JP5490582B2 - Pumping system and pumping method - Google Patents
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Description
本発明は、海底で採掘した鉱石などの有価物を海上まで揚鉱する揚鉱システム及びその方法に関し、特に、フレキシブルライザーなどの移送管を用いて、有価物を含む海底海水を連続的に揚鉱する揚鉱システム及びその方法に関する。 The present invention relates to a pumping system and method for pumping valuable materials such as ore mined on the seabed to the sea, and in particular, continuously pumping seawater containing valuable materials using a transfer pipe such as a flexible riser. The present invention relates to a mining system and method.
従来より、海底に存在する有用な資源を採取することが行われている。海底には、海底熱水鉱床と称される岩石の塊が存在しており、この岩石に有価金属が含まれていることが分かっている。その中でも、鉛,金,銅,ゲルマニウム,ガリウム,マンガンなどの希少金属(レアメタル)を海底熱水鉱床から採掘することができれば、世界的に見ても枯渇が問題視されているレアメタルの資源確保を期待できる。 Conventionally, useful resources existing on the sea floor have been collected. On the sea floor, there is a lump of rock called a seafloor hydrothermal deposit, and it is known that this rock contains valuable metals. Among them, if rare metals such as lead, gold, copper, germanium, gallium, and manganese can be mined from submarine hydrothermal deposits, the procurement of rare metal resources that are considered to be a depletion issue worldwide. Can be expected.
海底を採掘して有価金属を揚鉱するための技術開発は、これまでも行われている。しかし、実際には、水中ブルドーザや浚渫機などを用いて水深100m以浅の海底を採掘した実績があるに止まっており、水深500〜2000mといった深海からの有価金属の揚鉱は、世界的に見ても実績がない。 Technological development for mining the seabed and pumping valuable metals has been carried out. However, in reality, there is only a track record of mining the bottom of the sea with a depth of 100m or less using an underwater bulldozer or dredger. There is no track record.
水深500m以上の海底で採掘した鉱石を揚鉱するための技術として、ライザー管式揚鉱システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示されている揚鉱システムは、深海底から海面にかけて鉛直保持したU字管、U字管内に海水の流れを形成するためのポンプ、及び海底で採掘した鉱石をU字管内に送り込む集鉱機を備えている。そして、揚鉱母船に設けたポンプでU字管の一端から他端に海水を輸送することによってU字管内に海水の循環流を形成し、この海水の上昇流を利用して鉱石を海上までスラリー輸送する。
A riser pipe type pumping system is known as a technique for pumping ore mined on the seabed at a depth of 500 m or more (for example, see Patent Document 1). The pumping system disclosed in
但し、水深が深くなると、その分、U字管の長さが長くなり、且つ、鉱石を海上まで輸送するための管内流速が必要となるため、管内の圧力が海底の圧力よりも高圧となる。従って、特許文献1の揚鉱システムの場合、通常であれば、U字管内に鉱石を投入する際の圧力調整機構や、鉱石を投入するための開閉バルブを備えた隔離室が必要である。
However, as the water depth becomes deeper, the length of the U-shaped pipe becomes longer, and the flow velocity in the pipe for transporting the ore to the sea is required, so the pressure in the pipe becomes higher than the pressure at the bottom of the sea. . Therefore, in the case of the pumping system disclosed in
しかしながら、特許文献1には、集鉱機に連結された集鉱ホースを介してU字管内に投入する構造が図示されているに止まり、圧力調整がどのように行われているかの明記はない。さらに、開閉バルブが設けられている場合には、鉱石によってバルブが閉塞する問題を解決するための工夫が必要である。また、ライザー管式揚鉱システムには、水深が深くなるに伴い、海水を循環させるのに必要な動力費が大きくなるという問題がある。このような問題が解決されれば、鉱石に止まらず、海底に存在する他の有価物の揚鉱に適用可能となる。従って、問題解決の期待は大きい。
However,
すなわち、本発明は、一例として挙げた上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、海底で採掘した有価物(例えば、鉱石)を移送管内に投入する設備構造を簡素化し、深海の過酷な環境下においても安定して揚鉱することのできる揚鉱システムおよび揚鉱方法を提供することにある。 That is, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problem given as an example, and its purpose is to simplify the equipment structure for feeding valuable materials (for example, ore) mined on the seabed into the transfer pipe, An object of the present invention is to provide a pumping system and a pumping method capable of stably pumping even in a harsh environment in the deep sea.
