破碎機深海開采是一個多環(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，深海開采技術(shù)研究開發(fā)周期需要15—20年的時間，才能達到深海預(yù)開采中間試驗的目標。如以美國為首的幾個國際財團自上世紀60年代中期研究開發(fā)至70年代末進行深海試驗，花了近15年時間；日本從1981年開始進行集礦機采集、管道提升開采方案研究，至90年代后期尚未實現(xiàn)深海試驗?zāi)繕恕?
    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)資源具有長遠戰(zhàn)略意義，世界各國仍很重視這項技術(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,破碎機等等，作業(yè)深度為5000—6000m。液壓提升式采礦原理如同水泵，把海底礦物吸揚上來。這種方法被認為是一種較好的開采方法，目前已經(jīng)研制出若干樣機，如日本1989年開發(fā)的一種樣機，其作業(yè)水深達5000m，具有日產(chǎn)礦10000t的能力。
破碎機技術(shù)、向水面輸送技術(shù)及水面支持系統(tǒng)研究進入工業(yè)實用化試驗階段
    破碎機技術(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，許多國家都進行了大量的研究工作，提出的專利和設(shè)計幾十種，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)的跨國財團研制出的工作原理和土豆收獲機相似的鏈板式機械集礦機，同期日本人還研制出了抽吸式水力集礦 機，80年代末90年代初德國人研制出了將水力和機械復(fù)合在一起的復(fù)合式集礦機，對鈷結(jié)殼的采掘機也進行過原理研究。
    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。以美國為首的幾個財團70年代末的海上試驗中進行過的輸送方法有，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)計的，如動力通訊復(fù)合電纜，成像聲納等。進入90年代，西方國家已經(jīng)具備了進行多金屬結(jié)核商業(yè)開采前的工業(yè)實用化試驗的技術(shù)儲備。目前西方發(fā)達國家的研究重心轉(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)，這是世界各國試驗研究的重點。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，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到每秒3m，必須用功率為4340kw的空氣壓縮機，每秒鐘吹進225m3的空氣。這種開采系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜，造價昂貴，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驗系統(tǒng)，工作水深可達5250m；英國正在研制的空氣提升采礦系統(tǒng)，估計日產(chǎn)結(jié)核可達1萬噸。
    第二種是海底機器人采礦系統(tǒng)，它是根據(jù)機器人的原理研制的深海錳結(jié)核采集系統(tǒng)，由很輕但強度很大的材料制成，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，當阻力等于自身在水中重力時，以勻速下沉。觸底時，機械釋放系統(tǒng)動作，在彈簧拉力下自動抓取樣品，采滿后網(wǎng)袋閉合，同時釋放壓艙物，按程序自動上浮到一個半潛式水上平臺中，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，是一項很有發(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提示操作者何時拖網(wǎng)斗到達海底。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)——破碎機采礦系統(tǒng)，雖具有技術(shù)比較簡單、造價低、對水深和海底地形的適應(yīng)性較好等優(yōu)點，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。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)核開采試驗成功以來，錳結(jié)核開采規(guī)模日益擴大，已由過去各國單獨開采，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。到上世紀末，世界大洋錳結(jié)核初步進入商品性開發(fā)、生產(chǎn)階段。美國和日本是最先進行商業(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
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