JPS5891292A - Device for collecting manganese nodule - Google Patents

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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、海底に賦存するマンガン団塊の採鉱のため
の集鉱装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ore collector for mining manganese nodules existing on the seabed.

ニッケル、コバルト、銅、マンガン等の無尽蔵な鉱物資
源として注目されているマンガン団塊は、大洋の数千米
の深海底の海底堆積物（泥）の表面にあたかも玉砂利゛
を敷き詰めた如く平面的に賦存しているので、その採鉱
に当ってはグラブバケット等によって一度に大量の団塊
を捌み上げると云う訳には行かず、集鉱装置によって広
い範囲の団塊を集めた上、海上の母船に揚鉱することが
必要である。Manganese nodules, which are attracting attention as inexhaustible mineral resources such as nickel, cobalt, copper, and manganese, are found on the surface of seafloor sediments (mud) on the deep sea floor thousands of meters deep in the ocean. Because the mine is mined, it is not possible to scoop up a large amount of nodules at once using grab buckets, etc., but rather to collect the nodules from a wide area using a mining device, and then use a mother ship at sea to collect the nodules. It is necessary to lift ore.

マンガン団塊の集鉱装置、揚鉱装置としては種々の方式
が考えられているが、負圧を利用して幅の広い吸引口を
有するサクションヘッドで水流と共にマンガン団塊を吸
込み集鉱ダクトを経て集鉱し、これを揚鉱ポンプにより
上昇水流を発生させた揚鉱管内に供給して海上の母船に
揚鉱するいわゆる流体ドレッジ方式が採鉱効率が高く、
良い方式である。Various methods have been considered for collecting and lifting equipment for manganese nodules, but a suction head with a wide suction port uses negative pressure to suck up manganese nodules along with a water flow and collect them through an ore collecting duct. The so-called fluid dredging method, in which the ore is extracted and pumped into an ore lifting pipe that generates an upward flow of water using an ore pump, and then lifted to a mother ship at sea, has high mining efficiency.
It's a good method.

この方式でマンガン団塊を集鉱する場合は、マンガン団
塊のみならず微粒状の海底堆積物（いわゆる泥、粘土）
も−緒にサクションヘッドより吸引されるので、これを
そのま＼マンガン団塊と一緒に海上の母船迄揚げた場合
は、揚鉱効率が低下するのみならず、マンガン団塊から
分離された堆積物を海水と共に海面に放出することによ
り環境汚染を惹起する。そこでサクションヘッドより集
鉱ダクト内に海水、団塊と共に吸引された微粒状海底堆
積物は遠心力を利用したり、重力を利用したり、網目を
利用したり、あるいはこれらを併用することにより団塊
と分離して海水とともに海中に排棄し、堆積物が海上に
揚げられることを防止するようにしている。When collecting manganese nodules using this method, not only manganese nodules but also fine-grained seafloor sediments (so-called mud and clay) are collected.
Since it is also sucked out from the suction head, if it is unloaded to the mother ship at sea together with the manganese nodules, the lifting efficiency will not only decrease, but also the sediment separated from the manganese nodules will be removed. It causes environmental pollution when released to the sea surface along with seawater. Therefore, the fine-grained seabed sediments that are sucked into the ore collection duct from the suction head along with seawater and nodules are collected into nodules by using centrifugal force, gravity, mesh, or a combination of these. Separated and discharged into the sea along with seawater to prevent sediment from being brought up to sea.

以上の如く、サクションヘッドにより集鉱された団塊か
ら海底堆積物を分離して、団塊を揚鉱管に供給する場合
は、例えば海底堆積物と団塊の分離のためにホッパーを
設は重力を利用して団塊のみをホッパー底部に落下させ
、微粒状堆積物は海水に懸濁した状態で排泥口から、要
すれば網目を通して外海に排出させ、ホッパー底部に貯
溜された団塊は揚鉱管内に供給される。As described above, when the suction head separates the seabed sediment from the collected nodules and supplies the nodules to the ore lifting pipe, it is necessary to install a hopper to separate the seabed sediment and the nodule using gravity. Then, only the nodules are allowed to fall to the bottom of the hopper, and the fine sediments are discharged into the open sea from the draining port through a mesh if necessary while suspended in seawater. Supplied.

