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Konzeption eines Fördersystems zum Abbau von Manganknollen

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Zusammenfassung

Obwohl der Rohstoffbedarf und die Preisentwicklung auf den Metallmärkten geradezu gegenläufig im Vergleich zur Prognose von vor zehn Jahren eingetreten sind, ist das Interesse an Tiefsee-Erzen wieder etwas gestiegen. Dies liegt neben der allgemeinen Weiterentwicklung der Forschung auf diesem Gebiet auch daran, daß einige Industrieländer durch Zeichnung des Seerechtsvertrages Aktivitäten zeigen. So wird derzeit beispielsweise ein deutsch-französisches Forschungsprojekt in Zusammenarbeit mit der Industrie und mehreren Hochschulinstituten zur Technologieentwicklung des Tiefseebergbaus auf Manganknollen mit Mitteln des Bundesministeriums für Forschung und Technologie (BMFT) gefördert.

Im Rahmen des vorliegenden Beitrages werden die technologischen Hauptprobleme zur groß-technischen Gewinnung von Manganknollen, welche die interessierenden Wertmetalle Nickel, Kupfer und Kobalt enthalten, aufgezeigt. Unter Beachtung der Haupteinflußgrößen wird ein flexibles Fördersystem vorgestellt, und anhand dieses Gesamtkonzeptes wird eine Spezifikation einer geeigneten Aufnehmermaschine (Manganknollenkollektor) abgeleitet. Eine unter Berücksichtigung der Betriebs- und Umgebungsbedingungen durchgeführte Grobspezifikation führt dabei zu einem ferngesteuerten selbstfahrenden Kollektor auf einem großflächigen Raupenfahrwerk, dessen elektrohydraulischer Fahr- und Lenkantrieb als eine Hauptbaugruppe an einem Versuchsmuster in einer Druckkammeranlage unter einem Umgebungsdruck von 60 MPa (600 bar) geprüft wurde.

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Literatur

  1. Mero, J.L.: The Mineral Resources of the Sea. Amsterdam/London/New York: Elsevier, 1965.

    Google Scholar 

  2. Murray, J. u.A.F. Renard: Deep sea deposits. Rep. Scientific Result Exploration. Voyage Challenger, 1891.

  3. Dorstewitz, G., D. Denk u.W. Ritschel: Meeresbergbau auf Kobalt, Kupfer, Mangan und Nickel. Bergbau, Rohstoffe, Energie, Bd. 6, Meeresbergbau auf Kobalt, Kupfer, Mangan und Nickel. Essen: Verlag Glückauf, 1971.

    Google Scholar 

  4. Dick, R.: Tiefseebergbau versus Landbergbau. Metall-produktion aus Manganknollen und Nickellateriterzen im Wirtschaftlichkeitsvergleich. (Kieler Arbeitspapiere Nr. 131) Kiel: Institut für Weltwirtschaft, 1981.

    Google Scholar 

  5. N.N.: Systemtechnik-Überlegungen und Vorschläge der Wirtschaftsvereinigung industrieller Meerestechnik. Düsseldorf, 1973.

  6. Engelmann, H.: Untersuchung der vertikalen hydraulischen Förderung von groben Feststoffen. Diss. TU Clausthal, 1978.

  7. Hering, N.: Metall aus Tiefsee-Erzen. Stahl u. Eisen (1971) Nr. 8, S. 452/59.

    Google Scholar 

  8. Clauss, G.: Economics of Deep Ocean Mining Systems. Schiff u. Hafen. Bd. 25 (1973) Nr. 2, S. 119/26.

    Google Scholar 

  9. Kröger, K.: Fördersysteme für den Tiefseebergbau. Schriftenreihe GDMB, Gesellschaft Deutscher Metallhütten- und Bergleute. Heft Nr. 30, S. 65/78, Rezente Lagerstätten im marinen Bereich TU Clausthal, 1976.

  10. Chaziteodorou, G.: Grundlagen des Meeresbergbaus. Ein Beitrag zur Gewinnung und Förderung von festen mineralischen Rohstoffen aus dem Meer. Stuttgart: Dr. Riederer-Verlag GmbH, 1976/77.

