DE2434411C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Fördern von Erzknollen o. dgl. vom Meeresboden - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Fördern von Erzknollen o. dgl. vom MeeresbodenInfo
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Description
— einen am Boden zum Meer hin offenen Trennraum (8) mit einer Trennkammer (14), in
der eine Zuführleitung (13) für eine zu trennende Mischung aus Knollen, Wasser und
Luft in eine Trenneinrichtung mündet, die die Knollen in einem Lagerbereich (16) zurückhält,
und
— einen überdruck-Verdichter (19), der einerseits
das Ansaugen «und das Umwälzen der hochgeförderten Luft od andererseits die Injektion
von Luft in mindestens einen Verdüser (37) ermöglicht, der an einem Rohr (4) zum
Hochfördern der Mischung vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Steuerraum (7) unter Atmosphärendruck
mit einem Leitstand (9) und einem Kraftwerk (10).
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung ein Gitter
(15) aufweist, das den Durchtritt der Knollen verhindert und durch Schrägstellen das Ansammeln
der Knollen in dem Lagerbereich (16) erleichtert.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine Ladepumpe (23a,) zum
Absaugen der Knollen aus einem Lagerbereich (16) des Trennraumes (8) und zur Förderung an die
Oberfläche.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch mit zwei Ballasteinrichtungen
(27) versehene Motoren mit Schrauben (26,26')·
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch eine Versorgungsleitung (20)
für Luft von der Oberfläche.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Hochförderrohres
(4) und eines geneigten Rohres (5) die Verbindung zum Sammelfahrzeug (6) hergestellt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohr (4) aus Rohrteilen (28) gebildet ist, die durch Ineinandergreifen miteinander
verbunden und durch einen Ballast (42) gehalten sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (5) am Sammelfahrzeug
(6) mittels eines Gelenks (44) in einer nahezu vertikalen Lage gesichert ist.
ίο Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern von
Erzknollen o.dgL vom Meeresboden, bei dem am Meeresboden ein Sammelfahrzeug die Knollen aufnimmt,
wäscht sowie vorzerkleinert und diese in Mischung mit der notwendigen Wassermenge, durch
i$ Injektion von Druckluft über ein Rohr in Erzfrachter an
der Oberfläche gefördert werden.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die Knollen, die man vom Meeresboden gewinnen will, liegen in verschiedenen Tiefen. Sie enthalten im wesentlichen Mangan und auch andere Metalle, wie Eisen, Nickel, Molybdän, Kobalt und Kupfer. Sie bilden daher eine unerschöpfliche, gesuchte Erzquelle, und zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen zum Abbau wurden daher schon entwickelt
Die Knollen, die man vom Meeresboden gewinnen will, liegen in verschiedenen Tiefen. Sie enthalten im wesentlichen Mangan und auch andere Metalle, wie Eisen, Nickel, Molybdän, Kobalt und Kupfer. Sie bilden daher eine unerschöpfliche, gesuchte Erzquelle, und zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen zum Abbau wurden daher schon entwickelt
Verschiedene dieser Verfahren verwenden Pumpen, die eine Mischung aus Knollen und Meerwasser in ein
Gehäuse saugen und die Knollen in die Laderäume eines Erzfrachters fördern.
Andere Verfahren verwenden einen Hochförderer, der auf der Injektion von Luft in das die hochzufördernde
Mischung enthaltende Rohr beruht. Die erzeugten Luftblasen machen die Mischung leichter und reißen sie
in die Förderleitung mit
Gemäß einem anderen verwendeten Verfahren wird die Mischung in ein Gehäuse unter Druck zur
Meeresoberfläche verdrängt, jedoch erfordert dies die Verwendung einer Schleusenkammer, um die Knollen
auf Umgebungsdruck zu bringen, was das Verfahren kompliziert.
Die DE-AS 21 23 211 betrifft eine Einrichtung zum
Fördern von submarin abgelagerten Feststoffen an die Wasseroberfläche, wobei zwischen Wasseroberfläche
und Meeresboden eine Zwischenstation angeordnet ist, die mit einer Pumpeinrichtung und mit Rohrleitungen
versehen ist. Die Zwischenstation ist als bemannter Befehlsstand ausgebildet und enthält eine das Feststoffgemisch
vom Transportwasser trennende Einrichtung. Die bekannte Einrichtung erfordert einen sehr großen
Aufwand und ist mit erheblichem Energiebedarf behaftet.
