海底鉱物資源の揚鉱のためのベントナイト懸濁液の粘性特性評価

―ビンガム流体としての挙動に着目した変水頭フロー試験による分析―

抄録

海底鉱物資源の開発では，1,000 m 超の深海から海上まで鉱石を輸送（揚鉱）する必要ある。揚鉱における 輸送効率の向上を目指して，著者らはベントナイト懸濁液と珪砂を配合した輸送媒体であるキャリア物質 （Carrirer Material，以下CM）を用いることを提案している。輸送効率の評価では，CM の粘性特性（せん 断応力τとずり速度 ý の関係）の評価が重要であり，粒状体を含む試料にも適用可能な粘度計測手法である 変水頭フロー試験により種々の配合によるCMの粘性特性を評価した。CM の粘性特性は ý ≒1.0/sを境に 線形でモデル化するバイリニアモデルが有用であることが確認されるとともに，CM の粘性パラメータ（塑 性粘度η_p と降伏応力τ_y）とCM の配合の関係をモデル化した。