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    地球是一个直径为6000多千米的实心球体,从地面到地球中心的距离比从北京到海南岛2倍的距离还要远。地球由地壳、地幔、地核三部分构成,整个结构就犹如一颗半熟的鸡蛋:蛋壳好比地球的地壳,其物质状态为固态;蛋白好比地球的地幔;蛋黄好比地球的地核,物质状态为液态。地表以下平均每100米温度升高约3℃。科学家研究显示:地核与地幔边界的温度大约为3700℃,而地核内部温度可能高达5000℃,几乎与太阳表面一样炽热。因此,地球内部蕴藏着惊人的热量,其中一部分地热资源便以干热岩的形式埋藏于其中。

    一、干热岩是什么?

    早期,干热岩通常是指温度高于200℃,埋藏于距地面2000米以下的无裂隙的岩体,主要是各种变质岩或结晶岩类岩体。伴随着干热岩勘测和开发的深入,干热岩的概念有了更为广泛的外延。只要岩体温度高,埋藏深度合理,内含流体较少(或不含流体),能用各种技术手段提取其中的热量,均可称为干热岩。

    干热岩属于地热资源的一种,被誉为“来自地球母亲的温暖”。地热资源是一种来自地球内部的热能资源,温泉便是我们日常生活中最熟悉的地热资源。关于地热的来源,有多种假说。一种假说认为,地热主要来源于地球内部放射性元素衰变释放出的热能。还有一种假说认为,地热来源于地球自转产生的旋转能以及化学反应、岩矿结晶释放的热能。而在地球的发展演化过程中,产生的热能总量超过地球散逸的热能,巨大的地热能便储存于地球内部,等待人们去开发。

    相比当前已开发利用的各类能源,干热岩具有无可比拟的优势。与煤炭、石油和天然气等传统化石能源相比,干热岩是一种清洁的可再生能源,不会产生污染环境的有害物质。与太阳能、风能、核能等新能源相比,干热岩的稳定性好,不受季节气候昼夜条件的限制。此外,干热岩的成本低,干热岩发电的成本仅为风力发电的一半,只有太阳能发电的十分之一,和煤炭发电的成本相当。

    干热岩是无处不在的资源,分布几乎遍及全球,从理论上说,随着地球向深部的地热增温,任何地区达到一定深度都可以开发出干热岩,因此干热岩又被称为是无处不在的资源。但就现阶段来看,由于技术和手段等限制,干热岩资源专指埋深较浅、温度较高、有开发经济价值的热岩体。因此,当前的干热岩开发更多地着眼于这些地区,它们位于全球板块或构造地体的边缘,构造活动剧烈,是地球释放内部能量的主要区域,地热资源十分丰富。

    我国干热岩分布广泛,特别是东北地区、华北平原、东南沿海地区、西北地区均具有丰富的干热岩资源,具有很大的开发潜力。以高温干热岩体的发现地青海共和盆地为例,其干热岩理论资源量折合标准煤6303.05亿吨,以其2%作为可开采资源量计算,折合的标准煤是中国2016年能源消耗的3倍。

    干热岩不但储量丰富,还可以循环利用。开发干热岩时,加热产生水蒸气的过程会使岩石温度降低,但地心的炽热岩浆会重新加热这些岩石,从而实现干热岩的周期性循环利用。

    二、“石头”也可发出电来?

    目前,人们对干热岩的开发利用,主要集中在干热岩发电。干热岩开发利用的核心是建立增强型地热系统(EGS工程)。首先从地表往干热岩体中打一眼井(注水井),将井口封闭后,注入高压清水,此时井底能够产生非常高的压力,该压力足以将致密的岩石压裂形成复杂缝网,或将岩体中的天然裂隙扩张形成更大的裂缝;随着清水的不断注入,裂缝不断增加、扩大,并相互连通,最终形成一个体积庞大的人工热储(类似一个巨大的鸟窝)。在距注水井合理的位置再钻几眼采出井,通过控制井眼轨迹,使采出井能够贯穿压裂缝网。整个EGS工程,通过注水井(回灌井)将低温水注入到人工产生的、张开且连通的缝网中,低温水与高温岩体接触被加热,然后通过采出井便将岩石裂隙中的高温水、汽提取到地面,取出的水、汽温度可达150~200℃,通过热交换及地面循环装置用于发电,冷却后的水再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用。整个过程都是在一个封闭的系统内进行。

    以法国东部阿尔萨斯地区的一座干热岩发电站为例,工作人员在这里钻了三眼深井,一直钻到地表5000米以下的基岩中。发电时,用水泵以每秒100升的速度从中间的注水井向地下灌冷水,这些冷水被干热岩加热成约200℃高温的水蒸气,从另外两眼生产井抽出地面,送入一个热交换器,并在热交换器中驱动涡轮机发电。整个转换过程消耗的总电量,只相当于发电站发电量的20%。

    增强型地热系统的开发和利用主要是建造两个子系统:地下人工储层和地面发电系统,二者都需要多项技术的运用和集成。其中,创建地下人工储层是目前研究的焦点。

    三、我国干热岩勘查开发现状

    我国干热岩资源潜力巨大,开发前景广阔,是极具潜力的战略能源,但是我国干热岩勘查与开发起步晚,在干热岩形成机制、分布情况、热储特征、评价方法、勘查开发技术等领域仍存在较多尚未解决的问题。

    为推动我国干热岩勘查开发,2013年以来,中国地质调查局先后在东南沿海地区、松辽平原地区、华北地区和青藏高原等重点地区实施了干热岩勘查。2014年,中国地质调查局与原青海省国土资源厅共同组织实施的青海共和盆地干热岩勘查钻获干热岩,填补了我国一直没有勘查发现干热岩资源的空白。2017年5月在共和县恰卜恰镇完井的GR1干热岩勘探孔再获温度新高,取得了一批重要成果,为我国进一步开展干热岩勘查开发研究打下了重要基础。在此基础上,中国地质调查局围绕国家清洁能源需求,加大力度在青海共和推进干热岩资源的试验性开发。

    干热岩开发利用的技术原理虽然简单,但实际应用过程中仍存在大量的技术性难题,例如在干热岩中钻井,对钻杆、钻头的寿命以及具有“钻井血液”之称的泥浆稳定性都是极大的挑战;而地层中含有大量的矿物质,在干热岩开发中,被气化的矿物质会重新在井壁结垢,类似血管中的“血栓”,沉积时间一久很容易将开采通道堵死。面对众多的技术性难题,科研人员唯有加快技术探索的步伐,才能在这场国际能源竞赛中拔得头筹!

