14海【海洋开发与环境保护】洋能源与矿产开发技术2011

1、 海洋能源 广义：海洋本身含的能源、海底石油天然气、海 水中氢、铀等、海洋生物能源等。 一般：海洋本身所蕴含的能量(衡量海水各种运 动形态的大小尺度)；它是用潮汐、波浪、海流、温 度差、盐度差等方式，以动能、势能、热能、物理化 学能的形态，通过海水自身所呈现的自然资源。就是 海洋水文要素具有的做功能力。 区分：海底资源（如：海底储存的煤、石油、天 然气、热液矿产等）；海水化学能源资源（例如：溶 解于海水中的铀、锂、重水等）。 海洋能特点 1.可再生性：有太阳辐射和天体存在潮汐、海 流和波浪等运动就永无休止；海水和江河水存在盐 度差异，盐差能会永远地形成；表层与底层海水存 在温度差，能流就可以存

2、在。 2.能流分布不均密度低：尽管在海洋总水体中 蕴藏的海洋能丰富，但单位体积、单位面积、单位 长度拥有的能量较小。 3.能量多变、不稳定：海水温差能、盐差能及 海流能变化缓慢；潮汐能和海流能变化有规律；而 波浪能有明显的随机性。 4.海洋能对环境无污染，属于干净能源。 典型例子：潮汐发电站（潮差最好大于7m），在 法国西北部的布列塔尼半岛朗斯河口电站。朗斯河口 有利条件如下： 潮差大：最大13.5m，最小5m，平均8.5m； 地形好：朗斯河宽750m，流量最大2000m3s； 地质好：河床底质为花岗岩(足以承受电站建筑 物)；朗斯河口处散布着几个小岛，使电站建筑物受大 风浪和风暴潮袭击的程度

3、大大减少。 规模：每年可以发5.44亿度的电力（花了7年半 的时间建成这座电站从1966年投产）。 单库双向型。 潮汐能是潮水涨落蕴藏的动能，大洋潮汐的幅 度约为0.8m，在某些狭窄而水浅的海峡、海湾和河 口地带，由于地形等因素的影响，潮汐往往十分显 著(著名的钱塘潮，最大潮差可达8.9m、加拿大蒙克 顿港最大潮差达19m)。 潮汐能发电是火力发电成本的1/8。 据测算世界海洋的潮汐能约30亿千瓦，用来发 电，年发电量可达1.2万-亿度。 我国潮汐能约1.1亿千瓦，年发电量可达到900 亿度，相当于7个葛洲坝水电站的电力。 潮汐发电：利用潮差(建坝)产生水流，通过水轮 机变成机械能，再带动发电

4、机变成电能。 1.1.单库单向型潮汐电站单库单向型潮汐电站： 涨潮让水涌进水库，高潮位时关闭闸门，外海潮 退到一定水位，让水库水推动水轮机后流回大海。 优点：结构简单、投资较少； 缺点：发电时间短、间断、潮汐能没被充分利用。 2. 2.单库双向型潮汐电站（朗斯潮汐电站）：单库双向型潮汐电站（朗斯潮汐电站）： 第一种方法：设两条引水管道、两个闸门、采用第一种方法：设两条引水管道、两个闸门、采用 单向旋转水轮机发电单向旋转水轮机发电；涨潮落潮都使水轮机向同一方 向旋转。第二种方法是采用双向水轮机第二种方法是采用双向水轮机。 优点：发电时间发电时间(16(1620h20h，增，增30%30%40%)

5、40%)和发电和发电 量量( (增加增加15%-30%)15%-30%)比单向所增加；比单向所增加； 缺点：投资增加；发电间断缺点：投资增加；发电间断。 3. 3.双双- -库单向型：库单向型： 一个高水库（一个高水库（有进水闸）和一个低水库（一个低水库（有泄水 闸），低库水位始终低于高库，水轮发电机单向运行。 涨潮时开进水闸，电站工作，高水库水位随潮位 上升，低水库水位因发过电的水进入而上升。 高潮平潮时，关闭进水闸，高库水位因继续发电 下降，低库水位相应上升。此时外海已落潮。 落潮时（高低水库水位也即将相等了）开启低库 上的泄水闸，形成落差，电站仍然工作；最低潮位时 排空，关闭泄水闸 。高

