海洋采礦的方法

1、海洋采礦的方法海洋采礦是從海水、海底表層沉積物和海底基巖下獲取有用礦物的過程。海洋采礦一 般分為三個方面：一是海水化學(xué)元素中含有大量的有用金屬和非金屬元素，如鈉、鎂、銅、 金、鈾和重水等，可以從海水中提取食鹽、鎂、溴、鉀、碘和重水等多種有用元素。二是海 底表層礦床開采，即海底基巖以上的沉積礦層或砂礦床。目前已經(jīng)進行開采的有海濱砂礦、 砂、礫石和貝殼等。 三是海底基巖礦開采，指那些存在于海底巖層中和基巖中的礦產(chǎn)。 目前 已經(jīng)開采的有海洋石油和天然氣，海底煤、鐵、硫、巖鹽和鉀鹽等。海洋中有哪些礦產(chǎn)資源？海洋占整個地球面積的 71% ，約 3.6 億平方公里。調(diào)查結(jié)果表明，陸地上的許多金屬 和非金屬

2、礦在海洋中都已發(fā)現(xiàn)， 而且有些礦藏的儲量巨大。 海底礦產(chǎn)資源主要分為海水中溶 解的礦物、海底表層礦床和海底基巖礦床。海水中溶解的礦物。世界海洋中約有 13.7 億立方公里海水，其中含有 80 多種元素， 目前人們較為熟悉的有 60 多種。海底表層礦床。海底表層礦床大都呈散粒狀或結(jié)核狀，存在于海底各類松散沉積層中， 可以用采礦船進行開采。 這種礦床根據(jù)所處位置又分為大陸架資源、 大陸坡大陸裙底資源和 深海底資源三種。 在大陸架上的海底表層礦床中， 非金屬礦物如貝殼或砂礫的數(shù)量占礦床總 體積的 50% 以上。重礦物如鈦鐵礦和錫石數(shù)量僅占礦床總體積的10%以下。稀有和貴重金屬如金剛石或金只占礦床體積

3、的百萬分之幾。在深度范圍為2003500m的大陸斜坡上有兩種重要的自生礦物資源， 呈砂粒狀、 結(jié)殼狀或結(jié)核狀的磷鈣土以及呈軟泥狀或塊狀的熱液 礦床。在 3500 6000m 的深海，最重要的礦物資源是遍布各處的錳結(jié)核，在洋底呈不連續(xù) 分布， 有的密集，有的稀疏，北太平洋被認為是密集區(qū)。 其它深海的軟泥中含有不同數(shù)量的 二氧化硅、碳酸鈣、銅和鋅。海底基巖礦床。海底基巖礦包括非固態(tài)的石油、天然氣和固態(tài)的硫磺、巖鹽、鉀鹽、 煤、鐵、銅、鎳、錫和重晶石等。海底石油和天然氣分布范圍最廣，石油可采儲量估計為 1350 億噸。海底煤礦分布廣儲量豐富。我國海洋采礦的發(fā)展現(xiàn)狀如何？我國大陸海岸線總長 18000

4、 多公里， 海域面積約有 300 萬平方公里。 從海底地貌上看， 我國的四個海區(qū)中， 不僅有大陸架區(qū)，而且有大陸坡和大洋底區(qū)， 地貌類型齊全， 但絕大部 分海域是在大陸架范圍內(nèi)。 我國大陸架是世界上面積最大、 最寬的地區(qū)之一。 我國大陸及海 洋島嶼的海岸線總長約 32000 多公里， 海岸線迂回曲折， 為砂礦的富集提供了有利的條件。 勘探表明，我國的海洋礦資源蘊藏豐富，海洋石油和天然氣初步勘探已發(fā)現(xiàn)面積 100 萬平 方公里的七個大型含油氣沉積盆地，已探明的儲量構(gòu)造400多個，原油儲量 90140億噸之間，海濱砂礦探明儲量達數(shù)億噸，礦種 60 多種。我國深海采礦技術(shù)的研究開發(fā)起步較晚，但已于

5、1991 年啟動了為期 15 年的研究開發(fā) 規(guī)劃，經(jīng)過， “八五”期間的攻關(guān)，已在開采技術(shù)與設(shè)備的研究開發(fā)方面取得了一批階段成果， 縮短了與國際先進水平的差距?！鞍宋濉逼陂g，在中國大洋協(xié)會、 冶金部和有色總公司的組織和支持下， 長沙礦冶研究院 和長沙礦山研究院作為深海采礦技術(shù)研究開發(fā)的兩個主要承擔單位，已研制出水力式和復(fù)合式兩種模型集礦機， 在剪切強度w 5 kPa的模擬沉積物上進行水下集礦，采集率達到85 %95% ；在 30 m 高的實驗系統(tǒng)上完成了礦漿泵、 清水泵、 射流泵的水力提升和氣力提升試驗。 海洋礦產(chǎn)開采有哪些特點？由于海洋是一個獨立的自然地理單元 ,決定了海洋礦產(chǎn)開發(fā)具有與陸地