    (作者单位:自然资源部中国地质调查局北京探矿工程研究所)

    来自地球深部的绿色能源

    牢牢把握“高质量发展”是新时代有色金属企业发展的硬道理。企业如何通过高质量发展“打造新质生产力”,唯有加快绿色低碳数智化发展转型。今年全国两会上,全国政协委员、中铝集团党组书记、董事长段向东对绿色低碳、数智化转型谈了自己的看法。

    全国政协委员、中铝集团党组书记、董事长段向东(受访者供图)

    众所周知,中国铝业股份有限公司(以下简称“中铝集团”)作为我国有色金属企业的龙头企业,在数智化转型方面进行了大胆探索,并取得了一定成效,成为有色金属企业高质量发展的新样板。中铝集团是如何走高质量发展之路的?

    针对这个问题,段向东委员向记者介绍,中铝集团始终坚决落实党中央、国务院决策部署,紧密围绕制造业高端化、智能化、绿色化发展,坚持把数字化转型作为推动科技创新、产业升级、高质量发展的重要驱动力量,全面塑造有色金属行业数字化转型新动能。

    党的二十大以来,中铝集团发布了“绿星链通”1.0平台,由此步入了数字化发展的“快车道”。为进一步推进各类资源要素汇聚和各类市场主体融合,他们不断探索,并取得一定成绩。当前,中铝集团已实现“绿星链通”,完成从1.0向2.0的迭代升级,以高质量数据为核心,服务1万余家内外部企业。

    在新一轮数智化浪潮中,科技人才是有色金属企业发展的关键。中铝集团紧抓人工智能产业发展的战略窗口期,充分发挥我国有色金属行业产业链条完备、应用场景丰富、数据资源海量、市场规模超大的优势,积极开展“AI+”行动,中铝集团还发布了有色金属行业首个人工智能大模型“坤安”。让人才助力科技成果腾飞,为科技人才提供施展才华的舞台。

    绿色发展是当下企业发展的热点话题,据DeepSeek抓取关于企业发展的数据显示,绿色发展在经营、收益、企业治理等关键词的搜索中位列热度首位。尤其在有色金属行业,绿色低碳转型更是企业始终不渝的追求方向。

    以中铝集团为例,近年来,他们通过深入开展绿色低碳变革行动,健全绿色低碳发展机制,全年降碳量同比获得新的提升,电解铝绿色能源占能源消费总量比例达到新的增长点,矿山生态修复年度计划完成率不断出现新高,碳达峰工作稳步推进,推动有色金属行业绿色化跨越式转型发展。

    “我们发挥自身产业基础优势,结合不同地区的水电、风电、光电等绿能资源禀赋,积极推动光伏、风电等清洁能源项目建设,不断增加绿色可再生能源比例,2022年~2024年,中铝集团新增装机容量374.42兆瓦,目前已建成新能源规模超过3400兆瓦。”段向东向记者介绍。

    此外,中铝集团还创新性打造全国示范性绿色能源-电解铝产业基地——包头达茂旗1200兆瓦源网荷储一体化工程,已于2024年底建成装机536兆瓦,今年全部并网后每年可减少碳排放量301万吨。

    未来,我国有色金属企业将采取哪些举措,进一步推动制造业高端化、绿色化、智能化发展?

    段向东介绍,制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基。推动制造业高端化、智能化、绿色化是我们实现新型工业化的重要途径,也是推动我国从制造大国向制造强国跃升的重要抓手。下一步,中铝集团将着力实现有色金属行业高水平科技自立自强,在加快推动制造高端化、智能化、绿色化的新征程中挺起中国有色金属工业脊梁。

    两会观点丨专访!段向东委员谈如何打造新质生产力!

    近日,中国地质科学院矿产资源研究所陈振宇研究员作为关键矿物小组专家成员,受邀参加在阿塞拜疆巴库举行的联合国气候变化大会(COP29)。

    陈振宇研究员出席了联合国气候行动团队的推进“秘书长能源转型关键矿物小组工作的高级别活动——公正和公平地为能源转型提供资源”会议。会上,联合国秘书长古特雷斯发言指出,可再生能源革命正在加速,关键矿物在这一转型中起着核心作用。联合国系统将团结一致支持实施小组的建议,并与成员国和其他利益相关者合作,推动建议的落实。他呼吁政府、行业和民间社会的领导人共同参与,实现公平公正的能源转型。他强调需要全球合作,确保每个国家和社区都能从能源转型中受益,确保能源转型不仅是环境的转型,更是社会和经济的转型。多个国家领导人和组织机构的代表进行了发言,与会各方普遍支持能源转型关键矿产报告的原则和建议,呼吁国际社会加强合作,共同推动实施报告中的建议,实现公正和公平的能源转型。

    联合国秘书长在CETM推进会上发言

    在UNCTAD组织的“投资促进关键矿产价值链多元化以加速能源转型对话”的边会上,陈振宇研究员作为对话嘉宾参与座谈。陈振宇以中非合作为例,引用了今年9月份中非合作论坛北京峰会发布的《北京宣言》和《北京行动计划2025-2027》中有关关键矿产的论述“中非双方认为矿产增值是首要任务,中方将通过对精炼、加工等领域的直接投资,支持非洲矿业价值链升级”,说明中国将通过政策引导、资金援助、技术转让及能力建设等多种方式,全力支持非洲国家实现能源绿色转型和关键矿产产业链增值,指出这是落实联合国能源转型关键矿产小组工作报告的重要举措和实际行动。陈振宇还指出,中非矿业合作已经有很多互利共赢的成功案例,比如赞比亚、刚果金的中国有色工业园等经贸合作区模式,为非洲东道国改善了基础设施,延伸了产业链,推进了工业化,促进了当地经济多样性均衡发展。 

    陈振宇在UNCTAD对话会上发言

    通过参加本次会议,与会人员更好地了解了联合国关键矿物小组工作的推进情况及下一步工作计划,以便为后续工作提前做好准备;同时宣示了中非合作论坛北京峰会中有关中国与非洲在关键矿产上的合作宣言以及全力支持非洲国家实现能源绿色转型和关键矿产产业链增值的行动计划,展示了中国负责任大国形象。

     
    关键矿物助力能源转型,应对全球气候变化——中国地...

