(57)【要約】【課題】スラリー輸送用配管系の構成要素毎の相対的な摩耗を簡便かつ定量的に評価できる鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法及び摩耗評価装置と、それに用いる鉱石の摩耗度測定装置を提供すること。【解決手段】鉱石スラリー輸送用配管系の複数箇所に鉱石スラリー５０に含まれる鉱石５２の移動速度を計測する移動速度測定手段１１を設け、移動速度測定手段１１により計測される鉱石５２の移動速度の複数箇所における差に基づいて、複数箇所の間に位置する構成要素の摩耗を評価する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉱石スラリー輸送用配管系の構成要素の内部の摩耗を評価する方法であって、前記鉱石スラリー輸送用配管系の複数箇所に鉱石スラリーに含まれる鉱石の移動速度を計測する移動速度測定手段を設け、前記移動速度測定手段により計測される前記鉱石の前記移動速度の前記複数箇所における差に基づいて、前記複数箇所の間に位置する前記構成要素の前記摩耗を評価することを特徴とする鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法。
【請求項２】
前記構成要素の前記摩耗を評価するに当り、前記構成要素の摩耗率を評価することを特徴とする請求項１に記載の鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法。
【請求項３】
前記構成要素の前記摩耗を評価するに当り、前記鉱石の前記移動速度の差から求められる前記鉱石の摩耗度から前記構成要素の前記摩耗を推定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法。
【請求項４】
前記鉱石の前記移動速度の差と前記構成要素の前記摩耗との関係を予め求めた結果に基づいて前記構成要素の前記摩耗を評価することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法。
【請求項５】
前記鉱石スラリー輸送用配管系の上流部と下流部に前記移動速度測定手段を設け、前記上流部と前記下流部との間の前記構成要素の前記摩耗を評価することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法。
【請求項６】
前記鉱石スラリー輸送用配管系の中間部に前記移動速度測定手段を設け、前記上流部と前記中間部との間及び／又は前記中間部と前記下流部との間の前記構成要素の前記摩耗を評価することを特徴とする請求項５に記載の鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法。
【請求項７】
前記鉱石スラリー輸送用配管系の複数の前記構成要素をそれぞれ上流側と下流側で挟み込むように前記移動速度測定手段を設け、それぞれの前記構成要素の前記摩耗を評価することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法。
【請求項８】
前記鉱石として、前記鉱石スラリーに含まれる実際の鉱石よりも摩耗しやすい専用の測定用鉱石を用い、前記測定用鉱石を前記鉱石スラリー輸送用配管系に投入し、前記摩耗を評価することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法。
【請求項９】
前記鉱石スラリー輸送用配管系の前記複数箇所を透明撮影配管として構成し、前記移動速度測定手段として設けた高速度カメラにより前記透明撮影配管の中を移動する前記鉱石を撮影し、撮影された映像から前記移動速度を計測することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法。
【請求項１０】
前記移動速度の測定に当たっては、前記鉱石が、前記透明撮影配管の内面に接触することなく浮遊して移動する行程のみから前記移動速度を計測することを特徴とする請求項９に記載の鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法。
【請求項１１】
前記複数箇所の間に位置する前記構成要素の前記摩耗を評価するに当り、前記鉱石スラリー輸送用配管系の実稼働とは別の専用の稼働モードで評価を行なうことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法に用いる摩耗評価装置であって、前記鉱石スラリー輸送用配管系の前記複数箇所に設けた前記移動速度測定手段と、前記複数箇所で前記移動速度測定手段により計測される前記鉱石の前記移動速度に基づいて前記鉱石の摩耗度を推定する鉱石摩耗度推定手段と、前記鉱石摩耗度推定手段による前記鉱石の前記摩耗度の推定結果に基づいて前記構成要素の前記摩耗を評価する構成要素摩耗評価手段とを備えたことを特徴とする鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価装置。
【請求項１３】
前記構成要素摩耗評価手段による複数の前記構成要素のそれぞれの前記摩耗の評価結果を比較する摩耗比較手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１２に記載の鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価装置。
【請求項１４】
少なくとも前記構成要素摩耗評価手段の評価結果を表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法に用いる前記移動速度測定手段を利用する前記鉱石の摩耗度測定装置であって、前記鉱石スラリー輸送用配管系に設けた前記移動速度測定手段と、予め求めた前記鉱石の前記移動速度と前記鉱石の摩耗度との関係を記憶する速度・摩耗度記憶手段と、前記移動速度測定手段で計測される前記移動速度を前記速度・摩耗度記憶手段に適用して前記鉱石の前記摩耗度を導出する摩耗度導出手段とを備えたことを特徴とする鉱石の摩耗度測定装置。
【請求項１６】
前記移動速度測定手段として前記高速度カメラを用い、前記鉱石スラリー輸送用配管系に設けた前記透明撮影配管に対し、前記高速度カメラを所定の距離を隔てて２台設けることを特徴とする請求項９又は請求項１０を引用する請求項１５に記載の鉱石の摩耗度測定装置。
【請求項１７】
２台の前記高速度カメラは、同期をとって前記鉱石を撮影することを特徴とする請求項１６に記載の鉱石の摩耗度測定装置。
【請求項１８】
