(57)【要約】【課題】鉱石を微粉砕する必要がなく、技術的に比較的容易に実施できる等の新規な特徴を備えた経済効率の良好な海底鉱物資源採取方法を提供する。【解決手段】海底に存在する鉱物を採掘する採掘工程と、採掘された鉱物を破砕する破砕工程と、破砕された鉱物を有用な鉱石と不要な脈石に選別する湿式比重選別工程とを含み、湿式比重選別工程が、網下駆動媒体室型湿式比重選別機によって行われ、選別された鉱石を、海上に揚鉱する揚鉱工程をさらに含むことを特徴とする海底鉱物資源採取方法が提供される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底鉱物資源採取方法であって、
海底に存在する鉱物を採掘する採掘工程と、
採掘された鉱物を破砕する破砕工程と、
破砕された鉱物を有用な鉱石と不要な脈石に選別する湿式比重選別工程とを含み、前記湿式比重選別工程が、網下駆動媒体室型湿式比重選別機によって行われ、前記網下駆動媒体室型湿式比重選別機が、選別しようとする鉱物が入れられる選別室が上方に、水が充填される脈動室が下方に位置し、前記選別室と脈動室との間に網目が配置され、前記脈動室内に、駆動媒体を入／出させる駆動媒体室が配置されており、前記駆動媒体を入／出させて前記選別室に入れた前記鉱物に脈動を与えることによって、前記鉱石と前記脈石とに選別されるように構成されており、
選別された前記鉱石を、海上に揚鉱する揚鉱工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記破砕工程と前記湿式比重選別工程との間に、破砕された鉱物を所定粒度に選別し、所定粒度範囲内の鉱物のみを前記湿式比重選別工程に送る粒度調整工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載された方法。
【請求項３】
前記網下駆動媒体室型湿式比重選別機において用いられる駆動媒体が、空気又は水であることを特徴とする請求項１又は２に記載された方法。
【請求項４】
前記網下駆動媒体室型湿式比重選別機の周囲に海流防護壁が設置されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海底に存在する有用な鉱物資源を効率的に採取する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海底熱水鉱床、マンガン団塊、コバルトリッチクラスト等の海底鉱物資源が注目されており、海底鉱物資源を採取する種々の方法が提案されている。これらの方法の中には、海底鉱物資源のうち有用な鉱石ばかりでなく、不要な脈石も海上に揚鉱するため、高コストになるものがある。このような方法の欠点を解消すべく、脈石を海上に揚鉱せずに海底で処分することにより、経済効率を高めた採取方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５９４７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１の方法では、有用な鉱石と不要な脈石を分離するのに、カラム浮選機が使用されている。しかしながら、カラム浮選機を使用するには、気泡を供給しなければならないが、カラム浮選機に適した気泡を海底に供給するのは技術的に容易ではなく、コストもかかるという不都合がある。また、カラム浮選機では、鉱石を０．５ｍｍ〜０．０１ｍｍ程度に微粉砕する必要があるうえ、作動時に薬剤を要するという不都合もある。
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑みて開発されたものであって、鉱石を微粉砕する必要がなく、技術的に比較的容易に実施できる等の新規な特徴を備えた経済効率の良好な海底鉱物資源採取方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願請求項１に記載の海底鉱物資源採取方法は、海底に存在する鉱物を採掘する採掘工程と、採掘された鉱物を破砕する破砕工程と、破砕された鉱物を有用な鉱石と不要な脈石に選別する湿式比重選別工程とを含み、前記湿式比重選別工程が、網下駆動媒体室型湿式比重選別機によって行われ、前記網下駆動媒体室型湿式比重選別機が、選別しようとする鉱物が入れられる選別室が上方に、水が充填される脈動室が下方に位置し、前記選別室と脈動室との間に網目が配置され、前記脈動室内に、駆動媒体を入／出させる駆動媒体室が配置されており、前記駆動媒体を入／出させて前記選別室に入れた前記鉱物に脈動を与えることによって、前記鉱石と前記脈石とに選別されるように構成されており、選別された前記鉱石を、海上に揚鉱する揚鉱工程をさらに含むことを特徴とするものである。
【０００７】