    中国地质调查局地学文献中心研发的碳达峰碳中和地质信息综合服务平台V1.0近日通过国家版权局审核批准,获得计算机软件著作权登记证书。

    该平台简称“地调双碳网”,由地学文献中心依托地质调查项目“碳中和与碳管理地质数据汇聚与应用”开发上线。

    该平台于2022年初启动架构设计,当年就完成了V1.0版本的模块开发及网站页面设计,并完成网络安全评估、系统部署环境搭建,装入数据后,于2022年底在地学文献中心网站发布,同时还作为地学文献中心地质云分节点的工作内容在地质云业务网推送了“地质调查支撑双碳专题”。系统采用B/S架构,V1.0版本的主要功能模块包括数据采集、数据管理、查询检索、统计汇总、成果输出以及系统管理。已装入的数据共计5142条,包括地质调查工作在地质碳封存、地质碳汇、地热、太阳能/风能等可再生能源、能源转型相关17种矿产资源等方面形成的报告、图件、进展、科普文章和视频,我国碳达峰碳中和1+N政策体系,国内外资讯,IPCC等国际智库关于“双碳”的报告,碳标准题录以及地质碳封存中文文献等,充分展示了地质调查工作在实现“双碳”目标中发挥的作用。

     

    国家版权局颁发的计算机软件著作权登记证书

     
    地学文献中心获双碳地质信息综合服务平台软件著作权

    随着经济社会的发展,以气候变化为核心的全球环境变化,正在广泛而深刻地影响着人类社会的方方面面。气候变化所导致的气温增高、海平面上升、极端天气与气候频发等,对自然生态系统和人来生存环境产生了严重影响。增加能源供应和来源途径、改善能源结构,是减少温室气体排放量、解决全球气候变化问题的根本途径。而作为新型能源的地热资源越来越受到人们关注,它具有低成本、可持续利用和环保等其它能源所不可比拟的独特优点。可以说,大力推进地热资源开发利用,改善能源结构,对于解决日趋严重的全球环境问题具有重要的意义。

    ● 什么是地热资源?

    地热资源是指能够经济的被人类所利用的地球内部的地热能、地热流体及其有用组分。我国地热资源可分为浅层地热能资源、水热型地热资源和干热岩资源三种类型。目前可利用的地热资源主要包括:通过热泵技术开采利用的浅层地热能、天然出露的温泉、通过人工钻井直接开采利用的地热流体以及干热岩体中的地热资源。我国地热资源种类繁多,考虑地质构造特征、热流体传输方式、温度范围以及开发利用方式等因素。

    ● 地热是如何形成的?

    关于地热的来源,有多种假说。一般认为,地热主要来源于地球外部热源和内部热源。外部热源包括太阳辐射等,内部热源包括放射性元素生热、地核热量等。根据测算,地核的温度达6000°C左右,地壳底层的温度达900~1000°C,地球表面恒温层(距地面约15米)以下约15千米范围内,地温随深度增加而增高,平均增温率约为3°C/100米。不同地区地热增温率有差异,接近平均增温率的称正常地温区,高于平均增温率的地区称地热异常区。地热异常区是研究、开发地热资源的主要对象。地壳板块边沿,深大断裂及火山分布带等,是明显的地热异常区。

    勘查地热资源,一般采用地热地质调查、钻探和各种物化探方法。

    ● 地热资源有哪些用途?

    据史料记载,我国开发利用地热与温泉已有5000多年的悠久历史,是世界上利用地热资源较早的国家之一。新中国成立后,国家重视人民的医疗保健事业,从20世纪50年代起,先后建立温泉疗养院160多家,20世纪70年代后,地热资源的开发利用进入快速发展阶段,尤其是20世纪90年代以来,在市场推动下,地热资源的开发利用得到更加蓬勃的发展。

    地热开发利用方式

    地热资源主要用途包括发电、建筑物供暖、洗浴疗养、种植养殖、烘焙等。其中150℃以上的高温地热主要用于发电,发电后排出的热水可进行梯级利用;90~150℃的中温和25~90℃的低温地热以直接利用为主,多用于工业、种植、养殖、供暖制冷、旅游疗养等方面;25℃以下的浅层地温,可利用地源和水源热泵供暖、制冷。目前全国地热资源开发利用的基本格局是:西南、华南发电;华北、东北供暖与养殖,华东、华中、西北地区洗浴与疗养。

    截至2015年,我国地热资源每年利用量折合标准煤0.21亿吨,其中水热型地热资源利用量折合标准煤415万吨,开采率为0.2%,浅层地热能利用量折合标准煤1600万吨,开采率为2.3%,地热资源开发利用潜力巨大。水热型地热资源利用方式中,地热发电占0.5%,供热采暖占32.70%,医疗洗浴与娱乐健身占32.32%,养殖占2.55%,种植占17.93%,工业利用占0.44%,其他占13.56%。浅层地热能资源开发利用方式主要为供暖制冷。

    ● 地热资源有哪些种类?

    1.水热型地热资源

    我国水热型地热资源非常丰富,出露温泉2334处,地热开采井5818眼。水热型地热资源量折合标准煤12500亿吨,每年地热资源可采量折合标准煤18.65亿吨,有高温地热资源(≥150℃),但以中温地热资源(90~150℃)和低温地热资源(<90℃)为主。其中,水热型中低温地热资源量折合标准煤12300亿吨,每年地热资源可采量折合标准煤18.5亿吨,发电潜力150万千瓦;水热型高温地热资源量折合标准煤141亿吨,每年地热资源可采量折合标准煤0.18亿吨,发电潜力为846万千瓦。

    水热型中低温地热资源主要分布于华北平原、河淮平原、苏北平原、松辽盆地、下辽河平原、汾渭盆地等大中型沉积盆地上,分布在山地的断裂带上的地热一般规模较小,分布在盆地特别是大型沉积盆地的地热资源储集条件好、储层多、厚度大、分布广,热储温度随深度增加,是地热资源开发潜力最大的地区。

    高温地热资源主要分布在我国藏南-川西-滇西水热活动密集带,其高温地热资源发电潜力为712万千瓦,充分开发利用高温地热资源,积极推进西南地区高温地热发电,因地制宜建立多能互补的发电格局,符合我国当前能源革命需求,也是可再生能源重要组成部分。

