海底礦產(chǎn)資源開發(fā)技術(shù)

海洋不僅掩蓋地球面積的71%;而且漂浮著及其豐富的海底礦產(chǎn)資源..之大、品嘗之高;是陸地同類礦產(chǎn)無法比較的..在地球上已覺察的百余種元素中;有80余種在海洋中存在;其中可提取的有60余種..可以說;海水是巨大的“液體礦床”..此外;已經(jīng)探明;海底還富集著大量固體礦床;包括多金屬結(jié)核、鐵錳結(jié)殼、熱液;估量貯量約有3萬m3..目前已經(jīng)開采的石油;30%來自海洋..1海洋石油的產(chǎn)值在海洋經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值中名列首位;而海濱與淺海礦砂是目前投入開發(fā)的第二大礦種..海洋礦砂品種繁多;已開采的有錫石、鋯英石、鈦鐵礦、磁鐵礦、金江石、金、獨居石、磷、紅柱石等..海底礦產(chǎn)資源中;更大量的是潛在資源;如大洋錳結(jié)核、海底熱液礦、富鈷結(jié)殼等..海底礦產(chǎn)資源概述..海底礦產(chǎn)的分類按性質(zhì)可分為金屬礦產(chǎn)、非金屬礦產(chǎn)和燃料礦產(chǎn)..按礦產(chǎn)的構(gòu)造形態(tài)可分為沉積物礦非固結(jié)礦和基巖礦固結(jié)礦..以下硬巖中的礦藏;包括非固態(tài)的石油、自然氣和固態(tài)的硫磺、巖鹽、鉀鹽、煤、鐵、銅、鎳、錫和重晶石等..2依據(jù)可持續(xù)進(jìn)展的戰(zhàn)略思想及人們的生疏和勘探開發(fā)程度海洋礦產(chǎn)資源可劃分為已..3海洋礦產(chǎn)開采的特點由于海洋是一個獨立的自然地理單元;打算了海洋礦產(chǎn)開發(fā)具有與陸地資源開發(fā)所不同的特點..由于深海的極端環(huán)境..深海礦產(chǎn)資源都賦存于水深千米的深海底;多金屬結(jié)核賜予水深5000~6000m2023~4000水深的海山上;熱液硫化物多賦存與2023~2500m水深的海床..極端環(huán)境的表現(xiàn)如下：海水腐蝕；海底無自然光；海洋環(huán)境的1℃的低溫;而熱液口的溫度高達(dá)近400℃..這樣一個簡單超長的極端環(huán)境;給深海作業(yè)及裝備的牢靠性和修理更換修理周期等提出很多極高的要求;工作設(shè)備要承受高達(dá)20~60MPa的巨大水壓;海水中電磁波傳播衰減嚴(yán)峻;其技術(shù)開發(fā)難度毫不遜色于太空技術(shù)..由于海底礦產(chǎn)資源的特別賦存狀態(tài)..目前陸地上具有經(jīng)濟(jì)開采價值的金屬礦產(chǎn)資源;不論是露天開采還是地下開采;根本上都是承受鉆孔爆破;有軌、無軌車輛或提升機(jī)、皮帶輸送等方法進(jìn)展開采..然而;深海底的多金屬結(jié)核以及直徑僅數(shù)厘米的結(jié)核狀賦存于極稀軟的海雖然已大塊礦床形式存在;但礦床規(guī)模都相對較小;沿用陸地上的現(xiàn)有開采技術(shù)不具備經(jīng)濟(jì)開采價值..因此;采礦技術(shù)..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;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(yuǎn)洋運輸業(yè)等行業(yè)支持海洋礦產(chǎn)的開發(fā)..同樣;海洋采礦的進(jìn)展勢必促進(jìn)這些行業(yè)和學(xué)科的進(jìn)一步進(jìn)展;這就具有重要的戰(zhàn)略意義..深海采礦環(huán)保限制標(biāo)準(zhǔn)..除與陸地采礦一樣有廢水廢渣的處理外;深海采礦作業(yè)中對海底的擾動程度將是一個極為重要的有別于陸地采礦的限制標(biāo)準(zhǔn);使得深海采礦的技術(shù)難度進(jìn)一步增加..海洋采礦中應(yīng)留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(jìn)、相互制約..此外在開采中還要留意保護(hù)海洋環(huán)境;避開污染和破壞海洋生態(tài)平衡;即留意開發(fā)和保護(hù)之間的沖突;所以需要精細(xì)的治理;以求獲得最正確的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會效益的統(tǒng)一..國外實踐說明;海洋深海礦產(chǎn)開采技術(shù);從開頭研制到投入實際應(yīng)用;通常需要10～20年的時間;周期較長..如日本從1975～1997年投資10億美元;爭論錳結(jié)核的勘探和技術(shù)開發(fā);進(jìn)入試采階段;美國與日本幾乎同期開頭進(jìn)展大洋礦區(qū)的勘探和采礦技術(shù)的爭論;累計投資15億美元;印度、英國、意大利等國也經(jīng)過了長期的爭論..