海洋金属样品采集步骤(海洋金属资源)

江南官网app 2023-06-01 12:08 编辑:jing 56阅读

1. 海洋金属资源

海底矿石富含锰、钴、镍、钛、钒、锆、钼等多种金属,仅就太平洋海域而言,约含锰2000多亿吨,镍90多亿吨,钴30亿吨,相当于陆地矿山中储有锰的200倍,镍的600倍,钴的3000倍。其他钛、钒、锆、钼等,稀有金属含量也不少。

不同的金属在海水中的含量差异非常大,可以相差10个数量级。举例来说,1000克的海水含有10克的金属钠,但金的含量只有不足0.0000000001克。所以,用海水加工食盐是个好主意,用海水提炼金子可不是什么好主意

2. 海洋金属资源丰富吗

深海蕴藏着丰富的海底矿产资源,它是支持人类生存的又一类重要资源。所谓深海,一般是指大陆架或大陆边缘以外的海域。深海占海洋面积的 92.4 %和地球面积的65.4 %,尽管它蕴藏着极为丰富的海底资源,但由于开发难度大,目前基本上还没有得到开发。扩大人类生存空间和储备人类生存资源的重要途径之一就是要向深海拓展,发现包括海底矿产在内的深海资源,这对于整个人类的生存是一项具有深远意义的战略行动。

深海矿产资源主要包括多金属结核矿、富钴结壳矿、深海磷钙土和海底多金属硫化物矿等。但是,由于深海矿产资源的矿区基本位于国际海域的海底,它的开发活动必须经过联合国海底管理局的同意和批准方可生效与合法。

(1)多金属结核矿

多金属结核矿是一种富含铁、锰、铜、钴、镍和钼等金属的大洋海底自生沉积物,呈结核状,主要分布在水深4000—6000米的平坦洋底,是棕黑色的,像马铃薯、姜块一样的坚硬物质。个体大小不等,直径从几毫米到几十厘米,一般为3—6厘米,少数可达1米以上;重量从几克到几百、几千克,甚至几百千克;分析表明,这种结核内含有多达70余种的元素,包括工业上所需 要的铜、钴、镍、锰、铁等金属,其中Ni、Co、Cu、Mn的平均含量分别为1.30 %,0.22 %,1.00 %和25.00 %,总储量分别高出陆地相应储量的几十倍到几千倍,铁的品位可达30%左右,有些稀有分散元素和放射件元素的含量也很高,如铍、铈、锗、铌、铀、镭和钍的浓度,要比海水中的浓度高出几千、几万乃至百万倍。具有很高的经济价值,是一种重要的深海矿产资源。

目前,通过深海勘测,发现多金属结核在太平洋、大西洋、印度洋的许多海区均有分布,唯太平洋分布最广,储量最大,并呈带状分布,拥有东北太平洋海盆,中太平洋海盆、南太平洋、东南太平洋海盆等4个分区,其中位于东北太平洋海盆内 克拉里昂、克里帕顿断裂之间的CC区是多金属结核经济价值最高的区域。在东北太平洋克利顿断裂带与克拉里昂断裂带之间的地区(简称CC区)是最有远景的多金属结核富集区。世界深海多金属结核资源极为丰富,远景储量约3万亿吨,仅太平洋的蕴藏量就达1. 5万亿吨。我国科学家以结核丰度10千克/平方米和铜镍钴平均品位2.5%为边界条件,估计太平洋海域可采区面积约425万平方公里,资源总量为425亿吨。其中,含金属锰86亿吨,铜3亿吨,钴0.6亿吨,镍3.9亿吨,表明多金属结核的经济价值确实巨大。多金属结核矿每年还以1000—1500万吨的速度不断增加。无疑这些丰富的有用金属将是人类未来可利用的接替资源。

现在世界上已有七个国家或集团获得联合国的批准(印度、俄罗斯、法国、日本、中国、国际海洋金属联合组织、韩国),拥有合法的开辟区(Pioneer Area),除印度以外的其他先驱投资国所申请的矿区均在太平洋CC区。

中国是联合国批准的世界上第五个深海采矿先驱投资者,负责多金属结核调查的机构是中国大洋协会,在太平洋CC区内申请到30万平方公里区域开展勘查工作,经过"七五"、"八五"、"九五"期间的努力,到1999年10月,按规定放弃50%区域后,获得了保留矿区7. 5万平方公里,我国对该区拥有详细勘探权和开采权。经计算获得约4.2亿吨干多金属结核矿资源量,含1.11亿吨锰、406万吨铜、98万吨钴和514万吨镍的资源量,可满足年产300万吨干多金属结核矿,开采20年的资源需求。