本願請求項２に記載の海底鉱物資源採取方法は、前記請求項１の方法において、前記破砕工程と前記湿式比重選別工程との間に、破砕された鉱物を所定粒度に選別し、所定粒度範囲内の鉱物のみを前記湿式比重選別工程に送る粒度調整工程をさらに含むことを特徴とするものである。
【０００８】
本願請求項３に記載の海底鉱物資源採取方法は、前記請求項１又は２の方法において、前記網下駆動媒体室型湿式比重選別機において用いられる駆動媒体が、空気又は水であることを特徴とするものである。
【０００９】
本願請求項４に記載の海底鉱物資源採取方法は、前記請求項１から請求項３までのいずれか１項の方法において、前記網下駆動媒体室型湿式比重選別機の周囲に海流防護壁が設置されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の海底鉱物資源採取方法によれば、気泡や薬剤の供給をせずに鉱石と脈石を選別することができるので、技術的に容易であり、低コストで鉱石の回収が可能である。また、湿式比重選別される鉱物は、微粉砕する必要はない。また、湿式比重選別に用いられる駆動媒体として、周囲の海水を使用することができるので、簡単かつ低コストで作業の実施が可能である。また、鉱物の粒度調整を予め行うので、効率的な湿式比重選別作業を実施することができる。さらに、網下駆動媒体室型湿式比重選別機の周囲に海流防護壁を設置することにより、海流による悪影響を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の海底鉱物資源採取方法の各工程を示したフロー図である。
【図２】本発明の海底鉱物資源採取方法の一つの実施形態を模式的に示した図である。
【図３】本発明の海底鉱物資源採取方法の湿式比重選別工程において用いられる網下駆動媒体室型湿式比重選別機の動作原理を説明するための図である。
【図４】網下駆動媒体室型湿式比重選別機の一形態を模式的に示した斜視図である。
【図５】網下駆動媒体室型湿式比重選別機の別の形態を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態に係る海底鉱物資源採取方法について詳細に説明する。図１は、本発明の好ましい実施の形態に係る海底鉱物資源採取方法の各工程を示したフロー図、図２は、本発明の海底鉱物資源採取方法の一つの実施形態を模式的に示した図である。
【００１３】
（採掘工程）
まず最初に、海底に存在する鉱物資源を、掘削手段１０を用いて採掘する。掘削手段１０としては、公知の採鉱機、切削機、吸引手段などの適当な手段を使用してよい。採掘された鉱物は、管路を介して次工程に送られる。
【００１４】
（破砕工程）
次に、採掘された鉱物を、破砕手段１２を用いて破砕する。破砕手段１２としては、公知のハンマー型クラッシャー、コーン型クラッシャーなどの適当な手段を使用してよい。破砕された鉱物は、管路を介して次工程に送られる。
【００１５】
（粒度調整工程）
次に、破砕された鉱物を、粒度調整手段１４を用いて所定粒度に選別する。そして、粒度が所定範囲内の鉱物は、管路を介して次工程に送られる。一方、粒度が所定範囲以上の鉱物は、前工程（破砕手段１２）に戻され、粒度が所定範囲以下のもの（例えば、泥）は、海底に廃棄される。粒度調整手段１４としては、公知の振動スクリーン、旋回篩い、トロンメルなどの適当な手段を使用してよい。
【００１６】
（湿式比重選別工程）
次いで、粒度が所定範囲内の鉱物を、有用な鉱石と不要な脈石に選別する湿式比重選別工程を実施する。湿式比重選別工程においては、網下駆動媒体室型湿式比重選別機を使用する。網下駆動媒体室型湿式比重選別機は、主として原炭から良質の石炭を選択的に回収する機械として知られている。
【００１７】
図３を参照して、網下駆動媒体室型湿式比重選別機の動作原理について簡単に説明する。網下駆動媒体室型湿式比重選別機は、選別しようとする物質（被処理物）が入れられる選別室が上方に、選別媒体（例えば、水）が充填される脈動室が下方に位置し、選別室と脈動室との間に網目が配置されている。脈動室内には、駆動媒体（例えば、空気）を入／出させる駆動媒体室が配置されており、駆動媒体室内の水位を駆動媒体の入／出によって昇降させることにより、選別室内の水位を昇降させることができるようになっており、選別室に入れた被処理物に適切な選別媒体の脈動を与えることによって、選別室内に比重別の物質の層が形成されることとなる。
【００１８】
図４は、網下駆動媒体室型湿式比重選別機１６の一形態を模式的に示した斜視図である。網下駆動媒体室型湿式比重選別機１６は、被処理物が投入される選別室１６ａと、選別媒体が充填される脈動室１６ｂと、選別室１６ａと脈動室１６ｂとの間に配置される網目１６ｃと、駆動媒体室１６ｄとを備えている。選別室１６ａと脈動室１６ｂは、矩形の平面形状を有しており、選別室１６ａの上部に被処理物の投入口１６ｅ、選別室１６ａの側部に第１排出口１６ｆ、脈動室１６ｂの底部に第２排出口１６ｇがそれぞれ設けられている。選別室１６ａの上部は、開放していてもよい。第１排出口１６ｆには、被処理物を排出させるエジェクタ１６ｆ１が設けられ、エジェクタ１６ｆ１が、モータ１６ｆ２で駆動されるようになっている。
