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深海稀土资源发展动态

更新时间:2016-07-05

稀土元素是镧系元素系稀土类元素群的总称,共17个元素,包含钪(Sc)、钇(Y)及镧系中的15个元素。稀土元素被称为“工业维生素”,广泛使用在农业、冶金工业、石油化工、航空航天及高温超导材料、发光材料等传统产业与高新技术产业领域。

陆上稀土资源现状

全球陆上稀土元素储量并不稀少。以我国为例,我国的陆上稀土资源十分丰富,已探明的陆上稀土资源量约为6588万吨,有开采价值的储量占世界第一位。从20世纪80年代开始,我国进入世界稀土供应市场,1995年之后向世界贡献了90%以上的稀土产品。但是,长期的高强度开采造成资源储量大幅下降,据不完全统计,按现有生产速度,我国的中、重类稀土储备仅能维持15—20年。

因此,随着陆上稀土资源储量不断下降和环境问题逐渐严重,开发深海稀土成为世界解决稀土需求的一条探索之路。

深海稀土资源现状

国际上对深海稀土元素的研究始于20世纪60年代,研究聚焦于太平洋区域,主要将稀土元素作为一种海洋地球化学研究示踪媒介,用于开展海底矿产资源调查、海底环境演变及海底沉积物源区研究等。

随着日本在2011年率先提出太平洋沉积物中稀土元素资源的概念,深海稀土资源受到国际社会的普遍重视,目前已在太平洋和印度洋中发现富稀土海底沉积物(图2)。2011年7月,在国际海底管理局第十七届会议上,国际海底管理局秘书长特别提及海底矿床稀土元素经济评估等问题,这表明,深海稀土有可能成为继多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物之后国际海底管理局下一个关注的海底资源。当前已有一些矿业公司开始涉足稀土元素勘探开采相关事宜,美国深海矿业有限责任公司已获得勘探和开采南太平洋库克群岛稀土元素的专有权。未来围绕着深海稀土资源,竞争将愈加激烈。

图1 东京大学研究小组在南鸟岛海底提取的含高浓度稀土海泥

图2 富稀土深海沉积物在国际海底的分布(刘永刚等,2014)

深海稀土资源的分布

日本科学家认为可以把深海沉积物从海底开采运往陆地,再通过简单的酸淋洗从沉积物中提取稀土。但日本针对深海采泥、扬泥研究仅是开展了陆上气动升降试验,针对陆上冶炼分离系统也只是提出了建设性方案,因此,日本距离深海稀土实际开采还十分遥远。

日本深海稀土资源调查动态

日本作为世界第三大稀土消费国,在深海稀土资源调查方面最为积极。2011年,日本科学家加藤泰浩宣布,在东南太平洋和中北太平洋发现大面积富稀土深海沉积物,根据估算,这两个区域每平方千米深海粘土中稀土资源量分别达2010年世界年消费量的1/15和1/5,整个太平洋深海稀土资源可开采量约是陆地的1000倍。

水稻幼苗期易出现立枯病,其主要症状是稻苗发黄并弯曲,生长迟缓,抵抗力在较大程度上会有一定的降低,若出现其他病菌,会大大降低水稻成活率。引发此病的主要原因是低温,立枯病易在低温中生存,这就需要在进行抗病防治时从温度入手,水稻幼苗期需要控制生长温度,做好保温工作,避免幼苗受低温侵袭。水稻在出苗期至三叶期,一般情况下把温度控制在25℃左右,保证水稻的抵抗力,三叶期后将水稻进行有效实时通风,以此能够在较大程度上锻炼尤其抗旱能力,以此降低立枯病发病率。

豫东地区,早春育苗在6月下旬至7月上旬定植,秋季育苗翌年3月中下旬定植。一般在苗龄60~80天、苗高 0.3~0.4米、有 3~5根地上茎时定植。

当然,诚如《意见》所指出,“我国区域发展差距依然较大,区域分化现象逐渐显现,无序开发与恶性竞争仍然存在,区域发展不平衡不充分问题依然比较突出”。这些问题的长期存在,根子在于某些机制难以适应,甚至矛盾于区域协调发展战略,因此解决这些问题的关键,就是要建立更加科学、更加有效的区域协调发展新机制。

2013年5月19日,日本再次宣布在印度洋东部的海底发现了含有高浓度稀土的海底泥,在水深约5600米的海底以下75米至120米处,存在含有高浓度稀土的泥层。

当下责任制护理已经不能满足优质护理的标准,而是向整体护理发展,医院应倡导整体护理理念,规范护理人员的工作范畴,严格按护理程序的五个步骤进行护理,关注患者的生理、心理、社会等各方面需求,并制定方案定期进行考核。整体护理理念下更应注重人文关怀思想,人文关怀与护患关系是开展护理人文关怀、营造和谐护患关系的基础,又是护理质量和患者的满意度的保证[10]。护理部可以定期进行人文精神教育,组织人文关怀理论知识及实践技能的学习,营造一种人文关怀的氛围,使得护理人员对患者的护理更加注重人文关怀。