可見各興旺國家這種長期的投入爭論不僅僅是解決國內(nèi)經(jīng)濟(jì)進(jìn)展的需求;主要是面對將來;是對將來的爭論和投資..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..45海底礦產(chǎn)資源的勘探方法分為淺?？碧胶蜕詈？碧?.深?？碧降膶ο笾饕清i結(jié)核礦、熱液礦；淺?？碧降膶ο蠛芏?有石油、煤、鐵和各種金屬礦砂..勘探方法有直接方法和間接方法..直接方法主要有觀測和取樣；而間接方法主要有聲學(xué)探測技術(shù)、地球物理方法和地球化學(xué)方法直接方法觀測及觀測海底礦床在海底中的位置;在淺的水域主要靠潛水員進(jìn)展觀測;而在較深的水域要靠載人潛水器進(jìn)展觀測..較常用的直接觀測海底的方法是利用照相機(jī)和水下電視..目前水下照相機(jī)在海洋地質(zhì)調(diào)查中一進(jìn)展成一種比較完善的工具;在爭論海洋礦床方面已被廣泛地承受..水下照相機(jī)能夠連續(xù)的的拍攝海底相片;在拍攝過程中使用照相機(jī)剛好高于海底的位置上拖曳;同時周期性的被觸發(fā)..目前已利用各種具有廣角鏡頭并能拍攝數(shù)百幀照片的大型靜止照相機(jī)..德國承受的70mm海底靜止照相機(jī);能曝光大約300次..這種照相機(jī)由具有能源和電子掌握裝置的照相機(jī)、閃光燈和觸發(fā)器三局部構(gòu)成..當(dāng)粗發(fā)起重錘觸及海底..它能夠自動攝取海底照片..最的進(jìn)展是以聲吶掌握代替機(jī)械能觸發(fā)器并配備自返式取樣裝置;在拍攝照片后自動返回海面而被回收..但是水下照相的缺陷是不能連續(xù)的進(jìn)展探礦不得不將照相機(jī)從海底回收;并且必需等到照片沖出來以后才能獲得光宇海床礦床的資料..利用水下電視可以連續(xù)的監(jiān)測海底;并可將觀測結(jié)果錄制成碟永久保存..但由于海底缺少光線以及攝像系統(tǒng)的區(qū)分率不得不以緩慢的速度拖曳;因此在水下電視操作期間所消耗的船時相對較多..取樣采集礦物樣品是探查淺海海底及大洋底礦產(chǎn)資源的最根本、也是最重要的手段..主要有以下幾種〔1〕表層取樣即承受工具獵取還低外表物質(zhì)樣品..常用的取..抓斗下降時都是開口的;當(dāng)接觸海底后即自動抓砂封閉..利用繩索抓斗取樣器在海底撈取礦樣;由于它敏捷機(jī)動;不受海水深度限制;海底不平坦和粒度大小不均勻都沒關(guān)系;因而本錢低;使用廣泛..單只能撈取海底表層的礦樣..另外;較常用的還有金屬鏈條貨繩索構(gòu)成的拖

繩索抓斗取樣器斗式貨拖網(wǎng)式表層取樣器..斗和網(wǎng)都有細(xì)孔;可以漏水;它們一般是在深海中用以撈取結(jié)核礦、巖塊、礫石等樣品這種古老而又穎的取樣方法;因其本錢低、敏捷機(jī)動、不受海水深度的限制而使用較廣..但所獵取樣品往往會混在一起;所以僅能用作定性爭論;不能定量分析..柱狀取樣未用各種采樣管實行海底以下肯定深度的柱狀樣品..常見的取樣管有重力取樣管、水壓取樣管、活塞取樣管..;活塞的下面通常要緊緊地黏在海底泥土的外表不動;而只讓管子完全插入泥土中..上述柱狀取樣管都需船只停頓航行后用用鋼纜吊著取樣管到達(dá)海底取樣這種方法既費時;又費事..近年來;國外研制了一種“自動返回沉積物取樣器”;又稱;“無纜取樣器管”..這種取樣器用漂移材料制成;可以攜帶重物和采泥器或照相機(jī);自由降落到海底;在到達(dá)海底并采集樣品或?qū)５渍障嘁院?攜帶的重物自行脫落;而漂移材料是采泥器貨照相機(jī)浮出水面;一旦露出水面;訊號器馬上啟動;放射無線電信號;使船上的工作人員很簡潔覺察它而取回樣品..經(jīng)試驗;1000m處;15min..利用各種類型的取樣管一般可獵取海底以下幾米、十幾米、甚至幾十米的沉積物柱狀樣品..據(jù)報道;前蘇聯(lián)“勇士”號調(diào)查船曾用真空式取樣管取得長達(dá)34m的柱狀樣品;而其沉積構(gòu)造沒有受到任何重大的破壞和擾亂..這種采樣設(shè)備的問世;將過去的單點采樣轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)采樣..鉆探取樣 柱狀取樣海上鉆探取樣和陸上鉆探取樣的工藝過程相像;也分淺孔鉆探和深孔鉆探兩類..淺孔鉆探適用于海底砂層下部礦物的取樣;也可用于采集錳結(jié)核和海底沉積的柱狀樣品..石和砂金由于密度大;都富集在砂層的下部;越接近下部底巖;礦砂就越豐富;所以需要用鉆孔提取礦砂層下部的礦樣;視砂層厚度而定;1m30m以上;鉆孔直徑由10cm到90cm..