    Google Scholar 

  11. Melcher, P.R.: Übersicht über die Förderungsmöglichkeiten mineralischer Rohstoffe aus der Tiefsee.—Unveröffentlichte Patentrecherche. Univ.-GH Siegen, 1982.

  12. Masuda, Y., M.J. Cruickshank u.J.L. Mero: Continuous bucket-line dredging at 12,000 feet. Offshore Technology Conference OTC 1410, Houston, 1971.

  13. König, C.: Vertikale Förderung von Manganknollen. In: Berichtswerk des 7. Seminars Meerestechnik TU Clausthal/TU Berlin, Reihe Marine Rohstoffe und Meerestechnik, Bd. 1: Marine Rohstoffgewinnung, Essen: Verlag Glückauf, 1979, S. 150/72.

    Google Scholar 

  14. Lecourt, E.J. u.D.W. Williams: Deep Ocean mining new application for oil field and marine equipment. Offshore Technology Conference OTC 1412. Houston, 1971.

  15. Junklewitz, J.: Theoretische Untersuchungen der physikalischen Vorgänge beim pneumatischen und hydraulischen senkrechten Feststofftransport unter besonderer Berücksichtigung der Verhältnisse bei der pneumatischen Förderung von Feinkohle und bei der hydraulischen Förderung von Manganknollen. Diss. TH Aachen, 1972.

  16. Dedegil, M.Y.: Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Förderung von Schüttgütern nach dem Lufthebeverfahren. Diss. TH Karlsruhe, 1974.

  17. Weber, M., Y. Dedegil u.G. Feldle: New experimental results regarding extreme operating conditions in air lifting and vertical hydraulic transport of solids according to the jet lift principle and its applicability to deep-sea mining. Hydrotransport 5. Internat. Conf. on the Hydraulic transport of solids in pipes. May 1978, Cronfield, BHRA.

  18. Boin, U.: Grenzen und Möglichkeiten des Meeresbergbaus für die Gewinnung mineralischer Rohstoffe am Beispiel der Manganknollen. Erzmetall Bd. 32 (1979).

  19. Blissenbach, E. u.H. Rieger: Die III. UN-Seerechtskonferenz in Caracas. Meerestechnik Marine Technology mt Bd. 5 (1974) Nr. 6, S. 181/85.

    Google Scholar 

  20. N.N.: Meeressymposium 1980, UN-Seerechtskonferenz und deutsche Meeresinteressen. Protokoll des Meeressymposiums, Kiel, 1980.

  21. Hauser, W.: Die rechtliche Gestaltung des Tiefseebergbaus nach der Seerechtskonvention. Diss. Univ. Frankfurt, 1982.

  22. Hahlbrock, U.: Aufnehmermaschinen für den Meeresbergbau. Berichtswerk über das 8. Aufbauseminar Meerestechnik, TU Berlin/TU Clausthal, 1980, S. M1/44.

  23. Schwarz, W.: Entwicklungstendenzen beim Tiefseebergbau unter dem Aspekt der Fördertechnik. Unveröffentlichter Seminarbeitrag Univ. GH Siegen, Juli 1982.

  24. Melcher, P.R. u.W. Schwarz: Fahr- und Lenkantrieb einer Tiefsee-Arbeitsmaschine. In: Ölhydraulik und Pneumatik (o+p) Bd. 30 (1986) Nr. 8, S. 581/86.

  25. Avula, X.J.R.: Soil mechanics approach to the performance of underwater terrain vehicles. Interocean ’73, Düsseldorf, 1973.

  26. Herrmann, H.G.: Trafficability and Performance Analyses for a Deep Ocean Running Gear Module for an Undersea Vehicle. Marine Technology Oceans ’78— The Ocean Challence fourth annual combined MTS-IEEE Conf. Washington 1978, S. 723/28.

  27. Janosi, Z. u.B. Hanamoto: The analytical determination of drawbar pulls as a function of slip for tracked vehicles in deformable soils. Proceed. of 1st Int. Conf. ISTVS, Turin, 1961.

  28. Wiendieck, K.W.: Studie zur technischen Konzeption von Meeresboden-Fahrzeugen. Meerestechnik mt Bd. 3 (1972) Nr. 2, S. 41/48.