この場合、サクションヘッドからホッパーへ団塊を搬送
させる水流を発生させる手段として、従来一般にサクシ
ョンヘッドからホッパーに至る集鉱ダクトの途中に集鉱
用ポンプを設けていたが、このポンプの配置の場合はマ
ンガン団塊によりポンプが摩耗する欠点がある。これを
さけるためにエダクタ−を用いることも考えられている
がエネルギー効率が良くない。そこで、ホッパーをその
上部を天板で覆い海底堆積物を懸濁させた海水の排出管
に集鉱用ポンプを設は該集鉱用ポンプを運転した際ホッ
パー内を所要の負圧に保持することのできる実質的に密
閉された容器とすることによって上記の問題を解決する
ことができる。In this case, as a means of generating water flow to transport the nodules from the suction head to the hopper, a pump for collecting ore was conventionally installed in the middle of the ore collecting duct from the suction head to the hopper, but in the case of this pump arrangement, The drawback is that the pump wears out due to manganese nodules. It has been considered to use an eductor to avoid this, but it is not energy efficient. Therefore, the upper part of the hopper is covered with a top plate, and an ore collection pump is installed in the discharge pipe of seawater in which seafloor sediments are suspended.When the ore collection pump is operated, the inside of the hopper is maintained at the required negative pressure. The above problem can be solved by providing a substantially sealed container that can be closed.

しかし上記の集鉱ポンプ、エダクタ−のいずれの配置の
場合にも、ホッパー底部に落下するマンガン団塊に付着
した海底堆積物及びマンガン団塊とともに揚鉱管内に流
入する海水中に懸濁した海底堆積物は除去することが出
来ず、揚鉱管内を上昇し、海上の母船にもたらされる。However, in the case of any of the above-mentioned ore collection pump and eductor arrangements, seafloor sediments adhere to manganese nodules that fall to the bottom of the hopper, and seafloor sediments suspended in seawater that flows into the ore lifting pipe together with manganese nodules. Unable to be removed, the ore rises inside the ore pipe and is delivered to the mother ship at sea.

したがって母船上でマンガン団塊スラリーから海水を分
離して団塊のみを母船又は貯蔵運搬船等に貯蔵する時に
、上記の海底堆積物が海水と一緒に海面に放出され環境
汚染をもたらす。Therefore, when seawater is separated from the manganese nodule slurry on the mother ship and only the nodules are stored on the mother ship or storage carrier, the above-mentioned seafloor sediments are released to the sea surface together with the seawater, causing environmental pollution.

この発明は、従来のマンガン団塊採鉱システムの上述の
問題点にかんがみ、海底の集鉱装置においてマンガン団
塊に付着した海底堆積物を洗浄するとともに、海底堆積
物の懸濁した海水が揚鉱管内に入ることを極力防止する
ようにしたマンガン団塊集鉱装置を提供することを目的
とする。In view of the above-mentioned problems in the conventional manganese nodule mining system, this invention cleans seabed sediments attached to manganese nodules in an ore collecting device on the seabed, and also removes seawater with suspended seabed sediments into the ore lifting pipe. The purpose of the present invention is to provide a device for collecting manganese nodules which prevents the entry of manganese nodules as much as possible.

以下、本発明をその実施例を示す図面にもとすいて詳細
に説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to drawings showing embodiments thereof.

第１図及び第２図に示す本発明の実施例の装置において
は、左右１対のソリｌ上にホッパー２が塔載されている
。ソリ１の前方には、この装置を海底に置いた場合海底
面に近接して開口する進行方向に直角方向に伸びたサク
ションヘッド８が設けられており、サクションヘッド８
とホッパー２の前側壁上部とを結合する集鉱ダクト４が
配管されている。ホッパー２の後側壁上部から後方には
泥水排出管５が設けられており、その後端は外海に開口
している。泥水排出管５の途中には集鉱用ポンプ６が設
けられている。ホッパー２はその上面が天板２ａで閉塞
された密閉容器として形成され、その下端には団塊排出
口２ｂが設けられ、揚鉱用接続管７が接続されている。In the apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 2, a hopper 2 is mounted on a pair of left and right sleds. At the front of the sled 1, a suction head 8 is provided which extends perpendicularly to the direction of travel and opens close to the seabed surface when this device is placed on the seabed.
An ore collecting duct 4 connecting the upper part of the front side wall of the hopper 2 is installed. A muddy water discharge pipe 5 is provided rearward from the upper part of the rear side wall of the hopper 2, and its rear end opens to the open sea. An ore collecting pump 6 is provided in the middle of the muddy water discharge pipe 5. The hopper 2 is formed as a closed container whose upper surface is closed with a top plate 2a, and a nodule discharge port 2b is provided at the lower end thereof, to which a connecting pipe 7 for lifting ore is connected.

揚鉱用接続管７の上記ホッパー下端の団塊排出口２ｂへ
の接続端の近傍には団塊スラリー濃度調整用海水取入管
８が接続され、その他端は外海に開口している。該海水
取入管８の途中には開度調整可能な団塊スラリー濃度調
整弁９が設けられている。揚鉱用接続管７の中間部には
団塊スラリー濃度検出器１０が設けられており、該検出
器１０の検出信号は導線を介して前記調整弁９の開度を
調整するように々つている。A seawater intake pipe 8 for adjusting the nodule slurry concentration is connected to the vicinity of the connection end of the ore lifting connecting pipe 7 to the nodule discharge port 2b at the lower end of the hopper, and the other end is open to the open sea. A nodule slurry concentration adjustment valve 9 whose opening degree can be adjusted is provided in the middle of the seawater intake pipe 8. A nodule slurry concentration detector 10 is provided in the middle of the ore lifting connecting pipe 7, and a detection signal from the detector 10 is transmitted via a conductive wire so as to adjust the opening degree of the regulating valve 9. .

ホッパー２内には前記の集鉱ダクト４及び泥水排出管５
の接続位置より下方に、環状の団塊洗浄管１１が水平に
設けられており、その管壁には環の内外に向って海水を
噴出させる多数の噴流口が設けられているとともに、一
端がホンパー２外で外海に開口する団塊洗浄水取入管１
２が接続されているＯ 揚鉱用接続管７の前端には、マンガン団塊を水流により
海上の母船１８に揚鉱するとともに、本集鉱装置を海上
の母船１８により曳航するための長い揚鉱管１４が接続
されている。該揚鉱管１４の中間には揚鉱ポンプ１５が
配設され、これによって揚鉱管１４内に上昇流が発生す
る。Inside the hopper 2 are the ore collection duct 4 and the muddy water discharge pipe 5.
An annular nodule cleaning pipe 11 is installed horizontally below the connection position of the ring, and the pipe wall is provided with a number of jet ports for spouting seawater to the inside and outside of the ring, and one end is connected to a pumper. 2. Baby boom washing water intake pipe 1 that opens to the open sea outside
2 is connected to the front end of the connecting pipe 7 for lifting ore, which is used to lift the manganese nodules to the mother ship 18 on the sea by water current, and to tow this ore collecting device by the mother ship 18 on the sea. A tube 14 is connected. An ore lifting pump 15 is disposed in the middle of the ore lifting pipe 14, thereby generating an upward flow within the ore lifting pipe 14.

次にこの集鉱装置の作用を説明する。Next, the operation of this ore collector will be explained.

集鉱装置は、ソリ１でマンガン団塊ノ賦存スル海底の堆
積物表面上に支持され、海上の母船１８により、揚鉱管
１４により曳航され、所定の速度で前進する。The ore collecting device is supported by a sled 1 on the surface of sediments on the seabed containing manganese nodules, and is towed by an ore lifting pipe 14 by a mother ship 18 on the sea, and moves forward at a predetermined speed.

泥水排出管５内に設けられた集鉱用ポンプ６により、ホ
ッパー２内の圧力はその外側の海水の圧力よりも、例え
ば７ｍ水柱程度低くなり、これによりサクションヘッド
８の開口よりホッパー２に向って集鉱ダクト４内を高速
度で海水が流れ、サクションヘッド８の開口直下及びそ
の周辺の海底面に賦存するマンガン団塊と海底堆積物と
は水流に伴なわれて集鉱ダクト４内をホッパー２内に搬
送される。集鉱ダクト４からホッパー２内に入った海水
は急に流速が落ちるため比重と粒径の関係でマンガン団
塊はホッパー内の海水中を落下し、微粒状の海底堆積物
及び極く粒径の小さいマンガン団塊は海水中に懸濁した
状態のま＼集鉱ポンプ６の作用により泥水排出管５より
ホッパー外に排出される。The pressure inside the hopper 2 is lower, for example, by 7 m water column, than the pressure of the seawater outside the hopper 2 by the collecting pump 6 installed in the muddy water discharge pipe 5. Seawater flows through the ore collection duct 4 at a high speed, and the manganese nodules and seabed sediments present on the seabed directly below the opening of the suction head 8 and around it are transported through the ore collection duct 4 by the water flow. It is transported into the hopper 2. The flow rate of the seawater that entered the hopper 2 from the ore collection duct 4 suddenly drops, so manganese nodules fall through the seawater in the hopper due to the relationship between specific gravity and particle size, resulting in fine-grained seabed sediment and extremely small-sized particles. The small manganese nodules are discharged from the muddy water discharge pipe 5 to the outside of the hopper by the action of the ore collector pump 6 while suspended in the seawater.

ホッパー２内を落下したマンガン団塊は、その底部に貯
溜され、揚鉱管１４の途中に設けられた揚鉱ポンプ１５
により上昇流の発生した揚鉱用接続管７内に、底部の団
塊排出口２ｂより順次吸込まれて行く。揚鉱管１４及び
揚鉱用接続管７門を上昇するマンガン団塊スラリー濃度
は、団塊スラリー濃度調整用海水取入管８に設けられた
団塊スラリー濃度調整弁９の開度を団塊スラリー濃度検
出器１０の検出信号により自動的に調整することにより
、最適濃度に維持され、マンガン団塊は海水とともに揚
鉱管１４内を海上の母船に揚鉱される。The manganese nodules that have fallen inside the hopper 2 are stored at the bottom of the hopper 2, and the ore pump 15 installed in the middle of the ore lifting pipe 14
As a result, the nodules are successively sucked into the ore lifting connecting pipe 7 where an upward flow has occurred through the nodules discharge port 2b at the bottom. The concentration of the manganese nodule slurry rising through the ore lifting pipe 14 and the seven ore lifting connection pipes is determined by checking the opening degree of the nodule slurry concentration adjustment valve 9 provided in the seawater intake pipe 8 for nodule slurry concentration adjustment using the nodule slurry concentration detector 10. The manganese nodules are maintained at an optimum concentration through automatic adjustment based on the detection signal, and the manganese nodules are lifted together with seawater through the ore lifting pipe 14 to a mother ship at sea.

ホッパー２内に設けられた円環状の団塊洗浄管１１内に
は団塊洗浄水取入管１２よりホッパー外部の海水圧が掛
り、洗浄管の管壁に設けられた多数の噴流口よりホッパ
ー２内に勢よく海水が噴射する。これにより該洗浄管の
内側及び外側をホッパー底部に向って落下するマンガン
団塊に付着した海底堆積物（泥）が洗浄され、泥の微粒
子は海水中に懸濁して泥水排出管５より排出され、付着
した海底堆積物を除去された団塊はホッパー２の底部に
貯溜され、団塊排出口２ｂより揚鉱用接続管７内に供給
される。The seawater pressure outside the hopper is applied to the annular nodules washing pipe 11 provided in the hopper 2 through the nodules washing water intake pipe 12, and the water flows into the hopper 2 through a large number of jet ports provided on the wall of the washing pipe. Seawater sprays out vigorously. As a result, seafloor sediment (mud) adhering to the manganese nodules falling towards the bottom of the hopper is washed inside and outside the washing pipe, and fine particles of mud are suspended in seawater and discharged from the muddy water discharge pipe 5. The nodules from which attached seabed sediments have been removed are stored at the bottom of the hopper 2, and are supplied into the ore lifting connecting pipe 7 from the nodule outlet 2b.

上記の噴流口よりホッパー２内に噴出する海水の量を多
くするほど、噴出した海水が揚鉱管に流入する割合が増
加し、集鉱ダクト４よりホッパー内に流入した泥水が揚
鉱管に入る可能性が減少する。団塊洗浄管１１の噴流口
よりホッパー２内に流入する海水の量は少くとも揚鉱ポ
ンプ１５の流量以上とすることが必要であり、安全をと
ってその２倍程度としておけば、団塊スラリー濃度調整
弁９が仮りに完全に閉じている場合でもホッパ−２内上
部にある泥水が団塊とともに揚鉱用接続管７に流入する
可能性は殆んどなくなる。噴流口よりホッパー内に噴出
された海水はホッパー内空間の上部と下部とを仕切るウ
ォーターカーテンを形成するので、マンガン団塊はこれ
を通過して落下するが、それより上部にある泥水が下部
の比較的清浄な海水と混り合うことが極力防止されるの
で、海底堆積物が揚鉱管に一人ることを防止するのに更
に役立つ。As the amount of seawater spouted into the hopper 2 from the jet outlet is increased, the proportion of the spouted seawater flowing into the ore lifting pipe increases, and the muddy water flowing into the hopper from the ore collection duct 4 flows into the ore lifting pipe. The possibility of entering is reduced. The amount of seawater flowing into the hopper 2 from the jet port of the nodule cleaning pipe 11 must be at least equal to or higher than the flow rate of the ore lifting pump 15, and if it is set to about twice that amount for safety, the nodule slurry concentration will be reduced. Even if the regulating valve 9 is completely closed, there is almost no possibility that the muddy water in the upper part of the hopper 2 will flow into the ore lifting connecting pipe 7 together with the nodules. The seawater spouted into the hopper from the spout forms a water curtain that separates the upper and lower parts of the hopper interior space, so the manganese nodules pass through this and fall, but the muddy water at the upper part of the hopper is separated from the lower part. Since mixing with clean seawater is prevented as much as possible, it is further useful to prevent seabed sediments from being left in the ore lifting pipe.

なお、上記実施例では、ホッパーを密閉容器とし、集鉱
ポンプを泥水排出管に設けることによりホッパー内がそ
の外の海水の圧力よりも低く保持されることにより、団
塊洗浄管には圧力差により自然に海水が流入するように
なるが、本発明はこの方式のみならず、団塊洗浄水取入
管１２にポンプを設けることにより、集鉱ポンプ又はエ
ダクタ−を集鉱ダクトに設けた従来の方式の集鉱装置に
も適用することが出来る。又、揚鉱管内の団塊スラリー
濃度調整手段、揚鉱管への団塊供給手段も上記実施例の
方式に限定されるものではない。In the above embodiment, the hopper is an airtight container, and the ore collection pump is installed in the muddy water discharge pipe to maintain the pressure inside the hopper lower than the seawater pressure outside the hopper. Seawater naturally flows in, but the present invention is not limited to this method, but by providing a pump in the nodules washing water intake pipe 12, it is possible to improve the conventional method in which an ore collection pump or eductor is installed in the ore collection duct. It can also be applied to ore collectors. Further, the nodule slurry concentration adjusting means in the ore lifting pipe and the nodule supplying means to the ore lifting pipe are not limited to the systems of the above embodiments.

以上の如く、本発明によれば、揚鉱管内を海底堆積物が
上昇することが極めて少なくなるので、環境汚染の防止
に顕著な効果が得られる。As described above, according to the present invention, the rise of seafloor sediments in the ore lifting pipe is extremely reduced, so that a remarkable effect can be obtained in preventing environmental pollution.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の実施例を示す縦断面図、第２図はその
平面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view thereof.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 （ｌ　　ホッパーの一方にある海水流入口より海水とと
もに海底堆積物を含むマンガン団塊を流入させ、他方に
ある海水流出口より海水に懸濁せる海底堆積物等をホッ
パー外に流出させ、団塊はこれをホッパー底部に沈下さ
せホッパー底部の開口より、揚鉱ポンプにより上昇水流
を発生させた揚鉱管に供給するマンガン団塊集鉱装置に
おいて、上記ホッパー内の少くとも海水流入口及び海水
流出口よりも下方の位置に多数の海水噴流口を有する団
塊洗浄管を設けたことを特徴とするマンガン団塊集鉱装
置。 （２）上記のホッパーが実質的に密閉された容器として
形成され、その内部の圧力が外部の圧力よりも低く保持
され、上記の団塊洗浄管への海水の流入を上記のホッパ
ー内外の海水の圧力差により行なわせるようにしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のマンガン団
塊集鉱装置。 （３）上記の団塊洗浄管の噴流口よりホッパー内に噴出
する海水の量が少くとも上記の揚鉱ポンプの流量以上と
なるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
又は第２項に記載のマンガン団塊集鉱装置。[Claims] (l Manganese nodules containing seawater are allowed to flow in together with seawater from the seawater inlet on one side of the hopper, and seafloor sediments, etc., suspended in the seawater are sent out of the hopper from the seawater outlet on the other side. In a manganese nodule collecting device, the nodule sinks to the bottom of the hopper and is supplied from an opening at the bottom of the hopper to a lifting pipe in which an upward water flow is generated by a lifting pump. and a manganese nodule collecting device, characterized in that a nodule cleaning pipe having a large number of seawater jet ports is provided at a position below the seawater outlet. (2) The above hopper is formed as a substantially sealed container. The internal pressure is maintained lower than the external pressure, and the flow of seawater into the nodule washing pipe is caused by the pressure difference of the seawater inside and outside the hopper. The manganese nodule collector described in Scope 1. (3) The amount of seawater spouted into the hopper from the jet port of the nodule washing pipe is at least equal to or higher than the flow rate of the ore lifting pump. A manganese nodule collecting device according to claim 1 or 2, characterized in that: