海洋技術(shù)第四章海洋礦產(chǎn)

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海底的各類礦產(chǎn)資源，包括海濱砂礦在內(nèi)，統(tǒng)屬海底礦產(chǎn)資源。海底礦產(chǎn)資源豐富，從海岸到大洋均有分布。海濱砂礦床很早已被人類開采利用。淺海的石油勘探已遍及世界各個(gè)海域，現(xiàn)已擴(kuò)展到半深海區(qū)域。目前海上產(chǎn)油量約占世界總產(chǎn)量的四分之一，所占比重今后還會(huì)增長。深海錳結(jié)核和海底熱液礦床等儲(chǔ)量巨大,含金屬品位高,隨著開采技術(shù)日趨成熟，將進(jìn)入開發(fā)深海底礦產(chǎn)資源的新階段。第2頁,共87頁，2024年2月25日，星期天第3頁,共87頁，2024年2月25日，星期天海洋礦產(chǎn)資源分類根據(jù)礦床的成因分類：

砂礦砂礦主要來源于陸上的巖礦碎屑，經(jīng)過水的搬運(yùn)和分選，最后在有利于富集的地段形成礦床。

海底自生礦產(chǎn)這類礦產(chǎn)資源不是來自陸源碎屑，而是由化學(xué)作用、生物作用和熱液作用等在海洋內(nèi)生成的自然礦物，或直接形成，或經(jīng)過富集后形成。如磷灰石礦;海綠石,是一種淺海區(qū)常見的綠色硅酸鹽;重晶石;海底錳結(jié)核;海底多金屬熱液礦。

海底固結(jié)巖層中的礦產(chǎn)這類礦產(chǎn)資源大多是陸上礦床向海底下的延伸。第4頁,共87頁，2024年2月25日，星期天海洋礦產(chǎn)資源分類根據(jù)礦產(chǎn)的性質(zhì)分類：

金屬礦產(chǎn)、非金屬礦產(chǎn)和燃料礦產(chǎn)

根據(jù)礦產(chǎn)的結(jié)構(gòu)形態(tài)分類：

沉積物礦(非固結(jié)礦）包括海灘礦砂、大陸架沉積礦、深海沉積物礦

基巖礦（固結(jié)礦）主要是指海底松軟沉積物以下硬巖中的礦藏第5頁,共87頁，2024年2月25日，星期天我國近海礦產(chǎn)資源我國近海礦物資源主要是兩類，一是石油和天然氣，二是濱海砂礦。一、石油和天然氣

（1）渤海油氣盆地，面積8萬平方千米，是大港、勝利、遼河油田的向海延伸部分，沉積厚度在一萬米以上。渤海是整個(gè)華北沉降堆積的中心，深厚的沉積對(duì)油、氣的生成極為有利，而隆起構(gòu)造和斷裂構(gòu)造，又完成了油、氣的運(yùn)移和聚集，形成了油氣構(gòu)造?，F(xiàn)在有多個(gè)具有商業(yè)開采價(jià)值的含油氣構(gòu)造。

（2）南黃海油氣盆地，面積8.7萬平方千米，是蘇北含油氣盆地向海延伸部分，沉積地層厚5000多米。盆地內(nèi)有30多個(gè)二級(jí)構(gòu)造，28個(gè)含油構(gòu)造。此外，北黃海東南部有第三紀(jì)的含油氣盆地。

（3）東海油氣盆地，面積46萬平方千米。一些海底沉積巖厚度在萬米以上，含油構(gòu)造成群成帶。該盆地由西、中、東三部分組成，西部面積約26萬平方千米，僅其中的“浙東長垣”構(gòu)造帶，面積就有5000平方千米，是我國最大的含油地質(zhì)構(gòu)造帶。八十年代，東海石油探井中已分別獲得工業(yè)油流和天然氣流。

第6頁,共87頁，2024年2月25日，星期天（4）珠江口油氣盆地，是南海北部大陸架最大的沉積盆地，面積15萬平方千米，總體呈北東東走向。沉積厚度一般數(shù)千米，盆地中心一萬多米。下第三系漸新統(tǒng)和上第三系中新統(tǒng)泥巖中有良好的生油層、蓋油層和200多個(gè)儲(chǔ)油構(gòu)造，有的面積達(dá)數(shù)百平方千米。具有很好的油氣儲(chǔ)藏。已為包括單井日產(chǎn)千噸以上的一系列探井的大量噴油所證實(shí)。（5）北部灣油氣盆地，面積4萬平方千米。盆地呈北東東走向，為加里東基底上發(fā)育的中、新生代沉積盆地。新生界地層最厚可達(dá)8000米。上、下第三系地層中已發(fā)現(xiàn)有豐富的油氣顯示，此外，在石炭紀(jì)灰?guī)r中也獲得工業(yè)油流。現(xiàn)已完成了15,000多千米的地震測線及多口探井，其中有一些是高產(chǎn)井。

（6）臺(tái)西南盆地，位于臺(tái)灣淺灘以南，西北以澎湖-臺(tái)灣淺灘-東沙隆起與珠江口盆地隔開?；淄茰y為中生界，新生界沉積層厚度近9000米。1974年臺(tái)灣石油公司已鉆探到具工業(yè)開采價(jià)值的天然氣，該盆地亦是含油氣遠(yuǎn)景較好的地區(qū)。

（7）鶯歌海和瓊東南油氣盆地。鶯歌海盆地面積6萬平方千米，呈北西走向，可能是紅河斷裂向東南海上的延伸部分。盆地在寒武系變質(zhì)巖基底上沉積了從下白堊到上第三系的巖層，沉積厚度從7千至1萬米，尤以第三系最厚，盆地中發(fā)育有成排的背斜構(gòu)造，可能成為良好的油氣圈閉。由于斷裂帶的活動(dòng)，一百多年來海面上發(fā)現(xiàn)40多處油氣苗．目前還在不斷冒出油氣。經(jīng)勘查具有石油和天然氣遠(yuǎn)景，鉆探已見油氣。瓊東南盆地，位于海南島南部海域，呈北東走向，分別連接鶯歌海盆地和珠江口盆地，構(gòu)成一個(gè)向南凸出的弧形大拗陷。盆地新生界地層厚約萬米，主要為上第三系。在漸新統(tǒng)和中新統(tǒng)海相砂巖中已鉆探獲油，在海相砂巖中已獲日產(chǎn)幾十噸的高蠟、低硫、輕質(zhì)的原油，遠(yuǎn)景見好。

