JP2012057350A - Marine mineral treatment system - Google Patents

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克則 岡屋
Seiji Matsuo
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a marine mineral treatment system capable of transporting only a mineral concentrate above the sea or on land by crushing and separating extracted ore as well as treating a veinstone on the sea bed without lifting the same above the sea in order to improve economic efficiency of developing a metallic mineral resource existing on the sea bed and to solve a problem with treating a veinstone.SOLUTION: A marine mineral treatment system comprises: a miner 10 to mine a mineral resource of a hydrothermal deposit 2 existing on the sea bed 1; crushing means 20 which is installed on the sea bed 1 to crush a mineral resource mined by the miner 10; a marine mineral column floatation machine 40 which is installed on the sea bed 1 to separate the crushed mineral resource by the crushing means into a mineral concentrate and a veinstone; and mineral concentrate lifting means 60 to lift the mineral concentrate up to a mother ship 70. The marine mineral column floatation machine 40 has a discharge port to discharge the veinstone on the sea bed 1.

Description

本発明は、有用金属鉱物以外の不要な岩石すなわち脈石を海上に揚鉱することなく海底において処分することにより、海底に存在する金属鉱物の経済的な資源開発を可能とする海底鉱物処理システムに関する。   The present invention provides a seafloor mineral processing system that enables economical resource development of metal minerals existing on the sea floor by disposing of unnecessary rocks other than useful metal minerals, that is, gangue, on the sea floor without being pumped to the sea. About.

深海底には、鉄、モリブデン、コバルト、ニッケル、マンガン、銅などの有用金属鉱物が存在している。これら有用金属鉱物を採取するための採取方法や装置が種々提案されている(特許文献1〜4)。   There are useful metal minerals such as iron, molybdenum, cobalt, nickel, manganese, and copper in the deep sea floor. Various collection methods and apparatuses for collecting these useful metal minerals have been proposed (Patent Documents 1 to 4).

特許文献1には、深海底で集鉱した鉱物団塊を集鉱直後に細粒に粉砕し、その細粒を可撓性の輸送ホースを介して海上の船舶に揚鉱して採取する海底鉱物資源の採取方法が記載されている。
しかし、この採取方法は、海底において集鉱した鉱物資源をそのまま揚鉱するものである。このため、細粒中に多量に含まれている不要な岩石(脈石)をも海底から採取することになる。したがって、鉱石中に含まれている有用な鉱物(精鉱)と共に脈石も海上に揚鉱し、陸上まで輸送するためのエネルギーが必要となる。このことは、鉱物の資源としての経済性を損なう原因となる。
In Patent Document 1, a mineral nodule collected at the deep sea bottom is crushed into fine particles immediately after the collection, and the fine particles are collected by extracting to a marine vessel via a flexible transport hose. Describes how to collect resources.
However, this extraction method is to extract the mineral resources collected on the seabed as they are. For this reason, unnecessary rocks (gangue) contained in a large amount in fine grains are also collected from the seabed. Therefore, energy is required to pump gangue along with the useful mineral (concentrate) contained in the ore to the sea and transport it to land. This causes a loss of economic efficiency as a mineral resource.

特許文献2には、深海底の団塊状海底資源の採鉱を効率良く経済的に行うために、噴射ポンプを用いて、吸込用高圧水流管の先端に備えたジェットノズルから高速度で海水を噴射して、揚鉱の際に大量の粘土塊を団塊状海底資源と共に引き上げることを防ぐことにより、エネルギー損失を防止する採鉱装置が記載されている。
しかし、この採鉱装置は団塊状海底資源を対象としており、破砕して採取される鉱物資源に用いられるものではない。
In Patent Document 2, seawater is injected at high speed from a jet nozzle provided at the tip of a suction high-pressure water pipe using an injection pump in order to efficiently and economically mine deep seafloor nodule resources. Thus, there is described a mining apparatus that prevents energy loss by preventing a large amount of clay mass from being lifted together with a nodule-like seabed resource during pumping.
However, this mining device is intended for nodular seabed resources and is not used for mineral resources collected by crushing.

特許文献3には、海底に堆積、埋設、あるいは鉱脈として存在する有用金属等を海水との混合水として吸い込んで母船内に持ち上げ、水と有用金属等を分別した後、残余の混合水を再び海中に戻す海底資源の採取方法が記載されている。
しかし、この海底資源の採取方法は、母船内に吸い上げた後に水と有用金属等とを分別するものである。このため、有用金属等以外の不要物を母船内に吸い上げるためのエネルギーが必要となり、このことは有用金属等の資源としての経済性を損なう原因となる。また、この採取方法も団塊状海底資源を対象としており、破砕して採取される鉱物資源に用いられるものではない。また、混合水を再び海中に戻す方法であるため、混合水は海水中で容易に拡散し、混合水中の固形物も非常に広範囲に散逸するものである。
In Patent Document 3, useful metals and the like that are deposited, buried or mine on the seabed are sucked as mixed water with seawater and lifted into the mother ship, and after separating the water from useful metals and the like, the remaining mixed water is again reused. Describes how to collect seabed resources back into the sea.
However, this method of collecting seabed resources separates water from useful metals after being sucked into the mother ship. For this reason, energy is required to suck up unnecessary materials other than useful metals into the mother ship, and this causes a loss of economic efficiency as resources of useful metals. This collection method is also intended for nodular seabed resources and is not used for mineral resources collected by crushing. Moreover, since it is the method of returning mixed water to the sea again, mixed water diffuses easily in seawater, and the solid substance in mixed water is also dissipated very widely.

特許文献4には、深海地層からの鉱物採取において、鉱物採取量及び効率を向上させること並びに海面のうねりや悪天候などの影響を避けることを目的として、母船、水中ステーション、リレーブロック及び採取車の間を採集鉱輸送管とエネルギー供給ケーブルで結んだ採鉱施設が記載されている。この採鉱施設は、リレーブロックの有するふるい格子付きのサイロにおいて、採取車から採鉱輸送管を介して汲み上げた汲み上げ混合物を選鉱及び洗鉱するものである。
しかし、この採鉱施設も所定の大きさの団塊状海底資源を対象としており、破砕して採取される鉱物資源に用いられるものではない。
In Patent Document 4, in order to improve the amount and efficiency of mineral collection and to avoid the influence of sea surface swell and bad weather, etc., the mother ship, underwater station, relay block, and collection vehicle are not included. It describes a mining facility with a mining transport pipe and an energy supply cable between them. In this mining facility, in a silo with a sieve grid of a relay block, the pumped mixture pumped from a collection vehicle through a mining transport pipe is beneficiated and washed.
However, this mining facility is also intended for a nodular seabed resource of a predetermined size, and is not used for mineral resources collected by crushing.

特開平5−141175号公報JP-A-5-141175 特開平2−27515号公報JP-A-2-27515 特開2000−248874号公報JP 2000-248874 A 米国特許第4,685,742号明細書US Pat. No. 4,685,742

