JP2008106597A - 海底堆積物からのダイヤモンド回収方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】海底堆積物からダイヤモンドを回収するにあたって、海洋船舶上で有効に実行できるように、ダイヤモンドをより低エネルギーかつ高効率な方法で回収するダイヤモンド回収方法とその装置を提供する。
【解決手段】貝殻を含む被搬送材料とプロセスウォーターとを破砕媒体が入っている破砕チャンバ２２に搬入し、予め定められた滞留時間の間、被搬送材を破砕チャンバ内に入れた状態で振動させて、少なくとも部分的に貝殻を破砕することで、貝殻の中に取り込まれたダイヤモンドをダイヤモンドにダメージを与えることなく取り出す。
【選択図】 図１

Description

この発明は、海底堆積物からダイヤモンドを回収するダイヤモンド回収方法およびその装置に関するものである。

初期段階の海底ダイヤモンドの掘削は、海底に散乱しているフリーなダイヤモンドのみが回収されていた。この回収の作業は、海底から引き上げられた砂利と貝殻の混合物からダイヤモンドを篩い分けして分別することでなされていた。

前記した回収の作業を行った経験から、相当な量のダイヤモンドが貝殻の中に取り込まれているということが、後になって分かった。これらのダイヤモンドを抽出するために、貝殻を壊すことが必要であり、これは適切な破砕・製粉装置を用いることが必要である。海底堆積物からダイヤモンドを採掘するにあたって、貝殻を壊して取り出すことが記載された特許文献は見当たらない。

上述の状況下でダイヤモンドを有効に回収するには、ダイヤモンドにダメージを与えることなく、貝殻をより小さい破片に破砕して、現実的な規模となる回収方法で、貝殻に取り込まれたダイヤモンドを完全に取り出せるようにすることが重要である。しかしながら、ダイヤモンドが貝殻から取り出されるために十分に貝殻を壊すためには、より大きな量のエネルギーが要求とされる。ただし、ダイヤモンドのダメージのリスクは、貝殻がより細かく砕かれるにつれて増加する。

また、適当な大きさに破砕されていない貝殻がある場合につぎの問題が発生する。つまり、貝殻がくぼみを残して空間が存在すると、最終的なダイヤモンドの分別段階に先立って、搬送されてきた材料を濃縮するために下流で使用されるフェロシリコン粉末をその貝殻のくぼみに取り込んでしまう傾向がある。このフェロシリコンが貝殻に取り込まれると、フェロシリコン粉末が廃棄物といっしょに廃棄されてしまう可能性が高く、コスト効率に対して相当な負の影響を与えることになる。

もし、ダイヤモンドにダメージを与えない穏やかなダイヤモンド回収方法で貝殻を破砕させれば、ダイヤモンドの回収が効率的になりうる。穏やかな方法で貝殻を破砕させることは、破砕チャンバ内で破砕媒体を運動させ、貝殻と砂利とダイヤモンドの混合物からなる搬送されてきた材料を、当該破砕チャンバに投入することによって達成される。
しかし、このダイヤモンド回収方法のプロセスを、大規模な産業的スケールで実行することは困難である。つまり、破砕媒体による衝撃に晒した貝殻の各破片を、受容可能なほどに十分な期間、破砕媒体が入った状態で、容器内に貝殻を保持し続けなければならない。また、同時に、比較的低いレベルでの衝撃でもとのままの状態である材料中の砂利は、不必要に破砕チャンバ内に堆積しないように高い割合で破砕チャンバから排出しなければならない。前記したようなことを行うことにより受容できるプロセスの処理能力が達成できることになる。

また、このダイヤモンド回収方法のプロセスが海上の船舶（vessel）上で行われるという事実から、更に複雑な問題が生じる。この種の船舶においては、ダイヤモンド回収方法を行う場合に衝撃を与えるときに発生するエネルギー発生容量と使用可能スペースが限定されることが避けられない。このように、ダイヤモンド回収方法のプロセスにおける規模を拡大する場合には、前記したような現実的な制約条件が課せられる。

ゆえに、海洋という状況下で、ダイヤモンドをよりエネルギー効率のよい方法で回収する必要がある。このようなエネルギー効率のよい方法でダイヤモンドを回収できれば、海洋船舶上で有効に実行しうる方法で、プロセスにおける規模を増加させることが望める。

