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科普文章:全球氦气资源现状及未来发展趋势

已有 3515 次阅读 2023-2-22 11:46 |个人分类:地球科学|系统分类:科普集锦

1. 氦气资源的应用领域

氦气是一种非常稀有的气体,由于其在科学研究、医疗、航空航天、工业生产等领域中的广泛应用,使得其资源的保护和利用变得越来越重要。在氦气的应用方面,由于其惰性和稳定性,氦气在很多领域都有广泛的应用。其中最主要的应用领域是氦气的工业用途和科学研究。在工业方面,氦气被广泛用于气体保护焊接、气体探测仪器、半导体制造、光学仪器等领域。由于氦气具有惰性和稳定性,对于一些对氧气和水分敏感的物质,如铜、铝、锡、镁等金属,使用氦气进行气体保护焊接可以有效防止金属氧化,提高焊接的质量和效率。同时,氦气也被广泛应用于核磁共振成像(MRI)等医学设备中。

     在科学研究方面,氦气的应用也非常广泛。由于其低沸点和高热导率等特性,氦气在低温实验、量子计算、量子物理学等领域有着广泛的应用。例如,液氦被广泛应用于低温实验和超导体研究中,而氦气也被用于制备超高纯度的材料。此外,氦气也被用于加速器、探测器等粒子物理学设备中。此外,近年来随着技术的发展,氦气的应用领域还在不断拓展。例如,氦气也被应用于航空航天、船舶制造、食品加工、环境监测等领域。在航空航天领域,氦气被用作飞艇的浮力气体,因为它比空气轻得多。在船舶制造领域,氦气可以被用来检测油轮、集装箱船等船只的密封性能,以确保船只的安全。在食品加工领域,氦气也被用于保鲜和包装,可以有效地延长食品的保质期。在环境监测方面,氦气也被用来检测地下水和石油管道等,以提高监测的精度和准确性。尽管氦气在各个领域中有着广泛的应用,但是由于氦气储量有限,价格也相对较高。

2. 氦气资源的主要来源

   目前全球可开采的氦气资源主要来源于天然气。天然气提取中,氦气通常与天然气一起被抽取到地面上,在处理天然气的过程中分离出来。地下岩石中的氦气储量较为丰富,但是由于氦气的分布不均匀,开采成本较高,因此目前开采和利用的程度较低。除了天然气,氦气也可以通过空气分离技术来提取。空气中含有0.00052%的氦气,与自然气相比含量较少,通过空气分离技术,可以将氦气从空气中分离出来,但提取成本较高,因此目前应用较少。液化天然气生产过程(LNG)的尾气,通常也含有高含量的氦气,这是因为在LNG的生产过程中,天然气需要通过一系列的步骤进行净化和加工,其中会将LNG中的氦气分离出来。这些氦气通常被视为一种副产品,但在某些情况下可以回收和利用。另一方面,氦气资源的短缺也可以促进LNG的发展。由于氦气是LNG生产过程中的副产品之一,因此当氦气供应不足时,LNG工厂也可能面临供应不足的问题。此外,LNG作为一种清洁能源,其需求不断增长,这也促进了LNG产业的发展和壮大。

3. 全球氦气资源的分布

氦气资源的分布不均匀,其储量和分布情况受到多种因素的影响。美国是全球最大的氦气产国,占全球总储量的约40%。氦气主要储存于得克萨斯州、俄克拉荷马州、堪萨斯州等地的天然气田中,其中得克萨斯州的储量最为丰富。俄罗斯是全球第二大氦气产国,占全球总储量的约25%。氦气主要储存在西伯利亚地区的气田中,其中图拉河盆地和托木斯克盆地的储量最为丰富;澳大利亚是全球氦气产国,氦气主要储存在西澳大利亚州和昆士兰州的天然气田中。波兰是全球氦气主要产国之一,占全球总储量的约3%。氦气主要储存在波兰东部的天然气田中。中国的氦气储量仅占全球总储量的约2%,氦气主要储存在中国西部的盆地和板块构造区域中。需要注意的是,由于氦气的储量有限,其资源分布不均匀,加上需求不断增长,全球氦气供应已经受到了一定的压力。

美国是全球氦气消耗最大的国家,其次是日本、俄罗斯和中国。这些国家都是氦气消耗量很大的发达国家。其他一些国家的氦气消耗量相对较小,但随着氦气的应用领域不断扩大,其消耗量也可能会逐步增加。中国之所以需要大量进口氦气,是因为国内氦气资源十分匮乏,无法满足国内需求。但中国的氦气资源多为非工业级氦气,其氦含量较低,纯度不高,难以满足高科技产业的需求,因此需要大量进口高质量氦气。中国的氦气资源分布较分散,氦气资源开采难度较大。此外,中国的氦气多为油气同源氦,存在深层藏气,使氦气资源的开采难度和成本较高中。同时,中国的氦气消费量也在不断增长,因此国内氦气资源无法满足国内市场需求,需要大量进口氦气。近年来,全球氦气资源的开采难度加大,加之氦气在一些国家的政策限制等因素,导致全球氦气市场供应不足,价格不断上涨。

4. 氦气资源利用未来发展趋势

氦气是一种非可再生的资源,其未来发展趋势受到多种因素的影响。全球范围内的氦气资源已经开始逐渐枯竭,因此未来需要不断探索和开发新的氦气资源储备。一些新的氦气藏已被发现,这些新的地点的发现可以缓解全球氦气短缺的问题。其次,氦气的回收率可以通过改善工业生产过程、提高氦气回收技术等方式进行提高,这种方式可以在不增加氦气开采量的情况下增加氦气的供应。在一些领域中,如医疗领域,已经开始研发使用替代品来代替氦气的应用,例如使用氢气、氮气和氩气等代替氦气。这些替代品虽然还不能完全取代氦气的应用,但在未来的发展中可能会得到更广泛的应用。氦气是一种国际性稀缺资源,各国之间需要加强合作,共同应对氦气短缺的问题。氦气资源的未来需要通过各种方式进行改善,以保证全球范围内的氦气供应能够满足不断增长的需求中国作为全球最大的氦气消费国之一,由于国内氦气资源有限,不能满足国内需求,因此未来需要通过多种方式来寻找未来的氦气资源出路,从而实现氦气资源的可持续利用,首先,国家需要继续加大勘探力度,寻找新的氦气资源。尽管中国对氦气资源的进口依赖较高,但中国政府和企业在积极推动氦气资源的开发和利用,以降低对进口氦气的依赖程度。未来中国更需要与国际社会建立更加紧密的合作关系,寻求国际资源的支持和帮助,以满足国内需求。




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2 王安良 李中平

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