DE102014222647B3

DE102014222647B3 - Verfahren und Vorrichtung zur umweltfreundlichen in-situ Gewinnung von Bernstein aus unter Wasser liegenden Lagerstätten

Info

Publication number: DE102014222647B3
Application number: DE102014222647.3A
Authority: DE
Inventors: Manfred van Afferden; Andreas Zehnsdorf; Daniel Beyer
Original assignee: Helmholtz Zentrum fuer Umweltforschung GmbH UFZ
Current assignee: Helmholtz Zentrum fuer Umweltforschung GmbH UFZ
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2016-01-14
Anticipated expiration: 2034-11-07

Abstract

Um ein Verfahren und eine Vorrichtung zur in-situ Gewinnung von Bernstein aus unter Wasser liegenden Lagerstätten unter wirtschaftlichen und umweltschonenden Bedingungen zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass eine Lagerstätte mit bernsteinführendem Sedimentmaterial mittels mindestens eines Wasserstrahls aufgeschlossen wird, dass die aufgeschlossenen Sedimente in einer auf der Gewässersohle stehenden und sich zur Gewässeroberfläche erstreckenden Wassersäule, die vom umgebenden Wasserkörper isoliert ist, mittels des mit dem zumindest einen Wasserstrahls zugeführten Wassers suspendiert werden, wobei die zugeführte Wassermenge derart bemessen wird, dass die Suspension eine größere Dichte als die des zu fördernden Bernsteins aufweist, so dass der Bernstein auf der Gewässeroberfläche aufschwimmt, wo der Bernstein geborgen wird, bzw. dass die Vorrichtung (100) mit einem Suspensionsreaktor (12), der eine langgestreckte, vertikal ausgerichtete Form besitzt und der an beiden Enden offen ausgebildet ist und mindestens mit einem Bohrgestänge (18), zur Wasserinjektion ausgestaltet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur umweltfreundlichen in-situ Gewinnung von Bernstein aus unter Wasser liegenden Lagerstätten.
Die Fundregion mit dem größten weltweiten Vorkommen von Bernstein in Europa ist der südöstliche Ostseeraum. Die Vorkommen sind sehr ergiebig und enthalten stellenweise bis zu 3 kg Bernstein pro Kubikmeter sandigem Ton. Daneben führen im Deckgebirge die miozänen Schichten der sogenannten „Braunkohlenformation” Bernstein, der auch zeitweise bereits genutzt wurde. Eine bekannte Fundstelle in Mitteldeutschland ist der ehemalige Braunkohletagebau Goitzsche in Sachsen-Anhalt, er ist jedoch nicht der einzige Fundort von Bernstein in tertiären Schichten. International nennenswerte Vorkommen gibt es in Mexiko, Japan, der Dominikanischen Republik und vermutlich China.
Im südlichen Ostseeraum wird der Bernstein im Tagebau abgebaut und mit Wasser unter Hochdruck aus einem bläulichen Glaukonit gespült. Diese sogenannte „Blaue Erde”, wurde im Obereozän vor etwa 35 Millionen Jahren abgelagert und ist ein mehrere Meter mächtiger sandiger Ton. Die Lagerstätte erstreckt sich entlang der Küste in bis zu 10 m Tiefe und reicht bis ins Binnenland in 30 m Tiefe. Der mit (Meer-)wasser aufgeschwemmte Schlamm wird über Rohre transportiert und der Bernstein anschließend ausgesiebt oder abgetrennt. Das für diesen Prozess benötigte schlammige Wasser wird der Ostsee wieder zugeführt. Bei Sturm und daraus resultierender starker Wellenbewegung, kann Bernstein aufgewirbelt und an Land gespült werden, da seine Dichte mit 1,05 bis 1,1 Mg/m³ unter der Dichte des Salzwassers der Meere liegt. Die Dichte des Wassers der Ostsee beträgt bei 1,5% Salzgehalt und 10°C beispielsweise 1,14 Mg/m³. Am Strand kann der angeschwemmte Bernstein dann als Lesestein aufgesammelt werden.
Die Hauptgewinnung von Bernstein wird im klassischen Tagebau durchgeführt. Nach dem Stand der Technik sind zur Gewinnung von Rohbernstein folgende Produktionsschritte notwendig:

1. Gewinnung der bernsteinführenden Erdstoffe aus der Lagerstätte mit Bagger,
2. wenn erforderlich Zwischenaufhaldung des bernsteinführenden Erdstoffes,
3. Transport von der Halde zur Aufbereitungsanlage,
4. Aufbereitung der Erdstoffe und Herauslösen des Bernsteins, a. Zerkleinerung des bernsteinführenden Erdstoffs und Dispergierung im Hydromischer oder Trommelmischer, b. Abtrennung der Begleitstoffe (Sand, Schluff) über eine Siebanlage, c. wenn erforderlich Dichtetrennung des Rohbernsteins von Begleitstoffen unter Zugabe von Trennmedien wie Natriumchlorid oder Magnesiumchlorid, d. Gewinnung des aufschwimmenden Rohbernsteins,
5. Verspülung der tauben Rückstandsmassen.

Einige wirtschaftlich interessante Bernsteinlagerstätten liegen in touristisch und ökologisch wertvollen Gebieten unter Wasser. Allein im früheren Tagebau und heute gefluteten und touristisch genutzten See Goitzsche, in Sachsen-Anhalt, rechnet man mit einem noch vorhandenen Vorkommen von verkaufsfähigem Bernstein von 950 Mg. In derartigen Seen kann die Bergung der bernsteinführenden Sedimente nur erfolgen indem große Mengen Sediment gewonnen werden, ohne das Sediment mit den damit verbundenen negativen Auswirkungen auf das Gewässer (Sauerstoffzehrung, Verringerung von Licht, großflächige Verschlammung am Boden) und dessen Nutzung (Tourismus, Fischfang, ökologische Nischen) im freien Wasserkörper aufzuwirbeln. Da die Dichte von Süßwasser 1 Mg/m³ beträgt, ist die Dichte des Bernsteins mit 1,05 bis 1,1 Mg/m³ jedenfalls höher, so dass dieser nicht selbständig aufschwimmt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur wirtschaftlichen und umweltschonenden Gewinnung von Bernstein aus unter Wasser liegenden Lagerstätten zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 6 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Es wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur in-situ Gewinnung von Bernstein aus unter Wasser liegenden Lagerstätten bereitgestellt, bei dem eine Lagerstätte mit bernsteinführendem Sedimentmaterial mittels mindestens eines Wasserstrahls und gegebenenfalls mindestens einer mechanischen Vorrichtung aufgeschlossen wird. Die aufgeschlossenen Sedimente werden in einer auf der Gewässersohle stehenden und sich Zur Gewässeroberfläche erstreckenden Wassersäule, die vom umgebenden Wasserkörper isoliert ist, angereichert und mittels des mit dem zumindest einen Wasserstrahls zugeführten Wassers suspendiert, wobei der in der Lagerstätte befindliche Bernstein aufschwimmt und zur Gewässeroberfläche gelangt, wo der Bernstein geborgen wird. Die mittels des zumindest einen Wasserstrahls zugeführte Wassermenge wird derart bemessen, dass sich eine zur Gewässeroberfläche gerichtete Strömung innerhalb der Wassersäule ergibt.
Die Menge des freigespülten Sediments kann über die Tiefe und den Durchmesser der Freispülung und gegebenenfalls den mechanischen Aufschluss eingestellt werden.
Die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Wassersäule ist vorzugsweise vom Betrag zumindest so groß wie die Sedimentationsgeschwindigkeit des aufgeschlossenen Sediments.
Die Suspension aus Sediment und Wasser weist eine Dichte auf, die größer ist als die Dichte von Bernstein, so dass dieser aufschwimmt, wobei die Dichte von Bernstein (1,05 bis 1,1 Mg/m³) je nach Lagerstätte variieren kann. Die Dichte der Suspension ist entsprechend anzupassen.
Daher ist die Konzentration der Suspension im Suspensionsreaktor oder im Tank vorzugsweise auf einen Feststoffgehalt von mehr als 10 Gewichtsprozent Sediment oder eine Dichte von größer 1,1 Mg/m³ einzustellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhafterweise für die Gewinnung von Bernstein im Süßwasser (Dichte: 1 Mg/m³) als auch im Salzwasser (Dichte des Wassers der Ostsee: beispielsweise bei 1,5% Salzgehalt und 10°C 1,14 Mg/m³) geeignet, wobei dabei die entsprechenden Rahmenbedingungen, d. h. die unterschiedlichen Dichten zu berücksichtigen sind.
Besonders bevorzugt wird die Suspension zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, in einem Kreislauf wieder von der Gewässeroberfläche vorzugsweise über das Bohrgestänge zur Gewässersohle geführt und in die Wassersäule eingebracht, so dass vorteilhafterweise das Sediment sich nicht im Gewässer verteilt, sondern am Ort der ursprünglichen Lagerstätte verbleibt. Zudem kann durch eine Kreislaufführung auch Einfluss auf die Dichte der Suspension genommen werden.
