CN105143475B - 装载经超吸水剂方式进行部分处理的散装铁矿石的方法 - Google Patents

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Abstract

一种装载散货船的船舱的方法，其中船舱被相继装载经超吸收性聚合物(SAP)处理的矿石部分和未经超吸收性聚合物(SAP)处理的矿石部分。

Description

装载经超吸水剂方式进行部分处理的散装铁矿石的方法
本发明的目的是一种部分利用SAP，向矿石散货船的货舱装载的方法。
本发明涉及矿石，尤其是铁矿石的海上运输。众所周知的事实是这种类型的运输存在着安全问题。矿石中所含的水会导致货舱中的矿石突然滑动或移动，有时会引起严重的事故。
铁矿石因为体积很大而第一个受到关注，但其它矿石也会出现同样的问题。
本申请人在专利FR 2712 306中已经发现了这一问题的解决方案，提出在装载期间将超吸收性聚合物(SAP)掺入铁矿石中。
水被聚合物吸收结合孔隙率的降低，防止了残留的水朝向货舱底部迁移。
全面测试已经得到了所希望的结果。然而，这个方法因为所涉及的成本和实施问题而并未被广泛使用。对于100至150 000吨的含水量为7-9％的湿矿石，平均需要50至100吨的超吸水剂。
此外，每个矿石因为其粒径、孔隙率、杂质含量和装载方法而表现各异。
在实践中，在整个装载过程中，将SAP聚合物加入到用于装载船舶的传送带上，以阻止矿石堆中的水。
最近的研究揭示了，尽管向矿石中均匀加入SAP，但是可能是因为超吸水剂的膨胀速度，很大一部分的水迁移到货舱的底部，并且会在海上引起事故。
因此，本发明所要解决的问题是，开发一种可以推广到各种类型的矿石的矿石处理方法，其消除了水向货舱底部的迁移，同时减少了超吸水剂的消耗。
为了解决这些问题，申请人开发了通过使用超吸收性聚合物(SAP)，向散货船散装地装载矿石的方法，其改善了矿石运输的稳定性。
更具体地说，本发明的目的是向散货船的货舱装载矿石的方法，其中货舱被陆续装载一部分经超吸收性聚合物(SAP)处理的矿石和一部分未经超吸收聚合物(SAP)处理的矿石。
在实践中，经超吸收性聚合物(SAP)处理的矿石部分形成下层分散在货舱的整个底部，而未经处理的矿石部分形成上层，有利地分布在下层的整个表面上。
根据本发明，下层和上层可以具有或者可以不具有恒定的厚度。特别地，如在下面看到的那样，这些层不必是平面的。事实上，装载成堆或小堆的形式，以避免使用在货舱中必须被降低和升高的专用装载器。
根据另一个特性，矿石以不同浓度的SAP处理。换句话说，在散货船的下层可含有矿石与具可变的SAP聚合物浓度的SAP的不同的混合物。通常，最大浓度将在货舱底部。在实践中，用SAP处理的矿石体积最多代表在货舱体积的70％。
根据本发明，SAP聚合物是从下列水溶性单体聚合衍生的交联聚合物，而没有任何技术限制：
-非离子单体，有利地选自含丙烯酰胺及其衍生物，N-乙烯基吡咯烷酮，和丙烯酰吗啉的组。
-阴离子单体，优选地选自含(甲基)丙烯酸和它们的盐，2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(ATBS)及其盐的组。
-阳离子单体，例如二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)和二烷基氨基丙烯酸乙酯(ADAME)和二烷基氨基甲基丙烯酸乙酯(MADAME)，以及它们的酸化或季铵化形式。
申请人已经发现，一些聚合物可在运输过程中提高矿石的稳定性。
这些聚合物是基于丙烯酰胺和丙烯酸的、部分或完全中和的以及还基于2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(ATBS)的、部分或完全中和的和/或疏水性单体如，例如乙氧基化烷基(甲基)丙烯酸酯或乙氧基化烷基(甲基)丙烯酰胺的交联共聚物。ATBS一般代表相比于全部单体低于30％摩尔含量并且疏水性单体小于5％摩尔含量。
在优选实施方案中，SAP具有宽粒径以允许掺入矿石并对装载具有延迟效应。对于宽粒径，是指被指定的2种颗粒群，其分别是尺寸小于1mm的SAP颗粒群和尺寸在1至4mm之间的SAP颗粒群。两个群的比例将根据矿石的粒径进行调整。
申请人还证明，向矿石和SAP的混合物中添加基于丙烯酰胺的线性水溶性聚合物会改善矿石在运输期间的稳定性能。优选地，该聚合物将具有超过1千万道尔顿的分子量并且将优选基于丙烯酰胺和丙烯酸钠的共聚物。在这种情况下，该线性聚合物相比SAP的量一般将在按重量计1和10％之间。
可将其它化合物如流态化膨润土或碳酸钙加入到矿石和SAP的混合物中。
实践中，SAP、所述线性聚合物和任选的其它化合物，与矿石的混合是在将散装矿石输送到散货船的货舱的传送带上进行。产品沉积在矿石上并且振动和自然混合确保了生成的混合物是均匀的。
混合到矿石中的SAP聚合物的量是在以重量计0.05至1％之间。它将根据该混合物所要装填的货舱的高度来变化，下部有利地含有比上部更大量的SAP。
以下实施例和附图说明本发明以及所得到的优点。
图1和图2示出矿石运输船船体的剖面图。船体(1)含有货舱(2)，在货舱(2)的两侧是压载舱(3)。
