JP7136670B2 - Structure for algal growth and method for producing the same - Google Patents
Structure for algal growth and method for producing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP7136670B2 JP7136670B2 JP2018218920A JP2018218920A JP7136670B2 JP 7136670 B2 JP7136670 B2 JP 7136670B2 JP 2018218920 A JP2018218920 A JP 2018218920A JP 2018218920 A JP2018218920 A JP 2018218920A JP 7136670 B2 JP7136670 B2 JP 7136670B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- algae
- water
- granular material
- baking
- residue
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Description
本発明は、藻類着生用構造体およびその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a structure for algae colonization and a method for producing the same.
レアアースは、ネオジム・鉄・ボロン磁石、LED電球、燃料電池等に用いられる原料として、最先端技術産業に不可欠な元素であり、近年、その需要も急増している。一方、レアアースの供給不足や価格高騰が懸念されており、レアアースの新たな供給源の確保が課題となっている。
このような状況下において、太平洋の広範囲に分布しているレアアースを高含有率で含む深海の泥が、レアアースの新たな供給源として注目されている。
レアアースを高含有率で含む泥(例えば、太平洋の深海の泥)は、その資源量が膨大であること、希酸中に1~3時間浸漬するという簡易な方法で抽出することができること、トリウムやウラン等の放射性元素をほとんど含まないこと、等の数々の利点を有している。
Rare earths are essential elements in cutting-edge technology industries as raw materials used in neodymium/iron/boron magnets, LED light bulbs, fuel cells, and the like, and their demand has increased rapidly in recent years. On the other hand, there are concerns about supply shortages and soaring prices of rare earths, and securing new supply sources of rare earths has become an issue.
Under these circumstances, deep-sea mud containing a high content of rare earths widely distributed in the Pacific Ocean is attracting attention as a new supply source of rare earths.
Mud containing a high content of rare earths (for example, deep-sea mud in the Pacific Ocean) has a huge amount of resources, can be extracted by a simple method of immersing in dilute acid for 1 to 3 hours, and contains thorium. It has many advantages such as containing almost no radioactive elements such as uranium.
一方、レアアースを含有する泥の乾燥質量中のレアアースの質量の割合は、レアアースの含有率が高いことで知られる太平洋の深海底であっても、0.3質量%以下にすぎない。このため、レアアースを含有する泥から、希酸を用いてレアアースを抽出する際に、多量の酸性の残渣(泥)が発生するという問題がある。
上記酸性の残渣を、有用な物の原料として用いる技術として、特許文献1には、レアアースを含有する泥を酸で処理した後に発生する残渣からなる、脱水ケーキまたはスラリーを焼成してなることを特徴とする粒状の土工資材が記載されている。
On the other hand, the ratio of the mass of rare earths to the dry mass of mud containing rare earths is only 0.3% by mass or less even in the deep seabed of the Pacific Ocean, which is known for its high rare earth content. Therefore, there is a problem that a large amount of acidic residue (mud) is generated when rare earths are extracted from rare earth-containing mud using dilute acid.
As a technique for using the above acidic residue as a raw material for useful products,
レアアースを含有する泥を酸で処理した後には、多量の残渣が発生するため、該残渣の有効活用が求められている。
本発明の目的は、レアアースを含有する泥を酸で処理した後に発生する残渣を有効活用することができ、かつ、環境への悪影響が少ない藻類着生用構造体を提供することである。
Since a large amount of residue is generated after treating mud containing rare earths with acid, effective utilization of the residue is desired.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a structure for algae colonization that can effectively utilize the residue generated after treating mud containing rare earths with an acid, and that has little adverse effect on the environment.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、レアアースを含有する泥を酸で処理した後に発生する残渣からなる、脱水ケーキまたはスラリーを、焼成してなる粒状の資材を含む藻類着生用構造体によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の[1]~[6]を提供するものである。
[1] 粒状の資材を含む、水中に設置するための藻類着生用構造体であって、上記粒状の資材は、レアアースを含有する泥を酸で処理した後に発生する残渣からなる、脱水ケーキまたはスラリーを、焼成してなるものであることを特徴とする藻類着生用構造体。
[2] 上記粒状の資材を収容するための通水可能な収容手段を含む前記[1]に記載の藻類着生用構造体。
[3] 複数の上記収容手段を含み、かつ、これら収容手段同士を連結するための連結手段を含む前記[2]に記載の藻類着生用構造体。
[4] 水底における上記収容手段の移動を抑制するための移動抑制手段を含む前記[2]または[3]のいずれかに記載の藻類着生用構造体。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found algae containing granular materials obtained by baking a dehydrated cake or slurry consisting of the residue generated after treating rare earth-containing mud with acid. The inventors have found that the above object can be achieved by the settlement structure, and completed the present invention.
That is, the present invention provides the following [1] to [6].
[1] A structure for algae colonization for installation in water, containing granular materials, wherein the granular materials are dehydrated cakes consisting of residues generated after treating mud containing rare earths with acid. Alternatively, a structure for growing algae is obtained by firing a slurry.
[2] The structure for algae growth according to [1] above, which includes water-permeable storage means for storing the granular material.
[3] The structure for algae colonization according to [2] above, which includes a plurality of the above-described storage means, and a connection means for connecting these storage means.
[4] The structure for algae colonization according to any one of [2] or [3], including a movement suppressing means for suppressing movement of the containing means on the bottom of the water.
[5] 前記[1]~[4]のいずれかに記載の藻類着生用構造体を製造するための方法であって、上記脱水ケーキまたはスラリーを焼成して、焼成物を得る焼成工程と、上記焼成物を破砕、切断または分級して、上記粒状の資材を得る粒状化工程、を含むことを特徴とする藻類着生用構造体の製造方法。
[6] 前記[1]~[4]のいずれかに記載の藻類着生用構造体を用いた、藻類の着生方法であって、上記藻類着生用構造体を設置する場所を選定する場所選定工程と、上記選定された場所に、上記藻類着生用構造体を設置する構造体設置工程、を含むことを特徴とする藻類の着生方法。
[5] A method for producing an algae-adhering structure according to any one of [1] to [4] above, comprising a baking step of baking the dehydrated cake or slurry to obtain a baked product; and a granulation step of crushing, cutting, or classifying the fired product to obtain the granular material.