    Google Scholar 

  29. N.N.: Remotely Operated Vehicles. Prepared by R.F. Busby Associates, Inc. Arlington, Virginia, August 1979.

  30. Kühn, G. u.Chr. Benoit: Entwicklung, Bau und Betrieb eines ferngelenkten Unterwasser-Bodenuntersuchungsgerätes. IMT 82-123/01.

  31. Motte, P. u.P. Augustin: Unterwasser-Arbeitsgerät „UWAG I”. Meerestechnik mt Bd. 12 (1981) Nr. 1, S. 1/6.

    Google Scholar 

  32. Hess, G.: Auswertung und Ergebnisse der Manganknollen-Exploration. Interocean Kongreß-Berichtswerk IO ’76, Berlin, 1976, S. 42/55.

  33. Sorem, K. u.R.H. Fewkes: Manganese Nodules. Research Data and Methods of Investigation. Pullman, Washington: IFI/Plenum 1979.

    Google Scholar 

  34. Özkara, M.: Untersuchungen der Makroeigenschaften, Geochemie, Mineralogie und Mikrogefüge von Manganknollen der Tiefsee. Diss. TU Clausthal, 1978.

  35. Schott, W.: Die Fahrten des Forschungsschiffes „Valdivia”. Geologisches Jahrbuch Reihe D, Heft 38. Hannover, 1980.

  36. Riedel, O.: Abbau- und Transport-Technologien für Manganknollen. Mitteilungen aus den Arbeitsbereichen der Metallgesellschaft, Ausgabe 18, Frankfurt, 1975.

  37. Fellerer, F.: Manganknollen. Geol. Jahrbuch, D 38 (1980) S. 35/76.

    Google Scholar 

  38. Meyer, K.: Surface sediment- and manganese nodules facies, encountered on RV “Valdivia” cruises 1972/73. Meerestechnik mt Bd. 4 (1973) S. 196/99.

    Google Scholar 

  39. Heezen, B.C., M. Tharp u.M. Ewing: The floors of the oceans. Geol. Sov. Am. Spec. Pap. 65 (1959).

  40. Seibold, E.: Der Meeresboden: Ergebnisse und Probleme der Meeresbiologie. Berlin/Heidelberg/New York: Springer Verlag, 1974.

    Google Scholar 

  41. Hayes, S.P.: The bottom boundary lager in the eastern tropical Pacific. J. Phys. Oceanography Bd. 10, S. 315/29.

  42. DIN 4022: Baugrund und Grundwasser. Benennung und Beschreibung von Bodenarten und Fels. Berlin: Beuth-Vertrieb, 1969.

  43. Horn, D.R., B.M. Horn u.M.N. Delach: Copper and nickel content of ocean ferromanganese deposits and their relation to properties of the substrates. Papers on the origin and distribution of manganese nodules in the pacific and prospects for exploration. Symp. Honolulu, 1973.

  44. DIN 18122: Untersuchung von Bodenproben, Zustandsgrenzen (Konsistenzgrenzen), Bestimmung der Fließ- und Ausrollgrenze. Teil 1, Baugrund, Berlin: Beuth-Vertrieb, 1976.

  45. Lettau, O.: Bodenmechanische Bord- und Landlaboruntersuchungen an pazifischen Tiefseesedimenten. BMFT-FM-M78-02, Bonn, 1978.

  46. Noorany, I. u.J.T. Fuller: Soil-Machine Interaction Studies for Manganese Nodule Mining. 14th Offshore Technology Conf. OTC 4261, Houston, Texas, 1982.

  47. Glasby, G.P.: Marine Manganese Deposits. Elsevier Oceanography Series, 15. Amsterdam/Oxford/New York: Elsevier Scientific, Publishing Company 1977.

    Google Scholar 

  48. Yushisfumi, T., M. Tsugio u.O. Shigeo: Winds and Waves of the North Pacific Ocean. In: Paper of ship research. Hrsg.: Ship research Institus of Tokio. Tokio, März 1980.

  49. U.S. NAVY: Marine Climatic Atlas of the world. Vol. 2, North pacific ocean. Pub. by the Naval Weather service detachment Nav. Air 50-1 c-5-29 (USA). Asheville, N.C., März 1977.