图1表示本发明的一个实施方案，其中运输船货舱的下部(50％体积)装有矿石和SAP的混合物(4)，同时上部(5)装有矿石而没有SAP。
图2表示发明的另一个实施方案，其中运输船货舱的下部(体积的三分之一)装有矿石和SAP(以2×的浓度)的混合物(6)，和上部(8)(体积的三分之一)装有矿石而没有SAP。
实施例：
实施例1-现有技术
120000吨矿石运输船装有铁矿石与按重量计0.2％的SAP聚合物粉末的混合物，所述SAP聚合物是丙烯酰胺和丙烯酸钠(以％70/30的摩尔比)的交联共聚物。在船到来时，从矿石堆中选出溶胀的超吸收剂(SAP)颗粒并发现来自货舱底部的SAP已经膨胀至其重量的80-120倍(为理论吸收的300倍)，而在上半部分，溶胀只有10到30倍。因此，大量的超吸水剂没有发挥最佳的功效。
另一方面，在货舱底部发生“流态化”现象，在货舱底部因为水迁移，相对湿度可以上升10％或20％。这些“流态化”问题，换句话说在矿石运输过程中的稳定性问题，是海上事故的潜在原因。
根据本发明的方法进行三个测试。
实施例2-仅在散货船的船舱的下部的SAP聚合物。
将相同的超吸水剂(按重量计0.34％)混合在船的货舱的下半部分，而负载的剩余部分不含有任何SAP。在底部，膨胀是50至100倍，并且在中心处超过50次。因此，看来在船的下部的该浓度使水更有效地吸收且消耗更少。SAP聚合物的平均消耗是按重量计0.17％。消耗减少是15％，考虑到矿石运输船的规模，该技术更加实惠。
实施例3-SAP在两层中的分布
货舱的下部分(体积的三分之一)装有含铁矿石与按重量计0.3％浓度的相同超吸水剂的混合物的层。然后货舱的中间部分(体积的三分之一)装有含铁矿石与按重量计0.15％浓度的相同超吸水剂的混合物的层。货舱的剩余部分仅装有矿石。总计，装载的平均浓度按重量计为0.15％。所获得的结果与在实施例2中的相当，但具有较低的SAP消耗。消耗减少是25％。
实施例4–结合线性水溶性聚合物的SAP改进的聚合物
用另一种SAP聚合物再现实施例2。可以看到向矿石中加入按重量计0.26％的SAP聚合物，以及具有1.8千万分子量的水溶性的丙烯酸钠-聚丙烯酰胺丙烯酸酯(70/30mol％)，再次强烈降低迁移率，并允许在负载高度上均匀吸收或添加SAP，所述SAP聚合物为丙烯酰胺(69.95mol％)，丙烯酸钠(27mol％)，ATBS Na(3mol％)和25-乙氧基化甲基丙烯酸二十二烷基酯(0.05mol％)的交联共聚物。在这种情况下，线性聚合物相对于SAP的量是按重量计5％。SAP聚合物的平均消耗是按重量计0.13％，而线性聚合物是按重量计0.0065％，使得聚合物的总消耗是按重量计0.1365％。消耗减少是32％。
这些是平均数字，并且对于相同负载来讲，要对水分含量在7至9％之间变化的100至150,000吨重量的负载进行准确分析是非常困难的。特别是，在热带国家的雨季，矿石都被雨水润湿并当它被堆积以及在装载过程中时，该方法尤其有效。
这使得当很难肯定它不导致“流态化”时，运输船的船长很难承担接受装载的风险。
TML(适运水分限量)是水分达到它或超过它时会液化，导致矿石运输船稳定性的可能风险的限量。
在IMSBC规则(国际海运固体散装货物)附录2中详细描述了确定TML的方法，标题是：“LABORATORY TEST PROCEDURES,ASSOCIATED APPARATUS AND STANDARDS”。
TML的确定产生了被视为对矿石运输船运输有约束力的法律文件证书的签发。运送矿石的公司必须向运输船的船长和海事部门证明，在装载时，要装载的矿石的水分比计算和认证的TML低。
根据国际海事组织(IMO)的“固体散货规则(Solid Bulk Cargoes Code)”的标准进行实验室测试，制定了固体散货运输标准，从而有可能在20或40天后评估聚合物的效率。
要做到这一点，将15kg的铁矿石与SAP聚合物和可能的与线性聚合物混合。加入水，直到混合物的水分被调整至TML的水平。将所得混合物放置在容器中，然后放置在振动台上。容器是密封的，以避免任何水分损失和矿石干燥并且将7kg重物置于其上。对于20或40天，该振动台将每小时振动15分钟，以模拟在散货船的货舱内持续的震荡。
每隔3至4天，拿下盖并使用与测定TML所进行的测试相同的方案来进行测试，以确定矿石的状态(液化)。
使用含AMPS的SAP聚合物以及SAP聚合物与线性聚合物的混合使水分吸收更快。吸收速率从20增加至100％。TML因此可以增加3％至5％，在装载矿石散货船时提供可观的且更大的自由度。在装载期间没有残留水。该船可通过堆而不是平面层来装载，为矿物运输船主赢得了宝贵的时间。以层来装载需要装载器的操作，而装载器必须在船舱内降低和升高。
已经表明，有可能将超吸水剂负载降低30％，并可能50％，因此将为船舶削减大约30吨的SAP的成本和数量。这使得该技术对矿石运输公司更加经济实惠。
显然，本领域技术人员将能够修改该方法，例如，通过在装载过程期间使用逐渐减小的SAP负载，通过较大幅度地增加在底层的SAP量，通过掺入含有例如产生更大刚性的膨润土负载，产生更快吸收速率的淀粉或尿素的SAP。所需的目标始终是充分地挡住水，以防止负载的“流态化”。

