浅谈锰结核资源的开发与利用

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　　摘要：中国是一个海洋大国，拥有丰富的海洋资源，中国在经济发展方面更加注重绿色和可持续。海洋资源开发和运用必须顺应社会发展要求，在当前大环境下研究海洋矿产资源的可持续发展，具有重要的战略意义。锰结核是重要的海洋矿产资源而且储量巨大，因此掌握对该资源的开发利用与管理方式，对人类社会有着重要意义。
　　关键词：海洋矿产资源;可持续发展;锰结核资源;海洋资源开发
　　中图分类号：P744.3 文献标识码：A
　　1 锰结核相关简介
　　1.1 锰结核成分
　　锰结核是一种海底多金属矿体，主要以硅酸盐以及难溶性高锰酸盐的混合物为存在形式，其中有异常丰富的金属资源，不少是有较高经济价值的金属，如锰、镍、铜以及钻，其余成份有6%的铁、5%的硅，还有是少许的钠、钙、钾、镁、钛及钡，连带有氢及氧，称为“金属家族”，其中的锰可以制造锰钢，运用在制造坦克等重型军备上，铁是炼钢的极佳原材料，镍可以用来制造不锈钢。锰结核的形状也很不一样从球状物到葡萄型、炉渣状都有。另外锰结核的大小尺寸变化也是很大的，从几微米到几分米的不等，分量最大的甚至可以达到几十千克。
　　1.2 锰结核形成途径
　　锰结核的形成途径大致分为四类。一部份是海岛上或者陆地上裸露的岩石经过风吹日晒后，风化释放出铁、锰等元素，那些被洋流带到海底积淀的慢慢聚集变成了锰结核。一部份由火山产生，火山爆发产生的大量气体与海水相遇发生一系列反应，铁、锰的小颗粒就这么被运往海洋，这使得海水中锰、铁越积越多。还有一部份是来自生物体内的金属物质，微量的金属会渐渐在浮游生物体内积聚，它们死亡后会被分解、分化，生物体内的金属元素也就随之进入海中。其余是来自星际，根据资料显示，地球每年都会接受大约3000多噸的宇宙尘埃，它们富含稀有金属元素，经过物理化学等分解后进入大海并堆积下来。锰结核矿物在多金属结核中占很大比例，因此锰结核矿物的成因与结核的生成有很大相关性。
　　2 锰结核在世界的分布
　　锰结核大多分布在大海底部，从世界范围看锰结核总量可达3万多亿吨，并且这个数据还在以缓慢的速度不停扩大中，其中太平洋底含量居首，约1.7万亿吨，含锰4千亿吨、镍160亿吨、铜80亿吨。这些储量相当于目前大陆储量的上百倍，足够人类使用很多年。从纵向分布来看，锰结核资源较为均匀的散布在2～6千米深海底的表层，其中4～5千米水深海底的矿藏质最优。从横向分布来看，锰结核资源主要存在于太平洋、大西洋以及印度洋的深海底部，厚度平均可以达到一米，锰结核最密集的地方太平洋中部海区北纬6～20度、西经160180度之间，每平方米面积上就有100多千克。其次是南部太平洋、北部太平洋以及南大西洋的海底。
　　3 对锰结核的开发利用
　　3.1 各国对锰结核的开发利用
　　锰结核中含有丰富的金属，包含多种丰富的战略物资，能普遍运用到社会的方方面面。锰结核不仅储量巨大，而且还会不停的增多，经济价值十分庞大。1959年一位专家初次发布了对于锰结核资源可开发性的文章，使许多冶金企业纷纷重视该资源，由此对于锰结核的探索也不停扩大斤来。其中美国、英国、法国、德国、日本、俄罗斯、中国等国家在锰结核的开发方面投资颇多，收益显著。到20世纪80年代，全球从事锰结核勘探开发的公司已经发展到100多家。
　　对锰结核的开发办法现在已经逐渐完善，其中较有效的办法为链斗式法、空气升举办法以及水力升举办法几种。链斗法利用古老的水车技术，并加以改进，现在更新进化为用穿上的传输链的转动力，使海底的锰结核能不停地被带到工作船上。用水力吸举法采矿是用吸尘器的原理，将水和混杂着的锰结核矿物一起吸上，后期再进行分离净化。这两种采矿方式十分相似，都是直接运用高强压、高输出的动力将海水混着锰结核矿物吸到采矿船上去。
　　3.2 中国对锰结核的开发利用