Da bernsteinführende Lagerstätten häufig aus feinkörnigem Material (Schluff, Feinsand) bestehen, ist der Aufschluss durch eine hydrodynamische Wasserinjektion, bei Bedarf in Kombination mit einer mechanischen Fräse besonders für den Aufschluss und die Suspendierung geeignet.
Es wird zudem erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur in-situ Gewinnung von Bernstein aus unter Wasser liegenden Lagerstätten bereitgestellt, wobei die Vorrichtung einen Suspensionsreaktor, der eine rohrförmige bzw. langgestreckte, vertikal ausgerichtete Form besitzt und der an beiden Enden offen ausgebildet ist, mindestens ein Bohrgestänge, das zur Wasserinjektion ausgestaltet ist, und gegebenenfalls eine mechanische Vorrichtung zum Aufschluss der Lagerstätte aufweist.
Bei der mechanischen Vorrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Fräse oder dergleichen, die mit dem zumindest einen Bohrgestänge kombinierbar ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird in einem Gewässer mit einer unter Wasser liegenden Bernstein-Lagerstätte derart angeordnet, dass diese auf der Gewässersohle aufsitzt. Mittels des zumindest einen Bohrgestänges und nötigenfalls der mechanischen Vorrichtung wird das Sediment der Gewässersohle unterhalb der vom Suspensionsreaktor begrenzten Wassersäule aufgeschlossen, wobei sich, wie bereits im Rahmen des Verfahrens beschrieben, eine Suspension ausbildet, deren Dichte über die Menge des zugeführten Wassers einstellbar ist, so dass der Bernstein im Suspensionsreaktor aufschwimmt. Die obere Öffnung des Suspensionsreaktors ist vorzugsweise oberhalb der Gewässeroberfläche angeordnet, von wo der Bernstein geborgen werden kann.
Die für die hydrodynamische Wasserinjektion benötigte Wassermenge wird vorzugsweise einer Pumpenvorlage an der Gewässeroberfläche entnommen, in die gegebenenfalls auch die aus dem Suspensionsreaktor austretende Suspension eingebracht wird. Durch die Verbindung der Pumpenvorlage mit dem Steigrohr nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren ist diese ständig gefüllt. Ferner sind eine oder mehrere Pumpen vorgesehen, die das aus der Pumpenvorlage entnommene Wasser, gegebenenfalls mit Sediment, durch das zumindest eine Bohrgestänge in die bernsteinführende Lagerstätte an der Gewässersohle verpresst. Vorteilhafterweise wird durch diese Kreislaufführung der Suspension verhindert, dass sich das Sediment im Gewässer verteilt.
Das Bergen des Bernsteins erfolgt vorzugsweise über eine Abfischeinrichtung, die am Ende des Suspensionsreaktors diesen umfassend angeordnet ist. Die Abfischeinrichtung ist vorzugsweise kurz unter der Wasseroberfläche angebracht. Beim Austreten der Suspension mit den aufschwimmenden Bernsteinen werden diese herausgespült und von der Abfischeinrichtung aufgefangen. Diese kann beispielsweise als Gitterkorb ausgestaltet sein.
Das zumindest eine Bohrgestänge ist im einfachsten Fall über die gesamte Länge im Suspensionsreaktor angeordnet. Andere Ausführungsformen werden nachstehend bei der Beschreibung des Suspensionsreaktors dargestellt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Suspensionsreaktor aus einem Tank und einem Steigrohr ausgebildet, die ineinander übergehen. Der zur Gewässersohle offen ausgebildete Tank weist einen größeren Querschnitt auf als das Steigrohr, so dass durch die zum Aufschluss benötigte Wassermenge sich in diesem mit dem freigesetzten Sediment zu einer Suspension vermengen lässt und im auf dem Tank angeordneten Steigrohr im Wesentlichen die Suspension mit der definierten Dichte aufsteigt. Der Tank dient weiterhin dazu, einen Austrag der Suspension in das umgebende Gewässer zu verhindern.
