深海開采是一個(gè)多環(huán)節(jié)串聯(lián)的系統(tǒng)工程，在數(shù)千米水深、承受海流和風(fēng)浪流影響及海水腐蝕的環(huán)境下作業(yè)，作業(yè)條件惡劣，開采難度很大，這就對開發(fā)技術(shù)提出了很高的要求和需要較長的周期。據(jù)國外的經(jīng)驗(yàn)，深海開采技術(shù)研究開發(fā)周期需要15—20年的時(shí)間，才能達(dá)到深海預(yù)開采中間試驗(yàn)的目標(biāo)。如以美國為首的幾個(gè)國際財(cái)團(tuán)自上世紀(jì)60年代中期研究開發(fā)至70年代末進(jìn)行深海試驗(yàn)，花了近15年時(shí)間；日本從1981年開始進(jìn)行集礦機(jī)采集、管道提升開采方案研究，至90年代后期尚未實(shí)現(xiàn)深海試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。
 
　　盡管研制和開發(fā)深海礦產(chǎn)資源技術(shù)困難重重，但海底礦產(chǎn)資源具有長遠(yuǎn)戰(zhàn)略意義，世界各國仍很重視這項(xiàng)技術(shù)及其配套技術(shù)系統(tǒng)地研制和開發(fā)。目前，世界發(fā)達(dá)國家和部分新興工業(yè)國家利用其技術(shù)優(yōu)勢，已經(jīng)開始了包括多金屬結(jié)核、富鈷結(jié)殼、熱液硫化物和天然氣水化合物在內(nèi)的多元化海底礦產(chǎn)資源的綜合勘查與研究開發(fā)工作。
 
　　國際上，深海采礦技術(shù)從1972年開始研制，經(jīng)過30年的開發(fā)研究，技術(shù)日趨成熟。迄今美國、日本、加拿大、德國、法國等已提出了多種開采方案，諸如液壓提升式、氣壓提升式、鏈斗提升式，深潛器開采等等，作業(yè)深度為5000—6000m。液壓提升式采礦原理如同水泵，把海底礦物吸揚(yáng)上來。這種方法被認(rèn)為是一種較好的開采方法，目前已經(jīng)研制出若干樣機(jī)，如日本1989年開發(fā)的一種樣機(jī)，其作業(yè)水深達(dá)5000m，具有日產(chǎn)礦10000t的能力。
　　采礦機(jī)技術(shù)、向水面輸送技術(shù)及水面支持系統(tǒng)研究進(jìn)入工業(yè)實(shí)用化試驗(yàn)階段
　　采礦機(jī)技術(shù)在深海采礦中占據(jù)十分重要的地位，也是專有技術(shù)之一，許多國家都進(jìn)行了大量的研究工作，提出的專利和設(shè)計(jì)幾十種，有代表性的屬70年代末80年代初包括美、日、德、法等國在內(nèi)的跨國財(cái)團(tuán)研制出的工作原理和土豆收獲機(jī)相似的鏈板式機(jī)械集礦機(jī)，同期日本人還研制出了抽吸式水力集礦機(jī)，80年代末90年代初德國人研制出了將水力和機(jī)械復(fù)合在一起的復(fù)合式集礦機(jī)，對鈷結(jié)殼的采掘機(jī)也進(jìn)行過原理研究。
 
　　從海底向水面輸送采集到的礦物技術(shù)，研究了水力提升技術(shù)、氣力提升技術(shù)、輕介質(zhì)提升、重介質(zhì)提升、管道容器提升，以及將收集和運(yùn)輸結(jié)合在一起的連續(xù)繩斗法、穿梭艇法等近10種方法。以美國為首的幾個(gè)財(cái)團(tuán)70年代末的海上試驗(yàn)中進(jìn)行過的輸送方法有，OMCO的氣力提升，OMI的水力和氣力提升，OMA的氣力提升，試驗(yàn)證明水力提升和氣力提升技術(shù)對開采多金屬結(jié)核具有可行性和工業(yè)應(yīng)用前景。
 