  50. Bekker, M.G.: Introduction to Termin-Vehicle Systems. Ann Arbor: The University of Michigan Press, 1969.

    Google Scholar 

  51. Keller, G.H.: Shear strength and other physical properties of sediments from the ocean basins. Civil Engineering in the Oceans, Proc. ASCE Conf., San Francisco, 1967, S. 391/417.

  52. Krüger, J. u.K.-H. Schwarz: Verhüttung von Manganknollen. Mitteilungen aus den Arbeitsbereichen der Metallgesellschaft AG, Ausgabe 18, Frankfurt, 1975.

  53. Leonhard, H.: Untersuchungen zur Aufbereitbarkeit von Manganknollen. Diss. TH Aachen, 1979.

  54. Kaliszky, S.: Plastizitätslehre. Budapest/Düsseldorf: VDI-Verlag, 1984.

    MATH  Google Scholar 

  55. Terzaghi, K.: Theoretische Bodenmechanik. Berlin: Springer Verlag, 1954.

    Google Scholar 

  56. Taylor, D.W.: Reports on Cooperative Research on Stress, Deformation and Strength Characteristics of Soils. M.I.T.: 1944.

  57. Bishop, A.W. u.G. Eldin: The Requirements for Measuring the Coefficient of Earth Pressure. Geotechnique Bd. 2 (1950).

  58. Drucker, D.C. u.W. Prager: Soil mechanics and plastic analysis or limit design. Quart. Appl. Math. Bd. 10 (1952) S. 157/65.

    MathSciNet  Google Scholar 

  59. Pregl, O. u.R. Zach: Erfassung der Zusammendrückbarkeit und der Scherfestigkeit von Böden für konventionelle Nachweise. Geotechnik, Essen Bd. 6 (1983) Nr. 2, S. 70/76.

    Google Scholar 

  60. Gierse, F.J.: Begleittext zur Vorlesung „Methodik des Konstruierens”. Univ.-GH Siegen, Auflage 1984.

  61. Bekker, M.G.: A System of Physical and Geometrical Soil Values for Determination of Vehicle Performance and Soil Trafficability. Proc. Interserv. Symp. Stevens Inst. of Tech. and Duke Univ., Office of Ord. Res., Durbam, N.C., 1955.

  62. Bekker, M.G.: Theory of Land Locomotion. The Mechanics of Vehicle Mobility. Ann Arbor, Michigan: University of Michigan Press, 1956.

    Google Scholar 

  63. Steiner, M.: Analyse, Synthese und Berechnungsmethoden der Triebkraft-, Schlupf-Kurve von Luftreifen auf nachgiebigem Boden. Diss. TU München, 1979.

  64. Bräutigam, K.: In situ-Erprobung von Tiefseekollektoren. Berichtswerk des 7. Seminars Meerestechnik TU Clausthal/TU Berlin. Reihe Marine Rohstoffe und Meerestechnik, Bd. 1: Marine Rohstoffgewinnung. Essen: Verlag Glückauf, 1979, S. 173/85.

    Google Scholar 

  65. Göhring, H.O.: Der Unterwassermotor und seine Anwendung in der Meerestechnik. Kongreß-Berichtswerk der Interocean ’76. Düsseldorf, 1976.

  66. Ring, M. u.W. Schwarz: Gestaltung und Optimierung von Kurzschlußläufermotoren für den Einsatz in Puffermedien unter hohem Druck. Forsch.-Ber. des Landes Nordrhein-Westfalen Nr. 3204. Opladen: Westdeutscher Verlag, 1986.

    Google Scholar 

  67. Johannis, E.: Lenkverhältnis und Einsinktiefe als Kriterien für die Lenkwilligkeit der Kettenfahrzeuge. ATZ Bd. 60 (1958) Nr. 5, S. 121/24.