Vorzugsweise weisen der Suspensionsreaktor oder der Tank und das Steigrohr einen runden Querschnitt auf. Zudem verjüngt sich der Tank vorzugsweise von seiner offenen Seite in Richtung des Steigrohrs, so dass sich keine Strömungswiderstände durch Kanten bzw. abrupte Querschnittsübergänge ergeben. Eine konische Ausgestaltung des Tanks kann auch lediglich als Übergang eines zylindrischen Tanks auf das Steigrohr vorgesehen werden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform des Suspensionsreaktors aus Tank und Steigrohr ist das zumindest eine Bohrgestänge vorzugsweise außerhalb des Steigrohrs geführt und erstreckt sich durch eine entsprechende Öffnung in den Tank. Bei Verwendung von lediglich einem Bohrgestänge kann dieses aber auch zentral im Steigrohr und im Tank angeordnet sein.
Vorzugsweise werden 2 bis 4 Bohrgestänge vorgesehen.
Das Ende oder der Endbereich des zumindest einen Bohrgestänges weist naturgemäß zumindest eine Öffnung für die Wasserinjektion in die Lagerstätte auf, die vorteilhafterweise einzeln ausrichtbar sind, um diese den Erfordernissen der Lagerstätte anzupassen.
Die Menge des freigespülten Sediments kann vorteilhafterweise über die Tiefe und den Durchmesser der Freispülung eingestellt werden.
Die Ausführung des Tanks besteht vorzugsweise aus korrosionsbeständigem Metall. Die Dimensionen des Tanks richten sich im Wesentlichen nach der Zusammensetzung des Sedimentes und der Aushubtiefe.
Als besonders vorteilhaft hat sich für die Dimensionierung des Tanks ein Verhältnis von Durchmesser zu Höhe von 0,07 bis 0,13 erwiesen.
Der Suspensionsreaktor oder das Steigrohr sind vorzugsweise mit einem schwimmfähigen Körper ausgestattet, der vorzugsweise als schwimmfähige Plattform beschaffen ist.
Vorzugsweise sind der schwimmfähige Körper oder die schwimmfähige Plattform derart ausgestaltet, dass der Suspensionsreaktor oder das Steigrohr davon umgeben ist. Mittels des schwimmfähigen Körpers oder der schwimmfähigen Plattform kann der Suspensionsreaktor horizontal auf der Gewässeroberfläche bzw. über der Lagerstätte positioniert werden.
Der Suspensionsreaktor oder das Steigrohr sind derart mit dem schwimmfähigen Körper oder der schwimmfähigen Plattform verbunden, dass eine vertikale Beweglichkeit erhalten bleibt. Als derartige Verbindung wird auch eine Ausgestaltung des schwimmfähigen Körpers oder der schwimmfähigen Plattform angesehen, bei der der Suspensionsreaktor oder das Steigrohr lediglich von dem schwimmfähigen Körper oder der schwimmfähigen Plattform umgeben ist.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung einen Vortrieb für das zumindest eine Bohrgestänge auf, der auf dem schwimmfähigen Körper oder der schwimmfähigen Plattform angeordnet ist und der dazu dient, den Suspensionsreaktor über das zumindest eine Bohrgestänge in das bernsteinführende Sediment auf der Gewässersohle abzusenken.
Die schwimmfähigen Plattform kann vorteilhafterweise auch zur Aufnahme von Arbeits- und Lagerraum sowie sonstiger notwendiger Aggregate, beispielsweise wie Generator, Pumpe, Vortrieb dienen.
Zudem weist die Vorrichtung zur zusätzlichen vertikalen Anpassung des Suspensionsreaktors oder des Steigrohrs vorzugsweise einen Hohlkörper oder Flotationskörper mit einem veränderlichen Auftrieb auf, der vorzugsweise das Steigrohr umgebend ausgebildet ist. So kann der Suspensionsreaktor im Gewässer besser positioniert werden und/oder nach Beendigung der Arbeiten von der Gewässersohle angehoben werden.
Der Flotationskörper kann mit Wasser geflutet und beispielsweise mittels eines Druckluftkompressors entleert werden.
Vorzugsweise ist dazu das Volumen des Flotationskörpers derart bemessen, dass bei gänzlicher Entleerung des Flotationskörpers ein Auftrieb von mindestens dem zweifachen des Gewichts der Vorrichtung erreicht wird.
Der Supensionsreaktor bzw. der Tank weist nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung an der Außenseite im Bereich der zur Gewässersohle gewandten Öffnung einen umlaufenden Dichtungskranz auf, der ein Entweichen der freigespülten und in Suspension gebrachten Sedimente in den umliegenden Wasserkörper verhindert. Der Dichtungskranz ist derart gestaltet, dass dieser auf der Gewässersohle flexibel aufliegt. Durch dessen Flexibilität ist vorteilhafterweise eine optimale Anpassung an die Oberflächenstruktur der Gewässersohle möglich.
Die Ausführungen zum Verfahren gelten in entsprechender Weise auch für die Vorrichtung und umgekehrt.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung zu dessen Ausführung haben gegenüber der üblicherweise verwendeten Förderung durch Bagger folgende Vorteile:

– kein Austrag von Sedimenten in den Freiwasserkörper der Gewässer,
– bei stark lokal begrenzter Förderung des Bernsteins ist die uneingeschränkte weitere Nutzung des Gewässers gegeben,
– hohe Umweltverträglichkeit, und
– die Gewinnung des bernsteinführenden Sediments und die Abtrennung des Bernsteins vom Sediment erfolgen in einem Arbeitsgang.

Dadurch kann kostenintensive Infrastruktur eingespart werden. Kostenintensive Hilfsstoffen zur Dichteeinstellung wie Natriumchlorid oder Magnesiumchlorid werden nicht benötigt. Das Pumpen großer Mengen an Sediment-Wasser-Suspensionen von der Lagerstätte zur Aufbereitung entfällt. Der schonende Aufschluss des Bernsteins führt zu sehr hochwertigem Rohmaterial.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert:
In einem Versuchsaufbau mit einem senkrecht stehenden Rohr, das einen Innendurchmesser von 0,19 m und eine Höhe von 2 m aufweist, so dass ein Verhältnis von Durchmesser zu Höhe von 0,095 gegeben ist, wird durch Umpumpen und Zugabe von Sediment eine Sedimentsuspension mit einer Dichte von 1,08 Mg/m³ eingestellt. Ferner werden Bernsteine in verschiedenen Größen zugegeben. Bei der eingestellten Dichte der Sedimentsuspension schwimmen von den zugegebenen Bernsteinen die Bernsteine mit einer Größe von ca. 2 × 2 × 2 mm bis 30 × 30 × 10 mm auf und gelangen über einen Überlauf des Rohrs in ein Auffangbecken. Vom Auffangbecken werden die Bernsteine geborgen.
Die Korngrößenverteilung des verwendeten Sediments und dessen Sedimentationsverhalten ist in den Tabellen 1 bzw. 2 angegeben. (Mittelwerte bestimmt aus je 2 Wiederholungsmessungen (n = 2))
In Versuchsreihen konnte ermittelt werden, dass der verwendete Bernstein bereits ab einer Sedimentsuspensionsdichte von 1,07 Mg/m³ (Mittelwert bestimmt aus 4 Wiederholungsmessungen (n = 4)) begann aufzuschwimmen.
Da das Aufschwimmen von der Dichte des Bernsteins und der Dichte der Sedimentsuspension abhängt, können mit dieser Technologie, nach Einstellung einer Sedimentsuspensionsdichte von 1,08 Mg/m³ oder höher auch größere Bernsteine geborgen werden. Tabelle 1: Korngrößenverteilung des verwendeten Sediments (n = 2)

Fraktion in Mikrometer [μm] Anteil in Prozent [%]

> 2000 0,0

< 2000 0,0

< 630 0,2

< 200 3,7

< 63 96,1

Tabelle 2: Sedimentationsverhalten der verwendeten Suspension (n = 2)

Zeit in Stunden [h] Sedimentierter Anteil in Prozent [%]

