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1、第二章 我国海洋开发产业,第四节 滨海采砂业,海滩与近海砂矿开采是我国第二大规模海洋矿产资源开发产业。 优点： 水深不大（和其它海底矿产比）容易开采； 分布广泛、矿种多、常有多种矿产； 经海水流淘洗和分选而分布集中、品位较高。 历史 ：100多年； 规模：30多国家； 种类： 钛铁矿30%、锡石70%、独居石80%、锆英石几乎100%、金红石98%、金刚石占90%、砂金、铂等也占重要位置。,我国： 辽宁： 复县滨海的金刚石； 大石桥滨海镁矿； 丹东滨海硼矿； 山东： 胶东沿海黄金储量占全国的10%。 此外海滨的砂可提炼出金、锆、钛、锡、铂、铁等；砂本身是建筑上不可缺少的重要材料（如制混凝土、生
2、产玻璃和砂轮等）。,一、海滨砂矿的成因,1.原始物源：陆上露于地表的各种岩石和矿藏； 2.风化侵蚀：太阳辐射、风、水、大气的作用； 3.搬运作用：流水、冰川和风将化学性质稳定、不 易风化、相对密度较大的矿物搬运到 河口和海滩上； 4.富集作用：经波浪、沿岸流和潮流反复淘洗和分 选，密度大的矿物就在近海集中，从 而形成海滨矿砂。 5.分布特点：,近岸浅水：在海滩和近海，几十米水深内（古代砂矿可存在于古沉没海滩或是在大陆架最外边的水下深谷中）。 平行岸线：富集的地带与现代海岸线(或古海岸线)相平行，呈条带状分布，延伸几公里到数十几公里以上； 可埋地下：海平面变化，导致海滨砂矿埋藏于现代沉积物层下面
3、的古海滨砂矿和河谷砂矿，有时沿着埋没的河谷延伸到远离海岸几百公里。例如泰国的海底河谷锡砂矿就埋藏在2740米深的古河道沉积层中、印度尼西亚的锡砂矿则从海岸向海延伸8千米。,相间沉积：海洋环境和气候环境的季节性变化，使带入海洋的物质具有周期性、砂矿层的沉积层有规律性。一层一层很薄的重矿物/粗细不同的沙和粉沙/相间重叠，并略微向海里方向倾斜。重矿物多集中细沙和粉沙中；密度特别大的金、铂等富集在粗沙、砂砾等粗粒沉积物中；硬度大，不容易磨蚀的矿物，还可以完好地保存着，在岩石中形成各种漂亮晶型，如金刚石、金红石、钻石、独居石等。,二、海滨砂矿的开采,设备：采砂船 (采矿、选矿和脱水设备)； 优点：一般不
4、用炸药爆破、破碎工序、不用剥离；可进行初选(废砂排回海)、以提高矿砂品位(便于运输)。 缺点：成本比陆上高、但比开采其它海底矿产容易(浪小、水浅)。 开采方法：砂层厚度不同、水深度不同，开采方法也不同，一般有链斗采矿船(45米水深以内)、吸扬式采矿船(70米以内)、钢索采矿船(150米以内)和空气提升采矿船(330米以内)。,各种采矿船的作业深度(1英尺=0.3048米),1.多链斗采砂： 多链斗采砂船广泛用于浅海(例如山东的海滨重矿物)，生产能力很强、成本低、能在船上进行采、选和排弃尾砂工作。 多链斗采砂船由许多带斗的环链构成的一个平底船（参见下图）。前部有缺口容纳链斗架及链斗，当主动力轮驱
5、动上部链轮时，链斗按顺时针方向旋转，进行连续挖掘。挖上来的矿砂卸入矿仓，再通过圆桶筛，经洗选后，将尾砂排弃在船后，即可获得矿砂。 缺点是：海底有大块砾石时，开采有困难；开采工作深度一般不超过45m(能达到76m的工作深度，但成本大大增加了)。,链斗采沙船1-链斗架 2-链斗 3-砂仓 4-圆桶筛 5-尾矿砂,2.吸扬式采砂： 原理同抽水机，采矿装置由电机、水泵、吸水管和扬水管等部分组成；用船上的浆泵(几百到几千马力)，把矿砂和水一起通过专用吸管吸至船上。 吸管口可做成不同形状，使之紧贴砂层，以加大吸砂面积；吸砂法吸取水和砂的混合物，扬到船上沉淀后，水再排回海中；但对胶结砂层，则必须先使之松散（