前記透明撮影配管にスケールを、前記高速度カメラの撮影範囲内に入るように併設することを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の鉱石の摩耗度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海底熱水鉱床等で採掘された鉱石を海水等の流体と混合した鉱石スラリーとして輸送するスラリー輸送用配管系について、スラリー輸送用配管系を構成する配管類やスラリーポンプ等の各構成要素の相対的な摩耗を簡便に評価する摩耗評価方法、摩耗評価装置、及び鉱石の摩耗度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
海底熱水鉱床などで採掘された鉱石を海上の母船又は採掘基地まで輸送（揚鉱）する場合、鉱石を海水と混合して鉱石スラリーとし、これを樹脂、ゴム又は金属から成る配管類及びスラリーポンプを用いて揚鉱する方法が提案されている（非特許文献１）。
採掘直後の鉱石は比較的鋭い角部を有しており、スラリー輸送中はその鋭い角部を有した鉱石が管内水流によって配管類の内壁やスラリーポンプの構成部品に衝突するため、衝突された配管類の内壁やスラリーポンプの構成部品は次第に摩耗していく。従って、採掘・揚鉱システムの稼働期間中に配管類やスラリーポンプの構成部品が摩耗により破損して使用不能に陥ることのないよう、配管類やスラリーポンプを含むスラリー輸送用配管系について、鉱石スラリーによる摩耗特性を把握しておくことが重要となる。
【０００３】
非特許文献２には、このような配管類の内壁の摩耗特性を、図９に示すような模擬鉱石を用いたスラリー循環式摩耗試験装置２００によって評価した結果が示されている。図９に示すスラリー循環式摩耗試験装置２００は、水を満たしたタンク２０１の上部から模擬鉱石を一定量投入してスラリーとし、このスラリーをスラリーポンプ２０２で配管内を循環させることにより、途中に接続した摩耗量計測部２０３において配管類の内壁の摩耗試験を行うものである。なお、図９において、矢印はスラリーの循環方向を示す。また、摩耗量計測部２０３の下流側に電磁流量計２０４が設けられている。
模擬鉱石を含むスラリーは、スラリー循環式摩耗試験装置２００の配管内を循環するため、模擬鉱石は、摩耗試験の開始後に配管類の内壁等との多数回の衝突により摩耗して劣化し、角が取れて丸くなったり粒径が小さくなったりする。このため、図１０に示すように、時間の経過に伴って試験部配管の摩耗率（単位時間当たりの摩耗度）は顕著に低下する。
【０００４】
一方、石又は粒子の形状や摩耗度（円磨度、角部の取れ具合）を分類・評価する方法としては、これまでに以下のようなものが提案されている。
非特許文献３には、石の長径（ａ軸）と中間径（ｂ軸）との比（ｂ／ａ）、及び中間径と短径（ｃ軸）との比（ｃ／ｂ）をもとに、石の形状を球状（ｂ／ａ＞２／３ and ｃ／ｂ＞２／３）、円盤状（ｂ／ａ＞２/３ and ｃ/ｂ＜２/３）、棒状（ｂ／ａ＜２/３ and ｃ/ｂ＞２/３）、又は小判状（ｂ／ａ＜２/３ and ｃ/ｂ＜２/３)に分類することが記載されている。
また、非特許文献４には、円磨度印象図との比較により、円磨度を０．１〜０．９までの９段階に分類することが記載されている。
また、非特許文献５には、マンガン団塊を中心に粗大非球形粒子の水力学的物性について、単一粒子の自由・干渉沈降速度、粒群の浮遊速度等を実験的に検討することが記載されている。
【０００５】
また、特許文献１には、３個の光電検知器を用いて、スラリーの沈降速度を測定するスラリー平均粒子径測定装置が開示されている。
また、特許文献２には、試料セルの下部にレーザー光を照射し、その散乱光の空間強度分布から粒度分布を測定する粒度分布測定装置が開示されている。
また、特許文献３には、管内に気温よりも高温の流体が流れている配管の表面温度を赤外線カメラで測定して温度画像を形成し、温度画像に基づいて配管が加熱中であることを検出するとともに、配管表面の絶対温度の変化率の分布を算出することによって、配管の減肉を検出する配管検査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平７−８１９４１号公報
【特許文献２】特開２００６−９８２１２号公報
【特許文献３】特開２０１３−２２８３０６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】海底熱水鉱床開発計画  第１期  最終評価報告書，経済産業省資源エネルギー庁，独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構（ＪＯＧＭＥＣ），海底熱水鉱床開発委員会（平成２５年７月５日）
【非特許文献２】高野慧他：スラリー移送時の鉱石劣化が配管摩耗に及ぼす影響に関する実験的研究，日本船舶海洋工学会平成２７年度春季講演会論文集（２０１５）
【非特許文献３】Zingg,Th. (1935): Beitrage zur Schotteranalysis. Min. Peterog. Mitt. Schweiz., 15, 39-140
【非特許文献４】Krumbein, W. C.: Measurement and geologicsignificance of shape and roundness of sedimentary particles. J. Sed. Petrol., 11, 64-72 (1941).
【非特許文献５】斉藤隆之他：粗大非球形粒子の水力学的物性に関する研究，『採鉱と保安』，第３１巻，３号，pp.１３７−１４５（１９８５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
配管類の内壁の摩耗特性を定量的に評価する際には、非特許文献２のように模擬鉱石を用いたスラリー循環式摩耗試験装置２００等によって実験的に評価することが多いが、大がかりな試験装置の組み上げや摩耗試験の実施には多大な手間、時間及びコストを要する上、上述したように模擬鉱石が摩耗により劣化する等、実配管系における摩耗度との整合性に関してはなお課題を残している。
また、スラリー循環式摩耗試験装置２００等を用いたスラリー循環式摩耗試験では、スラリーが循環することにより鉱石がスラリーポンプやエルボーを通過する回数が実配管系と比べて著しく増加するため、配管系をポンプ部、エルボー部、直配管部、ホース部等の構成要素に分けた場合、構成要素毎の相対的な摩耗率を正しく評価することが難しい。
従って、鉱石スラリー輸送用配管系の構成要素毎の相対的な摩耗率を正しく評価するためには、各構成要素の摩耗に大きく影響する鉱石の摩耗度（角部の取れ具合）を簡便かつ定量的に評価することが重要である。