    2.浅层地热能

    全国336个地级以上城市浅层地热能资源每年可开采量折合标准煤7亿吨,可替代标准煤11.7亿吨/年,节煤量4.1亿吨/年。从浅层地热能开发利用方式来看,地埋管热泵系统适宜区占总评价面积的29%;较适宜区占53%;地下水源热泵系统适宜区占总评价面积的11%,较适宜区占27%。比较适合应用地下水地源热泵系统的地区主要分布在我国的东部平原盆地及富水性较好的地区。地埋管地源热泵系统普遍具有较好的适宜性。综合考虑,浅层地热能开发利用的影响因素,我国适宜开发浅层地热能的地区主要分布在中东部省份,包括北京、天津、河北、山东、河南、辽宁、上海、湖北、湖南、江苏、浙江、江西、安徽等13个省(市)。

    我国浅层地温能开发利用区划图

    3.干热岩资源

    我国干热岩资源潜力巨大,开发前景广阔,高于美国干热岩资源的估算结果(570万亿吨标准煤)。经初步测算,地下3~10千米范围内干热岩资源折合标准煤860万亿吨,利用其中2%即相当于2015年全国能源总消耗量的4000倍。尤其是位于3.5~7.5千米深度、温度介于150~250℃之间的干热岩资源,资源量巨大,折合标准煤215万亿吨。干热岩资源是最具潜力的战略接替能源,但开发难度较大。

    ● 我国的地热资源家底

    2016年,中国地质调查局发布了《中国地热资源调查报告》。报告指出,“十二五”期间,在原国土资源部的正确领导和财政部的大力支持下,中国地质调查局组织全国60多家单位3000多名技术人员,利用中央财政资金4.16亿元,完成了31个省(区、市)地下热水资源调查,开展了336个地级以上城市浅层地温能资源调查,启动了干热岩资源调查,基本查明了我国地热资源赋存分布与开发利用现状,初步评价了全国地热资源潜力。

    调查结果表明:一是全国31个省(区、市)地下热水资源年可开采量折合标准煤19亿吨,现状年实际开采量折合标准煤415万吨,只占可开采量的0.22%,开发利用潜力巨大。二是全国336个地级以上城市浅层地温能资源年可开采量折合标准煤7亿吨,可实现建筑物供暖制冷面积320亿平方米;现实现建筑物供暖制冷面积4.78亿平方米。三是我国干热岩资源初步估算折合标准煤856万亿吨,是巨大的能源宝藏,其2%的可开采量即相当于2015年全国能源消耗的4000倍,应加快研究步伐。四是我国浅层地温能和地下热水资源开发利用经济与环境效益显著,2015年相关产业总产值约7500亿元,占同年GDP的1%以上;每年减少二氧化碳排放4800万吨。五是京津冀地区浅层地温能和地下热水资源合计折合标准煤3.43亿吨,可基本满足该地区建筑物供暖制冷需求。六是长江经济带浅层地温能和地下热水资源年可开采量折合标准煤9.3亿吨,充分开发利用区内的浅层地温能资源可有效解决长江中下游地区冬季供暖问题。

    ● 最新研究成果

    中国地质调查局自2016年开始实施“全国地热资源调查评价与勘查示范”工程。该工程是在“十二五”地热调查工作基础上,聚焦区域地热背景调查、重点地区浅层地温能调查、水热型地热资源调查、重点区干热岩资源调查以及地热资源勘查开发示范与关键技术研究5项任务,目前取得了一些阶段性成果。

    浅层地温能方面:雄安新区浅层地温能初步勘查表明,新区内大部分地区适用于浅层地温能的开发,雄安新区浅层地温能资源的开发利用,将产生巨大的环境效益与社会效益,为我国未来城市的发展提供新方向。

    水热型地热资源方面:京津冀水热型地热资源调查表明,京津冀地区是我国东部地热资源最丰富的地区,地热资源储量大,开发利用条件较好。根据现状开采量与资源量数据划分了京津冀地区的开采模数分区,可为当地地热资源的开发提供借鉴。

    干热岩方面:干热岩资源是国际社会公认的最具潜力的战略接替能源之一,其开发利用尚在探索中,国际社会对干热岩的开发利用已经进行了40多年的历史,我国正在开展东南沿海地区、青藏高原东北缘干热岩资源地质勘查,2017年8月,中国科学家在青海共和盆地3705米深处成功钻获236℃的高温干热岩,为下一步推进干热岩开发利用试验探索奠定了良好基础,目前中国地质调查局正在大力推进干热岩勘查评价和试验性开采。

    (本文由中国地质科学院水文地质环境地质研究所供稿)

    地热知识点,了解一下?

    2017年4月24日至27日,由李四光地质科学奖基金会和地调局地质力学研究所主办,李四光纪念馆承办的专题展览《李四光——我国科学界的一面光辉旗帜》巡展活动在武汉拉开序幕。巡展分别在华中农业大学和中国地质大学(武汉)展开,活动取得圆满成功。

    4月24日晚,武汉巡展活动第一站——华中农大礼堂人头攒动,李四光纪念馆高级顾问、馆长特别助理邹宗平女士为到场的大学生做了题为“李四光:战略科学家的大视野”的科普讲座,并在讲座后与现场听众进行互动交流,勉励学生们以李四光的求学创新精神为榜样,面对学习中的困难要有一种锲而不舍的钻研精神。《李四光——我国科学界的一面光辉旗帜》展览于4月24日至5月4日期间在华中农大校艺术馆与大家见面,讲解人员为前来参观的师生及中国地质调查局武汉地调中心的科研工作者们进行了详细讲解,展览取得了很好的效果,为纪念馆更好地弘扬李四光精神、宣扬爱国主义教育奠定基础。

     

    讲座现场

    4月27日上午,巡展工作人员参加了中国地质大学(武汉) “李四光纪念展”座谈会,对宣传李四光思想,弘扬李四光精神和推动全国大、中、小学生的爱国主义教育工作提出了一些建议。

    同日下午,邹宗平女士在中国地质大学(武汉)逸夫博物馆的地球科普大讲堂作了题为“李四光战略科学家的大视野——减少煤炭燃烧,开发清洁能源”的科普讲座。讲座围绕李四光先生是如何从战略高度思考地质学科发展远景、促进可持续发展等一系列重大问题展开,再现了李四光科学利用自然资源,促进社会健康持续发展的战略大视野,激励青年一代推动我国低碳经济循环发展和可再生能源开发利用的信心和责任。讲座后的提问非常踊跃,互动气氛热烈。