6、資源開發(fā)所不同的特點。(1) 海洋環(huán)境條件惡劣 ,礦產(chǎn)開采必然拌有狂風(fēng)、巨浪、海冰、高壓、腐蝕等惡劣條件 開采難度大、技術(shù)要求高 ,屬于“三高”(高投資、高風(fēng)險、高技術(shù) ) 工程。但是 ,為了在開發(fā)和占 有海洋的競爭中取得主動 ,一些發(fā)達的國家不斷進行技術(shù)創(chuàng)新,投入了大量的人力、財力用于海洋高技術(shù)的開發(fā)研究 ,并已獲得了許多技術(shù)上的成就和經(jīng)濟上的利益,即使是人均占有資源居世界第一的俄羅斯 ,盡管國內(nèi)經(jīng)濟一直低迷 ,也從沒有放棄過對海洋高技術(shù)的研究。(2) 海洋采礦是涉及諸多行業(yè)和學(xué)科的高技術(shù)密集型的系統(tǒng)工程 ,如地學(xué)、機械、電子、 通訊、冶金、化工、物理、化學(xué)、流體力學(xué)等學(xué)科和造船業(yè)、遠洋運輸

7、業(yè)等行業(yè)支持海洋礦 產(chǎn)的開發(fā)。同樣 ,海洋采礦的發(fā)展勢必促進這些行業(yè)和學(xué)科的進一步發(fā)展 ,這就具有重要的戰(zhàn) 略意義。(3) 海洋采礦中應(yīng)注意與其它海洋資源開發(fā)之間的關(guān)系。 它們之間相互促進、 相互制約。 此外在開采中還要注意保護海洋環(huán)境,避免污染和破壞海洋生態(tài)平衡,即注意開發(fā)和保護之間的矛盾 ,所以需要精細的管理 ,以求獲得最佳的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益的統(tǒng)一。(4) 國外實踐表明 ,海洋(深海 )礦產(chǎn)開采新技術(shù) ,從開始研制到投入實際應(yīng)用,通常需要1020年的時間，周期較長。如日本從 19751997年投資10億美元，研究錳結(jié)核的勘探和 技術(shù)開發(fā) ,進入試采階段 ;美國與日本幾乎同期開始進行大洋

8、礦區(qū)的勘探和采礦技術(shù)的研究 累計投資 15 億美元;印度、英國、意大利等國也經(jīng)過了長期的研究?？梢姼靼l(fā)達國家這種長 期的投入研究不僅僅是解決國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展的需求，主要是面向未來 ，是對未來的研究和投資。(5) 海洋礦產(chǎn)開發(fā)具有國際性的特點。 海底礦產(chǎn)資源可能是跨國界或共享的，涉及各有關(guān)國家之間的利益 ，需要國際之間的協(xié)調(diào)和合作。海洋礦產(chǎn)開采技術(shù)方法有哪些？表 11-1 列出了針對各種海洋礦產(chǎn)的開采方法。1、3 類礦產(chǎn)都有成熟的開采方法 ，這里表11-1各種海洋礦產(chǎn)的開采方法編號海底礦產(chǎn)可采用的開采方法使用現(xiàn)狀最終產(chǎn)品早已進入工業(yè)化生產(chǎn)，是非常成熟的開采技石油鉆井平臺、鉆探裝置、海底提取石油、1石

9、油、天然氣術(shù)。我國自主開發(fā)研制采油系統(tǒng)天然氣的一批技術(shù)裝置達到或接近國際先進水平基本完成小試，進入中1.連續(xù)鏟斗提升采礦系統(tǒng)試階段。管道提升采礦提煉出具多金屬結(jié)核2.管道提升采礦系統(tǒng)系統(tǒng)被認為是非常有前有戰(zhàn)略意2礦3.穿梭潛水集礦機系統(tǒng)途的開采方法。國內(nèi)首義的多種4.海底自動采礦系統(tǒng)先對這種方法進行研究金屬取得了初步成果基本成熟的方法，進入提取鐵砂、工業(yè)化生產(chǎn)。但我國以金砂、錫砂3其它礦產(chǎn)各種采掘裝置和大深度挖泥機土法采選為主，技術(shù)落及其它礦后、生產(chǎn)效率低物(1)連續(xù)鏟斗提升采礦系統(tǒng)連續(xù)鏟斗提升采礦系統(tǒng) (continuous line bucket system)法。它由采礦船、鏟斗、高強度

10、尼龍纜索等組成。長 15km 的尼龍纜索上以一定的間距 (2550m) 懸掛的系列鏟斗 ,通過尼龍纜索從海面船只 (一船或多船 )到海底的連續(xù)回轉(zhuǎn)來進行采礦作業(yè)。該系統(tǒng)具有開采和提升兩個功能。這類采礦技術(shù)具有系統(tǒng)簡單、成本較低的優(yōu)點。但是若在一船上操作,尼龍纜索環(huán)路的兩端易纏結(jié) ,影響開采效率 ,兩只船涉及到配合移動和成本等問題, 所以影響了其進一步的發(fā)展。(2) 管道提升采礦系統(tǒng)管道提升采礦系統(tǒng)是目前各國(包括中國 ) 研究開發(fā)的重點。 該系統(tǒng)基本工作原理是利用液體提升固體懸浮物 ,即從采礦船上吊下輸送管到海底,集礦裝置把收集到的多金屬結(jié)核礦石送到提升管道口 ,再利用液流的循環(huán) (利用氣舉或射流原理 )將礦石通過管道輸送到地表。 船 體可在開采時做有一定限度的縱向或橫向移動。 該采礦系統(tǒng)適用于大規(guī)模有效開采海底多金 屬結(jié)核礦。(3) 穿梭潛水集礦機系統(tǒng)穿梭潛水集礦機系統(tǒng)是由長、寬、高分別為24m、12m、7 5m的穿梭潛水集礦機在海底采集多金屬結(jié)核礦石 ,當采集到一定數(shù)量后上升至海面,把采集到的礦山卸到海面平臺上,然后用廢石料作為壓載物再下沉到海底繼續(xù)開采,如此循環(huán)作業(yè)。該系統(tǒng)