在砂層中鉆孔速度很快;因而本錢也不高..使用的都是空心鉆;以便提出巖心;這樣取的巖心礦樣在質(zhì)量上有保證;可以做定量分析用..常用的鉆探裝置有旋轉(zhuǎn)鉆;落錘鉆;打樁鉆;震驚鉆..深孔鉆探對海底堅硬巖層勘探就要用深孔鉆探..深孔鉆探是最終的鉆探手段;費用很高..對于石油、自然氣、煤、鐵等礦床應(yīng)先用地球物理方法進(jìn)展初步勘探;然后才能打算是否需要打鉆機(jī);并打算打孔的位置和鉆孔的深度..近年來;深孔鉆鉆技術(shù)進(jìn)展的很快;現(xiàn)在陸地上鉆孔最大深度已超過萬米;6966m..隨著水下礦產(chǎn)勘探重要性的日益增長;已消滅將觀測和取樣合并為一個系統(tǒng)的設(shè)備..如把水下電視系統(tǒng)與拖網(wǎng)相結(jié)合的拖網(wǎng)使用..拖網(wǎng)懸掛在電視機(jī)外殼下面;在電視機(jī)框架到達(dá)海底時;拖網(wǎng)就在海底上取樣..用這種方法;在電視觀測期間就能夠獵取樣品;保證了取樣區(qū)就是想要觀測的區(qū)域..此外深潛技術(shù)的進(jìn)展;是大洋礦產(chǎn)資源的調(diào)查勘探消滅的突破..載人潛水器可將觀測人員送入幾千米的水下;利用觀看窗或聲吶直接觀測海底礦物;并利用機(jī)械手采集礦物樣品..間接方法間接方法是在勘探中并不與巖石礦物直接接觸;而是利用精度很高的儀器來探測巖石礦物的性質(zhì)和埋藏深度的勘探方法..;利用巖石礦石具有各種不同的物理性質(zhì);如密度、容重、磁性、導(dǎo)電性等物理性質(zhì);承受地球物理方法等..水聲學(xué)探測技術(shù)利用回聲側(cè)探測儀可以了解海底的地形;獵取海底圖像..還可以利用它測定中層水放射面的存在..如在對紅海布滿鹵水的盆地進(jìn)展勘探中已經(jīng)證明回聲測深特別有用;他可以觀測到深部的鹵水和海水之間的密度界面..低頻回聲測深儀可以穿透沉積物上層;并能準(zhǔn)確判定海底地形地貌;如可以顯示是否存在海底火山 多普勒流速剖面儀巖..這種火山巖對于采礦作業(yè)危害極大;由于采礦作業(yè)主要使用海底拖曳工具..側(cè)掃描聲納可以測量精細(xì)的海底地形地貌;因此;對海底的砂坡和砂帶的探測格外有效;在大洋礦產(chǎn)資源勘探中具有寬闊的使用前景..由于錳結(jié)核往往富集在小山坡上和起伏不大的海底上;而不是富集在平滑的海底平原上;所以利用遠(yuǎn)程側(cè)掃描聲納在含錳結(jié)核的海底上拖曳;就可以勾劃出所勘探的幾十公里寬的海底上的不同地形的位置;然后在每個位置上采集回收錳結(jié)核樣品;

側(cè)掃聲納已打算豐富的高品位錳結(jié)核所需要的最有利的深海環(huán)境..因此;利用側(cè)掃描聲納可以覺察任意含錳結(jié)核地區(qū)中的其他的富集區(qū)..此外;高區(qū)分率的側(cè)掃描聲納還可以繪出粗糙海底錳結(jié)核分布地區(qū)的概況..用于海底探礦的其他聲學(xué)設(shè)備;還有聲學(xué)地層剖面儀..深水多普勒海流剖面儀和水下高速聲信息傳輸系統(tǒng)..利用地層剖面儀可以探測數(shù)千米水下的海底沉積層厚度及地質(zhì)構(gòu)造;實時獲得海底地質(zhì)剖面圖;利用多普勒流蘇剖面儀可以在航行中連續(xù)測量水層剖面的多個層次的流速;最多可達(dá)64個層次;甚至更多..測量的數(shù)據(jù)由計算機(jī)實時處理..水下高速聲信息傳輸系統(tǒng)可以將海底觀看到的電視圖像和聲圖像輸送到水面..地球物理方法此方法為應(yīng)用物理學(xué)原理來爭論地質(zhì)構(gòu)造;查找地下礦藏的方法..巖石礦石具有各種不同的物理性質(zhì);物理勘探就是測探它們的物理性質(zhì);如密度、彈性、磁性、電性、放射性等物理性質(zhì)的差異;及探測地球物理場的變化;然后分析所獲得的資料;從而推斷礦產(chǎn)分布狀況..如不同巖石礦石對聲波振動波傳播的速度不同;巖石礦石越密傳播聲波的速度就越大;利用這種原理來勘探的勘探方法就是地震法..同巖石礦石有不同的密度;密度大的巖體就產(chǎn)生大的吸引力..巖石礦石都或多或少的帶有磁性;不同巖石有不同的磁性;探測巖石礦石的磁性以區(qū)分其種類;這就是磁力法..不同巖石礦石的導(dǎo)電性能不同;個別的礦體還能產(chǎn)生自然電流;這就要用電法來勘探;在電法中又有電阻法和電磁法等..地球化學(xué)勘探此方法為系統(tǒng)的測量海水、海底沉積物和巖石等的地球化學(xué)性質(zhì);以覺察與礦化有關(guān)的地球化學(xué)特別的一種探礦方法..海洋地球化學(xué)勘探通常采集海水、海底表層沉積物的巖石樣品;在船上試驗室進(jìn)展分析測定某些元素的微跡含量等工作..