[6] A method for growing algae using the structure for growing algae according to any one of the above [1] to [4], wherein a place for installing the structure for growing algae is selected. A method for colonization of algae, comprising: a site selection step; and a structure installation step of installing the structure for algae colonization in the selected location.
本発明の藻類着生用構造体によれば、レアアースを含有する泥を酸で処理した後に発生する多量の残渣を有効活用することができる。
また、本発明の藻類着生用構造体によれば、環境への悪影響が少なく、藻類を着生させて、水生生物が生育する魚礁や藻礁を形成することができ、水中の環境の改善に貢献することができる。
According to the structure for algae growth of the present invention, it is possible to effectively utilize a large amount of residue generated after treating mud containing rare earths with an acid.
In addition, according to the structure for algae growth of the present invention, it has little adverse effect on the environment, allows algae to grow thereon, forms fish reefs and algae reefs where aquatic organisms grow, and improves the underwater environment. can contribute to
本発明の藻類着生用構造体は、粒状の資材を含む、水中に設置するための藻類着生用構造体であって、粒状の資材は、レアアースを含有する泥を酸で処理した後に発生する残渣からなる、脱水ケーキまたはスラリーを、焼成してなるものである。
本発明において、「レアアースを含有する泥を酸で処理した後に発生する残渣」(以下、「残渣」と略すことがある。)とは、レアアースを含有する泥を酸(例えば、希塩酸)で処理して、レアアースを液中に抽出した後に発生する酸性の残渣である。
レアアースとは、周期律表の第3族のランタロイド(La(ランタン)からLu(ルテチウム))に、Sc(スカンジウム)とY(イットリウム)を加えた17元素をいう。
The structure for algae growth of the present invention is a structure for algae growth for installation in water containing granular materials, wherein the granular materials are generated after treating mud containing rare earths with an acid. It is obtained by calcining a dehydrated cake or slurry consisting of a residue that
In the present invention, the "residue generated after treating mud containing rare earths with acid" (hereinafter sometimes abbreviated as "residue") means that mud containing rare earths is treated with acid (for example, diluted hydrochloric acid). It is an acidic residue generated after extracting rare earths into liquid.
Rare earth refers to 17 elements including Sc (scandium) and Y (yttrium) in addition to the lantaloids of
レアアースを含有する泥の一例として、深海底(例えば、海の深さとして、3,500~6,000mの領域)に層状(例えば、海底から、深さが数10m程度までの地盤)に分布する、レアアースの含有率が大きい泥が挙げられる。
本発明において、レアアースを含有する泥(乾燥状態のもの;固形分)の中のレアアースの含有率(質量基準)は、資源であるレアアースを採掘する際の経済性の観点から、好ましくは1,000ppm以上、より好ましくは2,000ppm以上である。
As an example of rare earth-containing mud, it is distributed in stratified layers (for example, the ground from the seabed to a depth of several tens of meters) on the deep seabed (for example, an area of 3,500 to 6,000m as the depth of the sea). and mud with a high content of rare earths.
In the present invention, the rare earth content (mass basis) in the rare earth-containing mud (dry state; solid content) is preferably 1, 1, 2 from the economic point of view when mining rare earth resources. 000 ppm or more, more preferably 2,000 ppm or more.
残渣の含水比(残渣の固形分100質量%に対する水分の割合)は、特に限定されないが、加熱炉等の加熱手段の負荷を軽減する観点から、好ましくは200質量%以下、より好ましくは150質量%以下、特に好ましくは120質量%以下である。
残渣の含水比を低減させる方法(方式)としては、泥をタンク等の容器に貯留して、泥の固形分を沈殿させ、その上澄みを回収する沈殿方式や、スクリューデカンター等の装置を用いる遠心分離方式や、フィルタープレス等の装置を用いる加圧脱水方式等が挙げられる。
中でも、低コストで簡易に脱水することができる点で、沈澱方式および遠心分離方式が好ましく、沈澱方式が、より好ましい。
なお、脱水の程度は、沈澱方式、遠心分離方式、加圧脱水方式の順に大きくなる。
The water content ratio of the residue (ratio of water to 100% by mass of the solid content of the residue) is not particularly limited, but from the viewpoint of reducing the load on heating means such as a heating furnace, it is preferably 200% by mass or less, more preferably 150% by mass. % or less, particularly preferably 120 mass % or less.
Methods (methods) for reducing the water content of the residue include a sedimentation method in which mud is stored in a container such as a tank, the solid content of the mud is precipitated, and the supernatant is collected, and a centrifugal method using a device such as a screw decanter. Examples include a separation method and a pressurized dehydration method using a device such as a filter press.
Among them, the sedimentation method and the centrifugal separation method are preferable, and the sedimentation method is more preferable, because dehydration can be easily performed at a low cost.
The degree of dehydration increases in the order of the sedimentation method, the centrifugal separation method, and the pressurized dehydration method.
