2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Mining System for Deep-sea Mineral Resources with Low Environmental Impact
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19K05351
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
笹岡 孝司 九州大学, 工学研究院, 准教授 (20444862)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
島田 英樹 九州大学, 工学研究院, 教授 (70253490)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 海洋底鉱物資源 / 資源開発 / 環境低負荷 / 海洋底被覆材 / 吸引採掘 / 産業廃棄物の有効利用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までの研究から、レアアース堆積物の採掘挙動は堆積物の含水比を液性限界で除した値である含水比率で規定できることが明らかとなっている。そこで、本年度はまず液性限界および含水比を調整することで含水比率の異なる模擬堆積物を作製し、8種類の界面活性剤を添加した試料においてコンシステンシー試験および粘性試験を実施し、各種界面活性剤が堆積物の流動特性に与える影響を評価した。その結果、アニオン-カチオン系界面活性剤およびカチオン系界面活性剤を添加した場合、含水比率は増加し粘性は低下したため、流動性は増加することが明らかとなった。一方、吸水性ポリマーおよびヒドロキシエチルセルロースを添加することで、含水比率は減少し粘性は増加したため、流動性は比較的減少することが明らかとなった。
次に、選定した界面活性剤を添加した各模擬堆積物において吸引試験を実施し、吸引量および沈下挙動の影響範囲、懸濁物質量を測定した。本試験においては、沈下挙動の最大水平変位量を最大鉛直変位量で除したものを影響範囲と定義し、影響範囲が 1 未満のとき局所的、1 以上 5 未満のときすり鉢状、5 以上のとき円弧状の採掘挙動とした。各界面活性剤を用いることで模擬堆積物の流動特性を改質し、吸水性ポリマーおよびヒドロキシエチルセルロースを用いた場合は円弧状からすり鉢状へ、アニオン-カチオン系界面活性剤およびカチオン系界面活性剤を用いた場合は局所的からすり鉢状へ堆積物の採掘挙動が変化することが明らかとなった。また改質を行うことで吸引による堆積物の擾乱を抑制し、懸濁物質量を低減できることが明らかとなった。
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