1 36,8

2 53,0

3 59,5

4 62,5

5 63,0

24 68,8
Zudem wird nachstehend die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
1 in einer schematischen Ansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur in-situ-Gewinnung von Bernstein aus unter Wasser liegenden Lagerstätten.
Die Vorrichtung 100 zur umweltfreundlichen in-situ-Gewinnung von Bernstein aus unter Wasser liegenden Lagerstätten erstreckt sich von einer Wasseroberfläche 10 bis zu einer Bernsteinlagerstätte an der Gewässersohle 11. Die Vorrichtung 100 weist einen Suspensionsreaktor 12 auf, der aus einem Tank 13 und einem Steigrohr 14 besteht. Der zur Gewässersohle 11 offene Tank 13, der eine zylindrische Grundform aufweist, sitzt auf der Gewässersohle 11 auf. An der der Gewässersohle 11 gegenüberliegenden Seite des Tanks 13 ist dieser sich konisch nach oben verjüngend ausgebildet und geht in ein Steigrohr 14 über, das über die Wasseroberfläche 10 hinausragt. Das über die Wasseroberfläche 10 herausragende Steigrohr 14 ist von einer schwimmfähigen Plattform 15 umgeben. Für eine hydrodynamische Wasserinjektion wird eine definierte Wassermenge mittels einer Pumpenvorlage 16, die in 1 nur schematisch dargestellt ist, die auf der Plattform 15 angeordnet ist, an der Gewässeroberfläche 10 entnommen und mittels einer Pumpe 17, die ebenfalls auf der Plattform 15 befindlich ist und auch nur schematisch dargestellt ist, durch mehrere Bohrgestänge 18 in die bernsteinführende Lagerstätte an der Gewässersohle 11 verpresst. Die Bohrgestänge 18 sind in den Tank 13 geführt und innen an der Wandung gleichmäßig verteilt, wobei an den Enden 19 der Bohrgestänge 18 Öffnungen vorgesehen sind, die zur Gewässersohle 11 ausgerichtet sind, so dass das durch die Wasserinjektion freigespülte Sediment in den Tank 13 gespült wird. Die Pumpenvorlage 16 ist mit dem Steigrohr 14 verbunden und wird durch das Prinzip der kommunizierenden Röhren ständig gefüllt. Durch die Wasserinjektion entsteht daher eine von unten nach oben gerichtete Strömung im Tank 13 und im Steigrohr 14, die eine Sedimentation der freigespülten feinkörnigen Sedimente verhindert.
Zudem bildet sich im Steigrohr 14 eine Sedimentsuspension aus, deren Dichte durch die zugeführte Wassermenge reguliert wird. Bei geeigneter Dichte schwimmt der freigespülte Rohbernstein in der Sedimentsuspension auf und steigt durch das Steigrohr 14 an die Gewässeroberfläche 10. Am Ende des Steigrohrs 14 kurz unter der Wasseroberfläche ist eine Abfischeinrichtung 20 vorgesehen, über die der aufschwimmende Rohbernsteins entnommen und auf die Plattform 15 transportiert werden kann. Die Plattform 15 dient zudem zur Aufnahme von Arbeits- und Lagerraum und notwendiger Aggregate. Der Durchmesser der Freispülung kann durch den Wasserdruck oder eine zusätzliche, nicht dargestellte mechanische Fräse eingestellt werden. Ein Vortrieb 23 ist auf der Plattform 15 auf der Wasseroberfläche 10 angebracht und dient dazu, den Supensionsreaktor 12 über die Bohrgestänge 18 in das bernsteinführende Sediment auf der Gewässersohle 11 abzusenken. Der Supensionsreaktor 12 ist im Bereich des Grundkörpers des Tanks 13 mit einem Dichtungskranz 21 versehen, der ein Entweichen der freigespülten und in Suspension gebrachten Sedimente in den umliegenden Wasserkörper verhindert. Der Dichtungskranz 21 liegt auf der Gewässersohle 11 auf und ist so gestaltet, das eine flexible Anpassung an die Oberflächenstruktur der Gewässersohle 11 ermöglicht wird. Unterhalb der Wasseroberfläche 10 ist um das Steigrohr 14 ein Flotationsring 22 angebracht, der es ermöglicht, nach Beendigung der Arbeiten an der Gewässersohle 11 den Suspensierungsreaktor 12 von der Gewässersohle 11 anzuheben, um ein Umsetzen zu erleichtern. Der Flotationsring 22 kann mit Wasser geflutet und mittels eines Druckluftkompressors entleert werden. Das Volumen des Flotationsrings 22 ist so bemessen, dass bei gänzlicher Entleerung der Flotationsring 22 einen Auftrieb von mindestens dem zweifachen des Gewichts der befestigten Vorrichtung 100 erreicht wird.
Bezugszeichenliste