(2)富钴结壳矿

富钴结壳矿是生长在海底岩石或岩屑表面的一种结壳状自生沉积物,主要由铁锰氧化物组成,富含锰、铜、铅、锌、镍、钴、铂及稀土元素,其中钴的平均品位高达0.8%~1.0%,是大洋锰结核中钴含量的4倍。金属壳厚1—6厘米,平均2厘米,最大厚度可达20厘米。结壳主要分布在水深800-3000米的海山、海台及海岭的顶部或上部斜坡上。

由于富钴结壳资源量大,潜在经济价值高,产出部位相对为浅,且其矿区分布大多落在200海里的专属经济区范围之内,联合国海洋法公约规定沿海国家拥有开采权,在深海诸矿种之中它是法律上争议最少的一种矿种,因而它是当前世界各国大洋勘探开发的重点矿种。自20世纪以来,富钴结壳已引起世界各国的关注,德、美、日、俄等国纷纷投入巨资开展富钴结壳资源的勘查研究。目前工作比较多的地区是太平洋区的中太平洋山群、夏威夷海岭、莱恩海岭、天皇海岭、马绍尔海岭、马克萨斯海台以及南极海岭等。据估计,在太平洋地区专属经济区内,富钴结壳的潜在资源总量不少于10亿吨,钴资源量就有600-800万吨,镍400多万吨。在太平洋地区国际海域内,经俄罗斯对麦哲伦海山区开展调查,亦发现了富钴结壳矿床,资源量亦已达数亿吨,还有近2亿吨优质磷块岩矿床的共生。

在我国南海也发现有富钴结壳。所发现的富钴结壳钴含量一般比大洋锰结核高出三倍左右,而镍是锰结核的1/3,铜含量比较低,而铂的含量很富,变化于0.3x10-8至2x10-8之间,最高可达4.5x10-8,稀土元素含量亦很高,其稀土总量可达数千x100-8,以轻稀土为主,都具有工业利用价值。

近年来,我国大洋协会又开始在太平洋深水海域进行了面积近10万平方公里的富钴结壳靶区的调查评价,其中有可能寻找到有商业开发潜力的区域,为华夏子孙在此领域里争占一席之地。

(3)海底多金属硫化物矿床

海底多金属硫化物矿床是指海底热液作用下形成的富含铜、锰、锌等金属的火山沉积矿床,极具开采价值。按产状可分为两类:一类是呈土状产出的松散含金属沉积物,如红海的含金属沉积物(金属软泥);另一类是固结的坚硬块状硫化物,与洋脊“黑烟筒”热液喷溢沉积作用有关,如东太平洋洋脊的块状硫化物。按化学成分可分为四类:第一类富含镉、铜和银,产于东太平洋加拉帕戈斯海岭;第二类富含银和锌,产于胡安德富卡海岭和瓜亚马斯海盆;第三类是富含铜和锌;第四类富含锌和金,与第三类同时产出。多金属硫化物也见于中国东海冲绳海槽轴部。海底多金属硫化物矿床与大洋锰结核或富钴结壳相比,具有水深较浅(从几百米到2000m左右)、矿体富集度大、矿化过程快,易于开采和冶炼等特点,所以更具现实经济意义。

海底多金属硫化物主要产于海底扩张中心地带,即大洋中脊、弧后盆地和岛弧地区。如东太平洋海隆、大西洋中脊、印度洋中脊、红海、北裴济海、马利亚纳海盆等地都有不同类型的热液多金属硫化物分布。富 含金属的高温热水从海底喷出,在喷口四周沉淀下多金属氧化物和硫化物,堆砌成平台、小丘或烟囱状沉积柱。世界已有70多处发现有热液多金属硫化物产出,在东海冲绳海槽地区已发现7处热液多金属硫化物喷出场所。

目前我国主要是对海底热液多金属硫化物矿进行了实验性的勘查。

(4)磷钙土矿

磷钙土是由磷灰石组成的海底自生沉积物,按产地可分为大陆边缘磷钙土和大洋磷钙土。它们呈层状、板状、贝壳状、团块状、结核状和碎砾状产出。大陆边缘磷钙土主要分布在水深十几米到数百米的大陆架外侧或大陆坡上的浅海区,主要产地有非洲西南沿岸、秘鲁和智利西岸;大洋磷钙土主要产于太平洋海山区,往往和富钴结壳伴生。磷钙土生长年代为晚白垩世到全新世,太平洋海区磷钙土含有15%—20%的P2O5,是磷的重要来源之一。另外,磷钙土常伴有高含量的铀和稀土金属铈、镧等。据推算,海区磷钙土资源量有3000亿吨。