設備構造の簡素化とは、例えば、鉱石などの有価物を移送管内に投入する際の圧力調整機構を不要とすると共に、有価物を投入するための開閉バルブを備えた隔離室を不要とすることが一例として挙げられる。 Simplification of the equipment structure means, for example, that a pressure adjusting mechanism for supplying valuable materials such as ore into the transfer pipe is not required, and an isolation chamber equipped with an opening / closing valve for supplying valuable materials is not required. As an example.
また、本発明の他の目的は、深海から安定して揚鉱することができ、且つ、揚鉱に必要な動力を節約することのできる揚鉱システムおよび揚鉱方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a pumping system and a pumping method capable of stably pumping from the deep sea and saving power necessary for pumping.
本発明の揚鉱システムは、海上に配置される揚鉱基地と、前記揚鉱基地から海底まで配設され、海底で採掘された有価物を含む海底海水を前記揚鉱基地に移送する揚鉱用の揚鉱ライザーと、有価物と海底海水を分離するセパレータと、前記揚鉱基地から海底まで配設され、有価物が分離された海水を海底に戻す返送ライザーと、有価物が分離された海水を前記返送ライザーに送り込む循環ポンプと、海底に配置される揚鉱装置であって、有価物を海底海水と共に吸込口から吸入し、前記揚鉱ライザーの移送方向始端部に連結された吐出部から吐出する水中ポンプと、前記返送ライザーの返送方向終端部に連結された導入口から流入する海水を駆動水として駆動され、駆動後の駆動水を排出口から海に排出するハイドロモーターと、前記ハイドロモーターから前記水中ポンプへ動力を伝達する連結機構と、を備える揚鉱装置と、を備えたことを特徴とする。
Ageko system of the present invention, a Ageko base disposed on the sea, is provided from the Ageko base to the seabed, transporting the submarine seawater containing the valuable substance that has been mined in the seabed to said Ageko base Ageko and Ageko riser use, a separator for separating the valuable substance and submarine seawater, arranged from the Ageko base to the seabed, the return riser for returning the seawater valuables are separated on the seabed, valuables was isolated a circulation pump for feeding the sea water into the return riser, a Ageko device is Ru arranged on the seabed, the valuable materials inhaled from the suction port together with the submarine seawater, the Ageko discharge portion connected to the transfer direction starting end of the riser A submersible pump that discharges from the water, and a hydro motor that is driven as seawater flowing from an inlet connected to a return direction end of the return riser as driving water, and that discharges the driving water after driving from the outlet to the sea; and Hyde A coupling mechanism for transmitting power to the water pump from the motor, and Ageko device comprising a, characterized by comprising a.
上記連続揚鉱システムは、海底側にて、前記揚鉱ライザーと前記返送ライザーとを連結するバイパス管と、前記返送ライザーと前記バイパス管との連結部に配置され、前記循環ポンプによって海底に戻される海水を前記バイパス管を通じて前記揚鉱ライザーに供給するための切替手段と、をさらに備えることができる。また、前記ハイドロモーターが、戻り海水によって回転される水車と、この水車に接続されている回転軸とを備え、前記水車の回転軸と水中ポンプのインペラに接続されている回転軸とが連結されており、水車が回転することで水中ポンプが駆動される構成とすることができる。 The continuous Ageko system at the seabed side, said a bypass pipe for connecting the return riser and Ageko riser, is arranged in a connecting part between the bypass pipe and the return riser, back to the seabed by the circulating pump a switching means for supplying to said Ageko riser through seawater said bypass pipe that may further comprise a. The hydro motor includes a water wheel rotated by return seawater and a rotating shaft connected to the water wheel, and the rotating shaft of the water wheel and the rotating shaft connected to the impeller of the submersible pump are coupled to each other. The submersible pump can be driven by rotating the water wheel.
