海洋採礦
海洋採礦
海洋採礦是一項涉及諸多學科的高技術密集型產業，是一項極為複雜的系統工程。海洋採礦涉及海洋資源的勘探、採礦、選礦與冶鍊方面的一系列複雜的技術問題。海洋資源的勘探必須使用最先進的勘察手段，查明海底資源的分佈及品位、資源數量、資源環境，顯然這絕非易事。深達五六千米的海底，水的靜壓可達五六百個大氣壓。如果要算海底最深的馬利亞納海溝(深達11036 m),壓力將達到1100 多個大氣壓，因此，海洋採礦技術難度大，必須藉助仿生學研究潛人深海底的耐高壓的採掘設備和機器人。製造這種水下設備和機器人的技術難度完全可與進入宇宙空間的技術相比擬。就水下機器人來說，它是載體系統、電控系統、聲學系統、水聲通信、圖像壓縮與處理、計算機體系結構、人工智慧、高效能源、流體力學、深潛技術、水面收放技術等多項高技術的集成。目前美、日等國雖有可潛入4000~6000 m深的海底潛水器，我國也已研究出可潛入6000 m 深處的水下機器人，但要達到採掘生產的實用階段，還要走很長一段路。目前，美國、日本、德國、法國、俄羅斯、印度等國都在研究深海底錳結核的採集與揚升技術。至於深海鈷殼礦床與熱液礦床，因為是堅硬的固體礦床，比錳結核的開採難度要大，還需研究深海的水下破碎技術。
海洋採礦是從海水、海底表層沉積物和海底基岩下獲取有用礦物的過程。海洋採礦一般分為三個方面：一是海水化學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採，即海底基岩以上的沉積礦層或砂礦床。目前已經進行開採的有海濱砂礦、砂、礫石和貝殼等。三是海底基岩礦開採，指那些存在於海底岩層中和基岩中的礦產。目前已經開採的有海洋石油和天然氣，海底煤、鐵、硫、岩鹽和鉀鹽等。
海洋占整個地球面積的71%，約3.6億平方公里。調查結果表明，陸地上的許多金屬和非金屬礦在海洋中都已發現，而且有些礦藏的儲量巨大。海底礦產資源主要分為海水中溶解的礦物、海底表層礦床和海底基岩礦床。
海水中溶解的礦物。世界海洋中約有13.7億立方公裏海水，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核狀，存在於海底各類鬆散沉積層中，可以用採礦船進行開採。這種礦床根據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量占礦床總體積的50%以上。重礦物如鈦鐵礦和錫石數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佔礦床體積的百萬分之幾。在深度範圍為200～3500m的大陸斜坡上有兩種重要的自生礦物資源，呈砂粒狀、結殼狀或結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核，在洋底呈不連續分佈，有的密集，有的稀疏，北太平洋被認為是密集區。其它深海的軟泥中含有不同數量的二氧化硅、碳酸鈣、銅和鋅。
我國大陸海岸線總長18000多公里，海域面積約有300萬平方公里。從海底地貌上看，我國的四個海區中，不僅有大陸架區，而且有大陸坡和大洋底區，地貌類型齊全，但絕大部分海域是在大陸架範圍內。我國大陸架是世界上面積最大、最寬的地區之一。我國大陸及海洋島嶼的海岸線總長約32000多公里，海岸線迂迴曲折，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現面積100萬平方公里的七個大型含油氣沉積盆地，已探明的儲量構造400多個，原油儲量90～140億噸之間，海濱砂礦探明儲量達數億噸，礦種60多種。
我國深海採礦技術的研究開發起步較晚，但已於1991年啟動了為期15年的研究開發規劃，經過，“八五”期間的攻關，已在開採技術與設備的研究開發方面取得了一批階段成果，縮短了與國際先進水平的差距。
“八五”期間，在中國大洋協會、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採礦技術研究開發的兩個主要承擔單位，已研製出水力式和複合式兩種模型集礦機，在剪切強度≤5 kPa的模擬沉積物上進行水下集礦，採集率達到85 %～95%；在30 m高的實驗系統上完成了礦漿泵、清水泵、射流泵的水力提升和氣力提升試驗。
由於海洋是一個獨立的自然地理單元，決定了海洋礦產開發具有與陸地資源開發所不同的特點。
(1)海洋環境條件惡劣，礦產開採必然拌有狂風、巨浪、海冰、高壓、腐蝕等惡劣條件，開採難度大、技術要求高，屬於“三高”(高投資、高風險、高技術)工程。但是，為了在開發和佔有海洋的競爭中取得主動，一些發達的國家不斷進行技術創新，投入了大量的人力、財力用于海洋高技術的開發研究，並已獲得了許多技術上的成就和經濟上的利益，即使是人均佔有資源居世界第一的俄羅斯，儘管國內經濟一直低迷，也從沒有放棄過對海洋高技術的研究。
(2)海洋採礦是涉及諸多行業和學科的高技術密集型的系統工程，如地學、機械、電子、通訊、冶金、化工、物理、化學、流體力學等學科和造船業、遠洋運輸業等行業支持海洋礦產的開發。同樣，海洋採礦的發展勢必促進這些行業和學科的進一步發展，這就具有重要的戰略意義。
(3)海洋採礦中應注意與其它海洋資源開發之間的關係。它們之間相互促進、相互制約。此外在開採中還要注意保護海洋環境，避免污染和破壞海洋生態平衡，即注意開發和保護之間的矛盾，所以需要精細的管理，以求獲得最佳的經濟、環境和社會效益的統一。
(4)國外實踐表明，海洋(深海)礦產開採新技術，從開始研製到投入實際應用，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，研究錳結核的勘探和技術開發，進入試采階段；美國與日本幾乎同期開始進行大洋礦區的勘探和採礦技術的研究，累計投資15億美元；印度、英國、義大利等國也經過了長期的研究。可見各發達國家這種長期的投入研究不僅僅是解決國內經濟發展的需求，主要是面向未來，是對未來的研究和投資。
(5)海洋礦產開發具有國際性的特點。海底礦產資源可能是跨國界或共享的，涉及各有關國家之間的利益，需要國際之間的協調和合作。
基本信息
- 中文名
- 海洋採礦
- 外文名
- marine mining
- 定義
- 通過海洋開採平台海底採礦的過程
- 我國
- 1991年