【０００９】
しかし、従来提案されている石又は粒子の形状や摩耗度（円磨度）を分類・評価する方法において、配管系の構成要素の摩耗に大きく影響するような鉱石の摩耗度を簡便かつ定量的に評価しているものは見当たらない。
非特許文献３の方法では、石の形状を球状や円盤状に分類しているが、石の形状は円磨度とは関係がなく、例えば鋭い角部を有する石であっても形状が立方体に近ければ球状と分類されてしまう。
また、非特許文献４の方法では、分類する際に分類者の主観が入ってしまい、再現性に乏しい。
また、非特許文献５の方法では、粒子の沈降実験から、粒子の抗力係数や沈降速度とAlbartsonの形状係数Ｓｆ＝ｃ／√（ａｂ）の関係を導いているが、非特許文献３と同様に形状係数Ｓｆと粒子の円磨度とは関係がなく、非特許文献５においても粒子の摩耗度は考慮されていない。
また、特許文献１記載の測定装置は、平均粒子径を測定するものであり、鉱石の摩耗度を測定及び評価するものではない。
また、特許文献２記載の測定装置は、粒度分布を測定するものであり、鉱石の摩耗度を測定及び評価するものではない。
また、特許文献３の検査装置は、温度画像に基づいて配管の減肉を検出するものであり、鉱石の摩耗度を測定及び評価するものではなく、また鉱石の摩耗を利用して配管の構成要素の摩耗を評価するものでもない。
【００１０】
そこで本発明は、スラリー輸送用配管系を構成する配管類やスラリーポンプ等の構成要素毎の相対的な摩耗を簡便かつ定量的に評価できる鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法及び摩耗評価装置と、それに用いる鉱石の摩耗度測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載に対応した鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法においては、鉱石スラリー輸送用配管系の構成要素の内部の摩耗を評価する方法であって、鉱石スラリー輸送用配管系の複数箇所に鉱石スラリーに含まれる鉱石の移動速度を計測する移動速度測定手段を設け、移動速度測定手段により計測される鉱石の移動速度の複数箇所における差に基づいて、複数箇所の間に位置する構成要素の摩耗を評価することを特徴とする。
請求項１に記載の本発明によれば、鉱石スラリー輸送用配管系に含まれる配管類やスラリーポンプといった各構成要素に生じる摩耗を鉱石の移動速度の複数箇所における差に基づいて、簡便かつ定量的に評価できる。これにより、例えば鉱石スラリー輸送用配管系の稼働中においても重点的に摩耗状況を監視すべき構成要素の順位付けができ、また、構成要素の点検及び交換時期の決定を行う際の定量的な判断基準が得られるため、鉱石スラリー輸送用配管系全体の信頼性、稼働性及び安全性が向上する。
【００１２】
請求項２記載の本発明は、構成要素の摩耗を評価するに当り、構成要素の摩耗率を評価することを特徴とする。
請求項２に記載の本発明によれば、摩耗率の評価に基づいて構成要素の摩耗を定量的に評価することができる。なお、「摩耗率」とは、単位時間当たりの摩耗度のことをいう。
【００１３】
請求項３記載の本発明は、構成要素の摩耗を評価するに当り、鉱石の移動速度の差から求められる鉱石の摩耗度から構成要素の摩耗を推定することを特徴とする。
請求項３に記載の本発明によれば、鉱石の摩耗度に基づいて構成要素の摩耗を推定することができる。
【００１４】
請求項４記載の本発明は、鉱石の移動速度の差と構成要素の摩耗との関係を予め求めた結果に基づいて構成要素の摩耗を評価することを特徴とする。
請求項４に記載の本発明によれば、構成要素の摩耗を簡便に評価することができる。
【００１５】
請求項５記載の本発明は、鉱石スラリー輸送用配管系の上流部と下流部に移動速度測定手段を設け、上流部と下流部との間の構成要素の摩耗を評価することを特徴とする。
請求項５に記載の本発明によれば、鉱石スラリー輸送用配管系全体の構成要素の摩耗を評価することができる。
【００１６】
請求項６記載の本発明は、鉱石スラリー輸送用配管系の中間部に移動速度測定手段を設け、上流部と中間部との間及び／又は中間部と下流部との間の構成要素の摩耗を評価することを特徴とする。
請求項６に記載の本発明によれば、鉱石スラリー輸送用配管系の上流部から中間部に至るまでの前半部分と、中間部から下流部に至るまでの後半部分の相対的な構成要素の摩耗を評価することができる。
【００１７】
請求項７記載の本発明は、鉱石スラリー輸送用配管系の複数の構成要素をそれぞれ上流側と下流側で挟み込むように移動速度測定手段を設け、それぞれの構成要素の摩耗を評価することを特徴とする。
請求項７に記載の本発明によれば、各構成要素の摩耗をそれぞれ相対的に評価することができる。
【００１８】
請求項８記載の本発明は、鉱石として、鉱石スラリーに含まれる実際の鉱石よりも摩耗しやすい専用の測定用鉱石を用い、測定用鉱石を鉱石スラリー輸送用配管系に投入し、摩耗を評価することを特徴とする。
請求項８に記載の本発明によれば、構成要素の相対的な摩耗をより確実に評価することができる。
【００１９】
請求項９記載の本発明は、鉱石スラリー輸送用配管系の複数箇所を透明撮影配管として構成し、移動速度測定手段として設けた高速度カメラにより透明撮影配管の中を移動する鉱石を撮影し、撮影された映像から移動速度を計測することを特徴とする。
請求項９に記載の本発明によれば、鉱石の移動速度を簡便に取得することができる。
【００２０】
請求項１０記載の本発明は、移動速度の測定に当たっては、鉱石が、透明撮影配管の内面に接触することなく浮遊して移動する行程のみから移動速度を計測することを特徴とする。
請求項１０に記載の本発明によれば、鉱石の移動速度をより正確に取得することができる。
【００２１】
請求項１１記載の本発明は、複数箇所の間に位置する構成要素の摩耗を評価するに当り、鉱石スラリー輸送用配管系の実稼働とは別の専用の稼働モードで評価を行なうことを特徴とする。
請求項１１に記載の本発明によれば、専用の稼働モードにおける評価結果を実稼働に反映させることができる。
【００２２】
請求項１２記載に対応した鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価装置においては、鉱石スラリー輸送用配管系の複数箇所に設けた移動速度測定手段と、複数箇所で移動速度測定手段により計測される鉱石の移動速度に基づいて鉱石の摩耗度を推定する鉱石摩耗度推定手段と、鉱石摩耗度推定手段による鉱石の摩耗度の推定結果に基づいて構成要素の摩耗を評価する構成要素摩耗評価手段とを備えたことを特徴とする。