Die Untersuchung des Förderns mittels Injektion von Luft hat zu folgenden Ergebnissen geführt:
Entsprechend dem Fördern an die Oberfläche nimmt Jas Luftvolumen wegen der Druckverminderung zu.
Entsprechend dem Fördern an die Oberfläche nimmt Jas Luftvolumen wegen der Druckverminderung zu.
Diese Zunahme ist sehr bedeutend bei den letzten Metern des Hochförderns, wobei sich das Volumen bei
den letzten zehn Metern verdoppelt.
Es gibt darüber hinaus einen Grenzwert der Luftmenge, über der sich die Art des Abfließens ändert.
Ausgehend von diesem Grenzwert ruft jede Zunahme der Luftmenge einen immer geringer werdenden
Beitrag zum Pumpen hervor und schafft so einen Energieverlust.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Pumpenergie zu sparen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch angeführten Merkmale gelöst.
Bei einer Zwischenlagerung der Mischung in einer Tiefe von z. B. 40 m nimmt ein Luftvolumen Vi, das in
einer Tiefe von 3000 m injiziert wurde, das entspannte Volumen von 60 Vi ein, während es an der Wasseroberfläche
300 Vi einnehmen würde. Es wird deshalb ein Entspannungsfaktor erhalten, der 5mal geringer ist als
beim Einsaugen direkt an der Oberfläche.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist im Anspruch 2 gekennzeichnet Die Unteransprüche
3—10 kennzeichnen zweckmäßige weitere Ausführungen.
Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigt
F i g. 1 eine Gesamtansicht der Vorrichtung, 1 ■-■
Fig.2 genauer schematisch die Anordnung der Rohrteile, die mit dem senkrechten Baggerrohr
verbunden sind,
Fig.3 das geneigte Baggerrohr und seine Verbindung mit dem Sammelfahrzeug. 2»
In der Gesamtanordnung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ist eine Tauchstation 1 dargestellt, die an ihrem
oberen Ende durch ein Rohr 2 mit einem Erzfrachter 3 und an ihrem unteren Ende durch ein Förderrohr, das
einsenkrechtes Rohr4und ein geneigtes Rohr5enthält, r>
mit einem Sammelfahrzeug 6 verbunden ist
Die Tauchstation 1, die zur Betriebssteuerung der verschiedenen Bauteile der Vorrichtung dient und
insbesondere zum Lagern der aufgesammelten Knollen, enthält einen Steuerraum 7, der auf Atmosphärendruck j:>
gehalten ist, mit einem Leitstand 9, von dem aus insbesondere mittels Fernsehen das Verfahren des
Sammelfahrzeugs 6 verfolgt und sein Verfahren gesteuert werden kann, und mit einer Energieerzeugungszentrale
oder einem Kraftwerk 10. Der Leitstand r> 9 ist mit einem Mannloch und einer Schleuse 11
versehen, um das Wiederauftauchen und das Versorgen der Besatzung zu ermöglichen.
Die Tauchstation 1 enthält ebenso einen Trennraum 8, der eine wichtige Rolle spielt, und der nicht auf -"'
Almosphärendruck ist, da er zum Meer zu über eine in seinem Bode., vorgesehene Eintrittsöffnung 12 offen ist.
Das Ausschütten der Mischung aus den vom Meeresboden geholten Knollen, dem Transportwasscr und der
Hochförderluft erfolgt durch eine gekrümmte Zuführ- ■»·
leitung 13, die in eine Trennkammer 14 oberhalb eines den Durchtritt der Knollen verbundenen Gitters 15
mündet, das durch seine Neigung d&s Ansammeln der Knollen in einem Lagerbereich 16 erleichtert, während
das Transportwasser wieder in das Meer zurückgeführt '>'
wird und die Hochförderluft oben in den Trennraum 8 über ein Filter 17 gedrückt wird, das über ein Rohr 18
mit einem Überdruck-Verdichter 19 verbunden ist, der Luft in das senkrechte Hochdruckförderrohr 4 über eine
(nicht dargestellte) Leitung schickt. Eine Versorgungs- >J
leitung 20 ist in Höhe ihres Durchtritts durch eine öffnung 21 im oberen Teil des Trennraums 8 gekrümmt.