    Google Scholar 

  68. Koessler, P. u.H. Glaubitz: Zum Wendevorgang bei Gleiskettenfahrwerken. ATZ Bd. 53 (1951) Nr. 8, S. 201/08.

    Google Scholar 

  69. Thürlimann, B. u.H. Ziegler: Plastische Berechnungsmethoden. ETH Zürich, 1963.

    Google Scholar 

  70. Prager, W.: Probleme der Plastizitätstheorie. Stuttgart: Birkhäuser Verlag, 1955.

    MATH  Google Scholar 

  71. Vollenweider, U.: Beitrag zur Behandlung bodenmechanischer Grenzwertprobleme nach der Plastizitätstheorie. Diss. ETH Zürich, 1969.

    Google Scholar 

  72. Jakobi, K.-J.: Die Berechnung großer elastoplastischer Verformungen nach der Methode der finiten Elemente auf der Basis eines erweiterten Variationsprinzips. Diss. Univ.-GH Siegen 1985.

  73. Kuhl, R.B.: Ortungs- und Navigationskomponenten für den Tiefseebergbau. HANSA-Schiffahrt-Schiffbau-Hafen. Bd. 122 (1985) Nr. 15/16, S. 1578/81.

    Google Scholar 

  74. Prandtl, L.: Über die Härte plastischer Körper. Nachr. der Gesellschaft der Wissenschaften Göttingen: Ber. der mathematisch-physikalischen Klasse. Göttingen, 1920.

  75. Freitag, W.: Theoretische Untersuchungen über die Sichtverhältnisse am Meeresgrund beim Befahren des Tiefseebodens mit Arbeitsmaschinen. Unveröffentlichte Studienarbeit am Institut für Konstruktion der Univ.-GH. Siegen, 1986.

  76. Drenkelfort, H.: Ortung und Kommunikation. In: Meerestechnologie. München: Verlag Karl Thiemig 1972, S. 296/328.

    Google Scholar 

  77. Beiersdorf, H.: Überblick über die morphologischen und geologischen Verhältnisse in den Arbeitsgebieten der Forschungsfahrt VA 13/1. Ergebnisse der Manganknollen-Wissenschaftsfahrt VA 13/1, BGR, Hannover, 1976.

    Google Scholar 

  78. Halbach, B., M. Özkara u.E. Rehm Bericht der Arbeitsgruppe der TU Clausthal. Fahrtbericht VA 13/1, BGR, Hannover, 1976.

    Google Scholar 

  79. Abich, G.: Verankerungen einer Navigationsboje (NAREF) für die Manganknollenexploration in Tiefseege-wässern bei Hawaii. Interocean ’76, Düsseldorf, 1976.

  80. Ziehm, H.: Schallwellen im Meer. In: Erforschung des Meeres. Frankfurt: Umschau Verlag, 1970.

    Google Scholar 

  81. Dietrich, G.: Allgemeine Meereskunde. Berlin, 1965.

  82. Hayes, D.E. u.M. Ewing: The Louisville Ridge. In: Antartic oceanology. I,Reid, J.L. (Editor), Amer. Geophys. Union, S. 223/28.

  83. Ried, I.L.: Preliminary results of the measurements of deep currents in the Pacific Ocean. London 221 (1969), S. 848.

    Article  Google Scholar 

  84. Edmond, J.M. u.J.G. Chung, Schlater: Pacific bottom water. J. Geophys. Res. Bd. 76 (1971) S. 8089/97.

    Article  Google Scholar 

  85. Johnson, D.A.: Eastward-flowing button currents along the Clipperton Fracture Zone. Deep sea Research, Bd. 19 (1972) S. 253/57.

    Google Scholar 

  86. Melcher, P.R.: Untersuchungen über das Befahren des Tiefseebodens mit aktiven Manganknollenkollektoren. Diss. Univ.-GH Siegen, 1986.

  87. Amann, H.: Technische Entwicklungen im Tiefseebergbau— Stand und Nutzanwendung. In: Berichtswerk zum 10. Aufbauseminar Meerestechnik, TU Berlin 1987, S. 19/47.

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  1. Institut für Konstruktion des Fachbereiches Maschinentechnik der Universität Siegen, Siegen, Deutschland

    Paul R. Melcher

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Melcher, P.R. Konzeption eines Fördersystems zum Abbau von Manganknollen. Forsch Ing-Wes 55, 16–31 (1989). https://doi.org/10.1007/BF02559012

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