JP6393311B2 - 超吸収材により部分的に処理されたばらの鉄鉱石を積載する方法 - Google Patents

Description

本発明の目的は、部分的にＳＡＰによって処理された鉱石を、鉱石ばら積み貨物船の貨物室に積載するための方法である。

本発明は、鉱石、特に鉄鉱石の海上輸送に関する。この種の輸送が安全性の問題を提起していることは公知の事実である。鉱石中に含まれる水は、貨物室内での鉱石の突然の滑りまたは横滑りの原因となり、時には重大な事故の原因となり得る。

関連する量が多いので鉄鉱石が最初に懸念されるが、同じ問題が他の鉱石にも生じ得る。

出願人は、この問題に対して、特許文献１において、積載中の鉄鉱石に超吸収性高分子（ＳＡＰ）を組み込むことを提案する解決策を発見した。

空隙率を低下させた高分子による水の吸収は、残留水が貨物室の底に移動するのを防止する。

実物大の試験は、望ましい結果が得られた。しかし、その処理は、コストや組み込まれる実装のために、広く使用されることはない。平均すると、７〜９％で湿気を帯びた１０〜１５万トンの鉱石に対して、５０〜１００トンの超吸収剤が必要とされる。

さらに、鉱石は、その粒子サイズ、その空隙率、不純物含量および積載方法により、それぞれが独自に作用する。

実際には、ＳＡＰ高分子は、大量の水を遮蔽するために、積載プロセスを通じて、船に積載するために使用されるコンベヤベルトに添加される。

仏国特許出願公開第２７１２３０６号明細書

最近の研究では、鉱石へのＳＡＰの一貫した添加にもかかわらず、おそらく超吸収剤の膨張速度のために、水の多くの部分が、貨物室の底に移動し、海上での事故の原因となっていることがわかってきている。

したがって、本発明により解決すべき問題は、超吸収剤の消費を減らしつつ、貨物室の底への水の移動を排除する、すべての種類の鉱石に一般化可能な鉱石処理方法を明確にすることである。

これらの問題に対処するために、出願人は、超吸収性高分子（ＳＡＰ）を使用することにより、鉱石輸送の安定性を改善する、ばら積み貨物船へのばら積み積載の方法を開発した。

より具体的には、本発明の目的は、超吸収性高分子（ＳＡＰ）により処理された鉱石の部分と、超吸収性高分子（ＳＡＰ）により処理されていない鉱石の部分とが連続して貨物室に積載される、ばら積み貨物船の貨物室への積載の方法である。

実際には、超吸収性高分子（ＳＡＰ）により処理された鉱石の部分は、貨物室の底の全体にわたって拡がる下層を形成し、鉱石の処理されていない部分は、上層、有利には下層の表面の全体にわたって拡がる上層を形成する。

本発明によれば、下層および上層は、一定の厚さであってもよく、または一定の厚さでなくてもよい。実際には、以下に見られるように、層は、平面である必要はない。貨物室内に下げられ、貨物室外に上げられる必要のある特定のブルドーザの必要性をなくす山または小山の形態で積載される。

別の特徴によれば、鉱石は、可変ＳＡＰ濃度により処理される。言い換えると、ばら積み貨物船の下層は、さまざまなＳＡＰ高分子濃度で混合された、鉱石のＳＡＰとの異なる混合物を含むことができる。一般的には、最大濃度は、貨物室の底となる。実際には、ＳＡＰにより処理される鉱石の容量は、最大で貨物室の容量の７０％を示す。

本発明によれば、ＳＡＰ高分子は、いかなる技術的な限定もなされることなく、以下の水溶性モノマーの重合により生じる網目状の重合体である。
−有利には、アクリルアミドおよびその誘導体、Ｎ−ビニルピロリドン、ならびにアクリロイルモルホリンを含む群から選択される非イオン性モノマー
−好ましくは、（メタ）アクリル酸およびその塩、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＴＢＳ）およびその塩を含む群から選択されるアニオン性モノマー
−ジアリルジメチルアンモニウムクロライド（ＤＡＤＭＡＣ）、ジアルキルアミノエチルアクリレート（ＡＤＡＭＥ）およびジアルキルアミノエチルメタクリレート（ＭＡＤＡＭＥ）、ならびにそれらの酸化体または四級化体などのカチオン性モノマー

出願人は、いくつかの高分子が、輸送中の鉱石の安定性を改善することが可能であることを示した。

これらの高分子は、部分的または全体的に中和されたアクリルアミドおよびアクリル酸、ならびに、部分的または全体的に中和された２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＴＢＳ）、および／または、たとえばエトキシル化アルキル（メタ）アクリレートまたはエトキシル化アルキル（メタ）アクリルアミドなどの疎水性のモノマーに基づいた網目状の共重合体である。ＡＴＢＳは、概して、モノマーの全体に対して３０％モル含量であり、疎水性モノマーは、５％モル含量である。

好ましい実施形態では、ＳＡＰは、鉱石の組み込みを可能にし、積載時に遅延効果を有する広い粒子サイズを有している。広い粒子サイズとは、１ｍｍ未満のサイズのＳＡＰ粒子の群、および１〜４ｍｍのサイズのＳＡＰ粒子の群により指定される２つの粒子群を意味している。２つの群の割合は、鉱石の粒子サイズに応じて調節される。

出願人はまた、アクリルアミドに基づいた水溶性の線状高分子を、鉱石とＳＡＰの混合物に添加することが、輸送中の鉱石の安定性の性能を改善することを示した。好ましくは、この高分子は、１０００万ダルトンを超える分子量を有し、好ましくは、アクリルアミドおよびアクリル酸ナトリウムに基づく共重合体である。この場合、ＳＡＰに対するこの線状高分子の量は、概して１〜１０重量％である。

流動化ベントナイトまたは炭酸カルシウムのような他の化合物を、鉱石とＳＡＰとの混合物に添加することができる。

実際には、ＳＡＰ、任意に線状高分子および他の化合物と、鉱石との混合は、ばら積み貨物船の貨物室の中にばらの鉱石を運ぶコンベヤベルトの上で実行される。生成物は、鉱石上に堆積され、振動および自然攪拌により、得られた混合物が確実に均一なものとなる。

鉱石に混合されるＳＡＰ高分子の量は、０．０５〜１重量％である。その量は、混合物で満たされる貨物室の高さに応じて変化し、下層は、有利には、上層よりも多い量のＳＡＰを含む。

以下の例および添付図面は、本発明および得られる利点を示している。

鉱石貨物船の船体の断面図を示す。船体１は、固有の貨物室２を含み、その両側はバラストタンク３である。 鉱石貨物船の船体の断面図を示す。船体１は、固有の貨物室２を含み、その両側はバラストタンク３である。

図１は、鉱石貨物船の貨物室の下層（５０％容量）が、鉱石とＳＡＰとの混合物４により満たされ、上層５が、ＳＡＰを含まない鉱石で満たされている、本発明の一実施形態を示している。

図２は、鉱石貨物船の貨物室の下層（１／３の容量）が、鉱石と濃度２ｘのＳＡＰとの混合物６により満たされ、上層８（１／３の容量）が、ＳＡＰを含まない鉱石で満たされている、本発明の別の実施形態を示している。

例
例１−先行技術
１２万トンの鉱石貨物船が、鉄鉱石と、アクリルアミドおよびアクリル酸ナトリウム（モル比７０／３０％）の網目状共重合体のＳＡＰ高分子粉末（０．２重量％）との混合物で満たされている。船が到着して、超吸収剤（ＳＡＰ）の膨張した粒が、大量の鉱石から外に取り出されると、貨物室の底からのＳＡＰが、その重量の８０〜１２０倍に膨張し（３００倍の理論吸収）、その一方で上層では、膨張は、１０〜３０倍のみであることがわかった。したがって、多くの量の超吸収剤は、最適の効率を生み出していなかった。

一方、「流動化」現象は、水の移動のために相対湿度が１０または２０％上昇し得る、貨物室の底で生じていた。「流動化」、言い換えると輸送中の鉱石の安定性のこれらの問題は、海上での事故の潜在的な原因となる。

３つの試験を、本発明の方法に従って行なった。

例２−ばら積み貨物船の貨物室の下側部分のみのＳＡＰ高分子
同じ超吸収剤（０．３４重量％）が、船の貨物室の下側半分内で混合され、積載物の残りは、ＳＡＰを含まない。底において、膨張は、５０〜１００倍であり、中央において、５０倍を超えている。したがって、船の下側部分におけるこの濃度は、少ない消費で、より効率的な水の吸収を可能にすることがわかる。ＳＡＰ高分子の平均消費量は、０．１７重量％である。消費削減は１５％であり、これは、鉱石貨物船のスケールではかなりの量であり、技術をより手頃にする。

例３−２層におけるＳＡＰの分配
貨物室の下側部分（１／３の容量）が、鉄鉱石と、０．３重量％の濃度の同じ超吸収剤との混合物を含む層により満たされる。そして、貨物室の中間部分（１／３の容量）が、鉱石と、０．１５重量％の濃度の同じ超吸収剤との混合物を含む層で満たされる。貨物室の残りの部分が、鉱石単体で満たされる。すべてにおいて、積載物の平均濃度は、０．１５重量％である。得られた結果は、例２で得られた結果と同等であるが、より低いＳＡＰ消費であった。消費削減は、２５％である。