【００１９】
網下駆動媒体室型湿式比重選別機１６の作動型式としては、種々のものが提案されているが、本発明者の開発した圧力センサ式（特許第５０８８７８４    号）、スイッチ式（特許第５０６３３１８号）などの適当な型式を用いるのが好ましい。図４は、圧力センサ式を模式的に示した図であり、選別室１６ａ内の垂直方向に間隔を隔てた箇所に２基の圧力センサ１６ｈが配置され、演算制御器１６ｉが、圧力センサ１６ｈおよびモータ１６ｆ２とケーブルを介して接続されている。演算制御器１６ｉにおいて、圧力センサ１６ｈから送られた信号が、既存の演算方式（例えば、移動平均、偏差値など）に基づいて制御信号に変換され、この制御信号をモータ１６ｆ２に送ってモータ１６ｆ２を回転駆動させるようになっている。図５は、スイッチ式を示した断面図であり、選別室１６ａ内の高さの異なる箇所に近接スイッチ１６ｊが配置され、演算制御器１６ｉが、近接スイッチ１６ｊおよびモータ１６ｆ２とケーブルを介して接続されている。演算制御器１６ｉにおいて、近接スイッチ１６ｊから送られるオン／オフ信号がモータ１６ｆ２の制御信号に変換されてモータ１６ｆ２を回転駆動させるようになっている。
【００２０】
網下駆動媒体室型湿式比重選別機１６の駆動媒体としては、空気又は水（海水）が用いられる。また、駆動媒体室１６ｄの駆動媒体排出口１６ｄ１を１カ所ではなく、枝別れ状になるように複数箇所に設けてもよい（図５参照）。駆動媒体排出口１６ｄ１を枝別れ状にすることにより、脈動波形がフラットになるという効果が得られる。
【００２１】
網下駆動媒体室型湿式比重選別機１６は、必ずしも海底に堅固に固定する必要はなく、フロート(図示せず)を用いて海底から浮かせ、アンカー（図示せず）を用いて海底に係留してもよい。
【００２２】
また、海流の影響を回避するため、網下駆動媒体室型湿式比重選別機１６の周囲に海流防護壁１６ｋを設置してもよい。
【００２３】
網下駆動媒体室型湿式比重選別機１６による湿式比重選別工程は、以下のように行われる。粒度が所定範囲内の鉱物が、投入口１６ｅを介して選別室１６ａ内に投入される。次いで、駆動媒体室１６ｄ内の水位を駆動媒体（空気又は水）の入／出によって昇降させて選別室１６ａ内の鉱物に水の脈動を与えることによって、選別室１６ａ内に層が徐々に形成され、重量物は、網目１６ｃを通して脈動室１６ｂの底部に落下する。このようにして、鉱石と脈石が選別される。そして、鉱石の比重が脈石の比重よりも重い場合には、鉱石は、第２排出口１６ｇから管路を介して次工程に送られ、脈石は、第１排出口１６ｆから海底に廃棄される。一方、鉱石の比重が脈石の比重よりも軽い場合には、鉱石は、第１排出口１６ｆから管路を介して次工程に送られ、脈石は、第２排出口１６ｇから海底に廃棄される。
【００２４】
なお、比重選別する鉱物の比重が重いので、選別室１６ａの上方が開放していても、鉱物が選別室１６ａ外に流出するおそれはない。
【００２５】
上述の例では、選別室１６ａと脈動室１６ｂの平面形状は矩形であるが、本発明者の開発した円形選別機（特願２０１５−１１６３８５）を使用してもよい。円形選別機は、選別室と脈動室が円形の平面形状を有している点を除いて、上述の網下駆動媒体室型湿式比重選別機１６と実質的に同一の構成を有している。
【００２６】
（揚鉱工程）
最後に、上述のようにして選別された鉱石を、管路を介して海上に圧送する揚鉱工程が実施される。圧送には、通常のポンプ（図示せず）を用いてよい。
【００２７】
海上に圧送された鉱石は、所望の手段で精錬所に搬送され、種々の用途に供される。
【００２８】
本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００２９】
例えば、前記実施形態では、専ら海底に存在する鉱物資源の採取に関連して説明されているが、本方法を例えば湖底に存在する鉱物資源の採取に適用してもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０  採掘手段
１２  破砕手段
１４  粒度調整手段
１６  網下駆動媒体室型湿式比重選別機
１６ａ  選別室
１６ｂ  脈動室
１６ｃ  網目
１６ｄ  駆動媒体室
１６ｅ  投入口
１６ｆ  第１排出口
１６ｆ１  エジェクタ
１６ｆ２  モータ
１６ｇ  第２排出口
１６ｈ  圧力センサ
１６ｉ  演算制御器
１６ｊ  近接スイッチ
１６ｋ  海流防護壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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