JPS63261096A - 海洋の鉱物採取方法 - Google Patents
海洋の鉱物採取方法Info
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- JPS63261096A JPS63261096A JP63025863A JP2586388A JPS63261096A JP S63261096 A JPS63261096 A JP S63261096A JP 63025863 A JP63025863 A JP 63025863A JP 2586388 A JP2586388 A JP 2586388A JP S63261096 A JPS63261096 A JP S63261096A
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Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
- E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
- E02F3/88—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with arrangements acting by a sucking or forcing effect, e.g. suction dredgers
- E02F3/90—Component parts, e.g. arrangement or adaptation of pumps
- E02F3/92—Digging elements, e.g. suction heads
- E02F3/9206—Digging devices using blowing effect only, like jets or propellers
-
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-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
- E21B41/0099—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00 specially adapted for drilling for or production of natural hydrate or clathrate gas reservoirs; Drilling through or monitoring of formations containing gas hydrates or clathrates
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C50/00—Obtaining minerals from underwater, not otherwise provided for
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、海洋の鉱物の採取方法に関する。特に、本発
明は、深い海底地面から金属を含む固体を採取するため
の方法を対象とする。
明は、深い海底地面から金属を含む固体を採取するため
の方法を対象とする。
［従来技術］
海洋で覆われた地球表面領域には金属鉱床が存在する地
域があり、海洋は膨大な潜在的金属鉱物資源を提供して
いる。これら金属は、金属に冨む泥床から多種金属塊及
び鉱柱を含め、種々な形態下で存在する。このような鉱
床には価値の高い金属が多量に存在するところから、産
業的規模での採取に対する関心が高まってきている。し
かしながら、採取には、鉱床が６０００メートルにも達
し得る深海の海底に存在するところから経済的並びに技
術的な面での問題がある。また、数ミリメートルから数
十センチメートルの範囲に及ぶ粒状物の寸法並びにその
重量が、採取効率に直接的影響を及ぼす。
域があり、海洋は膨大な潜在的金属鉱物資源を提供して
いる。これら金属は、金属に冨む泥床から多種金属塊及
び鉱柱を含め、種々な形態下で存在する。このような鉱
床には価値の高い金属が多量に存在するところから、産
業的規模での採取に対する関心が高まってきている。し
かしながら、採取には、鉱床が６０００メートルにも達
し得る深海の海底に存在するところから経済的並びに技
術的な面での問題がある。また、数ミリメートルから数
十センチメートルの範囲に及ぶ粒状物の寸法並びにその
重量が、採取効率に直接的影響を及ぼす。
空気揚力を利用したポンプ技術を海洋の鉱物採取に適用
することは実験的な規模では既に提案されている。例え
ば１９７４年ＩＯ月１日乃至４日にかけてボルドー（Ｂ