上述したとおり、特許文献1に記載の鉱物団塊を採取する方法は、鉱物団塊を粉砕するが、精鉱と共に脈石をも海上に揚鉱し、陸上まで輸送するものであるから、このことが鉱物の資源としての経済性を損なう原因となる。また、特許文献2〜4に記載のものは、いずれも団塊状海底資源そのものを対象としており、破砕して採取される鉱物資源に用いられるものではない。このように、従来の採鉱装置、採鉱施設及び海底資源採取方法は、経済性を損なうことなく、破砕して採取される鉱物資源を海底から採取するものではない。
また、特許文献1に記載の鉱物団塊を採取する方法のように、精鉱と脈石とを選別することなく揚鉱し陸上に輸送した場合、鉱石を粉砕、分離して精鉱を回収した後に残った脈石が不要な重金属等を含んでいることがある。このため、環境への負荷が少ない方法を用いて廃棄する等、脈石を適正に処分しなければならない。この脈石の処分に要するコストも資源開発における経済的な負担となる。
そこで、本発明は、海底に存在する金属鉱物資源開発の経済性の向上、ならびに、脈石処分の問題を解決するために、海底において採取された鉱物団塊を含めた鉱石を、海底において粉砕、分離し、精鉱のみを海上又は陸上まで移送し、脈石を海上に揚鉱することなく海底において処分することができる海底鉱物処理システムを提供することを目的とする。
As described above, the method of collecting the mineral nodules described in Patent Document 1 pulverizes the mineral nodules, but this is because the gangue is also pumped to the sea together with the concentrate and transported to the land. It becomes a cause of impairing economics as a mineral resource. In addition, all of those described in Patent Documents 2 to 4 are intended for the nodule-like seabed resources themselves, and are not used for mineral resources collected by crushing. Thus, the conventional mining equipment, mining facilities, and seabed resource collection methods do not collect the mineral resources collected by crushing from the seabed without impairing the economy.
In addition, as in the method of collecting mineral agglomerates described in Patent Document 1, when the concentrate and gangue were pumped without being sorted and transported to land, the ore was crushed and separated to recover the concentrate. The remaining gangue may contain unnecessary heavy metals. For this reason, the gangue must be disposed of properly, such as by using a method that has a low environmental impact. The cost of disposal of this gangue is also an economic burden in resource development.
Therefore, the present invention is to improve the economic efficiency of the development of metal mineral resources existing on the seabed, and to grind ores including mineral nodules collected on the seabed to solve the problem of gangue disposal, An object of the present invention is to provide a seabed mineral processing system that can separate and transfer only concentrate to the sea or land, and dispose of gangue on the seabed without being pumped to the sea.

請求項1に記載の本発明の海底鉱物処理システムは、海底に存在する鉱物資源を採鉱する海底に設けた採鉱手段と、前記採鉱手段で採鉱した前記鉱物資源を粉砕する海底に設けた粉砕手段と、前記粉砕手段で粉砕した前記鉱物資源から精鉱と脈石を選別する海底に設けた海底分離手段と、前記精鉱を海上あるいは地上に揚鉱する精鉱揚鉱手段と、前記脈石を海底に処分する脈石処分手段を備えたことを特徴とする。
上記の構成によれば、海底で採鉱手段により採鉱された鉱物資源を破砕し、破砕した鉱物資源を海底で精鉱と脈石に分離した後に、精鉱を揚鉱し、脈石を海底に処分することができる。ここで、「海底」には、海底面のみではなく、海底部における海中すなわち海底面から所定高さの範囲内の領域、より具体的には海面から海底面の間の中間点から海底側の領域及び海底面よりも下側の領域も含まれる。また、「地上」には、陸地に近い浅い海において海面又は海面から所定の高さに設けられた構造物なども含まれる
請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の海底鉱物処理システムにおいて、前記海底分離手段が、前記鉱物資源の性質に基づいて前記精鉱と前記脈石を選別するものであることを特徴とする。
上記の構成によれば、前記鉱物資源の種類に応じた種々の性質に応じて、海底分離手段により精鉱と脈石とを分離することができる。ここで、「鉱物資源の性質」とは、鉱物資源そのものが有する性質をいい、例えば、比重や磁性のような物性、親水性、疎水性、水中で受ける浮力のようなものが挙げられる。
請求項3に記載の本発明は、請求項2に記載の海底鉱物処理システムにおいて、前記海底分離手段が、空気又はガスを循環させた浮遊選鉱手段であることを特徴とする。
上記の構成によれば、浮遊選鉱手段中に空気又はガスを圧入させることにより、精鉱のみを浮遊させることができるため、破砕した鉱物資源中の精鉱と脈石とを分離することができる。一般に精鉱は脈石よりも親水性が低いため、浮遊選鉱手段中で海水中を空気又はガスを圧入させることにより、泡の周囲に付着した状態の精鉱を浮遊選鉱手段の上部に集めることができる。また、浮遊選鉱手段において空気又はガスを循環させることにより、これらを再利用することができる。
請求項4に記載の本発明は、請求項3に記載の海底鉱物処理システムにおいて、前記空気又は前記ガスを、海上あるいは地上に設けた送気手段から供給したことを特徴とする。
上記の構成によれば、浮遊選鉱手段中を循環させるために十分な量の空気又はガスを地上から供給することができる。
請求項5に記載の本発明は、請求項1から4のうちの1項に記載の海底鉱物処理システムにおいて、前記粉砕手段及び/又は前記海底分離手段が、水平調節手段を有していることを特徴とする。
上記の構成によれば、粉砕手段及び/又は海底分離手段を水平に保ち、傾斜を防ぐことが可能となる。
The seabed mineral processing system of the present invention according to claim 1 comprises a mining means provided on the seabed for mining mineral resources existing on the seabed, and a crushing means provided on the seabed for crushing the mineral resources mined by the mining means. A seabed separation means provided on the seabed for selecting concentrate and gangue from the mineral resources crushed by the pulverization means, a concentrate pumping means for pumping the concentrate to the sea or the ground, and the gangue It is characterized by having a gangue disposal means to dispose of sea urchin.
According to the above configuration, the mineral resources mined by the mining means on the sea floor are crushed, the crushed mineral resources are separated into concentrate and gangue on the sea floor, the concentrate is pumped up, and the gangue is put on the sea floor. Can be disposed of. Here, the “seafloor” includes not only the seabed but also the seafloor in the sea, that is, a region within the range of a predetermined height from the seabed, more specifically, an intermediate point between the sea surface and the seabed to the seabed side. The region and the region below the seabed are also included. In addition, the “ground” includes a sea surface or a structure provided at a predetermined height from the sea surface in a shallow sea near the land. The present invention according to claim 2, wherein the seabed mineral according to claim 1 is included. In the processing system, the seabed separation means is characterized by selecting the concentrate and the gangue based on the nature of the mineral resource.
According to said structure, according to the various property according to the kind of said mineral resource, a concentrate and a gangue can be isolate | separated by a seabed separation means. Here, “the property of the mineral resource” means a property of the mineral resource itself, and examples thereof include physical properties such as specific gravity and magnetism, hydrophilicity, hydrophobicity, and buoyancy received in water.
According to a third aspect of the present invention, in the submarine mineral processing system according to the second aspect, the seabed separation means is a flotation means in which air or gas is circulated.
According to said structure, since only concentrate can be floated by injecting air or gas in the flotation means, it is possible to separate concentrate and gangue in the crushed mineral resources. . In general, concentrates are less hydrophilic than gangue, so that concentrates in the state of bubbles are collected at the top of the flotation means by injecting air or gas into the seawater in the flotation means. Can do. Moreover, these can be reused by circulating air or gas in the flotation means.
A fourth aspect of the present invention is the submarine mineral processing system according to the third aspect, characterized in that the air or the gas is supplied from an air supply means provided on the sea or on the ground.
According to the above configuration, a sufficient amount of air or gas can be supplied from the ground to circulate in the flotation means.
According to a fifth aspect of the present invention, in the seabed mineral processing system according to one of the first to fourth aspects, the pulverizing means and / or the seabed separating means have a leveling means. It is characterized by.
According to said structure, it becomes possible to keep a grinding | pulverization means and / or a seabed separation means horizontal, and to prevent inclination.

請求項6に記載の本発明の海底鉱物処理システムは、海底に存在する鉱物資源を採鉱する海底に設けた採鉱手段と、前記採鉱手段で採鉱した前記鉱物資源を粉砕する海底に設けた粉砕手段と、前記粉砕手段で粉砕した前記鉱物資源を海上に揚鉱する揚鉱手段と、前記揚鉱手段で揚鉱された前記鉱物資源から精鉱と脈石を海上で分離する海上分離手段と、前記脈石を海底に処分する脈石処分手段を備えたことを特徴とする。
上記の構成によれば、採鉱手段により採鉱された鉱物資源を破砕し、破砕した鉱物資源を精鉱と脈石に分離し、精鉱を揚鉱し、脈石を海底に処分することができる。
The seabed mineral processing system of the present invention according to claim 6 comprises a mining means provided on the seabed for mining mineral resources existing on the seabed, and a crushing means provided on the seabed for crushing the mineral resources mined by the mining means. And an ore means for uplifting the mineral resources crushed by the pulverizing means to the sea, and a sea separation means for separating concentrate and gangue from the mineral resources uplifted by the ore means at sea. A gangue disposal means for disposing the gangue on the sea floor is provided.
According to the above configuration, the mineral resources mined by the mining means can be crushed, the crushed mineral resources can be separated into concentrate and gangue, the concentrate can be pumped, and the gangue can be disposed on the seabed. .