    中国地质大学(武汉)将这次李四光纪念馆的巡展内容作为其刚刚揭幕的“李四光纪念展”的首发展览。4月27日当天,纪念馆工作人员为来自地质大学李四光学院、资源学院、工程学院、海洋学院的70余名师生做了细致的讲解。

    参观现场

    讲解

     

    讲座现场

    活动合影

    李四光纪念馆巡展活动拉开序幕

    中国地质调查局广州海洋地质调查局牵头研发的20kW海洋漂浮式温差能发电装置近日在南海成功完成海试,返回广州南沙。这是中国首次在实际海况条件下实现海洋温差能发电原理性验证和工程化运行。

    海洋温差能是海洋可再生能源之一,指海洋表层海水和深层海水之间由温度差而形成的热能,极具开发价值和潜力。中国海洋温差能储量丰富,但相关研究此前还处于实验室理论研究及陆地试验阶段。

    为进一步开展海洋温差能研究,广州海洋地质调查局建立了南海水体温度三维模型,并评价优选出南海适宜温差能开发的优势海域。

    今年8月,该套海洋温差能发电装置搭载“海洋地质二号”船在南海1900米深海域开展了首次海上试验,成功完成温差能发电技术验证。本次试验发电总时长4小时47分钟,最大发电功率16.4kW,有效发电利用率达到17.7%。

    人民日报海外版:中国海洋温差能发电取得新突破

    自然资源部中国地质调查局地学文献中心近日编译了世界银行于2020年5月11日发布的一份重要报告--《气候变化行动所需要的矿产资源——清洁能源转型的矿产耗用强度》。该报告摘要部分已在内部刊物《国外地质调查管理》(2020年第15期)刊出,全文部分将编译整理后于近期以同名专辑推出。

    该报告以大量数据分析为基础,以期让政策制定者、矿产生产者、可再生能源开发商、气候政策谈判者以及市民社会组织能够充分认识到向更清洁能源系统的转型是如何影响矿产需求量的。

    地学文献中心编译该报告,旨在为我国地质调查工作更好地支撑气候行动和生态文明建设提供信息和参考。同时,为各利益攸关方可以借此前瞻性地采取行动,尽可能地减缓转型过程中的碳足迹和原材料足迹。

      

     
     
    地学文献中心编译世界银行近期发布的《气候变化行动...

     

     

     

    欧洲的火山和沉积盆地中蕴藏着丰富的地热资源,熔岩驱动的高热烩地热资源主要分布在冰岛、意大利、希腊和土耳其,多用于发电;可供直接利用的中、高温地热资源多分布于盆地地区,如法国、德国、波兰、意大利、匈牙利、罗马尼亚等国家;而随着地源热泵技术的开发和应用,浅层地热资源随处可用,尤其在奥地利、瑞士、德国和瑞典等多个国家得到广泛推广应用。

    目前,欧洲将地热利用方式划分为地热发电、直接利用和地源热泵三类,这三类地热利用市场均占据重要地位。欧盟委员会联合研究中心(JRC)报告显示,全球地热装机总容量2015年大约为82GW(吉瓦),地源热泵利用比例最高,达到61%,其中欧洲占据着最大的地源热泵市场。从具体国家来看,地热能装机总容量最高的前15个国家的总装机容量达到全球的85%,这其中有10个国家分布在欧洲。

    从整个欧洲来看,地热发电、直接利用和地源热泵三种地热利用方式都得到较好的应用和发展,而且都已具备相关的成熟技术。目前的研究和攻关焦点在于进一步降低成本,使地热利用更具市场竞争力。

    1 高温地热发电占主导,中低温地热发电势头正旺

    在欧洲,地热发电已经成为一种环境友好,且可持续的能源供应方式,这也使欧洲的地热发电市场在全球占有一席之地。截至2014年底,全球地热发电厂装机容量达12GW,其中欧洲地热发电装机容量约为2060MW(兆瓦),占全球总量的17%左右。

    近10年来,全球地热发电量也在持续增长,年均增长率在3%左右,2014年全球地热发电量达到74TWh(太瓦时)。其中,欧洲88座地热发电厂总发电量为12TWh,占全球地热发电量的16.2%,10年间6.3%的年均增长率更是高于全球水平。目前,欧洲地热发电主要分布在意大利、冰岛和土耳其三个国家,占比分别为44%、43%和10%。其中,近几年地热发电量的增加主要集中于土耳其和冰岛,而意大利地热发电量相对稳定。由于2014年试运转和维修的原因,欧洲地热发电厂的产能利用率在76%左右,与过去几年的水平相当。

    发电技术方面,主要有干蒸汽发电、闪蒸发电和有机朗肯循环发电等,其中干蒸汽发电和闪蒸发电技术主导欧洲市场,占比分别为40%和42%。比如,意大利以干蒸汽发电技术占据主导;冰岛地热资源为高温湿蒸汽资源,几乎都采用闪蒸发电技术。但最近10年,利用中低温地热能的有机朗肯循环(简称ORC)发电技术发展较快。由于土耳其拥有丰富的中低温地热资源,ORC发电技术成为主流。

    2014年欧洲地热发电容量较2013年新增170MW,并全部来自于土耳其。从发电方式来看,新增容量全部集中在ORC方面,这主要是由于中温地热发电的增加,但传统发电装置仍占据主导地位。为了更加高效地利用地热资源,冰岛、法国、德国和土耳其已启动了围绕地热发电的地热综合利用项目,以地热发电为主,采用“热电联供”或“冷热电联供”模式,在解决电力的同时为周边地区的居民提供供热或制冷需求,这将显著提高当地地热资源利用效率。

    2 地热直接利用技术已成熟,新技术出现较少

    地热的直接利用主要包括:区域供暖、洗浴和游泳加热、温室加热、水产养殖池加热、工业用热、农业干燥和融雪等方式。目前,欧洲地热直接利用最为活跃的部门仍然是集中供暖,欧洲地热能委员会(EGEC)统计显示,2014年欧洲地热供暖产热量新增大约80GWh(吉瓦时),总计达到4260GWh,占到地热直接利用的40%。2015年欧洲地热直接利用装机总容量估计为4701.7MW,主要利用国为冰岛、土耳其、法国和匈牙利等。目前欧洲共有257个地热集中供暖厂,主要分布在法国、冰岛和匈牙利等国家,2014年和2015年共新增23个。