此外，在我國海域中還發(fā)現(xiàn)了沖繩、臺(tái)西、管事灘北、中建島西、巴拉望西北、禮樂太平、曾母暗沙等含油氣的沉積盆地。第7頁,共87頁，2024年2月25日，星期天我國近海礦產(chǎn)資源二、濱海砂礦濱海砂礦是海灘上陸源碎屑經(jīng)過機(jī)械沉積分選作用而富集形成的，濱海砂礦一般位于海平面以上的海灘或水下岸坡上。較老的砂礦，受地殼運(yùn)動(dòng)或海平面升降的影響，則構(gòu)成階地砂礦或海底砂礦，濱海砂礦的礦體常呈條帶狀沿著海灘延伸數(shù)十千米，甚至數(shù)百千米。我國海岸線漫長，入海河流攜帶的含礦物質(zhì)多，東部地區(qū)因經(jīng)受多次地殼運(yùn)動(dòng)，巖漿活動(dòng)頻繁，形成了豐富的金屬和非金屬礦藏。這些含礦的巖石風(fēng)化后的碎屑物就近入海，在海流、潮流作用下，在海岸帶沉積形成礦種多、資源豐富的砂礦帶。濱海砂礦經(jīng)濟(jì)價(jià)值明顯，一些在工業(yè)、國防和高科技上有著重要意義的礦藏即來源于濱海砂礦。第8頁,共87頁，2024年2月25日，星期天我國濱海砂礦主要有鋯石、金紅石、鈦鐵礦、石榴石、獨(dú)居石、石英砂、海綠石、金、金剛石和鉬、鉛、鋅等。

鋯石、鈦鐵礦、金紅石等在宇宙航行、激光，原子能工業(yè)上均有廣泛應(yīng)用。其中鋯石和鈦鐵礦主要富集于渤海遼東灣淺灘、黃海成山角近海、南海珠江口外和北部灣北部等地，尤以北部灣北部沿岸的鋯石和海南島東岸的鈦鐵礦含量最為豐富。含鈦的金紅石與含鈮、鉭等稀有金屬的獨(dú)居石主要富集于北部灣北部。石榴石分布于黃海中部近岸、渤海灣內(nèi)和海峽北部，以遼東灣淺灘含量最高。海綠石除了在濱海沿岸有廣泛分布外，還見于渤海海峽北部、東海大陸架中部、南海陸架外緣區(qū)和沖繩海槽北坡等近海海底。

以產(chǎn)金剛石聞名的山東半島和遼東半島，沿岸有金剛砂礦；遼東半島南端還分布金伯利巖筒。南黃海有鉿的分布。南海北緣，我國的廣東、廣西、海南、福建濱海地區(qū)也分布有各種砂礦，如砂錫礦、鈦鐵礦、鋯英石、獨(dú)居石、石英砂、金紅石、磷釔礦等。福建沿海的鋯石主要分布于詔安、廈門、東山、漳浦、惠安、晉江、平潭和長樂等地；長樂的獨(dú)居石品位最高；金紅石主要分布在東山、漳浦、長樂；鈦鐵砂礦則分布于詔安、廈門、長樂等地。福建的鐵砂礦在福鼎、霞浦、福清、惠安、江陰島、南日島和龍海目嶼等最集中。此外，還有大型鉬礦和中型的鉛、鋅砂礦。第9頁,共87頁，2024年2月25日，星期天濱海石英砂是重要的建筑原料，分布很廣，遼東淺灘、臺(tái)灣淺灘乃至東海外陸架都是遠(yuǎn)景區(qū)。福建砂的儲(chǔ)量大，質(zhì)量好、閩江砂含二氧化硅95％以上，平潭砂的含硅量更達(dá)98％以上?；洊|有錫石、鋯石、鈦鐵礦；粵西一帶以獨(dú)居石、鋯石為主。海南島的崖縣-文昌形成鈦鐵礦、鋯英石、獨(dú)居石、玻璃砂成礦帶，其東部濱海一帶鈦鐵礦品位高，儲(chǔ)量大，成礦母巖主要為中生代黑云母花崗巖，閃長巖；其東南濱海一帶鋯英石分布集中。汕頭至吳川沿海一帶，形成錫石、鋯英石、獨(dú)居石成礦帶。廣東陽江平蘭、惠東鐵沖、福建閔江等河口、海灣洼地及濱海砂灘分布有砂金，這些砂金的基底和圍巖多為前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系，經(jīng)風(fēng)化和搬運(yùn)后形成殘積、坡積、沖積和海積型金礦床。第10頁,共87頁，2024年2月25日，星期天臺(tái)灣亦是我國重要的砂礦產(chǎn)地，盛產(chǎn)磁鐵礦、鈦鐵礦、金紅石、鋯石和獨(dú)居石等。磁鐵礦主要分布在臺(tái)灣北部海濱，以臺(tái)東和秀姑巒溪河口間最集中。鐵礦砂產(chǎn)于北部和西北部海灘。臺(tái)灣西南獨(dú)水溪與臺(tái)南間的海灘上，分布著8條大砂堤，長的達(dá)5千米，為獨(dú)居石-鋯石砂礦區(qū)，嘉義至臺(tái)南的海濱發(fā)現(xiàn)獨(dú)居石砂礦；南統(tǒng)山洲砂堤，重礦物儲(chǔ)量在數(shù)萬噸以上。第11頁,共87頁，2024年2月25日，星期天海底礦產(chǎn)資源勘探方法海底礦產(chǎn)資源勘探淺海勘探（石油、煤、鐵、金屬礦砂）深海勘探（錳結(jié)核礦、熱液礦）第12頁,共87頁，2024年2月25日，星期天海底礦產(chǎn)資源勘探方法聲學(xué)探測技術(shù)地球物理方法間接法直接法勘探方法取樣觀測地球化學(xué)方法第13頁,共87頁，2024年2月25日，星期天海底礦產(chǎn)資源勘探方法一、直接方法（一）觀測①潛水員②載人潛水器③照相機(jī)④水下攝影第14頁,共87頁，2024年2月25日，星期天水下照相機(jī)一般是由電子控制裝置、閃光燈和觸發(fā)器三部分構(gòu)成的。這種照相機(jī)的特點(diǎn)在于,當(dāng)它由纜繩送到海底的時(shí)候,觸發(fā)器的重錘一旦觸及海底,照相機(jī)就開始自動(dòng)拍攝海底照片。在拍攝結(jié)束后,它還能自動(dòng)返回海面而被回收。整個(gè)過程是自動(dòng)化的,但是也存在缺陷,就是不能夠連續(xù)地探礦,而且必須要等到照片沖出來之后才能夠獲得海底礦床的資料。為了克服這一缺陷,人們才利用水下電視來監(jiān)測海底,可以連續(xù)、及時(shí)地探知海底的情況。海底礦產(chǎn)資源勘探方法---直接法第15頁,共87頁，2024年2月25日，星期天利用水下電視可以連續(xù)監(jiān)測海底，并可以將觀測結(jié)果制成錄像磁帶作永久保留。但由于深海缺少光線以及攝像系統(tǒng)的分辨率有限，每次攝像只能獲得相對(duì)小范圍的海底像，另外由于攝像機(jī)不得不以緩慢的速度拖曳，因此在水下電視操作期間所耗費(fèi)的船時(shí)相對(duì)較多。海底礦產(chǎn)資源勘探方法---直接法第16頁,共87頁，2024年2月25日，星期天海底礦產(chǎn)資源勘探方法---直接法（二）取樣采集礦物樣品是探查淺海海底及大洋底礦產(chǎn)資源的最基本也是最重要的手段。主要的取樣方式有表層取樣、柱狀取樣、鉆探取樣和深孔鉆探。第17頁,共87頁，2024年2月25日，星期天海底礦產(chǎn)資源勘探方法---直接法（二）取樣1.表層取樣繩索抓斗取樣器、拖斗式或拖網(wǎng)式表層取樣器