本発明は、かかる問題に鑑みなされたものであって、海底堆積物からダイヤモンドを回収するにあたって、船舶上で有効に実行できるように、ダイヤモンドをより低エネルギーかつ高効率に回収するダイヤモンド回収方法及びその装置を提供する。

この発明は、粒子状の被搬送材料に含まれている貝殻から海底のダイヤモンドを回収するダイヤモンド回収方法を提供し、これは、破砕媒体(reduction medium)を収納している破砕チャンバに搬送されてきた被搬送材料と海水を入れるステップと、予め定められた滞留時間の間、被搬送材を破砕チャンバ内に含有させておくステップと、その滞留時間中、破砕チャンバを振動させて、少なくとも部分的に、貝殻を破片にすることで貝殻の中に取り込まれたダイヤモンドを取り出すステップとを含む。

このダイヤモンド回収方法は、有効的なダイヤモンドの回収を達成するために、一つ以上の下記のパラメータを制御するステップを含んでも良い。そのパラメータは、被搬送材料が破砕チャンバに搬送されてくるレート、振動のエネルギー、その周波数、その振幅、滞留時間、被搬送材料に対する海水の割合、そして、破砕媒体の形状、材質、装入量の特性値である。

破砕媒体は、鋼球等この分野で知られている適当な種類のものであればよく、このため、ここではこれ以上述べない。

被搬送材料は、この発明の方法が連続ベースで実行できるように、連続的に破砕チャンバに投入されてもよい。また、連続ベースと比べると劣るがバッチベースで投入されても構わない。

振動エネルギーは、粒子状の被搬送材料の中の砂利が実質的にもとの状態で優先的に排出されるように制御される。

この発明は、海底の貝殻を含んでいる被搬送材料からダイヤモンドを回収する装置も提供し、この装置は、支持部材と、その支持部材に対して相対的に破砕チャンバを振動動作できるような方法で前記支持部材に搭載された破砕チャンバと、この破砕チャンバに振動動作を加えるための駆動機構と、被搬送材料の破砕チャンバへの投入口とからなる。

破砕チャンバは、どんな外形や形状であってもよく、好ましくは、実質的に平行に伸びる長手軸を有する円筒状のものがよい。この破砕チャンバは、弾力性のある台座等のような適切な装置によって、前記支持部材に搭載されてもよい。

駆動機構は、破砕チャンバから離れた位置に設置されてもよく、駆動シャフト等によってそれに接続されてもよい。この駆動機構は、電動モータ、ディーゼルエンジンやその他の主な駆動源を含んでもよく、付加的に駆動シャフトに接続されたギアボックスがあってもよい。

破砕チャンバの振動動作は、カウンターウエイト等を使用する偏芯駆動手段によって産み出されてもよい。

投入口は、使用にあたって、被搬送材料の供給源と海水の供給源に接続されてもよい。
また、処理された原料（被搬送材料）と解放されたダイヤモンドとが選択的に排出される一方、破砕媒体は破砕チャンバ内に留まるように破砕チャンバ排出端にゲートが設けられている。

以上説明したように、本発明によれば、海底堆積物からダイヤモンドを効率的に回収することができる。また、本発明は、海洋船舶上で実施するのに特に好適である。

この発明は、この発明の方法に応じたダイヤモンド回収用の装置を示す添付図面を参照して、実例によって更に説明される。図１は本発明の第一の実施態様を示す正面図であり、図２は本発明の第二の実施態様を示す正面図であり、図３は本発明の第二の実施態様を示す平面図であり、図４は本発明の第二の実施態様を示す右側面図であり、図５は本発明の破砕チャンバ中の破砕媒体の様子を示す断面図である。

図１は、この発明の第一の実施態様であるダイヤモンド回収装置１０を示したものであり、支持部材１２、破砕チャンバ１４と駆動機構１６を含む。

支持部材１２は、装置使用時にかかる荷重に耐えうる適切な種類のものである。この支持部材１２の態様は、従来どおりのものであり、ここではこれ以上の説明はしない。

互いに離れて設置されている台座１８，２０が、この支持部材１２から上方に向かって設けられている。破砕チャンバ１４は、支持部材１２に弾力性のあるブロック２５によって搭載されているシリンダ状のドラム２２を有している。このドラム２２は一対のベアリング２４によって回転自在に支持されている。

投入口２６は、ドラム２２の上方部分に向けられている。このドラム２２の反対の端には、ゲート２８が配置されている。なお、ゲート２８に代えて、鉄格子（ゲート）のようなものを設置してもよい。

駆動機構は、減速ギアボックス３４にカップリング３２によって接続された電動モータ３０を含んでいる。減速ギアボックス３４の出力側は、駆動シャフト３６を介して投入口２６に接したドラム２２に接続されている。ウエイト３８は、ドラム２２に偏芯的に搭載されて、シャフト３６の回転で、振動動作がドラム２２に加えられるようになっている。

破砕媒体４４は、ドラム２２の中に配置されている。破砕媒体４４は、この分野において知られている種類のものであって、その特性は、要求される効果を考慮して注意深く決定される。これらの特性には、破砕媒体４４の組成物の密度と、その組成物の大きさと形状を含んでいる。装置の要求性能に関連して破砕媒体４４の装入量もまた重要である。

ダイヤモンド回収装置１０を使用の際、被搬送材料４６が、投入口２６を通ってドラム２２に海水（プロセスウォーター）４８と一緒に搬入（投入）される。被搬送材料４６は、事前に海洋床から浚渫され、典型的には砂利と砂と貝殻の粒状混合物からなる。被搬送材料４６の搬入レート（に対するプロセスウォーターの搬入レートの割合は、注意深く制御される。被搬送材料とプロセスウォーターの混合物は、流量制御ゲート２８によって制御されたレートで、破砕チャンバ１４を通って流れる。流量は、十分なプロセスキャパシティを提供し、同時に、貝殻が移動する破砕媒体４４によって大きさが十分に減少されて、貝殻の中に取り込まれたダイヤモンドを取り出されるのに最適な可能性を与えるのに十分な滞留時間の間、ドラム２２内に被搬送材料４６を保持するようにされている。

海上や海浜で本発明を実施する際には、プロセスウォーターとして海水を使用してもよい。また、搬入レートの調整は、プロセスウォーターと被搬送材料を混ぜ合わせる際に限定されず、プロセスウォーターを予め大量に混入させておき、破砕チャンバ１４の手前でその比率を下げるように搬入レートを調整してもよい。要は、破砕チャンバ１４の内部において、効率良く貝殻が破砕されてダイヤモンドを取り出せるような比率であればよい。この比率は、海底堆積物の採掘地や性状に応じて、適した値を定めればよい。

振動動作は、駆動シャフトを介して破砕チャンバ１４に加えられる。所望のプロセスキャパシティと被搬送材料の滞留時間を考慮した上で、振動動作の周波数と振幅およびエネルギー量が制御され、実質的にダイヤモンドが入っていない被搬送材料中の砂利が殆どもとのままの状態で排出されるようにすることで、貝殻の最適な破砕を達成する。砂利を破砕することで消費されるエネルギーは、浪費エネルギーとして表される。

この発明の手法が、海洋混合物からダイヤモンドを取り出すのに非常に有効であることが見出された。貝殻の大きさが小さく破砕される効率が高く、この装置は、特許出願人に知られている従来の方法に関連して、相当進歩したプロセスキャパシティを示している。そして、ダイヤモンドのダメージの発生も少ない。

その性能に対して装置の大きさと重さが物理的に小さいことは、重要な利点である。これらの特徴は、その装置を海上で船舶に搭載して適用するのに特に適している。また、この装置で使用されるプロセスパラメーターは、相対的に簡単に設定できるように、特定の被搬送材料の特性に適するように調整することもできる。

この発明は、海上の船舶上で実施するのが適しているが、海底堆積物を一旦地上に揚陸し、地上においておこなってもよい。また、過去に海底であったが地上に出てきた場所から海底堆積物を採掘し、その海底堆積物に対しても本発明は適用できる。

本発明の第二の実施態様を図２ないし図５を用いて説明する。第二の実施態様において第一の実施態様と同じ図番を付したものは、実質的に同じ機能のものなので、適宜説明を省略し、両実施態様において相違する部分を中心に説明する。

第二実施態様において、減速ギアボックス３４は、電動モータ３０の出力を左右２つの駆動シャフト３６、３６´に伝動する。各駆動シャフト３６、３６´に接続された左右一対の出力軸２１、２１´は、各々弾性のあるブロック２３を介して支持部材１２に搭載されている。各出力軸２１、２１´の端部には、半円状の錘（カウンターウエイト）３８、３８´が取り付けられており、各出力軸２１、２１´の回転に応じて旋回する。また、左右一対の出力軸２１、２１´には、前後方向に一対の連結部材１８、１８´が偏芯して掛け渡されており、この連結部材１８、１８´に破砕チャンバ１４が設置されている。各出力軸２１、２１´の回転によって、破砕チャンバ１４が振動して旋回する。

この破砕チャンバ１４は、図５に示すように、内部に球状の破砕媒体４４が配置されており、その前後方向の一端上部に投入口２６が設けられており、他端下部に搬出口５４が設けられている。搬出口５４の上流側の手前には、格子状のゲート２８が設置され、破砕媒体４４が搬出口５４から流出するのを防いでいる。

投入口２６から貝殻を含む粒子状の被搬送材料とプロセスウォーターが破砕チャンバ１４内に投入され、この被搬送材料が破砕チャンバ１４内の破砕媒体４４とともに振動させられ、被搬送材料に含まれている貝殻が破砕され、貝殻中のダイヤモンドが効率的に取り出される。破砕媒体４４によって破砕された被搬送材料のうち、ゲート２８を通過できるサイズのものは、搬出口５４から搬出される。また、破砕媒体４４も摩耗して粒径が小さくなったものも、搬出口５４から搬出される。

プロセスウォーターや破砕された被搬送材料は、一般に良く知られている方法で選別を受け、ダイヤモンドが回収される。この選別工程については、公知の方法なので、ここでは説明を省略する。

図１は本発明の第一の実施態様を示す正面図である。 図２は本発明の第二の実施態様を示す正面図である。 図３は本発明の第二の実施態様を示す平面図である。 図４は本発明の第二の実施態様を示す右側面図である。 図５は本発明の破砕チャンバ中の破砕媒体の様子を示す断面図である。

符号の説明

１２：支持部材
１４：破砕チャンバ
１６：駆動機構
２６：投入口
４４：破砕媒体

Claims (4)

1. 貝殻を含む海底堆積物である被搬送材料と海水とを破砕媒体が入っている破砕チャンバに搬送するステップと、予め定められた滞留時間の間、被搬送材を破砕チャンバ内に入れた状態で破砕チャンバを振動させて、少なくとも部分的に貝殻を破砕することで、貝殻の中に取り込まれたダイヤモンドをダイヤモンドにダメージを与えることなく取り出すステップとを含む海底堆積物からダイヤモンドを回収するダイヤモンド回収方法。
2. 被搬送材料が前記破砕チャンバに搬入されてくる搬入レート、前記破砕チャンバを振動するエネルギー、前記破砕チャンバの振動の周波数、前記破砕チャンバの振動の振幅、前記破砕チャンバ内に被搬送材が滞留する滞留時間、被搬送材料に対する海水の割合、破砕媒体の形状、破砕媒体の材質、破砕媒体の装入量の少なくとも一つを制御するステップを予め行うことを更に含む請求項１に記載のダイヤモンド回収方法。
3. 前記破砕チャンバを振動させて貝殻を破砕することが、海上の船舶で行われることを特徴とする請求項１または２記載のダイヤモンド回収方法。
4. 支持部材と、前記支持部材に対して相対的に振動動作できるように前記支持部材に搭載された破砕チャンバと、前記破砕チャンバに振動動作を加えるための駆動機構と、貝殻を含む海底堆積物である被搬送材料を前記破砕チャンバへ投入する投入口とからなり、
   前記破砕チャンバに投入された貝殻を前記破砕チャンバ中の破砕媒体を用いて破砕することで貝殻の中に取り込まれたダイヤモンドをダイヤモンドにダメージを与えることなく取り出すことを特徴とする海底堆積物からダイヤモンドを回収するダイヤモンド回収装置。

Images