    地热直接利用技术已经成熟,最近,除了在建筑供暖的集成利用方面有一些新的进展外,地热能直接利用领域并没有多少新专利。目前,供热系统是推动地热直接利用最有力的部门,由于地热流体往往不适合直接被分配到区域供热网络中,因此地热直接利用的发展取决于其他行业热交换器先进技术的发展。而在地热资源开发方面,一个新的概念“三重系统”被提出来,主要是通过钻探一个新的生产井,同时把前两个钻井转换成回灌井,以此来延长设计项目的寿命。这个概念已经在法国付诸应用,它可以使地热能源延长30年的使用寿命。目前,越来越多的供热系统开始采用此三重系统。

    3 地源热泵技术方兴未艾,环保型技术成为关注点

    地源热泵技术在欧洲获得广泛推广应用,2013年“欧洲地热大会”(EGC)将地源热泵作为地热利用的一个独立分类进行统计。据JRC2015年报告,全球地源热泵总装机容量约为50GW,其中欧洲装机容量达到19GW,全球占比最高,达到38%左右,其次为美洲和亚洲。

    EGEC数据显示,目前瑞典、德国、法国、瑞士和挪威成为欧洲地源热泵领域的领头羊,5个国家地源热泵装机容量之和占欧洲的69%。欧洲的地源热泵市场已经从过去由许多小型本地公司组成的市场发展成为主要由供暖和空调制造商组成的大规模的市场。目前,欧洲热泵及地源热泵市场被几个主要生产商所控制,这些大的制造商主要来自于地源热泵发展较为迅速的德国和瑞典。

    当前,地源热泵技术研发的主要目标在于提高地源热泵系统的效率和减少运作成本,主要进展包括:降低维修和养护成本,改进控制系统,使用更有效的液体工质,提高辅助设备(如泵和风扇)的工作效率。目前,地源热泵的COP值(用于评价热泵的能源转换率)通常在3~4左右,通过优化设计提高热泵的COP值是目前技术发展的主要关注点。同时,开发环保型的,并且具有更好的热特性的新型防冻液也是地源热泵技术发展的关注点。通过降低钻孔热阻指标(RB)以提高浅层地热系统的“赫尔斯特伦效率”也被寄予厚望。可以预期这些技术进步都将有助于提高地源热泵系统的效率。

    4 针对不同利用方式推出系列支持政策

    欧洲地热资源利用的发展离不开欧盟在区域层面推出的一系列支持政策和联合行动计划。欧盟通过其“研究和创新框架计划”和其他鼓励机制来支持地热资源的开发,并且通过建立相应的法律和政策框架来促进地热资源的有序健康发展。从1998年欧洲地热能源委员会成立、2000年欧洲热泵协会成立,到2010年EERA地热联合计划启动、2012年地热ERA-NET计划启动,欧洲地热能开发利用的平台和联合计划不断完善;从2004年欧洲经济和社会委员会起草决议以促进地热开发,到2012年《地热科技的战略研究重点》发布,明确欧洲地热开发利用的方向和目标,欧洲对地热能开发的支持政策不断细化。

    针对地热能开发和利用,欧盟内部存在着一系列形式多样的政策支持制度。这些支持政策在不同成员国间有所不同,同时因三种不同地热利用方式(发电、直接利用和地源热泵)的发展现状而有所差异。

    欧盟地热发电补贴形式多样,但进展较慢。地热发电项目通常具有前期投入大、开发时间长的特点,至少需要3年时间,平均开发时间大约为5至7年。鉴于此,欧盟在2009年立法要求在传统电力系统运行条件允许的情况下,要优先安排可再生能源发电。欧盟对地热发电的政策支持方式主要有:风险保险基金、上网电价补贴政策(FIT)、可再生能源溢价机制(FIP)、可交易证书、投标和软贷款等。虽然FIT和FIP这些基于市场的机制通常适用于多种新能源技术,但在地热发电项目的应用并不理想,因此欧盟对地热发电提供类似政策支持的国家并不多,目前实行FIT政策的有奥地利、法国、德国等9个国家,实行FIP的则仅有意大利、荷兰等4个国家。

    目前,欧洲地热能的直接利用和地源热泵技术已经较为成熟,补贴正在逐渐减少。政府财政支持的方式主要有投资补助、减税、碳排放税减免、保险和低息贷款等,目前欧盟多数国家仅保留投资补助这一项支持政策,只有少数几个国家仍实行多种财政支持政策,比如法国在投资补助、减税、碳排放税减免和保险等方面都有支持。EGEC认为,从成本的角度看,地热取暖技术(增强型地热系统除外)与化石燃料采暖技术相比变得更有竞争力,这使得政府对地热直接利用和地源热泵技术的补贴逐步降低。但同时,地热开发前期投入大依然阻碍着地热相关技术的发展,因此需要引进一些创新性的融资工具,例如能源服务公司(ESCO)或对地源热泵消耗的电力给予折扣。

    地热“点燃”绿色未来

    稀土是日本可再生能源等尖端领域不可缺少的元素。日本是世界第三大的稀土消费国,其稀土进口量的82%来自中国,占中国出口总量40%,用日本的话说是“一直以来高度依赖于中国的廉价稀土”。从2000年开始一直在探讨确保稀土稳定供应的对策。特别是2010年中国加强限制出口措施以来,日本政商各界对其稀土资源供应以及高科技发展的可持续性产生了极大的担忧。为此,日本政府高度重视稀土资源的全球战略,采取联合欧美利用WTO向中国施压,建立稀土储备,积极拓展资源外交,寻求中国以外的稀土进口来源以及合作勘探与开发稀土项目,鼓励再生回收、减少使用量,开展替代材料研发,积极开展海洋稀土资源的勘查开发,等等措施加以应对。

    一、背景

    近年来,日本利用其海洋资源勘查开发技术的优势,加强了对海洋稀土资源勘查开发研究和相关模拟实验,旨在为日本提供稳定的稀土供应源,保持日本制造业的国际竞争力,以及开发新用途和新产业领域等方面的优势。

