JP2001303881A - マンガン団塊の揚鉱方法、マンガン団塊の揚鉱用索状体、マンガン団塊の揚鉱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大がかりな装置を必要とせず、団塊を海水及
び泥等から分離する必要がなく、マンガン団塊を容易に
引き上げることができるマンガン団塊の揚鉱方法、マン
ガン団塊の揚鉱用索状体及びマンガン団塊の揚鉱装置を
提供する。 【解決手段】 端部にリング部１ａを形成した、隣り合
う２本の索状体としてのワイヤロープ１のリング部１
ａ，１ａ同士をリング２により接続し、このリング２に
シャックル３を係止させ、さらに、シャックル３の両端
部に架け渡されたネジ３ａに、取付け金具４を介して浮
き５を接続する。先端のワイヤロープ１のリング部１ａ
には磁石６が取り付けられており、磁石６がマンガン団
塊を吸着させた後に、ウインチ１０によりワイヤロープ
１を巻き上げて、マンガン団塊を揚鉱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マンガン団塊を船
上まで揚げるマンガン団塊の揚鉱方法、これを実施する
ためのマンガン団塊の揚鉱用索状体及びマンガン団塊の
揚鉱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】湖や海
の堆積物の上に半埋没又は堆積物中に浅く埋没して存在
するマンガン及び鉄の酸化物を主とする黒色の塊をマン
ガン塊といい、大部分は水深４０００〜６０００ｍの海
底に存在している。団塊に含まれるマンガン、ニッケ
ル、銅、コバルトは需要が急激に増加している希少金属
であり、団塊の鉱物資源的重要性が強調されている。表
１に三大洋別のマンガン団塊の金属含有率（％）を示
す。

【０００３】

【表１】

【０００４】団塊は主に海底で成長する自生鉱物より形
成されるので、成長速度は百万年で数ｍｍ程度である。
このマンガン団塊の採鉱作業には海底で団塊を集める集
鉱作業と、集めた団塊を船上まで揚げる揚鉱作業とがあ
る。揚鉱方法として種々の方法が考案されているが、企
業的に可能と思われる方法は、（１）流体ドレッジ方
法、（２）エアリフト方法、（３）連続バケット方法の
３つの方法である。（１）の流体ドレッジ方法は、水中
に設置した負圧ポンプを用いて、船から海底に下ろした
鉄管（揚鉱管）で海底の団塊を海水とともに船上に吸い
上げる方法、（２）のエアリフト方法は、船上の加圧ポ
ンプで空気を揚鉱管の途中に圧入し、空気の上昇によっ
て管内に上昇水流をつくり、空気・海水・団塊・泥の混
合物を船上に押し上げる方法、（３）の連続バケット方
法は、たくさんの採掘バケットをつるした長い連続した
浮きロープを海底にループ状に下ろし船上のモータで運
転し、バケットに入った団塊と泥とを船上に運ぶ方法で
ある。

【０００５】１９７８年に、水深５０００ｍ以上のマン
ガン銀座（ハワイ南東）において、（１）及び（２）の
方法を用いた揚鉱の実験が行われ、大量の鉄・マンガン
団塊が採取された。しかし、この（１）及び（２）の方
法は大がかりな装置を必要としており、（１）の場合は
団塊を海水から分離しなければならず、（２）の場合は
団塊を海水及び泥から分離しなければならず、手間がか
かるという問題がある。また、（３）の場合は水深３０
００ｍ以浅では実用性があるが、水深３０００ｍ以上の
深海では作業が困難であるという問題があり、浮きロー
プを巻き上げるときに「折れ」が発生するという問題、
汲み上げたバケットの泥の中からマンガン団塊を分離し
なければならないという問題がある。

【０００６】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、本願の第１発明及び第６発明は、索状体の一端
に磁石を取り付け、索状体の所定部分毎にその部分に働
く重力に対応する浮力を付与するための浮きを取り付け
ることにより、大がかりな装置を必要とせず、団塊を海
水及び泥等から分離する必要がなく、マンガン団塊を容
易に引き上げることができるマンガン団塊の揚鉱方法及
びマンガン団塊の揚鉱装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】本願の第２発明は、ウインチにより索状体
を巻き上げ、荷重検出センサによりその荷重を検出し
て、磁石がマンガン団塊を吸着させたか否かを判断する
ことにより、容易に磁石を引き上げるタイミングを図る
ことができるマンガン団塊の揚鉱方法を提供することを
目的とする。

【０００８】本願の第３乃至第５発明は、一端に磁石を
取り付けるべくなし、所定部分毎に、その部分に働く重
力に対応する浮力を付与するための浮きを取り付けるべ
くなすことにより、一端に取り付けた磁石にマンガン団
塊を吸着させた後に、容易にマンガン団塊を引き上げる
ことができ、しかも巻き上げるときに「折れ」が発生し
ないマンガン団塊の揚鉱用索状体を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１発明のマンガン団塊
の揚鉱方法は、一端に磁石を取付けてあり、所定部分毎
に、その部分に働く重力に対応する浮力を付与するため
の浮きを取り付けた索状体を船上から下ろし、前記磁石
が海底に達してマンガン団塊を吸着させた後に、索状体
を船上に巻き上げてマンガン団塊を揚鉱することを特徴
とする。

【００１０】第２発明のマンガン団塊の揚鉱方法は、第
１発明において、ウインチにより前記索状体を巻き上
げ、荷重検出センサによりその荷重を検出して、前記磁
石がマンガン団塊を吸着させたか否かを判断することを
特徴とする。

【００１１】第３発明のマンガン団塊の揚鉱用索状体
は、一端に磁石を取り付けるべくなしてあり、所定部分
毎に、その部分に働く重力に対応する浮力を付与するた
めの浮きを取り付けるべくなしてあることを特徴とす
る。

【００１２】第４発明のマンガン団塊の揚鉱用索状体
は、第３発明において、端部をリング状に形成した、隣
り合う２本の索状体の前記端部同士をリングを介して接
続するのを複数回繰り返してあり、前記リングにシャッ
クルを介して前記浮きを取り付けるべくなしてあること
を特徴とする。

【００１３】第５発明のマンガン団塊の揚鉱用索状体
は、第３又は第４発明において、複数箇所、両端部をリ
ング状に形成した索状体の一端部を通してあり、他端部
にシャックルを介して前記浮きを取り付けるべくなして
あることを特徴とする。

【００１４】第６発明のマンガン団塊の揚鉱装置は、第
３乃至第５発明のいずれかに記載のマンガン団塊の揚鉱
用索状体と、前記マンガン団塊の揚鉱用索状体に浮力を
付与するための浮きと、前記マンガン団塊の揚鉱用索状
体の一端に接続され、マンガン団塊を吸着させるための
磁石と、前記マンガン団塊の揚鉱用索状体を巻き上げる
ためのウインチとを備えたことを特徴とする。

【００１５】表１に示したように、マンガン団塊は鉄を
含有しているので、磁石により吸着される。第１発明の
マンガン団塊の揚鉱方法においては、索状体の一端に取
り付けた磁石に団塊を吸着させて直接引き上げるので、
パイプを通して吸い上げる方法と比較して、大がかりな
装置を必要とせず、団塊を海水及び泥等から分離する必
要がない。そして、索状体の所定部分毎にその部分に働
く重力に対応する浮力を付与するための浮きを取り付け
てあるので、マンガン団塊を容易に引き上げることがで
きる。浮きは、前記重力と、その部分に働く浮力との差
より少し小さい浮力を付与するように構成するのが、索
状体が海流等により流されたりすることがなく、磁石を
船上から真下に吊り下げることができるので好ましい。

【００１６】第２発明のマンガン団塊の揚鉱方法におい
ては、ウインチにより索状体を巻き上げ、荷重検出セン
サによりその荷重を検出して、磁石がマンガン団塊を吸
着させたか否かを判断するので、容易に磁石を引き上げ
るタイミングを図ることができる。

【００１７】第３乃至第５発明のマンガン団塊の揚鉱用
索状体においては、一端に磁石を取り付けるべくなして
あり、所定部分毎に、その部分に働く重力に対応する浮
力を付与するための浮きを取り付けるべくなしてあるの
で、一端に取り付けた磁石にマンガン団塊を吸着させた
後に、容易にマンガン団塊を引き上げることができる。

【００１８】第６発明のマンガン団塊の揚鉱装置におい
ては、索状体の一端に取り付けた磁石に団塊を吸着させ
て直接引き上げるので、パイプを通して吸い上げる装置
等と比較して大がかりでなく、団塊を海水及び泥等から
分離する必要がない。そして、索状体の所定部分毎にそ
の部分に働く重力に対応する浮力を付与するための浮き
を取り付けてあるので、マンガン団塊を容易に引き上げ
ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づいて具体的に説明する。 実施の形態１．図１は、本発明の実施の形態１に係るマ
ンガン団塊の揚鉱装置を示す模式図であり、図２は、索
状体としてのワイヤロープの接続部分を示す一部拡大図
である。図中１はワイヤロープである。ワイヤロープ１
は、硬鋼線を複数本より合わせたストランドを３本より
合わせたものであり（（株）シーエフワイヤーロープ
製、ＩＷＲＣ 6xＷＳ31Ｇ/ Ｏ12ｍｍＢ種）、直径１２
ｍｍ、長さ１０００ｍである。ワイヤロープ１の両端は
リング状に曲げられてリング部１ａが形成されており、
先端部が曲げ開始点に合わされた状態で固定具１ｂによ
り固定されている。

【００２０】２本のワイヤロープ１，１のリング部１
ａ，１ａ同士がリング２により接続されており、このリ
ング２にシャックル３が係止されている。シャックル３
はＵ字形をなしており、両端部にネジ３ａが架け渡され
ている。このネジ３ａに、取付け金具４を介して球状の
浮き５が接続されている。取付け金具４の端部にはリン
グ部４ａが形成されており、このリング部４ａがネジ３
ａに係止されている。

【００２１】１０００ｍのワイヤロープ１の自重は６１
９ｋｇであり、このワイヤロープ１に働く重力は、６１
９×９．８＝６０６６．２（Ｎ）である。このワイヤロ
ープ１の体積は、０．６×０．６×３．１４×１０００
×１００＝１１３０４０（ｃｍ³ ）であり、海水の密度
を１．０３とすると、ワイヤロープ１に働く浮力は、１
１３０４０×１０^-3×１．０３×９．８＝１１４１．０
（Ｎ）である。浮き５が、上記重力と浮力との差である
４９２５．２Ｎと完全に等しい浮力を付与するものとす
ると、ワイヤロープ１が海流等により流されやすくな
り、後述する磁石６を船上から真下に吊り下げるのが困
難になるので、これよりも少し小さい浮力を付与すべく
構成されている。

【００２２】ワイヤロープ１は上述のようにして５本接
続されており、それぞれの接続部分に浮き５が取り付け
られている。そして、先端のワイヤロープ１の端部に形
成されたリング部１ａには、円錐形状の永久磁石である
磁石６が取り付けられている。磁石６は、海底に存在す
る直径１０ｃｍ前後のマンガン団塊７を吸着するだけの
磁力を有している。

【００２３】５本のワイヤロープ１は、船８上に設置さ
れたウインチ１０から海底に垂れ下げられている。ウイ
ンチ１０は、その軸受部１０ａをフレーム９に支持され
ている。ウインチ１０には、モータ（図示せず）及び荷
重検出センサ１１が接続されており、荷重検出センサ１
１によりウインチ１０にかかる荷重が検出される。

【００２４】以下に、上述のマンガン団塊の揚鉱装置を
用いてマンガン団塊の揚鉱を行う方法について説明す
る。まず、船８をマンガン団塊の存在場所で停止させ
る。最初、５本のワイヤロープ１は、それぞれの接続部
分にシャックル３を取り付けていない状態で、ウインチ
１０に巻取られており、ウインチ１０により船８からワ
イヤロープ１を垂れ下げる。そして、ワイヤロープ１の
接続部分を海に下ろす前に、この接続部分のリング２に
シャックル３を介して浮き５を取り付け、この状態でワ
イヤロープ１を下ろす。

【００２５】ウインチ１０の回転速度と時間とから、海
底に下ろしたワイヤロープ１の長さが求められる。この
長さとその場所の深さとが略一致したと考えられた時点
で、少しワイヤロープ１を引き上げ、その時の荷重を荷
重検出センサ１１により測定し、磁石６がマンガン団塊
７を吸着したか否かを判断する。

【００２６】磁石６がマンガン団塊７を吸着したと判断
した場合、ウインチ１０によりワイヤロープ１を巻き上
げる。ワイヤロープ１は、その接続部分が船上に引き上
げられる度に、シャックル３のネジ３ａをゆるめてシャ
ックル３及び浮き５をリング２から外し、ウインチ１０
に巻取らせる。ワイヤロープ１の接続部分に浮き５が取
り付けられており、ワイヤロープ１に働く重力と略等し
い浮力が付与されているので、ワイヤロープ１は容易に
引き上げることができる。

【００２７】実施の形態２．図３は、本発明の実施の形
態２に係るマンガン団塊の揚鉱装置を示す模式図であ
り、図４は、浮きの取付け部分を示す一部拡大図であ
る。図１と同一部分は同一符号で示す。ワイヤロープ１
は、硬鋼線を複数本より合わせたストランドを３本より
合わせたものであり（（株）シーエフワイヤーロープ
製、３×(39)12ｍｍＢ種）、直径１２ｍｍ、長さ１００
０ｍである。

【００２８】このマンガン団塊の揚鉱装置においては、
２本のワイヤロープ１，１の接続部分に実施の形態１の
装置と同様にして浮き５が取り付けられており、各ワイ
ヤロープ１についても、上記接続部分から１００ｍ毎
に、浮き５が取り付けられている。ワイヤロープ１に
は、接続部分から１００ｍ毎に、両端にリング部１２
ａ，１２ａが形成された、５ｍのワイヤロープ１２の一
方のリング部１２ａが通されており、他方のリング部１
２ａに、シャックル３を介して浮き５が取り付けられて
いる（図４参照）。ワイヤロープ１２のリング部１２ａ
は、先端部が曲げ開始点に合わされた状態で固定具１２
ｂにより固定されている。

【００２９】ワイヤロープ１の１００ｍ分の自重は６
２．８ｋｇであり、この部分に働く重力は、６２．８×
９．８＝６１５．４（Ｎ）である。この部分の体積は、
０．６×０．６×３．１４×１００×１００＝１１３０
４（ｃｍ³ ）であり、海水の密度を１．０３とすると、
この部分に働く浮力は、１１３０４×１．０３×１０^-3
×９．８＝１１４．１（Ｎ）である。浮き５が、上記重
力と浮力との差である５０１．３Ｎと完全に等しい浮力
を付与するものとすると、ワイヤロープ１が海流等によ
り流されやすくなり、磁石６を真下に吊り下げるのが困
難になるので、これよりも少し小さい浮力を付与すべく
構成されている。

【００３０】マンガン団塊の揚鉱は、実施の形態１にお
けるマンガン団塊の揚鉱装置を用いた場合と同様にして
実施する。この実施の形態においては、１００ｍ毎にワ
イヤロープ１に浮き５を取り付けているので、実施の形
態１の装置の浮き５と比較して、付与すべき浮力が小さ
くて済む。

【００３１】なお、上記実施の形態１及び２において
は、同一のワイヤロープ１を５本接続する場合につき説
明しているがこれに限定されるものではなく、磁石６が
取り付けられている側のワイヤロープ１を細くするよう
にしてもよい。これに対応させて、浮き５の付与する浮
力も変える。また、磁石６が取り付けられている側の浮
き５の剛性を高くしてもよい。そして、浮き５及び磁石
６の形状は、上記実施の形態１及び２において説明した
形状に限定されるものではない。

【００３２】さらに、上記実施の形態１及び２において
は、浮き５を等間隔に取り付ける場合につき説明してい
るが、これに限定されない。但し、この場合は、各浮き
５が各部分に働く重力に対応する浮力を付与するように
する。また、磁石６は永久磁石に限定されるものではな
く、電磁石等でもよい。電磁石を用いた場合は、マンガ
ン団塊を吸着させた時に荷重検出センサ１１が検出した
荷重に従い、電磁石に印加する電圧を制御することによ
り、マンガン団塊の重量に対応させて磁力を変化させる
ことも可能である。そして、上記実施の形態１及び２に
おいては、索状体としてワイヤロープ１を使用した場合
につき説明しているがこれに限定されるものではなく、
他の材料からなるロープ又はチェーン等を使用してもよ
い。本発明は、種々の設計変更が可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上、詳述したように、第１発明による
場合は、索状体の一端に取り付けた磁石にマンガン団塊
を吸着させて直接引き上げるので、パイプを通して吸い
上げる方法と比較して、大がかりな装置を必要とせず、
団塊を海水及び泥等から分離する必要がない。そして、
索状体の所定部分毎にその部分に働く重力に対応する浮
力を付与するための浮きを取り付けてあるので、マンガ
ン団塊を容易に引き上げることができる。

【００３４】第２発明による場合は、ウインチにより索
状体を巻き上げ、荷重検出センサによりその荷重を検出
して、磁石がマンガン団塊を吸着させたか否かを判断す
るので、容易に磁石を引き上げるタイミングを図ること
ができる。

【００３５】第３乃至第５発明による場合は、一端に磁
石を取り付けるべくなしてあり、所定部分毎に、その部
分に働く重力に対応する浮力を付与するための浮きを取
り付けるべくなしてあるので、一端に取り付けた磁石に
マンガン団塊を吸着させた後に、容易にマンガン団塊を
引き上げることができる。

【００３６】第６発明による場合は、索状体の一端に取
り付けた磁石に団塊を吸着させて直接引き上げるので、
パイプを通して吸い上げる装置等と比較して、大がかり
でなく、団塊を海水及び泥等から分離する必要がない。
そして、索状体の所定部分毎にその部分に働く重力に対
応する浮力を付与するための浮きを取り付けてあるの
で、マンガン団塊を容易に引き上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係るマンガン団塊の揚
鉱装置を示す模式図である。

【図２】ワイヤロープの接続部分を示す一部拡大図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態２に係るマンガン団塊の揚
鉱装置を示す模式図である。

【図４】浮きの取付け部分を示す一部拡大図である。

【符号の説明】

１ ワイヤロープ ２ リング ３ シャックル ４ 取付け金具 ５ 浮き ６ 磁石 １０ ウインチ １１ 荷重検出センサ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端に磁石を取り付けてあり、所定部分
   毎に、その部分に働く重力に対応する浮力を付与するた
   めの浮きを取り付けた索状体を船上から下ろし、前記磁
   石が海底に達してマンガン団塊を吸着させた後に、索状
   体を船上に巻き上げてマンガン団塊を揚鉱することを特
   徴とするマンガン団塊の揚鉱方法。
2. 【請求項２】 ウインチにより前記索状体を巻き上げ、
   荷重検出センサによりその荷重を検出して、前記磁石が
   マンガン団塊を吸着させたか否かを判断する請求項１記
   載のマンガン団塊の揚鉱方法。
3. 【請求項３】 一端に磁石を取り付けるべくなしてあ
   り、所定部分毎に、その部分に働く重力に対応する浮力
   を付与するための浮きを取り付けるべくなしてあること
   を特徴とするマンガン団塊の揚鉱用索状体。
4. 【請求項４】 端部をリング状に形成した、隣り合う２
   本の索状体の前記端部同士をリングを介して接続するの
   を複数回繰り返してあり、前記リングにシャックルを介
   して前記浮きを取り付けるべくなしてある請求項３記載
   のマンガン団塊の揚鉱用索状体。
5. 【請求項５】 複数箇所、両端部をリング状に形成した
   索状体の一端部を通してあり、他端部にシャックルを介
   して前記浮きを取り付けるべくなしてある請求項３又は
   ４記載のマンガン団塊の揚鉱用索状体。
6. 【請求項６】 請求項３乃至５のいずれかに記載のマン
   ガン団塊の揚鉱用索状体と、 前記マンガン団塊の揚鉱用索状体に浮力を付与するため
   の浮きと、 前記マンガン団塊の揚鉱用索状体の一端に接続され、マ
   ンガン団塊を吸着させるための磁石と、 前記マンガン団塊の揚鉱用索状体を巻き上げるためのウ
   インチとを備えたことを特徴とするマンガン団塊の揚鉱
   装置。