　　在已進(jìn)行過的海試中，水面系統(tǒng)是采用采礦船、鉆井船或打撈船改裝而成，用于水下采礦設(shè)備的吊放回收則要專門設(shè)計(jì)加工。采礦系統(tǒng)的測量和控制技術(shù)由于是6000m水深條件下使用，也是專門設(shè)計(jì)的，如動力通訊復(fù)合電纜，成像聲納等。進(jìn)入90年代，西方國家已經(jīng)具備了進(jìn)行多金屬結(jié)核商業(yè)開采前的工業(yè)實(shí)用化試驗(yàn)的技術(shù)儲備。目前西方發(fā)達(dá)國家的研究重心轉(zhuǎn)向了深海多種資源的全方位技術(shù)開發(fā)。俄羅斯2005年前建造3—6艘排水量2萬—2.5萬噸級的采礦船，船上分別配備有采集洋底多金屬結(jié)核及采集海山區(qū)富鈷殼的遙控潛水器。
錳結(jié)核的開采技術(shù)初步進(jìn)入商業(yè)性階段
　　總體上，錳結(jié)核的開采至今仍處于詳查、評估和試開采階段，從6000m深的海底開采錳結(jié)核要解決一系列技術(shù)難題，作為商業(yè)性開采和生產(chǎn)還要考慮投入產(chǎn)出比。但是，目前錳結(jié)核開采系統(tǒng)的研制技術(shù)已基本成熟，大致有流體提升采礦系統(tǒng)、連續(xù)鏈斗采礦系統(tǒng)、海底機(jī)器人采礦系統(tǒng)、拖網(wǎng)采集法等。世界普遍趨向采用的是以下三種開采技術(shù)：
 
　　一種是流體提升采礦系統(tǒng)，這是世界各國試驗(yàn)研究的重點(diǎn)。根據(jù)提升方式不同，又分為水力提升和空氣提升。
 
　　水力提升系統(tǒng)，由海底集礦裝置、高壓水泵、浮筒、采礦管四部分組成。采礦管掛在采礦船和浮筒下，起輸送錳結(jié)核的作用。浮筒安裝在采礦管上部15%的地方，其中充以高壓空氣，起支撐水泵的作用。高壓水泵裝置在浮筒內(nèi)，它的功率為5884kW，通過高壓使采礦管內(nèi)產(chǎn)生每秒5m的高速上升水流，使錳結(jié)核和水一起由海底提升到采礦船內(nèi)，集礦裝置起著篩選、采集錳結(jié)核的作用。
 
　　空氣提升采礦系統(tǒng)，由高壓氣泵、采礦管、集礦裝置三部分組成。高壓氣泵裝在船上，采礦作業(yè)時(shí)，首先在船上開動高壓氣泵，氣泵產(chǎn)生的高壓氣流通過輸氣管道向下，從采礦管得深、中、淺三部分輸入，在采礦管中產(chǎn)生高速上升的固、氣、液三相混合流，將經(jīng)過集礦裝置的篩濾系統(tǒng)選擇過的錳結(jié)核提升到采礦船內(nèi)，其提升效率為30%—35%。為使采礦管中水流的上升速度達(dá)到每秒3m，必須用功率為4340kw的空氣壓縮機(jī)，每秒鐘吹進(jìn)225m3的空氣。這種開采系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜，造價(jià)昂貴，目前已能在水深5000m處作業(yè)。
 
　　以上兩種采礦系統(tǒng)已達(dá)到日產(chǎn)1萬噸的采礦能力。日本正在研制的流體挖掘式采礦實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，工作水深可達(dá)5250m；英國正在研制的空氣提升采礦系統(tǒng)，估計(jì)日產(chǎn)結(jié)核可達(dá)1萬噸。
 
　　第二種是海底機(jī)器人采礦系統(tǒng)，它是根據(jù)機(jī)器人的原理研制的深海錳結(jié)核采集系統(tǒng)，由很輕但強(qiáng)度很大的材料制成，在水下重量為零。下水前裝滿壓艙物自動下沉，初始階段加速下降，當(dāng)阻力等于自身在水中重力時(shí)，以勻速下沉。觸底時(shí)，機(jī)械釋放系統(tǒng)動作，在彈簧拉力下自動抓取樣品，采滿后網(wǎng)袋閉合，同時(shí)釋放壓艙物，按程序自動上浮到一個(gè)半潛式水上平臺中，把結(jié)核礦卸在平臺上，然后再裝上壓艙物重新下潛到海底采集結(jié)核。法國研制的最新型錳結(jié)核采集裝置可以高速航行，自動下潛到6000m海底采集錳結(jié)核，并能沿海底航行，然后用液壓技術(shù)按照自控裝置的程序自動返回海面。它包括海上支援設(shè)備（6000t半潛平臺），能操縱一條長5000m、直徑400mm的鋼制復(fù)合材料管道。管道總重800t，管道底部有一個(gè)中間站，其上有一條6000m長的軟管在海底移動，收集錳結(jié)核。安裝在管道上的液壓泵將結(jié)核礦舉升到水面。由于這一系統(tǒng)具有不受波浪、氣候的影響和不破壞環(huán)境的特點(diǎn)，是一項(xiàng)很有發(fā)展前途的深海采礦技術(shù)。
 
　　第三種是拖網(wǎng)采集，這是最簡單的開采海底錳結(jié)核的方法，由采礦船上安裝一拖網(wǎng)斗構(gòu)成。這種拖網(wǎng)斗按自由落體的速度降到海底，系在拖斗上的音響計(jì)提示操作者何時(shí)拖網(wǎng)斗到達(dá)海底。拖網(wǎng)斗能橫越海底拖動，直到裝滿結(jié)核后將它取回。在拖網(wǎng)斗上還裝有電視攝像，以指導(dǎo)拖網(wǎng)斗的裝取工作。
 
　　第一代采礦系統(tǒng)——連續(xù)鏈斗采礦系統(tǒng)，雖具有技術(shù)比較簡單、造價(jià)低、對水深和海底地形的適應(yīng)性較好等優(yōu)點(diǎn)，但是由于其采礦回收率較低、采礦軌跡難以控制，難以滿足商業(yè)性開采產(chǎn)量的要求，這一方法受到冷落，也仍有人在繼續(xù)試驗(yàn)。近年來，國際上出現(xiàn)了多用途海底礦產(chǎn)資源綜合考察船，船上配備了精密導(dǎo)航儀器、勘探裝置和取樣裝置，這種船可以在深海環(huán)境中工作，具有極高的探礦速度和精度。
 
　　值得重視的是，自從70年代結(jié)核開采試驗(yàn)成功以來，錳結(jié)核開采規(guī)模日益擴(kuò)大，已由過去各國單獨(dú)開采，發(fā)展到現(xiàn)在多國聯(lián)合大規(guī)模合作開采。特別是隨著在《聯(lián)合國海洋法公約》上簽字和批準(zhǔn)公約的國家越來越多，錳結(jié)核開發(fā)管理體系已日趨完善。到上世紀(jì)末，世界大洋錳結(jié)核初步進(jìn)入商品性開發(fā)、生產(chǎn)階段。美國和日本是最先進(jìn)行商業(yè)性開發(fā)的國家。以美國為首的海洋礦產(chǎn)業(yè)協(xié)會計(jì)劃1995年以后投資15億美元，每年生產(chǎn)錳結(jié)核100—200萬噸，同時(shí)在加利福尼亞建一座日處理能力為5000t錳結(jié)核的加工冶煉廠。
　　塊狀熱液礦的開采技術(shù)進(jìn)入試驗(yàn)階段，軟泥狀熱液礦開采技術(shù)進(jìn)入應(yīng)用階段
　　熱液礦床有塊狀和軟泥狀兩種。對于塊狀，由于分布集中、礦石硬度高、密度大，需用自動控制的海底鉆探，然后在鉆孔內(nèi)爆炸，炸碎礦體，隨后用集礦機(jī)和揚(yáng)礦機(jī)用與采集錳結(jié)核類似的方法輸送到水面進(jìn)行加工。美國正在研制這種自動鉆探爆破采礦技術(shù)，用于開采3000m水深的海底熱液礦，它由爆破裝置、礦石破碎機(jī)、吸礦管以及采礦船、運(yùn)輸船、鉆探供應(yīng)船組成，計(jì)劃本世紀(jì)初進(jìn)行試驗(yàn)，2020年可投入生產(chǎn)。
 
　　對于軟泥狀，需要在采礦船下拖一根2000多米長的鋼管柱，柱末端有一個(gè)抽吸裝置。在抽吸裝置內(nèi)裝一種電控?cái)[篩，使粘稠的軟泥變稀，并使抽吸裝置進(jìn)一步穿透泥層。通過真空抽吸裝置和吸礦管將金屬軟泥吸到采礦船上。這種方法現(xiàn)已進(jìn)入商業(yè)性應(yīng)用階段。