    2012年,分布于水深5000~6000m的海底,稀土含量达到数千ppm以上的海底沉积物,被认为有望成为新型资源的含稀土沉积物,已被确认在日本南鸟礁周边的海底存在。

    在此背景下,在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“对含稀土的海底沉积物进行基础科学调查和研究,探讨其作为未来稀土资源的潜力”。据此,经济产业省于2013年12月制定的《海洋能源矿产资源开发计划》中决定,“为探讨未来的稀土资源潜力,利用3年左右的时间对海底稀土沉积物的赋存状况进行调查,确定有前景的稀土富集海域,探明远景资源量,同时,对具高粘度等特性的稀土沉积物的采泥技术和从深海底的扬泥技术,开展以开发和开采为目标的广泛的技术领域的调查和研究”。

    日本石油天然气金属矿物资源机构(JOGMEC)牵头,历时3年于 2015年末完成了上述工作任务,并提交《稀土沉积物的资源潜力评价报告》(以下简称《报告》)。《报告》主要成果如下。

    二、南鸟礁周边海域高品位稀土沉积物资源评价

    利用活塞取样器,JOGMEC在日本南鸟礁周边43km2海域内采集了70个样品。分析表明,在南鸟礁拓洋第5海山的东部海域,发现了海洋稀土沉积物的高品位分布区(图1),该区共取了13个样品,采样点间距12.5km,稀土品位(50cm区间的平均品位)最高5366ppm,平均品位1221ppm。稀土沉积物中重稀土类的含量较高,为45.8%,尤其钇含量特别高,占重稀土总含量的65.2%。稀土资源评价结果:以湿态、平均品位2652ppm计,现阶段估算的稀土氧化物远景资源量约为77万吨。

       

       图1 南鸟礁周边海域的样品采集地点和稀土高品位度分布区

    三、采泥、扬泥及冶炼实验

    该项目使用模拟泥进行采泥试验,据此选定最理想的采泥刀头,通过陆上气动升降(Airlift)试验确认实施扬泥作业的可能性,取得了与采泥、扬泥相关的基础性技术数据与应用前景的评估。

    在选矿技术研究中,进行了包括选择性回收稀土精矿的海底选矿研究,实施了粒度分选和浮选法等方面的基础实验。实验结果证实,稀土元素富集在粗粒(20μm以上)磷灰石中,浮选分离效果显著。

    在冶炼方法研究中,确认了碳酸钠是从选矿后提取液中回收稀土的最佳沉淀剂。同时还发现,通过使用能够选择性吸附重稀土的吸附剂,可以高效回收稀土元素。

    设置海底停锚系和沉降粒子捕集器的同时,对海底沉积物样品进行了生物含量分析。根据分析结果,确定该区域在现阶段并不属于异常海域。

    四、开采系统的研究和经济性评价

    根据基础性开采技术研究结果,提出了扬泥量为3500吨/日的开采系统及其作业流程方案,同时对该开采系统提进行了成本估算。为了确保经济可行性,选择高品位海域进行采泥和扬泥,并以提高品位为目标进行了相应的技术研发,得出的结论是:如果稀土价格能以过去的最高价保持20年的话,开采具有经济效益(图2)。

       

    图2 稀土沉积物开采系统流程

    五、JOGMEC对下一步工作的建议 

    1.为了搞清楚未来开发可行性,在资源量评价方面,有必要在高品位地区进一步缩小取样间距,以便更加准确地把握稀土资源量。并且,为了查明稀土沉积物富集层和发现新的富集区,JOGMEC期待通过SIP(战略创新创造计划)和民间的共同努力,在成因分析等科学技术领域取得新的成果。

    2.通过3年技术方面的调查与研究,特别是通过扬泥试验,尽管取得了技术上的前景,但是,为了在水深超过5000m以上的实际海域中应用,还应该研究大规模扬泥试验和最佳模拟方法的构建问题,进一步厘清其技术前景。

    3.JOGMEC认为,切合实际的做法是:当这些研究成果和国内外技术开发的动向已被掌控、且富集区的确定、稀土价格的上涨以及开采成本的降低等前景明了的时候,再开展资源量和经济效益评价,并着手进一步研究商业性开采系统和法律制度及环境影响评价。

    六、结论与认识

    稀土消费量巨大的日本,其稀土需求高度依赖于中国的廉价稀土,这是他们最大的忧虑,也是一个经济巨人和资源侏儒的悲哀。

    近年来,日本加强了海洋稀土研究,如能在海里解决稀土的资源问题,对日本摆脱对中国的资源依赖无疑是意义深远的。但深海稀土的开采成本很高,技术难度甚大,经济上是否可行,目前还有相当多的难题。根据JOGMEC的此项研究成果,如果利用现行技术开采南鸟礁的稀土矿床,在高品位区、采矿、杨矿、冶炼、价格等诸多假设条件均成立的条件下,商界仍处于利润边界附近,几近无利可图,市场价格稍有波动,开采企业就可能面临灭顶之灾。《报告》虽然进一步肯定了海洋稀土发现的价值,肯定了深海稀土的商业意义,但是字里行间还是透露出来重重的忧虑。因此,日本对发现深海稀土所进行的宣传,实际上带有一定的资源政治的色彩。

    1.从资源评价看,目前的富集带取样间距约为12.5~25km,由于海底表面的起伏性较大,需要进一步确认含矿层横向的连续性和品位分布情况,以便计算出更加准确的资源量。因此其评估的77万吨稀土远景资源量尚有许多疑问;

    2.从采泥和扬泥实验看,进行的是陆上空气升降系统模拟实验,与稀土泥高粘度性、5000~6000m深海底情况尚有巨大的差距,且实验的规模也小,与实际复杂的海底情况差距巨大,尚存在许多不确定性;

    3.陆上冶炼分离系统,只是提出了一个建设性的方案,尚未进行研究及开发;

    4.从经济性评估看,海洋稀土的开发,需要有高品位海域稀土矿区的保障前提条件下,且稀土价格在历史最高2011年水平保持20年才能有经济效益。稀土价格自2011年开始一直呈下跌趋势,未来还面临陆上稀土新资源的发现、替代品等因素影响,要保持20年的2011年稀土最高价的可能性尚是疑问;

    5.从现在的储量调查和技术调查的程度、经济性、采泥、扬泥以及冶炼分离技术等综合考虑,我们认为现阶段把稀土作为资源,对其综合潜力的评价下结论是不合适的。日本深海稀土开发,路尚遥远!中国稀土资源仍在世界稀土资源和市场上占绝对主导地位。