さらに、循環ポンプのサクション側には、セパレータによって有価物が分離された海水を吸入するための吸込ラインと、海面付近の海水を吸入するための吸込ラインが接続されていることができる。この場合、ハイドロモーターに供給する海水の流量V1が、揚鉱装置から揚鉱ライザーに供給される海水の流量V2よりも多くなるように、循環ポンプの流量を設定するための流量調節手段をさらに備えていることが好ましい。これにより、ポンプとモーターの効率ロス分を補うとともに、有価物量の増減など負荷変動に対しても適切に揚鉱を行うことができる。
Furthermore, a suction line for sucking seawater from which valuables are separated by a separator and a suction line for sucking seawater near the sea surface can be connected to the suction side of the circulation pump. In this case, a flow rate adjusting means for setting the flow rate of the circulation pump is further provided so that the flow rate V1 of the seawater supplied to the hydromotor is larger than the flow rate V2 of the seawater supplied from the pumping device to the pumping riser. It is preferable to provide. As a result, the efficiency loss of the pump and the motor can be compensated, and the pumping can be appropriately performed against load fluctuations such as increase or decrease in the amount of valuable resources.
水中ポンプの吸込口は、例えば海底で鉱石を採掘する採鉱機の採鉱ヘッド、又は海底で採掘された鉱石を集める集鉱機の集鉱ヘッドに、フレキシブルホースを介して連結することができる。 The suction port of the submersible pump can be connected to a mining head of a mining machine for mining ore on the seabed or a mining head of a mining machine for collecting ore mined on the seabed via a flexible hose.
本発明の有価物の揚鉱方法は、海上に配置される揚鉱基地と、前記揚鉱基地から海底まで配設され、海底で採掘された有価物を含む海底海水を前記揚鉱基地に移送する揚鉱用の揚鉱ライザーと、有価物と海底海水を分離するセパレータと、前記揚鉱基地から海底まで配設され、有価物が分離された海水を海底に戻す返送ライザーと、有価物が分離された海水を前記返送ライザーに送り込む循環ポンプと、海底に配置される揚鉱装置であって、有価物を海底海水と共に吸込口から吸入し、前記揚鉱ライザーの移送方向始端部に連結された吐出部から吐出する水中ポンプと、前記返送ライザーの返送方向終端部に連結された導入口から流入する海水を駆動水として駆動され、駆動後の駆動水を排出口から海に排出するハイドロモーターと、前記ハイドロモーターから前記水中ポンプへ動力を伝達する連結機構とを備える揚鉱装置と、を有する揚鉱システムを用いて、海底で採掘された有価物を含む海底海水を連続的に揚鉱する有価物の揚鉱方法。
The method for pumping valuable materials according to the present invention includes a pumping base arranged on the sea, and a seabed seawater containing valuables mined on the seabed from the base to the bottom. A pumping riser for pumping, a separator for separating valuables and seabed seawater, a return riser arranged from the pumping base to the seabed and returning seawater from which valuables are separated to the seabed, and valuables A circulating pump that feeds the separated seawater into the return riser, and a pumping device that is placed on the seabed, and inhales valuable materials together with seawater from the suction port, and is connected to the transfer direction start end of the pumping riser. Hydromotor that is driven by the submersible pump that discharges from the discharge unit and seawater that flows from the inlet connected to the return direction end of the return riser as drive water, and discharges the drive water after drive from the discharge port to the sea And said ha Using a Ageko device and a coupling mechanism for transmitting power from the mud motor to the water pump, the Ageko system having a continuously Ageko to valuable resource submarine seawater containing the valuable substance that has been mined in the seabed Uplifting method.
本発明によれば、鉱石などの有価物を海底海水と共に吸込口から吸入して揚鉱する水中ポンプを備えた揚鉱装置を海底に配置し、水中ポンプの吸込口(すなわち、サクション部)から有価物の取り込みを行うようにしたことにより、海底で採掘した有価物を移送管内に投入する設備構造を簡素化することができる。その結果、深海の過酷な環境下においても安定して揚鉱することが可能となる。 According to the present invention, a pumping device including a submersible pump that pumps valuable materials such as ore from a suction port together with seawater is disposed on the seabed, and from a suction port (that is, a suction part) of the submersible pump. By taking in the valuables, it is possible to simplify the equipment structure for putting the valuables mined on the seabed into the transfer pipe. As a result, it is possible to stably ore up even in the harsh environment of the deep sea.