常用的是繩索抓斗取樣法,一般是在較淺的海域進(jìn)行的。這種方法,顧名思義,就是一根纜繩下面垂著一個(gè)抓斗,當(dāng)纜繩在海中下降時(shí)抓斗是開口的,當(dāng)抓斗接觸海底后立即自動(dòng)抓砂合攏。利用繩索抓斗在海底撈取礦樣,操作起來機(jī)動(dòng)靈活,即使海底不平整或礦石粒大小不均勻都沒有關(guān)系。但是美中不足的是,這種方法只能撈取海底表層的礦樣。有可能表層的礦砂會(huì)掩蓋真正的寶藏。第18頁,共87頁，2024年2月25日，星期天

拖斗取樣通常是行駛中的海洋調(diào)查船，拖曳著船尾底部下垂至洋底的“鐵皮水桶”狀裝置，以剝?nèi)『５讕r石而采收巖樣。拖網(wǎng)取樣是一種常規(guī)的取樣方式，它是利用地質(zhì)鋼纜將拖體準(zhǔn)確地放到海底海山上某個(gè)深度和位置，待著底后，船拖其向山頂方向慢速移動(dòng)，根據(jù)鋼纜長度、絞車的張力和水深情況來判斷是否拖到樣品。

海底礦產(chǎn)資源勘探方法---直接法（二）取樣1.表層取樣第19頁,共87頁，2024年2月25日，星期天海底礦產(chǎn)資源勘探方法---直接法（二）取樣1.表層取樣拖斗和拖網(wǎng)都有細(xì)孔，可以漏水。用以撈取結(jié)核礦、巖塊、礫石等樣品。古老而新穎的取樣方法，成本低，機(jī)動(dòng)靈活，不受海水深度限制，使用廣泛。但所獲取的樣品往往會(huì)混在一起，僅能定性研究，不能定量分析。第20頁,共87頁，2024年2月25日，星期天（二）取樣2.柱狀取樣

使用各種取樣管采取海底以下一定深度的柱狀樣品。底質(zhì)柱狀采樣工具有重力取樣管、振動(dòng)活塞取樣管、重力活塞取樣管和水壓取樣管。船只停止航行后用鋼纜吊著取樣管到達(dá)海底取樣。既費(fèi)時(shí)，又費(fèi)事?；钊庸芄ぷ饕c(diǎn)：著底時(shí)，活塞的下面要緊緊黏在海底泥土的表面不動(dòng)，而只能讓管子完全插入泥土中。海底礦產(chǎn)資源勘探方法---直接法第21頁,共87頁，2024年2月25日，星期天（二）取樣2.柱狀取樣新研制一種靠玻璃浮子裝置使柱狀樣品上浮的重力取樣管稱為自返式取樣管?？梢詳y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，浮出水面，發(fā)射無線電信號(hào)，便于工作人員發(fā)現(xiàn)并取回樣品。海底礦產(chǎn)資源勘探方法---直接法第22頁,共87頁，2024年2月25日，星期天

利用鉆井對(duì)海底鉆探取樣，分淺孔和深孔取樣鉆探。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。常用鉆探裝置有旋轉(zhuǎn)鉆、落錘鉆、打樁鉆、震動(dòng)鉆、遙控巖芯鉆機(jī)。使用空心鉆，以便提出巖芯，做定量分析。

（二）取樣3.鉆探取樣4.深孔鉆探對(duì)海底堅(jiān)硬巖層的勘探。陸上已達(dá)萬米，海底已達(dá)6966m海底礦產(chǎn)資源勘探方法---直接法第23頁,共87頁，2024年2月25日，星期天海底取樣技術(shù)的要求：海底取樣技術(shù)可用于海洋和陸地水域的地質(zhì)填圖、水下探礦、工程地質(zhì)或生態(tài)環(huán)境研究。因此,海底取樣器應(yīng)滿足下述要求:

(1)盡可能深地鉆入海底地層。(2)保證海底取樣動(dòng)作可靠,巖心采取率高,對(duì)巖土樣品的擾動(dòng)程度最低。(3)取樣器質(zhì)量輕,尺寸小巧,能方便地用于小型船只或其它浮動(dòng)裝置上。(4)實(shí)現(xiàn)海底取樣過程的機(jī)械化與自動(dòng)化,減少非生產(chǎn)性時(shí)間的消耗。實(shí)踐表明,試圖研制一種適用于各類地質(zhì)技術(shù)條件(從軟淤泥至固結(jié)沉積層)的萬能取樣器是不可能的。一般應(yīng)在船上準(zhǔn)備幾種類型的取樣器,以便盡量滿足上述要求。海底礦產(chǎn)資源勘探方法---直接法第24頁,共87頁，2024年2月25日，星期天海底取樣器的分類國際上常用4條標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)取樣器進(jìn)行分類:(1)與船體的連接方式;(2)能量的控制方式;(3)取樣管在海底的工作特征;(4)鉆進(jìn)能量的類型。它們影響著取樣的速度、時(shí)間、樣品質(zhì)量和從孔內(nèi)提拔取樣管的方法等。海底礦產(chǎn)資源勘探方法---直接法第25頁,共87頁，2024年2月25日，星期天海底取樣器的分類海底礦產(chǎn)資源勘探方法---直接法第26頁,共87頁，2024年2月25日，星期天海底礦產(chǎn)資源勘探方法---直接法隨著水下礦產(chǎn)勘探重要性的日益增長，已出現(xiàn)將觀測和取樣合并為一個(gè)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)的使用。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(shí)，拖網(wǎng)就在海底上取樣。這樣在電視觀測期間就能夠獲取樣品，保證了取樣區(qū)域就是想要觀測的區(qū)域。此外，深潛技術(shù)的發(fā)展，使大洋礦產(chǎn)資源的調(diào)查勘探出現(xiàn)新的突破。載人潛水器可將觀測人員送入幾千米的水下，利用觀察窗或聲納直接觀測海底礦物，并利用機(jī)械手采集礦物樣品。第27頁,共87頁，2024年2月25日，星期天3500米深海取樣型無人遙控潛水器是我國第一臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、深度最大的ROV，用于深海生物基因取樣和其他水下作業(yè)，最大作業(yè)深度3500米，帶TMS、DP和VMS系統(tǒng)，帶兩個(gè)機(jī)械手和自動(dòng)升沉補(bǔ)償絞車。2004年11月底進(jìn)行3500米深海驗(yàn)收試驗(yàn)。海底礦產(chǎn)資源勘探方法---直接法第28頁,共87頁，2024年2月25日，星期天海底礦產(chǎn)資源勘探方法二、間接方法

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。如利用聲學(xué)探測技術(shù)中的精密回聲測深儀、旁側(cè)掃描聲納等，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)，采用地球物理方法等。第29頁,共87頁，2024年2月25日，星期天海底礦產(chǎn)資源勘探方法二、間接方法（一）水聲學(xué)探測技術(shù)①探測海底地貌②海水與鹵水的密度界面③穿透沉積物、探測海底火山巖。儀器：回聲測深儀、側(cè)掃聲納、低頻聲納、地層剖面儀、多普勒流速剖面儀、水下高速聲信傳輸系統(tǒng)側(cè)掃聲納多普勒流速剖面儀第30頁,共87頁，2024年2月25日，星期天（二）地球物理方法（物理性質(zhì)的差異）應(yīng)用物理學(xué)原理來研究地質(zhì)構(gòu)造，尋找地下礦藏的方法主要探測分析：密度分布、磁性、電性、彈性、放射性方法：地震法、重力法、磁力法、電阻法、電磁法海底礦產(chǎn)資源勘探方法二、間接方法第31頁,共87頁，2024年2月25日，星期天（三）地球化學(xué)勘探為系統(tǒng)地測量海水、海底沉積物和巖石等的地球化學(xué)性質(zhì)，以發(fā)現(xiàn)與礦化有關(guān)的地球化學(xué)異常的一種探礦方法。方法：采樣分析應(yīng)用：油氣勘探、濱海砂礦、磷塊巖、熱液礦床、錳結(jié)核礦、鐵錳礦等。海底礦產(chǎn)資源勘探方法二、間接方法第32頁,共87頁，2024年2月25日，星期天（四）導(dǎo)航技術(shù)在深海探礦中必須具備精確的導(dǎo)航定位能力，特別是在探礦過程的最后階段，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水下照相機(jī)返回海面時(shí)，海面船只能夠找到它們，將它們回收上來。方法：GPS、勞蘭C、雷達(dá)等輔以聲納應(yīng)答器近年來，國際上出現(xiàn)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。海底礦產(chǎn)資源勘探方法二、間接方法第33頁,共87頁，2024年2月25日，星期天

砂礦是在水下環(huán)境中由碎屑礦物顆粒的機(jī)械富集作用形成的礦床，其存在于海灘和近海海底。

礦砂的種類：黃金、鋯、鈦、錫、鉑、石英、鉻、鎳、金鋼石、釔、獨(dú)居石等。海濱砂礦分布廣泛，礦種很多，品位較高，開采容易。在海底礦產(chǎn)資源的開發(fā)中，產(chǎn)值列居第二位，僅次于海底石油。

海濱砂礦的開采已有100多年的歷史。目前有30多個(gè)國家進(jìn)行海底砂礦的勘探和開采。海灘與近海砂礦的開采技術(shù)第34頁,共87頁，2024年2月25日，星期天①砂金礦。主要產(chǎn)于美國的阿拉斯加、新西蘭和蘇聯(lián)西伯利亞東部海濱等處。美國阿拉斯加的諾姆砂金礦開采半個(gè)多世紀(jì)以來，獲砂金400噸左右，產(chǎn)值超過1億美元。②砂鉑礦。產(chǎn)于美國的俄勒岡州和阿拉斯加、澳大利亞以及塞拉利昂。俄勒岡州西南部海灘上的鉑和金礦，早在19世紀(jì)中葉就享有盛名。阿拉斯加古德紐斯灣的砂鉑礦延伸入白令海中。③金剛石砂礦。非洲南部大西洋沿岸納米比亞、南非和安哥拉境內(nèi)有世界上最大的金剛石砂礦。水上開采始于1961年，產(chǎn)量不多，但質(zhì)量很高。海灘與近海砂礦的開采技術(shù)第35頁,共87頁，2024年2月25日，星期天④砂錫礦。濱海砂錫礦在東南亞地區(qū)分布甚廣，從緬甸經(jīng)泰國和馬來西亞到印度尼西亞被稱為亞洲錫礦帶。最有工業(yè)價(jià)值的是水下古河谷和平緩的分水嶺砂礦。這些砂礦，廣泛分布在勿里洞島、邦加島和新格島附近，由陸向海延伸達(dá)15公里，水深可達(dá)35米?，F(xiàn)在，印度尼西亞和泰國已對(duì)水下砂礦進(jìn)行大量開采，開采水深已超過40米。⑤砂鐵礦。日本、菲律賓、印度尼西亞、澳大利亞、新西蘭等國均有開采，一般為磁鐵礦。日本有明灣大型砂鐵礦的主要有用組分為鈦磁鐵礦，其中含鐵56％，鈦氧化物12％，釩0.2％，為日本鐵礦的重要來源。海灘與近海砂礦的開采技術(shù)第36頁,共87頁，2024年2月25日，星期天⑥復(fù)礦型砂礦。在很多砂礦中，不是含一種而是含多種有用礦物，如鈦鐵礦、鋯石、金紅石和獨(dú)居石等經(jīng)常共生，構(gòu)成復(fù)礦型砂礦床。這種礦床在世界許多國家中都有發(fā)現(xiàn)，以澳大利亞、印度、斯里蘭卡、巴西和美國所產(chǎn)者經(jīng)濟(jì)意義最大。澳大利亞東部、西部和北部一系列地區(qū)分布著富含鋯石、金紅石、鈦鐵礦和獨(dú)居石的巨型海濱砂礦，其中提取的金紅石砂礦占世界總產(chǎn)量的90％。在印度西海岸南部的特拉凡哥爾砂礦，從科摩林角到科欽延伸達(dá)250公里以上,為世界上最大黑砂礦床之一，以產(chǎn)鉻鐵礦和獨(dú)居石為主。斯里蘭卡海濱沉積物中富含鈦鐵礦、鋯石、獨(dú)居石和石榴石。到70年代初期，斯里蘭卡已成為世界上最大的鈦和鋯原料輸出國之一。海灘與近海砂礦的開采技術(shù)第37頁,共87頁，2024年2月25日，星期天⑦貝殼砂。由貝殼破碎、沖刷、磨蝕并富集而成，可作為水泥原料。美國在路易斯安那州岸外及墨西哥灣沿岸等地區(qū)進(jìn)行開采，1969年路易斯安那州的產(chǎn)量已超過900萬噸。冰島在法克薩灣內(nèi)采貝殼砂的水深達(dá)40米。⑧砂礫礦。作為建筑材料，陸架區(qū)的砂礫礦也在加速開采，從1960～1970年，美國從陸架區(qū)開采的砂礫礦增加了一倍，每年開采量近4000萬立方米?，F(xiàn)在，英國有30余家公司開采海底砂礫礦。將來靠近海區(qū)的陸上砂礫礦采盡或被建筑物覆蓋后，海底砂礫礦的價(jià)值還會(huì)增長。海灘與近海砂礦的開采技術(shù)第38頁,共87頁，2024年2月25日，星期天我國擁有漫長的海岸線和廣闊的淺海，目前已探查出的砂礦礦種有鋯石、鈦鐵礦、獨(dú)居石、磷釔礦、金紅石、磁鐵礦、砂錫礦、鉻鐵礦、鈮鉭鐵礦、砂金和石英砂等，并發(fā)現(xiàn)有金剛石和砷鉑礦等。我國的濱海砂礦的礦種幾乎覆蓋了黑色金屬、有色金屬、稀有金屬和非金屬等各類砂礦，其中以鈦鐵礦、鋯石、獨(dú)居石、石英砂等規(guī)模最大，資源量最豐。海灘與近海砂礦的開采技術(shù)第39頁,共87頁，2024年2月25日，星期天一、海濱砂礦的成因海灘與近海砂礦的開采技術(shù)陸上的巖礦碎屑是礦砂形成的原始物源，這類物質(zhì)來自江河流域內(nèi)大陸巖石的風(fēng)化作用。大自然的營力---太陽、風(fēng)、水、大氣所發(fā)生的作用是一部巨大無比的粉粹機(jī)。大陸巖石暴露在地表，受到物理風(fēng)化作用，發(fā)生不均勻的膨脹、收縮，慢慢崩解，破粹成有細(xì)有粗的碎屑。還會(huì)發(fā)生化學(xué)風(fēng)化作用，氧化、溶解、水解而被破壞。當(dāng)巖石中易風(fēng)化的礦物被破壞后，不易風(fēng)化、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、相對(duì)密度大的礦物就分離出來，并被流水、冰川或風(fēng)搬運(yùn)到河口和海灘上，又經(jīng)波浪、沿岸流、潮流日夜不停反復(fù)淘洗、分選，一些硬度低的礦物被進(jìn)一步磨碎，隨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，從而形成海濱砂礦。礦砂的形成需要有原始物源、風(fēng)化侵蝕作用、搬運(yùn)作用和富集作用四個(gè)過程。

第40頁,共87頁，2024年2月25日，星期天大陸巖石的風(fēng)化礦物分離水流搬運(yùn)河口聚集大浪淘洗成礦海灘與近海砂礦的開采技術(shù)一、海濱砂礦的成因礦砂的形成需要有原始物源、風(fēng)化侵蝕作用、搬運(yùn)作用和富集作用四個(gè)過程。

第41頁,共87頁，2024年2月25日，星期天分布特點(diǎn)：砂礦最富集的地帶與現(xiàn)代海岸或古沉積海岸線相平行，呈條帶狀分布，延伸好幾公里到數(shù)十公里以上。海灘與近海砂礦的開采技術(shù)一、海濱砂礦的成因大多數(shù)砂礦存在于離源地幾公里的范圍內(nèi)，因此海洋礦砂實(shí)際上被限制在海灘或近海淺水區(qū)，水深不過幾十米。但是，古代砂礦可存在于古沉沒海灘或是在大陸架最外邊的溺谷中。第42頁,共87頁，2024年2月25日，星期天二、海濱砂礦的開采在開采海底礦產(chǎn)之前，須查明所采礦床的分布范圍、面積、埋深、儲(chǔ)量、品位以及當(dāng)?shù)刈匀粭l件和海陸運(yùn)輸能力等。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)礦產(chǎn)的形態(tài)選擇合適的開采方法、裝備和設(shè)施。露出水面的海濱砂礦，通常采用露天開采方法。陸地上使用的挖掘機(jī)械，如拉桿電鏟、鋼索電鏟、推土機(jī)等都可用于海濱砂礦的開采作業(yè)。海灘與近海砂礦的開采技術(shù)第43頁,共87頁，2024年2月25日，星期天（一）開采砂礦法1.多鏈斗采砂法2.吸揚(yáng)式采砂法3.鋼索采礦船4.空氣提升采礦法二、海濱砂礦的開采海灘與近海砂礦的開采技術(shù)第44頁,共87頁，2024年2月25日，星期天

鏈斗采砂法：采礦機(jī)械是由許多帶戽斗的環(huán)鏈構(gòu)成的采礦船。船的前部當(dāng)中有缺口，容納鏈斗架及鏈斗，當(dāng)主動(dòng)力輪驅(qū)動(dòng)上部鏈輪時(shí)，鏈斗按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行連續(xù)挖掘。挖上來的礦砂卸入礦倉，再通過圓筒篩，經(jīng)洗選后，將尾砂排棄在船后。特點(diǎn)是生產(chǎn)能力強(qiáng)，生產(chǎn)成本也較低，并能在船上進(jìn)行采、選和排棄尾砂工作，缺點(diǎn)是當(dāng)海底有大塊礫石時(shí)，會(huì)造成困難，開采深度一般不超過45m。二、海濱砂礦的開采海灘與近海砂礦的開采技術(shù)第45頁,共87頁，2024年2月25日，星期天

吸揚(yáng)式采砂法：原理與抽水機(jī)相似，由電機(jī)、水泵、吸水管和揚(yáng)水管等組成。利用安裝在船上的漿泵，把礦砂和水一起通過吸管吸至船上。揚(yáng)到船上沉淀后，水再排回海中。主要特點(diǎn)是速度快，廣泛用于近海砂礦的開采。二、海濱砂礦的開采海灘與近海砂礦的開采技術(shù)第46頁,共87頁，2024年2月25日，星期天

鋼索法：在船上用鋼索的一端系上幾立方米至十立方米容積的大型采砂器進(jìn)行采掘。有制動(dòng)裝置，在投放之前張開，當(dāng)鍥入砂層時(shí)就自動(dòng)咬合將礦砂采上。其特點(diǎn)是使用靈活，不受海底地形限制，速度快，但只能用單個(gè)采砂器上下提放，不能連續(xù)作業(yè)，且開采礦層不凈。二、海濱砂礦的開采海灘與近海砂礦的開采技術(shù)第47頁,共87頁，2024年2月25日，星期天

