(57)【要約】【課題】海水に含まれる金属の捕集効率の向上及び維持を図る。【解決手段】金属捕集装置の構成として、海上を移動可能な自走式の海上移動体と、前記海上移動体から海中へ吊り下げられた金属捕集材と、前記海中へ吊り下げられた金属捕集材を前記海上移動体上へ回収する捕集材回収設備と、を具備するという構成を採用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
海上を移動可能な自走式の海上移動体と、
前記海上移動体から海中へ吊り下げられた金属捕集材と、
前記海中へ吊り下げられた金属捕集材を前記海上移動体上へ回収する捕集材回収設備と、
を具備することを特徴とする金属捕集装置。
【請求項２】
前記金属捕集材は太陽光が当らないように前記海上移動体から海中へ吊り下げられることを特徴とする請求項１に記載の金属捕集装置。
【請求項３】
前記海上移動体の下部には凹部が設けられており、
前記金属捕集材は前記凹部から海中へ吊り下げられることを特徴とする請求項１または２に記載の金属捕集装置。
【請求項４】
前記海上移動体には、前記捕集材回収設備によって回収された前記金属捕集材から金属を分離回収する金属回収設備が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属捕集装置。
【請求項５】
海上を移動可能な自走式の海上移動体から金属捕集材を海中へ吊り下げて海水に含まれる金属を捕集することを特徴とする金属捕集方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属捕集装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１及び非特許文献１には、モール状に成形された金属捕集材（ポリエチレンにアミドキシム基をグラフト重合させたもの）をアンカーに接続して海中に係留することにより、海水に含まれる極微量のウランやバナジウム等の希少金属を効率良く捕集する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１９８０１号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】玉田正男ら モール状捕集システムによる海水ウラン捕集のコスト試算 日本原子力学会和文論文誌,Vol.5,No.4,p.358-363(2006)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術では、ある海域に金属捕集材を固定設置することから以下の問題がある。
（１）例えば、非特許文献１に記載されているように、沖縄海域で実施された金属捕集実験では、金属捕集材を海中に３０日浸漬させた結果、金属捕集材１ｋｇ当り約１．５ｇのウランが回収できたが、陸奥関根浜沖合いで実施された金属捕集実験では、金属捕集材を海中に３０日浸漬させた結果、金属捕集材１ｋｇ当り約０．５ｇのウランしか回収できなかった。
【０００６】
これは、沖縄の海水温が陸奥関根浜より１０°Ｃ高いことから捕集速度が速くなったことと、金属捕集材の形状をモール状に改良したことが原因と考えられている。つまり、金属捕集材の金属吸着性能は海水温度に大きく影響を受けることになる。従って、ある海域に金属捕集材を固定設置すると、海流の変化や季節変動などによって海水温度が変化した場合に金属捕集効率の低下を招く虞がある。
【０００７】
（２）悪天候下での激しい海流変化により金属捕集材が破損する虞がある。
（３）海流変化によって海水が停滞した場合、金属捕集材が新鮮な海水と接触できず、金属捕集効率が低下する虞がある。
（４）太陽光が届く浅い位置に金属捕集材を設置した場合、光合成により藻類が増殖し金属捕集材に付着・成長するため、金属捕集効率が低下する虞があるとともに金属捕集材からのウラン回収を妨げたり、さらには藻類付着による金属捕集材の物理・化学的な劣化要因となり得る虞がある。また、光化学反応により金属捕集材そのものが劣化する虞もある。
【０００８】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、海水に含まれる金属の捕集効率の向上及び維持を図ることの可能な金属捕集装置及び方法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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明では、金属捕集装置に係る第１の解決手段として、海上を移動可能な自走式の海上移動体と、前記海上移動体から海中へ吊り下げられた金属捕集材と、前記海中へ吊り下げられた金属捕集材を前記海上移動体上へ回収する捕集材回収設備と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