6、水库水位发电下降到与已经涨 潮的潮位有一定落差时，打开高库进水闸。 优点：提高了潮汐能的利用率。 缺点：建造两个水库，投资较大。 波浪能指波浪起伏的所蕴藏的势能和动能。特点 力量强力量强、速度慢速度慢、周期性周期性变化。 波浪能散布在海面，密度低又不稳定散布在海面，密度低又不稳定，先进行收进行收 集集。波浪水质点运动速度低，水头一般23m，不能 直接驱动发电机；发电装置必须吸收分散在海面上的 波浪能，加以集中才能驱动发电机而发电。 应用例子：“警笛浮标”，海面上出现波浪，它 就鸣响，声音高低和波高相关和波浪具有同样周期。 警笛浮标被锚锭在急流浅滩边和悬崖峭壁处，既有导 航功用，又能警告过往船只

7、注意航行安全。 波浪能发电装置原理分为： 利用波浪上下运动直接转换成机械转动； 利用波浪运动产生气水流去驱动涡轮机转动； 利用波浪的摆动或转动产生气流或水流驱动涡 轮机发电； 把低压大波浪变为小体积高压水，引入蓄水池 产生高位水头带动涡轮机发电。 1.蓄水型波能发电蓄水型波能发电 在距岸不远的海底铺设平板，使海浪聚集以提 高波高，迫使波浪涌进岸边高处的蓄水池，再从蓄 水地引出水流冲击水轮机转动，设想而已。 2.液动式波浪能发电装置液动式波浪能发电装置 把波浪能转换为液压能，通过液压电机发电。 缺点：材料要求高、海水腐蚀等。 例子：英国爱丁堡大学索尔特发明的“点头鸭” 式波力发电装置。多个鸭体既

8、连成一串装在一根刚性 轴的脊椎骨上，每个鸭体单独随波转动。 当波峰从右边冲来，鸭体失去平衡而摇摆，由于 鸭体的非均匀半径和波流（表层大的）特性，表层水 给鸭体冲击力大，深层水给予鸭体的冲击力小，鸭体 抬头，波峰过后，冲击力减弱鸭体低头。波浪不断起 伏，鸭体点头不止，驱动发电机发电，鸭体吸收波浪 能的效率可以达到80%-90%。 1.鸭体 2.中间圆筒 3.圆筒向外突出部分 4.鸭体向外突出部分 3.气动式波浪能发电装置 利用波浪的起伏力量，把波浪能转换为气流能推 动空气涡轮机，带动发电机发电。 1978年日本建成海浪发电船“海明”号，是一个 长80m、宽12m、深为5.3m的浮动设备，像很大没

9、有盖 的箱子（称空气室），倒扣在海面上。 每两个小空气室上装设有一台空气涡轮机。整个 “海明”号就是由22个无底箱子组成。 工作过程：波浪的起伏使室内空气受到挤压或膨 胀，产生压缩空气流通过喷嘴，由于喷嘴剖面远小于 空气室的剖面，气流速度从1.0ms提高到100ms。 高速气流冲击空气涡轮机带动发电机而发电。 1985年，日本又在“海明”发电船实验海域 附近的岸边建造了一座40KW的固定波浪发电站。该 站在有效波高0.8m时开始发电，有效波 高4m时的输出功率达到44kW。 波力发电装置在发电过程中要吸收一部分波浪 能量，使浪变成小。只要把多个“海明”号首尾相 连就可以在海上形成了漂浮的防波堤

