Study on Addition of Surfactants Agents to Improve the Behavior of High Water Content Sediment for Rare Earth Mining in Deep Sea

• Autorzy: Sasaoka Takashi , Hamanaka Akihiro , Funatsu Takahiro , Shimada Hideki , Takahashi Keisuke

Identyfikatory

DOI

10.29227/IM-2020-01-64

Warianty tytułu

PL

Badanie wpływu odczynników powierzchniowych na poprawę właściwości osadu pod kątem głębinowego górnictwa pierwiastków rzadkich

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Importance of rare mineral metal resources is increasing currently. Therefore, the rare earth elements rich mud which exist on the deep-sea floor has the potential to be developed to fulfill their demand. As one of the effective mining method, a suction mining method is expected to apply to seabed mining. The seabed sediment containing rare earth element shows the very high water content, more than 100%. And the sediment movement during the suction is greatly affected by the water content (WC) and liquid limit (WL) of the material. Therefore, it is important to modify the liquid limit by adding a chemical agent to control the behavior of sediment. We selected eight different surfactants which can be divided into three types. They are dispersant type, water retention type, and thickener type. We carried out a liquid limit test and viscosity measurement of the sediment mixed with the agents. It is found that the water-absorbing polymer and the hydroxyethyl cellulose increase the liquid limit and viscosity. Whereas, the alkyl ammonium salt surfactant and the alkyl ammonium salt, alkyl aryl sulfonate blend decrease the liquid limit and viscosity. It is possible to control sediment behavior by adding suitable surfactants.

PL

Złoża metali rzadkich są bardzo ważne a ich istotność wzrasta w ostatnich latach. Zatem, dno morskie, które zawiera duże ilości tego typu pierwiastków posiada potencjał do zaspokojenia potrzeb w tym zakresie. Jako jedną z efektywnych metod górniczych w tym aspekcie należy traktować ssanie. Osad denny z dna morskiego, który zawiera pierwiastki ziem rzadkich wykazuje bardzo dużą zawartość wody. Ruch osadu podczas ssania jest uzależniony w dużym stopniu od zawartości wody (WC) oraz krytycznego limitu cieczy (WL) materiału. Zatem, ważnym jest aby zmodyfikować limit cieczy poprzez dodatek odczynnika chemicznego w celu kontrolowania zachowania się osadu. Wybrano osiem różnych odczynników powierzchniowych, które mogą być podzielona na trzy typy. Są to odczynniki typu dyspergującego, typu retencji wody oraz typu zagęszczającego. Przeprowadzono test limitu cieczy i pomiaru lepkości osadu wymieszanego z odczynnikami. Stwierdzono, że polimer absorbujący wodę oraz hydroksyetyloceluloza zwiększają limit cieczy oraz lepkość. Z kolei, sól amoniowo-alkilowa oraz blenda alkiloarylosulfonianowa zmniejszają te wielkości. Możliwa jest kontrola zachowania się osadu poprzez dodatek odpowiednich odczynników powierzchniowych.

Słowa kluczowe

EN

deep sea mining; high water content sediment; rare earth; surfactants agent

PL

górnictwo głębinowe; osad o dużej zawartości wody; pierwiastki ziem rzadkich; odczynniki powierzchniowe

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2020
• Tom: no. 1, vol. 2
• Strony: 183--188
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Sasaoka Takashi

• Kyushu University, Department of Earth Resources Engineering, 744, Motooka, Nishi-ku, Fukuoka, Japan

autor

Hamanaka Akihiro

• Kyushu University, Department of Earth Resources Engineering, 744, Motooka, Nishi-ku, Fukuoka, Japan

autor

Funatsu Takahiro

• Kyushu University, Department of Earth Resources Engineering, 744, Motooka, Nishi-ku, Fukuoka, Japan

autor

Shimada Hideki

• Kyushu University, Department of Earth Resources Engineering, 744, Motooka, Nishi-ku, Fukuoka, Japan

autor

Takahashi Keisuke

• Construction Materials Research Center, Ube industries, Ltd., 1-6, Okinoyama, Kogushi, Ube, Yamaguchi, Japan

Bibliografia

• 1. KATO, Yasuhiro et al. Deep-sea mud in the Pacific Ocean as a potential resource for rare-earth elements. Nature Geoscience, 4, 2011, p. 13-24, 2011, ISSN 1752-0894.
• 2. HIRAKI, Koji. Trends in Metal Resource Development and Strategies for Resource Security, Surface Science for Resource, 35(2), 2014, p. 114-115, ISSN 1881-4743.
• 3. Agency for Natural Resources and Energy, Report of Resource Potential Assessment for Rare Earth Sediments, [online]. c2016 [cit. 2019-04-02]. Dostupný z WWW: < https://www.meti.go.jp/press/2016/07/20160706004/20160706004-2.pdf>. (Japanese).
• 4. JOGMEC, Study of Mining System of Seafloor Hydrothermal Deposits [online]. c2010 [cit. 2019-04-02]. Dostupný z WWW: < http://://mric.jogmec.go.jp/kouenkai_index/2010/briefing_100527_5.pdf>. (Japanese).
• 5. Ministry of the Environment, Report of Technology Assessment of Environmental Impact, [online]. c2011 [cit. 2019-04-02]. Dostupný z WWW: < http://://warp.da.ndl.go.jp/info:ndljp/pid/11057318/www.neti.env.go.jp/policy/assess/4-1report/file/h23_08i.pdf>. (Japanese).
• 6. SAKAMOTO, Seiichi et al. Fundamental Study on Deformation Behavior of Seafloor Covered with Sealing Materials in Seabed Mining, Proc. International Symposium on Earth Science and Technology 2016, 2016, 74-78. ISBN 978-4-9902356-5-9.
• 7. TAKAHASHI, Keisuke et al. Application of Cement-based Sealants for Prevention and Remediation of Environmental Impact of Submarine Resource Mining, Proc. of 26th International Symposium on Mine Planning & Equipment Selection, 2017, 363-367. ISBN 978-91-7583-935-6.
• 8. TAGAMI, Taiko et al. Study on Deformation Behavior of Rare-Earth Elements-Rich Mud and Applicability of Sealing Materials in Seabed Mining, Proc. International Symposium on Earth Science and Technology 2017, 2017, -164. ISBN 978-4-9902356-6-6.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).