明では、金属捕集装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記金属捕集材は太陽光が当らないように前記海上移動体から海中へ吊り下げられることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明では、金属捕集装置に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記海上移動体の下部には凹部が設けられており、前記金属捕集材は前記凹部から海中へ吊り下げられることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明では、金属捕集装置に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれか１つの解決手段において、前記海上移動体には、前記捕集材回収設備によって回収された前記金属捕集材から金属を分離回収する金属回収設備が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
一方、本発明では、金属捕集方法に係る解決手段として、海上を移動可能な自走式の海上移動体から金属捕集材を海中へ吊り下げて海水に含まれる金属を捕集することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、金属捕集材の金属吸着性能が高くなる海域（海水温度が高い海域）に海上移動体を移動させることにより、金属捕集効率を向上させることができる。また、海流の変化や季節変動などによって海水温度が変化した場合でも、最適な海域に海上移動体を移動させることで、常に高い金属捕集効率を維持できる。
また、悪天候時には海上移動体を安全な海域に移動させることにより、金属捕集材の破損を防止することができる。
また、海流変化によって海水が停滞した場合には、海上移動体を海流のある海域に移動させることにより、常に新鮮な海水と金属捕集材とを接触させることができ、その結果、常に高い金属捕集効率を維持できる。また、海上移動体の移動中も新鮮な海水を含む海域を通過させることで同様の効果を得られる。
また、海上移動体の陰に金属捕集材が位置するように海上移動体の姿勢を変えて金属捕集材に太陽光が当らないようにすることで、光合成により藻類が増殖し金属捕集材に付着・成長することを抑制し、常に高い金属捕集効率と金属捕集材からの金属回収効率を維持するとともに、さらには金属捕集材の物理・化学的な劣化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態における金属捕集装置の構成概略図である。
【図２】本発明の第２実施形態における金属捕集装置の構成概略図である。
【図３】本発明の第３実施形態における金属捕集装置の構成概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態における金属捕集装置の構成概略図である。この図に示すように、第１実施形態における金属捕集装置は、海上を移動可能な自走式の金属捕集船（海上移動体）１と、金属捕集船１から海中へ吊り下げられた金属捕集材２と、海中へ吊り下げられた金属捕集材２を金属捕集船１上へ回収する巻揚げ機３（捕集材回収設備）と、巻揚げ機３によって回収された金属捕集材２から金属を分離回収する金属回収設備４とを備えている。
【００１７】
金属捕集船１は、推進力を得るための推進機関を備える船、つまり自走式の船である。この金属捕集船１としてどの程度の大きさ（総トン数）の船を用いるかは、海中へ吊り下げる金属捕集材２の総量に応じて適宜決定すれば良い。但し、金属捕集船１上には巻揚げ機３及び金属回収設備４の設置スペースを確保する必要がある。
【００１８】
金属捕集材２は、特許文献１及び非特許文献１に記載されているように、ポリエチレンにアミドキシム基をグラフト重合させたものを用いることができる。また、図１では、帯状の金属捕集材２を金属捕集船１から吊り下げた状態を図示しているが、金属捕集材２の形状は帯状の他、モール状、球状、円筒形状など、海水との接触面積が大きい形状とすれば良い。或いは、球状の金属捕集材２をかごに入れた状態で金属捕集船１から吊り下げても良い。なお、これらの金属捕集材２は巻揚げ機３から海中へ投入されたワイヤ５に接続
されており、ワイヤ５が海中に投入された後に、ワイヤ５に係留されて海中を浮遊する。
【００１９】
巻揚げ機３は、金属捕集船１の後尾甲板上に設置されており、海中に投入されたワイヤ５を巻揚げることにより、金属捕集材２を金属捕集船１上へ回収するものである。
金属回収設備４は、金属捕集船１の中央甲板上に設置されており、巻揚げ機３によって回収された金属捕集材２から金属を分離回収するものである。なお、金属捕集材２から金属（特に、ウランやバナジウム等の希少金属）を分離回収する手法については、特許文献１及び非特許文献１に記載されているように公知であるため、詳細な説明を省略する。