空氣提升采礦法:由氣管、氣泵和吸砂管等部分組成，氣管與吸砂管的中部或下端相連通，作業(yè)時(shí)將吸砂管下端靠近砂礦床，啟動(dòng)氣泵，壓縮空氣使吸砂管內(nèi)產(chǎn)生向上流動(dòng)的摻氣水柱，從而帶進(jìn)砂礦固體顆粒，連續(xù)壓氣就可達(dá)到采礦的目的。這種裝置的缺點(diǎn)是作業(yè)水深增加時(shí)，壓縮空氣的成本費(fèi)呈指數(shù)倍增長。

二、海濱砂礦的開采海灘與近海砂礦的開采技術(shù)第48頁,共87頁，2024年2月25日，星期天（二）選礦:從海底采出來的礦砂中獲取品味較高的精礦砂的過程。礦產(chǎn)品位又稱礦石品位（tenorofore），指金屬礦床和部分非金屬礦床（如磷灰石、鉀鹽、瑩石等）中有用組分的富集程度及單位含量。是衡量礦產(chǎn)資源質(zhì)量優(yōu)劣的主要標(biāo)志。通常以％、克/噸、克/升等表示。

礦砂選礦主要根據(jù)礦物的密度、形狀、粒度、磁性和導(dǎo)電性的不同加以區(qū)分。海灘與近海砂礦的開采技術(shù)二、海濱砂礦的開采第49頁,共87頁，2024年2月25日，星期天①篩選：對(duì)粒徑不同的礦砂進(jìn)行分離②搖床選：在機(jī)械搖動(dòng)和水流沖洗的聯(lián)合作用下,使礦砂按照密度大小分離的一種重力選礦設(shè)備.篩選搖床二、海濱砂礦的開采---選礦海灘與近海砂礦的開采技術(shù)第50頁,共87頁，2024年2月25日，星期天③磁選：按照礦物顆粒的磁性差別進(jìn)行分離.④靜電選：對(duì)導(dǎo)電性不同的礦物進(jìn)行分離.⑤浮選：利用浮選劑進(jìn)行礦物的選擇.將礦砂加水調(diào)成砂漿，然后導(dǎo)入空氣劇烈攪拌，使之形成大量氣泡，易被水潤濕的留在砂漿中，不易被潤濕的則被氣泡帶走磁選浮選二、海濱砂礦的開采---選礦海灘與近海砂礦的開采技術(shù)第51頁,共87頁，2024年2月25日，星期天世界各國濱海沙礦開采水平存在很大差別，工業(yè)發(fā)達(dá)國家如美、澳、加、日等國比較發(fā)達(dá)。擁有得天獨(dú)厚資源且采礦歷史較長的國家如南非、新西蘭、泰國、印度、納米比亞、印度尼西亞。其它國家則比較落后。海灘與近海砂礦的開采技術(shù)第52頁,共87頁，2024年2月25日，星期天大陸架是大陸向海洋的自然延伸，是陸地的一部分。又叫“陸棚”或“大陸淺灘”。它是指環(huán)繞大陸的淺海地帶。它的范圍自海岸線起，向海洋方面延伸，直到海底坡度顯著增加的陸架坡折處為止。大陸架有豐富的礦藏和海洋資源，已發(fā)現(xiàn)的有石油、煤、天然氣、銅、鐵等20多種礦產(chǎn)；其中已探明的石油儲(chǔ)量是整個(gè)地球石油儲(chǔ)量的三分之一。大陸架礦產(chǎn)資源開采技術(shù)第53頁,共87頁，2024年2月25日，星期天大陸架礦藏沉積物礦：磷灰石、海綠石、硫酸鋇結(jié)核鈣質(zhì)貝殼等基巖礦：煤礦、鐵礦、銅、錫礦、海底硫磺、海底鉀鹽、海底巖鹽等大陸架礦產(chǎn)資源開采技術(shù)海濱礦砂屬于陸源沉積，形成于近岸環(huán)境；磷鈣石和海綠石為自生礦物，一般產(chǎn)于外大陸架和大陸坡上；而煤鐵銅等金屬和非金屬，則是生成于海底松散沉積物層下面的基巖之中。第54頁,共87頁，2024年2月25日，星期天在海底開采堅(jiān)固整體礦床，一般由陸上巷道或建立人工島進(jìn)入采礦區(qū)。第55頁,共87頁，2024年2月25日，星期天開采方法：①陸上巷道：離岸較近的礦床，可以在岸上或小島上開鑿井筒，然后再開鑿水平巷道進(jìn)行開采。當(dāng)?shù)V床距岸4km以內(nèi)使用這種方法。

大陸架礦產(chǎn)資源開采技術(shù)第56頁,共87頁，2024年2月25日，星期天開采方法：②人工島：礦床離岸遠(yuǎn)達(dá)4km以上，可用混凝土在海中筑成人工島，然后在人工小島上開鑿井筒。人工島與岸上的交通，可架設(shè)棧橋，距離遠(yuǎn)時(shí)，可利用船只。大陸架礦產(chǎn)資源開采技術(shù)第57頁,共87頁，2024年2月25日，星期天開采方法：③封閉式井筒：離岸遠(yuǎn)且水較深時(shí)使用。由岸上在海底修筑隧道走廊通至井口，井口上有封閉房與海水隔離，在封閉房內(nèi)進(jìn)行鑿井工作。④炸碎＋采礦船：海水較深（達(dá)150m）距岸又遠(yuǎn)，堅(jiān)固礦床又在海底的上部，用炸藥爆破的方法，將礦石炸碎后，再用采礦船只采出碎礦石。大陸架礦產(chǎn)資源開采技術(shù)第58頁,共87頁，2024年2月25日，星期天開采方法：⑤用熱水（175℃）熔化法采硫的“弗拉施法”

大陸架礦產(chǎn)資源開采技術(shù)第59頁,共87頁，2024年2月25日，星期天地下熔融法

又稱弗拉施法。對(duì)于深埋于地下的沉積硫，采用美國人H.弗拉施于1894年發(fā)明的地下熔融法開采。1960年,用弗拉施法生產(chǎn)的硫磺占各種形態(tài)硫產(chǎn)量的34％，占元素硫產(chǎn)量的74％。以后，由于從天然氣、石油中回收硫產(chǎn)量的增加，其比例逐漸下降，到1980年，其產(chǎn)量約占各種形態(tài)硫產(chǎn)量的26％，元素硫產(chǎn)量的41％。

