錳結核不僅儲量巨大,而且還會不斷地生長。生長速度因時因地而異,平均每千年長1毫米。以此計算,全球錳結核每年增長1,000萬噸。錳結核堪稱“取之不盡,用之不竭”的可再生多金屬礦物資源。在陸地資源日趨枯竭的今天,海底錳結核的存在實在令人類振奮不已。
錳結核的成因
水下5,000米洋底的錳結核錳結核資源來自全宇宙,來自天上,來自海底,來自大陸。宇宙每年要向地球降落2,000~5,000噸宇宙塵埃。宇宙塵埃中含有許多金屬元素,分解後部分進入海水;大陸或島嶼的岩石風化後也能釋放出鐵、錳等元素,其中一部分被海流帶到大洋沉澱;當火山岩漿噴發,產生的大量氣體與海水相互作用時,從熔岩中搬走一定量的鐵、錳,使海水中錳、鐵越來越多;海洋浮遊生物體內富集微量金屬,它們死亡後,屍體分解,金屬元素也會進入海水。當這些金屬元素沉積海底後,在海水巨大的壓力作用下,帶極性的分子在電子引力作用下彼此吸附,並與海底火山噴出的物質和海底的魚類殘骸相結合,經過漫長的曆史演變而形成錳結核。
錳結核的開發
20世紀初,美國海洋調查船“信天翁”號在太平洋東部的許多地方采到了錳結核,並且得出初步的估計,認為太平洋底存在錳結核的地方,其麵積比整個美國都大。盡管如此,當時這個消息並沒有引起人們多大的重視。
鬥轉星移,半個多世紀後,1959年,美國科學家約翰·梅羅發表了有關錳結核商業性開發可行性的研究報告,錳結核巨大的商業利益引起了許多國家政府和冶金公司的關注。此後,海洋錳結核資源的調查、勘探才大規模展開,開采、冶煉技術的研究試驗也得以迅速推進。在這方麵,投資力度逐年增加,取得顯著成績的有美國、英國、法國、德國、日本、俄羅斯、印度及中國等。到20世紀80年代,全世界已湧現了100多家從事錳結核勘探開發的公司,並且成立了8個跨國集團公司。
錳結核開采方法有許多種,比較成功的方法有鏈鬥式、水力升舉式和空氣升舉式等。
鏈鬥式采掘機就像舊式農用水車那樣,利用絞車帶動掛有許多戽鬥的繩鏈,不斷地把海底錳結核采到工作船上來。
開采錳結核水力升舉式海底采礦機械,是通過輸礦管道,利用水力把錳結核連泥帶水地從海底吸上來。
空氣升舉式同水力升舉式原理一樣,隻是直接用高壓空氣連泥帶水地把錳結核吸到采礦工作船上來。
20世紀80年代,美國、日本、德國等國礦產企業組成跨國公司,使用這些機械,取得日產錳結核300~500噸的開采成績。在冶煉技術方麵,美國、法國和德國等也都建成了日處理錳結核80噸以上的試驗工廠。總之,錳結核的開采、冶煉,在技術上已不成問題,一旦經濟上有利可圖,新的產業便會應運而生,進入規模生產。
海洋礦產資源開采示意圖我國從20世紀70年代中期開始進行大洋錳結核調查。1978年,“向陽紅05”號海洋調查船在太平洋4,000米水深的海底首次撈獲錳結核。此後,從事大洋錳結核勘探的中國海洋調查船還有“向陽紅16”號、“向陽紅09”號、“海洋04”號、“大洋1”號等。經多年調查勘探,我國在夏威夷西南,處於北緯7°~13°,西經138°~157°的太平洋中部海區,探明一塊可采儲量為20億噸的富礦區。為了維護我國在國際海底的權益,我國積極參與國際海底及其資源的開發利用與保護。自1991年以來,在中國大洋礦產資源研究開發協會的組織下,我國先後組織了16次遠洋考察,在太平洋國際海底圈定了7.5萬平方千米的多金屬結核礦區,並與國際海底管理局簽訂了合同,爭得了一塊屬於中國的金屬結核礦區,使它成為中國在太平洋中的一塊寶貴資源。中國繼印度、法國、日本、俄羅斯之後,成為第5個注冊登記的大洋錳結核采礦“先驅投資者”。中國大洋礦產資源研究開發協會也由此成為我國遠洋考察與開發研究的主力軍。
日本是一個陸地資源極其貧乏的國家,自然對海底錳結核興趣極大,他們對海底錳結核開發做了多年的研究與調查工作,1970年在太平洋塔希提島附近3,700米水深的洋底試開采成功。1974年以來,日本以國際貿易部為首的數家企業公司組成深海礦物資源開發協會,負責主持有關錳結核的開發和利用。日本由通產省主持大洋的礦藏資源開發,投資2萬億日元,於1989年研製成功了錳結核液壓式開采設備。日本有近50家公司聯合進行大洋礦產資源的勘查,其投入之高,堪稱世界第一。此外,前蘇聯曾借助兩艘5,000多噸的調查船“勇士”號及“門捷列夫”號,進行過海上調查研究。法國和德國對錳結核的開發也投入了一定的財力和人力。