10、，保护海岸不 受冲刷、发展海洋渔业和海洋的养殖业等作用。 太阳辐射： 表层 1m厚水层吸收约40%； 表层10m厚水层吸收约82%； 海面下40m以内90%的太阳能都被吸收； 大于40m水深的海水温度已经很低。 在热带和亚热带海区，太阳照射强烈，表层水温 达25-30，深层海水的温度只有5左右。表层海 水和深层海水之间的温差，蕴藏着丰富的热能资源。 温差发电是将海洋热能转换为机械能后，再转换 为电能。 1881年法国德尔松瓦提出设想，1926年，他的学 生克劳德实现了老师的夙愿。 把表层热海水引入低压或真空的闪蒸器 ，由于压 力大幅下降海水沸腾变为蒸汽，从而驱动汽轮机带动 发电机发电，使用过的

11、低压蒸汽再进入冷凝器，被由 冷水泵从深海水中抽上的冷海水所冷却，重新凝结为 水，冷凝的脱盐水或回收，或排入海洋。 该系统的特点是直接以温海水作为工作介质，在 冷凝器中凝结后即被排掉，故这种工作方式为开式循 环发电，这种系统以海水为工作液，所以它不仅能发 电，而且能得到大量的淡水及副产品。 开-式循环系统存在着以下的缺点： 尽管水可沸腾，蒸汽密度单位体积动能很少； 蒸发器之间能够利用的压差，只有一个大气压 的3%4%，因此，在蒸汽的流路上压力损失必须很小 (微小压力差一旦消失，涡轮机就不能做功)，这样就 必须把流路的直径必须做大，使建设费用高而经 济效益极低； 从海洋深处吸取冷却水，使得施工复杂

12、化了； 用过的海水排出，可能对周围的海域会产生一 些不良的影响，如改变海水的温度、盐度、密度分布 等，影响流向，甚至使海洋生态系统发生变化。 1964年美国安德森父子提出 “闭式循环发电系 统”。用表层海水 “煮沸”低沸点的液体，再利用 这种液体的高压蒸汽来发电：发电装置装在浮体发电装置装在浮体 中以缩短抽取冷海水的水管；中以缩短抽取冷海水的水管；采用沸点低的液体采用沸点低的液体 ( (如氨如氨) ) 为工作介质以提高蒸汽的压力。为工作介质以提高蒸汽的压力。正常压力下 的氨，沸点温度是-33.4(8大气压下18.254) 。 工作过程：表层海水-蒸发器-传热管把部 分热量-传递给氨水-液态氨受

13、热-变成高压低 温的蒸气，驱动涡轮机带动发电机发电-氨气的温 度与压力降低，涡轮机排出的氨气进入冷凝器- 利用深层海水冷却为液态氨-再用流体泵把冷凝器 中液态氨泵入蒸发器中-蒸发又变成高压低温的蒸 气，循环使用构成一个完整的闭路循环系统。 保留工作液整个循环回路，但在蒸发器中的 是用热海水扩容闪蒸成的蒸汽来加热；高温一侧 采用冷凝放热，这使蒸发器免除海洋生物的附着， 并保持良好的传热性能。 海洋温差发电实际利用的热效率一般在2%左 右；由于处理冷热水量大，所需设备庞大；伸向 海底深水层的冷水管技术难度较大。 优点：可连续供电、无污染、不占地、与海 水淡化和增养殖场等进行综合利用。 1979年8

14、月2日，投资300万美元，在夏威夷海面采 用“闭式循环发电系统”建造一座海洋温差电站，安 装在一艘驳船，发电能力50KW，把船上所有的实验系 统都开动起来，剩下点9盏500W灯泡和五台电视机。 后来建设发电能力大3200倍的电站：潜浮于水中 的总长450m，直径75m的钢筋混凝土圆柱体，柱体四周 有4根圆筒式动力舱，分别装有一套发电装置。每套发 电能力为4万千瓦。其下部伸出粗长的冷水取水管。整 个发电装置用 锁链锚系在海底，锚的质量有975t。 1981年10月日本在太平洋赤道附近的瑙鲁岛上 建成一座100KW的海洋温差发电站。1990年，在日本鹿 儿岛县的和-泊镇，建成 1000kW级的海洋