ｏｒｄｅａｕｘ）で開催された第２回海洋間発国際集会
（ＩＩ ｅ Ｃｏ１１ｏｑｕｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏ
ｎａｌｓｕｒ ｌ’Ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｄｅｓ
０ｃ４ａｎｓ ）におけるＪ。
することは実験的な規模では既に提案されている。例え
ば１９７４年ＩＯ月１日乃至４日にかけてボルドー（Ｂ
ｏｒｄｅａｕｘ）で開催された第２回海洋間発国際集会
（ＩＩ ｅ Ｃｏ１１ｏｑｕｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏ
ｎａｌｓｕｒ ｌ’Ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｄｅｓ
０ｃ４ａｎｓ ）におけるＪ。
Ｐ、ジャクミン（Ｊａｃｑｕｅｍｉｎ） Ｊ 、 Ｆ
、ラブレー（Ｌａｐｒａｙ）及びＲ，ボルト（Ｆｏｒｔ
ｅｌの講演原稿を参照されたい。
、ラブレー（Ｌａｐｒａｙ）及びＲ，ボルト（Ｆｏｒｔ
ｅｌの講演原稿を参照されたい。
上記の方法によれば、水層中に部分的に浸漬された管の
下端部に空気が注入される。この空気により管内に閉じ
こめられている水柱の重量が減少し、その液面が上昇す
る。空気の流量が成る値に達すると、２相の混合物が管
の上部から流出して、ポンプ作用が誘発される。しかし
ながら、岩石のような密度の高い粒状物或は大寸法の塊
の採取は、深度が高い場合、水／空気の２相混合物の浮
揚力が小さいところから非常に困難であることが判明し
ている。
下端部に空気が注入される。この空気により管内に閉じ
こめられている水柱の重量が減少し、その液面が上昇す
る。空気の流量が成る値に達すると、２相の混合物が管
の上部から流出して、ポンプ作用が誘発される。しかし
ながら、岩石のような密度の高い粒状物或は大寸法の塊
の採取は、深度が高い場合、水／空気の２相混合物の浮
揚力が小さいところから非常に困難であることが判明し
ている。
［発明の目的］
本発明は、上記の問題点を解決し、有らゆる深度におい
て効果的である鉱物の採取方法を提供することにある。
て効果的である鉱物の採取方法を提供することにある。
［発明の構成］
本発明によれば、海中に打ち込まれた管内に閉じ込めら
れている海水柱の下部に気体を注入し、それにより海水
中固体分散物を形成し、連行することにより深海海底地
表から金属を含む固体を採取する方法において、高分子
量の水溶性重合体から選択された少なくとも１つの懸濁
添加物を含有する水溶液を注入して上記海水柱の下端部
内における分散物を希釈し、希釈された混合物を気体の
圧力により海面方向に押し上げて、固体を分離すること
を特徴とする方法が提案される。
れている海水柱の下部に気体を注入し、それにより海水
中固体分散物を形成し、連行することにより深海海底地
表から金属を含む固体を採取する方法において、高分子
量の水溶性重合体から選択された少なくとも１つの懸濁
添加物を含有する水溶液を注入して上記海水柱の下端部
内における分散物を希釈し、希釈された混合物を気体の
圧力により海面方向に押し上げて、固体を分離すること
を特徴とする方法が提案される。
水溶液の形成に有用で良好な懸濁能を有する高分子水溶
性重合体の例としては、発酵多糖類、天然ゴム、ポリア
クリルアミドおよびポリメタクリルアミドのようなアク
リル重合体、ヒドロキシエチルセルローズ及びカルボキ
シメチルセルローズのようなセルローズ誘導体並びにそ
れらの混合物が挙げられる。
性重合体の例としては、発酵多糖類、天然ゴム、ポリア
クリルアミドおよびポリメタクリルアミドのようなアク
リル重合体、ヒドロキシエチルセルローズ及びカルボキ
シメチルセルローズのようなセルローズ誘導体並びにそ
れらの混合物が挙げられる。
これら重合体の中でも、キサントモナス（Ｘａｎ−ｔｈ
ｏｍｏｎａｓ）属、アルトロバクチル（Ａｒｔｈｒｏｂ
ａｃｔｅｒ）属、アシドバクテール（Ａｚｏｔｏｂａｃ
ｔｅｒ ）、アグロバクテリウム（Ａｇｒｏｂａａｔｅ
ｒｉｕｍ ）属、エルヴイニア（Ｅｒｗｉｎｉａｌ属、
アルカリゲメス（Ａｌｃａｌｉｇａｎｅｓ ）属に属す
るバクテリヤ及びスコレロチウム（Ｓｃｏｌｅｒｏｔｉ
ｕｍｌ属に属する菌類のような微生物の作用下での炭水
化物の発酵により生成された微生物起源の多糖類が有利
である。特に、海水に対する卓越した安定性、良好な懸
濁能力並びに海中植物相及び動物相に対する無害性の点
でキサンチン・ゴムが有利である。
ｏｍｏｎａｓ）属、アルトロバクチル（Ａｒｔｈｒｏｂ
ａｃｔｅｒ）属、アシドバクテール（Ａｚｏｔｏｂａｃ
ｔｅｒ ）、アグロバクテリウム（Ａｇｒｏｂａａｔｅ