さらに、本発明によれば、海上の循環ポンプによって海底に戻される海水を動力水としたハイドロモーターを揚鉱装置に配置し、このハイドロモーターによって揚鉱装置(特に、水中ポンプ)を駆動させることにより、深海から安定して揚鉱することができ、且つ、揚鉱に必要な動力を節約することが可能となる。 Furthermore, according to the present invention, a hydro motor that uses seawater returned to the sea floor by a circulating pump on the sea as power water is arranged in the pumping device, and the pumping device (in particular, the submersible pump) is driven by this hydro motor. Thus, it is possible to stably pump up from the deep sea and to save power necessary for pumping.
以下、本発明の好ましい実施形態による揚鉱システムについて、海底から鉱石を揚鉱する揚鉱システムを一例に挙げて、添付図面を参照しながら詳しく説明する。但し、以下に説明する実施形態によって本発明の技術的範囲は何ら限定解釈されることはない。 Hereinafter, a pumping system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, taking a pumping system that pumps ore from the seabed as an example. However, the technical scope of the present invention is not construed as being limited by the embodiments described below.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に従う揚鉱システムの全体構成図である。本実施形態に従う揚鉱システム1は、海上に配置される揚鉱基地としての揚鉱基地2、海底に配置される揚鉱装置としての揚鉱装置3、揚鉱基地2と揚鉱装置3との間で海水を移送する移送管4を含む。揚鉱基地2から海底まで配設させる移送管4は、採掘した鉱石を海水と共に揚鉱基地2までスラリー移送する揚鉱用の移送管41と、揚鉱基地2にて鉱石を分離した海水を海底に戻す循環用(返送用)の移送管42を含んでいる。
(First embodiment)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a pumping system according to a first embodiment of the present invention. A
海洋では潮流などの影響を受けるので、移送管4(41,42)としては、可撓性を有するライザー管(フレキシブルライザー)を用いるのが一般的である。従って、説明の便宜上、揚鉱用の移送管41を「揚鉱ライザー」と称し、循環用(返送用)の移送管42を「返送ライザー」と称する。但し、移送管4(41,42)がフレキブルライザーに限定されることはなく、直管ライザーであってもよく、一般的な配管やパイプラインなどであってもよい。
Since the ocean is affected by tidal currents and the like, a flexible riser tube (flexible riser) is generally used as the transfer tube 4 (41, 42). Therefore, for convenience of explanation, the
揚鉱基地2は、一般的には船(揚鉱母船)であり、目的とする海域の洋上に停泊させて揚鉱を行う。但し、船に限定されることはなく、海上に建設されたプラットホームなどであってもよい。
The
揚鉱基地2には、揚鉱ライザー41を介して海底からスラリー移送されてくる鉱石を、海水から分離するセパレータ21が配置されている。図1には、連続するオーバーフロー槽によって構成されたセパレータ21を一例として図示しているが、鉱石と海水を分離できればよく、オーバーフロー槽に限定されることはない。セパレータ21の他の例としては、サイクロン,濾過装置,篩などが挙げられる。生態系への影響を考慮すると、目的とする有価金属以外の物質や成分は、海水と共に返送ライザー42を通じて海底に戻すのが好ましい。
In the
さらに揚鉱基地2には、セパレータ21で鉱石が分離された海水を、返送ライザー42に送り込む循環ポンプ22が配置されている。循環ポンプ22としては、スラリーポンプが好ましいが、特に限定されることはない。
Further, the
続いて、海底に配置される揚鉱装置3について、図2を参照しながら詳しく説明する。本実施形態による揚鉱装置3は、水中ポンプ31と、水中ポンプ31を駆動させるハイドロモーター32と、ハイドロモーター32から水中ポンプ31へ動力を伝達する連結機構33(例えば、回転軸)を含んでいる。一例として、公知のスラリー移送用の水中ポンプの電動機を、ハイドロモーターに置き換えたものを使用することができる。図2には、水中ポンプ31の一例として、浚渫用ポンプを用いた場合の概念図を示してある。
Next, the pumping device 3 arranged on the seabed will be described in detail with reference to FIG. The pumping apparatus 3 according to the present embodiment includes a
この場合において、水中ポンプ31は、例えば渦巻き形状(蝸牛形状)のケーシング31a内にインペラ31bが配置されており、そのサクション部(所謂、サクションノズル)31cを採掘された鉱石を海水と共に吸入するための吸込口とし、水中ポンプ31の吐出部(所謂、吐出ノズル)31dを揚鉱ライザー41に連結している。吸入する鉱石は、不図示の採鉱機によって熱水鉱床を粉砕したものである。
In this case, the
ハイドロモーター32は、電気を駆動源とする電気モーターとは異なり、水流を動力源とするモーターである。ハイドロモーター32としては、例えば水車を用いることができる。図2には、ハイドロモーター32の一例として、フランシス水車を用いた場合の概念図を示してある。そして本実施形態では、返送ライザー42を通じて海底に戻される海水(戻り海水)を、ハイドロモーター32の駆動水としている。ハイドロモーター32は、一例として、例えば例えば渦巻き形状(蝸牛形状)のケーシング32aの内部に配置された回転羽根32bと、ケーシング32a内に動力水を導入するための導入口32cと、ケーシング32aから動力水を排出する排出口32dを含み、回転羽根32bが回転することによって連結機構33の回転軸を介して水中ポンプ31のインペラ31bが回転するように構成されている。連結機構33の回転軸は、一軸に限られず、例えば途中にギアなどを配置してもよい。
The
なお、図2には、フランシス水車の一例として、いわゆる横軸単輪単流渦巻き型のフランシス水車を示してあるが、水車軸が立軸であってもよく、水車ライナーが二輪であってもよく、排出が複流であってもよい。さらに、ケーシングが前口,横口であってもよく、さらにはケーシングを省略して回転羽根32bを露出させてもよい。
FIG. 2 shows a so-called horizontal axis single-wheel single-flow spiral type Francis turbine as an example of the Francis turbine. However, the turbine axis may be a vertical axis, and the turbine liner may be two wheels. The discharge may be double flow. Furthermore, the casing may be a front opening or a side opening, and the casing may be omitted to expose the
説明を図1に戻し、揚鉱ライザー41と返送ライザー42は、バイパス管43によって海底側で連結されている。さらに、返送ライザー42とバイパス管43の連結部、及び揚鉱ライザー41とバイパス管43の連結部には、例えば三方バルブなどの切替バルブ44が配置されている。このような構成において、例えば揚鉱装置3の不具合,揚鉱ライザー41内での鉱石の閉塞などが発生した場合には、返送ライザー42によって海底に戻される海水がバイパス管43を通じて揚鉱ライザー41に供給されるように、切替バルブ44を制御する。切替バルブ44の制御は、例えば揚鉱基地2と切替バルブ44とを信号線で接続しておき、揚鉱基地2からの遠隔操作によって行うことができる。但し、バイパス管43及び切替バルブ44は、必ずしも備えていなくともよい。
Returning to FIG. 1, the
続いて、循環ポンプ22の配管系統について、図3を参照しながら説明する。図3に示すように、循環ポンプ22のサクション部(所謂、サクションノズル)には、セパレータ21で鉱石が分離された海水を吸入する吸入ライン22aと、海面付近の海水を吸入するための吸入ライン22bが接続されている。海面付近の海水を吸入するための吸入ライン22bは、揚鉱装置3を構成している水中ポンプ31とハイドロモーター32の効率ロス分を補って、揚鉱装置3を安定駆動させるためのものである。
Next, the piping system of the
具体的には、循環ポンプ22によって返送ライザー42に送り込む海水の流量をV1、水中ポンプ31が揚鉱ライザー41に送り込む海水の流量(すなわち、揚鉱基地2に汲み上げられる海水の流量)をV2としたとき、V1がV2よりも多くなるように設定される。V1とV2の差分(ΔV=V1−V2)は、吸入ライン22bを通じて吸入する。
Specifically, the flow rate of seawater sent to the
すなわち、本実施形態の揚鉱装置3は、海底に戻す海水を駆動水に利用し、水中ポンプ31とハイドロモーター32を用いて揚鉱する構造であるため、ポンプやモーターの効率が低下したり、鉱石量が変動したりした場合、汲み上げる海水の量と海底に戻す海水の量との均衡を維持することができなくなり、安定した揚鉱が行えなくなる。その対策として、本実施形態では、水中ポンプ31のポンプ効率によるロス分と、ハイドロモーター32のモーター効率によるロス分との和に見合う量(ΔV)と同じか、又はそれ以上の量の海水を返送ライザー42に送り込める構造としている。流量調節手段は、例えば、返送ライザー42や吸入ライン22a,22bに設けた流量調整バルブ(不図示)などである。循環ポンプ22の出力を制御するインバーターであってもよい。なお、吸入ライン22bは、ハイドロモーター32を初期駆動させる海水を吸入するためのものでもある。
