海水煉金(3 / 3)

現在,人工魚礁技術在世界各國普遍推廣。美國在沿海已建立了1200多處人工魚礁漁場,幾乎遍及沿海各州。日本在1976~1981年建成人工魚礁點3086處,麵積達680平方千米;1982~1987年人工魚礁投放麵積又擴大了1倍左右。俄羅斯、法國、澳大利亞、韓國、印度尼西亞、菲律賓等國也正在進行人工魚礁建設。我國在沿海已建設28個人工魚礁區,投放各種類型的人工魚礁287萬個、廢舊船隻49艘。1998年4月,香港特區漁農處將一艘長334米、寬75米、高7米的舊水泥船沉入海底,並計劃在3年內建成20個人工魚礁點。人工魚礁使低產水域變成了優良魚場,為實現“耕海牧魚”發揮了重要作用。

開采海底錳結核

海洋裏有許多礦物,尤其在水深2000~6000米的大洋海底表層,分布著大量的錳結核。

錳結核的外形像土豆,裏麵密密層層的,直徑一般在1~25厘米,最大的直徑可達1米,重幾百千克。它含有70多種元素,其中錳、銅、鈷、鎳的含量非常高。世界各大洋錳結核的總儲量約為3萬億噸,其中4000億噸錳、88億噸銅、164億噸鎳、98億噸鈷,分別為大陸儲量的幾十倍至幾千倍,具有很高的工業開采價值,被譽為21世紀的礦產資源。

開采錳結核的難度極大。首先,它分布在深海的海底表層,那裏的海水壓力很大,對采礦裝置的抗壓性、牢固性和耐腐蝕性等都有特殊的要求。其次,要把錳結核從幾千米深的地方采集起來並提升到海麵,沒有高功率的提升裝置和先進的采礦設備是無法操作的。此外,為了提高采礦效率,還必須配備精度高、性能可靠的監測、顯示、記錄和控製係統。所以世界各國至今開采錳結核的方法還未成熟。目前一般認為有3種方法比較適用:

一是,水力提升式采礦係統。它主要由采礦管、浮筒、高壓水泵和集礦裝置4部分構成。采礦管懸掛在采礦船和浮筒下,起運送錳結核的作用。浮筒安裝在采礦管的上部,筒內充以高壓空氣,靠它的浮力支撐高壓水泵的重量。高壓水泵裝置設在浮筒內,通過高壓使采礦管道內產生每秒5米高度的上升水流,使錳結核和水一起由海底提升到采礦船內。采礦裝置的作用,則是篩選、采集錳結核。這種開采係統經過不斷改進,現已達到日產500噸的采礦能力。

二是,空氣提升式采礦係統。它由高壓氣泵、采礦管、集礦裝置等組成。高壓氣泵安裝在船上,采礦作業開始時,首先在船上啟動高壓氣泵,氣泵產生的高壓空氣通過輸氣管道從采礦管的上、中、下三個部位輸入采礦管,使采礦管道內產生由固體、氣體、液體三種物質組成的高速上升流,將經過集礦裝置篩濾係統處理過的錳結核提升到采礦船內。目前這種采礦係統已具有提取5000米深處、日產300噸錳結核的能力。

三是,連續戽鬥式采礦係統。在高強度的聚丙二醇酯繩鏈上,每隔25~50米安裝一個采礦戽鬥。采礦時,船上的牽引機帶動繩鏈,通過絞車滑輪使戽鬥在海底循環翻轉,不斷地挖取錳結核,並連續向上提升,將礦石卸到船上,隨後進行篩選和清除泥沙。這種采礦係統經過大量試驗,證明它具有結構簡單、適應性強、采礦成本低等優點。其缺點是,采礦效率低,作業時難以準確控製開采區。

一般認為水力提升式和空氣提升式采礦係統較為理想,它們的集礦裝置,有的采用射流吸入,有的采用機械扒取,有的甚至裝有最先進的帶螺旋槳的自動控製機械集礦裝置。

除了上述3種采掘方法以外,目前一些國家還研製成一種海底自動采礦技術。這種技術主要是利用遙控潛水器潛至海底采集錳結核,然後自動上浮,把采集到的礦石卸到采礦平台上。這種深潛開采雖然比較先進,具有一定的開采深度,但它每次的采集量有限,且沉浮時間太長,因而經濟上遠不及上述3種開采方法。目前,深潛開采法主要應用於大量開采前的取樣、試采階段。

開采海底可燃冰

20世紀70年代以來,人們陸續在世界各地的海洋深處發現了一種以前從未給予充分重視的新能源——可燃冰。猛聽這一名詞,你一定會感到奇怪!冰,怎麼會可燃呢?其實,可燃冰是指水與天然氣相結合後形成的一種晶體物質,學術上稱為“天然氣水化合物”。據測定,1立方米固體可燃冰,約含200立方米天然氣。所以可燃冰具有很強的燃燒能力,是一種十分重要的能源資源。

可燃冰的發現是出於一次偶然機會。在20世紀30年代,人們為了輸送天然氣,開始敷設巨型的天然氣管道。結果發現,管道經常發生堵塞。將管道剖開一看,原來是被冰一樣的物質所封堵的。管道中怎麼會有冰呢?經過研究才知道,原來它是天然氣與水的結合物,具有很強的燃燒能力。

可燃冰大量貯存於凍土層中和海底,其中以海洋深處蘊藏量最為豐富。在海底,可燃冰常可形成長達數千千米,厚度從數厘米到200~300米不等的巨大礦床。在美國、加拿大等沿海地區,已查明蘊藏有數百億立方米的可燃冰資源,可供開采數百年。俄羅斯、新西蘭、印度、日本等國也都發現儲量可觀的海底可燃冰資源。我國在東海、南海、黃海海底也發現儲量豐富的可燃冰。有人估計,全世界可燃冰的儲量非常巨大,至少是煤和石油總儲量的2倍以上。它已被譽為未來的新能源。

可燃冰由於深藏於海洋深處和凍土層中,開采上有一定的難度,迄今世界上尚無開采海底可燃冰的成功經驗。目前人們設想中的開采方案有兩種,一種是把氣壓式泵管與接收船相連接的開采方案。氣壓式泵管直接伸入海底,泵管下端是一個巨大的鍾形物,可罩住水底一片區域。在鍾形物內還置有一台自動采掘機,它會把海底含有可燃冰的岩石和可燃冰一起掘起,並將它們粉碎攪爛成礦漿,然後由氣壓式泵管將礦漿輸送到接收船上。在接收船上,通過加熱加壓等方式把可燃冰中的天然氣分離出來,而剩下的海洋沉積物,往往還含有其他可利用的物質,再進行第二次、第三次分離和提取處理。最後,把無用的殘土倒入海中。

另一種方案是,在海底直接設法讓可燃冰分解為冰和天然氣,然後像開采岩層中的天然氣一樣,把它直接輸送到地麵的儲氣罐中,再由儲氣罐輸送到各個需要天然氣的用戶。與前一種方案比較,後一種方案的輸送條件比較簡單,預計可節約較多的開采成本。但問題是,可燃冰在海底的分解技術迄今還不成熟;另外這一方案也無法充分利用開采區海底可能存在的其他資源。