海底資源舉升裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及海底資源舉升裝置，更詳細(xì)而言，涉及這樣一種海底資源舉升裝置：即 使是在水深超過5000m那樣的深海海底，也能使稀土（rare earth)通過輸送軟管浮起。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，由于在水深超過5000m的深海下形成大約500氣壓（500kgf/cm2)即大約達(dá) 50Mpa的高壓，并且延伸至海底的升流管（riser pipe)的總重量變大，因此最多只能在線 纜的前端安裝采樣裝置來采集泥的試樣，而難以在商業(yè)基礎(chǔ)上進(jìn)行開采。
[0003] 專利文獻(xiàn)1提出了一種揚(yáng)礦裝置，能從海底提升礦物。該揚(yáng)礦裝置由以下部分構(gòu) 成：揚(yáng)礦用輸送管，將包含礦物的海水從海底輸送至海上基地；循環(huán)用輸送管，將海水從海 上基地返還至海底；循環(huán)栗，將海水送入循環(huán)用輸送管；潛水栗，在海底從吸入口吸入包含 礦物的海水并送入揚(yáng)礦用輸送管；以及水輪機(jī)，將流過循環(huán)用輸送管的海水作為動(dòng)力源來 驅(qū)動(dòng)潛水栗。該揚(yáng)礦裝置適用于水深500~2000m。為了從水深超過5000m的深?；厥瞻?含礦物的泥等，需要使用強(qiáng)有力的栗來懸吊又長(zhǎng)又重的管道，并從水深5000m的深度抽取 海水，但這樣的栗尚未實(shí)現(xiàn)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2011-196047號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明要解決的課題
[0008] 本發(fā)明為解決上述問題而提出，本發(fā)明的目的在于提供一種海底資源舉升裝置， 能使包含稀土的泥從水深超過5000m那樣的深海中浮起。
[0009] 解決課題的手段
[0010] 本發(fā)明的海底資源舉升裝置，其特征在于，具備：輸送軟管，包括從資源回收船懸 吊至海底的第一軟管和第二軟管成；履帶式（crawler type)收集器，設(shè)置有將海底的泥送 入所述第一軟管的第一吸入室和將海底的泥送入所述第二軟管的第二吸入室；水電解裝 置，通過來自所述資源回收船的供電進(jìn)行水的電解，從而生成氫氣和氧氣；以及氣體噴射裝 置，將生成的所述氫氣和所述氧氣分別噴射至所述第一吸入室和所述第二吸入室，其中，所 述海底資源舉升裝置通過氫氣或氧氣的浮力使包含稀土的泥隨海水一起浮起。
[0011] 其特征在于，所述輸送軟管在內(nèi)壁沿軸方向以一定間隔設(shè)置有環(huán)狀的肋。
[0012] 其特征在于，所述輸送軟管由具有絕緣性的軟質(zhì)聚氯乙稀形（vinyl chloride) 成，且內(nèi)部埋設(shè)有通電性的線纜。
[0013] 其特征在于，所述資源回收船從所述輸送軟管回收氫氣和氧氣，通過使它們發(fā)生 反應(yīng)來發(fā)電，以用作供給至所述水電解裝置的電力的一部分。
[0014] 其特征在于，在所述輸送軟管上安裝有具備旋轉(zhuǎn)翼的氣泡打碎裝置，所述旋轉(zhuǎn)翼 由上升流驅(qū)動(dòng)且相互朝相反方向旋轉(zhuǎn)。
[0015] 其特征在于，在所述輸送軟管4上安裝有海水引入裝置，所述海水引入裝置包括 內(nèi)管和外管，通過加快所述內(nèi)管的流速并降低壓力，從而從所述內(nèi)管和所述外管之間引入 外部的海水。
[0016] 發(fā)明效果
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的海底資源舉升裝置，由于在海底設(shè)置水電解裝置，并通過來自資源 回收船的供電來進(jìn)行水的電解從而產(chǎn)生氫氣和氧氣，將氫氣和氧氣送入履帶式收集器的 用于采集海底的泥的第一吸入室和第二吸入室中，然后提升第一軟管和第二軟管的輸送軟 管，因此，通過氫氣或氧氣的浮力，能使包含稀土（稀土類元素）的泥隨海水一起浮起而進(jìn) 行回收。
[0018] 由于在輸送軟管的內(nèi)壁上沿軸方向以一定間隔設(shè)置有環(huán)狀的肋，因此其成為氫氣 或氧氣在輸送軟管內(nèi)上升時(shí)的阻力，能夠減輕輸送軟管的總重量。
[0019] 由于輸送軟管是具有絕緣性的軟質(zhì)聚氯乙烯，且內(nèi)部埋設(shè)有通電性的線纜，因此 能夠提高輸送軟管的強(qiáng)度。此外，可從海上的資源回收船使用該線纜向設(shè)置在海底的水電 解裝置供給電力。在這種情況下，通往水電解裝置的線路和回流線路可由埋設(shè)在第一軟管 和第二軟管中的線纜分擔(dān)。
[0020] 通過回收輸送軟管中的氫氣和氧氣并使它們發(fā)生反應(yīng)，能夠進(jìn)行發(fā)電，以用作供 給至水電解裝置的電力的一部分。
[0021] 由于在輸送軟管中設(shè)置有氣泡打碎裝置，因此能夠打碎在輸送軟管內(nèi)上升的大氣 泡。氣泡越小浮力越小，能夠抑制氣泡和包含泥的海水的上升速度。
