エアリフトポンプとジェットポンプとの連合運転によるマンガン団塊揚鉱システムの開発

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63850135
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 益山 忠 東北大学, 工学部, 助教授 (30005459)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 畠山 信夫 東北大学, 工学部, 技官 (40159091) ; 高橋 弘 東北大学, 工学部, 助手 (90188045)
• Keywords: エアリフトポンプ / ジェットポンプ / マンガン団塊 / 揚鉱システム

Research Abstract

1.研究目的:マンガン団塊揚鉱システムとして、エアリフトポンプ方式と水中ポンプ方式とが検討されている。水中ポンプ方式は、ポンプの保守管理の面で多大な問題があるとされている。一方、エアリフトポンプ方式は保守管理の面で非常に優れているが、注入空気の膨張に伴い、空気、海水、マンガンノジュールからなる気液固三相流の流速が大きくなるため、揚鉱管の摩耗破損が懸念されている。本研究の目差すシステムにおいては、機械の保守管理の面で問題のないジェットポンプにより、必要とする揚程の一部を負担させるため、エアリフトポンプのみの場合よりも注入する空気量を減少させることができる。この注入空気量の減少は管内流速の減少につながり、管路の摩耗を軽減させることになる。それゆえ、本研究は既往の揚鉱システムでは検討がなされていないエアリフトポンプとジェットポンプとの連合運転による揚鉱システムを開発し、マンガン団塊揚鉱システムに資することを目的とする。
2.研究計画:上記目的を達成するため、本年度は次の研究計画を立て実施した。(1)エアリフトポンプの揚水特性について数値シミュレーションにより検討する。(2)ジェットポンプの揚程について検討する。
3.研究成果:エアリフトポンプの揚水特性を数値シミュレーションにより検討するためには、管壁の粗度を考慮した摩擦損失比に関する相関式ならびにドリフト速度に関する相関式を与える必要のあることが分った。さらにスラグ流、フロス流にて揚水されている場合について数値シミュレーションを行った結果、公害資源研究所にて行われた、200m立型水槽実験結果を説明しうることが分った。(2)ジェットポンプの揚程について、運動量理論ならびにエネルギー保存の式から検討した結果、水ジェットの速度分布を考慮に入れて揚程を検討する必要のあることが分った。

Research Products

• [Publications] 畠山信夫: 資源・素材学会.