золота. В сотрудничестве с французской компанией немцы в 80-х годах разработали и удачно испытали схему «вертикальной» глубоководной добычи, в основу которой легли принципы работы буровых морских платформ.

Оборудование – всасывающий агрегат с закрепленным на несущем трубопроводе гидромонитором – было испытано и с глубины 2200 метров было поднято на вспомогательное судно более пятнадцати тысяч тонн сырья, которое превзошло по своему качеству все ожидания. Но, поскольку цены на металл упали, от проекта саудовцы отказались. Не раз за последующие годы идея оживала, но снова возвращалась под сукно. В итоге в 2010 году объявили о начале разработки одного из крупнейших в мировом масштабе месторождений меди и цинка Atlantis II Deep. Сроки пока не назначены. Но прежде всего Дейви Джонса посетят нержавеющие роботы Nautilus Minerals.

• Мытьем и катаньем

Канадская компания Nautilus Minerals, имеющая лицензию на разработку проекта Solwara 1, имеет весьма драматичную историю. По поднимаемым запасам это месторождение, расположенное у острова Новая Ирландия, весьма заурядное – в нем имеется 2,5 млн. тонн халькопирита с содержанием 7,5% меди, 7,2 г/т золота и 37 г/т серебра, рыночная стоимость составляет 1,5 млрд. долларов. Но из-за него пять лет ожесточенно торговались предприниматель, экологи и правительство Папуа – Новой Гвинеи. Споры переходили в настоящее вымогательство и в 2014 году истратившие миллионы долларов на разведку канадцы сдались и решились поделиться с бедной республикой правами на технологию глубоководной добычи.

Сделка устроила всех. Островитяне получают неплохую ренту, а канадцы – дополнительные 17 лицензий на разработку месторождений в море Бисмарка площадью 450 тысяч квадратных километров. Это на ближайшие 10 лет обеспечит их работой.

Nautilus – единственная в мире компания, владеющая детально отработанной технологией горных глубоководных работ и уникальным оборудованием для нее. Инженеры компании адаптировали водно-шламовую схему подъема руды к условиям Solwara 1. В эту схему входят три основных элемента: дистанционно управляемая подводная техника, система вертикального подъема шлама и вспомогательное судно. Основой всей технологии стало первое в мире судно, предназначенное специально для горных глубоководных работ. Строить его начали в апреле 2015 года в Китае. В апреле 2018 года 227-метровый флагманский корабль Nautilus с точнейшей системой позиционирования, 7-ю туннельными трастерами и 6-ю азимутальными рулевыми колонками Rolls Royce, общая мощность которых составляет 42 000 л.с. должен сойти со стапелей.

Эта «плавучая шахта» обеспечит всю технологию разработки месторождения – доставит в точку погружения оборудование, обеспечит спуск, обслуживание и подъем машин, подъем, сушку и складирование шлама. Подводную технику для Nautilus разработала британская компания SMD. Были намерения создать многооперационный сложный комбайн, который мог бы в течение многих месяцев работать при нулевой температуре и огромном давлении в агрессивной среде. Но в сотрудничестве со специалистами Sandvik и Caterpillar было принято решение на каждую из трех основных операций создать свой гусеничный робот: для выравнивания рабочего уступа, вскрытия порода и для подъема на поверхность океана шлама. В ноябре 2015 года стальные монстры стоимостью 100 миллионов долларов прошли «сухие» испытания, предстоящим летом их будут испытывать на мелководье.

В этой троице роботов главное место занимает врубовая подготовительная машина Auxiliary Cutter, имеющая установленный на длинной поворотной балке фрезерный сдвоенный рыхлитель. Она должна срезать неровности рельефа, обеспечив для будущего карьера ровную площадку. Если встретятся участки с сильным наклоном, агрегат использует боковые гидравлические опоры. Следующим пойдет основной «добытчик» — врубовая тяжелая машина Bulk Cutter. Масса ее 310 тонн и работает она огромным режущим барабаном. Она производит глубокое вскрытие, дробит породу и грейдирует ее в валы.

Настает очередь сложнейшей операции всего цикла – собрать водно-шламовую массу и подать ее в шламоподъемник. Эту задачу обеспечит «пылесос» Collecting Machine, оснащенный помпой с режуще-всасывающим соплом и связанный гибким рукавом с шламоподъемником.

Мощность и геометрия резания комплекса врубовых машин должны обеспечивать на выходе куски породы не более 5 см размером, при этом скругленные. При этом будет обеспечена наилучшая консистенция шлама, снижен абразивный износ и устранен риск получения пробок. Как считают эксперты SMD, Collecting Machine соберет 70-80% всей вскрытой породы.

Поднятый на судно шлам будет храниться в трюмах и перегружаться потом на балкеры. Экологи настояли на том, что поднятую глубинную воду будут фильтровать и опять закачивать на глубину. Предложенная Nautilus схема добычи природе угрожает не более тралового рыболовства. По мнению учены,х глубоководные локальные биосистемы уже через несколько лет после внешнего воздействия восстанавливаются. Более серьезный вопрос – аварии техногенного типа и человеческий фактор. Чтобы противостоять им, Nautilus нашел свое решение – на Solwara 1 управлением всеми процессами будет заниматься компания из Голландии Tree C Technology.

Если все пройдет по графику, первую тонну породы древнего вулканического плато Solwara техник поднимет весной 2018 года. Можно надеяться, что и этот «маленький шаг» компании Nautilus в бездну окажется для всего человечества огромным шагом.