15、温差发电站。 美国利用海水温差能发电船发出的电力电解水得 到氢和氧，加船上煤浆制造人造燃料（甲醇），同时 生产重水、锂、钢等。夏威夷太平洋研究中心，采用采用 1000kW1000kW的海洋热能转换系统，每天产淡水的海洋热能转换系统，每天产淡水4750m4750m3 3。 另外美国利用海水温差能从事龙虾、比目鱼利用海水温差能从事龙虾、比目鱼、海海 胆胆、海藻的养海藻的养殖；在地下埋设冷水管制造，建立了冷冷 海水农业海水农业，在热带地区终年生产草莓等在热带地区终年生产草莓等。 日本还提出了建一座10万千瓦海水温差能发电站，水温差能发电站， 每年可提供每年可提供110t110t铀的设想铀的设想。 我

16、国南海表层水温夏季27以上，冬季20-26 之间；南海大部分水深大于1000m，自表层向下500 1000m，可获得5的冷却水。 海洋中还有潮流、海流、海水压力海洋中还有潮流、海流、海水压力 差、海洋盐差能等也可以利用。差、海洋盐差能等也可以利用。 海流是海洋中一部分海水沿着一定的路线不停地 流动。海流长短（数百公里、数千公里甚至上万公 里）、流量和流速不一样（一般流速为13km/h，墨 西哥湾暖流的流速最大为510kmh）。利用海流冲 击力，使水轮机的叶轮高速旋转，驱动发电机发电。 1.降落伞集流式 美国科学家1976年，用50直径为0.6m的特殊“降 落伞” 首尾相连150m，固定在船尾底

17、部的滑轮上。海 流带动“降落伞” 运动使船尾轮子不停地转动；“降 落伞”在返回时由于逆向受力自动闭合，减小阻力。 这样不断运转，带动发电机发电。这座电站每天工作 4h，电功率为500W。 2.螺旋桨式 螺旋桨式水轮机是：在一个流线型体的前端 装水轮机叶轮，在海流的冲击下带动发电机发电。 3.贯流式最为突出。 贯流式海流发电装置是日本科学家为黑潮 而提出的方案。放在海面以下，使海流的进出口 流道都呈喇叭形，以提高水轮机的效率。发出的 电通过海底电缆输送到陆上。还有原理类似的潮 流发电。 利用江河淡水和海水两者含盐量不同发电为海洋 盐差发电。 原理：浓溶液中的盐类离子向稀溶液中扩散。在 17时，如

18、果有1.0mol盐类从浓溶液中扩散到稀溶液 中去，会释放5500J的能量。一般海水含盐度为3.5% 时，其和河水之间的化学电位差有相当于240m水头差 的能量密度。 从理论上，如果这个压力差能利用起来，从河流 流入海中的每立方英尺的淡水可发0.65kwh的电。流 量为1m3S的河流的发电输出功率可达2340kw。 美国诺曼提出盐差能发电方案：水压塔上端开 口，下端封闭。它的一侧是淡水室，另一侧为海水 室，中间隔半渗透薄膜。由于海水与淡水之间的盐 分不同而形成较高的渗透压，使淡水不断地渗入已 经充满海水的水压塔中，当从上溢出时，就冲动水 轮发电机发电。 以色列建了一座150KW的盐差能发电实验装

19、置。 海底矿产 现实资源：海底石油、滨海矿砂、海底煤矿。 潜在资源：大洋锰结核、海底热液矿、富钴结 壳等其中大洋锰结核对世界未来的 发展矿物需要意义重大。 在我国已经形成海洋开发产业的，前面已经 讲述过，这里主要讲述在我国尚未形成产业的开 发技术。 勘探 浅海勘探：地点主要在滨海和大陆架，对象石油天然 气(向深海发展)、煤、铁和各种矿砂 深海勘探：主要对象锰结核、热液矿 勘探手段：调查船，由矿物的类型和性质决定方法 直接方法：观测和取样 间接方法：主要有声学探测技术、地球物理方法和地 球化学的方法 1.观测 浅水潜水员直接观测；深水靠潜水器载人进行。 水下照相： 由照相机、闪光灯和触发器三部分