3. 海洋金属资源有哪些

海洋中的矿产资源是海滨、浅海、深海、大洋盆地和洋中脊底部的各类矿产资源的总称。按矿床成因和赋存状况分为砂矿、海底自生矿产和海底固结岩中的矿产。

1.

砂矿:主要来源于陆上的岩矿碎屑,经河流、海水(包括海流与潮汐)、冰川和风的搬运与分选,最后在海滨或陆架区的最宜地段沉积富集而成。如砂金、砂铂、金刚石、砂锡与砂铁矿,及钛铁石与锆石、金红石与独居石等共生复合型砂矿。

2.

海底自生矿产:由化学、生物和热液作用等在海洋内生成的自然矿物,可直接形成或经过富集后形成。如磷灰石、海绿石、重晶石、海底锰结核及海底多金属热液矿(以锌、铜为主)

4. 海洋金属元素

海水中溶解了大量的气体物质和各种盐类。人类在陆地上发现的100多种元素,在海水中可以找到80多种。人们早就想到应该从这个巨大的宝库中去获取不同的元素。

难以提取的钾是植物生长发育所必需的一种重要元素,它也是海洋宝库馈赠给人类的又一种宝物。

海水中蕴藏着极其丰富的钾盐资源,据计算总储量达5×1013吨,但是由于钾的溶解性低,在1升海水中仅能提取380毫克钾。

溴是一种贵重的药品原料,可以生产许多消毒药品,例如大家熟悉的红药水就是溴与汞的有机化合物。

溴还可以制成熏蒸剂、杀虫剂和抗爆剂等。

地球上99%以上的溴都蕴藏在汪洋大海中,故溴还有”海洋元素“的美称。据计算,海水中的溴含量约65毫克/厘米3,整个大洋水体的溴储量可达1×1014吨。

镁不仅大量用于火箭、导弹和飞机制造业,还可以用于钢铁工业。

近年来镁还作为新型无机阻燃剂,用于多种热塑性树脂和橡胶制品的提取加工。

另外,镁还是组成叶绿素的主要元素,可以促进作物对磷的吸收。

镁在海水中的含量仅次于氯和钠,总储量约为1.8×1015吨,主要以氯化镁和硫酸镁的形式存在。

全世界镁砂的总产量为7.6×106吨/年,其中约有2.6×106吨是从海水中提取的。

铀是高能量的核燃料,是原子能工业的重要原料。

陆地上的铀矿资源非常有限,铀矿储量只不过100万吨,而海水中却有取之不尽的铀矿藏,高达45亿吨,是陆地储量的4500倍。

有人测算,1千克铀可供利用的能量相当于2250吨优质煤。

如果将来海水中的铀能全部提取出来,比地球上目前已探明的全部煤炭储量还多1000倍。”能源金属“锂是用于制造氢弹的重要原料。

海洋中每升海水含锂15~20毫克,海水中锂总储量约为2.5×1011吨。随着受控核聚变技术的发展,同位素锂-6聚变释放的巨大能量最终将和平服务于人类。

锂还是理想的电池原料,含锂的铝镍合金在航工业中占有重要位置。此外,锂在化工、玻璃、电子和陶瓷等领域的应用也有较大发展。因此,全世界对锂的需求量正以每年7%~11%速度增加。

5. 海洋金属矿产有什么

海洋金属软泥是一种特殊的材料,是由多种海洋生物分泌的有机物质和无机物质混合而成的。海洋金属软泥具有一定的黏性和弹性,可以在水中自由流动,具有以下用途:

1. 生物医学应用:海洋金属软泥可以作为生物医学材料,应用于软组织修复、组织工程、药物输送等方面。

2. 工业应用:由于海洋金属软泥具有一定的黏性和弹性,可以用于制作密封材料、防水材料、防震材料等。

3. 环保应用:海洋金属软泥可以作为一种生物降解材料,可以利用其具有的生物降解性质,用于生物修复和废水处理等方面。

4. 军事应用:海洋金属软泥可以作为一种新型的隐身材料,可以通过改变软泥的颜色和外观,达到隐蔽和欺骗敌人的目的。

需要注意的是,海洋金属软泥是一种自然材料,目前在实际应用中还面临着一些技术和经济上的限制和难题。

6. 海洋金属是什么

海水是一种含有多种盐类的电解质溶液,以3~3.5%的氯化钠为主盐,pH值为8左右,并溶有一量的氧气。除了电位很负的镁及其合金外,大部分金属材料在海水中都氧去极化腐蚀。其主要特点是海水中氯离子含量很大,因此大多数金属在海水中阳极极化阻滞很小,腐蚀速度相当高;海浪、飞溅,流速等这些利于供氧的环境条件,都会促进氧的阴极去极化反应,促进金属的腐蚀。海水导电率很大,所以不仅腐蚀微电池活性大,宏电池的活也很大。海水中不同金属相接触时,很容易发生电偶腐蚀。即使两种金属相距数十米,只要存在电位差,并实现电联结,就可能发生电偶腐蚀。

对于处于海水环境中的桥梁结构来说,除了大气部位受海洋性大气腐蚀影响之外,可以把桥梁如同海洋工程一样分为飞溅区、潮差区、全浸区和海泥区。

(1)飞溅区

指平均高潮线以上海洋飞溅所能湿润的位置。在这个部位,金属材料表面连续不断地被海水湿润,海水又与空气充分接触,含氧量充分,含盐量很高,加上海水的冲击作用,腐蚀在这个部位最为严重。当很高的风速和海流速造成强烈的海水运动时,海水的冲击会在飞溅区成磨耗-腐蚀联合作用的破坏。同时强烈的海水冲击不断地破坏腐蚀产物和保护涂层,增加了飞溅区的腐蚀。

不同海区飞溅区的腐蚀主要于风浪和温度。飞溅区金属表面温度更接近于气温。风浪大的热带海域钢铁在飞溅区的腐蚀最为严重。

(2)潮差区

指平均高潮位与平均低潮位之间的区段,金属表面与含氧充分的海水周期性地接触,引起腐蚀。与飞溅区相比,潮汐区的氧扩散没有飞溅区那样快,也无强烈的海水冲击。潮汐区金属表面温度受气温影响也受海水温度的影响,通常接近于表层海水温度。

潮差区有海生物栖居,而飞溅区没有。

潮差区的腐蚀通常是平均高潮位和平均低潮位最为严重,这是氧浓差电池的作用。潮差段因供氧充分,成为阴极,受到一定程度的保护,腐蚀减轻。低潮位以下全浸区因供氧相对较少成为阳极,使腐蚀加速。在工程设计上,有时把潮差区并入飞溅区一起考虑,并不是因为两段间的腐蚀是一样的,而是从施工、维护和阴极保护方面加综合考虑,使之协调一致。

(3)全浸区

平均低潮线以下的位置为海水全浸区。根据海洋的深度不同,又分为浅海区和深海区,二者并无确切的深度界限,一般所说的浅海区大多指100~200m以内的海水。

海洋环境因素如温度、含氧量、盐度、pH值等随海洋的深度而变化,所以海水深度必然影响到全浸区金属的腐蚀行为。其中是最为主要的因素是温度和含氧量。全浸区中钢铁的腐蚀速度在0.07~0.18mm/a。

浅海区海水氧处于饱和态,温度高,海水流速大腐蚀比深海区大,海洋生物会粘附在金属材料上。一般来说,20m水深以内的海水较深层海水具有更强的腐蚀性。深海区的含氧量较小,温度接近0℃,海洋生物的活性减小。

(4)海泥区

主要由海底沉积物构成,含盐度高,电阻率低,因此是良好的电解质,对金属的腐蚀要比陆地上土壤要高。由于氧浓度十分低,所以海泥区的腐蚀比全浸区要低。

海洋中存生在着多种动植物和微生物,它们的生命活动会改变金属-海水界面的状态和介质性质,对腐蚀产生不可忽视的影响。海生物的附着会引起附着层内外的氧浓差电池腐蚀。某些海生物的生长会破坏金属表面的涂料等保护层。在波浪和水流的作用下,可能引起涂层的剥落。在附着生物死后粘附的金属表面上,锈层以下以及海泥里,都是缺氧环境,会促进厌氧的硫酸盐还原菌的繁殖,引起严重的微生物腐蚀,使钢铁的腐蚀增大,其典型特征是外貌呈沾污的黑色糊。一些研究结果表明,在SRB大量繁殖的海泥中,钢铁的腐蚀速度要比无菌海泥中高出数倍到10多倍,甚至还要高出海水中2~3倍。