本発明において、「残渣からなる、脱水ケーキまたはスラリー」とは、(a)残渣のみからなる、脱水ケーキまたはスラリー、(b)残渣と、本発明の効果に大きな悪影響を与えない程度の小さな量で配合される、残渣以外の材料との混合物からなる、脱水ケーキまたはスラリー、のいずれかを意味する。
前記(b)の場合、残渣以外の材料の例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、フライアッシュ等が挙げられる。
残渣以外の材料の形態としては、水溶液、懸濁液、粉状、粒状等が挙げられる。
残渣と残渣以外の材料の合計量100質量部(残渣に含まれている水分や、残渣以外の材料として水溶液を用いる場合における当該水溶液中の水分を含む質量)に対する残渣以外の材料(水分を含まないもの;固形分)の配合量は、本発明で用いられる粒状の資材の軽量性を高める観点から、好ましくは5質量部未満、より好ましくは3質量部以下、さらに好ましくは2質量部以下、特に好ましくは1質量部以下である。
本発明において、「残渣からなる、脱水ケーキまたはスラリーを焼成してなるもの」とは、加熱による熔融によって焼成物が減容するような過度の高温ではない、適度に高い温度での加熱によって、部分的にもしくは全体的に熔融が生じたものである。
In the present invention, "a dehydrated cake or slurry consisting of a residue" means (a) a dehydrated cake or slurry consisting only of a residue, (b) a residue, and a small amount that does not adversely affect the effect of the present invention. means either a dewatered cake or a slurry, which consists of a mixture of ingredients other than residue, which is formulated in the
In the case of (b) above, examples of materials other than the residue include sodium hydroxide, calcium hydroxide, fly ash, and the like.
Examples of forms of materials other than residues include aqueous solutions, suspensions, powders, granules, and the like.
Materials other than residues (including water) for the total amount of 100 parts by mass of the residue and materials other than the residues (moisture contained in the residue and the weight including water in the aqueous solution when using an aqueous solution as a material other than the residue) solid content) is preferably less than 5 parts by mass, more preferably 3 parts by mass or less, still more preferably 2 parts by mass or less, from the viewpoint of increasing the lightness of the granular material used in the present invention. Particularly preferably, it is 1 part by mass or less.
In the present invention, "a product obtained by baking a dehydrated cake or slurry consisting of a residue" means that by heating at a moderately high temperature that is not excessively high such that the baked product is reduced in volume by melting due to heating, It is partially or wholly melted.
粒状の資材は、粒度(資材が球状である場合には粒径、棒状の場合には長手寸法)を調整せずに使用してもよく、あるいは、目的や収容手段に応じて粒度が特定の範囲内となるように調整して使用してもよい。上記粒度は、好ましくは0.2~60mm、より好ましくは1~50mm、特に好ましくは4~40mmである。該粒度が0.2mm以上であれば、粒状の資材が、設置された場所や収容手段内から流出しにくくなるとともに、粒度の調整をより容易に行なうことができる。該粒度が60mm以下であれば、収容手段への粒状の資材の収容をより容易に行なうことができ、かつ、小型の水生生物(例えば、カニ等の甲殻類や、小魚等の小動物や、ゴカイ等の底生生物)が、収容された粒状の資材同士の隙間に入り込んで棲みつきやすくなる。 Granular materials may be used without adjusting the particle size (particle size if the material is spherical, longitudinal dimension if the material is rod-shaped), or may be used with a specific particle size depending on the purpose and means of storage. You may adjust and use it so that it may be in the range. The particle size is preferably 0.2 to 60 mm, more preferably 1 to 50 mm, particularly preferably 4 to 40 mm. If the particle size is 0.2 mm or more, the granular material is less likely to flow out from the place where it is installed or the storage means, and the particle size can be adjusted more easily. If the particle size is 60 mm or less, the granular materials can be more easily stored in the storage means, and small aquatic organisms (for example, crustaceans such as crabs, small animals such as small fish, Benthic organisms such as lugworms) can easily enter the gaps between the contained granular materials and settle there.
本発明の藻類着生用構造体は、上述した粒状の資材が水中で流出することを防ぎ、かつ、藻類着生用構造体の設置及び回収を容易に行なう観点から、粒状の資材を収容するための通水可能な収容手段を含むものであってもよい。
具体的には、セルロース繊維、ポリアミド繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、レーヨン繊維、アラミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維等の有機繊維や、ガラス繊維、セラミック繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、ロックウール、スラグウール等の無機繊維等の繊維を用いた、織布または不織布からなる袋;鉄、プラスチック、木材、石材、セラミック、またはセメント等の水硬性組成物等を原料として形成した、収容スペースを有する容器等が挙げられる。
収容手段における通水可能な部分は、収容手段の一部分(一領域)でも全体(全領域)であってもよい。一部分(一領域)が通水可能である収容手段の例としては、粒度の小さい(0.2~1mm程度)粒状の資材が流出することを防ぐ観点から、収容手段の下部分が通水不能でかつ上部分が通水可能なものが挙げられる。
The algae settlement structure of the present invention prevents the above-mentioned granular materials from flowing out in water and accommodates the granular materials from the viewpoint of facilitating the installation and recovery of the algae settlement structure. It may also include a water-permeable containing means for.
Specifically, organic fibers such as cellulose fiber, polyamide fiber, vinylon fiber, polyester fiber, polyolefin fiber, rayon fiber, aramid fiber, polypropylene fiber, polyethylene fiber, glass fiber, ceramic fiber, silica fiber, alumina fiber, lock Bags made of woven fabric or non-woven fabric using fibers such as inorganic fibers such as wool and slag wool; storage spaces formed using hydraulic compositions such as iron, plastic, wood, stone, ceramics, and cement as raw materials and the like.
The water-permeable portion of the containing means may be a part (one region) or the entirety (entire region) of the containing means. As an example of a storage means that is partially (one region) permeable to water, the lower part of the storage means is impervious to water from the viewpoint of preventing outflow of granular material with a small particle size (about 0.2 to 1 mm). and whose upper part is water-permeable.
