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深海珍宝--锰结核(2)

时间:2010-01-29 03:46 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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锰结核的化学成分包括锰、铁、镍、钴、铜等 28 种,它们高出地壳中平均值的 27~46 倍,高出海水中含量的 100 万倍。同一地点的锰结核,其总体成分彼此都很一致。单个结构说来,最外层接触海水的一面,其中铁、钴和铅含量相对少。就锰来说,被海底沉积物埋没的半核中含量最高,泥?水界面趋向减少,到接触海水的半核含量最低。铁的分布则与锰相反。这种外层分布的特征,内层并不存在。内层的成分趋向均一。

     锰结核勘探和开采的一个突出的优点是,在海洋底部沉积的表层上,矿物清晰可见,所以可用装有照相机和录像机的水下电视作为了解矿藏分布和厚度的有效手段。前苏联的技术人员已经制造出了一种远距离的可操纵系统,用它来调查和精确估计已了解的矿藏,经实验已取得了显著效果,这个系统是由一部电视机、一个自动装置和两台水动的电子计算机组成,工作起来很方便。这是一种直接勘探手段。

     直接手段虽能获得样品,可准确地测定锰结核的富集度、品位等,但使用这种方法需要大量的时间,工作效率低,因而人们正研究一种勘探途径,即间接勘探。

     锰结核的开采正逐步走向成熟。目前一般认为有 3 种方法比较经济、实用。

     一种是空气提升采矿系统,由高压气泵、采矿管、集矿装置等部分构成。高压气泵安装在船上,采矿时,首先在船上开动高压气泵,气泵产生的高压空气通过输气管道向下从采矿管的深、中、浅三个部分输入,在采矿中产生高速上升的固、气、液三相混全流,将经过集矿装置的筛滤系统选择过的锰结核提升到采矿船内,其提升效率为 30%~50%,这种采矿系统已于 1970年试验成功,它能在 5000 米水深处达到日产 300 吨锰结核的采矿能力。

     一种是水力提升式采矿系统。主要由采矿管、浮筒、高压水泵和集矿装置 4 部分组成。采矿管悬挂在采矿船和浮筒下,起输送锰结核的作用;浮筒安装在采矿管道上部 15%的地方,中间充以高压空气,以支撑水泵的重量;
高压水泵装置在浮筒内,它的功率为 8000 马力,通过高压使采矿管道内产生每秒 5 米的高速上升水流,使锰结核和水一起由海底提升到采矿船内。集矿装置起挑选、采集锰结核的作用。1975 年采矿试验已获成功,现能达到日产500 吨的采矿能力。

    一种是连续链斗采矿系统,是在高强度的聚丙二醇脂材料编成的绳上,每隔 25~50 米安装一个采矿戽斗。采矿时,船上的牵引机带动绳索,使戽斗不断在海底拖过挖取锰结核,并将其提升到采矿船上,卸入船内储仓。这种采矿法是由日本人发明的,1970 年 8~9 月在希塔提岛以北 400 公里、水深4000 米处进行了试验,并获得了成功。这种装置结构简单、适应性强、采矿成本低。

    各国时锰结核的勘探和开发日益活跃。美国在深海锰结核勘探、试采和加工处理等技术方面,处于领先地位。美国开发的重点是夏威夷群岛至美国本土之间的海域,其中有的海区的普查工作已经完成,现已进行到详查和开发阶段。日本是从 60 年代开始了锰结核的调查工作,真正大规模的调查是在70 年代以后。前苏联对锰结核的调查则是从 50 年代开始的,前苏联科学家并在 1964 年编制了《太平洋底锰结核分布图》,70 年代以后,对太平洋锰富矿区进行了勘探。法国人在 1974 年成立了法国锰结核研究公司,主要进行矿区勘探:法国并与日本合作,在法属社会群岛的塔布堤岛以北进行了多次调查和开采方法的试验。

    中国对大洋锰结核的调查工作开展较晚,正式调查是在 1983 年 5~7 月进行的。1983 年以后,中国又多次派遣“向阳红 16”号和“海洋 4”号船进行了锰结核的调查,1985 年和 1986 年航次的调查区域从中太平洋扩大到东太平洋,采用了国际上先进的声波探测技术和海底照相,调查研究的程度有了更大的提高,并圈出了数万平方公里的富矿区。现在,中国已正式向国际申请,在太平洋中北部圈定了两块先行投资区,并在国内成立了相应组织。

    不过,尽管各国对大洋锰结核的可采储量和极大的开采价值注目已久了,但由于锰结核的开发是一项高投资多风险的新兴产业,受技术因素和经济因素的限制,其开发进程不可能像海洋石油和天然气那样快。从目前的情况看,最先进行商业性开发锰结核的,可能是美国和日本,其中以美国为主的海洋产业协会准备在 1995 年以后投资 15 亿美元,每年生产 100~200 万吨干锰结核,同时,在加利福尼亚建一座日处理 5000 吨锰结核的加工提炼厂。日本国土资源贫乏,对大洋锰结核抱有极大的希望,已制订出 1994 年前的开发计划,现正在作各项准备工作,以期在 1994 年进行大洋锰结核的商业开发,据估计,在 1990~1995 年期间,全世界商业开发大洋锰结核每年可为100~400 万吨,1995 年以后可达 1000 万吨,到 2000 年,将会有大的飞跃,到 2025 年后,大洋锰结核将有可能成为世界稳定的矿物来源。


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