　　中国国内的锰资源稀缺，极大程度依赖进口，因此中国团队掌握自主开发采集锰结核的技术，对于缓解国内市场的锰短缺状况有较大意义。中国对于锰结核开发的技术水平一直在不停地提升，中国的锰结核考察工作从20世纪70年代中期就开始进行了，中国的大海考察船在太平洋的底部第一次独立地收取了锰结核小块实物。受此激励，中国从事大洋锰结核探测与开发的考察船数量不断增多。经科考人员多年不懈的努力，在夏威夷的西南方向处，科考人员发现了一块较为丰富的藏矿区，预计开采量已经超过了20亿吨，是中国成立开采队伍以来第一次自主发现较大的矿区，为本国的钢铁金属事业做出了较大贡献。同时，这也预示着中国在锰结核开采事业上的巨大成功，标志着中国的技术水平不断上升，可以与发达国家相比肩。经潜心钻研，中国在20世纪80年代开发出了几十种具有中国特色的大洋锰结核的处理办法。
　　4 锰结核在开发中的损失以及问题
　　锰结核在开发中的损失是十分庞大的。这些损失包含两个方面，第一是在矿床的基础上建设基地十分有挑战性，有很多需要解决的技术性问题;第二在开发矿藏过程中的所有环节都能够造成不同程度的矿物损失。为了保证航行的安全生产和最小程度的资源浪费，这要求工作人员在开发时的行动必须与锰结核资源的产状特性以及开采设施的运行条件相互协调。
　　4.1 几何因素
　　该因素在理论层面上决定了在该开采系统平台开采机械设备的操作中采掘带的不能覆盖的地区。该要素的计算结果与开采装置的获得宽度、运动幅度、所采用的运动路线以及海上系统的特征相对应。
　　4.2 通道因素
　　该因素确定了在绕过突然性障碍时不能采完的海底面积，与开采装置的类型有不小的关系。在有关该矿床位置特别性的矿体基础上采用统计学方法清算水下探测时并未发现的突然性障碍物，而突然性障碍的面积则在不能采到的数量中估算。由该要素造成的折损与开采动力装置设备的完成程度及其躲避障碍的能力有较大相关性。在矿山工作图中，可以提前考虑到系统的障碍。 　　4.3 海上因素
　　该因素影响着开采动力装置坚持确定的运动方向以及沿海底调查数据的精准性。此时具生产意义的面积损失与开采动力装置转离指定的采场中心线方向，指定的进入挖掘开发的角度，以及开采装置偏离指定的进入方向有相关性。其中还包括从一个采掘带到另一个转移，从一个块段向另一个转变，从一个采场向另一个新的采场转移时的损失。对于自动化的开采动力装置来说，海上要素的意义特别大。在这种情况下，增加了动力装置以及保证大海技术装备的海底动力系统的精准性。对于不同的开采过程来说，海上要素的数值决定于海上要素组成部份的综合。采用统计解析的办法对它们进行计算，可以获得开采系统以及工艺方案的最好参数。在作者建议的协调开采装置的系统中，正如计算表明的那样损失大约为10%。
　　5 锰结核发展前景和管理意见
　　第一，建立长期思想，用有限的人力及物力进行有效工作。由于许多技术问题至今还未获得解决，据目前估计，如果30-50年后，海底锰结核开采能够实现工业化开采那就很理想了，因此必须建立一个长期的思想。首先需要妥善地获得国际法保护，在经济上必须有明顯的竞争能力，还有许多首要的开发技术需要解决。在中国的国力仍是有限的情况下，现在积极地开展大洋锰结核的开发工作，正说明国家高瞻远瞩的战略思想，这就要求人们要更加有效地利用人力、物力开展有效的工作。
　　第二，注重国际合作，积极开展大洋锰结核冶炼方法的研究。在新的科学技术方面，各国都有相应的优势及劣势。为了发展自己，各国都必须尽力做到扬长避短，在生产领域，积极参加国际分工以及合作，以此节约本国的劳动资本，获得更好的收益。在各国技术层面也能做到扬长避短，通力合作，才能更快更好地推进大洋锰结核冶炼技术钻研的进度，为全人类的科技进步作出贡献，同时也应尊重个人的劳动成果，对专利权作出更加完善的保护。
　　第三，绿色开发，资源开发与海洋环境保护相结合。在经济开发的同时，不能忘记可持续发展的理念。在取得经济利益的同时不能忘记对环境的保护，为了子孙后代的发展，要确保全球的可持续发展。同时可持续发展战略是我国的指导思想之一，是正确的思想方针。因此在发展计划以及政策中纳入对环境的关注考虑，是十分重要的。
　　第四，注意高层次人才的培养，建立一支高水平的开发队伍。科学技术的发展己经越来越快了，当今国家之间、地区之间的竞争，说到底就是对优质人才的竞争。人力资源作为第一资源的地位正在凸显。谁具备强大的高水平人才队伍，谁就能在国际以及地区竞争中占据上风，赢得主动。
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