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锰结核

发布日期:2014-12-26 13:15:48







大洋底蕴藏着极其丰富的矿藏资源,锰结核就是其中的一种。锰结核是沉淀在大洋底的一种矿石,它表面呈黑色或棕褐色,形状如球状或块状,它含有30多种金属元素,其中最有商业开发价值的是锰、铜、钴、镍等。

主要成分

锰结核存在的形式为硅酸盐和难溶性高锰酸盐(高锰酸亚钛、高锰酸铁、高锰酸铝等)的混合物

锰结核中各种金属成分的含量大约是:有经济价值的有锰(27-30 %)、镍(1.25-1.5 %)、铜(1-1.4 %)及钴(0.2-0.25 %)。其他成分有铁(6 %)、硅(5%)及铝(3%),亦有少量钙、钠、镁、钾、钛及钡,连带有氢及氧。

铜、钴、镍等76种金属元素是陆地上紧缺的矿产资源,有必要开采海底锰结核获取这些金属。美国锰矿全靠进口,对从锰结核生产锰也大感兴趣,所以美国最为重视锰结核开发。美国在大洋锰结核开发技术方面也处于领先地位。

形成来源

它的物质来源,大致有四方面:

一是来自陆地、大陆或岛屿的岩石风化后释放出铁、锰等元素,其中一部分被海流带到大洋沉淀。

二是来自火山,岩浆喷发产生的大量气体与海水相互作用时,从熔岩中搬走一定量的铁、锰,使海水中锰、铁越来越多。

三是来自生物,浮游生物体内富集微量金属,它们死亡后,尸体分解,金属元素也就进入海水。

四是来自宇宙,有关资料表明,宇宙每年要向地球降落2000~5000吨宇宙尘埃,它们富含金属元素,分解后也进入海洋。

储量分布

锰结核广泛地分布于世界海洋2000~6000米水深海底的表层,而以生成于4000~6000米水深海底的品质最佳。锰结核总储量估计在30000亿吨以上。其中以北太平洋分布面积最广,储量占一半以上,约为17000亿吨。锰结核密集的地方,每平方米面积上就有100多公斤,简直是一个挨一个铺满海底。在全世界的大洋里它的总储量达10的12次方的三倍吨。

锰结核中50%以上是氧化铁和氧化锰,还含有镍、铜、钴、钼、钛等20多种元素。仅就太平洋底的储量而论,这种锰结核中含锰4000亿吨、镍164亿吨、铜88亿吨、钴98亿吨,其金属资源相当于陆地上总储量的几百倍甚至上千倍。如果按照2006年世界金属消耗水平计算,铜可供应600年,镍可供应15000年,锰可供应24000年,钴可满足人类130000年的需要,如果把它们全开采出来,锰可供人类3.33万年,镍可以用2.53万年,钴可用34万年,铜可以用980年。这是一笔多么巨大的财富啊!而且这种结核增长很快,每年以1000万吨的速度在不断堆积,因此,锰结核将成为一种人类取之不尽的"自生矿物"。锰结核是怎样形成的呢?科学家估计,地球已有50亿年的历史,在这过程中,它在不断地变动。通过地壳中岩浆和热液的活动,以及地壳表面剥蚀搬运和沉积作用,形成了多种矿床。雨水的冲蚀使地面上溶解一部分矿物质流入了海内。在海水中锰和铁本来是处于饱和状态的,由于这种河流夹带作用,使这两种元素含量不断增加,引起了过饱和沉淀,最初是以胶体态的含水氧化物沉淀出来。在沉淀过程中,又多方吸附铜、钴等物质并与岩石碎屑、海洋生物遗骨等形成结核体,沉到海底后又随着底流一起滚动,象滚雪球一样,越滚越大,越滚越多,形成了大小不等的锰结核。

据估计,全世界各大洋底锰结核的总量可能有3万亿吨,光太平洋底锰结核就有17 000亿吨,其中含锰有4000亿吨,镍164亿吨,铜88亿吨,钴58亿吨。

利用价值

有的锰结核锰含量达到55%,除锰以外还含有铁、镍、铜、钴、钛等20多种金属元素,含量都很高。锰结核所富含的金属,广泛地应用于现代社会的各个方面。如金属锰可用于制造锰钢,极为坚硬,能抗冲击、耐磨损、大量用于制造坦克、钢轨、粉碎机等。锰结核所含的铁是炼钢的主要原料,所含的金属镍可用于制造不锈钢,所含的金属钴可用来制造特种钢。所含的金属铜大量用于制造电线。锰结核所含的金属钛,密度小、强度高、硬度大,广泛应用于航空航天工业,有"空间金属"的美称。锰结核不仅储量巨大,而且还会不断地生长。生长速度因时因地而异,平均每千年长1毫米。以此计算,全球锰结核每年增长1000万吨。锰结核堪称"取之不尽,用之不竭"的可再生多金属矿物资源。

锰结核里包含多种战略物资,必将引起资源争夺。1978年,日本采矿船用抽吸式和气动提升式采集锰结核获得成功。美国已用20万吨级的采矿船,用自动控制的设备采集南太平洋底的锰结核。


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