Claims (9)

1.一种装载散货船的船舱的方法，其中船舱被相继装载经超吸收性聚合物SAP处理的矿石部分和未经超吸收性聚合物SAP处理的矿石部分，其中混入矿石的SAP的量是在按重量计0.05至1％之间,
其中，经超吸收性聚合物SAP处理的矿石部分形成下层分散在船舱的整个底部，并且未经处理的矿石部分形成上层，在下层的整个表面上分布。
2.根据权利要求1所述的装载散货船的船舱的方法，其特征在于，矿石是用可变浓度的SAP处理。
3.根据权利要求1所述的装载散货船的船舱的方法，其特征在于，经SAP处理的矿石的体积占船舱体积的最多70％。
4.根据权利要求1所述的装载散货船的船舱的方法，其特征在于，SAP是基于丙烯酰胺和部分或完全中和的丙烯酸的交联共聚物，以及还基于部分或完全中和的2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(ATBS)和疏水性单体的交联共聚物。
5.根据权利要求1所述的装载散货船的船舱的方法，其特征在于，SAP是基于丙烯酰胺和部分或完全中和的丙烯酸的交联共聚物，以及还基于部分或完全中和的2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(ATBS)和疏水性单体的交联共聚物，
其中，所述疏水性单体为乙氧基化丙烯酸烷基酯、乙氧基化甲基丙烯酸烷基酯、乙氧基化烷基丙烯酰胺或乙氧基化烷基甲基丙烯酰胺的交联共聚物。
6.根据权利要求1所述的装载散货船的船舱的方法，其特征在于，SAP包含具有尺寸小于1mm的颗粒群，以及尺寸包括在1至4mm之间的颗粒群。
7.根据权利要求1所述的装载散货船的船舱的方法，其特征在于，矿石是用SAP和基于丙烯酰胺的线性水溶性聚合物处理。
8.根据权利要求7所述的装载散货船的船舱的方法，其特征在于，线性水溶性聚合物具有超过1000万道尔顿的分子量。
9.根据权利要求7或8所述的装载散货船的船舱的方法，其特征在于，线性水溶性聚合物相比SAP的量是在按重量计1至10％之间。
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