如同潮差区和全浸区一样,在全浸区和海泥区之间也会因为氧的浓度不一样而造成浓差电池。泥线以下因为相对缺氧而成为阳极,加重腐蚀。

7. 海洋金属资源有什么意义

海洋矿物资源有石油、海滨砂矿、可燃冰、锰结核、富钴结壳等。

1、石油

石油,地质勘探的主要对象之一,是一种粘稠的、深褐色液体,被称为“工业的血液”。地壳上层部分地区有石油储存。主要成分是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。

石油的成油机理有生物沉积变油和石化油两种学说,前者较广为接受,认为石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成,属于生物沉积变油,不可再生;后者认为石油是由地壳内本身的碳生成,与生物无关,可再生。石油主要被用来作为燃油和汽油,也是许多化学工业产品,如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料 。

2、海滨砂矿

海滨砂矿是指在海滨地带由河流、波浪、潮汐和海流作用,使重矿物碎屑聚集而形成的次生富集矿床。它既包括现处在海滨地带的砂矿,也包括在地质时期形成于海滨,后因海面上升或海岸下降而处在海面以下的砂矿。它主要有金红石、钽铁矿、磁铁矿、磷钇矿、金矿、铁矿、金刚石、石英砂、煤等矿种组成。

海底及海底以下埋藏着丰富的固体矿物,主要包括海滨砂矿和锰结核、海底热液矿等深海矿产。其中海滨砂矿广泛分布于沿海国家的滨海地带和大陆架。世界上已探明的海滨砂矿达数十种,主要包含金、铂、锡、钍、钛、锆、金刚石等金属和非金属。

3、可燃冰

天然气水合物(Natural Gas Hydrate/Gas Hydrate),有机化合物,化学式CH4·xH2O。即可燃冰,是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中,由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。

因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧,所以又被称作“可燃冰”(Combustible ice)或者“固体瓦斯”和“气冰”。其实是一个固态块状物。天然气水合物在自然界广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。

4、锰结核

锰结核又称多金属结核、锰矿球、锰矿团、锰瘤等,它是一种铁、锰氧化物的集合体,颜色常为黑色和褐黑色。锰结核的形态多样,有球状、椭圆状、马铃薯状、葡萄状、扁平状、炉渣状等。锰结核的大小尺寸变化也比较悬殊,从几微米到几十厘米的都有,重量最大的有几十公斤。

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。

5、富钴结壳

富钴结壳又称钴结壳、铁锰结壳。生长在海底岩石或岩屑表面的皮壳状铁锰氧化物和氢氧化物。因富含钴,名富钴结壳。表面呈肾状或鲕状或瘤状,黑色、黑褐色,断面构造呈层纹状、有时也呈树枝状,结壳厚05~6厘米,平均2厘米左右,厚者可达10~15厘米。

构成结壳的铁锰矿物主要为二氧化锰和针铁矿。其中,含锰2.47%、钴0.90%、镍0.5%、铜0.06%(平均值)、稀土元素总量很高,很可能成为战略金属钴、稀土元素和贵金属铂的重要资源。

8. 海洋金属资源提取报告

海底矿石富含锰、钴、镍、钛、钒、锆、钼等多种金属,仅就太平洋海域而言,约含锰2000多亿吨,镍90多亿吨,钴30亿吨,相当于陆地矿山中储有锰的200倍,镍的600倍,钴的3000倍。其他钛、钒、锆、钼等稀有金属,含量也不少。 然而要从四、五千米深的大洋底部采取,也是一件很不容易的事,一定要有先进的技术才行。目前只有少数几个发达国家能够办到。

我国也已基本上具备了开发大洋稀有金属的条件,到21世纪初,可望实现生产性开采。

9. 海洋中的金属资源

海底里蕴藏着许多矿产,有煤、铁、镁、锰、石油和天然气,还有陆地上稀有的金属。海底煤矿是一种很重要的矿产,它的开采量在已开采的海洋矿产中占第二位,仅次于石油。从海底采的煤有褐煤、烟煤和无烟煤。目前,世界上已探查出的海底最大煤田是英国诺森伯兰海底煤田。我国渤海湾和台湾省沿岸也发现了较大规模的海底煤田。海底真是个物产丰富的世界!

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