例４−水溶性の線状高分子と組み合わされた高分子により改良されたＳＡＰ
例２が、別のＳＡＰ高分子を用いて再現された。アクリルアミド（６９．９５モル％）、アクリル酸ナトリウム（２７モル％）、ＡＴＢＳナトリウム（３モル％）およびベヘニル２５−エトキシル化メタクリレート（０．０５モル％）の網目状共重合体のＳＡＰ高分子を０．２６重量％だけ、１８００万の分子量を有するアクリルアミド−アクリル酸ナトリウム（７０／３０モル％）の水溶性ポリアクリルアミドとともに、鉱石へ添加することにより、移動率を再び強く減少させ、ＳＡＰが添加された積載物の深さを通して均一となる吸収を可能にすることがわかった。この場合には、ＳＡＰに対するこの線状高分子の量は５重量％である。ＳＡＰ高分子の平均消費は、線状高分子の平均消費が０．００６５重量％であるのに対して、０．１３重量％であり、その結果、高分子の全消費は、０．１３６５重量％である。消費削減は、３２％である。

これらは平均値であり、同じ積載物で７〜９％の間で変化する含水率を有する１０〜１５万トンの範囲の重量に正確な分析を実行することは非常に難しい。特に、本方法は、熱帯国の雨季の間、鉱石が、積み上げられているとき、および積載されている過程において、雨に濡れる時に、特に有効である。

これにより、「流動化」が生じないことを保証することが難しいときに、鉱石貨物船のキャプテンが、積載物を受け取るリスクを取ることが非常に難しくなる。

ＴＭＬ（輸送許容水分値）は、鉱石の水分の限界であり、それを越えると、鉱石が液化して、鉱石貨物船の安定性に潜在的なリスクをもたらす。

ＴＭＬを決定する方法は、「検査室検査の手順、関連装置および基準」と題された、ＩＭＳＢＣ規則（国際海上固体ばら積み貨物）の付録２に詳細に記載されている。

ＴＭＬの決定により、鉱石貨物船輸送のための法的拘束力を持つ文書として考慮される証明書の発行がなされる。鉱石を運ぶ会社は、積載したい鉱石の積載時の水分が、計算され、証明されたＴＭＬよりも低いことを、船のキャプテンおよび海洋当局に示さなければならない。

「固体ばら積み貨物規則」についての国際海事機関（ＩＭＯ）の基準に従って実行された検査室検査は、固体ばら積み輸送についての基準を設定し、２０または４０日後の高分子の効率を評価することを可能にする。

これをするために、１５ｋｇの鉄鉱石が、ＳＡＰ高分子と、および場合によっては線状高分子と混合される。水は、混合物の湿度がＴＭＬのレベルに持ち上げられるまで添加される。得られた混合物は、容器の中に置かれ、次に振動台上に置かれる。容器は、水分の損失と鉱石の乾燥を避けるために密閉され、７ｋｇの重量が容器の上部に置かれる。２０日または４０日の間、台は、１時間毎に１５分間振動し、ばら積み貨物船の貨物室の中で持続する衝撃をシミュレートする。

３〜４日毎に、蓋が取り除かれ、ＴＭＬを決定するために実行される検査と同じ手順を用いて鉱石の状態（液化）を検査するために貫入試験が実行される。

ＡＭＰＳを含むＳＡＰ高分子の使用、およびＳＡＰ高分子の線状高分子との混合は、水分の吸収をより早くする。吸収率は、２０％から１００％に増加する。ＴＭＬは、３％から５％まで増加し、その量は、鉱石ばら積み貨物船に積載するのに、かなりの量であり、より多くの量を提供する。積載中に残留水は無い。船は、平面の層ではなく、山により積載可能であり、鉱石貨物船の所有者にとって貴重な時間が得られる。層状に積載することは、貨物室の中および外に上下させなければならないブルドーザの操作を必要とする。

超吸収性積載物を３０％、おそらくは５０％削減し、船のためのコストおよび量を、ほぼ３０トンのＳＡＰだけ削減できることを示してきた。これは、技術を、鉱石輸送会社に対してなおいっそう手頃なものとする。

明らかに、当業者は、たとえば積載工程の間にＳＡＰの積載を徐々に減少させる工程を用いることにより、底層におけるＳＡＰの量を大きく増加させることにより、たとえばより高い剛性を生成するベントナイト、デンプンまたは尿素の積載を含むＳＡＰを組み込むことで、より速い吸収速度を与えることにより、本方法を修正することが可能であろう。望ましい目的は、積載物の「流動化」を避けるために常に水を十分に遮断することである。

Claims (2)

1. ばら積み貨物船の貨物室に積載する方法であって、前記貨物室に、連続して、超吸収性高分子（ＳＡＰ）、およびアクリルアミドに基づいた水溶性の線状高分子により処理された鉱石の部分と、超吸収性高分子（ＳＡＰ）により処理されていない鉱石の部分とが積載される、方法。
2. ＳＡＰに対する線状高分子の量が、１〜１０重量％であることを特徴とする請求項１記載の方法。

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