2017 Fiscal Year Annual Research Report
現場型海底鉱石品位計測法を用いた鉱石粒子選別システムの基盤的技術の開発
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16H04609
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
中島 康晴 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 上席研究員 (30344237)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
ソーントン ブレア 東京大学, 生産技術研究所, その他 (60526789)
藤田 豊久 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (70124617)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 海底熱水鉱床 / 分離手法 / 浮遊選鉱 / レーザー誘起ブレイクダウン分光法 / 品位 / 接触角 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、海底鉱石選別ユニットに適用可能な品位計測法の検討と、分離手法の検討を実施した。計測手法の検討では、レーザー誘起ブレイクダウン分光法（LIBS）を用いた鉱石粒子の現場品位計測を行うため、固液混合物（スラリー）として管路内を流動する粒子を対象としてLIBS計測を実施した。試料としては海底熱水鉱床鉱石と類似した模擬鉱石を使用した。スラリーに含まれる固体粒子の含有率（スラリー濃度）を変えて計測を実施した結果、全体の計測回数に対する品位計測に適したスペクトルデータを得られた計測回数の割合は、スラリー濃度によって変化し、その割合は特定の濃度範囲において高くなることが示された。分離手法の検討では、鉱石表面の濡れ性の違いを利用して有用鉱物を多く含む粒子と有用鉱物をほとんど含まない粒子とを分離する浮遊選鉱（浮選）の適用を検討した。一般に、浮選では鉱石粒子スラリー中に気泡を発生させ、有用鉱物を多く含む粒子を気泡に付着させて分離を行うが、本研究では、深海底へ空気を送り込むコストを低減するため、気泡の代わりに油滴を利用する油浮選の適用可能性を検討した。そのための基礎的なデータとして、鉱物表面の濡れ性の指標となる接触角を測定する実験を実施した。接触角は、固体表面とそれに接触している気泡や液滴がなす角度である。本実験では、海底熱水鉱床に含まれる可能性のある数種類の鉱物を対象として、鉱物試料表面上での水－油系の接触角を大気圧条件及び深海底に相当する高圧条件で測定し、接触角の圧力依存性を検討した。比較のため、同じ鉱物試料を用いて水－空気系の接触角も大気圧条件及び高圧条件で測定し、検討を行った。また、浮選に適したサイズとなるように気泡や液滴の生成を制御するため、高圧水中条件において気泡等のサイズを計測する手法についても検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計測法の検討及び分離手法の検討の両方において実験等を実施し、着実に研究を進めている。研究代表者と研究分担者で定期的にミーティングを実施し、進捗の管理やディスカッションを行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も本年度に引き続き研究を実施する。計測法の検討については、海底熱水鉱床で採取された実鉱石を粉砕して作成した粒子を用いてLIBS計測を行い、粒子の粒度に応じた計測に適したスラリー濃度範囲等の検討を行う。分離手法の検討については、油浮選の適用可能性について引き続き検討するとともに比重や遠心力の差を利用する分離手法についても検討を実施する。これらの成果を元に、海底選鉱システムの概念設計を行う予定である。
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