[0022] 由于在輸送軟管中設(shè)置有海水引入裝置，因此能夠?qū)⑼獠康暮Ｋ胼斔蛙浌?內(nèi)。即使氣泡隨著上升而膨脹，也能通過增加海水來維持氣泡和包含泥的海水的比例，并防 止氣泡的比例增加。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明的海底資源舉升裝置的構(gòu)成圖。（實(shí)施例1)
[0024] 圖2是圖1的輸送軟管的截面圖。
[0025] 圖3是圖1的水電解裝置的說明圖。
[0026] 圖4是示出圖1的履帶式收集器的內(nèi)部的說明圖。
[0027] 圖5是安裝在輸送軟管上的氣泡打碎裝置的說明圖。
[0028] 圖6是安裝在輸送軟管上的海水引入裝置的說明圖。
[0029] 圖7是示出本發(fā)明的海底資源舉升裝置的動(dòng)作的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的海底資源舉升裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0031] 實(shí)施例
[0032] 圖1是本發(fā)明的海底資源舉升裝置100的構(gòu)成圖。在海上準(zhǔn)備資源回收船1、駁 船2以及拖船3。拖船3用于拖航駁船2。在駁船2上裝載有分離器6,用于將泥從包含泥 的海水中分離出來。分離器6的分離罐中的上清液被返還至海中。海底資源舉升裝置100 具備：輸送軟管4,包括從資源回收船1懸吊至海底的第一軟管4a和第二軟管4b ;以及自 行式的履帶式收集器7,安裝在輸送軟管4的前端，在海底采集泥13并送入吸入室8。履帶 式收集器7具備：水電解裝置9,進(jìn)行水的電解以生成氫和氧；以及氣體噴射裝置10,將生 成的氫氣和氧氣噴射至吸入室8。氣體噴射裝置10具備高壓栗23和噴射氫氣或氧氣的噴 嘴22。履帶式收集器7的吸入室8連接至輸送軟管4,成為收集海底的資源以進(jìn)行采集并 送出至輸送軟管4的地方。
[0033] 圖2是圖1的輸送軟管4的截面圖。如圖2㈧所示，輸送軟管4在內(nèi)壁沿軸方向 以一定間隔設(shè)置有環(huán)形的肋15。如圖2(B)所示，輸送軟管4由具有絕緣性的軟質(zhì)聚氯乙烯 形成，且在其內(nèi)部呈網(wǎng)格狀埋設(shè)有通電性的線纜14。由于埋設(shè)有線纜14,因此能夠向在海 底的履帶式收集器7、水電解裝置9、氣體噴射裝置10供電。例如，當(dāng)通過兩根直流的供電 線供電時(shí)，使用兩根輸送軟管4。在使用軟質(zhì)聚氯乙烯構(gòu)成輸送軟管4的情況下，由于輸送 軟管4有時(shí)在深海的壓力下凹癟，因此在向海中沉入輸送軟管4時(shí)，注意使海水時(shí)刻流入輸 送軟管4的內(nèi)部。由此，能夠使輸送軟管4的外側(cè)和內(nèi)側(cè)的壓力保持平衡，防止輸送軟管4 變形。輸送軟管4的外徑并不限定于此，可以是10~20cm。
[0034] 圖3是圖1的水電解裝置9的說明圖。水電解裝置9對(duì)電解槽11的水進(jìn)行電解， 按2 :1的比例生成氫和氧。為了易于通電，在電解槽11中添加氫氧化鈉或氫氧化鉀的電解 質(zhì)來作為電解液12。使用能使電解液12通過的隔膜19將電解槽11分割成兩室，在一個(gè)中 設(shè)置陽極17,在另一個(gè)中設(shè)置陰極18,以進(jìn)行電解。在陰極18中，電子（e_)與水（H2O)發(fā) 生反應(yīng)而產(chǎn)生氫（H2)。反應(yīng)式如下所示。
[0035] (數(shù)學(xué)式1)
[0036] 2H:() + 2 + 2QH
[0037] (水） （電子） （氫）（氫氧化物離子）
[0038] 在陰極18中生成的氫氧化物離子（0H-)移動(dòng)至陽極17。并且，在陽極17中失去 電子而產(chǎn)生氧（O2)。反應(yīng)式如下所示。
[0039] (數(shù)學(xué)式2)
[0040] 20H- 為 H2O + 1/2(02) + 2e-
[0041] (氫氧化物離子） （水） （氧） （電子）
[0042] 進(jìn)行水的電解時(shí)，由于水被分解成氫氣20和氧氣21，因此電解液12減少。這時(shí)， 由于電解質(zhì)未被還原而殘留在電解液12中，因此無需補(bǔ)給，而在電解槽11中補(bǔ)給水?？赏?過管道等從資源回收船補(bǔ)給水。此外，也可在海底使海水透過反滲透膜變成淡水來進(jìn)行補(bǔ) 給。通過氣體噴射裝置10噴射所生成的氫氣20和氧氣21。
[0043] 圖4是示出履帶式收集器7的內(nèi)部的說明圖。吸入室8由第一吸入室8a和第二 吸入室8b組成。如果是在5000m的海底，則將通過水電解裝置9生成的氫氣20和氧氣21 升壓至500氣壓以上來進(jìn)行噴射。氫氣20和氧氣21在1. 5度的水溫下即使受到500氣壓 的水壓也不會(huì)液化而仍是氣體。因而，氣體變成氣泡，并通過浮力從包括第一軟管4a和第 二軟管4b的輸送軟管4的內(nèi)部浮起。隨著氣泡上升，包含泥13的海水5也隨之上升。設(shè) 置第一吸入室8a和第二吸入室8b這兩個(gè)室，分別噴射氫氣20和氧氣21。其原因在于，雖 然在大約570度的