請求項１２に記載の本発明によれば、鉱石スラリー輸送用配管系の各構成要素に生じる摩耗を鉱石の摩耗度の推定結果に基づいて、簡便かつ定量的に評価できる。これにより、例えば鉱石スラリー輸送用配管系の稼働中においても、重点的に摩耗状況を監視すべき構成要素の順位付けが容易となる。
【００２３】
請求項１３記載の本発明は、構成要素摩耗評価手段による複数の構成要素のそれぞれの摩耗の評価結果を比較する摩耗比較手段をさらに備えたことを特徴とする。
請求項１３に記載の本発明によれば、重点的に摩耗状況を監視すべき構成要素の順位付けをより正確に行うことができる。
【００２４】
請求項１４記載の本発明は、少なくとも構成要素摩耗評価手段の評価結果を表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする。
請求項１４に記載の本発明によれば、構成要素の摩耗状況を作業者が把握しやすくなる。
【００２５】
請求項１５記載に対応した鉱石の摩耗度測定装置においては、鉱石スラリー輸送用配管系に設けた移動速度測定手段と、予め求めた鉱石の移動速度と鉱石の摩耗度との関係を記憶する速度・摩耗度記憶手段と、移動速度測定手段で計測される移動速度を速度・摩耗度記憶手段に適用して鉱石の摩耗度を導出する摩耗度導出手段とを備えたことを特徴とする。
請求項１５に記載の本発明によれば、鉱石の摩耗度を簡便かつ定量的に導出することができる。
【００２６】
請求項１６記載の本発明は、移動速度測定手段として高速度カメラを用い、鉱石スラリー輸送用配管系に設けた透明撮影配管に対し、高速度カメラを所定の距離を隔てて２台設けることを特徴とする。
請求項１６に記載の本発明によれば、鉱石が一方の高速度カメラに対応する位置から他方の高速度カメラに対応する位置に至る全移動行程に基づいて鉱石の移動速度を算出することができる。また、一方の高速度カメラ又は他方の高速度カメラの画角内における鉱石の移動行程に基づいて鉱石の移動速度を算出することができる。
【００２７】
請求項１７記載の本発明は、２台の高速度カメラは、同期をとって鉱石を撮影することを特徴とする。
請求項１７に記載の本発明によれば、２台の高速度カメラの撮影タイミングを合わせることができる。
【００２８】
請求項１８記載の本発明は、透明撮影配管にスケールを、高速度カメラの撮影範囲内に入るように併設することを特徴とする。
請求項１８に記載の本発明によれば、鉱石の移動距離の把握が映像に収めたスケールを基に容易となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法によれば、鉱石スラリー輸送用配管系に含まれる配管類やスラリーポンプといった各構成要素に生じる摩耗を鉱石の移動速度の複数箇所における差に基づいて、簡便かつ定量的に評価できる。これにより、例えば鉱石スラリー輸送用配管系の稼働中においても重点的に摩耗状況を監視すべき構成要素の順位付けができ、また、構成要素の点検及び交換時期の決定を行う際の定量的な判断基準が得られるため、鉱石スラリー輸送用配管系全体の信頼性、稼働性及び安全性が向上する。
【００３０】
また、構成要素の摩耗を評価するに当り、構成要素の摩耗率を評価する場合には、摩耗率の評価に基づいて構成要素の摩耗を定量的に評価することができる。
【００３１】
また、構成要素の摩耗を評価するに当り、鉱石の移動速度の差から求められる鉱石の摩耗度から構成要素の摩耗を推定する場合には、鉱石の摩耗度に基づいて構成要素の摩耗を推定することができる。
【００３２】
また、鉱石の移動速度の差と構成要素の摩耗との関係を予め求めた結果に基づいて構成要素の摩耗を評価する場合には、構成要素の摩耗を簡便に評価することができる。
【００３３】
また、鉱石スラリー輸送用配管系の上流部と下流部に移動速度測定手段を設け、上流部と下流部との間の構成要素の摩耗を評価する場合には、鉱石スラリー輸送用配管系全体の構成要素の摩耗を評価することができる。
【００３４】
また、鉱石スラリー輸送用配管系の中間部に移動速度測定手段を設け、上流部と中間部との間及び／又は中間部と下流部との間の構成要素の摩耗を評価する場合には、鉱石スラリー輸送用配管系の上流部から中間部に至るまでの前半部分と、中間部から下流部に至るまでの後半部分の相対的な構成要素の摩耗を評価することができる。
【００３５】
また、鉱石スラリー輸送用配管系の複数の構成要素をそれぞれ上流側と下流側で挟み込むように移動速度測定手段を設け、それぞれの構成要素の摩耗を評価する場合には、各構成要素の摩耗をそれぞれ相対的に評価することができる。
【００３６】
また、鉱石として、鉱石スラリーに含まれる実際の鉱石よりも摩耗しやすい専用の測定用鉱石を用い、測定用鉱石を鉱石スラリー輸送用配管系に投入し、摩耗を評価する場合には、構成要素の相対的な摩耗をより確実に評価することができる。
【００３７】
また、鉱石スラリー輸送用配管系の複数箇所を透明撮影配管として構成し、移動速度測定手段として設けた高速度カメラにより透明撮影配管の中を移動する鉱石を撮影し、撮影された映像から移動速度を計測する場合には、鉱石の移動速度を簡便に取得することができる。
【００３８】
また、移動速度の測定に当たっては、鉱石が、透明撮影配管の内面に接触することなく浮遊して移動する行程のみから移動速度を計測する場合には、鉱石の移動速度をより正確に取得することができる。
【００３９】
また、複数箇所の間に位置する構成要素の摩耗を評価するに当り、鉱石スラリー輸送用配管系の実稼働とは別の専用の稼働モードで評価を行なう場合には、専用の稼働モードにおける評価結果を実稼働に反映させることができる。
【００４０】
また、本発明の鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価装置によれば、鉱石スラリー輸送用配管系の各構成要素に生じる摩耗を鉱石の摩耗度の推定結果に基づいて、簡便かつ定量的に評価できる。これにより、例えば鉱石スラリー輸送用配管系の稼働中においても、重点的に摩耗状況を監視すべき構成要素の順位付けが容易となる。
【００４１】
また、構成要素摩耗評価手段による複数の構成要素のそれぞれの摩耗の評価結果を比較する摩耗比較手段をさらに備えた場合には、重点的に摩耗状況を監視すべき構成要素の順位付けをより正確に行うことができる。
【００４２】
また、少なくとも構成要素摩耗評価手段の評価結果を表示する表示手段をさらに備えた場合には、構成要素の摩耗状況を作業者が把握しやすくなる。
【００４３】
また、本発明の鉱石の摩耗度測定装置によれば、鉱石の摩耗度を簡便かつ定量的に導出することができる。
【００４４】