弗拉施法需先在礦區(qū)地表鉆孔至含硫?qū)?然后插入直徑各為20cm、10cm、2.5cm的三層同心套管。向外管中壓入160～175℃的過熱水，使地下硫磺熔化,再向直徑2.5cm的管內(nèi)通入熱的壓縮空氣，使液硫由10cm的管上升壓出。液硫經(jīng)脫氣后固化，或以液態(tài)貯存待運(yùn)。產(chǎn)品純度可達(dá)99.7％～99.8％。第60頁,共87頁，2024年2月25日，星期天深海，一般是指地質(zhì)含義上大陸架或大陸邊緣以外的海域。深海占海洋面積的92.4%和地球面積的65.4%，盡管它蘊(yùn)藏著極為豐富的海底資源，但開發(fā)得遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，甚至幾乎還未得到開發(fā)。擴(kuò)大人類生存空間和儲(chǔ)備人類生存資源的重要途徑之一就是要向深海擴(kuò)大活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)包括海底礦產(chǎn)在內(nèi)的深海資源，這對(duì)于整個(gè)人類的生存是一項(xiàng)具有深遠(yuǎn)意義的戰(zhàn)略行動(dòng)。由于深海礦產(chǎn)資源的礦區(qū)基本位于國際海域的海底，它的開發(fā)活動(dòng)必須經(jīng)過聯(lián)合國海底管理局的同意和批準(zhǔn)方可生效與合法。深海海底礦產(chǎn)資源開采技術(shù)第61頁,共87頁，2024年2月25日，星期天一、深海底礦產(chǎn)資源①錳結(jié)核：大洋約有3萬噸，太平洋有1.7萬億噸，每年有1000萬噸增長量。②海底熱液礦床(金屬泥沉積物):由金、銀、銅等金屬構(gòu)成，被稱為“海底金銀庫”。③富鈷砂礦：約為陸地資源的10倍。深海海底礦產(chǎn)資源開采技術(shù)第62頁,共87頁，2024年2月25日，星期天一、深海底礦產(chǎn)資源（一）錳結(jié)核主要由鐵錳氧化物和鹽類等礦物組成不規(guī)則的黑色到棕色的結(jié)核。特點(diǎn)：外形像土豆的黑色團(tuán)塊，其形態(tài)各異，大小不同，切開來有一圈圓的紋理，似樹木的年輪，直徑幾厘米至幾十厘米。深海海底礦產(chǎn)資源開采技術(shù)第63頁,共87頁，2024年2月25日，星期天根據(jù)化學(xué)分析，構(gòu)成深海錳結(jié)核的主要元素為Mn、Fe、Si、Al、Ca、Mg、Na、K和Ti，次要成分有Ni、Cu、Co等。尚有U、Th等多種放射性和稀有元素。Mn、Ni、Co、Cu、Mo、Pb等的平均含量比地殼中的平均值高46～274倍,Si、Al、Ca、Mg、Na、K等則趨于分散。Mn、Fe、Co、Cu和Ni等的含量更超過它們各自在海水中濃度的100萬倍以上。

第64頁,共87頁，2024年2月25日，星期天發(fā)現(xiàn)歷史：①英國“挑戰(zhàn)者”號(hào)1872～1876年首次發(fā)現(xiàn)；②20世紀(jì)初又在東太平洋的中海域的海底發(fā)現(xiàn)。分布：①全世界各大洋；②水深200～6000m；③不僅海底表面有，而且海底下面也有價(jià)值：含有30多種金屬元素，主要為銅、鎳、鈷、錳等。經(jīng)濟(jì)價(jià)值十分巨大。第65頁,共87頁，2024年2月25日，星期天成因：1.生物成因－－動(dòng)植物遺體被微生物食用后使金屬聚集生成。2.火山成因－－火山巖經(jīng)海水淋濾，再沉淀而成。3.自生化學(xué)沉積說－－河流將大陸的金屬?zèng)_擊到海中，經(jīng)過自生化學(xué)沉積作用而形成。第66頁,共87頁，2024年2月25日，星期天4.我國的研究成果：1994年6月開始，用透射電鏡對(duì)錳結(jié)核進(jìn)行研究，在放大20萬倍的相片上，發(fā)現(xiàn)了螺旋狀、串珠狀的納米級(jí)微生物核的基本結(jié)構(gòu)組織是疊層石體，疊層石體的周期性生長形成了殼層。其生長速率為10－9米/年。第67頁,共87頁，2024年2月25日，星期天(二)熱液礦床又稱“金屬軟泥”－－是由浸入到水深2000～3000m海底裂縫中的海水，被地殼深處熱源加熱后，溶解了地殼內(nèi)的多種金屬化合物，再從洋底噴出而遇冷海水后形成的沉淀物。有固體和軟泥狀兩種。形狀：煙筒狀、土堆狀、地毯狀；礦體大?。簬讎嵉綆浊嵅坏?；分布：大洋中脊裂縫；成分：含金銀等多種金屬元素。深海海底礦產(chǎn)資源開采技術(shù)一、深海底礦產(chǎn)資源第68頁,共87頁，2024年2月25日，星期天海底熱液礦床的成因，還是一個(gè)有待深入研究的問題。已發(fā)現(xiàn)的礦床和礦化點(diǎn)有許多共同的特征,如富含多種金屬元素,主要是重金屬元素；與高溫的熱水溶液有關(guān)，多產(chǎn)于火山活動(dòng)帶內(nèi)?；谶@些重要事實(shí),一般認(rèn)為,富含硫酸根離子的海水，在洋底沿著玄武巖的裂隙下滲,至洋殼深處,水溫升高,硫酸根離子還原為低價(jià)硫,并將高溫洋殼中的金、銀、銅、鋅、鉛、鎳、鋇、錳、鐵等金屬元素濾出，形成富含重金屬離子的熱水溶液。由于對(duì)流作用，這種酸性的熱水溶液沿著洋脊或其他部位的裂隙返回海底。當(dāng)熱液上升、冷卻并與海水相遇時(shí)，隨著物理化學(xué)條件的改變，金屬沉淀下來，就可以形成多金屬熱液礦床。而熱水溶液與海水的混合作用，導(dǎo)致了礦床成分、組構(gòu)在空間上的復(fù)雜變化。第69頁,共87頁，2024年2月25日，星期天二、深海底礦物開采技術(shù)深海開采是一個(gè)多環(huán)節(jié)串聯(lián)的系統(tǒng)工程，在數(shù)千米水深、承受海流和風(fēng)浪流影響及海水腐蝕的環(huán)境下作業(yè)，作業(yè)條件惡劣，開采難度很大，這就對(duì)開發(fā)技術(shù)提出了很高的要求和需要較長的周期。據(jù)國外的經(jīng)驗(yàn)，深海開采技術(shù)研究開發(fā)周期需要15-20年的時(shí)間，才能達(dá)到深海預(yù)開采中間試驗(yàn)的目標(biāo)。深海海底礦產(chǎn)資源開采技術(shù)第70頁,共87頁，2024年2月25日，星期天盡管研制和開發(fā)深海礦產(chǎn)資源技術(shù)困難重重，但海底礦產(chǎn)資源具有長遠(yuǎn)戰(zhàn)略意義，世界各國仍很重視這項(xiàng)技術(shù)及其配套技術(shù)系統(tǒng)地研制和開發(fā)。目前，世界發(fā)達(dá)國家和部分新興工業(yè)國家利用其技術(shù)優(yōu)勢，已經(jīng)開始了包括多金屬結(jié)核、富鈷結(jié)殼、熱液硫化物和天然氣水化合物在內(nèi)的多元化海底礦產(chǎn)資源的綜合勘查與研究開發(fā)工作。

