VII.- CHANTIER DE RAMASSAGE

(Poster 14 et 15)

A partir de la simulation conditionnelle de la pente et de la concentration, GEMONOD a étudié le dimensionnement d'un système d'exploitation et d'une stratégie de dragage.
Les données de base de cette étude proviennent des analyses géostatistiques, de l'examen de l'environnement géologique, géographique, océanographie météorologique, technique et économique.

VII.1.- Historique des méthodes proposées pour le ramassage

Les études du chantier de ramassage ont pour objectif la conception du système le mieux adapté à l'environnement marin et géologique et capable d'assurer la production annuelle de 1,5 Mt. Trois types de systèmes de ramassage ont été étudiés au stade pré-industriel, allant parfois jusqu'aux essais en mer de dispositifs à échelle réduite.

Ces système se caractérisent par le procédé de remontée utilisé:

mécanique à chaîne continue de godets,
par navettes autonomes,
hydraulique.

VII.1.1.- Chaîne continue de godets

Le système de ramassage CLB à ligne continue de godets.

En 1971, le syndicat international "Continuous Line Bucket (CLB)" réunissant une trentaine de sociétés nord-américaines, australiennes, européennes (dont AFERNOD) et japonaises - françaises, a testé en mer un système de dragage en continu des nodules à l'aide d'un câble sur lequel sont fixées des bennes. Ce système est dénommé "CLB", initiales du nom anglais "Continuous Line Bucket".
AFERNOD étudia, en collaboration avec les promoteurs japonais, la réalisation d'une version à deux bateaux. Elle comporte une boucle de 10 km mise en oeuvre par deux navires se déplaçant à 1,5 noeuds (2,8 km/h).
Cette boucle est constituée de fibres synthétiques à forte résistance mécanique et de masse apparente nulle dans l'eau. Elle supporte tous les 30 m des godets. Ceux-ci, au cours de la rotation de la boucle, viennent draguer le fond sur une distance de 100 m à la vitesse de 1 à 2 m/s.

Ce système très simple présente le défaut de ne pouvoir assurer le contr™le de la trajectoire des godets sur le fond pour réaliser des passes jointives. Le taux de récupération des nodules risque par conséquent d'être médiocre.
Le système à deux bateaux n'a pu être testé par manque de financement et l'étude a été définitivement abandonnée en 1978.

VII.1.2.- Navettes autonomes

Dès 1974, les réflexions menées au sein d'AFERNOD avaient conduit à l'idée de développer un chantier sous-marin à navettes autonomes, donnant une certaine autonomie à la fonction "collecte".

Le Chantier à navettes autonomes.

Chaque navette descend sur le fond grâce à un lest perdable, assure la collecte des nodules et remonte en surface avec sa charge pour s'approvisionner en lest et en énergie électrique.

Ce système ne pourrait être économiquement rentable, en effet pour une capacité de chargement de 250 tonnes de nodules, la taille des navettes devrait dépasser 1.200 tonnes conduisant au gigantisme des installations de surface.

VII.1.3.- Remontée hydraulique

La caractéristique de ce système est l'utilisation d'une conduite verticale dans laquelle un flux ascendant assure la remontée des nodules.
Des procédés de remontée hydraulique sur les champs de nodules du Pacifique ont été testés par des consortia nord-américains. Ils ont réussi à remonter plusieurs centaines de tonnes de nodules au cours d'opérations continues de quelques dizaines d'heures à l'aide d'engins de collecte traînés sur le fond.
Ces démonstrations ont eu le mérite de prouver la possibilité de remonter les nodules par voie hydraulique, par pompage, ou par air-lift où l'injection d'air sous pression à mi-hauteur de la conduite provoque un flux ascendant entraînant les nodules. En même temps, elles ont permis de cerner les difficultés inhérentes au procédé et en particulier l'intérêt d'un engin de dragage autopropulsé.

De 1984 à 1988, les travaux français furent réorientés vers l'étude d'un système de ramassage avec remontée hydraulique et engin de dragage autopropulsé et confiés à un groupement d'intérêt public spécialement créé à cette intention: GEMONOD (Groupement pour la mise au point des MOyens nécessaires à l'exploitation des NODules polymétalliques).

VII.2.- Système minier de GEMONOD

Le système Gemonod. 1: Plate-forme de surface. 2: Conduite rigide. 3: Pompes. 4: Tampon. 5: Tuyau flexible. 6: Collecteur.

Le système minier tel qu'envisagé à la fin des travaux de GEMONOD en 1988, comporte:

un engin de dragage mesurant 18 m x 15 m x 5 m pesant 330 t pour un poids apparent de 78 t. Il assure la collecte des nodules, leur conditionnement et leur pompage dans le flexible. Sa capacité nominale est de 600 t/h. La puissance électrique installée est de 3 MW.

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un tuyau flexible de 600 m de 15" (381 mm) de diamètre intérieur, qui relie l'engin de dragage à la conduite rigide de remontée. Il a la forme d'une arche flexible permettant à l'engin de dragage de s'écarter de la route suivie par la plate-forme de surface pour éviter un obstacle.

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une conduite en acier rigide de 4.800 m. Le mécanisme de remontée est soit un air-lift avec injection d'air comprimé à mi-parcours de la conduite, soit le pompage à l'aide de pompes centrifugo-axiales, impliquant un diamètre intérieur de la conduite respectivement de 50 ou 40 cm. L'utilisation d'une pulpe épaisse (60 % de solides) qui aurait permis de réduire le diamètre de la conduite a été étudiée, mais ne semble pas devoir être retenue pour un premier système minier en raison de la complexité des équipements nécessaires à la préparation de la pulpe (broyeur, épaississeur, conditionneur).

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une plate-forme de surface semi-submersible de type catamaran. Cette plate-forme de 110 m x 70 m et de 40 m de hauteur assure la mise en oeuvre de l'ensemble collecte-remontée, manutention du système de ramassage, stockage et maintenance des équipements de ramassage, positionnement dynamique et remorquage du système de ramassage, conditionnement et transfert des nodules.

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le transport des nodules est effectué par des minéraliers, à bord desquels les nodules sont transférés par un tuyau flexible sous forme d'une pulpe à haute concentration.

VII.3 - Le transport

Le chargement des minéraliers se fait par refoulement dans des tuyaux flexibles.
Les minéraliers sont des navires de 60.000 tonnes de port en lourd, capables de franchir le canal de Panama.
Dans le projet GEMONOD, l'usine de traitement étant située en France, 9 navires de ce type sont nécessaires pour cette tâche.

VII.4.- Conclusion

Le système minier de GEMONOD sera capable d'assurer la production journalière de 600 tonnes de nodules par heure.

Marine Geosciences