表1 深海稀土资源来源与分布情况

注:资料来源 王双等 著《海底稀土分布及其控制因素研究进展》

类型 来源 分布 影响分布的因素 开采价值陆源风成沉积陆源风化物质输入(陆缘海底沉积物)河流搬运作用海底沉积物稀土元素海底火山作用(主要为深海沉积)从河口到洋中脊沉积物中都有稀土元素的分布,含量一般为深海沉积物>陆缘海沉积物>河口沉积物火山岩海底风化热液活动产物火山灰沉降主要受沉积物粒度、沉积物类型、元素组成、赋存状态、海底热液活动的影响。深海沉积物稀土元素含量值主要由粒度和海底火山活动决定,而陆缘海和河口沉积物稀土元素含量值则主要由粒度和物源决定南太平洋东部、北太平洋中部和日本南鸟岛以南地区的深海泥中稀土元素比较富集,有一定开采价值海底多金属结核(结壳)稀土元素对海水和沉积物中稀土元素的吸附、陆源风化物质输入以及海底火山活动稀土含量:结壳高于结核,海山结核高于海盆结核,边缘海高于远洋盆地主要受锰结核含铁相、氧化还原条件、赋存状态、构造背景以及矿物成分的影响具有一定开采价值热液硫化物稀土元素海底岩浆岩与海水相互作用而形成与海底沉积物及多金属结核(结壳)相比,热液硫化物的稀土元素含量很低,而且全球分布较少,大部分存在于深海之中主要受热液流体与水体(围岩)作用和稀土元素离子半径的影响从含量、分布及技术等方面来看开采价值低海水稀土元素 海水中溶解的稀土元素分布从属于环大陆分带性(即随离大陆距离越远,海水的稀土元素含量值越大)含量很小,开采价值低主要受水深、盐度和风成悬浮物质的影响

海洋中的稀土元素主要分布于海底沉积物、多金属结核(结壳)、热液硫化物以及海水中,其中多金属结核(结壳)及海底沉积物中的稀土元素含量相对较高,具有一定的开采价值。

太平洋深海稀土调查方面,2013年开始,中国地质调查局展开了对东太平洋的稀土资源专项调查,并于2013年首次对太平洋深海沉积物稀土资源进行了调查,证实了深海稀土资源的存在;2014年,在中国大洋第32航次科考任务中,研究人员初步圈定深海稀土成矿远景区。

图3 日本提出的稀土沉积物开发系统流程

图片引用于王淑玲《日本稀土沉种物的资源潜力评价报告》

我国深海稀土资源调查动态

我国在日本宣布发现深海稀土资源之后也开始了相关资源调查。中国大洋协会于2012年启动了“海底新型矿产资源预研究”课题,开始对深海稀土元素资源开展研究,至今已在印度洋和太平洋初步划定了稀土富集区。

鉴于大洋中稀土资源的发现,日本在国家计划层面大力推动深海稀土资源的调查研究进程。2013年4月,日本内阁会议修订的《海洋基本计划》中,明确提出要加强海底沉积物中稀土资源的调查研究。据此,日本经济产业省于2013年12月制定了《海洋能源矿产资源开发计划》,决定开展深海沉积物稀土资源潜力评估测试、采泥、扬泥技术研究等。日本石油天然气金属矿物资源机构(JOGMEC)牵头,经过3年研究完成了此项稀土沉积物资源潜力评价研究任务。JOGMEC研究成果对深海稀土资源的价值给予了肯定,但是也表明深海稀土开采装备和技术仍需研究,开采的经济性还不明朗。

2.所有专业工种都必须结合工种和施工现场地形特点,加强岗前培训,系统掌握有关安全知识,并通过考核合格后持证上岗。

2013年3月21日,日本宣布,在南鸟岛以南约200公里海底之下3米左右的浅层沉积物中,存在浓度最高达到0.66%的稀土,其稀土总储量约为680万吨,相当于日本227年的国内消费量。

在印度洋深海稀土资源调查方面,2014年,中国大洋第30航次科考队根据发现的沉积样柱推断中印度洋海盆局部区域内可能存在富稀土沉积物;2015年,在中国大洋第34航次中,研究人员在中印度洋海盆首次发现大面积富稀土沉积物,并初步推断划出了两个富稀土沉积区域;2017年在大洋42航次中,研究人员基本查明了中印度洋海盆富稀土沉积的分布特征和范围。

当前,我国仍在大力积极推动深海稀土资源调查研究工作。

存在的问题与展望

当前世界对深海稀土资源的勘探技术和研究手段尚未成熟,深海稀土元素形成机制、富集位置、迁移转化模式等还有待于进一步研究分析。与其他海底资源的开采一样,深海稀土资源开采也面临着生态环境易破坏、技术难度大、开采成本高、管理规范缺乏等问题。同时,我国在深海稀土资源调查手段、深钻技术、深海钻探船等方面与美日等技术领先国家之间仍存在较大差距。

正如上面所述,未来具有开采价值的深海稀土资源主要分布于多金属结核(结壳)和深海沉积物中。吸附在多金属结核(结壳)上的稀土元素,未来会随着深海固体矿产资源的开采得以利用。深海沉积物中的稀土资源开采,可能要依托专门的开采装备。日本提出了深海沉积物稀土开采系统构想(下图),与如今流行的深海固体矿产资源开采系统类似,包括海底集采泥设备、扬泥设备、海面支持船、陆上冶炼设备等。

深海稀土资源这一新兴资源在未来很长一段时间内,都会处于调查阶段,距离实际开发还很遥远,并且在开采的技术、经济、环境可行性等方面存在很多未知性,也可能深海稀土利用只是黄粱一梦,但相关技术储备必须先行。现阶段我国应继续持续开展深海稀土资源调查,发展深水海洋调查、深海钻探及沉积物取样等装备及技术,做好实验室分析、模拟、开采研究,为未来可能的试采做好准备。

赵羿羽
《船舶物资与市场》2018年第4期文献

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