JPH0227515B2 - Dankaijokaiteishigennosaikosochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、深海底の沈泥中に半埋没もしくは全
埋没しているマンガン団塊等を安全に効率よく採
鉱することのできる装置に関するものである。

陸地から遠く離れな水深4000〜6000ｍの大洋底
に堆積するマンガン団塊は、比較的平坦な場所に
未固結海底堆積物の表面に沿つて分布しており、
その垂直分布は海底表層面の近くに埋没している
のが主であり、沈泥中で半露出しているか、全埋
没している。また、その大きさ（粒度）と形状は
種々様々で、大きさは一般に直径20cm以下である
が、通常は２〜８cm程度のものが多く、８cm以上
のものは急に少なくなり、また２cm以下のものの
出現頻度は高いが量的には少ない割合を占めてい
る。見かけ比重は1.8〜3.0である多孔質の関係か
ら真比重はそれより２割程度高い。

このような団塊状海底資源の堆積量は莫大で、
マンガンの他、ニツケル、コバルト、銅等の有用
金属を含んでいる。このようなマンガン団塊を有
効利用するためには、深海底から経済的かつ安全
に採鉱でき、海面の汚染を最少限とする新技術の
開発が必要である。

従来、考えられてきたマンガン団塊の集鉱装置
は、堆積沈泥に上半分露出している団塊をポンプ
を用いて吸込むか、またはジエツト水流で吹き飛
ばして集鉱する装置であり、そのような単一の装
置の開発に重点がおかれていた。しかし、これら
の装置では、堆積泥の表面に露出しているものは
集鉱されるが、粘土質の沈泥に全体が埋没した団
塊の集鉱は到底できないといつた欠点があつた。
次にこの欠点を補うために考えられたのは、前方
に回転する鍬により団塊を沈泥とともに掘り起し
て沈泥と共に団塊を吸込集鉱する装置及び、集鉱
装置に鋤を設けて沈泥と共に団塊を掘り起し、こ
れらをジエツト水流で吹き飛ばし集鉱する装置等
である。しかし、これらの装置は、鍬、鋤の補助
手段を用いて10cm程度埋没している団塊を掘り起
して直接集鉱する関係から、大量に粘土塊をマン
ガン団塊と共に集鉱し揚鉱するため、極めて不経
済である。

この不必要な粘土塊の分離選鉱を集鉱するとき
の比重差により行なうことも考えられるが、マン
ガン団塊の粘土塊の比重差は少なく比重選鉱する
ことは難しい。そこで、一旦、粘土塊とともにマ
ンガン団塊を集鉱してから、撹拌選鉱する装置を
別に用いて粘土塊とマンガン団塊を海水中で撹拌
し、粘土を海水に溶かして濃泥水として除去する
ことは可能であるが、かかる複雑な構造の選鉱装
置を用いたのでは、故障等による安全率の低下も
考えられ、折角のマンガン団塊も小粒化して、そ
の一部は濃泥水と共に排出除去されるので損失も
大きい。また撹拌を加減すればマンガン団塊に相
当量の大小粘土塊が付着混入した状態で海上母船
に揚鉱せざるをえないため、採鉱に要するエネル
ギーは増大する。このように、従来技術では、深
海底に散在している団塊状海底資源を効率よく経
済的に採鉱することができず、上述した諸問題を
解決しうる新技術の開発が期待されていたのであ
る。

本発明は上記のような従来技術の実情に鑑みな
されたもので、その目的は、深海底に堆積した沈
泥表面層に主に分布しており、半露出または埋没
した状態にあるマンガン団塊を、安全に、能率的
かつ経済的に掘削、選鉱、揚鉱でき、曳航式ある
いは自走式のいずれにも適用可能な装置を提供す
ることにある。