That is, the pumping apparatus 3 of the present embodiment has a structure in which the seawater returned to the seabed is used as drive water and pumped using the
上述の揚鉱システム1によって、海底から鉱石を揚鉱する手順について説明する。まず、揚鉱基地2に設置されているクレーン(不図示)を用いて、揚鉱装置3、揚鉱ライザー41、返送ライザー42が図1に示した配置となるようにする。揚鉱する水深は、例えば800〜2000mである。水中ポンプ31で吸入する鉱石は、採鉱機で熱水鉱床を粉砕し、集鉱機で海底に集められた鉱石である。採鉱機および集鉱機は、公知のものを使用することができる。
A procedure for unloading ore from the sea floor using the above-described
限定されることはないが、一例として、口径が8インチのフレキシブルライザーを用い、20mm以下に粉砕した鉱石をポンプ31で吸入し、揚鉱ライザー41内を3.7m/sの流速で移送することができる。このとき、海水と鉱石の質量比が9:1程度のスラリー状で移送することができる。
Although it is not limited, as an example, using a flexible riser with an aperture of 8 inches, ore that has been crushed to 20 mm or less is sucked with a
水中ポンプ31で吸入した鉱石は、揚鉱ライザー41を通じて揚鉱基地2まで移送され、セパレータ21に供給される。図1に示したセパレータ21の場合、鉱石と海水の比重差によって、鉱石と海水を分離する。鉱石が分離された海水は、循環ポンプ22によって返送ライザー42に送り込まれ、返送ライザー42を通じてハイドロモーター32の駆動水として供給される。そして、最終的に、海水は元の深海へと戻されることになる。従って、海洋汚染を防止すると共に、生態系へ悪影響を及ぼすことが抑えられる。
The ore sucked by the
以上の通り、本実施形態に従う揚鉱システム1によれば、海底に配置される揚鉱装置3を、鉱石を海水と共に吸込口(31c)から吸入して、揚鉱ライザー41に送り込む水中ポンプ31と、返送ライザー42によって海底に戻される海水を駆動水にして水中ポンプ31を駆動させるハイドロモーター32を有する構成としたことにより、鉱石を揚鉱ライザー41に投入する際の圧力調整を不要とすると共に、鉱石を投入するための開閉バルブを備えた隔離室を不要とすることができる。その結果、海底で採掘した鉱石をライザー4内に投入する設備構造が簡素化され、深海の過酷な環境下においても安定して揚鉱することが可能となる。
As described above, according to the
例えば水深が500〜2000m、或いはそれ以上の深海になると、潮流や水圧の影響が大きい過酷な環境である。さらに、揚鉱基地2からの距離が長くなる分、揚鉱装置3の制御が難しくなる。さらに、揚鉱装置3に不具合が生じた場合には、引き上げて修理・点検するだけでも大掛りな作業となってしまう。従って、海底で採掘した鉱石をライザー4内に投入する設備構造が簡素化されていることは、深海からの採掘にとって大きな利点である。
For example, when the water depth is 500 to 2000 m or more, it is a harsh environment where the influence of tidal current and water pressure is large. Furthermore, as the distance from the
さらに、本実施形態によれば、揚鉱基地2に汲み上げた海水を海底に戻すに際し、この海水を揚鉱装置3の駆動源として活用する構成としたことにより、深海から安定して揚鉱することができ、且つ、揚鉱に必要な動力を節約することが可能となる。特に、公知のスラリー移送用の水中ポンプの電動機を、ハイドロモーターに置き換えたものを使用すれば、装置構成が簡素であるという利点がある。
Furthermore, according to the present embodiment, when returning the seawater pumped to the
(第2実施形態)
本実施形態は、揚鉱装置3の変形例であり、集鉱機5と揚鉱装置3とを連結したことを除けば第1実施形態と同じ構成である。従って、第1実施形態と供給する構成については、同一の符号を付すことによって詳しい説明を省略する。
(Second Embodiment)
The present embodiment is a modification of the ore-exiting device 3, and has the same configuration as that of the first embodiment except that the mining machine 5 and the ore-extracting device 3 are connected. Therefore, the detailed description of the configuration supplied with the first embodiment is omitted by giving the same reference numerals.
図4に示すように、本実施形態に従う揚鉱装置3は、採鉱機で採掘した鉱石を集めるための集鉱機5が接続されており、集鉱機5が海底を移動しながら鉱石を集め、それを揚鉱装置3が海上まで揚鉱する構成である。 As shown in FIG. 4, the ore mining apparatus 3 according to the present embodiment is connected to a mining machine 5 for collecting ore mined by the mining machine, and collects the ore while the mining machine 5 moves on the seabed. The pumping device 3 pumps it up to the sea.
より具体的には、集鉱機5は、本体部51と、移動用のキャタピラー52と、鉱石を吸入するための吸込口を有する集鉱ヘッド53を有している。そして、例えばフレキシブルホースなどの集鉱ホース54を介して、水中ポンプ31のサクション部31cと集鉱ヘッド53が連結されている。従って、集鉱機5が海底を移動しながら、水中ポンプ31の吸込力を利用して、鉱石と海水を集鉱ヘッド53から吸入することができる。
More specifically, the mining machine 5 has a
本実施形態のように構成しても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態のように構成すれば、集鉱作業と揚鉱作業を同時に行うことができ、作業効率が向上する利点がある。 Even when configured as in the present embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained. Furthermore, if comprised like this embodiment, a mining operation and a pumping operation can be performed simultaneously, and there exists an advantage which work efficiency improves.
さらに、図4に示した集鉱機5に代えて、鉱石を採掘するための採掘機を揚鉱装置3と連結するようにしてもよい。採掘機の一例として、集鉱ヘッドに代えて採掘ヘッドを有した集鉱機5と同様の構造を有するものを使用することができる。よって、採掘ヘッドにフレキシブルホースなどの集鉱ホース54を接続することにより、採掘と揚鉱を同時に行うことが可能となる。
Furthermore, instead of the mining machine 5 shown in FIG. 4, a mining machine for mining ore may be connected to the ore pumping device 3. As an example of the mining machine, a machine having the same structure as the mining machine 5 having the mining head can be used instead of the mining head. Therefore, by connecting the
また、上述の実施形態は、海底から鉱石をスラリー状で揚鉱するのに適した揚鉱システムを例示している。但し、当該システムが、固体,液体を問わず海底に存在する有価物の揚鉱に適用可能であることは言うまでもない。 Moreover, the above-mentioned embodiment has illustrated the pumping system suitable for pumping ore from the seabed in slurry form. However, it goes without saying that the system can be applied to the pumping of valuable materials existing on the seabed, whether solid or liquid.
なお、ハイドロモーター32は、フランシス水車に限定されることはない。また、回転軸を通じてハイドロモーター32の駆動力を水中ポンプ31に伝達する構成に限らず、例えば水中式発電機一体型水車を用い、発電した電力を使って水中ポンプ31を駆動させるようにしてもよい。この場合、水中ポンプ31には電動機付きのものを用いる。さらには、発電した電力のすべてを水中ポンプ31に使用しなくともよく、例えば揚鉱装置3の他の動力(例えば制御機)や、集鉱機5或いは採鉱機の動力に使用してもよい。
The
以上、本発明を具体的な実施形態に則して詳細に説明したが、形式や細部についての種々の置換、変形、変更等が、特許請求の範囲の記載により規定されるような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行われることが可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。従って、本発明の範囲は、前述の実施形態及び添付図面に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。 Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments, various substitutions, modifications, changes, etc. in form and detail are defined in the claims. It will be apparent to those skilled in the art that this can be done without departing from the spirit and scope. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, but should be determined based on the description of the claims and equivalents thereof.
1 揚鉱システム
2 揚鉱基地
21 セパレータ
22 循環ポンプ
3 揚鉱装置
31 水中ポンプ
32 ハイドロモーター
4 移送管
41 揚鉱ライザー
42 返送ライザー
43 バイパス管
5 集鉱機
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記揚鉱基地から海底まで配設され、海底で採掘された有価物を含む海底海水を前記揚鉱基地に移送する揚鉱用の揚鉱ライザーと、
有価物と海底海水を分離するセパレータと、
前記揚鉱基地から海底まで配設され、有価物が分離された海水を海底に戻す返送ライ
ザーと、
有価物が分離された海水を前記返送ライザーに送り込む循環ポンプと、
海底に配置される揚鉱装置であって、有価物を海底海水と共に吸込口から吸入し、前
記揚鉱ライザーの移送方向始端部に連結された吐出部から吐出する水中ポンプと、前記
返送ライザーの返送方向終端部に連結された導入口から流入する海水を駆動水として
駆動され、駆動後の駆動水を排出口から海に排出するハイドロモーターと、前記ハイド
ロモーターから前記水中ポンプへ動力を伝達する連結機構と、を備える揚鉱装置と、
を有することを特徴とする揚鉱システム。 A pumping base located at sea,
Wherein arranged from Ageko base to the seabed, and Ageko risers for Ageko transferring the submarine seawater containing the valuable substance that has been mined in the seabed to said Ageko base,
A separator that separates valuable materials from seawater;
Wherein arranged from Ageko base to the seabed, back line for returning the seawater valuable is separated into the seabed
And Heather,
A circulating pump for feeding seawater from which valuables have been separated into the return riser ;
A Ageko device that will be placed on the seabed, the valuable materials inhaled from the suction port together with the submarine seawater, before
A submersible pump for discharging from the serial Ageko discharge portion connected to the transfer direction starting end of the riser, the
Seawater flowing from the inlet connected to the return end of the return riser is used as driving water.
A hydro motor that is driven and discharges the driven water from the discharge port to the sea.
A coupling mechanism for transmitting power from the motor to the submersible pump;
A pumping system characterized by comprising:
前記返送ライザーと前記バイパス管との連結部に配置され、前記循環ポンプによって海底に戻される海水を前記バイパス管を通じて前記揚鉱ライザーに供給するための切替手段と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の揚鉱システム。 At the seabed end, a bypass pipe for connecting the return riser and the Ageko riser,
And switching means for supplying said arranged on the connecting portion of the return riser and said bypass pipe, the seawater being returned to the seabed by the circulating pump to the Ageko riser through the bypass pipe,
The pumping system according to claim 1, further comprising:
前記揚鉱基地から海底まで配設され、海底で採掘された有価物を含む海底海水を前記揚鉱基地に移送する揚鉱用の揚鉱ライザーと、
有価物と海底海水を分離するセパレータと、
前記揚鉱基地から海底まで配設され、有価物が分離された海水を海底に戻す返送ライザーと、
有価物が分離された海水を前記返送ライザーに送り込む循環ポンプと、
海底に配置される揚鉱装置であって、有価物を海底海水と共に吸込口から吸入し、前記揚鉱ライザーの移送方向始端部に連結された吐出部から吐出する水中ポンプと、前記返送ライザーの返送方向終端部に連結された導入口から流入する海水を駆動水として駆動され、駆動後の駆動水を排出口から海に排出するハイドロモーターと、前記ハイドロモーターから前記水中ポンプへ動力を伝達する連結機構とを備える揚鉱装置と、を有する揚鉱システムを用いて、海底で採掘された有価物を含む海底海水を連続的に揚鉱する有価物の揚鉱方法。
A pumping base located at sea,
A pumping riser for pumping that is disposed from the pumping base to the seabed and transports seawater containing valuables mined on the seabed to the pumping base;
A separator that separates valuable materials from seawater;
A return riser which is disposed from the pumping base to the seabed and returns seawater from which valuables are separated to the seabed;
A circulating pump for feeding seawater from which valuables have been separated into the return riser;
A pumping device arranged on the sea floor, which sucks valuables together with sea water from the suction port and discharges it from a discharge unit connected to a transfer direction start end of the pumping riser, and a return riser Drives seawater flowing from the inlet connected to the end of the return direction as driving water, discharges the driven driving water from the outlet to the sea, and transmits power from the hydromotor to the submersible pump. A method for pumping a valuable resource that continuously pumps submarine seawater including a valuable material mined on the seabed using a pumping system having a coupling mechanism .
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