100: Vorrichtung
10: Wasseroberfläche
11: Gewässersohle
12: Suspensionsreaktor
13: Tank
14: Steigrohr
15: Plattform
16: Pumpenvorlage
17: Pumpe
18: Bohrgestänge
19: Ende
20: Abfischeinrichtung
21: Dichtungskranz
22: Flotationsring
23: Vortrieb

Claims

Verfahren zur in-situ Gewinnung von Bernstein aus unter Wasser liegenden Lagerstätten, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lagestätte mit bernsteinführendem Sedimentmaterial mittels mindestens eines Wasserstrahls und gegebenenfalls mindestens einer mechanischen Vorrichtung aufgeschlossen wird, dass die aufgeschlossenen Sedimente in einer auf der Gewässersohle stehenden und sich zur Gewässeroberfläche erstreckenden Wassersäule, die vom umgebenden Wasserkörper isoliert ist, mittels des mit dem zumindest einen Wasserstrahls zugeführten Wassers suspendiert werden, wobei die zugeführte Wassermenge derart bemessen wird, dass die Suspension eine größere Dichte als die des zu fördernden Bernsteins aufweist, so dass der Bernstein auf der Gewässeroberfläche aufschwimmt, wo der Bernstein geborgen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das zugeführte Wasser eine zur Gewässeroberfläche gerichtete Strömung innerhalb der Wassersäule eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Wassersäule vom Betrag zumindest so groß wie eine Sedimentationsgeschwindigkeit des aufgeschlossenen Sediments.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension auf einen Feststoffgehalt von mehr als 10 Gewichtsprozent Sediment oder eine Dichte von größer 1,1 Mg/m³ eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zugeführte Wasser bzw. die Suspension zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig in einem Kreislauf von der Gewässeroberfläche zur Gewässersohle geführt und wieder der Wassersäule zugeführt wird.
Vorrichtung zur in-situ Gewinnung von Bernstein aus unter Wasser liegenden Lagerstätten, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) einen Suspensionsreaktor (12), der eine langgestreckte, vertikal ausgerichtete Form besitzt und der an beiden Enden offen ausgebildet ist, mindestens ein Bohrgestänge (18), das zur Wasserinjektion ausgestaltet ist, und gegebenenfalls eine mechanische Vorrichtung zum Aufschluss der Lagerstätte aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Vorrichtung eine Fräse ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Suspensionsreaktor (12) aus einem Tank (13) und einem Steigrohr (14) ausgebildet ist, die ineinander übergehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der einen Öffnung des Suspensionsreaktors (12) oder des Steigrohrs (14) eine Abfischeinrichtung (20) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Bohrgestänge (18) innerhalb des Suspensionsreaktors (12) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Bohrgestänge (18) teilweise innerhalb des Suspensionsreaktor (12) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Bohrgestänge (18) außerhalb des Steigrohrs (14) geführt ist und sich durch eine Öffnung in den Tank (13) erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) 2 bis 4 Bohrgestänge (18) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Bohrgestänge (18) zumindest eine Öffnung zur Wasserinjektion an einem freien Ende aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) eine oder mehrere Pumpen (17), die mit dem zumindest einen Bohrgestänge (18) verbunden sind, sowie eine Pumpenvorlage (16) aufweist, aus der die Pumpe (17) fördert, wobei die Pumpenvorlage (16) mit dem Suspensionsreaktor (12) oder dem Steigrohr (14) nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Suspensionsreaktor (12) oder das Steigrohr (14) mit einem schwimmfähigen Körper ausgestattet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der schwimmfähige Körper eine schwimmfähige Plattform (15) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der schwimmfähige Körper bzw. die schwimmfähige Plattform (15) den Suspensionsreaktor (12) oder das Steigrohr (14) umgibt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) einen Vortrieb (23) für das zumindest eine Bohrgestänge (18) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) einen Hohlkörper oder einen Flotationskörper (22) mit einem veränderlichen Auftrieb aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) an der Außenseite im Bereich der zur Gewässersohle gewandten Öffnung einen umlaufenden Dichtungskranz (22) aufweist.