20、构成，当触发 器触及海底（周期性触发），能够连续拍摄。最近以 声纳控制代替机械能触发器并配备自返装置。 缺点：照片冲出来后才能获得海床矿床的资料。 水下摄像： 将观测结果制成录相磁带作永久保留。 缺点：深水光线少且摄像分辨率有限，只能获得 小范围图像；只能缓慢拖曳，耗费的船时相对较多。 2.取样 表层取样 “绳索抓斗取样器”：抓斗下降时开口，当触 底后自动抓砂封闭。 优点：不受水深限制、海底平整程度和粒度大 小都不影响取样、成本低、使用广泛。 缺点：只能捞取海底表层的矿样。 金属链条或绳索构成的拖斗式或拖网式表层取 样器：斗和网都有细孔，可以漏水。一般用于在深 海中捞取结核矿、岩块、砾石等样品

21、。 优点：成本低、不受水深限制而使用较广。 缺点：获取的样品混在一起，仅能用作定性研 究，无法做定量分析。 绳索抓斗取样器 拖斗和拖网表层取样器 柱状取样 用各种取样管采取海底以下一定深度的柱状样品。 可获取海底以下几米、到几十米的沉积物柱状样品。 重力取样管（需要停航）； 水压取样管（需要停航）； 活塞取样管(需要停航，接触海底时，活塞的下面 要紧紧地粘在海底泥土的表面不动，而只让管子完全插 入泥土中) ； 自动返回沉积物取样器：用漂浮材料制成（例如玻 璃球），携带重物和采泥器或照相机，自由降落到海底， 在到达海底并采集样品或对海底照相以后，携带的重物 脱落而使采泥器漂浮出水面，发射无线电信

22、号，取回样 品。在水深1000m处，整个取样过程需要15min。 装有活塞的自由落体式取样管 钻探取样（专用船舶和钻机 ） 浅孔钻探 适用范围：海底砂层下部矿物的取样，也用于采集 锰结核和海底沉积的柱状样品。 钻孔指标：深lm-30m以上、直径10cm-90cm、岩芯矿 样可作定量分析用，可以用来鉴别海底 上层的性质(测定土层抗剪性能和土层 的压缩性)为设计采矿装置服务。 钻孔工具：使用的都是空心钻，常用的旋转钻、落 锤钻、打桩钻、震动钻。 深孔钻探 适用范围：用于勘探(石油、天然气煤和铁)，先用 物探确定钻孔的位置和深度。 3.观察和结合调查 广泛采用将观测和取样合并为一个系统的设备。 1.

23、1.水声学探测技术水声学探测技术 利用回声测深仪：利用回声测深仪：了解海底地形；低频回声测 深仪可以穿透沉积物上层，并能准确判定海底地形地 貌。如可以显示是否存在海底火山岩（危害大）等。 侧扫描声纳：侧扫描声纳：精细测量海底地形地貌、海底的 砂坡和砂带。利用远程侧扫描声纳可以勾画出几十公 里宽的海底上的不同地形的位置。 声学地层剖面仪：声学地层剖面仪：探测数千米水下的海底沉积 层厚度及地质构造，实时获得海底地质剖面图。 深水多普勒海流剖面仪深水多普勒海流剖面仪：可以在航行中连续测 量水层剖面的多个层次(64层)的流速。 水下高速声信息传输系统：水下高速声信息传输系统：将海底观察到的因 图像输送

