【D】第五章 海底矿产资源开发技术(10)

海洋技术概论

度的水合物和与气有关的水合物盖层的探测为深层的烃类勘探提供了指导。因此,开发天然气水合物不是单一的资源开发,而是一种综合开发。

5.3.2 多金属结核矿

多金属结核（亦称锰结核、铁锰结核、锰矿球）是一种富含多种金属元素，主要由铁锰氧化物和氢氧化物组成的“球状”沉积物。多金属结核由核心和壳层两部分组成。多金属结核为黑色、绿黑色到褐色，其表面有三种类型：粗糙表面、光滑表面、葡萄状表面，结合硬度变化较大。结合核心有四类：老的多金属结合碎块、深海沉积物、火山碎屑、生物骨骼。

结核中除有铁锰外，还含有铜、镍、钴、等30多种金属元素、稀土元素和放射性元素。其中最有价值的是铜、镍、钴、锰。

多金属结核矿物种类繁多，其中锰矿物有钡镁锰矿、布塞尔矿、钠水锰矿、水羟锰矿、软锰矿、拉锰矿、恩苏锰矿、硬锰矿、铁锌锰矿、钙锰矿等，铁矿物有针铁矿、赤铁矿、四方纤铁矿、水铁矿、磁赤铁矿等。另外，多金属结核的层间和层内还含有粘土矿物（蒙脱石、伊利石）、沸石矿物（钙十字沸石、斜方沸石）、石英、长石、蛋白石、重晶石。

5.3.2.1多金属结核的分布

多金属结核分布与地层水氧的含量有关，含氧量高的地方，结核富集；反之，结核贫乏。多金属结核存在世界各大洋，主要遍布世界各地200~6000m深海处，以太平洋深海区的表层特别多。多金属结核的主要控制因素有：水深、沉积物间隙水的pH值Eh值、碱度，构造环境等。[7]

5.3.2.2多金属结核的开采方法[8]

多金属结核开采的基本任务是按生产规模,从五、六千米的深海底,将多金属结核连续、高效地采集并输送到海面采矿船上。要求具有高度的可靠性、先进性和经济性。在过去二、三十年的研究开发过程中,一些国家提出并试验过多种开采方案,主要有以下几种。

(1)连续铲斗提升采矿系统

连续铲斗提升采矿系统(continuous linebucket system)简称CLB法。它由采矿船、铲斗、高强度尼龙缆索等组成。长15km的尼龙缆索上以一定的间距(25～50m)悬挂的系列铲斗,通过尼龙缆索从海面船只(一船或多船)到海底的连续回转来进行采矿作业。该系统具有开采和提升两个功能。这类采矿技术具有系统简单、成本较低的优点。但是若在一船上操作,尼龙缆索环路的两端易缠结,影响开采效率,两只船涉及到配合移动和成本等问题,所以影响了其进一步的发展。

(2)管道提升采矿系统