以下、図面に基づき本発明について詳述する。
第１図は本発明に係る採鉱装置の一実施例を示す
全体概略図、第２図はその採鉱部の拡大説明図、
第３図は採鉱部の底面の説明図である。深度4000
〜6000ｍの海底に堆積するマンガン団塊等の鉱物
資源を、海上の母船からの動力の供給を受けて集
鉱する本装置は、曳航式としてもよいが、この実
施例では自走式となつている。つまり、第１図に
示すように、この採鉱装置１は、海上母船からワ
イヤー２等で吊り降ろされ、ケーブル３を介して
海上からの動力の供給を受け、無限軌道４によつ
て自走可能となつている。台車５上には、吸込ポ
ンプ６や噴射ポンプ７等が搭載されている。台車
５の前部には、掘削選鉱部１０と集鉱部１１とが
海底面に対向して設けられる。なお、ここで、掘
削選鉱部１０の方が集鉱部１１よりも進行方向前
方に位置する。

掘削選鉱部１０は、海底面に向けて高圧水を噴
射するノズル２０と、該ノズル２０の近傍に海底
面に対応して吸込口２２が開口している濃泥水排
出管２１を有する。この実施例では、高圧水噴射
ノズル２０は、濃泥水排出管２１の吸込口２２の
前方及び後方に、該吸込口２２の直下を向き、か
つ幅方向に列をなして多数設けられており、また
濃泥水排出管２１の吸込口２２も幅方向一列に多
数設けられている（第３図参照）。前記各ノズル
２０はそれぞれ掘削用高圧水流管２４に接続さ
れ、また、それらの基部は分岐管でまとめられて
前述した噴射ポンプ７に接続される。多数の濃泥
水排出管２１もその基端側は一本の太い排出管２
５にまとめられ、その後端は本装置の後部にて開
口する。なお、各濃泥水排出管２１の先端近傍に
ジエツトノズル２６を上向きに取付け、そこから
高速度で海水を噴射することによつて、排出管２
１内に吸引力を発生させている。

他方、集鉱部１１は、主として、端部が海底面
に対向して開口している集鉱管３０からなり、前
記集鉱管３０の先端開口部には格子板３１が嵌め
込まれ、また該集鉱管３０の基端側は、吸込ポン
プ６を介して揚鉱管３２に接続されている。な
お、本実施例では集鉱管３０の先端近傍にて開口
する海水導入管３３が設けられている。更に、各
配管開口端を支持し、かつ海底面を覆う如く位置
する天板３５が前記掘削選鉱部１０から集鉱部１
１にかけて設けられている。

その他の構成は、以下に述べる本装置の動作に
関連した記載から明らかとなるであろう。マンガ
ン団塊の掘削は噴射ポンプからの高圧水と高圧水
流管２４および分岐管を経て、海底面と対向した
掘削選鉱部１０の位置からノズル２１によつて堆
積沈泥に向けて噴射することにより、沈泥（粘土
質）を５〜10cm程度、海底面４０と掘削選鉱部１
０の天板３５の間で粉砕しかつ撹拌して濃泥水化
することによつて行なわれる。

これにより、沈泥層の上半分を露出したマンガ
ン団塊とほぼ全埋没したマンガン団塊は、掘削選
鉱部１０内にて現形のまま掘り出され、どろどろ
の濃泥水内に露出することになる。

このどろどろの濃泥水は、掘削選鉱部１０の天
板３５に設けた吸込口２２に、粒度１cm程度を通
すフイルター３６を通つて、海底面４０と天板３
５との隙間から進入する海水と共に吸込まれ濃泥
水排出管２１より排出除去される。これによつ
て、たえず掘削選鉱部１０内の海水含泥率は低下
し、選鉱されるので、マンガン団塊の掘削効率を
向上させることができる。

なお、掘削選鉱部１０において、吸込選鉱に用
いる手段として、吸込ポンプを用いてもよいが、
濃泥水と粘土小塊を大量に吸込むので、摩滅等に
より効率低下および故障を勘案して、本実施例で
は前述のように、噴射ポンプ７を用い、濃泥水排
出管２１の吸込用高圧水流管２７の先端に備えた
ジエツトノズル２６から高速度で海水を噴射する
構成となつている。これによつて、濃泥水排出管
２１の吸込口２２に強力な負圧が生じ、フイルタ
ー３６を介して不必要な掘削粉砕された粘土小塊
と小粒の団塊および濃泥水が本装置後部から排出
され、必要な団塊のみが海底面に露出する。この
ように濃泥水等の排出吸込と同時に沈泥を高圧水
のジエツト噴射で粉砕するので掘削効率は高いの
である。

この採取装置全体は、第１図に示す白抜き矢印
方向に前進移動しており、掘削選鉱部１０および
集鉱部１１と対向する海底面の位置はたえず変化
するもので、掘削選鉱部１０内で選鉱され露出し
た団塊は次に集鉱部１１の下に位置することにな
る。

この集鉱部１１の天板３５には、前述の如く、
集鉱管３０の吸込口と海水導入管３３の導入口が
設けられ、前記吸込口には特別大きな団塊の進入
により集鉱管３０の閉塞を防止する格子板３１が
設けられている。この格子板３１によつて吸込口
への特大鉱塊の吸込まれるのを防ぐと共に集鉱部
の前進により吸込口から引き離して海底に残し、
所要の団塊のみを吸込み集鉱するようにしてあ
る。このようにして吸込集鉱するマンガン団塊
は、集鉱管３０に連結した吸込ポンプ６からの流
体輸送によつて揚鉱管４５より中間の揚鉱装置あ
るいは直接海上母船に揚鉱される。

なお、掘削選鉱部１０および集鉱部１１の天板
３５に直接孔をあけて海水導入口としてもよい
が、本実施例では、前述のように、集鉱部１１に
海水導入管３３を設けて集鉱吸込口よりの海水吸
込量の増加を図つているので、掘削選鉱部１０か
らの濃泥水の進入も少なくたり、含泥率を極めて
低い状態で採鉱でき有利である、なお、吸込ポン
プの代りにジエツト水流による吸込手段を用いて
もよい。また、本実施例のように集鉱吸込口や掘
削ノズル、濃泥水排出口等を幅方向に多数設け、
採鉱幅を広くしてあるのでその点でも採鉱効率は
非常に良い。

以上、本発明の好ましい一実施例について詳述
したが、本発明はかかる構成のみに限られるもの
ではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で
種々変更できること言うまでもない。

本発明は前記のように、掘削選鉱部と集鉱部と
を備え、海底の沈泥をジエツト水流によつて粉砕
掘削すると共に撹拌し、埋没している団塊を濃泥
水中に露出させ、不必要な濃泥水とこれに含まれ
る粘土の小塊等を掘削部の吸込口より排出管を経
て除去するとともに、選鉱により露出した団塊を
集鉱管によつて吸込みを集光するように構成され
ているから、従来装置のごとく粘土塊を多く含む
濃泥水と共に団塊を集鉱する必要がなく、吸込ポ
ンプの摩耗による集鉱能率の低下と故障等が少な
くてすみ、かつ、集鉱等の選鉱の必要もなく、揚
鉱については団塊と共に大量の粘土塊を引き上げ
ないので、揚鉱に要するエネルギー損失が少ない
といつたすぐれた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る採鉱装置の一実施例を示
す全体概略図、第２図はその採鉱部の拡大説明
図、第３図は採鉱部の底面の説明図である。 １……採鉱装置、６……吸込ポンプ、７……噴
射ポンプ、１０……掘削選鉱部、１１……集鉱
部、２０……ノズル、２１……濃泥水排出管、２
４……掘削用高圧水流管、３０……集鉱管、３５
……天板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 集鉱管の端部が海底面に対向して開口してい
   る集鉱部と、前記集鉱管内を通つて団塊状海底資
   源を吸引採鉱する吸引装置を備え、海底を移動可
   能な団塊状海底資源の採鉱装置において、前記集
   鉱部よりも前方位置に掘削選鉱部を設け、該掘削
   選鉱部は海底面に向けて高圧水を噴射するノズル
   を有する掘削用高圧水流管と、前記ノズルの近傍
   にて海底面に対向して開口し吸引装置を備えた濃
   泥水排出管とからなり、更に、前記集鉱部と掘削
   選鉱部には各配管開口端を支持し、かつ海底面を
   覆う如く位置する天板が設けられており、前記ノ
   ズルからの高圧水流により沈泥を粉砕撹拌して埋
   没している団塊を露出させると共に、生じた濃泥
   水を濃泥水排出管から排出し、露出した団塊を前
   記集鉱管で採鉱するようにしたことを特徴とする
   団塊状海底資源の採鉱装置。