【００２０】
次に、上記のように構成された金属捕集装置を利用した金属捕集方法について説明する。
まず、金属捕集材２の金属吸着性能が高くなる海域、つまり海水温度が高い海域に金属捕集船１を移動させた後、ワイヤ５を海中に投入することにより、金属捕集材２を吊り下げた状態で海中に浮遊させる（図１参照）。この時、金属捕集船１の陰に金属捕集材２が位置するように金属捕集船１の姿勢を変え、金属捕集材２に太陽光が当らないようにすることが望ましい。
【００２１】
上記のように、金属捕集船１から金属捕集材２を海中に吊り下げた状態で一定期間放置した後、巻揚げ機３によってワイヤ５を巻揚げることにより、金属捕集材２を金属捕集船１上に回収する。そして、金属回収設備４によって金属捕集材２から金属を分離回収した後、再度、金属捕集材２を海中へ投入し、金属の捕集及び分離回収を繰り返す。
【００２２】
以上のような本実施形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１）金属捕集材２の金属吸着性能が高くなる海域（海水温度が高い海域）に金属捕集船１を常に移動させることにより、金属捕集効率を向上させることができる。また、海流の変化や季節変動などによって海水温度が変化した場合でも、最適な海域に金属捕集船１を移動させることで、常に高い金属捕集効率を維持できる。
【００２３】
（２）悪天候時には金属捕集船１を安全な海域に移動させることにより、金属捕集材２の破損を防止することができる。
（３）海流変化によって海水が停滞した場合には、金属捕集船１を海流のある海域に移動させることにより、常に新鮮な海水と金属捕集材２とを接触させることができ、その結果、常に高い金属捕集効率を維持できる。また、金属捕集船１の移動中も新鮮な海水を含む海域を通過させることで同様の効果を得られる。
【００２４】
（４）金属捕集船１の陰に金属捕集材２が位置するように金属捕集船１の姿勢を変え、金属捕集材２に太陽光が当らないようにすることで、光合成により藻類が増殖し金属捕集材に付着・成長することを抑制し、常に高い金属捕集効率と金属捕集材からの金属回収効率を維持するとともに、さらには金属捕集材の物理・化学的な劣化を抑制できる。
（５）従来では陸地に設置していた金属回収設備４を金属捕集船１に搭載することにより、金属捕集材２を陸地に運搬する必要がなくなり、船上で回収した金属だけを陸上に運搬すれば良いため、運搬コストの削減を図ることができる。非特許文献１によると、年間１２００トンのウランを回収するために金属捕集材２は１０万トン必要であるが、金属捕集材２からウランを溶離するために必要な試薬量はその１／１０以下であり、金属回収設備４を金属捕集船１に搭載することで運搬コストの削減が可能であることは明らかである。
【００２５】
〔第２実施形態〕
図２は、本発明の第２実施形態における金属捕集装置の構成概略図である。この図に示すように、第２実施形態における金属捕集装置は、海上を移動可能な自走式のメガフロート（海上移動体）１０と、メガフロート１０から海中へ吊り下げられた金属捕集材１１と、海中へ吊り下げられた金属捕集材１１をメガフロート１０上へ回収する巻揚げ機１２、１３（捕集材回収設備）と、巻揚げ機１２、１３によって回収された金属捕集材１１から金属を分離回収する金属回収設備１４とを備えている。
【００２６】
このように、第２実施形態における金属捕集装置は、海上を移動可能な自走式の海上移動体としてメガフロート１０を使用した点で第１実施形態と異なっている。メガフロート１０は、推進力を得るための推進機関を備える浮体、つまり自走式の浮体である。このメガフロート１０の大きさも、海中へ吊り下げる金属捕集材１１の総量に応じて適宜決定すれば良い。但し、メガフロート１０上には巻揚げ機１２、１３及び金属回収設備１４の設置スペースを確保する必要がある。
【００２７】
金属捕集材１１の構成は第１実施形態と同様である。これらの金属捕集材１１は、巻揚げ機１２、１３を介してメガフロート１０の周囲にループ状に張られたワイヤ１５に接続されており、ワイヤ１５が海中に投入されると、ワイヤ１５に係留されて海中を浮遊する。なお、ループ状に張られたワイヤ１５を、巻揚げ機１２、１３によってメガフロート１０の周囲を時計回り或いは反時計回りに回転させることで、海中への金属捕集材１１の投入、及び海中からの金属捕集材１１の回収（引揚げ）を行うことができる。
【００２８】
また、ワイヤ１５はメガフロート１０の中央部に設置された金属回収設備１４を経由しながら回転するようになっており、メガフロート１０上に回収された金属捕集材１１は、ワイヤ１５の回転に伴って自動的且つ連続的に金属回収設備１４に投入される。金属の分離回収が終了した金属捕集材１１は、ワイヤ１５の回転に伴って再度、海中へ投入される。