請求項7に記載の本発明は、請求項1から請求項6のうちの1項に記載の海底鉱物処理システムにおいて、前記粉砕手段が、海上あるいは地上に設けた送気手段から空気又はガスの補給を受け、空気又はガスを介在させた中で機械的な力により前記鉱物資源を粉砕することを特徴とする。
上記の構成によれば、粉砕手段による粉砕が海水中ではなく空気又はガスを介在させた中で行われるから、海水の抵抗がなく機械的な力を鉱物資源に効率よく伝えることができる。
請求項8に記載の本発明は、請求項7に記載の海底鉱物処理システムにおいて、前記粉砕手段が、ボールミルを含んでいることを特徴とする
上記の構成によれば、鉱物資源を微細に粉砕することができる。なお、粉砕手段は、ボールミル単独で構成することとしても、粗砕用のジョークラッシャーなどと組み合わせて用いることとしてもよい。
請求項9に記載の本発明は、請求項1から請求項8のうちの1項に記載の海底鉱物処理システムにおいて、少なくとも前記採鉱手段と前記粉砕手段が、ユニット体として海底に設けられていることを特徴とする。
上記の構成によれば、採鉱手段と粉砕手段との位置関係を固定することができる。
請求項10に記載の本発明は、請求項1から請求項9のうちの1項に記載の海底鉱物処理システムにおいて、前記脈石処分手段が、前記脈石を前記採鉱手段で採鉱した同一場所あるいはその近傍の海底に処分するものであることを特徴とする。
上記の構成によれば、不要な脈石をもとの場所に戻すことができる。ここで「その近傍」とは、脈石が採鉱された場所から、海底環境に影響しない範囲内の領域をいう。
According to a seventh aspect of the present invention, in the submarine mineral processing system according to one of the first to sixth aspects, the pulverizing unit is configured to supply air or gas from an air supply unit provided on the sea or on the ground. The mineral resources are crushed by mechanical force in the presence of air or gas while being replenished.
According to said structure, since the grinding | pulverization by a grinding | pulverization means is performed not in seawater but in the air or gas interposing, there is no resistance of seawater and can transmit mechanical force efficiently to a mineral resource.
The present invention according to claim 8 is the submarine mineral processing system according to claim 7, wherein the pulverizing means includes a ball mill. According to the above configuration, the mineral resources are finely pulverized. can do. The pulverizing means may be constituted by a ball mill alone or in combination with a crushing jaw crusher or the like.
According to a ninth aspect of the present invention, in the seabed mineral processing system according to one of the first to eighth aspects, at least the mining means and the pulverizing means are provided as a unit body on the seabed. It is characterized by that.
According to said structure, the positional relationship of a mining means and a grinding | pulverization means can be fixed.
A tenth aspect of the present invention is the seabed mineral processing system according to the first aspect of the present invention, wherein the gangue disposal means is the same place where the gangue was mined by the mining means. Alternatively, it is disposed on the seabed in the vicinity.
According to said structure, an unnecessary gangue can be returned to the original place. Here, the “vicinity” refers to a region within a range that does not affect the seabed environment from the location where the gangue was mined.

本発明によれば、不要な脈石を揚鉱することなく海底で処分して海底から精鉱のみを揚鉱することができるから、脈石の揚鉱に要するコストを削減し、海底に存在する金属鉱物資源開発の経済性を向上させることができる。また、海底において、鉱物資源の粉砕及び分離が実施されるため、騒音や粉塵の発生等、処理に伴う周囲の人間社会への影響が軽減できる。さらに、鉱物が採取された海底で脈石を処分することができるから、海水中への拡散や逸散を防ぎ、脈石処分による環境問題を解決することができる。
また、海底分離手段を鉱物資源の性質に基づいて精鉱と脈石とを選別する構成とすれば、鉱物資源の種々の性質に応じて適切に精鉱と脈石とを分離する手段を選ぶことが可能となり、例えばふるい格子のように海水中での選鉱が水による抵抗の影響を受け、選鉱時間が非常にかかるようなことが防止できる。
また、前記海底分離手段を空気又はガスを循環させた浮遊選鉱手段により構成すれば、浮遊選鉱手段に用いられる空気又はガスを海底で再利用することができるから、大量の空気又はガスを浮遊選鉱中に常時、海上あるいは陸上から供給するためのエネルギーが不要となり、金属鉱物資源開発の経済性を向上させることができる。
また、粉砕手段及び/又は海底分離手段が、水平調節手段を有している構成とすれば、粉砕手段及び/又は海底分離手段を水平に保つことが可能となるから、傾斜による効率の低下や機能が損なわれるといった事態を防止して、これらを効率良くかつ確実に機能させることができる。
また、粉砕手段が、空気又はガスを介在させた中で機械的な力により鉱物資源を粉砕する構成とすれば、水による抵抗を受けず鉱物資源の粉砕を空気又はガス中で効率良く行うことができる。
また、粉砕手段が、ボールミルを含んでいる構成とすれば、鉱物資源を微粉砕することができるから、海底分離手段による精鉱と脈石の分離効率を向上させることができる。
また、採鉱手段と粉砕手段がユニット体として海底に設けられている構成とすれば、これら手段の取り扱いが容易になる。例えば、採鉱手段と粉砕手段を海上からつり下げて降ろす場合に、両者の位置関係を固定して一体のものとして取り扱うことができるから、海底への設置及び海底からの引き上げが容易になる。
また、脈石処分手段により前記脈石を前記採鉱手段で採鉱した同一場所あるいはその近傍の海底に処分する構成とすれば、不要な脈石を採鉱したもとの場所に戻すことができるから、海水中への拡散や散逸を防ぎ、脈石処分による環境への影響を小さくすることができる。
According to the present invention, unnecessary gangue can be disposed on the seabed without being pumped, and only concentrate can be pumped from the seabed. Can improve the economics of developing metal mineral resources. In addition, since mineral resources are pulverized and separated on the ocean floor, the impact on the surrounding human society associated with processing such as generation of noise and dust can be reduced. Furthermore, since the gangue can be disposed on the seabed from which the mineral was collected, it is possible to prevent diffusion and dissipation into the seawater and solve the environmental problems caused by the gangue disposal.
In addition, if the seabed separation means is configured to select concentrate and gangue based on the nature of the mineral resource, the means for appropriately separating the concentrate and gangue is selected according to the various properties of the mineral resource. For example, it is possible to prevent the beneficiation time in the seawater from being affected by the resistance due to the water, such as a sieve lattice, which takes a long time.
Further, if the seabed separation means is constituted by a flotation means that circulates air or gas, the air or gas used in the flotation means can be reused on the seabed, so that a large amount of air or gas can be floated. During this time, energy for supplying from the sea or land is no longer necessary, and the economics of metal mineral resource development can be improved.
Further, if the pulverizing means and / or the seabed separating means has a leveling means, it is possible to keep the pulverizing means and / or the seabed separating means horizontal. It is possible to prevent such a situation that the function is impaired and to make them function efficiently and reliably.
In addition, if the pulverizing means is configured to pulverize mineral resources by mechanical force in the presence of air or gas, the mineral resources can be efficiently crushed in air or gas without being affected by water. Can do.
Further, if the pulverizing means includes a ball mill, mineral resources can be finely pulverized, so that the separation efficiency of concentrate and gangue by the seabed separation means can be improved.
Further, if the mining means and the pulverizing means are provided on the sea floor as a unit body, handling of these means becomes easy. For example, when the mining means and the pulverizing means are suspended from the sea and taken down, the positional relationship between the two can be fixed and handled as an integrated unit, so that installation on the sea floor and lifting from the sea floor are facilitated.
Also, if the gangue disposal means is configured to dispose of the gangue at the same location where it was mined by the mining means or the sea floor in the vicinity thereof, it can be returned to the original location where the unnecessary gangue was mined, It prevents diffusion and dissipation into seawater and reduces the environmental impact of gangue disposal.

本発明の実施の形態1の海底鉱物処理システムの概略構成を模式的に示す模式図The schematic diagram which shows typically schematic structure of the seabed mineral processing system of Embodiment 1 of this invention. (a)従来の処理プロセスを示すプロセスチャート(b)本発明の海底鉱物処理システムの処理プロセスを示すプロセスチャート(A) Process chart showing conventional treatment process (b) Process chart showing treatment process of seabed mineral treatment system of the present invention 海底鉱物処理用ボールミルの概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of ball mill for seabed mineral processing 海底鉱物処理用カラム浮選機の概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of column flotation machine for seabed mineral processing 水平調節装置の概略構成を示す正面図Front view showing schematic configuration of leveling device 本発明の実施の形態2の海底鉱物処理システムの概略構成を模式的に示す模式図The schematic diagram which shows typically schematic structure of the seabed mineral processing system of Embodiment 2 of this invention.

(実施の形態1)
本発明の実施の形態1につき、図面を参照しつつ以下に説明する。
図1は本発明の海底鉱物処理システム100の概略構成を模式的に示す概略図である。同図に示すように、本発明の海底鉱物処理システム100は、海底1の熱水鉱床2等に存在する鉱物資源を採鉱する採鉱機(採鉱手段)10と、採鉱機10で採鉱した鉱物資源を粉砕する海底に設けた粉砕手段20と、粉砕手段20で粉砕した鉱物資源から精鉱と脈石を選別する海底に設けた海底鉱物処理用カラム浮選機(海底分離手段)40と、精鉱を海上の海面3に位置する母船(送気手段)70に揚鉱する精鉱揚鉱手段60とを備えている。なお、本実施の形態の海底鉱物処理システム100では、後に説明するように海底鉱物処理用カラム浮選機40の排出口54(図4参照)が脈石処分手段として機能する。
(Embodiment 1)
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view schematically showing a schematic configuration of a seabed mineral processing system 100 of the present invention. As shown in the figure, a seabed mineral processing system 100 of the present invention includes a mining machine (mining means) 10 for mining mineral resources existing in a hydrothermal deposit 2 or the like on the seabed 1, and a mineral resource mined by the mining machine 10. Pulverizing means 20 provided on the sea floor for pulverizing the slag, a column flotation machine (sea bottom separating means) 40 for treating the seabed minerals and gangue from the mineral resources crushed by the pulverizing means 20, It is provided with a concentrate pumping means 60 for pumping ore into a mother ship (air supply means) 70 located on the sea surface 3 on the sea. In the submarine mineral processing system 100 of the present embodiment, the outlet 54 (see FIG. 4) of the submarine mineral processing column flotation machine 40 functions as a gangue disposal means, as will be described later.

図2(a)は従来の処理プロセスを示すプロセスチャートであり、図2(b)は本発明の海底鉱物処理システムの処理プロセスを示すプロセスチャートである。図2(b)のプロセスチャートに示すとおり、海底鉱物処理システム100は、海底1において、採鉱機10が採鉱した鉱物資源の鉱石(以下、適宜「原鉱」という。)を粉砕し、不要な脈石の分離及び処分を行った後に、精鉱を揚鉱、輸送して製錬するものである。
このように、海底鉱物処理システム100は、不要な脈石が取り除かれた精鉱を揚鉱及び輸送の対象としているから、脈石を揚鉱し輸送するためのエネルギーが不要となる。したがって、海底鉱物処理システム100を用いることにより、海底1に存在する金属鉱物資源開発の経済性を向上させることができる。
FIG. 2 (a) is a process chart showing a conventional treatment process, and FIG. 2 (b) is a process chart showing a treatment process of the seabed mineral treatment system of the present invention. As shown in the process chart of FIG. 2 (b), the seabed mineral processing system 100 pulverizes the mineral resource ore mined by the mining machine 10 on the seabed 1 (hereinafter referred to as “original ore” as appropriate), and is unnecessary. After separating and disposing of the gangue, the concentrate is pumped, transported and smelted.
As described above, the submarine mineral processing system 100 uses the concentrate from which unnecessary gangue is removed as an object for pumping and transporting, so that energy for pumping and transporting the gangue becomes unnecessary. Therefore, by using the seabed mineral processing system 100, it is possible to improve the economic efficiency of the development of metal mineral resources existing on the seabed 1.

さらに、図2(a)に示すように、従来の処理プロセスは、揚鉱後に騒音を伴う粉砕及び分離を行うものであるから、騒音等の問題も生じる。対して、図2(b)に示すように、本実施の形態の海底鉱物処理システム100は、粉砕及び分離を海底1付近において行い、元々存在していた海底1に脈石を戻すものである。このため、海底鉱物処理システム100によれば、海上に揚鉱し、地上に輸送した後に脈石を処分する場合に生じる騒音や海水中への拡散や散逸といった環境への問題を解決することができる。
なお、図1に示した海底鉱物処理システム100は、通常、海面3からの深さが1000メートル以上の深海底において用いられるものであるが、深い湖沼底で鉱物が発見された場合等には湖沼で用いることも可能である。
Furthermore, as shown in FIG. 2 (a), the conventional processing process involves pulverization and separation with noise after uplifting, thus causing problems such as noise. On the other hand, as shown in FIG. 2B, the seabed mineral processing system 100 according to the present embodiment performs crushing and separation near the seabed 1, and returns the gangue to the seabed 1 that originally existed. . For this reason, according to the seabed mineral processing system 100, it is possible to solve environmental problems such as noise, diffusion and dissipation in seawater that occur when the gangue is disposed after being pumped to the sea and transported to the ground. it can.
The submarine mineral processing system 100 shown in FIG. 1 is normally used on a deep seabed having a depth of 1000 meters or more from the sea surface 3, but when minerals are found on a deep lake bottom, etc. It can also be used in lakes.

以下に、海底鉱物処理システム100の構成について説明する。
採鉱機10は、深海底の熱水鉱床2に存在する有用金属鉱物などの鉱物資源を採取するものである。本実施の形態では、採鉱機10の前方に設けられている切削機11により鉱物資源を採取するが、切削機11の代わりに、例えば、鉱物資源を吸引して採取する吸引手段などを用いることもできる。また、海底1において任意の方向に移動する手段として、採鉱機10はその両側にクローラー12を備えている。なお、図1には示していないが、採鉱機10は深海において視界が不良な状況下での作業を可能とするための検知手段や撮像手段等を備えている。
Below, the structure of the seabed mineral processing system 100 is demonstrated.
The mining machine 10 collects mineral resources such as useful metal minerals present in the hydrothermal deposit 2 on the deep sea floor. In the present embodiment, the mineral resource is collected by the cutting machine 11 provided in front of the mining machine 10, but instead of the cutting machine 11, for example, a suction means for sucking and collecting the mineral resource is used. You can also. Further, the mining machine 10 includes crawlers 12 on both sides as means for moving in any direction on the seabed 1. Although not shown in FIG. 1, the mining machine 10 includes a detection unit, an imaging unit, and the like for enabling work in a situation where visibility is poor in the deep sea.