熱液礦床、鐵錳結(jié)核、鐵錳礦等重要海洋礦產(chǎn)的覺察中都起到了格外重要的作用..近年來;對海疆地球化學(xué)測量賜予了確定的評價;認(rèn)為這是一種經(jīng)濟(jì)、快速而有效的方法..據(jù)報道;近十幾年來;100多萬平方公里進(jìn)展了油氣地球化學(xué)調(diào)查;123個油氣遠(yuǎn)景區(qū);并在大量的數(shù)據(jù)的根底上研制出推測油氣資源的地球化學(xué)模式..導(dǎo)航技術(shù)在深海探礦中必需具備準(zhǔn)確的導(dǎo)航定位力量;特別是在探礦過程的最終階段;利用導(dǎo)航定位技術(shù);以便當(dāng)完成使命的自返式采樣器和自返式水下照相機(jī)返回海面時;海面船只能夠找到它們;將它們回收上來..目前;應(yīng)用比較廣泛的是衛(wèi)星導(dǎo)航與遠(yuǎn)程無線電導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)合;并由雷達(dá)系統(tǒng)加以補(bǔ)充..比照較小的區(qū)域進(jìn)展具體勘察時;作為導(dǎo)航參考點可以使用無線電或雷達(dá)浮標(biāo)以及置于海底的聲納應(yīng)答器..近年來;國際上消滅了多用途海底礦產(chǎn)資源綜合勘探船;集采樣、光學(xué)、聲學(xué)、導(dǎo)航技術(shù)為一體..船上配備了周密導(dǎo)航儀器;勘探裝置和采樣裝置;可以在遠(yuǎn)離陸地的深海環(huán)境中工作..這種勘探船的問世;大大提高了探礦速度和精度..海洋礦產(chǎn)開采技術(shù)方法編海底礦產(chǎn) 可承受的開采方法 使用現(xiàn)狀 最終產(chǎn)品號早已進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn);是格外石油、自然1氣多金屬結(jié)2核礦海底熱液3礦床

石油鉆井平臺、鉆探裝置、成熟的開采技術(shù)..我國自主海底采油系統(tǒng) 開發(fā)研制的一批技術(shù)裝置達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平根本完成小試;進(jìn)入中試階連續(xù)鏟斗提升采礦系統(tǒng)段..管道提升采礦系統(tǒng)被認(rèn)管道提升采礦系統(tǒng)為是格外有前途的開采方穿梭潛水集礦機(jī)系統(tǒng)法..國內(nèi)首先對這種方法進(jìn)海底自動采礦系統(tǒng)行爭論取得了初步成果根本成熟的方法;進(jìn)入工業(yè)化各種采掘裝置和大深度挖

提取石油、自然氣提煉出具有戰(zhàn)略意義的多種金屬提取鐵砂、3 其它礦產(chǎn)泥機(jī)6

生產(chǎn)..但我國以土法采選為主;技術(shù)落后、生產(chǎn)效率低

及其它礦物自然氣水合物是一種在低溫-10～+1001～9Ma條件下由氣體和水合成的類冰固態(tài)物質(zhì);又稱可燃冰..它的分子構(gòu)造比較特別;是剛性的等軸籠架構(gòu)造六方晶體的水分子中存在甲烷分子..所以;自然氣水合物中的有用組分主要為甲烷;H2S、CO2N2和其它烴類氣體..它具有極強(qiáng)的儲載氣體的力量;一個單位體積的自然氣水合物可儲100～200倍于這個體積的氣體儲載量..自然氣水合物的賦存環(huán)境飽和的自然氣水合物的能量密度很大;由于晶體構(gòu)造迫使甲烷分子相互嚴(yán)密結(jié)合在一起不管壓力或深度如何變化;水合物的能量密度總是固定的..在一定的壓力—溫度條件下;原生賦存具有經(jīng)濟(jì)潛力的自然氣水合物廣泛分布在永久凍土帶和大陸外部邊緣的淺層沉積物中..1海洋中的自然氣水合物海洋中的自然氣水合物通常存在于水深500～4000m5～40MPa2.5～25℃的環(huán)境中..迄今為止;覺察最富集的海洋水合物礦床位于沿緊鄰老洋殼的被動大陸邊緣沉積物中;最著名的是美國東南海岸的布萊克外海嶺..對布萊克海嶺的初步評價認(rèn)為;其中很小的地區(qū)所含的甲烷等量于美國數(shù)百年來的自然氣用量總和..永凍層中的自然氣水合物永凍層中的自然氣水合物存在于極地的低壓低溫區(qū)永凍層中的自然氣水合物存在于極地的低壓低溫區(qū);在俄羅斯、加拿大和阿拉斯加的陸地及大陸架上均有覺察;是以一種永凍的水—冰和水合物的混合物形式存在的..Max等認(rèn)為;海疆永凍層水合物是在陸架暴露出水面時;最近一次冰川作用下形成的;之后在海進(jìn)期陸架被漂浮..3水合物層之下的常規(guī)自然氣藏含水合物巖層可對常規(guī)油、氣藏起到屏蔽作用;氣水合物層之下往往有大型常規(guī)氣藏..與水合物相關(guān)的甲烷既可產(chǎn)出于水合物本身;也可圈閉于水合物穩(wěn)定帶下方..