海底矿产资源开发1

1、海海洋矿产开发洋矿产开发海洋资源种类濒海的煤，铁，石油等矿砂资源深海的热液硫化物深海中海床上的锰结核海底深处的可燃冰大洋深处的生物资源矿产分布示意一、滨海矿砂一、滨海矿砂1、含义：、含义： 海岸带及水下海岸带及水下2、特点：分布广，矿种多，储量大，开采方便，易特点：分布广，矿种多，储量大，开采方便，易于选矿，开发投资小于选矿，开发投资小3、种类及其分布：种类及其分布：砂矿种类砂矿种类主要分布区主要分布区石英砂矿石英砂矿普遍普遍金红石矿金红石矿澳大利亚澳大利亚金刚石砂矿金刚石砂矿南非大西洋沿岸南非大西洋沿岸锡砂矿锡砂矿泰国，马来西亚，印泰国，马来西亚，印尼等东南亚国家尼等东南亚国家石油分布：石油

2、分布：海底位置：大陆架，大陆坡，大陆隆海底位置：大陆架，大陆坡，大陆隆全球分布：波斯湾，墨西哥湾，北海，全球分布：波斯湾，墨西哥湾，北海，马拉开波湖，东南亚及中国沿海地区马拉开波湖，东南亚及中国沿海地区开发趋势：开发趋势：近海近海远海远海浅海浅海深海深海大陆架大陆架大陆坡、大陆隆大陆坡、大陆隆海底热液硫化物海底热液硫化物1、种类：、种类：有有块状块状和和软泥状软泥状两种。两种。 定义：热液硫化物定义：热液硫化物(Volcanogenic massive sulphide ore deposits, VMS）是种由海底火山活动）是种由海底火山活动与热液循环产生之金属硫化物矿，以铜与锌化物矿为与热

3、液循环产生之金属硫化物矿，以铜与锌化物矿为主。主。 它们多为古今各地质环境中它们多为古今各地质环境中 海底或其下的热液海底或其下的热液所带硫化矿物沉淀而成之分层沉积物。它们出现于火所带硫化矿物沉淀而成之分层沉积物。它们出现于火山沉积地层层序山沉积地层层序,且与火山岩同年代。热液硫化物是且与火山岩同年代。热液硫化物是以下矿物一大来源：以下矿物一大来源： 铜、锌、铅、金铜、锌、铅、金 与与 银银 矿矿.3、分布：、分布：多分布于多分布于大洋板块边界大洋板块边界以及板块内部的火山活动中以及板块内部的火山活动中心。其中尤以心。其中尤以海底中央裂谷处最多海底中央裂谷处最多。三、多金属结核三、多金属结核（

4、一）、多金属结核（一）、多金属结核1、物理性质：、物理性质：又称又称“锰结核锰结核”或或“铁锰结核铁锰结核”，含铁、锰、，含铁、锰、铜等几十种元素，一般为褐色，呈核状。直径铜等几十种元素，一般为褐色，呈核状。直径几微米到几十厘米不等。几微米到几十厘米不等。2、属性：属深海自生性矿产资源、属性：属深海自生性矿产资源3、分布、分布：海底位置：海底位置：35006000m的洋底的洋底全球分布：夏威夷群岛东南海区全球分布：夏威夷群岛东南海区开采方法一，连续绳斗法一，连续绳斗法 (CLB)开采法开采法是最早提出的扬矿方式和开采方法是最早提出的扬矿方式和开采方法 (见图见图 1)。在一根缆索上每隔在一根缆

5、索上每隔 2550 m吊挂一个链斗吊挂一个链斗 ,通过采矿船船首和船尾通过采矿船船首和船尾 (单船式单船式 )或或 2条船上条船上 (双船式双船式 )安装的缆索导引轮形成无极循环运安装的缆索导引轮形成无极循环运转转 ,从海底将结核铲起并提升到海面。该系统从海底将结核铲起并提升到海面。该系统于于 20世纪世纪 70年代曾多次在海上成功地进行试年代曾多次在海上成功地进行试验验 ,其优点是系统设备简单、维修方便、投资其优点是系统设备简单、维修方便、投资小小 ,但存在采矿效率和资源回收率低但存在采矿效率和资源回收率低 ,要求海底要求海底地形平坦、缆绳容易缠绕等问题地形平坦、缆绳容易缠绕等问题 ,已基本