通水可能な部分の目開きの寸法は、好ましくは1~25mm、より好ましくは3~20mm、特に好ましくは5~15mmである。目開きの寸法が1mm以上であれば、小型の水生生物(例えば、カニ等の甲殻類や、小魚等の小動物や、ゴカイ等の底生生物)が、収容手段の内部により自由に出入りしやすくなり、収容された粒状の資材同士の隙間に入り込んで棲みつきやすくなる。目開きの寸法が25mm以下であれば、粒状の資材が、収容手段の目開き部分からより流出しにくくなり、かつ、小型の水生生物を餌とする大型の水生生物が、収容手段の内部に侵入することをより防ぐことができる。
また、目開きの寸法は、粒状の資材の流出を防ぐ観点から、収容手段に収容された粒状の資材が通過することができない寸法であることが好ましい。
The opening size of the water permeable portion is preferably 1 to 25 mm, more preferably 3 to 20 mm, particularly preferably 5 to 15 mm. If the opening dimension is 1 mm or more, small aquatic organisms (for example, crustaceans such as crabs, small animals such as small fish, and benthic organisms such as lugworms) can freely enter and exit the housing means. It becomes easy to get into the gaps between the stored granular materials and settle in. If the size of the opening is 25 mm or less, the granular material is less likely to flow out from the opening of the containing means, and large aquatic organisms that feed on small aquatic organisms can enter the inside of the containing means. Intrusion can be prevented.
Moreover, from the viewpoint of preventing outflow of the granular materials, it is preferable that the size of the opening is such that the granular materials stored in the storage means cannot pass through.
収容手段は、一つであってもよく、複数であってもよい。収容手段の数は、収容手段の大きさや、収容される粒状の資材の量や、藻類着生用構造体を設置する場所等によっても異なるが、通常、1~100、好ましくは3~50、より好ましくは5~20である。
収容手段に収容される粒状の資材の個数は、粒状の資材の大きさや形状、収容手段の容量によっても異なるが、例えば、粒状の資材の粒度が4~40mmである場合、10~10,000である。
藻類着生用構造体に含まれる粒状の資材の量(複数の収容手段を有する場合、各収容手段に収容された粒状の資材の合計量)は、収容手段の容量によっても異なるが、好ましくは0.5~50kg、より好ましくは1~30kg、特に好ましくは2~10kgである。該量が0.5kg以上であれば、レアアースを含有する泥を酸で処理した後に発生する残渣をより多量に有効活用することができ、かつ、より多くの藻類を着床させることができる。該量が50kg以下であれば、大きな労力を必要とせずに、藻類着生用構造体の設置作業や撤去作業を実施することができる。
The accommodation means may be one or plural. The number of storage means varies depending on the size of the storage means, the amount of granular material to be stored, the place where the algae settlement structure is installed, etc., but is usually 1 to 100, preferably 3 to 50, More preferably 5-20.
The number of granular materials to be stored in the storage means varies depending on the size and shape of the granular materials and the capacity of the storage means. is.
The amount of the granular material contained in the algae settlement structure (the total amount of the granular material contained in each containing means in the case of having a plurality of containing means) varies depending on the capacity of the containing means, but is preferably 0.5 to 50 kg, more preferably 1 to 30 kg, particularly preferably 2 to 10 kg. If the amount is 0.5 kg or more, a larger amount of residue generated after acid treatment of rare earth-containing mud can be effectively utilized, and a larger amount of algae can be implanted. If the amount is 50 kg or less, installation work and removal work of the structure for algae settlement can be carried out without requiring a large amount of labor.
以下、本発明の藻類着生用構造体について、図1~2を参照にしながら説明する。
なお、図1~2中、同一の名称を有する各部には、同一の符号を付してある。
図1中、藻類着生用構造体6は、一つの収容手段2の内部に複数の粒状の資材1が収容されてなるものである。
図1の「1-a」中、収容手段2は、プラスチック製の網を袋状に加工してなるものである。粒状の資材1は、収容手段2を形成するプラスチック製の網の目開き寸法よりも大きな粒度を有し、収容手段2の内部空間から外部に流出することのないように、収容手段2の中に収容されている。
図1の「1-b」は、「1-a」の状態で、水中に設置された藻類着生用構造体6が、時間の経過と共に、藻類が収容手段2及び粒状の資材1に付着した状態を示すものである。
図2中、藻類着生用構造体6は、複数の収容手段2を含むものである。各収容手段2の内部には、粒状の資材(図示せず。)が収容されている。
複数の収容手段2は、収容手段2が水中8で流出することを防ぎ、かつ、藻類着生用構造体6の設置及び回収を容易にする観点から、連結手段3によって、互いに連結されている。
連結手段3としては、複数の収容手段2を互いに固定することができるものであればよく、例えば、結束バンド、ロープ、針金等が挙げられる。また、複数の収容手段2は、水平方向に並べて連結してもよく、鉛直方向に積層して連結してもよい。
The structure for algae colonization of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
In addition, in FIGS. 1 and 2, the same reference numerals are assigned to the parts having the same names.
In FIG. 1, the
In "1-a" of FIG. 1, the housing means 2 is formed by processing a plastic net into a bag shape. The
"1-b" in FIG. 1 shows that the
In FIG. 2 , the
The plurality of storage means 2 are connected to each other by connection means 3 from the viewpoint of preventing the storage means 2 from flowing out in the
The connecting means 3 may be any means that can fix the plurality of housing means 2 to each other, and examples thereof include binding bands, ropes, wires, and the like. Moreover, the plurality of storage means 2 may be arranged in a horizontal direction and connected, or may be stacked and connected in a vertical direction.
連結手段3の一方の末端には、水底7における収容手段2の移動を抑制する目的で、移動抑制手段4を設けてもよい。移動抑制手段4としては、藻類着生用構造体6を水底7またはその近傍に固定できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、コンクリート製、鉄筋コンクリート製、レンガ製、鉄製のブロックや、土嚢等が挙げられる。また、アンカー等を用いて連結手段3の末端を水底7や岸壁等に直接固定してもよい。
連結手段3の他方の末端には、藻類着生用構造体6の設置場所の目安となり、藻類着生用構造体の撤去作業を容易にする目的で、浮力体5を設けてもよい。浮力体5の例としては、ブイ、筏等が挙げられる。
A movement restraining means 4 may be provided at one end of the connecting
At the other end of the connecting
次に、本発明の藻類着生用構造体の製造方法について説明する。
本発明の藻類着生用構造体の製造方法は、レアアースを含有する泥を酸で処理した後に発生する残渣からなる、脱水ケーキまたはスラリーを焼成して、焼成物を得る焼成工程と、上記焼成物を破砕、切断または分級して、粒状の資材を得る粒状化工程、を含むものである。以下、工程毎に説明する。
Next, a method for producing a structure for algae colonization of the present invention will be described.
The method for producing a structure for algae growth of the present invention comprises a baking step of obtaining a baked product by baking a dehydrated cake or slurry consisting of a residue generated after treating rare earth-containing mud with an acid, and the baking step. and a granulation step of crushing, cutting or classifying the material to obtain granulated materials. Each step will be described below.
[焼成工程]
焼成工程は、レアアースを含有する泥を酸で処理した後に発生する残渣(通常、酸性のもの)からなる、脱水ケーキまたはスラリー(以下、「焼成原料」ともいう。)を焼成して、焼成物を得る工程である。
残渣は、上述のとおり、含水比を小さくするための処理を予め施しておくことが望ましい。
残渣以外の材料を用いる場合、造粒の前に、残渣と、残渣以外の材料を混合して、混合物を調製しておく。
また、焼成原料は、加熱の前に乾燥させてもよい。
[Baking process]
In the calcination step, a dehydrated cake or slurry (hereinafter also referred to as “calcination raw material”) consisting of a residue (usually acidic) generated after treating mud containing rare earth with acid is calcined to produce a calcined product. is the process of obtaining
As described above, the residue is desirably treated in advance to reduce the water content.
When a material other than the residue is used, the residue is mixed with the material other than the residue to prepare a mixture before granulation.
Also, the firing raw material may be dried before heating.
焼成物を得るための加熱温度(加熱時の最高温度)は、好ましくは1,070~1,130℃、より好ましくは1,080~1,120℃、特に好ましくは1,090~1,110℃である。該温度が1,070℃以上であると、焼成物を得るために必要な加熱時間をより短くすることができる。残渣の体積の減少量をより大きくすることができる。該温度が1,130℃以下であると、過度な溶融が生じて減容し、密度の高い焼成物になることを防ぐことができる。また、加熱に必要なエネルギーが過度に増大し、コストが増加することを防ぐことができる。
焼成工程における最高温度での加熱時間は、好ましくは15~40分間、より好ましくは15~30分間、特に好ましくは20~25分間である。該加熱時間が15分間以上であれば、より十分に焼成することができる。該加熱時間が40分間以下であると、処理効率(粒状の資材の製造効率)をより向上させることができる。
The heating temperature for obtaining the fired product (maximum temperature during heating) is preferably 1,070 to 1,130° C., more preferably 1,080 to 1,120° C., particularly preferably 1,090 to 1,110. °C. When the temperature is 1,070° C. or higher, the heating time required to obtain a baked product can be shortened. A larger amount of reduction in the volume of the residue can be achieved. When the temperature is 1,130° C. or less, it is possible to prevent excessive melting and volume reduction, resulting in a high-density baked product. Moreover, it is possible to prevent an excessive increase in energy required for heating and an increase in cost.
The heating time at the highest temperature in the firing step is preferably 15 to 40 minutes, more preferably 15 to 30 minutes, particularly preferably 20 to 25 minutes. If the heating time is 15 minutes or longer, more sufficient baking can be achieved. When the heating time is 40 minutes or less, the processing efficiency (production efficiency of granular materials) can be further improved.
焼成物を得るための加熱手段としては、特に限定されるものではなく、連続式の手段とバッチ式の手段のいずれも用いることができる。
連続式の加熱手段としては、例えば、ロータリーキルン、トンネル炉等が挙げられる。
バッチ式の加熱手段としては、例えば、焼却炉(ガス等を燃料として用いるもの)、電気炉、マイクロ波加熱装置等が挙げられる。
中でも、処理の効率を高める観点から、ロータリーキルンを用いることが好ましい。
焼成工程で得られる焼成物は、通常、独立した粒体と、複数の粒体が連なった塊(2個以上の塊が融着部分を介して結合したもの)の混合物である。焼成物の全量中の独立した粒体の割合は、通常、20質量%以下である。このため、本発明において、焼成工程の後に、粒状化工程が必要である。
The heating means for obtaining the baked product is not particularly limited, and both continuous means and batch-type means can be used.
Examples of continuous heating means include a rotary kiln and a tunnel furnace.
Batch-type heating means include, for example, an incinerator (using gas or the like as fuel), an electric furnace, a microwave heating device, and the like.
Among them, it is preferable to use a rotary kiln from the viewpoint of improving the efficiency of the treatment.
The sintered product obtained in the sintering step is usually a mixture of independent granules and lumps in which a plurality of granules are linked together (two or more lumps bonded together via a fused portion). The proportion of independent grains in the total amount of the fired product is usually 20% by mass or less. Therefore, in the present invention, a granulation step is required after the firing step.
[粒状化工程]
粒状化工程は、焼成工程で得た焼成物を破砕、切断または分級して、粒状の資材を得る工程である。
破砕または切断のための手段としては、焼成工程で得られた焼成物を破砕または切断しうるものであればよく、特に限定されないが、例えば、破砕のための手段としては、ジョークラッシャー、インパクトクラッシャ等が挙げられ、また、切断のための手段としては、ワイヤーソー、ダイヤモンドカッター等が挙げられる。
また、分級のための手段としては、篩等が挙げられる。なお、分級で得られた粗粒分については、さらに、破砕または切断を行って粒状物を得て、この粒状物を、本発明における粒状の資材として用いることができる。
[Granulation step]
The granulation step is a step of crushing, cutting, or classifying the fired product obtained in the firing step to obtain a granular material.
The means for crushing or cutting is not particularly limited as long as it can crush or cut the fired product obtained in the firing step. Examples of means for crushing include a jaw crusher and an impact crusher. etc., and means for cutting include a wire saw, a diamond cutter, and the like.
Moreover, a sieve etc. are mentioned as a means for classification. The coarse particles obtained by the classification are further crushed or cut to obtain granular materials, which can be used as the granular material in the present invention.
粒状化工程で得られた粒状の資材は、一個または複数個を、そのまま藻類着生用構造体として水中に設置してもよいが、粒状の資材が水中で流出することを防ぎ、かつ、藻類着生用構造体の設置及び回収を容易に行なう観点から、以下の収容工程によって、収容手段の中に収容して用いてもよい。
[収容工程]
収容工程は、粒状化工程で得た粒状の資材を上述した収容手段に収容する工程である。
粒状の資材が収容された収容手段は、そのまま藻類着生用構造体として使用してもよいが、上述した連結手段(図2中の符号3号参照)を介して連結してもよく、さらには、連結手段の両端等に、上述した移動抑制手段(図2中の符号4号参照)や浮力体(図2中の符号5号参照)を設けてもよい。
One or more of the granular materials obtained in the granulation step may be placed in water as they are as a structure for algae colonization. From the viewpoint of facilitating installation and recovery of the settlement structure, it may be used by being housed in a housing means by the following housing process.
[Accommodation process]
The accommodating step is a step of accommodating the granular materials obtained in the granulating step in the above-described accommodating means.
The storage means in which the granular material is stored may be used as it is as a structure for algae settlement, or may be connected via the above-described connection means (see No. 3 in FIG. 2). Alternatively, the movement suppressing means (see No. 4 in FIG. 2) or the buoyant body (see No. 5 in FIG. 2) may be provided at both ends of the connecting means.
本発明の藻類着生用構造体を、水(海水、淡水または汽水)中に設置することで、藻類着生用構造体(例えば、粒状の資材の表面部分)に藻類を着生させて、魚礁または藻礁の造成を図ることができる。
また、本発明の藻類着生用構造体は、設置された水域のpHの過度の変動や、藻類着生用構造体からの重金属類等の溶出が少ないため、環境への悪影響が少ないものである。
藻類着生用構造体を設置する場所は、特に限定されるものではないが、沿岸の浅海域の魚礁や藻礁のない場所を、任意に選定すれば良い。
By installing the structure for algae growth of the present invention in water (seawater, fresh water or brackish water), algae grow on the structure for algae growth (for example, the surface portion of a granular material), A fish reef or an algae reef can be created.
In addition, the structure for growing algae of the present invention has little adverse effect on the environment because it causes little excessive fluctuation of the pH of the water area in which it is installed and elution of heavy metals and the like from the structure for growing algae. be.
The place where the algae settlement structure is to be installed is not particularly limited, but any place in the shallow sea area of the coast where there are no fish reefs or algae reefs may be selected.
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[使用材料]
(1)レアアースを含有する泥(太平洋の水深4,000m以上の深海の泥;該泥の固形分中のレアアースの含有率:質量基準で2,000ppm以上)
[実施例1]
レアアースを含有する泥を、0.5Nの塩酸に1時間浸漬し、次いで、含水比が100質量%となるように、遠心分離機で脱水して、残渣を得た。
この残渣を、凹部の大きさが異なる複数の種類の製氷皿を用いて、造粒(成形)し、造粒物(粒度:5~30mm)を得た。
この造粒物を、105℃で12時間乾燥後、電気炉内で10℃/分で昇温し、最高温度1,100℃で20分間、加熱した。
得られた焼成物を、破砕手段(ハンマー)を用いて破砕することによって、焼成物に含まれている、複数の粒体が連なった塊を、独立した粒体とし、粒度が5~30mmである粒状の資材を得た。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below by way of examples, but the present invention is not limited to these examples.
[Materials used]
(1) Mud containing rare earths (deep-sea mud in the Pacific Ocean at a depth of 4,000 m or more; content of rare earths in the solid content of the mud: 2,000 ppm or more on a mass basis)
[Example 1]
Mud containing rare earths was immersed in 0.5N hydrochloric acid for 1 hour and then dehydrated with a centrifuge to a water content of 100% by mass to obtain a residue.
This residue was granulated (molded) using a plurality of types of ice trays having different recess sizes to obtain granules (particle size: 5 to 30 mm).
After drying the granules at 105° C. for 12 hours, the temperature was raised at a rate of 10° C./min in an electric furnace, and the maximum temperature was 1,100° C. for 20 minutes.
By crushing the obtained fired product with a crushing means (hammer), the lumps in which a plurality of granules are connected, contained in the fired product, are made into independent granules, and the particle size is 5 to 30 mm. A certain granular material was obtained.
得られた粒状の資材について、環境庁公示14号における、「海洋汚染及び海上災害の防止に関する法律施行令第五条第一項に規定する埋立場所等に排出しようとする廃棄物に含まれる金属等の検定方法」に定められた方法に従って、水銀又はその化合物(表1中、「Hg」と示す。)、カドミウム又はその化合物(表1中、「Cd」と示す。)、鉛又はその化合物(表1中、「Pb」と示す。)、六価クロム化合物(表1中、「Cr6+」と示す。)、ひ素又はその化合物(表1中、「As」と示す。)、シアン化合物(表1中、「CN」と示す。)、セレン又はその化合物(表1中、「Se」と示す。)、ふつ化物(表1中、「F」と示す。)の溶出量を測定した。結果を表1に示す。
また、「昭和四八年総理府令第六号」において定められる、各溶出量の基準値も表1に示す。
Regarding the obtained granular materials, metals contained in wastes to be discharged to landfill sites, etc. prescribed in
Table 1 also shows the standard values for each elution amount stipulated in the "Prime Minister's Office Ordinance No. 6 of 1973".
また、水槽の中に、淡水15リットルと、得られた粒状の資材1,000gを入れた後、金魚15匹を、上記水槽内で1年間飼育した。飼育において、循環ポンプとエアレーションを使用した。また、7日毎に、水槽中の水100質量%中の10質量%の量に相当する水を、新たな淡水と交換した。この7日毎の交換とは別に、蒸発した分の淡水を適宜追加した。
[比較例1]
粒状の資材1,000gの代わりに、アクアリウム用の資材(pH調整機能を有する多孔質のろ過材)を入れる以外は、実施例1と同様にして、金魚15匹を1年間飼育した。
各時間(月)経過時における、金魚の残存数を表2に、水槽内の水のpHの数値を表3に示す。
Also, 15 liters of fresh water and 1,000 g of the obtained granular materials were placed in a tank, and then 15 goldfish were bred in the tank for one year. In rearing, circulation pumps and aeration were used. In addition, every 7 days, water equivalent to 10% by mass of 100% by mass of water in the water tank was replaced with fresh fresh water. Aside from this every 7 days, fresh water was added as needed to compensate for the evaporated water.
[Comparative Example 1]
Fifteen goldfish were bred for one year in the same manner as in Example 1, except that instead of 1,000 g of the granular material, an aquarium material (porous filter material having a pH-adjusting function) was added.
Table 2 shows the number of surviving goldfish and Table 3 shows the pH value of the water in the aquarium after each time (month) has elapsed.
表1より、粒状の資材からの重金属類等の溶出量は基準値以下であることがわかる。
また、表2より、粒状の資材を用いても、金魚の生育に悪影響がないことがわかる。
さらに、表3より、粒状の資材を水中に設置しても、1年間におけるpHの変動(6.5~9.5)は、比較例1におけるpHの変動(6.1~9.0)と同程度であることがわかる。
これらのことから、本発明で用いられる粒状の資材は、環境への悪影響の少ないものであることがわかる。
From Table 1, it can be seen that the amount of heavy metals eluted from the granular material is below the standard value.
Moreover, from Table 2, it can be seen that the use of granular materials does not adversely affect the growth of goldfish.
Furthermore, from Table 3, even if the granular material is placed in water, the pH fluctuation (6.5 to 9.5) in one year is the same as the pH fluctuation (6.1 to 9.0) in Comparative Example 1. It turns out that it is about the same as
From these facts, it can be seen that the granular material used in the present invention has little adverse effect on the environment.
[実施例2]
図1~2に示すように、縦11cm×横14cm×高さ5cmであり、目開き寸法が13mmである、プラスチック製の網を加工して作製された袋状の収容手段2の内部に、実施例1で得られた粒状の資材1のうち、粒度が20mm程度以上のものを、約500g収容したもの(図1の「1-a」参照)を6個作製した。次いで、16mのロープからなる連結手段3を用いて、収容手段2が水平方向に一列となるように連結し、連結手段3の一方の末端に、移動抑制手段4として8kgの錘を設置し、連結手段の他方の末端に、浮力体5としてポリスチレン製の浮きを設置し、藻類養殖用構造体6を完成させた。
藻類養殖用構造体6を、水深10mの海域に設置して、5か月間放置した。5か月後、藻類養殖用構造体6を回収したところ、粒状の資材1及び収容手段2の表面に藻類が着生していることがわかった(図1の「1-b」参照)。また、様々な水生生物が藻類養殖用構造体6(特に、粒状の資材2同士の間隙部分)において生育していることがわかった。
確認された水生生物は、カンザシゴカイ科の水生生物(41体)、ウズマキゴカイ科の水生生物(19体)、管口目の水生生物の群体、コブコケムシ科の水生生物の群体、リソツボ科の水生生物(4体)の5種であった。
[Example 2]
As shown in FIGS. 1 and 2, inside a bag-shaped storage means 2 made by processing a plastic net, which is 11 cm long, 14 cm wide, 5 cm high, and has an opening size of 13 mm, Of the
The
The confirmed aquatic organisms are: aquatic organisms of the family Lutaceae (41 bodies), aquatic organisms of the lugworm family (19 bodies), a colony of aquatic organisms of the order Tustoptera, a colony of aquatic organisms of the family Kobkochemidae, and aquatic organisms of the family Lithoceridae. (4 bodies).
1 粒状の資材
2 収容手段
3 連結手段
4 移動抑制手段(錘)
5 浮力体
6 藻類着生用構造体
7 水底
8 水
1
5
Claims (6)
上記粒状の資材は、レアアースを含有する泥を酸で処理した後に発生する残渣からなる、脱水ケーキまたはスラリーを、焼成してなる、粒度が4~40mmのものであり、
上記収容手段の通水可能な部分の目開き寸法は、3~15mmで、かつ、上記粒状の資材が通過することができない寸法であることを特徴とする藻類着生用構造体。 A structure for algae settlement for installation in water, comprising a granular material and a partially or wholly water-permeable housing means for containing the granular material ,
The granular material has a particle size of 4 to 40 mm and is obtained by baking a dehydrated cake or slurry, which is the residue generated after treating mud containing rare earths with acid.
A structure for algae settlement, wherein a water-permeable portion of the containing means has an aperture size of 3 to 15 mm, and is a size that does not allow the granular material to pass through .