6、可用高压水通过喷嘴喷射砂层，使之松散，也可用旋转挖头挖掘，使之松散）。这种采矿船的主要特点是速度快，因此广泛用于近海砂矿的采掘。,3.钢索采砂： 在船上用钢索的一端系上几立方米至十立方米容积的大型采砂器进行采掘。采砂器装有制动装置，在投放之前张开，当楔入砂层时就自动咬合将矿砂采上，参看下图。目前日本和泰国均采用此法，每月可采出矿砂数万吨，主要开采磁铁矿砂和锡砂。 优点：适用于各种水深环境、不受海底地形的限制(大块砾石也不影响作业)、速度较快。 缺点：只能用单个采砂器上下提放，不能连续作业、开采矿层不净、采砂器闭合不严密造成漏砂。,钢索法采砂器,4.空气提升采矿法： 气泡泵代替了砂浆泵；气泡泵的
7、原理是在吸砂管内用细管送入压缩空气，气泡与吸砂管内砂浆相混合，使管内砂浆的容重变小了，也就是变轻了，这样就可以利用海水的压力把管内的混有气泡的砂浆自动地压上去（对胶结的砂层，必须也先用高压水喷射砂层，使之松散）。 下图是一种高压水喷射砂层的气泡泵吸砂管的下部结构。图上左边的细管是高压进水管，其下部有环形管，环形管上有喷嘴数个，用高压水喷射砂层；图上右边细管是用来压气的，压气通过环形管进入吸砂管内，产生气泡泵的作用。,气泡泵吸砂管结构图,三、选矿,从海底采出的矿砂还根据矿物的相对密度、形状、粒度、磁性和导电性等的不同加以选分。 1.水洗过筛： 重砂矿物颗粒绝大部分是一些细沙和粉沙，所以通常是把矿
8、砂放在一定网目的倾斜筛面上用水冲洗，筛出砾石，冲去细粒的粘土，分离出重矿物比较集中的沙和粉沙。 2.摇床初选： 将得到的沙和粉沙在摇床上进行初选，摇床也是一种重力选矿设备，它利用机械摇动和水流冲洗的联合作用，使得矿砂按密度大小分离。,3.精选： 将经过摇床初选得到的粗矿砂，进行磁选、静电选或浮选等得到精矿砂。 磁选：根据矿物的磁性差别来进行分选。当矿粒通过磁选机时，不同磁性的矿物在磁场中受力不同，磁性矿物被磁力吸引，附着于磁选机的圆筒上被带到一定位置脱落，而非磁性矿物，不被圆筒附着而分离（如下图所示）。 静电选矿：利用导电性进行选择。把矿砂送到几万伏特电压、与地绝缘的圆筒电极上，导电性良好的矿
9、粒，由于传导与圆筒相同的电荷而被排斥离开圆筒，导电不良的矿粒则伴随圆筒回转而分离(常用于锡石、锆英石精矿砂的分离和精选)。,磁选过程示意图,浮选法：利用亲水性进行选矿。先将矿砂加水调成砂浆，同时添加必要的起泡剂、活化剂等，然后导入空气剧烈搅拌，使之形成大量气泡，一些不易被水润湿的矿物则附着于气泡上，并同气泡一起浮到矿浆表面；另一些容易被水润湿的矿物留在矿浆中，由此而达到分离矿砂的目的。 海滨矿砂开发趋势：调查手段提高：不仅保留着传统的淘选法、海底取样和常规地质调查，而且使用回声测深仪、重力仪等；采矿技术设备日益大型化、高效化；选矿上采用磁选分离、静电分离、浮选分离及电子计算机控制的自动化选矿系
10、统；边采边选，实现船上采、选结合一体化目标。,四、海滨采砂带来的环境问题,1.可能引起海岸侵蚀 在靠近沿海区和海滩上的砂、砾石和砂矿的开采能够扰动近海动力环境平衡以及由于补偿这一平衡而引起的邻近海岸区的剥蚀；滨海区域水下沙坝等是多年海洋动力作用的结果，一般都具有消浪、护岸的作用；开发这类资源时，如果引起海滩剥蚀，对附近海域的影响将非常严重，有时是难以恢复的，所以在进行海滨采砂前，对相关的环境问题应该进行全面详细的论证，而不能单单以入海污染物总量来进行环境影响评价。,例如：登州浅滩是山东蓬莱与长岛间一条水下沙垅，沿蓬莱西海岸外缘东西向延伸，长6.6公里、宽0.6公里、离岸最近距离1.5公里、最远
11、7.0公里,顶部水深1.0米左右,受它保护蓬莱西一带海岸数千年安然无恙。1985年长岛海运公司在该浅滩采砂1000104立方米，使浅滩水深增加2.63.1米，致使蓬莱西庄村至“栾家口”一带海岸受强烈侵蚀而后退。仅1990年2月23日至24日两次大风浪，即造成海岸线后退20多米，冲毁民房24间，24户居民处在波浪威胁之下，吞没300多亩良田。 最后通过鉴定、起诉赔偿了约250万元。,营口田崴子镇附近的海岸侵蚀，建港采沙也 有一定的影响的。,2.污染水体环境和改变海底地貌 砂矿的开采，搅起沉积物、扰动海洋动力环境，引起悬浮物污染云团的产生；由于近海沉积物的重新搬运，改变了海底地貌，一般需要重新绘制
12、水深图。 3.干扰渔业生产 干扰鱼类产卵、洄游、找饵料，留下一些矿坑和大砾石使得拖网无法进行。 4.危及水下电缆和输油管道。 5.影响海滩的娱乐场地。,五、我国采砂业的开发战略,1.制订规划，保护资源，合理开发利用 有长远设想，有近期安排，统一计划，统一管理，做到有计划、有步骤地组织生产，改变“采富弃贫、采易弃难、采浅弃深”的状况。 2.提高调查程度，寻找新矿源更多储量 资源储量的多少是经济发展快慢的主要因素之一。鉴于我国海滨砂矿有些矿种资源不足，品位偏低，大型矿床少，应该加强对成矿条件、富集规律和沉积特点的研究，扩大找矿方向。另一方面扩大调查范围，开展国际合作，引进外国的先进技术和设备，深化
13、调查工作。,3.扩大生产，提高经济效益 为了扩大生产规模，增加产量，国家应适当增加对矿山建设的投资，或者采取各种集资手段，信贷手段，增加对开发的投入。改进自动化程度和机械化作业水平，提高劳动生产率。 4.改进技术，充分回收，搞好综合利用 搞好综合利用是增加经济效益的重要一环，建立专业技术队伍，研制高水平的调查仪器、生产工具、回收工艺设备，适当引进国外先进技术装备为我所用，扭转技术落后的局面，达到最大限度地回收、利用海滨砂矿资源。,第二章 我国海洋开发产业,第五节 海洋盐业（海洋开发产业之五）,食盐用途：食用品（520克 /人天）；化工基本原料（生产酸、碱、氯气、化肥）用于其他产业（在肥皂工业、
14、染料工业、矿业、钢铁工业、皮革业、陶瓷业等）。 历史：四千年前就从海水中提取食盐。 储量：平均盐度按3.5%计算，大约的含盐总重量为5亿-亿吨（氯化钠80%、氯化铁、硫酸钙等）。 规模：拥有海岸的国家几乎都生产海盐。 我国：海盐产量最大的国家，海盐年产量约占全国原盐总产量的80%左右。2010年海洋盐业总产值53亿元。,一、太阳能蒸发法(浅池蒸发法),1.制盐过程 利用太阳能使海水在浅的池子里蒸发。 主要步骤是纳潮、制卤和结晶； 盐场的主要设施是蓄水池、蒸发池和结晶池。 蒸发池和结晶池面积之比理论上为10：1，考虑到卤水的漏失，可将比例调整为15：1。制盐原理：海水受热，水分逐渐蒸发，盐浓度渐
15、高，各种盐类即渐次析出。 浅池蒸发法制盐可回收79%的食盐，称原盐或粗盐，可满足化学工业需要；用于食品及精细化工的盐，常需粉碎、洗涤或重结晶，制成高质量的洗涤盐或再制盐。,纳潮：趁涨潮时把含盐量高的海水存在于盐池内，影响海水含盐量因素很多（降雨量、河口区域、洪水、蒸发量、海水结冰、潮汐、水层）；在蒸发强烈的季节，随着海水的不断蒸发，各种溶解的盐类依溶解度的不同相继析出 (首先析出的是CaCO3和CaSO42H2O)。 制卤：海水经蒸发过程 （平面蒸发法或立体蒸发法）浓缩后，盐卤水比重约为1.214，此时全部Fe2O3、少量的CaCO3和部分的CaSO4就会结晶沉淀出来（除去了部分杂质）。比重接
16、近1.220时为卤水（此时盐水的含盐量为26%），随后继续浓缩至NaCl开始析出。到了食盐点，海水体积已减少了90%，随后将其移入结晶池。,结晶：结晶的过程包括灌池、加卤和换卤。 灌池：将食盐点后饱和卤水移入结晶池继续蒸发；此时食盐开始结晶并沉淀在结晶池的底部；同时，一部分CaCO3也结晶出来，但镁盐和钾盐仍留在溶液中，比重超过1.280时，镁盐即开始析出，所以当浓盐水比重达1.260时停止蒸发，防止硫酸镁和镁钾复盐析出。剩下的浓卤水，即苦卤，可收集并综合处理回收其中的镁盐、钾盐、芒硝和溴等产品。 加卤：随着蒸发和食盐的不断析出结晶池中的卤水浓度则随着提高，为了继续晒制，需要保持卤水的一定深度，因此需向结晶池补充饱和卤水。 换卤：为了将浓盐水比重控制在1.260以下，就需要不断另换新的卤水。,2.促进蒸发 入射的太阳能是不能全部为透明的盐溶液所吸收的，其中约有30%被盐水池中不断析出的白色食盐所反射；如加入像2-萘酚绿这样的颜料可增加太阳能的吸收，使能量损失减少到很小的百分数。加入约5ppm浓度这样的颜料，即可使同一盐池中