24、到水面。 2. 2.地球物理方法地球物理方法 岩石矿石具有各种不同的物理性质，物理勘探就 是测探其物理性质（密度、磁性、电性、弹性、放射 性）的差异，即探测地球物理场的变化，从而推断矿 产分布情况。 地震法：不同岩矿石对声波（震动波）传播的 速度不同，岩石矿石越密传播声波的速度就越大。 重力法：不同岩石矿石密度不同，密度大的岩 体就产生大的吸引力。 磁力法：岩石矿石多少有磁性，不同岩石有不 同的磁性。 电法（电阻法和电磁法）：不同岩石矿石的导 电性能不同，有的矿体还能产生自然电流。 3. 3.地球化学勘探地球化学勘探 通常采集海水、海底表层沉积物的岩石样本，在通常采集海水、海底表层沉积物的岩石

25、样本，在 船上实验室进行分析测定某些元素的微迹含量等工作，船上实验室进行分析测定某些元素的微迹含量等工作， 以发现与矿化有关的地球化学异常。 4.4.导航定位技术导航定位技术 在深海探矿中必须具备精确的导航定位能力，例 如：自返式采样器和水下照相机返回海面时，船只需 要找到并回收上来。 应用比较广泛的是卫星导航与远程无线电导航系 统结合，并由雷达系统加以补充。 比较小区域进行详细勘查时，作为导航参考点可 使用无线电或雷达浮标以及置于海底的声纳应答器。 1.陆上巷道： 离岸近的矿床（在4km以内），可以在岸上或小 岛上开凿井筒，然后再开凿水平巷道进行开采。例 如芬兰、加拿大、日本、英国、加拿大、

26、土耳其都 使用了这种方法开发海底矿藏 芬兰一小岛1km外的海域内有铁矿床，开采方法 如图：上边平面图表示矿床和岛的位置，下边剖面 图表示井巷布置。先在岸上开凿主井，在井深300m 处开1200m长的平巷达到矿体，同时在一个露出海面 的很小的岛上开凿通风井，进行矿体上部的采矿。 芬兰朱萨罗海铁矿 2.人工岛： 矿床离岸较远（超过4km以上）时，一般采用人工 岛或封闭式井筒的方法。 当海水不深，可用混凝土在海中筑成人工岛，然 后在人工小岛上开凿井筒。岛与岸的交通可通过栈桥 或利用船只。 若海水较深，则使用封闭式井简。从岸上在海底 修筑隧道走廊通至井口，井口上有封闭房与海水隔离， 在封闭房内进行凿井

27、工作。 3.爆破： 海水较深（达150m），距岸又远，坚固矿床又在 海底的上部时，则用炸药爆破的方法，将矿石炸碎后 再用采矿船只采出碎矿石。 把175高热水从钻井中压入含硫岩层内，使 硫熔解后（熔点115），含硫的热熔液又经钻井 的内套管被抽上来，处理后即可得到硫。这种开采 法经济、生产效率高、所得硫含杂质少。 目前美国每年从浅海基岩中开采自然硫，占美 国产硫量的15%。墨西哥的海底硫磺产量约占墨西 哥硫磺总产量的20%。 深海底的主要矿产是锰结核和海底热液矿床(金 属泥沉积物)。 锰结核特点： 储量多，大洋底锰结核蕴藏量3万亿吨，太平洋 有1.7万亿吨(按目前的工业消耗，锰结核中的金属 钴就

28、可供全世界使用34万年，镍和锰使用2万年)； 可再生，大洋底锰结核还在不断地生长，如太 平洋底的锰结核以l000万吨/年的速率生长 海底热液矿：金、银、铜等金属含量丰富。 富钴砂矿床：含有钴、镍和其它多种稀有金属， 与金属钴 约为陆地资源的10倍左右。 1.1.锰结核（锰结核（又称“锰矿瘤”） 主要由铁锰氧化物和盐类等组成不规则的黑色到 棕色结核，外形像土豆，其形态各异，大小不同，切 开是似树木的年轮般的圈状纹理，可层层剥开来，直 径为几厘米至几十厘米。遍布世界 2006000m深海处， 太平洋深海区海床表层特别多，海底下也有。 结核还含铜、镍、钴等30多种金属、稀土、放射 性元素。其中铜、镍

29、、钴、锰四种金属仅在太平洋底 储量就是陆地贮量的50倍、600倍、3000倍和600倍。 不同类型的锰结核，其生长速率也不一样，但总 体来说，锰结核的生长速率数量级为 10-9米/年(即 1000年生长0.001mm)。 锰结核成因主要观点如下： 第一，生物成因学说：沉降到海底的海洋动植物 遗体，被生活在结核表面的底栖微生物食用，使金属 聚集、锰结核增长。 第二，火山成因学说：由海底火山、火山岩缓慢 蚀变，使岩石中的金属被淋滤，再沉淀而形成的。 第三，自生化学沉积说：来自海水和沉积物的孔 隙水，河流将大陆的这些金属元素和沉积物带到海中， 经过自生化学沉积作用而形成锰结核。 第四，超微生物建造：

30、锰结核的基本结构是叠层 石体周期性生长形成了壳层，1994年6月开始，国家海 洋局二所和南京大学合作将采自5000m的锰结核，拍照 放大20万倍，发现螺旋状、串珠状纳米级微生物体。 英国“挑战者”号1872年-1876年在大西洋、 太平洋和南印度洋发现了锰结核。20世纪70年代 起许多国家开始研究如何开发深海底锰结核，进 行矿区的结核分布、储藏量、金属含量和开采环 境条件方面的调查。 我国于1979年，首次派出“向阳红16号”船 在太平洋海域开展了洋底锰结核和锰结壳的调查 研究。目前，我国在太平洋海域选出两个具有远 景的多金属结核矿区，含金属品位均在2%以上， 超过了国际开发标准。联合国有关机

31、构批准我国 具有先驱投资者资格。 2.热液矿床（固体状和软泥状） 主要形成在（水深2000m-3000m）洋中脊海底张 开的裂谷中。熔融岩浆（含多种金属、温度很高）从 地球内部不断涌出，接近海底表层时，遇到通过若干 细小的裂缝向下渗透海水海水，发生化学反应，使其中的 金属析出来，形成富含金属的热水溶液，在洋底孔隙 较大的地方以很高的速度喷出来，形成一座座富含金 属的烟筒状(上堆状、地毯状)的堆积体(小的l4m高、 底面宽515m；大的高几十米，底面宽几百米)。 每座矿体的质量从数吨到数千吨不等。世界各大 洋均已发现热液矿床。 经济潜力最大的是红海的多金属软泥红海的多金属软泥。它们存在 于红海中

32、央裂谷处水深 19002000米的海底 商业开发美国、日本、法国、英国、俄罗斯。 1.锰结核的开采技术 流体提升采矿系统 1978年研制成功（美国科学家梅罗），分为水 力提升和空气提升。 水力提升系统由海底集矿装置、高压水泵、浮 筒、采矿管组成。采矿管挂在采矿船和浮简下。浮 筒（内充高压空气）安装在采矿管上部 15%处，高 压水泵装置在浮筒内，功率为5884KW，通过高压使 采矿管内产生每秒5m的高速上升水流，使锰结核和 水一起由海底提升到采矿船内，集矿装置起着筛选、 采集锰结核的作用。 水力提升采矿系统示意图 空气提升采矿系统，由高压气泵、采矿管、集 矿装置三部分组成。高压气泵装在船上。采矿作业 时，首先船上开动高压气泵、气泵产生的高压空气 通过输气管道向下，从采矿管的深、中、浅三部分 输入，在采矿管中产生高速上升的固、气、液三相 混合流，将经过集矿装置的筛滤系统选择过的锰结 核提升到采矿船内，提升的效率约为30%-35%，为 使采矿管中水流的上升速度达到3m/s，必须用功率 为4340KW的空气压缩机，每分钟吹进225m3的空气。 缺点：此类系统构造复杂、造价相对昂贵。但 目前已能在水深5000m处作业。这两种采矿系统已 达到日产1万吨的采矿能力。 连续