上記脱水ケーキまたはスラリーを焼成して、焼成物を得る焼成工程と、
上記焼成物を破砕、切断または分級して、上記粒状の資材を得る粒状化工程、
を含むことを特徴とする藻類着生用構造体の製造方法。 A method for producing the structure for algae colonization according to any one of claims 1 to 3 ,
A baking step of baking the dehydrated cake or slurry to obtain a baked product;
a granulation step of crushing, cutting or classifying the fired product to obtain the granular material;
A method for producing a structure for algae colonization, comprising:
上記藻類着生用構造体を設置する場所を選定する場所選定工程と、
上記選定された場所に、上記藻類着生用構造体を設置する構造体設置工程、
を含むことを特徴とする藻類の着生方法。 A method for growing algae using the structure for growing algae according to any one of claims 1 to 3 ,
a location selection step of selecting a location for installing the algae settlement structure;
A structure installation step of installing the algae settlement structure at the selected location;
A method for growing algae, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018218920A JP7136670B2 (en) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | Structure for algal growth and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018218920A JP7136670B2 (en) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | Structure for algal growth and method for producing the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020081949A JP2020081949A (en) | 2020-06-04 |
JP7136670B2 true JP7136670B2 (en) | 2022-09-13 |
Family
ID=70905330
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018218920A Active JP7136670B2 (en) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | Structure for algal growth and method for producing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7136670B2 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6451722B1 (en) | 1998-07-28 | 2002-09-17 | Ho Sung Kim | Method for manufacturing artificial reef based on industrial waste |
JP2006281145A (en) | 2005-04-04 | 2006-10-19 | Hiroshi Yokozawa | Water quality improving material consisting of porous material stacked layer, and water quality improving method using it |
JP2010094619A (en) | 2008-10-17 | 2010-04-30 | Nisshin Steel Co Ltd | Sand replacement material and method for manufacturing the same |
JP2012239396A (en) | 2011-05-17 | 2012-12-10 | North Green:Kk | Aquatic resource-activating structure, aquatic resource-activating method, and method for producing the aquatic resource-activating structure |
JP2015120124A (en) | 2013-12-24 | 2015-07-02 | 太平洋セメント株式会社 | Method for solidifying rare earth-containing residue |
JP2015123385A (en) | 2013-12-25 | 2015-07-06 | 太平洋セメント株式会社 | Fired product, and production method thereof |
JP2017093425A (en) | 2015-11-12 | 2017-06-01 | 太平洋セメント株式会社 | Member for fish reef or algal reef |
JP2017164705A (en) | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 太平洋セメント株式会社 | Granular earthwork material and method for producing the same |
-
2018
- 2018-11-22 JP JP2018218920A patent/JP7136670B2/en active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6451722B1 (en) | 1998-07-28 | 2002-09-17 | Ho Sung Kim | Method for manufacturing artificial reef based on industrial waste |
JP2006281145A (en) | 2005-04-04 | 2006-10-19 | Hiroshi Yokozawa | Water quality improving material consisting of porous material stacked layer, and water quality improving method using it |
JP2010094619A (en) | 2008-10-17 | 2010-04-30 | Nisshin Steel Co Ltd | Sand replacement material and method for manufacturing the same |
JP2012239396A (en) | 2011-05-17 | 2012-12-10 | North Green:Kk | Aquatic resource-activating structure, aquatic resource-activating method, and method for producing the aquatic resource-activating structure |
JP2015120124A (en) | 2013-12-24 | 2015-07-02 | 太平洋セメント株式会社 | Method for solidifying rare earth-containing residue |
JP2015123385A (en) | 2013-12-25 | 2015-07-06 | 太平洋セメント株式会社 | Fired product, and production method thereof |
JP2017093425A (en) | 2015-11-12 | 2017-06-01 | 太平洋セメント株式会社 | Member for fish reef or algal reef |
JP2017164705A (en) | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 太平洋セメント株式会社 | Granular earthwork material and method for producing the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020081949A (en) | 2020-06-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6940268B2 (en) | Manufacturing method of parts for fish reefs or algae reefs | |
JP4556038B2 (en) | Water purification material | |
Smith | Physical and chemical characteristics of sediments from prawn farms and mangrove habitats on the Clarence River, Australia | |
Blyth Cain | Aspects of the depositional environment and palaeoecology of crinoidal limestones | |
JP4963012B2 (en) | Japanese stone filter material, Japanese stone fired gravel material, or fish breeding method | |
KR100864099B1 (en) | Artificial fish habitat and method thereof | |
WO2023183913A1 (en) | Floating substrates including carbonaceous coatings for offshore cultivation of target products and methods of making and using the same | |
JP7136670B2 (en) | Structure for algal growth and method for producing the same | |
JP2016077206A (en) | Materials for supplying nutrition to algae, and system for supplying nutrition to algae | |
JP6864452B2 (en) | Material for promoting algae growth | |
KR20180109776A (en) | Manufacturing method of oyster cell removing phosphorus in waste water | |
JPH08157276A (en) | Porous ceramics from lake and pond bottom mud and treatment of lake and pond bottom mud | |
KR200207913Y1 (en) | Artificialreef | |
JP2006109782A (en) | Fish bank and method for culturing abalone | |
JP4884283B2 (en) | Bivalve breeding method and substrate for improving bottom sediment | |
KR100443661B1 (en) | an artificial reef easy to be implantation of the aquatic plant | |
KR20170065149A (en) | Technique of Artificial Fish Coating Using Super Porous Ceramic Coating Material | |
KR100381978B1 (en) | Buoyancy-controlling weight for fish-catching apparatus or diving apparatus using alumina and a method for preparation thereof | |
JP2005342624A (en) | Method for producing bottom sediment purification material composed of shell | |
JP2006325515A (en) | Method for producing ocean block | |
CN1119295C (en) | Magnesium oxide-based modifier for water quality and bottom sediment quality | |
JP2007106808A (en) | Conditioner for submerged soils and method for conditioning submerged soils | |
JP7558873B2 (en) | Shellfish farming system and shellfish farming method | |
KR20030024471A (en) | Artificial structure for raising fish and sea plants, and its manufacturing method | |
CN114503949B (en) | Mariculture pond with high-efficient blowdown function |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211015 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220621 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220622 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220812 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220830 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220901 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7136670 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |