锰结核
锰结核是一种多金属结核，它含有锰、铁、镍、钴和铜等几十种元素。锰结核也称为多金属结核或锰矿球。锰结核遍布在世界各个海域，据估计，全球锰结核半数以上在太平洋的洋底，约17，000亿吨。太平洋3，000～6，000米水深的海底表面是世界最大的锰结核基地。我国已在太平洋海底调查200多万平方千米的面积，其中有30多万平方千米为有开采价值的远景矿区，联合国已批准其中15万平方千米的区域分配给我国作为开采区。还有一种矿藏，名叫富钴锰结核，它储藏在3，000～4，000米深的海底，比锰结核容易开采，美国、日本等国已为此设计了一些开采系统。
科学家正在对锰结核矿进行勘探
由于锰结核内含的各种物质是现代工业所急需的原料，为此开采海底锰结核迫在眉睫。美国的锰矿全靠进口，所以对锰结核的开发最为重视。目前美国在大洋锰结核开发技术方面处于领先地位。
追溯锰结核发现的历史，应该从100多年前的一次海洋调查谈起。1873年2月18日，正在做全球海洋考察的英国调查船“挑战者”号，在非洲西北加那利群岛的外洋海底，采上来一些土豆大小深褐色的物体。经初步化验分析，这种沉甸甸的团块是由锰、铁、镍、铜和钴等多金属化合物组成的，而其中氧化锰最多。剖开来看，发现这种团块是以岩石碎屑，动物、植物残骸的细小颗粒及鲨鱼牙齿等为核心，呈同心圆一层一层长成的，像一块切开的洋葱头。由此，这种团块被命名为“锰结核”。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，重量最大的有几十千克。
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1，000万吨。锰结核堪称“取之不尽，用之不竭”的可再生多金属矿物资源。在陆地资源日趋枯竭的今天，海底锰结核的存在实在令人类振奋不已。
锰结核的成因
水下5，000米洋底的锰结核
锰结核资源来自全宇宙，来自天上，来自海底，来自大陆。宇宙每年要向地球降落2，000～5，000吨宇宙尘埃。宇宙尘埃中含有许多金属元素，分解后部分进入海水；大陆或岛屿的岩石风化后也能释放出铁、锰等元素，其中一部分被海流带到大洋沉淀；当火山岩浆喷发，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；海洋浮游生物体内富集微量金属，它们死亡后，尸体分解，金属元素也会进入海水。当这些金属元素沉积海底后，在海水巨大的压力作用下，带极性的分子在电子引力作用下彼此吸附，并与海底火山喷出的物质和海底的鱼类残骸相结合，经过漫长的历史演变而形成锰结核。
锰结核的开发
20世纪初，美国海洋调查船“信天翁”号在太平洋东部的许多地方采到了锰结核，并且得出初步的估计，认为太平洋底存在锰结核的地方，其面积比整个美国都大。尽管如此，当时这个消息并没有引起人们多大的重视。
斗转星移，半个多世纪后，1959年，美国科学家约翰·梅罗发表了有关锰结核商业性开发可行性的研究报告，锰结核巨大的商业利益引起了许多国家政府和冶金公司的关注。此后，海洋锰结核资源的调查、勘探才大规模展开，开采、冶炼技术的研究试验也得以迅速推进。在这方面，投资力度逐年增加，取得显著成绩的有美国、英国、法国、德国、日本、俄罗斯、印度及中国等。到20世纪80年代，全世界已涌现了100多家从事锰结核勘探开发的公司，并且成立了8个跨国集团公司。
锰结核开采方法有许多种，比较成功的方法有链斗式、水力升举式和空气升举式等。
链斗式采掘机就像旧式农用水车那样，利用绞车带动挂有许多戽斗的绳链，不断地把海底锰结核采到工作船上来。
开采锰结核
水力升举式海底采矿机械，是通过输矿管道，利用水力把锰结核连泥带水地从海底吸上来。
空气升举式同水力升举式原理一样，只是直接用高压空气连泥带水地把锰结核吸到采矿工作船上来。
20世纪80年代，美国、日本、德国等国矿产企业组成跨国公司，使用这些机械，取得日产锰结核300～500吨的开采成绩。在冶炼技术方面，美国、法国和德国等也都建成了日处理锰结核80吨以上的试验工厂。总之，锰结核的开采、冶炼，在技术上已不成问题，一旦经济上有利可图，新的产业便会应运而生，进入规模生产。
海洋矿产资源开采示意图
我国从20世纪70年代中期开始进行大洋锰结核调查。1978年，“向阳红05”号海洋调查船在太平洋4，000米水深的海底首次捞获锰结核。此后，从事大洋锰结核勘探的中国海洋调查船还有“向阳红16”号、“向阳红09”号、“海洋04”号、“大洋1”号等。经多年调查勘探，我国在夏威夷西南，处于北纬7°～13°，西经138°～157°的太平洋中部海区，探明一块可采储量为20亿吨的富矿区。为了维护我国在国际海底的权益，我国积极参与国际海底及其资源的开发利用与保护。自1991年以来，在中国大洋矿产资源研究开发协会的组织下，我国先后组织了16次远洋考察，在太平洋国际海底圈定了7．5万平方千米的多金属结核矿区，并与国际海底管理局签订了合同，争得了一块属于中国的金属结核矿区，使它成为中国在太平洋中的一块宝贵资源。中国继印度、法国、日本、俄罗斯之后，成为第5个注册登记的大洋锰结核采矿“先驱投资者”。中国大洋矿产资源研究开发协会也由此成为我国远洋考察与开发研究的主力军。
日本是一个陆地资源极其贫乏的国家，自然对海底锰结核兴趣极大，他们对海底锰结核开发做了多年的研究与调查工作，1970年在太平洋塔希提岛附近3，700米水深的洋底试开采成功。1974年以来，日本以国际贸易部为首的数家企业公司组成深海矿物资源开发协会，负责主持有关锰结核的开发和利用。日本由通产省主持大洋的矿藏资源开发，投资2万亿日元，于1989年研制成功了锰结核液压式开采设备。日本有近50家公司联合进行大洋矿产资源的勘查，其投入之高，堪称世界第一。此外，前苏联曾借助两艘5，000多吨的调查船“勇士”号及“门捷列夫”号，进行过海上调查研究。法国和德国对锰结核的开发也投入了一定的财力和人力。
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