また、移動速度測定手段として高速度カメラを用い、鉱石スラリー輸送用配管系に設けた透明撮影配管に対し、高速度カメラを所定の距離を隔てて２台設ける場合には、鉱石が一方の高速度カメラに対応する位置から他方の高速度カメラに対応する位置に至る全移動行程に基づいて鉱石の移動速度を算出することができる。また、一方の高速度カメラ又は他方の高速度カメラの画角内における鉱石の移動行程に基づいて鉱石の移動速度を算出することができる。
【００４５】
また、２台の高速度カメラは、同期をとって鉱石を撮影する場合には、２台の高速度カメラの撮影タイミングを合わせることができる。
【００４６】
また、透明撮影配管にスケールを、高速度カメラの撮影範囲内に入るように併設する場合には、鉱石の移動距離の把握が映像に収めたスケールを基に容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態による鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法に用いる摩耗評価装置の概略図
【図２】同鉱石の摩耗度測定装置の配置例を示す図
【図３】本発明の他の実施形態による鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法及び摩耗評価装置に用いる鉱石の摩耗度測定装置の概略図
【図４】同鉱石の摩耗度測定装置の上面図
【図５】同鉱石の摩耗度測定装置の透明撮影配管を高速度カメラで撮影した写真
【図６】同鉱石の外観写真
【図７】同鉱石のスラリー流速に対する相対速度を鉱石重量で整理した結果を示す図
【図８】同鉱石のスラリー流速に対する相対速度を鉱石重量で整理した結果を示す図
【図９】スラリー循環式摩耗試験装置の概略図
【図１０】同スラリー循環式摩耗試験装置を使用した摩耗試験における鉱石スラリー循環時間と配管摩耗率との関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下に、本発明の一実施形態による鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法、摩耗評価装置、及び鉱石の摩耗度測定装置について説明する。
図１は本実施形態による鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法に用いる摩耗評価装置の概略図、図２は鉱石の摩耗度測定装置の配置例を示す図である。
【００４９】
鉱石スラリー輸送用配管系は、鉱石スラリーの投入用タンク１、鉱石スラリーの回収用タンク２、配管３、及びスラリーポンプ４といった構成要素で構成されている。
配管３の一端は投入用タンク１に接続され、配管３の他端は回収用タンク２に接続されている。配管３は、二箇所の曲がり部分として第１エルボー部３Ａと第２エルボー部３Ｂを有している。スラリーポンプ４は、第１エルボー部３Ａと第２エルボー部３Ｂの間に位置する直管部分に接続されている。また、スラリーポンプ４と第２エルボー部３Ｂとの間には、長い直管が続く長大配管部３Ｃが設けられている。
なお、鉱石スラリー輸送用配管系における各構成要素の上下位置関係は、実際の配管系における各構成要素の上下位置関係とは無関係である。また、鉱石スラリーの投入用タンク１、鉱石スラリーの回収用タンク２等は備えない場合もあり、鉱石スラリー輸送用配管系は、図１、図２の構成に限定されない。
投入用タンク１に投入された海水等の流体５１と鉱石５２は、鉱石スラリー５０となって配管３の内部を流れ、回収用タンク２に流入する。
【００５０】
鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価装置は、鉱石５２の摩耗度を測定する鉱石の摩耗度測定装置１０と、摩耗度測定装置１０による測定結果に基づいて配管３やスラリーポンプ４といった各構成要素の摩耗を評価する構成要素摩耗評価手段２０と、構成要素摩耗評価手段２０による評価結果を比較する摩耗比較手段３０と、少なくとも構成要素摩耗評価手段２０の評価結果を表示する表示手段４０とを備える。
【００５１】
摩耗度測定装置１０は、鉱石スラリー５０に含まれる鉱石５２の移動速度を計測する移動速度測定手段１１と、鉱石５２の移動速度に基づいて鉱石５２の摩耗度を推定する鉱石摩耗度推定手段１２とを有する。
摩耗度測定装置１０を用いて鉱石５２の摩耗度を定量的に評価するにあたっては、配管中を輸送される鉱石スラリー５０に含まれる鉱石５２の移動速度を計測するための計測位置を複数設定し、設定した複数の計測位置の箇所に移動速度測定手段１１を設ける。
移動速度測定手段１１によって計測された複数箇所における鉱石５２の移動速度の計測結果は、鉱石摩耗度推定手段１２へ送出される。鉱石５２の移動速度は、スラリー流速に対する鉱石５２の相対速度であることが好ましい。
鉱石５２は摩耗度（主に角部の取れ具合）によって流体抵抗が変化する。従って、鉱石５２の移動速度の計測結果を受信した鉱石摩耗度推定手段１２は、計測箇所における鉱石５２の移動速度の差から鉱石５２の摩耗度を求めることができる。
鉱石摩耗度推定手段１２が推定した鉱石５２の摩耗度は、構成要素摩耗評価手段２０へ送出される。
なお、鉱石摩耗度推定手段１２に代えて、予め求めた鉱石５２の移動速度と鉱石５２の摩耗度との関係を記憶する速度・摩耗度記憶手段と、移動速度測定手段１１で計測される鉱石５２の移動速度を速度・摩耗度記憶手段に適用して鉱石５２の摩耗度を導出する摩耗度導出手段とを設け、これにより鉱石５２の摩耗度を導出してもよい。
【００５２】
スラリー輸送用配管系の配管３の内壁やスラリーポンプ４の構成部品は、金属、樹脂又はゴムから成る場合が殆どであり、一般的にその硬度は鉱石５２の硬度よりも小さいため、鉱石５２が配管３の内壁やスラリーポンプ４の構成部品に衝突して摩耗していく際には、同時に配管３の内壁やスラリーポンプ４の構成部品も摩耗していく。
従って、上記のようにスラリー輸送用配管系のある箇所において鉱石スラリー５０に含まれる鉱石５２の摩耗度を摩耗度測定装置１０を用いて定量的に評価することにより、構成要素摩耗評価手段２０は、その箇所よりも上流側に配置されている配管３の内壁やスラリーポンプ４の構成部品といった構成要素の摩耗を、鉱石５２の摩耗度に基づいて評価することができる。これにより、例えば鉱石スラリー輸送用配管系の稼働中においても重点的に摩耗状況を監視すべき構成要素の順位付けができる。また、構成要素の摩耗を、例えば摩耗率を時間的に積分することにより摩耗度として求め、構成要素の点検及び交換時期の決定を行う際の定量的な判断基準が得られるため、鉱石スラリー輸送用配管系全体の信頼性、稼働性及び安全性が向上する。
【００５３】