國際上，深海采礦技術(shù)從1972年開始研制，經(jīng)過30多年的開發(fā)研究，技術(shù)日趨成熟。迄今美國、日本、加拿大、德國、法國等已提出了多種開采方案，諸如液壓提升式、氣壓提升式、鏈斗提升式，深潛器開采等等，作業(yè)深度為5000-6000m。第71頁,共87頁，2024年2月25日，星期天（一）錳結(jié)核的開采技術(shù)1.流體提升采礦系統(tǒng)2.連續(xù)鏈斗采礦系統(tǒng)3.海底機(jī)器人采礦系統(tǒng)4.拖網(wǎng)采集深海海底礦產(chǎn)資源開采技術(shù)二、深海底礦物開采技術(shù)第72頁,共87頁，2024年2月25日，星期天1.流體提升采礦系統(tǒng)：根據(jù)美科學(xué)家梅羅的設(shè)想于1978年研制成功。目前這是世界各國試驗(yàn)研究的重點(diǎn)。根據(jù)提升方式不同，又分為水力提升和空氣提升。深海海底礦產(chǎn)資源開采技術(shù)二、深海底礦物開采技術(shù)（一）錳結(jié)核的開采技術(shù)第73頁,共87頁，2024年2月25日，星期天水力提升系統(tǒng)，由海底集礦裝置、高壓水泵、浮筒、采礦管四部分組成。采礦管掛在采礦船和浮筒下，起輸送錳結(jié)核的作用。浮筒安裝在采礦管上部15%的地方，其中充以高壓空氣，起支撐水泵的作用。高壓水泵裝置在浮筒內(nèi)，它的功率為5884kW，通過高壓使采礦管內(nèi)產(chǎn)生每秒5m的高速上升水流，使錳結(jié)核和水一起由海底提升到采礦船內(nèi)，集礦裝置起著篩選、采集錳結(jié)核的作用。第74頁,共87頁，2024年2月25日，星期天空氣提升采礦系統(tǒng)，由高壓氣泵、采礦管、集礦裝置三部分組成。高壓氣泵裝在船上，采礦作業(yè)時(shí)，首先在船上開動(dòng)高壓氣泵，氣泵產(chǎn)生的高壓氣流通過輸氣管道向下，從采礦管得深、中、淺三部分輸入，在采礦管中產(chǎn)生高速上升的固、氣、液三相混合流，將經(jīng)過集礦裝置的篩濾系統(tǒng)選擇過的錳結(jié)核提升到采礦船內(nèi)，其提升效率為30%-35%。為使采礦管中水流的上升速度達(dá)到每秒3米，必須用功率為4340kW的空氣壓縮機(jī)，每秒鐘吹進(jìn)225立方米的空氣。這種開采系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜，造價(jià)昂貴，目前已能在水深5000m處作業(yè)。第75頁,共87頁，2024年2月25日，星期天

2.連續(xù)鏈斗采礦系統(tǒng)是在高強(qiáng)度的聚丙二醇脂材料編成的繩上,每隔２５～５０米安裝一個(gè)采礦戽斗．采礦時(shí),船上的牽引機(jī)帶動(dòng)繩索,使戽斗不斷在海底拖過挖取錳結(jié)核,并將其提升到采礦船上,卸入船內(nèi)儲(chǔ)倉．這種采礦法是由日本人發(fā)明的,１９７０年８～９月在希塔提島以北４００公里、水深４０００米處進(jìn)行了試驗(yàn),并獲得了成功．這種裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強(qiáng)、采礦成本低、對(duì)水深和海底地形的適應(yīng)性較好等優(yōu)點(diǎn)，但是由于其采礦回收率較低、采礦軌跡難以控制，難以滿足商業(yè)性開采產(chǎn)量的要求，這一方法受到冷落，也仍有人在繼續(xù)試驗(yàn)。深海海底礦產(chǎn)資源開采技術(shù)二、深海底礦物開采技術(shù)（一）錳結(jié)核的開采技術(shù)第76頁,共87頁，2024年2月25日，星期天

3.海底機(jī)器人采礦系統(tǒng)是根據(jù)機(jī)器人的原理研制的深海錳結(jié)核采集系統(tǒng)，由很輕但強(qiáng)度很大的材料制成，在水下重量為零。下水前裝滿壓艙物自動(dòng)下沉，初始階段加速下降，當(dāng)阻力等于自身在水中重力時(shí)，以勻速下沉。觸底時(shí)，機(jī)械釋放系統(tǒng)動(dòng)作，在彈簧拉力下自動(dòng)抓取樣品，采滿后網(wǎng)袋閉合，同時(shí)釋放壓艙物，按程序自動(dòng)上浮到一個(gè)半潛式水上平臺(tái)中，把結(jié)核礦卸在平臺(tái)上，然后再裝上壓艙物重新下潛到海底采集結(jié)核。深海海底礦產(chǎn)資源開采技術(shù)二、深海底礦物開采技術(shù)（一）錳結(jié)核的開采技術(shù)第77頁,共87頁，2024年2月25日，星期天法國研制的最新型錳結(jié)核采集裝置可以高速航行，自動(dòng)下潛到6000m海底采集錳結(jié)核，并能沿海底航行，然后用液壓技術(shù)按照自控裝置的程序自動(dòng)返回海面。它包括海上支援設(shè)備（6000t半潛平臺(tái)），能操縱一條長5000m、直徑400mm的鋼制復(fù)合材料管道。管道總重800t，管道底部有一個(gè)中間站，其上有一條6000m長的軟管在海底移動(dòng)，收集錳結(jié)核。安裝在管道上的液壓泵將結(jié)核礦舉升到水面。由于這一系統(tǒng)具有不受波浪、氣候的影響和不破壞環(huán)境的特點(diǎn)，是一項(xiàng)很有發(fā)展前途的深海采礦技術(shù)。第78頁,共87頁，2024年2月25日，星期天

4.拖網(wǎng)采集，這是最簡單的開采海底錳結(jié)核的方法，由采礦船上安裝一拖網(wǎng)斗構(gòu)成。這種拖網(wǎng)斗按自由落體的速度降到海底，系在拖斗上的音響計(jì)提示操作者何時(shí)拖網(wǎng)斗到達(dá)海底。拖網(wǎng)斗能橫越海底拖動(dòng)，直到裝滿結(jié)核后將它取回。在拖網(wǎng)斗上還裝有電視攝像，以指導(dǎo)拖網(wǎng)斗的裝取工作。深海