【００２９】
次に、上記のように構成された金属捕集装置を利用した金属捕集方法について説明する。
まず、金属捕集材１１の金属吸着性能が高くなる海域、つまり海水温度が高い海域にメガフロート１０を移動させた後、巻揚げ機１２、１３によってワイヤ１５を回転させて金属捕集材１１を海中へ投入し、メガフロート１０から吊り下げた状態で海中に浮遊させる（図２参照）。この時、メガフロート１０の陰に金属捕集材１１が位置するようにメガフロート１０の姿勢を変え、金属捕集材１１に太陽光が当らないようにすることが望ましい。
【００３０】
上記のように、メガフロート１０から金属捕集材１１を海中に吊り下げた状態で一定期間放置した後、巻揚げ機１２、１３によってワイヤ１５を回転させて金属捕集材１１をメガフロート１０上に回収するとともに、自動的且つ連続的に金属回収設備１４に投入する。そして、金属回収設備１４によって金属捕集材１１から金属を分離回収した後、巻揚げ機１２、１３によってワイヤ１５を回転させて、再度、金属捕集材１１を海中へ投入し、金属の捕集及び分離回収を繰り返す。
以上のような第２実施形態の金属捕集装置によっても第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３１】
〔第３実施形態〕
図３は、本発明の第３実施形態における金属捕集装置の構成概略図である。この図に示すように、第３実施形態における金属捕集装置は、下部に凹部２０ａが設けられ、海上を移動可能な自走式の金属捕集船２０（例えば、双胴船など）と、金属捕集船２０の凹部２０ａから海中へ吊り下げられた金属捕集材２１と、海中へ吊り下げられた金属捕集材２１を金属捕集船２０上へ回収する巻揚げ機２２、２３と、巻揚げ機２２、２３によって回収された金属捕集材２１から金属を分離回収する金属回収設備２４とを備えている。
【００３２】
このように、第３実施形態における金属捕集装置は、海上を移動可能な自走式の海上移動体として、下部に凹部２０ａが設けられた金属捕集船２０を使用した点で第１実施形態と異なっている。金属捕集材２１は、凹部２０ａを沿うように張られたワイヤ２５に接続されており、巻揚げ機２２、２３によってワイヤ２５を凹部２０ａに沿って動かすことにより、海中への金属捕集材２１の投入、及び海中からの金属捕集材２１の回収（引揚げ）を行うことができる。
【００３３】
このような第３実施形態の金属捕集装置を利用した金属捕集方法は第１実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。この第３実施形態の金属捕集装置が第１実施形態と比べて有利な点は、金属捕集材２１が金属捕集船２０の凹部２０ａから海中へ吊り下げられていることで、金属捕集船２０の姿勢を変えなくとも、金属捕集材２１に太陽光が当ることを防止できる点である。
【００３４】
以上、本発明の第１〜第３実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において実施形態を変更可能であることは勿論である。例えば、上記実施形態では、海上移動体として自走式の船やメガフロートを例示したが、この他、推進機関を備えた浮上物であればどのようなものを利用しても良い。また、必ずしも海上移動体に金属回収設備を設ける必要はなく、海上移動体上に金属捕集材を回収した後は、海上移動体を陸地に運搬して、陸地に設置された金属回収設備を利用して金属の分離回収を行っても良い。
【００３５】
また、上記第３実施形態では、自走式の海上移動体として、下部に凹部２０ａが設けられた金属捕集船２０（例えば、双胴船など）を例示したが、例えば、船体の前後に開閉自在な扉を備えるＶＬＣＣ（Very Large Crude Carrier：載貨重量２０万トン以上のタンカー）などを金属捕集船として用いても良い。このようなＶＬＣＣは、船体内部に運搬物を収容するための空間を備えている。従って、ＶＬＣＣを前後の扉を開いた状態で海水温度が高い海域に停泊させて、船体の内部空間に海水が流通するようにし、その内部空間の上方から海中へ金属捕集材を吊り下げることにより、金属捕集材に太陽光が当ることを防ぎつつ、金属回収を行うことができる。
【符号の説明】
【００３６】
１、２０…金属捕集船（海上移動体）、１０…メガフロート（海上移動体）２、１１、２１…金属捕集材、３、１２、１３、２２、２３…巻揚げ機（捕集材回収設備）、４、１４、２４…金属回収設備
【図１】
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【図２】
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【図３】
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