ｒｉｕｍ ）属、エルヴイニア（Ｅｒｗｉｎｉａｌ属、
アルカリゲメス（Ａｌｃａｌｉｇａｎｅｓ ）属に属す
るバクテリヤ及びスコレロチウム（Ｓｃｏｌｅｒｏｔｉ
ｕｍｌ属に属する菌類のような微生物の作用下での炭水
化物の発酵により生成された微生物起源の多糖類が有利
である。特に、海水に対する卓越した安定性、良好な懸
濁能力並びに海中植物相及び動物相に対する無害性の点
でキサンチン・ゴムが有利である。
また、キサンチン・ゴム及び固体粒状物を懸濁する性向
に対し相乗作用を呈する少なくとも１つの他の水溶性重
合体を含む水溶液を使用するのが有利である。その代表
的な例として、特に、キサンチン・ゴムと、グワーゴム
、カローブ・ゴム（Ｇｏｍｍｅ ｄａ Ｃａｒｏｕｂｅ
）、カシア・ゴム、タラ・ゴムのようなガラクトマンナ
ンとの混合物を挙げることができる。
に対し相乗作用を呈する少なくとも１つの他の水溶性重
合体を含む水溶液を使用するのが有利である。その代表
的な例として、特に、キサンチン・ゴムと、グワーゴム
、カローブ・ゴム（Ｇｏｍｍｅ ｄａ Ｃａｒｏｕｂｅ
）、カシア・ゴム、タラ・ゴムのようなガラクトマンナ
ンとの混合物を挙げることができる。
重合体の水溶液は、粉末または水性濃縮物から出発して
調合することができる。有利な実施態様においては、こ
の溶液は地表で調合して気体流内に注入する。この場合
、重合体濃度は、柱内に閉じ込められている海水との希
釈後に、好ましくは２、。
調合することができる。有利な実施態様においては、こ
の溶液は地表で調合して気体流内に注入する。この場合
、重合体濃度は、柱内に閉じ込められている海水との希
釈後に、好ましくは２、。
０、００５重量％と０．５重世％の間にある有用な濃度
が得られるように、重合体の性質の関数として０．５重
量％と５重量％との間にすることができる。
が得られるように、重合体の性質の関数として０．５重
量％と５重量％との間にすることができる。
［実施例］
以下、本発明の目的を実現する態様を単なる非限定的な
例として示す添付図面を参照し本発明の詳細な説明する
。
例として示す添付図面を参照し本発明の詳細な説明する
。
本発明のよる装置は、主管１を備えており、この主管１
の上部には出口分岐管２及び３が設けられ、下部には、
混合室４が設けられている。出口分岐管２及び３は、あ
らゆる型の液体／固体分離手段（図示せず）に接続可能
である。室４内に重合体の水溶液を導入するために、管
１の中心部に管５が固定されている。２つの側部管６お
よび７は、室４内に圧力下で気体を注入することを可能
にする気体供給源に接続されている。
の上部には出口分岐管２及び３が設けられ、下部には、
混合室４が設けられている。出口分岐管２及び３は、あ
らゆる型の液体／固体分離手段（図示せず）に接続可能
である。室４内に重合体の水溶液を導入するために、管
１の中心部に管５が固定されている。２つの側部管６お
よび７は、室４内に圧力下で気体を注入することを可能
にする気体供給源に接続されている。
装置は、深さｈで浸漬される。この深さｈは実際上、海
底と海面との間の高さである。圧力が平衡している限り
においては、管１内の水面レベルと海面のレベルとは等
しい。本発明の方法によれば、例えば空気のような気体
が側管６および７を介して圧力Ｐ＝ρｇｈ（ここでρは
水の体積質量を表わし、ｇは重力を表わす）で注入され
る。これにより、ポンプ機能を誘発する流れが生ずる。
底と海面との間の高さである。圧力が平衡している限り
においては、管１内の水面レベルと海面のレベルとは等
しい。本発明の方法によれば、例えば空気のような気体
が側管６および７を介して圧力Ｐ＝ρｇｈ（ここでρは
水の体積質量を表わし、ｇは重力を表わす）で注入され
る。これにより、ポンプ機能を誘発する流れが生ずる。
同時に、管５を介して、流ｆｆ１ｑ’ ＝αｑで重合体
の水溶液が注入される。ここでｑは管１内の液体の上昇
流量を表わし、ａはＯと１との間、好ましくは０．０１
と０．５との間にある係数である。
の水溶液が注入される。ここでｑは管１内の液体の上昇
流量を表わし、ａはＯと１との間、好ましくは０．０１
と０．５との間にある係数である。
室４内に注入された空気は、管ｌ内で上昇して水柱を上
昇させポンプ作用を誘起する。重合体溶液は、周囲の海
水と共に吸い込まれ、その際に固体が連行される。この
固体は、出口２及び３に達するまで管１内における全上
昇過程中懸濁状態に維持される６分散液は収集され有用
な固体は液相から分離される。液相は管５を介して再循
環することができる。
昇させポンプ作用を誘起する。重合体溶液は、周囲の海
水と共に吸い込まれ、その際に固体が連行される。この
固体は、出口２及び３に達するまで管１内における全上
昇過程中懸濁状態に維持される６分散液は収集され有用
な固体は液相から分離される。液相は管５を介して再循
