锰结核的详细数据
中文名:锰结核mbth: halobolite，又名:多金属结核本质:铁锰氧化物的集合体颜色:常呈黑色和棕黑色形态:介绍矿石的各种形态、主要成分、形成来源、来源、成因、储量分布、利用价值、矿石发现、开发利用、国外、中国、矿石简介海洋中有极其丰富的矿产资源，锰结核就是其中之一。锰结核是一种沉积在海底的矿石。它的表面是黑色或棕色，形状是球形或块状。它含有30多种金属元素，其中锰、铜、钴和镍最有商业开发价值。锰结核，锰结核的主要成分，以硅酸盐和不溶性高锰酸盐(高锰酸钛、高锰酸铁、高锰酸铝等)的混合物形式存在。).锰结核中各种金属成分的含量约为:锰(27-30%)、镍(1.25-1.5%)和铜。其他成分有铁(6%)、硅(5%)和铝(3%)，还有少量的钙、钠、镁、钾、钛和钡，还有氢和氧。铜、钴、镍等76种金属元素是陆地上稀缺的矿产资源，需要在海底开采锰结核才能获得这些金属。美国完全依赖进口锰矿，也有意从锰结核中生产锰，所以美国非常重视锰结核的开发。美国在海洋锰结核开发技术方面也处于领先地位。锰结核的形成有四个来源: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，一部分被洋流带到海洋中沉淀。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，从熔岩中带走一定量的铁和锰，使海水中的锰和铁越来越多。第三，从生物来说，浮游生物富含微量金属。他们死后，尸体分解，金属元素进入海水。第四，它来自宇宙。相关资料显示，宇宙每年向地球掉落2000~5000吨宇宙尘埃。它们富含金属元素，分解后进入海洋。锰结核形成的原因至于锰结核的形成，一般认为是沉积在海底的各种金属的氧化物，以极性分子的形式，在电子吸引的作用下，不断与其他物体的小颗粒为核心聚集而成。这个理论也有自己的道理。海水中锰的含量不算太多，为什么在锰结核中占主导地位？锰结核的成因有待进一步研究。锰结核的开采方法也有很多种。有链斗法、液压提升法、空气提升法等几种成功的方法。链斗挖掘机就像老式的农用水车。绞车是用来带动带有许多吊桶的绳链，将锰结核从海底连续采集到工作船上。液压升降海底采矿机械通过矿石输送管道，带着泥浆和水从海底吸取锰结核。空气举升法与液压举升原理相同，只是直接用高压空气将锰结核吸入带泥带水的采矿工作船。锰结核中的金属成分20世纪80年代，由美国、日本、德国等国矿山企业组成的跨国公司使用这些机器，取得了每天300-500吨锰结核的开采成果。在冶炼技术方面，美国、法国、德国等国也建有日处理锰结核80吨以上的实验厂。总之，锰结核的开采和冶炼不再是技术难题。一旦有了经济效益，就可以形成新的产业，进入规模化生产。储量分布锰结核广泛分布于世界各大洋水深2000 ~ 6000m的海底表层，水深4000 ~ 6000m海底产出的锰结核质量最好。锰结核的总储量估计超过3万亿吨。其中北太平洋分布面积最广，占储量的一半以上，约1700亿吨。锰结核集中的地方，每平方米就有100多公斤，简直一个个铺满海底。在全世界的海洋中，它的总储量是10的三倍12次方。锰结核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。就太平洋海底的储量而言，这个锰结核含锰4000亿吨，镍654.38+06.4亿吨，铜88亿吨，钴98亿吨，其金属资源相当于陆地总储量的几百倍甚至几千倍。根据2006年世界金属消费水平，铜可供应600年，镍可供应15000年，锰可供应24000年，钴可供应130000年。如果全部开采，锰可以用33300年，镍可以用25300年，钴可以用340000年，铜可以用。这是多么大的财富啊！而且这种结核增长很快，每年以654.38+00万吨的速度积累。因此，锰结核将成为人类取之不尽的“自生矿物”。锰结核是如何形成的？科学家估计地球有50亿年的历史，在这个过程中，它在不断变化。通过地壳内岩浆和热液的活动，以及地壳表面的剥蚀、搬运和沉积作用，形成了各种矿床。雨水的侵蚀使一些溶解在地面的矿物质流入大海。海水中的锰和铁本来就是饱和的。由于这种河流夹带，这两种元素的含量不断增加，造成过饱和沉淀，最初沉淀为胶体水合氧化物。在沉淀过程中，铜、钴等物质以多种方式被吸附，并与岩屑、海洋生物骨骼等形成结核。沉入海底后，它们随着底流滚动，像滚雪球一样，越滚越大，形成大小不一的锰结核。据估计，全球海底锰结核总量可能为3万亿吨，仅太平洋海底就有654.38+0.7万亿吨锰结核，其中锰4000亿吨，镍654.38+0.64亿吨，铜88亿吨，钴58亿吨。一些有价值的锰结核锰含量达到55%，除锰外，还含有铁、镍、铜、钴、钛等20多种金属元素，含量都很高。锰结核富含金属，广泛应用于现代社会的各个方面。例如，金属锰可用来制造锰钢，这种材料极其坚硬、耐冲击、耐磨损，广泛用于制造坦克、铁轨、粉碎机等。锰结核中所含的铁是炼钢的主要原料，镍可用于制造不锈钢，钴可用于制造特殊钢。它所含的金属铜被广泛用于制造电线。锰结核中含有的金属钛密度低、强度高、硬度高，广泛应用于航空航天工业，有“太空金属”的美誉。锰结核不仅储量巨大，而且还将继续增长。生长速度因时因地而异，平均长度为每千年1 mm。以此计算，全球锰结核每年增加10万吨。锰结核是“取之不尽，用之不竭”的可再生多金属矿产资源。锰结核含有多种战略物质，必然导致资源竞争。1978年，日本采矿船通过抽吸和气动提升成功采集锰结核。美国使用了一艘20万吨的采矿船和自动控制设备在南太平洋海底采集锰结核。矿石发现1872 ~ 1876英国一艘名为挑战者号的三桅帆船在海上进行了三年多的探险。探险收获很大，队员带回了一些肿瘤之类的深色东西，是从不同区域的海底捞出来的。起初，没有人知道这是什么，所以他们把它带到实验室进行分析。原来这个瘤状玩具的主要成分是锰，所以有人把这个黑色的东西叫做“锰瘤”，因为它看起来像肺结核患者的肺结核，所以后来被称为锰结核或金属结核。后来美国海洋学家听说英国探险队的收获，也派人去太平洋海底寻找这种矿物。有一次，在夏威夷附近的海底发现了一个重达57公斤的锰结核。更巧合的是，海洋学会的一条水下电缆坏了。在修复电缆的过程中，他们发现了一个更大的锰结核，重达136公斤。可惜这些人觉得它太重了，只为它画了一幅画，然后就扔进了海里。结果一个优秀的锰结核标本没能进入海洋博物馆。不久，前苏联的Vityaz探险队也在印度洋海底发现了含铁锰的铁锰结核。然而，在第二次世界大战之前，人们对深海中的这些东西并不太感兴趣。一方面陆地上锰和铁不缺，另一方面在海底捞这些东西也挺麻烦，觉得不划算。但是在第二次世界大战后，世界上越来越多的锰钢被生产出来，像锰这样的金属(以及铜、镍和钴)变得越来越稀缺。然后，人们想到了这些海底的宝藏。特别是美国、法国、德国、前苏联、日本、新西兰、印度等国家对深海锰结核进行了大量的勘探工作，都想把这些金属矿弄出海底。你知道，有些锰结核含有高达50%的锰和27%的铁。一些锰结核中的二氧化锰含量高达98%，甚至可以不经任何处理直接用来生产电池。国外深海锰结核的开发利用20世纪初，美国海洋调查船信天翁号在东太平洋多处采集锰结核，得到一份初步估算报告，认为太平洋海底锰结核存在的面积大于美国。尽管如此，当时人们并没有太注意它。65438-0959年，长期从事锰结核研究的美国科学家约翰·梅罗发表了他的锰结核商业开发可行性研究报告，引起了许多国家和冶金企业的关注。此后，锰结核资源的调查和勘探大规模展开。采矿和冶炼技术的研究和试验也进展迅速。在这一领域进行大量投资的国家包括美国、英国、法国、德国、日本、俄罗斯、印度和中国。到1980年代，世界上从事锰结核勘探和开发的公司超过65，438+000家，成立了8家跨国公司。中国中国从70年代中期开始调查海洋锰结核。1978年，“向阳红05”海洋科考船首次在4000m水深的太平洋海底打捞锰结核。此后，我国从事大洋锰结核勘探的大洋调查船有向阳红16、向阳红09、海洋04、大洋一号等，经过多年的调查勘探，在夏威夷州西南部的中太平洋，从北纬7度至西经13度至157度，发现了可采储量20亿吨的富矿区。深海锰结核1991 3月，联合国海底管理局正式批准中国大洋矿产资源研究开发协会的申请，从而使中国获得了654.38+05万平方公里的大洋锰结核矿产资源开发区。问及，根据1982《联合国海洋法公约》，中国成为继印度、法国、日本、俄罗斯之后，第五个注册的大洋锰结核开采“先驱投资者”。2011年7月28日、30日，我国5000米蛟龙载人潜水器成功完成5000米海试第三、第四次下水任务。蛟龙号成功下潜至5000米深度后，带回了5000米海底锰结核图片，这是5000米海底锰结核图片的首次曝光。同时，“蛟龙”号带回了5000米海底锰结核样品，这是中国开发海底锰结核的重要一步。2013年7月3日，正在进行首次试验性应用航次的载人潜水器“蛟龙”号在南海“蛟龙海山”区域下潜，在海底发现大面积铁锰结核。“蛟龙”号带回了8个铁锰结核，其中5个略大于鸡蛋，另外3个比成人拳头还大，表面呈黑色。“蛟龙”号拍摄的海底铁锰结核中有一个被潜水器的机械手压碎了。同济大学教授周怀阳指着这个样本告诉记者:“里面的圆形核心是火山的熔岩，周围的铁锰氧化物是经过数万年逐渐形成的。如果打磨一下，可以看到外面的这些圆圈就像树的年轮。这个肺结核需要在实验室测多少年。”按照计划，“蛟龙”号将在这片海域进行两次下潜，继续对“蛟龙海山”进行科学考察。“可惜这次没有采集到岩石样本。希望接下来的两次下潜能弥补这个不足。”周怀阳说，“南海的形成时间、形成方式和物质来源尚有疑问，海山与南海基底的形成密切相关。通过海山岩石样品的年龄测定、成分分析和时空变化分析，可以帮助解决这一重大科学问题。”