粉砕手段20は、連結管13を介して海底1で採鉱機10により採取された原鉱を受け入れ、海底鉱物処理用カラム浮選機40による分離及び精鉱揚鉱手段60による揚鉱に充分なサイズにまで粉砕するものである。
海底鉱物処理システム100では、海底鉱物処理用カラム浮選機40を用いて精鉱と脈石とに分離する。精鉱は、海底鉱物処理システム100により海面3の母船70に移送され、最終的には製錬所で製錬される。脈石は海底の処分区画55等に排出されて、処分される(図2(b)参照)。なお、海底鉱物処理用カラム浮選機40により分離された精鉱は、熱水鉱床2が陸の近傍に存在する場合などには、母船70ではなく陸に直接移送することもできる。
The crushing means 20 receives the ore collected by the mining machine 10 on the seabed 1 through the connecting pipe 13, and is sufficient for separation by the column flotation machine 40 for processing seabed minerals and for the uplifting by the concentrate uplifting means 60. It pulverizes to size.
In the seabed mineral processing system 100, the concentrate is separated into concentrate and gangue using the seabed mineral processing column flotation machine 40. The concentrate is transferred to the mother ship 70 on the sea surface 3 by the submarine mineral processing system 100 and finally smelted in the smelter. The gangue is discharged to the disposal section 55 on the seabed and disposed of (see FIG. 2B). In addition, the concentrate separated by the column flotation machine 40 for processing seabed minerals can be directly transferred to the land instead of the mother ship 70 when the hydrothermal deposit 2 exists in the vicinity of the land.

粉砕手段20は、粗砕機(図示せず)と微粉砕機を備えている。そして、粉砕手段20による原鉱の粉砕プロセスでは、粗砕機を用いて原鉱を数mm〜数cmのサイズにまで粗砕し、さらに微粉砕機を用いて数十μm〜百数十μm程度にまで微粉砕する。粗砕機としては、例えば、ジョークラッシャーやジャイレトリークラッシャーを使用することができる。微粉砕機としては、例えば、ボールミルを使用することができる。ボールミルとは、回転する容器と、その内部に封入された鋼球との間に砕料(粉砕される物質)が挟まれ、荷重や衝撃力を与えられることによって、物質を粉砕する装置である。
地上で用いられているボールミルを海中で使用する場合、開口部からその内部に水が流入する。このため、海水の作用により物質を粉砕する際における鋼球の抵抗が増加して、鋼球の粉砕力が低下する。したがって、地上で用いられているボールミルを海底で使用するには、上述した抵抗の増加を防止するための構成を採用する必要がある。
The pulverizing means 20 includes a coarse pulverizer (not shown) and a fine pulverizer. And in the pulverization process of the ore by the pulverizing means 20, the ore is crushed to a size of several mm to several centimeters using a crusher, and further several tens μm to hundreds of tens μm using a fine pulverizer. Finely pulverize. As the crusher, for example, a jaw crusher or a gyratory crusher can be used. As the pulverizer, for example, a ball mill can be used. A ball mill is a device that pulverizes a substance by applying a load or impact force between a rotating container and a steel ball enclosed in the crushed material (a substance to be crushed). .
When the ball mill used on the ground is used in the sea, water flows into the inside from the opening. For this reason, the resistance of the steel ball when the material is pulverized by the action of seawater increases, and the pulverizing force of the steel ball decreases. Therefore, in order to use the ball mill used on the ground on the seabed, it is necessary to adopt the configuration for preventing the above-described increase in resistance.

図3は、海底鉱物処理用ボールミル21の概略構成を示す断面図である。海底鉱物処理用ボールミル21では、連結管13(図1参照)を介して採鉱機10に連結されている投入管22が挿入されている開口部23が封止部材29で覆われている。また、処理部24内に空気又はガス(以下、適宜「空気等」という。)を圧入するための圧縮空気圧入用ホース26が開口部23の封止部材29を貫通するように設けられている。この圧縮空気圧入用ホース26から、処理部24内に圧縮空気等を供給することにより、処理部24内に海水が流入することを防止し、処理部24内に充分な量の空気等を確保できる。これにより、海水の作用により鋼球25の抵抗が増加し、鋼球25の粉砕力が低下することを防止できる。この結果として、海底鉱物処理用ボールミル21は、海底において十分な粉砕能力を発揮することが可能となる。なお、海底鉱物処理システム100においては、圧縮空気圧入用ホース26への空気等の供給は、後述する連結管61と併行に設けられている空気供給管71を介して行われる(図1参照)。
このように、その内部の処理部24に空気等を供給する圧縮空気圧入用ホース26を備えている海底鉱物処理用ボールミル21を使用することにより、次の分離プロセスに投入するのに充分な程度にまで原鉱を微粉砕することが可能になる。
海底鉱物処理用ボールミル21において微粉砕された原鉱は、処理部24内に連結された吸引管27からポンプ28を用いて吸引されて、海底鉱物処理用カラム浮選機40(図1参照)へと供給される。
なお、海底鉱物処理用ボールミル21は、上記構成の他に、モータ、減速器、ベアリング、給電設備などを備えている。
また、処理部24内に圧入される空気以外のガスとしては、例えば窒素ガス等が用いられる。なお、機械的な力により鉱物資源を粉砕する手段として空気やガスが介在する中で粉砕することに利点がある手段は、ボールミルの他、ロッドミルやハンマークラッシャ等がある。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the seabed mineral processing ball mill 21. In the seabed mineral processing ball mill 21, an opening 23 into which a charging pipe 22 connected to the mining machine 10 is inserted via a connecting pipe 13 (see FIG. 1) is covered with a sealing member 29. A compressed air pressure hose 26 for press-fitting air or gas (hereinafter referred to as “air or the like” as appropriate) into the processing unit 24 is provided so as to penetrate the sealing member 29 of the opening 23. . By supplying compressed air or the like from the compressed air pressure hose 26 into the processing unit 24, seawater is prevented from flowing into the processing unit 24, and a sufficient amount of air or the like is secured in the processing unit 24. it can. Thereby, it is possible to prevent the resistance of the steel balls 25 from increasing due to the action of seawater and the grinding force of the steel balls 25 from being reduced. As a result, the seabed mineral processing ball mill 21 can exhibit a sufficient crushing ability on the seabed. In the seabed mineral processing system 100, supply of air or the like to the compressed air pressure hose 26 is performed via an air supply pipe 71 provided in parallel with a connecting pipe 61 described later (see FIG. 1). .
In this way, by using the submarine mineral processing ball mill 21 provided with the compressed air pressure hose 26 for supplying air or the like to the processing section 24 in the interior, it is sufficient to be put into the next separation process. It becomes possible to finely pulverize the ore.
The ore finely pulverized in the seabed mineral processing ball mill 21 is sucked by using a pump 28 from a suction pipe 27 connected in the processing section 24, and the seabed mineral processing column flotation machine 40 (see FIG. 1). Supplied to.
The submarine mineral processing ball mill 21 includes a motor, a speed reducer, a bearing, a power supply facility, and the like in addition to the above-described configuration.
Moreover, as gas other than the air press-fit in the processing unit 24, for example, nitrogen gas or the like is used. In addition, as a means for pulverizing mineral resources by mechanical force, means that are advantageous for pulverization in the presence of air or gas include a rod mill, a hammark lasher, and the like in addition to a ball mill.

分離プロセスでは、微粉砕された原鉱を精鉱と脈石に分離する。陸上での分離装置としては様々な型式のものが知られているが、海底のように人為的なアクセスが困難な環境に設置する装置としては、機構が単純で故障の生じにくいものが適している。このような理由により、本実施の形態の海底鉱物処理システム100は、浮遊選鉱(浮選)と呼ばれる分離方式に基づく、カラム浮選機と呼ばれる装置形式である海底鉱物処理用カラム浮選機40を用いている。
図4に海底鉱物処理用カラム浮選機40の概略構成を示す断面図を示す。同図に示すように、海底鉱物処理用カラム浮選機40では、微粉砕された粒子と水を充填したカラム状の構造物であるカラム41内下部に設けられている気泡発生ノズル42から空気等を圧入し、気泡B(図では白抜きの丸で示す。)を発生させて、カラム41内に下から上への気泡Bの流れを形成する。そして、気泡発生ノズル42より上から精鉱粒子M(図では黒塗り三角で示す。)と脈石粒子S(図では白抜きの四角で示す。)と水との混在物であるパルプPをカラム41内に投入することにより、精鉱粒子Mのみを気泡Bの表面に付着させて(B+M)上昇させ、脈石粒子Sを沈降させることができる。このようにして、カラム41内にパルプPを投入することにより、精鉱粒子Mと脈石粒子Sとを分離することができる。
In the separation process, the finely ground raw ore is separated into concentrate and gangue. Various types of on-shore separation devices are known, but as a device installed in an environment where human access is difficult, such as the seabed, a device with a simple mechanism and less prone to failure is suitable. Yes. For these reasons, the submarine mineral processing system 100 according to the present embodiment is a column flotation machine 40 for processing submarine minerals, which is an apparatus type called a column flotation machine, based on a separation method called flotation (flotation). Is used.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a column flotation machine 40 for processing seabed minerals. As shown in the figure, in the submarine mineral processing column flotation machine 40, air is generated from bubble generating nozzles 42 provided in the lower part of a column 41 that is a column-shaped structure filled with finely pulverized particles and water. Etc., and bubbles B (indicated by white circles in the figure) are generated to form a flow of bubbles B from the bottom to the top in the column 41. Then, the pulp P, which is a mixture of concentrate particles M (indicated by black triangles in the figure), gangue particles S (indicated by white squares in the figure), and water from above the bubble generating nozzle 42, is obtained. By throwing it into the column 41, only the concentrate particles M are allowed to adhere to the surface of the bubbles B (B + M), and the gangue particles S can be settled. In this way, by putting the pulp P into the column 41, the concentrate particles M and the gangue particles S can be separated.

海中で海底鉱物処理用カラム浮選機40を使用する場合、まず、気泡Bの発生に必要な空気等を供給する必要があるが、この空気等は海上又は陸上から供給することとすればよい。そして、一旦気泡Bとしてカラム41内を上昇した後にカラム上端部(オーバーフロー部)43に滞留した気泡Bは、海底鉱物処理用カラム浮選機40内から除去され、海中に放出されたのち、海面3(図1参照)まで達した後に大気中に放出される。
しかし、空気等を海中に放出し空気等を海上又は陸上から新たに供給することにより、精鉱粒子Mと脈石粒子Sとを分離することは経済的ではない。なぜなら、深海底での海底鉱物処理用カラム浮選機40による選別において、海上又は陸上から海底鉱物処理用カラム浮選機40に空気等を供給するためには、海底での水圧が相当高くなることから(水深1000メートルで100気圧)、非常に大きなエネルギーを要するからである。
そこで、海底鉱物処理システム100は、海底鉱物処理用カラム浮選機40に供給された空気等を再利用し、所定量の空気等が供給された後は、再利用における漏洩や海水中への溶解により不足した場合に、不足分の空気等を追加する構成としている。このように、気泡発生ノズル42からカラム41内に圧入された空気等をカラム上端部43から回収し、気泡発生ノズル42からの気泡発生に繰り返し使用すること、すなわち空気等を再循環させることにより、気泡Bの発生に要するエネルギー効率を向上させて、効率的、経済的な精鉱Mと脈石Sとの分離を実現している。
When using the column flotation machine 40 for processing seabed minerals in the sea, first, it is necessary to supply air or the like necessary for the generation of bubbles B, but this air or the like may be supplied from the sea or from the land. . After the bubble B once rises in the column 41 as the bubble B, the bubble B staying in the column upper end part (overflow part) 43 is removed from the inside of the seabed mineral processing column flotation machine 40 and discharged into the sea. After reaching 3 (see FIG. 1), it is released into the atmosphere.
However, it is not economical to separate the concentrate particles M and gangue particles S by releasing air or the like into the sea and newly supplying the air or the like from the sea or land. This is because in order to supply air or the like from the sea or the land to the seafloor mineral processing column flotation machine 40 in the seafloor mineral processing column flotation machine 40 at the deep seabed, the water pressure at the seabed becomes considerably high. This is because very large energy is required (100 atm at a water depth of 1000 meters).
Accordingly, the seabed mineral processing system 100 reuses the air supplied to the seafloor mineral processing column flotation machine 40, and after a predetermined amount of air or the like has been supplied, the seabed mineral processing system 100 leaks into the seawater. When there is a shortage due to melting, the air is added to the shortage. In this way, air or the like press-fitted into the column 41 from the bubble generating nozzle 42 is recovered from the column upper end portion 43 and repeatedly used for generating bubbles from the bubble generating nozzle 42, that is, by recirculating air or the like. The energy efficiency required for the generation of the bubbles B is improved, and the efficient and economical separation of the concentrate M and the gangue S is realized.

海底鉱物処理用カラム浮選機40は、気泡発生ノズル42から圧入した空気等を再利用するために、カラム41とともに、気泡B発生用の空気等を一時的に貯留するアキュムレータ44、空気等を再循環させて圧入するためのポンプ45、海上又は陸上から空気等を供給するためのホース46、これらを接続するための配管47・48、バルブ49を備えている。
より具体的には、アキュムレータ44は、ホース46、配管47・48と連通されている。そして、母船70(図1参照)内に設けられている送気手段(図示せず)から供給された空気等は、後述する連結管61と併行に設けられている空気供給管71を介して、ホース46からアキュムレータ44内に供給され、配管47を介してカラム41内下部の気泡発生ノズル42に供給される。そして、アキュムレータ44は、カラム上端部43の空間50に連通されている配管48を介してカラム41から空気等を回収する。当該回収は、配管48の備えているポンプ45及びバルブ49を制御することにより行う。
なお、カラム41、アキュムレータ44、ホース46、配管47・48、バルブ49等は密閉容器ではないため、耐圧性を備えたものにより構成することは必要ではない。また、海底鉱物処理システム100では、空気供給管71を、ホース46と粉砕手段20の圧縮空気圧入用ホース26(図3参照)に共通の空気等の供給手段として用いているが、各々別のものにより構成することとしても良い。
なお、海底での選鉱に当たり、空気あるいはガスを循環させて選鉱を行う方法は、海底鉱物処理用カラム浮選機40のような浮遊選鉱手段以外にも、静電選鉱、磁気選鉱、比重選鉱、空気選鉱といったおよそ海水が介在することにより、地上とは選鉱条件が異なり不具合を生じるあらゆる選鉱手段に思想的に適用できるものである。
The column flotation machine 40 for processing submarine minerals includes an accumulator 44 that temporarily stores air for generating bubbles B, air, and the like together with the column 41 in order to reuse the air or the like injected from the bubble generating nozzle 42. A pump 45 for recirculating and press-fitting, a hose 46 for supplying air or the like from the sea or land, piping 47 and 48 for connecting them, and a valve 49 are provided.
More specifically, the accumulator 44 is in communication with the hose 46 and the pipes 47 and 48. And the air etc. which were supplied from the air supply means (not shown) provided in the mother ship 70 (refer FIG. 1) go through the air supply pipe 71 provided in parallel with the connection pipe 61 mentioned later. The gas is supplied from the hose 46 into the accumulator 44, and supplied to the bubble generating nozzle 42 in the lower part of the column 41 through the pipe 47. The accumulator 44 collects air or the like from the column 41 via a pipe 48 communicating with the space 50 at the column upper end portion 43. The collection is performed by controlling the pump 45 and the valve 49 provided in the pipe 48.
Note that the column 41, the accumulator 44, the hose 46, the pipes 47 and 48, the valve 49, and the like are not hermetically sealed containers, and need not be configured with a pressure-resistant one. Further, in the seabed mineral processing system 100, the air supply pipe 71 is used as a supply means for air or the like common to the hose 46 and the compressed air pressure hose 26 (see FIG. 3) of the pulverizing means 20, but each is different from each other. It is good also as comprising by things.
In addition, in the beneficiation at the bottom of the sea, the method of performing the beneficiation by circulating air or gas is not limited to the flotation means such as the column flotation machine 40 for the treatment of submarine minerals. It can be applied ideologically to any means of beneficiation in which the conditions of beneficiation differ from those on the ground due to the presence of seawater such as air beneficiation.

気泡Bがカラム上端部43に溜まった泡沫51とともに流出した精鉱Mは、ポンプ52を備えた配管53を介して精鉱揚鉱手段60(図1参照)へと送られて、海面3の母船70へと揚鉱される。
精鉱揚鉱手段60は、連結管53を介して海底鉱物処理用カラム浮選機40に連結されており、連結管61を介して海面3の母船70に連結されており、海底鉱物処理用カラム浮選機40により脈石が分離された精鉱を母船70に揚鉱するものである。
海底鉱物処理システム100では、精鉱を母船70に揚鉱した後、陸地に輸送して製錬することとしているが、陸地の近くにおいて海底鉱物処理システム100が用いられる場合は、母船70に揚鉱せずに、精鉱を陸地に直接揚鉱することとしても良い。また、揚鉱は母船70にして、空気は陸上に設けた送気手段から供給することもできる。
The concentrate M in which the bubbles B flowed out together with the foam 51 accumulated in the column upper end portion 43 is sent to the concentrate ore extraction means 60 (see FIG. 1) via the pipe 53 provided with the pump 52, and It is pumped to mother ship 70.
The concentrate pumping means 60 is connected to the submarine mineral processing column flotation machine 40 through a connecting pipe 53, and is connected to a mother ship 70 on the sea surface 3 through a connecting pipe 61. The concentrate from which the gangue was separated by the column flotation machine 40 is pumped to the mother ship 70.
In the submarine mineral processing system 100, the concentrate is pumped to the mother ship 70 and then transported to the land for smelting. However, when the submarine mineral processing system 100 is used near the land, the mother ship 70 is pumped. It is also possible to pump the concentrate directly on land without mining. Further, the pumping can be carried out by the mother ship 70, and the air can be supplied from the air supply means provided on the land.

海底鉱物処理用カラム浮選機40において分離された脈石は、カラム41下部において開口している排出口54から排出される。海底鉱物処理用カラム浮選機40の設置前に処分区画55(図1参照)に脈石処分穴等を用意しておき、その脈石処分穴に脈石を処分することにより、脈石が海中に流出して環境に対して悪影響を及ぼすことを防止して、脈石を適切に処分することが可能となる。   The gangue separated in the submarine mineral processing column flotation machine 40 is discharged from a discharge port 54 opened at the bottom of the column 41. Before installing the column flotation machine 40 for processing seabed minerals, prepare a gangue disposal hole in the disposal section 55 (see FIG. 1), and dispose the gangue in the gangue disposal hole. It is possible to properly dispose of the gangue by preventing it from flowing into the sea and adversely affecting the environment.

海底鉱物処理システム100の粉砕手段20と海底鉱物処理用カラム浮選機40とは、ユニットとして構成することとしても良い。両者をユニットとして構成すれば、これらを海底1に設置する際及び海底1から引き上げる際の作業工程を少なくすることができる。   The crushing means 20 and the submarine mineral processing column flotation machine 40 of the submarine mineral processing system 100 may be configured as a unit. If both are configured as a unit, it is possible to reduce the number of work steps when installing them on the seabed 1 and pulling them up from the seabed 1.

図5は水平調節装置(水平調節手段)80の概略構成を示す正面図である。同図に示すように、水平調節装置80は、架台81、支柱82、アクチュエータ83及び傾斜計84を備えている。架台81は、その上に粉砕手段20及び/又は海底鉱物処理用カラム浮選機40(図1参照)を載置するものである。架台81はその四隅に設けられている支柱82よって海底1上に設けられている。そして架台81の海底1側に設けられている傾斜計84の測定結果に基づいた信号を受けて、各支柱82の海底1側に設けられているアクチュエータ83により支柱82を伸縮させることで、架台81を水平に保つことができる。これにより、粉砕手段20や海底鉱物処理用カラム浮選機40が傾斜して、これらの効率が落ちたり、機能が損なわれたりすることを防止して、海底鉱物処理システム100による粉砕及び分離を効率良く行うことができる。
特に、海底鉱物処理システム100は、海底鉱物処理用カラム浮選機40を用いているから、水平調節装置80により水平に設置された状態を確保することが、精鉱と脈鉱との分離を効率良く行うために有効である。
なお、水平調節装置80は架台81の水平を保つためのものであるから、4つの支柱82の全てにアクチュエータ83が設けられていることは必ずしも必要ではなく、支柱82のうち水平調節に必要なものにのみアクチュエータ83を設けることとしても良い。
FIG. 5 is a front view showing a schematic configuration of a leveling device (leveling adjustment means) 80. As shown in the figure, the leveling device 80 includes a gantry 81, a support 82, an actuator 83, and an inclinometer 84. The gantry 81 is for placing the pulverizing means 20 and / or the column mineral flotation machine 40 (see FIG. 1) on the seabed mineral. The gantry 81 is provided on the seabed 1 by the pillars 82 provided at the four corners. Then, a signal based on the measurement result of the inclinometer 84 provided on the seabed 1 side of the gantry 81 is received, and the column 82 is expanded and contracted by the actuator 83 provided on the seabed 1 side of each column 82, whereby the gantry 81 can be kept horizontal. This prevents the crushing means 20 and the submarine mineral processing column flotation machine 40 from being inclined to reduce the efficiency and the function of the crushing and separation by the submarine mineral processing system 100. It can be done efficiently.
In particular, since the seabed mineral processing system 100 uses the columnar flotation machine 40 for processing seabed minerals, securing the state of being horizontally installed by the leveling device 80 can separate the concentrate from the mine. It is effective to perform efficiently.
In addition, since the leveling device 80 is for maintaining the level of the gantry 81, it is not always necessary that the four columns 82 are provided with the actuators 83, and the leveling device 80 is necessary for leveling of the columns 82. It is good also as providing the actuator 83 only in a thing.

(実施の形態2)
本発明を母船70上に備えられた海底鉱物処理用カラム浮選機(海上分離手段)40を用いて実施した海底鉱物処理システム200について、図6を参照しつつ以下に説明する。なお、実施の形態1において説明したものについては、同じ番号を付して本実施の形態では説明を省略する。
海底鉱物処理システム200は、採鉱機10、粉砕手段20と、海底鉱物処理用カラム浮選機40及び精鉱揚鉱手段60を備えている点において、海底鉱物処理システム100と同じであるが、海底鉱物処理用カラム浮選機40が、海底1ではなく、海面3の母船70上に設けられている点において、海底鉱物処理システム100と相違している。
このため、本実施形態の海底鉱物処理システム200では、吸引管27により粉砕手段20と精鉱揚鉱手段60とが連結されており、精鉱と脈石とが分離される前の状態で、精鉱揚鉱手段60により海面3まで揚鉱される。そして、母船70上の海底鉱物処理用カラム浮選機40により精鉱と脈石とを分離して、不要な脈石を海底1に処分(廃棄)する。
したがって、製錬のための輸送の後に精鉱と脈石とを分離する従来の海底鉱物処理システム(図2(a)参照)と比較して、脈石を輸送しない分だけ輸送効率が向上し、また、脈石の処分を容易に行うことができる。
海底鉱物処理システム200では、海底鉱物処理用カラム浮選機40の排出口54から排出された脈石は、連結管61と併行して設けられている排出管62及びその先端に設置された排出ノズル63を介して、処分区画55にて処分される。を介して、海底1に廃棄される。これにより、脈石をもともと存在していた海底に戻し、環境への影響を小さくすることが可能となる。
(Embodiment 2)
A submarine mineral processing system 200 in which the present invention is implemented using a submarine mineral processing column flotation machine (sea separation means) 40 provided on a mother ship 70 will be described below with reference to FIG. In addition, what was demonstrated in Embodiment 1 attaches the same number, and abbreviate | omits description in this Embodiment.
The seabed mineral processing system 200 is the same as the seabed mineral processing system 100 in that it includes the mining machine 10, the crushing means 20, the seabed mineral processing column flotation machine 40, and the concentrate ore pumping means 60. The submarine mineral processing column flotation machine 40 is different from the submarine mineral processing system 100 in that the submarine mineral processing column flotation machine 40 is provided not on the seabed 1 but on the mother ship 70 on the sea surface 3.
For this reason, in the submarine mineral processing system 200 of the present embodiment, the pulverizing means 20 and the concentrate pumping means 60 are connected by the suction pipe 27, and before the concentrate and the gangue are separated, It is pumped up to sea level 3 by the concentrate pumping means 60. Then, the concentrate and the gangue are separated by the submarine mineral processing column flotation machine 40 on the mother ship 70, and unnecessary gangue is disposed (discarded) on the seabed 1.
Therefore, compared with the conventional submarine mineral processing system (see Fig. 2 (a)) that separates concentrate and gangue after transportation for smelting, the transportation efficiency is improved by the amount not transporting gangue. Moreover, disposal of gangue can be performed easily.
In the seabed mineral processing system 200, the gangue discharged from the outlet 54 of the seabed mineral processing column flotation machine 40 is a discharge pipe 62 provided along with the connecting pipe 61 and a discharge installed at the tip thereof. It is disposed of in the disposal section 55 through the nozzle 63. Through the seabed 1. As a result, it is possible to return the gangue to the seabed where it originally existed, and to reduce the environmental impact.