環することができる。
重合体溶液を使用することにより、特に、上昇する逆流
のＭ温特性を高めることができ、この「層流」は懸濁状
態にある粒状物の上昇に有利に作用すると言う利点が得
られる。
のＭ温特性を高めることができ、この「層流」は懸濁状
態にある粒状物の上昇に有利に作用すると言う利点が得
られる。
Ｘ立胴
第１図に示した装置を用いて実験室でシミュレーション
実験を行った。管１は２００ｃｍの高さ及び５リツトル
の容積を有する。装置を円筒状の容器内に格納し、該容
器を高さｈ ＝ １８０ｃｍまで海水で満たし、底部に
平均寸法５ｍｍ及び密度２．５の砂利を導入した。空気
は、２０乃至２７．５ｄｍ’／分の流量で管６及び７か
ら注入した。また、管５を介して、海水中にキサンチン
・ゴム（ＰＨＯＤＯＰＯＬ ２３■）の０．５重量％の
水溶液な次ぎのような流量で注入した。即ち、混合室４
で吸い込まれる海水による希釈後に、管１内の水中の重
合体濃度が０．０５％となるような流量で注入した。管
２及び３で集めた分散液から固体を分離し、溶液を続け
て管５を介し再循環させた。
実験を行った。管１は２００ｃｍの高さ及び５リツトル
の容積を有する。装置を円筒状の容器内に格納し、該容
器を高さｈ ＝ １８０ｃｍまで海水で満たし、底部に
平均寸法５ｍｍ及び密度２．５の砂利を導入した。空気
は、２０乃至２７．５ｄｍ’／分の流量で管６及び７か
ら注入した。また、管５を介して、海水中にキサンチン
・ゴム（ＰＨＯＤＯＰＯＬ ２３■）の０．５重量％の
水溶液な次ぎのような流量で注入した。即ち、混合室４
で吸い込まれる海水による希釈後に、管１内の水中の重
合体濃度が０．０５％となるような流量で注入した。管
２及び３で集めた分散液から固体を分離し、溶液を続け
て管５を介し再循環させた。
この方法の効率を、空気の流量の関数として集められて
た砂利の量（Ｇ／分）を測定することにより求めた。そ
の結果が、第２図に、キサンチン・ゴムを除き同じ条件
下で行った実験結果（曲線１）と比較して曲線２で示し
である＊ ２７．５ｄｍ’／分の空気流量で、本発明
によれば、固体を毎分１３０ｇ集めることができた。こ
れに対し、キサンチン・ゴムが存在しない場合には固体
の収量は毎分２８ｇであった。これから明らかなように
効率は４．６倍改善された。
た砂利の量（Ｇ／分）を測定することにより求めた。そ
の結果が、第２図に、キサンチン・ゴムを除き同じ条件
下で行った実験結果（曲線１）と比較して曲線２で示し
である＊ ２７．５ｄｍ’／分の空気流量で、本発明
によれば、固体を毎分１３０ｇ集めることができた。こ
れに対し、キサンチン・ゴムが存在しない場合には固体
の収量は毎分２８ｇであった。これから明らかなように
効率は４．６倍改善された。
４、 の ｔｌ 日
第１図は、本発明による方法を実施するための装置を略
示する図、そして、第２図は、本発明の方法を実験的に
実施した場合に得られる効果をグラフで示す図である。
示する図、そして、第２図は、本発明の方法を実験的に
実施した場合に得られる効果をグラフで示す図である。
１・・・・主管、
１．３・・・・出口分岐管、
４・・・・混合室、
５・・・・管、
６．７・・・・側部管
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、海中に打ち込まれた管内に閉じ込められている海水
柱の下部に気体を注入し、海水中固体分散物を形成して
連行することにより深海海底地表から金属を含む固体を
採取する方法において、高分子量の水溶性重合体から選
択された少なくとも１つの懸濁添加物を含有する水溶液
を注入して前記海柱中の下端部内で前記分散物を希釈し
、希釈された混合物を気体の圧力により海面方向に押し
上げて、固体を分離することを特徴とする方法。 ２、水溶性重合体が、発酵多糖類、天然ゴム、アクリル
重合体、セルローズ誘導体及びそれらの混合物から選択
される特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、水溶性重合体がキサンチン・ゴムである特許請求の
範囲第１項または第２項記載の方法。 ４、水溶性重合体を含有する水溶液が気体と共に流れる
ように注入される特許請求の範囲第１項乃至第３項のい
ずれかに記載の方法。 ５、水溶液中の重合体濃度が０．５重量％と５重量％と
の間にある特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか
に記載の方法。 ６、分散混合物が、液相で０．００５乃至０．５重量％
の量の重合体を含有している特許請求の範囲第１項乃至
第５項のいずれかに記載の方法。
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