また、構成要素の摩耗を評価するにあたり、構成要素の摩耗度又は摩耗率を評価する場合には、摩耗度又は摩耗率の評価に基づいて構成要素の摩耗を簡便かつ定量的に評価することができる。
また、鉱石５２の移動速度の差と構成要素の摩耗との関係を予め求めた結果に基づいて、構成要素の摩耗を評価することもできる。この場合は、構成要素の摩耗をより簡便に評価することができる。
また、構成要素の摩耗を評価するに当り、鉱石スラリー輸送用配管系の実稼働とは別の専用の稼働モードで評価を行なうこともできる。この場合は、専用の稼働モードにおける評価結果を実稼働に反映させることができる。
【００５４】
構成要素摩耗評価手段２０による評価結果は、摩耗比較手段３０及び表示手段４０に送出される。
構成要素の摩耗の評価結果を受信した摩耗比較手段３０は、各構成要素の摩耗の評価結果を比較する。これにより、重点的に摩耗状況を監視すべき構成要素の順位付けをより正確に行うことができる。また、定量的な数値を示し、作業者の判断に役立てることができる。
表示手段４０は、例えばディスプレーや表示板であり、構成要素の摩耗の評価結果を表示する。これにより、構成要素の摩耗状況を作業者が把握しやすくなる。また、摩耗比較手段３０で評価した各構成要素の相対的な摩耗を表示してもよい。
【００５５】
なお、投入用タンク１に投入する鉱石５２は、模擬鉱石の他、実際の鉱石を用いることができる。また、模擬鉱石と実際の鉱石を混在させて用いることもできる。
実際の鉱石スラリー輸送用配管系では、図９に示すスラリー循環式摩耗試験装置２００のように鉱石スラリー５０が配管を循環することはないので、数キロメートルに及ぶような長大配管を含む場合などを除けば、輸送中の鉱石が摩耗する度合いは比較的小さいと思われる。そこで、実際の鉱石よりも摩耗しやすい専用の測定用鉱石を模擬鉱石５２として用意し、これを用いてスラリー中の模擬鉱石５２の摩耗度を意図的に増大させた上で、模擬鉱石５２の摩耗度を測定することにより、鉱石スラリー輸送用配管系を構成する各構成要素の相対的な摩耗率を確実に評価することができる。
実際の鉱石よりも摩耗しやすい専用の測定用鉱石としては、石灰岩、蛇紋岩、頁岩、粘板岩、玄武岩等、衝撃に対して比較的脆い性質を有する岩石を細かく砕いて砕石とし、砕石の粒径を実際の鉱石の粒径分布も勘案しながら篩等で適宜揃えたものを用いることができる。また、摩耗度（円磨度）の差異による流体抵抗の変化が顕著となるように予め角部の数や形状を定めておき（例えば角部が８個の立方体もしくは直方体、又は角部が多数個の金平糖形など）、それに合わせて細かい鉱物系の粉末材料を高温・高圧下で焼結したり、樹脂材料や金属材料を専用の型や３Ｄプリンターを用いて成型したりすることにより、同一形状の測定用鉱石を多数個製作し、これらを模擬鉱石５２として用いることもできる。
【００５６】
なお、本実施形態における計測位置は、投入用タンク１と第１エルボー部３Ａとの間の配管３に設定した第１計測位置α、第１エルボー部３Ａとスラリーポンプ４との間に設定した第２計測位置β、スラリーポンプ４と長大配管部３Ｃとの間に設定した第３計測位置γ、長大配管部３Ｃと第２エルボー部３Ｂとの間に設定した第４計測位置δ、第２エルボー部３Ｂと回収用タンク２との間に設定した第５計測位置εの計５箇所としているが、常にすべての計測位置に移動速度測定手段１１を設ける必要は無く、例えば下記第１〜３の設置例のように、摩耗を評価したい構成要素に応じて移動速度測定手段１１を設ける箇所を選定すれば良い。
【００５７】
［第１の設置例］
第１の設置例は、図２（ａ）に示すように、第１計測位置α及び第５計測位置εに移動速度測定手段１１を設けた例、すなわち鉱石スラリー輸送用配管系の上流部と下流部に移動速度測定手段１１を設けた例である。
鉱石摩耗度推定手段１２を用いて、第１計測位置αに設けた移動速度測定手段１１が計測した鉱石５２の移動速度と、第５計測位置εに設けた移動速度測定手段１１が計測した鉱石５２の移動速度に基づいて鉱石５２の摩耗度を推定する。
そして、構成要素摩耗評価手段２０を用いて、第１計測位置αにおける鉱石５２の摩耗度と第５計測位置εにおける鉱石５２の摩耗度との差を比較することにより、投入用タンク１と回収用タンク２を結ぶ鉱石スラリー輸送用配管系全体の構成要素の摩耗を評価することができる。
【００５８】
［第２の設置例］
第２の設置例は、図２（ｂ）に示すように、第１計測位置α、第３計測位置γ及び第５計測位置εに移動速度測定手段１１を設けた例、すなわち鉱石スラリー輸送用配管系の上流部と下流部に加えて中間部に移動速度測定手段１１を設けた例である。
鉱石摩耗度推定手段１２を用いて、第１計測位置αに設けた移動速度測定手段１１が計測した鉱石５２の移動速度と、第３計測位置γに設けた移動速度測定手段１１が計測した鉱石５２の移動速度と、第５計測位置εに設けた移動速度測定手段１１が計測した鉱石５２の移動速度に基づいて鉱石５２の摩耗度を推定する。
そして、構成要素摩耗評価手段２０を用いて、第１計測位置αにおける鉱石５２の摩耗度と第３計測位置γにおける鉱石５２の摩耗度との差を比較し、また、第３計測位置γにおける鉱石５２の摩耗度と第５計測位置εにおける鉱石５２の摩耗度との差を比較することにより、鉱石スラリー輸送用配管の前半部分（投入用タンク１からスラリーポンプ４まで）と後半部分（長大配管部３Ｃから回収用タンク２まで）の相対的な構成要素の摩耗を評価することができる。
なお、構成要素摩耗評価手段２０を用いて、第１計測位置αにおける鉱石５２の摩耗度と第５計測位置εにおける鉱石５２の摩耗度との差を比較することにより、第１の設置例と同様に鉱石スラリー輸送用配管系全体の摩耗を評価することもできる。
【００５９】
［第３の設置例］
第３の設置例は、図２（ｃ）に示すように、鉱石スラリー輸送用配管系の各構成要素を上流側と下流側から挟み込むように、第１計測位置α〜第５計測位置εのすべてに移動速度手段１１を設けた設置例である。
鉱石摩耗度推定手段１２を用いて、第１計測位置αに設けた移動速度測定手段１１が計測した鉱石５２の移動速度と、第２計測位置βに設けた移動速度測定手段１１が計測した鉱石５２の移動速度と、第３計測位置γに設けた移動速度測定手段１１が計測した鉱石５２の移動速度と、第４計測位置δに設けた移動速度測定手段１１が計測した鉱石５２の移動速度と、第５計測位置εに設けた移動速度測定手段１１が計測した鉱石５２の移動速度に基づいて鉱石５２の摩耗度を推定する。
そして、構成要素摩耗評価手段２０を用いて、第１計測位置αにおける鉱石５２の摩耗度と第２計測位置βにおける鉱石５２の摩耗度との差から第１エルボー部３Ａの摩耗率を、第２計測位置βにおける鉱石５２の摩耗度と第３計測位置γにおける鉱石５２の摩耗度との差からスラリーポンプ４の構成部品の摩耗率を、第３計測位置γにおける鉱石５２の摩耗度と第４計測位置δにおける鉱石５２の摩耗度との差から長大配管部３Ｃの摩耗率を、第４計測位置δにおける鉱石５２の摩耗度と第５計測位置εにおける鉱石５２の摩耗度との差から第２エルボー部３Ｂの摩耗率を、それぞれ相対的に評価することができる。
なお、構成要素摩耗評価手段２０を用いて、第１計測位置αにおける鉱石５２の摩耗度と第５計測位置εにおける鉱石５２の摩耗度との差を比較することにより、第１の設置例と同様に鉱石スラリー輸送用配管系全体の摩耗を評価することもできる。さらに、構成要素摩耗評価手段２０を用いて、第１計測位置αにおける鉱石５２の摩耗度と第３計測位置γにおける鉱石５２の摩耗度との差を比較し、また、第３計測位置γにおける鉱石５２の摩耗度と第５計測位置εにおける鉱石５２の摩耗度との差を比較することにより、第２の設置例と同様に鉱石スラリー輸送用配管の前半部分と後半部分の相対的な摩耗を評価することもできる。
【００６０】
このように、移動速度測定手段１１を設置する箇所を適切に選定することによって、評価対象とする構成要素の摩耗を適切に評価することができる。
【００６１】
次に、鉱石の移動速度と摩耗度との関係について説明する。
図３は本発明の他の実施形態による鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法及び摩耗評価装置に用いる鉱石の摩耗度測定装置の概略図であり、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は斜視図である。太矢印は鉱石スラリーの循環方向を示す。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００６２】
図３に示す摩耗度測定装置１０は、スラリー循環式摩耗試験装置１００に適用されており、スラリー循環式摩耗試験装置１００内を流れる鉱石スラリー５０に含まれる鉱石５２の移動速度を計測するための計測位置における配管を透明撮影配管１３としている。また、透明撮影配管１３（計測位置）に設ける移動速度測定手段１１として高速度カメラを用い、鉱石スラリー５０の平均流速を計測する電磁流量計１５を透明撮影配管１３の下流側に設けている。透明撮影配管１３は、配管外部に設置した高速度カメラ１１による配管内部の撮影を可能とするために透明にした配管である。
高速度カメラ１１により透明撮影配管１３の中を移動する鉱石５２を撮影し、撮影された映像（画像）から鉱石５２の移動速度を算出し、摩耗度との関係を調べた。
なお、本発明において、移動速度測定手段１１は、スラリー輸送配管系の複数箇所に設けるが、ここでは便宜上一箇所のみに移動速度測定手段１１を設けている。
【００６３】
スラリー循環式摩耗試験装置１００は、流体５１である水を満たした投入タンク（バッファタンク）１と、環状に配置された配管３と、配管３に接続されたスラリーポンプ４を備える。
透明撮影配管１３は、配管３の直管部分の一部を置き換えた形で接続されており、配管３の一部を成している。透明撮影配管１３は、例えば、内径８０ｍｍの透明塩化ビニル管である。
高速度カメラ１１は、透明撮影配管１３に正対して設けられている。高速度カメラ１１は、第１高速度カメラ１１Ａと第２高速度カメラ１１Ｂの２台からなる。第１高速度カメラ１１Ａ及び第２高速度カメラ１１Ｂのシャッタースピードは１／４０００ｓｅｃ、フレームレートは１５０ｆｐｓである。
投入タンク１は、透明撮影配管１３の上流側に設置されている。水を満たした投入タンク１に鉱石５２を投入して鉱石スラリー５０とし、この鉱石スラリー５０をスラリーポンプ４で送出することで配管３内及び透明撮影配管１３内を循環させることができる。
【００６４】
図４は図３に示す透明撮影配管及び高速度カメラを上から見た図であり、透明撮影配管及び高速度カメラの配置を示している。なお、太矢印は鉱石スラリーの循環方向を示している。また、図５は鉱石が透明撮影配管内を移動する様子を高速度カメラにより撮影した写真であり、図５（ａ）は第１高速度カメラにより撮影した写真、図５（ｂ）は第２高速度カメラにより撮影した写真である。
図４に示すように、第１高速度カメラ１１Ａを透明撮影配管１３の上流端部側に設け、第２高速度カメラ１１Ｂを透明撮影配管１３の下流端部側に設けている。第１高速度カメラ１１Ａの撮影レンズ中心と第２高速度カメラ１１Ｂの撮影レンズ中心との間隔Ｌは４３５ｍｍとしている。このように高速度カメラ１１を所定の距離を隔てて２台並設することで、鉱石５２が第１高速度カメラ１１Ａに対応する位置から第２高速度カメラ１１Ｂに対応する位置に至る全移動行程に基づいて鉱石５２の速度を算出することができる。また、第１高速度カメラ１１Ａ又は第２高速度カメラ１１Ｂの画角内における鉱石５２の移動行程に基づいて鉱石５２の速度を算出することができる。
透明撮影配管１３には、例えばｍｍ単位の目盛りが刻まれたスケール１４が貼り付けられている。スケール１４は、上流端部側から下流端部側にかけて高速度カメラ１１の撮影範囲に位置するように貼り付けられている。これによって、図５に示すように鉱石５２とスケール１４を同一写真内に収めることができ、鉱石５２の移動距離の把握が容易となる。
【００６５】
図６はスラリー循環式摩耗試験装置に投入した模擬鉱石の外観写真である。模擬鉱石の大きさは、砕石５号（兵庫県姫路市家島町西島産）、粒径約１０〜２０ｍｍであり、岩種は、流紋岩である。
【００６６】
鉱石の移動速度と摩耗度との関係を調べるにあたって、まず、模擬鉱石５２をグループＡとグループＢの二つのグループに分けた。
グループＡは、スラリー循環式摩耗試験装置１００を循環させる前の初期状態の複数の模擬鉱石５２の中から無作為に抽出した、循環前鉱石５２ａの集合である。
グループＢは、スラリー循環式摩耗試験装置１００を用いて初期状態から９０分間循環させた後の複数の鉱石５２の中から無作為に抽出した、循環後鉱石５２ｂの集合である。
なお、グループＡ、Ｂ内には、粒径範囲の異なる３種類（粒径大・粒径中・粒径小）が混在している。
【００６７】
図６（ａ）〜（ｃ）は、循環前鉱石５２ａ（グループＡ）を撮影したものである。図６（ａ）は粒径大（約１９〜２２ｍｍ）の循環前鉱石５２ａを示し、図６（ｂ）は粒径中（約１３〜１６ｍｍ）の循環前鉱石５２ａを示し、図６（ｃ）は粒径小（約８〜１１ｍｍ）の循環前鉱石５２ａを示している。循環前鉱石５２ａは、いずれの粒径においても、鋭い角部を有していることが分かる。
なお、循環前鉱石５２ａの表面に表示されているアルファベットは、グループ名とは無関係である。
【００６８】
図６（ｄ）〜（ｆ）は、循環後鉱石５２ｂ（グループＢ）を撮影したものである。図６（ｄ）は粒径大（約１９〜２２ｍｍ）の循環後鉱石５２ｂを示し、図６（ｅ）は粒径中（約１３〜１６ｍｍ）の循環後鉱石５２ｂを示し、図６（ｆ）は粒径小（約８〜１１ｍｍ）の循環後鉱石５２ｂを示している。循環後鉱石５２ｂは、いずれの粒径においても、循環中に配管３の内壁やスラリーポンプ４の構成部品との衝突により角部が取れて丸みを帯びている（円磨度が増している）ことが分かる。
なお、循環後鉱石５２ｂの表面に表示されているアルファベットは、グループ名とは無関係である。
【００６９】
次に、グループＡの循環前鉱石５２ａを投入タンク１に一度に投入し、循環前鉱石５２ａが透明撮影配管１３内を移動する様子を高速度カメラ１１により撮影した。
第１高速度カメラ１１Ａと第２高速度カメラ１１Ｂによる撮影は同期をとり、撮影完了後にスケール１４を利用して循環前鉱石５２ａの配管軸方向移動距離と撮影コマ数から循環前鉱石５２ａの配管軸方向移動速度を算出し、この配管軸方向移動速度を循環前鉱石５２ａのデータとして記録した。
第１高速度カメラ１１Ａと第２高速度カメラ１１Ｂの同期をとって撮影することで、２台の高速度カメラ１１の撮影タイミングを合わせることができる。なお、同期をとる方法は、第１高速度カメラ１１Ａから同期信号を出し、第２高速度カメラ１１Ｂがこの同期信号に合わせて撮影を行うことにより実行される。
また、循環前鉱石５２ａの重量を計測し、その計測結果を循環前鉱石５２ａのデータに含めた。
【００７０】
同様に、グループＢの循環後鉱石５２ｂを投入タンク１に一度に投入し、循環後鉱石５２ｂが透明撮影配管１３内を移動する様子を高速度カメラ１１により撮影した。
第１高速度カメラ１１Ａ及び第２高速度カメラ１１Ｂによる撮影は同期をとり、撮影完了後にスケール１４を利用して循環後鉱石５２ｂの配管軸方向移動距離と撮影コマ数から循環後鉱石５２ｂの配管軸方向移動速度を算出し、この配管軸方向移動速度を循環後鉱石５２ｂのデータとして記録した。
また、循環後鉱石５２ｂの重量を計測し、その計測結果を循環後鉱石５２ｂのデータに含めた。
【００７１】
図７及び図８は、鉱石のスラリー流速に対する相対速度を鉱石重量で整理した結果を示す図である。横軸は鉱石重量（ｇ）、縦軸は鉱石の相対速度（ｍ／ｓｅｃ）であり、白菱形（◇）は粒径小の循環前鉱石５２ａ（グループＡ）の測定結果、白丸（○）は粒径中の循環前鉱石５２ａ（グループＡ）の測定結果、白四角（□）は粒径大の循環前鉱石５２ａ（グループＡ）の測定結果、黒菱形（◆）は粒径小の循環後鉱石５２ｂ（グループＢ）の測定結果、黒丸（●）は粒径中の循環後鉱石５２ｂ（グループＢ）の測定結果、黒四角（■）は粒径大の循環後鉱石５２ｂ（グループＢ）の測定結果を示す。なお、撮影時のスラリー流速は平均３．０９m/secであった。また、配管３内に投入した循環前鉱石５２ａ（グループＡ）又は循環後鉱石５２ｂ（グループＢ）は、それぞれの撮影完了後に全て回収した。
図７は、鉱石５２の相対速度を、第１高速度カメラ１１Ａから第２高速度カメラ１１Ｂに至る全移動行程から算出した場合であり、この行程中には鉱石５２が透明撮影配管１３の内壁に衝突してバウンドしたり、内壁の底を擦るようにして移動する場合が含まれている。
一方、図８は、第１高速度カメラ１１Ａ又は第２高速度カメラ１１Ｂの画角内において、鉱石５２が透明撮影配管１３の内壁に衝突してバウンドしたり内壁の底を擦るようにして移動することのなかった行程、すなわち鉱石５２が流体中に浮遊して移動する行程のみから鉱石５２の移動速度を算出した場合を示している。
図７を見ると、粒径の小さい（軽い）鉱石５２の場合を除き、鉱石５２の相対速度と鉱石５２の摩耗度（グループＡとＢの違い）との間には有意な相関は認められず、鉱石５２の速度算出に用いる移動行程に、鉱石５２が透明撮影配管１３の内壁に衝突してバウンドしたり内壁の底を擦るようにして移動する場合が含まれていると、鉱石５２の摩耗度をうまく評価できない場合があることがわかる。
一方、図８を見ると、粒径の小さい（軽い）鉱石５２の結果に一点例外があるのを除き、いずれの粒径（重量）においてもグループＡ（循環前）の相対速度がグループＢ（循環後）の相対速度を上回っており、鉱石５２が流体中に浮遊して移動する行程のみから鉱石５２の移動速度を算出した場合には、鉱石５２のスラリー流速に対する相対速度から鉱石５２の摩耗度をより良好に評価・分類できることがわかる。
【００７２】
通常、実配管中を輸送される鉱石スラリー５０に含まれる鉱石５２の摩耗度を定量的に評価することは困難であるが、上述のように鉱石スラリー輸送用配管系の途中に設けた透明撮影配管１３及び２台の高速度カメラ１１等を用いて鉱石の摩耗度測定装置１０を構成することにより、実際の配管３内を流れる鉱石スラリー５０に含まれる鉱石５２の摩耗度を、輸送作業を停止することなく定量的に評価することができる。
【００７３】
なお、図３に示す鉱石の摩耗度測定装置１０においては、透明撮影配管１３と２台の高速度カメラ１１を用いて鉱石５２の移動速度を計測し、電磁流量計１５を用いて鉱石スラリー５０の平均流速を計測したが、他の方法及び手段を用いて鉱石５２の移動速度又は鉱石スラリー５０の平均流速を計測してもよい。例えば、ドップラー式の超音波流量計を用いて鉱石５２の平均的な移動速度を計測したり、透明撮影配管１３とレーザー変位計を適宜組み合わせて鉱石５２の移動速度を計測したりすることなどができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の鉱石スラリー輸送用配管系の摩耗評価方法、摩耗評価装置、及び鉱石の摩耗度測定装置は、鉱石スラリー輸送用配管系の各構成要素に生じる摩耗を簡便かつ定量的に評価できる。実際の鉱石スラリー輸送用配管系に適用することができる。これにより、鉱石スラリー輸送用配管系全体の信頼性、稼働性及び安全性を向上させることができる。また、摩耗試験用としての鉱石スラリー輸送用配管系にも適用できる。
【符号の説明】
【００７５】
１０  摩耗度測定装置
１１  移動速度測定手段（高速度カメラ）
１２  鉱石摩耗度推定手段
１３  透明撮影配管
１４  スケール
２０  構成要素摩耗評価手段
３０  摩耗比較手段
４０  表示手段
５０  鉱石スラリー
５２  鉱石（模擬鉱石、実際の鉱石、測定用鉱石）
【図１】
2019045362.tif 000003
【図２】
2019045362.tif 000004
【図３】
2019045362.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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