圈閉于自然氣水合物帶的常規(guī)自然氣或石油比包含于氣水合物中的格外規(guī)自然氣在目前更具經(jīng)濟(jì)價值..自然氣水合物的開采方法自然氣水合物的開采實質(zhì)上就是使地下的水合物分解;再將分解出來的甲烷氣體抽到地面上來..依據(jù)水合物相平衡原理;自然氣水合物的開采通常有降壓法、熱激法和試劑注入法3種根本方法..減壓法減壓法是指通過鉆探方法或其他途徑降低水合物層下面的游離氣體聚攏層位的平衡壓力;當(dāng)壓力到達(dá)水合物分解壓力時;界面四周的自然氣水合物轉(zhuǎn)化為氣體和水..降低壓力能達(dá)到水合物分解的目的..一般是通過在水合物層之下的游離氣聚攏層中“降低”自然氣壓力或形成一個自然氣“囊”由熱激發(fā)或化學(xué)試劑作用人為形成;與自然氣接觸的水合物變得不穩(wěn)定并且分解為自然氣和水..這種技術(shù)在西西伯利亞的Messoyhaka氣田得到了應(yīng)用..開采水合物層之下的游離氣是降低儲層壓力的一種有效方法;另外通過調(diào)整自然氣的提取速度可以到達(dá)掌握儲層壓力的目的;進(jìn)而到達(dá)掌握水合物分解的效果..減壓法最大的特點是不需要昂貴的連續(xù)激發(fā);因而可能成為今后大規(guī)模開采自然氣水合物的有效方法之一..熱激法該方法是指在壓力肯定的條件下;注入蒸氣、熱水、熱鹽水或其它熱流體;也可承受開采重油時使用的火驅(qū)法或鉆柱加熱器法;對水合物穩(wěn)定層進(jìn)展加熱;將設(shè)計區(qū)段的溫度提高到分解溫度;這一溫度下;所注熱量完全用于水合物的分解作用..再用導(dǎo)管將析出的自然氣收集于貯藏器內(nèi)或?qū)嵭胁杉Ｒ?guī)自然氣輸氣管道的方式將其輸送到船載貯藏器..這種方法的問題在于儲層和水中的大量熱能損失;效率很低..特別是在永久凍土區(qū);即使利用絕熱管道;永凍層也會降低傳遞給儲集層的有效熱量..假設(shè)沒有熱損;注入能量是開發(fā)能量的10%左右;有熱損時;注入能量可能會超過氣體的價值..這種方法格外昂貴;且要求向下注熱和向上采氣同步進(jìn)展..近年來;為了提高熱激法的效率;人們承受了井下加熱技術(shù);井下電磁加熱方法就是其中之一..實踐證明電磁加熱法是一種比常規(guī)開采技術(shù)更為有效的方法;其在開采重油方面已顯示出它的有效性;該方法的使用將會給熱激法帶來不錯的前景..試劑注入法承受諸如鹽水、酒精等抑制劑流體;可降低水合物的凍結(jié)點;將抑制劑注入井內(nèi)會引起熔融..近來人們又覺察了另外兩種型的阻擋技術(shù);即以外表活性劑為根底的反聚結(jié)技術(shù)和阻擋晶核成長的動力學(xué)技術(shù)..其總體思想都是注入某些化學(xué)試劑;以轉(zhuǎn)變水合物形成的相平衡條件;促進(jìn)水合物分解..此方法較熱刺激緩慢得多;花費昂貴;但初始輸入能量較低..由于海洋水合物中壓力太高;用這種方法可有效地轉(zhuǎn)變相界曲線;但回采氣體較困難..其他開采技術(shù)Holder等人對水合物的開采技術(shù)進(jìn)展過大量的爭論;3種方法外;還提出了置換開采和混合開采的理念..置換法的原理是甲烷水合物所需的穩(wěn)定壓力較CO2高;在某一壓力條件下;甲烷水合物不穩(wěn)定;而CO2水合物卻是穩(wěn)定的;這時CO2進(jìn)入到自然氣水合物中;與水形成水合物;這時所釋放的熱量可用于分解自然氣水合物..用CO2水合物來置換自然氣水合物的爭論已經(jīng)開展起來;然而簡單的相變過程可能會給這一方法的實施帶來肯定的困難..混合法原理是先將洋底粉碎;開采混有固體水合物的混合物;在提升過程中水合物就可能分解..混合開采法目前還沒有深入爭論;但也很有建設(shè)性意義..從以上各方法的使用來看;僅承受某一種方法來開采水合物是不明智的;只有綜合不同方法的優(yōu)點才能到達(dá)對水合物的有效開采..降壓法和熱激法技術(shù)的聯(lián)合使用是目前最受推崇的方案;用熱激發(fā)法分解氣水合物;而用減壓法提取游離氣體..水合物勘探開發(fā)前景海洋氣水合物是全球自然氣水合物資源開發(fā)的重頭戲;不僅由于海洋氣水合物占總資源量的大半以上;而且分布廣泛;它不像陸上自然氣水合物僅局限在少數(shù)的幾個高緯度國家的永凍帶或兩極;對那些濱海而又缺乏能源的國家來說;自然氣水合物則帶來了很大的期望和寄予..不僅含自然氣水合物地層本身存在巨大無比的甲烷資源;而且往往在含自然氣水合物層之下同時還隱藏了巨大的常規(guī)自然氣資源..在永凍區(qū)開發(fā)常規(guī)自然氣;不行避開地會遇到自然氣水合物問題..一般來說;永凍區(qū)的天然氣水合物形成深度總是淺于常規(guī)氣藏的深度;它像蓋層一樣封閉了其下的常規(guī)自然氣;高濃度的水合物和與氣有關(guān)的水合物蓋層的探測為深層的烴類勘探供給了指導(dǎo)..因此;開發(fā)自然氣水合物不是單一的資源開發(fā);而是一種綜合開發(fā)..多金屬結(jié)核礦多金屬結(jié)核亦稱錳結(jié)核、鐵錳結(jié)核、錳礦球是一種富含多種金屬元素;主要由鐵錳氧化..多金屬結(jié)核由核心和殼層兩局部組成..多金屬結(jié)核為黑色、綠黑色到褐色;其外表有三種類型：粗糙外表、光滑外表、葡萄狀外表;結(jié)合硬度變化較大....結(jié)核中除有鐵錳外;還含有銅、鎳、鈷、等30多種金屬元素、稀土元素和放射性元素..其中最有價值的是銅、鎳、鈷、錳..多金屬結(jié)核礦物種類繁多;其中錳礦物有鋇鎂錳礦、布塞爾礦、鈉水錳礦、水羥錳礦、軟錳礦、拉錳礦、恩蘇錳礦、硬錳礦、鐵鋅錳礦、鈣錳礦等;鐵礦物有針鐵礦、赤鐵礦、四..另外;多金屬結(jié)核的層間和層內(nèi)還含有粘土礦物蒙脫石、伊利石、沸石礦物鈣十字沸石、斜方沸石、石英、長石、蛋白石、重晶石..多金屬結(jié)核的分布多金屬結(jié)核分布與地層水氧的含量有關(guān);含氧量高的地方;結(jié)核富集；反之;結(jié)核貧乏..多金屬結(jié)核存在世界各大洋;主要遍布世界各地200~6000m深海處;以太平洋深海區(qū)的表層特別多..多金屬結(jié)核的主要掌握因素有：水深、沉積物間隙水的pH值Eh值、堿度;構(gòu)造環(huán)境等..78多金屬結(jié)核開采的根本任務(wù)是按生產(chǎn)規(guī)模;從五、六千米的深海底;將多金屬結(jié)核連續(xù)、高效地采集并輸送到海面采礦船上....十年的爭論開發(fā)過程中;一些國家提出并試驗過多種開采方案;主要有以下幾種..連續(xù)鏟斗提升采礦系統(tǒng)連續(xù)鏟斗提升采礦系統(tǒng)continuouslinebucketsystem簡稱CLB法..它由采礦船、鏟斗、高強(qiáng)度尼龍纜索等組成..長15km的尼龍纜索上以肯定的間距25～50m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(jìn)展采礦作業(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)簡潔、本錢較低的優(yōu)點..但是假設(shè)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;兩只船涉及到協(xié)作移動和本錢等問題;所以影響了其進(jìn)一步的進(jìn)展..管道提升采礦系統(tǒng)管道提升采礦系統(tǒng)pipelineliftminingsystem是目前各國包括中國爭論開發(fā)的重點..該系統(tǒng)根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肯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..穿梭潛水集礦機(jī)系統(tǒng)穿梭潛水集礦機(jī)系統(tǒng)cross-countrydivecollectineconvergorsystem是由長、寬、高分別為24m、12m、7.5m的穿梭潛水集礦機(jī)在海底采集多金屬結(jié)核礦石;當(dāng)采集到肯定數(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連續(xù)開采;如此循環(huán)作業(yè)..該系統(tǒng)具有敏捷機(jī)動、采礦效率高的特點..但由于儀器和設(shè)備較多;掌握操作比較簡單;影響作業(yè)的牢靠性..海底自動采礦系統(tǒng)海底自動采礦系統(tǒng)automaticsubmarineminingsystem是連續(xù)鏟斗提升采礦系統(tǒng)和穿梭潛水集礦機(jī)系統(tǒng)的結(jié)合體..;或是由遙控潛水采礦機(jī)代替連續(xù)鏟斗采礦系統(tǒng)..9深海采礦的進(jìn)展主要經(jīng)受以下幾個階段:第一階段1873年英國挑戰(zhàn)者號海洋考察船覺察60年月以前;人類的探究只是出于古怪..6080年月;由于對深海采礦過于樂觀的估量;人類對大洋多金屬結(jié)核進(jìn)展大規(guī)模爭論試采活動..第三個階段技術(shù)儲藏;由于多方面因素;深海采礦無法進(jìn)展商業(yè)開采;爭論開發(fā)有所緩慢;但是有兩點不容無視;一是對深海采礦起步較晚的國家出于對將來的考慮;充分利用這一階段;抓住機(jī)遇;力爭趕上世界那些技術(shù)上已具有開采力量的國家;其次點是早起爭論國家充分利用技術(shù)優(yōu)勢帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)進(jìn)展;這反過來對深海采礦技術(shù)賜予完善和技術(shù)儲藏..第四階段為商業(yè)開采階段;依據(jù)專家推測;本世紀(jì)30年月有可能進(jìn)入商業(yè)開采..作為礦產(chǎn)資源缺乏的中國;應(yīng)當(dāng)抓住機(jī)遇;努力開發(fā)深海采礦技術(shù);以期到達(dá)與其它興旺國家同步進(jìn)入商業(yè)開采..海底熱液礦的開采方法海底熱液硫化物;亦稱多金屬硫化物、塊狀硫化物;是指海底熱液作用形成的一種礦物資源;是會聚或發(fā)散板塊邊界巖石圈與大洋水圈在洋脊擴(kuò)張中心、島弧、弧后擴(kuò)張中心及板內(nèi)火山活動中心發(fā)生熱和化學(xué)交換作用的產(chǎn)物;一般富含銅、鉛、鋅、金和銀等金屬;同時副產(chǎn)物有鈷、錫、硫、硒、錳、銦、鉍、鎵與鍺等;2060年月繼大洋多金屬結(jié)核和富鈷結(jié)殼后覺察的另一種海底金屬礦產(chǎn)資源類型..海底熱液礦的分布在世界大洋水深數(shù)百米至3500m處均有分布;從地質(zhì)構(gòu)造上看;主要分布在3500m深處的大洋中脊、海隆和弧后盆地的擴(kuò)張中心;同時島弧以及海山等也有少量分布..海底熱液礦床的成礦作用多與海底張裂作用有關(guān)..礦床多發(fā)育在洋中脊65%、弧后盆地22%、海底火山弧12%;并且一般在其張裂作用階段形成..這是由于擴(kuò)張中心及四周的海水和巖漿在海底對流循環(huán)過程中進(jìn)入斷裂裂隙中并發(fā)生了水—巖反響;促成硫化物的沉淀與積存;沉積下來的硫化物在不斷進(jìn)展的構(gòu)造運動中被快速埋藏;從而形成礦床..1011目前已有多家企業(yè)在樂觀地進(jìn)展開采海底熱液礦床可能性的探究;并紛紛制定了海底硫化物礦床的開采打算..〔1〕海王星公司海王星公司托付法國的TECHNIP公司對西蘭的礦床完成了工程設(shè)計報告;設(shè)計了兩種可能的開采系統(tǒng)..提出的硫化物開采系統(tǒng)包括動力定位船;軟管、空氣泵輸送系統(tǒng)及由其連接的海底裂開機(jī)和采礦機(jī)等組成;該系統(tǒng)的優(yōu)點在于可在大范圍內(nèi)不同的礦點進(jìn)展開采..試驗系統(tǒng)由兩個分系統(tǒng)組成;第1個分系統(tǒng)為分揀裂開系統(tǒng);主要用于開采突起的海底熱液煙囪和上層礦;第2個分系統(tǒng)為履帶采礦車開采系統(tǒng);用于經(jīng)分揀裂開系統(tǒng)平坦后的礦區(qū)開采..采礦船包括起居室、動力站、空壓機(jī)、脫水裝置、起吊和提升裝置、關(guān)心和修理設(shè)備、工作級ROV..ROV由采礦船上的Ａ型架下放至海底開采區(qū)和巖石分揀器之間;ＲＯＶ的抓巖機(jī)械手抓取海底熱液煙囪和上層礦;快速地對突起的礦體進(jìn)展分揀..開采區(qū)域經(jīng)分揀和裂開后;履帶采礦車開頭作業(yè);進(jìn)展采集輸送..空氣、水、固體混合物注入采礦船上的加壓分別裝置;空氣壓力下降到8ｂａｒ;泥漿經(jīng)閃蒸罐降至1個大氣壓;泥漿通過震蕩篩;濾出更大的顆粒;底流經(jīng)過水力旋流器脫水后;輸送至儲倉..200ｍ深時;50μｍ的顆粒經(jīng)過水落管時自動泄出..鸚鵡螺公司依據(jù)鸚鵡螺公司年度報告;鸚鵡螺公司針對巴布亞幾內(nèi)亞的索瓦拉Sowara礦藏提出的熱液硫化物開采方法;承受特定的海底采礦設(shè)備;立柱插入海底;帶有旋轉(zhuǎn)的切割頭;邊切割邊輸送;裂開后經(jīng)軟管輸送至軟管接頭;通過立管提升至水面船..有兩種不同的吊放方式:一種是采礦車和臍帶纜一起在月池內(nèi)下放;另一種是臍帶纜由船尾的Ａ形架來吊放..其他公司熱液礦床有塊狀和軟泥狀兩種;對于塊狀的來說;由于分布集中、礦石硬度高、密度大;需要用自動掌握的海底鉆探;然后在鉆孔內(nèi)爆炸;炸碎礦體;隨后用集礦機(jī)和揚礦機(jī)與采集錳結(jié)核類似的方法輸送到水面進(jìn)展加工..開采多金屬軟泥管需要用在采礦船下拖一根2023多米長的鋼管柱;柱末端有一個抽吸裝置..由于這種多金屬軟泥比牙膏還稠;要在抽吸裝置內(nèi)裝一種電控擺篩;它能使粘稠的軟泥變稀;通過真空抽吸裝置和吸礦管吸到采礦船上來;經(jīng)過泡沫浮選法處理;除去水分;最終就可以獲得金屬的濃縮物..這些濃縮物運往冶煉廠加工提出金屬物質(zhì)..5.3.3.412海底熱液礦床是極有開發(fā)價值的海底礦床;在我國專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)“南海有可能存在“但品味可能較低；沖繩海槽區(qū)則狀況簡單..考慮到很多海底熱液礦點都在某些沿海國家的專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi);聯(lián)合國海洋法公約生效后;對這些礦區(qū)的勘探爭論或許在深化人類對海底熱液礦床上有樂觀意義;但對我國的資源儲藏來講意義不大;我們應(yīng)立足于查找國際海底的熱液礦床..現(xiàn)代海底金屬硫化物成礦作用與陸地上的塊狀硫化物礦床具有極強(qiáng)的相像性;是古老礦床的現(xiàn)代等同物;因此;現(xiàn)代熱液活動區(qū)是爭論塊狀硫化物成礦抱負(fù)的自然試驗室..為了在一輪國際海底“圈地”運動中獲得主動權(quán);在硫化物礦床圈定中不失先機(jī);盡快找到高品位、易開采的硫化物礦床;搶占有利資源;是當(dāng)務(wù)之急..我國近期要加強(qiáng)圈礦技術(shù)、深海資源評價技術(shù)的研發(fā);為我國申請品嘗高、儲量大、開采儲運本錢低的有價值的海底熱液礦區(qū)供給根底資料..海灘與近海礦砂的開采技術(shù)13砂礦是在水下環(huán)境中有碎屑礦物顆粒的機(jī)械富集作用形成的礦床;其存在與海灘和近海海底..人們不僅可以從這些灰黃的泥沙中掏出金燦燦的黃金;提煉出原子能、航空、冶金和國防工業(yè)的原料;如鋯、鈦、錫、鉑還可以用它來煉鐵;就是砂子本身也是建筑上不行缺少的重要材料;如可用來制混凝土;以及用于玻璃和砂輪的生產(chǎn)中..大陸上露于地表的各種巖石和礦藏長期經(jīng)受著雨淋日曬和冰霜風(fēng)雪的侵蝕..巖石暴露在地表;白天受太陽猛烈照耀;由于巖石導(dǎo)熱性比較差;巖石外表的溫度比內(nèi)部高;夜間外表的散熱失快;溫度又比巖石內(nèi)部低..由于巖石各個局部受熱不均;溫度變化又不全都;使巖石反復(fù)發(fā)生不均勻的膨脹、收縮;天長日久便漸漸消解;裂開成有粗有細(xì)的碎屑..除了物理風(fēng)化作用外;物質(zhì)還會發(fā)生化學(xué)風(fēng)化作用;;發(fā)生氧化、溶解、水解而被破壞..結(jié)晶巖中有些礦物含有二價的鐵離子;二價鐵在空氣中也像鐵器生銹一樣;很簡潔氧化;變成三價鐵;這就使原有的礦物遭到破壞;進(jìn)而使整個巖石分解..分解出來的一局部礦物因;在流水般云中很易裂開而變小消逝..當(dāng)巖石中這些已風(fēng)化的礦物被破壞后;那些不易風(fēng)化、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、相對密度大的礦物就分別出來;并被流水、冰川或風(fēng)搬運到河口和海灘上;又經(jīng)波浪、沿岸流和潮流日夜不停地反復(fù)淘洗、分選;一些硬度低的礦物被進(jìn)一步磨碎;伴同密度低的礦物一起被卷向遠(yuǎn)離海岸的地方;而密度大的礦物就在海灘上集中起來;從而形成海濱礦砂..所以;礦砂的行程需要有原始物源、風(fēng)化侵蝕作用..搬運作用和富集作用四個過程..礦砂的分布海濱砂礦分布格外廣泛;礦種也很多;由于分布在海濱地帶或水深不大的海疆;因而比其他海底礦產(chǎn)的開采技術(shù)簡潔得多..此外;它們經(jīng)過水流的掏刷和分選;分布比較集中;品位比較高;往往有含有可供綜合利用多種礦產(chǎn);所以在目前海底礦產(chǎn)資源的開發(fā)中;產(chǎn)值僅次于海底石油;而列居其次位..大多數(shù)砂礦存在于離源地幾公里的范圍內(nèi);因而海洋礦砂實際上被限制在海灘和近海淺水區(qū);水深不過幾十米..但是;古代礦砂可存在于古漂浮海灘或是在大陸架最外邊的溺谷中..砂礦最富集的地帶與現(xiàn)代海岸線或古海岸線相平行;成條帶狀分布;延長好幾公里到數(shù)十幾公里以上..有些地區(qū)由于海平面的變化;是原來形成的海濱礦砂發(fā)生了位移..當(dāng)海平面下降時;原來的海濱礦砂就會露出海面;被抬高到四周的岸上；當(dāng)海平面下降時;原來的海濱砂礦又被掩蓋在淺海海底;成為埋藏于現(xiàn)代沉積物層下面的舊海濱砂礦和河谷砂礦..漂浮在海底下的河谷砂礦往往埋藏的比較深;有事沿著埋沒的河谷延長到離海岸幾百公里的地方..例如泰國27~40m8km之遠(yuǎn)..海濱礦砂的開采海濱砂礦種類很多;多使用采砂船進(jìn)展開采..采砂船上沒有采礦、選礦和脫水設(shè)備..由于砂層厚度和海水深度不同;使用的開采方法也不同..開采海濱礦砂;比開采其他海底礦產(chǎn)要容易得多;但與陸上采礦相比;仍舊受到很多條件的限制;特別是海區(qū)的風(fēng)浪;嘗試采礦船不能連續(xù)作業(yè);所以開采本錢比較高..但一般不用炸藥爆破和裂開工作；礦床貯存在海底的上部;開采時一般不用剝離;在開采的同時還可以進(jìn)展初選;把廢砂排回海中;提高礦砂品位;以