富鈷結(jié)殼： 大洋深處的寶藏

一、 富鈷結(jié)殼緣由何生

富鈷結(jié)殼，生長在海底基巖上富含多種金屬元素的殼狀礦床。因鈷含量是多金屬結(jié)核的3倍左右，而被命名為富鈷結(jié)殼。國家海洋局第一研究所副研究員崔迎春說：“富鈷結(jié)殼是錳的氧化物和鐵的氫氧化物以及其它微量礦物的復雜聚集體，富含多種經(jīng)濟金屬元素。至于它的形成有很多種解釋，比如震蕩生長模式、生物模式和物理化學模式等。根據(jù)海底攝像資料，海洋沉積與環(huán)境地質(zhì)國家海洋局重點實驗室研究組認為，富鈷結(jié)殼的發(fā)育形成受水巖界面點化學場控制?！贝抻哼€表示，由于組成富鈷結(jié)殼的基本礦物在水體中均是帶電的粒子，因此它們會根據(jù)自身的電荷不同而排列，形成雙電層。該雙電層具有兩種典型特征，一是連續(xù)性差，二是各處的生長速率不一致，該兩種基本屬性特征均體現(xiàn)在富鈷結(jié)殼微結(jié)構(gòu)中，因此富鈷結(jié)殼生長界面雙電層控制了富鈷結(jié)殼的發(fā)育。而生物過程等其它作用過程則加速或者延遲了富鈷結(jié)殼的發(fā)育。

二、富鈷結(jié)殼開采頗難

目前，世界大洋海底海山鐵錳結(jié)殼的生長年代可追溯到晚白堊紀，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)主要集聚在400～4 000米深的大洋海底海山的表面。開采結(jié)殼的技術(shù)難度大大高于開采多金屬結(jié)核。采集金屬結(jié)核比較容易，因為結(jié)核形成于松散沉積物基底之上，而結(jié)殼卻或松或緊地附著在基巖上。要成功開采結(jié)殼，就必須在回收結(jié)殼時避免采集過多基巖，否則會大大降低礦石質(zhì)量。海洋資源的開采和開發(fā)畢竟不同于陸地，厚厚的海水層給人類開發(fā)利用帶來的巨大挑戰(zhàn)。開展富鈷結(jié)殼需要水下開產(chǎn)機械部分、水體輸送機械部分和水面收集部分等，難度不小。在開采過程中，由于對海底原始生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境擾動巨大，存在重要的生態(tài)系統(tǒng)平衡失衡的危險。此外，由于當前技術(shù)的局限，水下設備研發(fā)也面臨不小的挑戰(zhàn)。

三、富鈷結(jié)殼能作何用

崔迎春說：“富鈷結(jié)殼富含鈷、鉑等重要貴金屬元素，這些元素對于人類社會發(fā)展起著重要作用，尤其是當今陸地資源日益枯竭的情況下，開發(fā)這些海底礦產(chǎn)將有助于彌補資源的不足，同時也會帶來技術(shù)的革新，促進科技的發(fā)展。”其中鈷含量可高達2%，是陸地最著名的含鈷礦床中非含銅硫化物礦床含鈷量的20倍；貴金屬鉑含量也相當于地球上地殼含鉑量的80倍。

據(jù)了解，富鈷結(jié)殼所含金屬（主要是鈷、錳和鎳）用于鋼材可增加硬度、強度和抗蝕性等特殊性能。在工業(yè)化國家，約1/4至1/2的鈷消耗量用于航天工業(yè)，生產(chǎn)超合金。這些金屬也在化工和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中用于生產(chǎn)光電電池和太陽電池、超導體、高級激光系統(tǒng)、催化劑、燃料電池和強力磁以及切削工具等產(chǎn)品。

摘自2013年《中國剪報》