6、被淘已基本被淘汰。汰。二，自动潜浮穿梭式采矿车开采系统二，自动潜浮穿梭式采矿车开采系统 此种方法是利用采矿车一边排出压舱物一边采此种方法是利用采矿车一边排出压舱物一边采集等效重量的结核集等效重量的结核 ,以保持采矿车的接地比压。以保持采矿车的接地比压。然后装载完毕后浮出水面卸载然后装载完毕后浮出水面卸载 不过缺点也很明显，采矿过程间断性作业、潜不过缺点也很明显，采矿过程间断性作业、潜浮时间长，采矿车制造工艺和遥控技术要求浮时间长，采矿车制造工艺和遥控技术要求高，造价很高。目前已搁置高，造价很高。目前已搁置三：管道提升扬矿开采法三：管道提升扬矿开采法 它是通过扬矿管道将结核从海底它是通过扬矿管道

7、将结核从海底提升至海面的方法。水力、气提升至海面的方法。水力、气力、轻介质、重介质、管道戽力、轻介质、重介质、管道戽斗提升都属于管道提升范畴。斗提升都属于管道提升范畴。 集矿机采集的结核经软管输送至集矿机采集的结核经软管输送至海底作业平台的中间矿仓海底作业平台的中间矿仓 ,矿仓矿仓底部的给料机将结核定量给入底部的给料机将结核定量给入扬矿管道并提升至海面矿船上。扬矿管道并提升至海面矿船上。泵入口以下为吸入管泵入口以下为吸入管 ,管内压力管内压力低于管外压力低于管外压力 ,借助海水的位能借助海水的位能进行提升。进行提升。矿浆泵提升将会成为深海矿产资源矿浆泵提升将会成为深海矿产资源商业开采的第一代扬

8、矿方法。商业开采的第一代扬矿方法。中国锰结核开发现状1978年，年，“向阳红向阳红05号号”海洋调查船在太海洋调查船在太平洋平洋4000米水深海底米水深海底首次捞获锰结核。首次捞获锰结核。在夏威夷西南，北纬在夏威夷西南，北纬7度至度至13度，西经度，西经138度至度至157度的太平洋中部海区，探明度的太平洋中部海区，探明可采可采储量为储量为20亿吨的富矿区，圈出了有足够的商亿吨的富矿区，圈出了有足够的商业价值的业价值的30万平方千米的申请区。其中万平方千米的申请区。其中15万平方千米的区域作为国际海底管理局的保万平方千米的区域作为国际海底管理局的保留区，另留区，另15万平方千米的区域为我国的开

9、辟万平方千米的区域为我国的开辟区，相当于一个海南岛的面积。区，相当于一个海南岛的面积。1991年年3月，月，“联合国海底管理局联合国海底管理局”正式批准了这一申请。正式批准了这一申请。可燃冰天然气水合物（天然气水合物（Natural Gas Hydrate，简称，简称Gas Hydrate）因其外观象冰一样而且遇火即）因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作可燃烧，所以又被称作“可燃冰可燃冰”或者或者“固固体瓦斯体瓦斯”和和“气冰气冰”。分子式。分子式mCH4nH2O 在标准状况下，一单位体积的气水合物分解在标准状况下，一单位体积的气水合物分解最多可产生最多可产生164单位体积的甲烷气体

10、单位体积的甲烷气体 2007年年5月月1日凌晨，中国在南海北部的首次日凌晨，中国在南海北部的首次采样成功，证实了中国南海北部蕴藏丰富的采样成功，证实了中国南海北部蕴藏丰富的天然气水合物资源天然气水合物资源 固体的“天然气水合物”升温减压就可释放出大量的甲烷气体。天然气水合物使用方便，燃烧值高，清洁无污染。据了解，全球天然气水合物的储量是现有天然气、石油储量的两倍。中国南海天然气水合物的资源量为700亿吨油当量，约相当中国目前陆上石油、天然气资源量总数的二分之一。海底可燃冰的储量够人类使用1000年，因而被科学家誉为“未来能源”、“21世纪能源”。三三、注注入剂法，就是往可燃冰中加一些入剂法，就是往可燃冰中加一些化化 学学试剂，将试剂，将“冰冰”转化成气。转化成气。可燃冰的开采可燃冰的开采可燃冰开采的最大难点是保证井底稳定，可燃冰开采的最大难点是保证井底稳定，使甲烷气不泄漏、不致引发温室效应。使甲烷气不泄漏、不致引发温室效应。“可燃冰可燃冰”