本発明は、海底において採取された鉱石を、海底において粉砕、分離し、精鉱のみを海上まで移送し、脈石を海上に揚鉱することなく海底において処分することができる海底鉱物処理システムとして利用することができる。
また、海底で採鉱、粉砕を行った原鉱を揚鉱した後、海上で分離を行って脈石を海底に処分し、精鉱のみを陸上に輸送する海底鉱物処理システムとして利用することもできる。
なお、本発明が陸地に近い位置に利用される場合、海底で分離された精鉱を直接陸上に揚鉱することとしてもよい。
The present invention is an ocean bottom mineral processing system that can crush and separate ore collected on the ocean floor, transfer only concentrate to the ocean, and dispose of gangue on the ocean floor without being pumped to the ocean. Can be used.
It can also be used as a seabed mineral processing system that unloads ores that have been mined and crushed on the seabed and then separated on the sea to dispose of gangue on the seabed and transport only concentrate to land. .
In addition, when this invention is utilized for the position close | similar to a land, it is good also as unloading the concentrate isolate | separated on the seabed directly on land.

10 採鉱機(採鉱手段)
20 粉砕手段
21 海底鉱物処理用ボールミル(粉砕手段)
40 海底鉱物処理用カラム浮選機(海底分離手段、浮遊選鉱手段、海上分離手段)
54 排出口(脈石処分手段)
60 精鉱揚鉱手段
62 排出管(脈石処分手段)
63 排出ノズル(脈石処分手段)
70 母船(送気手段)
80 水平調節装置(水平調節手段)
100、200 海底鉱物処理システム
10 Mining machine (mining means)
20 Crushing means 21 Seabed mineral processing ball mill (pulverization means)
40 Submarine mineral processing column flotation machine (sea bottom separation means, flotation means, sea separation means)
54 Discharge port (means to dispose of gangue)
60 Concentration pumping means 62 Discharge pipe (means of disposal of gangue)
63 Discharge nozzle (means to dispose of gangue)
70 Mother ship (air supply means)
80 Leveling device (leveling means)
100, 200 Submarine mineral processing system

Claims (10)

海底に存在する鉱物資源を採鉱する海底に設けた採鉱手段と、
前記採鉱手段で採鉱した前記鉱物資源を粉砕する海底に設けた粉砕手段と、
前記粉砕手段で粉砕した前記鉱物資源から精鉱と脈石を選別する海底に設けた海底分離手段と、
前記精鉱を海上あるいは地上に揚鉱する精鉱揚鉱手段と、
前記脈石を海底に処分する脈石処分手段を備えたことを特徴とする海底鉱物処理システム。
Mining means provided on the seabed for mining mineral resources existing on the seabed;
Crushing means provided on the seabed for crushing the mineral resources mined by the mining means;
Seabed separation means provided on the seabed for selecting concentrate and gangue from the mineral resources crushed by the pulverization means;
A concentrate pumping means for pumping the concentrate on the sea or on the ground;
A submarine mineral processing system comprising gangue disposal means for disposing of the gangue on the seabed.
前記海底分離手段が、前記鉱物資源の性質に基づいて前記精鉱と前記脈石を選別するものであることを特徴とする請求項1に記載の海底鉱物処理システム。   The seabed mineral processing system according to claim 1, wherein the seabed separation means sorts the concentrate and the gangue based on properties of the mineral resource. 前記海底分離手段が、空気又はガスを循環させた浮遊選鉱手段であることを特徴とする請求項2に記載の海底鉱物処理システム。   The seabed mineral processing system according to claim 2, wherein the seabed separation means is a flotation means that circulates air or gas. 前記空気又は前記ガスを、海上あるいは地上に設けた送気手段から供給したことを特徴とする請求項3に記載の海底鉱物処理システム。   The seabed mineral processing system according to claim 3, wherein the air or the gas is supplied from an air supply means provided on the sea or on the ground. 前記粉砕手段及び/又は前記海底分離手段が、水平調節手段を有していることを特徴とする請求項1から4のうちの1項に記載の海底鉱物処理システム。   5. The seabed mineral processing system according to claim 1, wherein the pulverizing unit and / or the seabed separating unit includes a leveling unit. 海底に存在する鉱物資源を採鉱する海底に設けた採鉱手段と、
前記採鉱手段で採鉱した前記鉱物資源を粉砕する海底に設けた粉砕手段と、
前記粉砕手段で粉砕した前記鉱物資源を海上に揚鉱する揚鉱手段と、
前記揚鉱手段で揚鉱された前記鉱物資源から精鉱と脈石を海上で分離する海上分離手段と、
前記脈石を海底に処分する脈石処分手段を備えたことを特徴とする海底鉱物処理システム。
Mining means provided on the seabed for mining mineral resources existing on the seabed;
Crushing means provided on the seabed for crushing the mineral resources mined by the mining means;
A pumping means for pumping the mineral resources crushed by the pulverizing means to the sea;
Sea separation means for separating concentrate and gangue from the mineral resources pumped by the pumping means;
A submarine mineral processing system comprising gangue disposal means for disposing of the gangue on the seabed.
前記粉砕手段が、海上あるいは地上に設けた送気手段から空気又はガスの補給を受け、空気又はガスを介在させた中で機械的な力により前記鉱物資源を粉砕することを特徴とする請求項1から請求項6のうちの1項に記載の海底鉱物処理システム。   The pulverizing means receives replenishment of air or gas from an air supply means provided on the sea or on the ground, and pulverizes the mineral resources by mechanical force in the presence of air or gas. The seabed mineral processing system according to any one of claims 1 to 6. 前記粉砕手段が、ボールミルを含んでいることを特徴とする請求項7に記載の海底鉱物処理システム。   The seabed mineral processing system according to claim 7, wherein the pulverizing means includes a ball mill. 少なくとも前記採鉱手段と前記粉砕手段が、ユニット体として海底に設けられていることを特徴とする請求項1から請求項8のうちの1項に記載の海底鉱物処理システム。   9. The seabed mineral processing system according to claim 1, wherein at least the mining means and the pulverizing means are provided as a unit body on the seabed. 前記脈石処分手段が、前記脈石を前記採鉱手段で採鉱した同一場所あるいはその近傍の海底に処分するものであることを特徴とするに記載の本発明は、請求項1から請求項9のうちの1項に記載の海底鉱物処理システム。   The present invention according to any one of claims 1 to 9, wherein the gangue disposal means disposes of the gangue on the seabed at or near the same place where the minestone was mined by the mining means. The seabed mineral processing system according to item 1.
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