Ein an beiden Seiten der öffnung 21 befestigter Träger 22 hält die Versorgungsleitung 20 senkrecht bis zu ihrem
Durchtritt durch eine Stütz-Boje 23, von wo sie sich in (Ό
die freie Luft über dem Meer öffnet. Die Versorgungsleitung 20 ist entlang ihrer Länge biegsam, wobei sie die
Verbindung zwischen dem Lagerbehälter und der freien Luft herstellt. Durch die Versorgungsleitung 20 wird
einerseits die Luftversorgung des Leitstandes 9 und des "5
Kraftwerks 10 und andererseits die notwendige Ergänzung für den Überdruck-Verdichter 19 erreicht,
wegen der unvermeidbaren Verluste im Augenblick der Trennung, durch verschiedene Lecks und durch den
Verbrauch der Ballasteinrichtung.
Das ebenfalls am Träger 22 abgefangene biegsame Rohr 2 ist mit einer Ladepumpe 23a verbunden, die auf
einem über dem Lagerbereich 16 vorgesehenen Rahmen befestigt und mit einem Ansaugrohr 24
versehen ist, dessen Kopf bis zum Grund oder Boden des Lagerbereichs 16 ragt, um ihn gegebenenfalls
vollständig entleeren zu können. Das biegsame Rohr 2 tritt auch durch die Boje 23 hindurch und wird an der
Meeresoberfläche durch mehrere kleine Bojen 23 so abgestützt, daß sein Ende 25 ständig zugänglich bleibt
und am oberen Rand des Laderaums des Erzfrachters angeschlossen werden kann. Diese biegsame Verbindung
ermöglicht eine kontinuierliche Beladung des Frachters, selbst bei schlechtem Wetter. Die Förderleistung
der Ladepumpe 23a ist höher als die Pumpförderleistung durch Injektion von Luft, um Unterbrechungen
durch Wechseln der Frachter Rechnung zu tragen.
Das Aufsteigen, Absenken und Verfahren der Tauchstatiofl 1 wird in bekannter Weise durch
Schraubenantriebe 26 und 26' zus^nmen mit zwei Ballast-Tanks 27 ermöglicht, die im oberen Teil und an
den Seitenteilen der Tauchstation 1 befestigt sind und deren Füllen und Entleeren mit Wasser abhängig von
der Lagerung der Knollen vom Leitstand 9 aus gesteuer* wird.
Das Rohr 4 wird durch das Zusammenfügen von Rohrteilen 28 gebildet, die in einem Reserveraum 30
gelagert sind. Das Absenken der Rohrteile 28 erfolgt durch einen Schacht oder Stutzen 31, der am Boden des
Raumes 8 angeordnet ist. Jedes Rohrteil 28 ist hohl und weist ein mit Außengewinde versehenes Ende 29 auf,
das in die Innenbohrung am anderen Ende eines folgenden Rohrteils 28' eingeschraubt werden kann. Es
wird so der in F i g. 2 dargestellte Aufbau erreicht. Um ein Abfallen des letzten mit den anderen Rohrteilen 28
verbundenen Rohrteils 28 in den Stutzen 31 zu vermeiden, ist dieses letzte Rohrteil 28 mit einem
Ringbund 32 versehen, der groß genug is!, un; auf
Rändern 33,34 des Stutzens 31 ruhen zu können.
Ein Ringbacken 35 kann an den Kopf eines Rohrteils 28 geführt werden und ermöglicht dessen Befestigung
durch Verschrauben mit einem anderen Rohrteil 28' oder mit einem versenkbaren Verbindungsglied 36. Drei
Rohrteile 28 sind mit einem Verdüser 37 versehen, der ein Ringgehäuse 38 aufweist, an das ein Eiiitrittsrohr 39
für heiße Luft befestigt ist, das seinerseits mit dem Überdruck-Verdichter 19 verbunden ist, und in Höhe
jedes Ringgehäuses 38 besitzt die Wand der Rohrteile 28 öffnungen 40, die auf diese Weise Durchtrittsöffnungen
für die vom Leitstand 9 aus unter Druck injizierte Luft bilden. Das versenkbare Verbindungsglied 36 wird
durch Einwirken einer Teleskophaube 41 in Lage gehalten. Die Verdüser 37 sind in verschiedenen Tiefen
angeordnet, um fortschreitend zu pumpen, wobei durch den obersten Verdüser 37 begonnen wird.