    详细内容,见中国地质调查局地学文献中心内部刊物《海洋地质信息》“周边国家海洋地质调查及资源开发专刊”中关于“日本对南鸟礁周边海域稀土沉积物的资源潜力评价”。

     

    《日本稀土沉积物的资源潜力评价报告》简介


      11月16日,中共中央政治局常委、国务院副总理、中俄能源合作委员会中方主席张高丽在北京与俄罗斯副总理、俄方主席德沃尔科维奇举行中俄能源合作委员会第十二次会议。新华社记者 张领 摄



      11月16日,中共中央政治局常委、国务院副总理、中俄能源合作委员会中方主席张高丽在北京与俄罗斯副总理、俄方主席德沃尔科维奇举行中俄能源合作委员会第十二次会议。新华社记者 张领 摄



      11月16日,中共中央政治局常委、国务院副总理、中俄能源合作委员会中方主席张高丽在北京与俄罗斯副总理、俄方主席德沃尔科维奇举行中俄能源合作委员会第十二次会议。会谈后,张高丽与德沃尔科维奇共同签署《中俄能源合作委员会第十二次会议纪要》。新华社记者 张领 摄

      新华社北京11月16日电(记者 杨依军)中共中央政治局常委、国务院副总理、中俄能源合作委员会中方主席张高丽16日在北京与俄罗斯副总理、俄方主席德沃尔科维奇举行中俄能源合作委员会第十二次会议。

      张高丽说,在两国元首的战略引领下,中俄全面战略协作伙伴关系继续保持高水平发展。习近平主席和普京总统年内举行四次会晤,确定了新形势下扩大包括能源合作在内的中俄全方位务实合作的重点方向和领域。我们要在全面总结过去一年中俄能源合作工作的基础上,进一步落实好两国元首达成的能源合作重要共识,积极打造更多的标志性能源合作项目,为即将举行的中俄总理第二十次定期会晤做好相关准备。

      德沃尔科维奇表示,俄中两国高层交往密集,政治互信持续加深,为双方各领域务实合作奠定了坚实基础。俄方愿与中方一道,按照两国元首达成的共识,本着互利共赢精神不断开拓两国能源合作新局面,为两国实现共同发展提供更大助力。

      双方一致认为,2015年中俄能源合作继续积极深入向前发展,取得了一批重要新成果。双方商定,要以丝绸之路经济带建设和欧亚经济联盟建设对接为契机推进能源合作对接,做好能源合作长期规划,实现双方能源合作可持续发展。一是按照双方商定计划推进东线天然气管道建设,根据能源上下游一体化合作共识推动西线天然气、亚马尔液化天然气项目。二是切实保障中俄原油管道顺利运营,积极实施增供油项目,推进中国境内段复线管道建设,认真落实好合资建设天津炼厂项目。三是积极推进电力、煤炭、核能、可再生能源合作,拓展能源技术、本币结算、工程服务等领域合作新项目。四是加快开展能源装备合作,加强能源各领域的标准对接交流。

      会谈后,张高丽与德沃尔科维奇共同签署了《中俄能源合作委员会第十二次会议纪要》。
    张高丽与俄罗斯副总理德沃尔科维奇举行中俄能源合作...

    当地时间2022年2月22日,美国地质调查局(USGS)公布了新的50种关键矿产目录,同时还表示,这份目录对美国经济和国家安全至关重要。

    矿业界研究人员梳理发现,美国地调局此次发布的关键矿产目录由2018年的35种调整为50种,新增了20种、剔除了5种。主要变化在于:一是把旧版目录中的“稀土元素”变为“铈、镝、铒、铕、钆、钬、镧、镥、钕、镨、钐、铽、铥、镱、钇”等15种矿产,“钪”作为稀土元素仍然单独保留,但是“钷”作为稀土元素没有进入目录;二是把旧版目录中的“铂族元素”变为“铱、铂、钯、铑、钌”等5种矿产,但是“锇”作为铂族元素没有进入目录;三是新增加了镍和锌等两种矿产;四是剔除了氦、钾、铼、锶和铀等5种矿产。

    矿业界研究人员表示,此次目录的变化显示出美国政府对稀土和铂族元素矿产资源的管理更趋于精细化;对于新增2种、剔除5种关键矿产的考虑仍值得深入跟踪研究。

    据了解,新目录是根据美国的《2020年能源法案(Energy Act of 2020)》的指示创建的。该法案规定,至少每三年,美国内政部必须审查和更新关键矿产目录。此外,美国地质调查局还负责更新确定潜在关键矿产的方法,通过联邦登记处收集跨部门反馈和公众意见,并最终确定关键矿产目录。

    去年11月,美国地质调查局曾经就此目录修订案公开征求意见,详情请见矿业界报道“美国政府拟修订关键矿产目录:新增镍、锌!”。

    “关键矿产在我们的国家安全、经济、可再生能源发展和基础设施建设方面发挥着重要作用。”负责水和科学的美国内政部助理部长塔尼亚·特鲁希略(Tanya Trujillo)说。“美国地质调查局数据的收集和分析着眼于关键供应链中出现的新问题,每三年确定一次美国当前面临的潜在的(矿产)供应中断的可能。”

    《2020年能源法案》将“关键矿产”定义为对美国经济或国家安全至关重要,但供应链非常容易中断的非燃料矿物或矿物材料。另外,关键矿产的特点还包括在生产一种产品方面发挥重要作用,这种矿产的短缺将对经济或国家安全产生重大影响。

    美国地质调查局表示,这份目录是动态的,而不是最终的,代表的是矿产当前的供应、需求、生产集中度和政策重点。美国地质调查局国家矿产信息中心主任史蒂文·福捷(Steven Fortier)在媒体发布会上表示:“矿产的临界状态不是静态的,而是随着时间推移变化的。”

    “2022年的关键矿产目录是根据最新可用的非燃料矿物商品的数据制定的。然而,我们一直在分析矿产市场,并开发新的方法来确定各种不断变化的关键矿产供应链风险。”美国地质调查局表示,新的关键矿产目录将成为正在进行的、对美国关键矿产潜力进行量化的研究的基础。

    以下为2022年关键矿产列表完整目录:

     

     
    美国政府公布新版50种关键矿产目录
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