Das Verbindungsrohr 5 zwischen dem Sammelfahrzeug 6 und dem Rohr 4 besitzt eine mittlere Dichte
ähnlich dem des Wassers, um die mechanischen Wirkungen herabzusetzen und um die notwendige Kraft
zum Verschieben des Sammelfahrzeugs 6 zu verringern.
Das Rohr ist im allgemeinen aus Stahl und mit
Schwimmkörpern versehen. Ein Ballss» 42 kann gegebenenfalls am Ende des Hochdruckförderrohres 4
und in einer Tiefe befestigt sein, die ein geeignetes Verschieben des Samnelfahrzeugs 6 ermöglicht, wobei
das Rohr 4 so senkrecht wie möglich gehalten wird.
Wenn die Tauschstation I festliegt, kann das Sammclfahrzeugfc
einen Bereich von mehreren hundert Metern Amplitude überstreichen bei einer Verbindung zwischen
den Rohren 4 und 5. die etwa 1000 in über dem Boden angeordnet ist. Das Rohr 5 kann fest sein, teleskopisch >
oder nicht oder auch gut elastisch. Das Sammelfahrzeug 6 besitzt eine (nicht dargestellte) Fortbewegungseinrichtung
oder einen Antrieb, durch den es in die beiden Richtungen bewegt werden kann. Das Einsammeln der
Knollen oder Ablagerungen erfolgt bei jeder der beiden w Bewegungsrichtungen. Die Energie wird ihm über ein
Stromkabel, das mit dem Leitstand verbunden ist.
zugeführt, von dem aus das Sammelfahr/eug 6 steuerbar ist. Das Sammelfahrzeug 6 ist mit Einrichtungen
versehen, durch die die Knollen eingesammelt, gewä- π
sehen oder gebürstet, vorzerkleinert und der Basis des Hochförderrohres 5 zugeführt werden können. Die
Knollenmenge wird vom Leitstand 9 aus geregelt durch Steuern der Geschwindigkeit des Sammelfahrzeugs 6
L-Cr^,cineriingsrnenge unc -"'
der Transportmenge der Knollen im Sammelfahr/eug 6.
Für jede Lage der Tauchstation I überstreicht das Sammelfahr/eug 6 einen Gebielsstreifen. der durch
Zeichen 45 begrenzt ist. Es ist vorgesehen. Tausende von Tonnen täglich hochzufördern. und deshalb erfolgt
das Überstreichen des Gebietes durch das Sammeifahrzeug 6 durch Hin- und Hergehen, wobei die
Tauchstation 1 sich langsam verschiebt und einem Weg gefolgt wird, der der Mittellinie der Transversalamplitude
der Verschiebung des Sammelfahrzcugs 6 am Boden entspricht. Das ermöglicht eine sehr kleine Geschwindigkeit
für die Tauchstation I und einen geringen Energieaufwand zum Ziehen der Rohre 4 und 5.
Eine Regeleinrichtung 46 in Verbindung mit Meßgeraten
für die Dichte der durch das Rohr 5 hindurchtretenden Mischung aus Knollen und Meerwasser steuert
gegebenenfalls das öffnen eines Ventils, um ein Verstopfen des Rohres zu vermeiden, und um die
Erzkonzentration zu steuern.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zum Fördern von Erzknollen od. dgl.
vom Meeresboden, bei dem am Meeresboden ein Sammelfahrzeug die Knollen aufnimmt, wäscht
sowie vorzerkleinert und diese in Mischung mtf der notwendigen Wassermenge, durch Injektion von
Druckluft über ein Rohr in Erzfrachter an der Oberfläche gefördert werden, dadurch gekennzeichnet,
daß in einem ersten Schritt die Mischung in einem zum Meer offenen und im Inneren einer Tauchslation
(1) vorgesehenen Trennraum (8) geführt wird, wobei der Druck gleich dem Druck des Meeres in
der Eintauchtiefe gehalten wird, die mehr als 100 m erreichen kann, und die Luft der Mischung unter
einem Druck der Eintauchtiefe entsprechende Volumen eingesaugt wird, um es wieder in das Rohr
mittels eines Oberdruck-Verdichters (19) zu injizieren,
und
daß in einem zweiten Schritt die Knollen von der Luft getrennt zur Oberfläche gepumpt werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I1 mit einer Tauchstation, gekennzeichnet
durch
Applications Claiming Priority (1)
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