Marzenna Popek * Jakość koncentratów rud metali jako ważny element bezpieczeństwa transportu morskiego Wstęp Koncentraty rud metali, z powodu dużych gęstości, należą do ładunków ciężkich, klasyfikowanych w transporcie morskim, jako towary niebezpieczne klasy MHB. Jednym z niebezpieczeństw, występujących podczas ich przewozu, jest obniżenie lub utrata stateczności statku, spowodowana przesuwaniem się nadmiernie zawilgoconego ładunku, na skutek upłynnienia. W celu poprawy bezpieczeństwa transportu morskiego ładunków drobnocząstkowych, Międzynarodowa Organizacja Morska (International Maritime Organization IMO) opracowała zbiór zasad postępowania, ujęty w Kodeksie Bezpiecznego Przewozu Stałych Ładunków Masowych Kodek IMSBC [IMO 2009]. Doświadczenia w przewozie koncentratów rud metali wskazują, że zjawisko upłynnienia zachodzi nawet w sytuacji, gdy ładunki te są transportowane przy wilgotności poniżej dopuszczalnej transportowej zawartości wilgoci. Negatywne zjawiska, towarzyszące transportowi koncentratów rud metali, mimo stosowania zaleceń IMO, spowodowały konieczność poszukiwania innych możliwości ograniczenia zdolności do upłynniania tych ładunków. Jednym z proponowanych rozwiązań jest wprowadzenie do ładunków materiałów polimerowych, pochłaniających wilgoć. Właściwości higroskopijne wykazują zarówno polimery syntetyczne, jak i polimery pochodzące z surowców odnawialnych. Biorąc pod uwagę ochronę środowiska naturalnego, należy położyć szczególny nacisk na wykorzystanie polimerów z surowców odnawialnych, ponieważ charakteryzują się małym oddziaływaniem na środowisko naturalne i są biodegradowalne. Do grupy materiałów biodegradowalnych należą skrobiowe materiały polimerowe, które aktualnie znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Właściwości higroskopijne wybranych materiałów skrobiowych pozwalają na poszukiwanie nowych zastosowań. * Dr, Katedra Chemii i Towaroznawstwa Przemysłowego, Wydział Przedsiębiorczości i Towaroznawstwa, Akademia Morska, marzenap@am.gdynia.pl
296 Marzenna Popek Celem pracy była ocena wpływu obecności skrobiowych materiałów polimerowych w ładunku na poprawę bezpieczeństwa transportu. Oceny dokonano na podstawie oznaczenia parametrów istotnych dla transportu morskiego. Materiałami, które wykorzystano w realizowanych zadaniach badawczych były: skrobia granulowana oraz skrobi usieciowana fosforan dwuskrobiowy, acetylowany adypinian dwuskrobiowy. Oceniono wpływ ich obecności na zmiany wodoprzepuszczalności koncentratów rud w warunkach transportu morskiego. 1. Transport morski jako najważniejsza część przemysłu morskiego 1.1. Stałe ładunki masowe w transporcie morskim Przewóz towarów droga morską jest najważniejszą formą transportu na świecie. W 2009 roku stanowił ponad 80% światowych przewozów towarowych. W ciągu ostatnich trzech dekad wielkość przewozów rosła o ok. 3,1% rocznie. Transport towarów drogą morską jest ściśle powiązany ze stanem gospodarki światowej i aktualną wartością wymiany towarowej, a więc narażony jest na zmiany, zgodnie z trendami panującymi w globalnej ekonomii. Transport morski jest nadal najtańszym sposobem przewozu ogromnych ilości towarów, w porównaniu z innymi formami transportu. Koszty przewozu, przede wszystkim, zależą od trasy i aktualnej sytuacji ekonomicznej. Jednakże, coraz większe znaczenie w kontekście globalizacji procesów produkcyjnych ma dostępność usług dla przewoźników i statków oraz jakość obsługi w zakresie częstotliwości, niezawodności i bezpieczeństwa mają. Koncentraty rud metali i inne ładunki drobnocząstkowe są przewożone jako ładunki masowe. Ładunki te należą do towarów masowych, najliczniej przewożonych drogą morska, których transport rośnie z każdym rokiem. Wielkość przewozów, wymienionych typów ładunków, jest wskaźnikiem stanu gospodarki światowej [UNCTAD, 2010]. 1.2. Baltic Dry Index Baltic Dry Index (BDI) jest wskaźnikiem, określającym aktualną cenę transportu jednostki ładunku masowego, drogą morską i jest wynikiem uśrednień aktualnych stawek frachtowych. Obliczany jest codziennie przez giełdę Baltic Exchange, mającą siedzibę w Londynie. Baltic Dry Index jest wskaźnikiem koniunktury, który wskazuje, poprzez pomiar aktualnych cen transportu morskiego ładunku masowego na
Jakość koncentratów rud metali jako ważny element bezpieczeństwa 297 różnych szlakach na świecie, w jakim stanie znajduje się gospodarka światowa. W przeszłości jego zmiany dawały trafne sygnały początku kryzysu lub ożywienia gospodarczego. Dla ekonomistów BDI posiada wysoką wartość prognostyczną, ponieważ producenci czy importerzy muszą z dużym wyprzedzeniem planować dostawy. Wysłanie frachtowca z ładunkiem jest skomplikowanym procesem i zajmuje wiele miesięcy. Podaż statków, szczególnie tych dużych, jest nieelastyczna (budowa masowca trwa ok. 2 lat) a w międzyczasie sytuacja w gospodarce jest płynna. Przewaga popytu nad podażą statków powoduje wzrost stawek frachtowych [Clarkson, 2011]. BDI jest czułym wskaźnikiem globalnej koniunktury i można go interpretować w następujący sposób: wraz ze wzrostem obrotu handlowego rośnie popyt na usługi transportowe i ich ceny. Stawki frachtowe rosną, a wraz z nimi wartość BDI, co oznacza poprawę koniunktury gospodarczej, wraz ze spadkiem obrotu handlowego maleją stawki frachtowe, a wraz z nimi zniżkuje BDI, co oznacza, że koniunktura gospodarcza pogarsza się. 2. Techniczne aspekty jakości koncentratów rud metali 2.1. Koncentraty jako towary klasy MHB Ponad 50% towarów w opakowaniach i ładunków masowych, transportowanych morzem, jest zaliczanych do towarów niebezpiecznych. Koncentraty rud metali należą do ładunków ciężkich, klasyfikowanych do klasy MHB (Materials Hazardous in Bulk) towarów niebezpiecznych. Właściwości i zjawiska, obserwowane podczas transportu, są kombinacją właściwości wielu pojedynczych cząstek i charakterystyki ładunku, jako całości. Ze względu na różnorodność właściwości i cech cząstek stałych istnieje potrzeba wyodrębnienia zarówno mechaniczno fizycznych właściwości cząstek stałych, jak i fizyko chemicznych interakcji wody na granicy cząstek stałych, istotnych w procesie transportu. Analiza tych wielkości i możliwość ich modyfikowania zapewnia taką jakość stałych ładunków masowych, która jest niezbędna do bezpiecznego transportu drogą morską [MC Glinchey, 2008]. Jednym z zagrożeń, występujących w transporcie, jest obniżenie lub utrata stateczności statku, spowodowana przesuwaniem się nadmiernie zawilgoconego ładunku na skutek upłynnienia. Koncentraty rud metali są
298 Marzenna Popek ładunkami drobnocząstkowymi, o znacznym stopniu rozdrobnienia, co kwalifikuje je, jako ładunki zdolne do upłynnienia. Zasady mechaniki gruntów precyzują kryteria pozwalające ocenić, przy jakich rozdrobnieniach może nastąpić proces upłynnienia. Większość produkowanych koncentratów spełnia warunki, określone w tych kryteriach. Ponadto koncentraty silnie absorbują wodę i charakteryzują się małą zdolnością do jej odsączania. W wyniku zagęszczenia, spowodowanego kołysaniem i pracą silników, zmieniają się właściwości ładunku, co powoduje, że realne staje się zagrożenie jego upłynnienia i przesunięcia. Mechanizm procesu upłynniania został poznany i opisany. Określenie optymalnej jakości, minimalizującej niebezpieczeństwa, charakterystyczne dla tej grupy towarów, wymaga zdefiniowania właściwości, istotnych dla transportu morskiego tych towarów. Na rysunku 1 przedstawiono parametry, decydujące o zdolności ładunku do upłynniania. Rysunek 1. Właściwości koncentratów rud metali decydujące o ich zdolności do upłynniani WŁAŚCIWOŚCI: Cechy podstawowe: gęstość gęstość objętościowa skład ziarnowy wilgotność Cechy pochodne: gęstość obj. suchego koncentratu porowatość stopień wilgotności, gęstość względna, wodoprzepuszczalność ZAGROŻENIE: upłynnianie PARAMETR granica płynności Źródło: Opracowanie własne. Nowe technologie produkcji powodują, że koncentraty pochodzące z różnych zakładów wzbogacania rud, charakteryzują się różnymi parametrami fizykochemicznymi. Te z kolei powodują, że każdy koncentrat, jako ładunek morski, zachowuje się w odmienny sposób. Zmienność wielkości cech podstawowych i cech pochodnych powoduje, że granica płynności nie
Jakość koncentratów rud metali jako ważny element bezpieczeństwa 299 jest stałą fizykochemiczną i musi być określana dla każdego koncentratu indywidualnie. 2.2. Kodeks IMSBC IMO uznała, że większość wypadków, z udziałem koncentratów rud metali w transporcie, spowodowana jest niewłaściwym przygotowanie tego typu ładunków. Głównie są to zaniedbania proceduralne, takie jak: nie zachowanie właściwego poziomu wilgotności ładunku oraz brak zabezpieczenia przed niekontrolowanym zwiększeniem zawartości wody w ładunku. Stąd ważnym wnioskiem, jaki pojawił się przy analizie wypadków, jest konieczność zwiększenia świadomości kapitanów statków oraz zleceniodawców transportu ładunków, zdolnych do upłynniania. W celu poprawy bezpieczeństwa transportu morskiego ładunków drobnocząstkowych, IMO opracowała zbiór zasad postępowania, ujęty w Kodeksie IMSBC. W wyniku wieloletnich badań właściwości stałych ładunków masowych, wprowadzono do Kodeksu metody oznaczania krytycznej zawartości wilgoci (granicy płynności), przy której zachodzi upłynnianie. Zgodnie z wymogami Kodeksu IMSBC kapitan statku może wyrazić zgodę na załadunek towaru na statek jedynie wówczas, gdy średnia aktualna zawartość wilgoci w koncentracie jest niższa od dopuszczalnej transportowej zawartości wilgoci (TML). Jeżeli kapitan statku w razie wątpliwości, co do wilgotności ładunku, kategorycznie odmówi przyjęcia ładunku na statek, to właściciel ładunku jest zobligowany do wysuszenia towaru i zabezpieczenia go przed upłynnieniem. 2.3. Modyfikacja parametrów jakości decydujących o upłynnianiu Jakość koncentratów decyduje o efektywności transportu, dlatego też wymaga ciągłej uwagi, doskonalenia oraz stosowania skutecznych metod i działań doskonalących. Doświadczenia w przewozie koncentratów rud metali wskazują, że zjawisko upłynnienia zachodzi nawet w sytuacji, gdy ładunki te są transportowane przy wilgotności poniżej dopuszczalnej transportowej zawartości wilgoci. Spowodowane jest to zdolnością do sączenia się wody do dolnych części ładowni, gdzie następuje poślizg ładunku i jego niekontrolowane przemieszczanie się. Negatywne zjawiska towarzyszące transportowi koncentratów rud metali, mimo stosowania zaleceń IMO, spowodowały konieczność poszukiwania innych możliwości ograniczenia zdolności do upłynniania tych ładunków Jednym z proponowanych rozwiązań jest wprowadzenie do ładunków materiałów polimerowych, pochłaniających
300 Marzenna Popek wilgoć. Dotychczas stosowano polimery syntetyczne, np. kopolimer akryloamidu z kwasem akrylowym. Właściwości higroskopijne wykazują zarówno polimery syntetyczne, jak i polimery pochodzące z surowców odnawialnych. Biorąc pod uwagę ochronę środowiska naturalnego, należy położyć szczególny nacisk na wykorzystanie polimerów z surowców odnawialnych, ponieważ charakteryzują się małym oddziaływaniem na środowisko naturalne i są biodegradowalne. Końcowymi produktami rozpadu tego typu polimerów są woda i dwutlenek węgla. Ponadto podczas spalania polimeru nie są emitowane do atmosfery żadne toksyczne gazy. Materiałami, które wykorzystano w realizowanych zadaniach badawczych były: skrobia granulowana oraz skrobi usieciowana fosforan dwuskrobiowy, acetylowany adypinian dwuskrobiowy. W pracy oceniono wpływ obecności skrobi na zmiany TML i wodoprzepuszczalności koncentratów rud w warunkach transportu morskiego. Ograniczenie zdolności do sączenia wody do dolnych partii ładowni, w wyniku wiązania wody przez skrobię w czasie przewozu ładunków koncentratów, powinno zminimalizować ryzyko upłynnienia. 3. Materiały i metody badawcze 3.1. Materiał badawczy Przedmiotem badań był koncentrat siarczkowy miedzi, pochodzący z Kombinatu Górniczo-Hutniczego Miedzi Polska Miedź S.A. w Lubinie. W celu oznaczenia podatności koncentratu na upłynnianie określono jego skład ziarnowy. Koncentraty nie ulegają upłynnieniu, jeżeli niezawierają co najmniej 10 % cząstek o średnicy mniejszej lub równej 0,3 mm [Eckersjey, 1997]. Koncentrat rudy miedzi jest koncentratem o dużym rozdrobnieniu ponad 50 % wszystkich ziaren posiada średnicę mniejszą lub równą 0,315 mm. Zawartość cząstek mniejszych niż 0,3 mm wskazuje, że koncentrat jest podatny na upłynnienie, jeśli jego wilgotność jest powyżej TML. W badaniach użyto następujące materiały skrobiowe: skrobię usieciowana: fosforan dwuskrobiowy Lubostat, skrobię usieciowana: acetylowany adypinian dwuskrobiowy AD, skrobię granulowaną. Wszystkie zastosowane materiały skrobiowe posiadają właściwości hydrofilowe.
Jakość koncentratów rud metali jako ważny element bezpieczeństwa 301 W celu przeprowadzenia badań przygotowano próbki koncentratu miedzi oraz mieszaniny koncentratu z materiałami skrobiowymi, gdzie zawartość dodatków wyniosła 0,5% i 2%. 3.2. Metody badawcze Wpływ dodatku materiałów polimerowych na parametry jakościowe, określające zdolność koncentratów rud miedzi do bezpiecznego transportu został oceniony na podstawie oznaczenia: wielkości TML, oznaczone metodą Flow Table, zgodnie z zaleceniami Kodeksu IMSBC, bezpośrednio po sporządzeniu mieszanin koncentratu i materiałów skrobiowych oraz w dobowych odstępach czasu, wodoprzepuszczalności, którą oszacowano przez wyznaczenie współczynnika filtracji k dla koncentratu i mieszanin. 4. Dyskusja wyników Istotą proponowanej metody, ograniczającej zdolności do upłynnienia koncentratów rud metali, jest wprowadzenie do ładunków koncentratów materiałów skrobiowych, pochłaniających wilgoć. W badaniach porównano właściwości higroskopijne wybranych materiałów skrobiowych. Zastosowano metodykę badań, opracowaną na podstawie literatury [Figura, Teixeira, 2007]. Stwierdzono, że wybrane materiały skrobiowe charakteryzowały się różną zdolnością do pochłaniania wilgoci. Największy wzrost wilgotności uzyskano w przypadku acetylowanego adypinianu diskrobiowego. Higroskopijność fosforanu dwuskrobiowego i skrobi niemodyfikowanej jest porównywalna (tablica 1.). Tablica 1. Higroskopijność materiałów skrobiowych Rodzaj materiału Skrobia Lubostat AD skrobiowego granulowana Wilgotność po 30 dniach [% wag] 13,35% 15,75% 13,65% Źródło: Opracowanie własne. Skrobia, jako materiał polimerowy posiada właściwości hydrofilowe, o dużej zdolności do pochłaniania wilgoci. Modyfikacje skrobi poprawiają jej właściwości i stwarzają możliwości nowych zastosowań. Zdolność do absorpcji wody materiałów skrobiowych zależy od stopnia modyfikacji. Wartość wodochłonności skrobi granulowanej (niemodyfikowanej) wynosi 2,23g/g.s.m [Zybel, 2006]. Estryfikacja do monoestru zwiększa wodochłonność materiału skrobiowego, natomiast estryfikacja do diestrów, np. fosfo-
302 Marzenna Popek ranu diskrobiowego powoduje, że wodochłonność jest niemal taka sama, jak dla skrobi granulowanej [Sikorski 2005]. Natomiast acetylowany adypinian diskrobiowy charakteryzuje się zwiększoną wodochłonnością i w zależności od pochodzenia skrobi może wynosić nawet 12,5 g/g.s.m. [Krysińska, Gałkowska i Fortuna, 2008]. W celu oceny wpływu dodatku materiałów skrobiowych na wartości TML koncentratów dokonano pomiarów bezpośrednio po sporządzeniu mieszanin i w stałych dobowych odstępach. Wyniki zestawiono w tablicy 2. Tablica 2. Dobowe zmiany wartości TML mieszanin koncentratu rudy miedzi ze skrobią modyfikowaną TML [% wag.] Rodzaj próbki 0 h 24 h 28 h 72 h 96 h Koncentrat rudy miedzi + 0,5% 13,7 14,1 14,10 14,22 14,4 Lubostat Koncentrat rudy miedzi + 0,5% AD 13,7 14,1 14,1 14,26 14,4 Koncentrat rudy miedzi + 0,5% 13,7 14,1 14,22 14,31 14,4 skrobia granulowana Koncentrat rudy miedzi + 2% 13,7 14,35 14,8 14,95 15,0 Lubostat Koncentrat rudy miedzi + 2% AD 13,7 14,3 14,5 14,6 14,7 Koncentrat rudy miedzi + 2% skrobia 13,7 14,3 14,3 14,4 14,4 granulowana Źródło: Opracowanie własne. Z danych w tablicy wynika, że obecność materiałów skrobiowych wpływa na dopuszczalną transportową zawartość wilgoci. Zmiany wielkości TML zależą od budowy materiałów skrobiowych i ich procentowego udziału w mieszaninie z koncentratem. W mieszaninach z 0,5% udziałem materiału skrobiowego obserwuje się nieznaczny wzrost wielkości TML, natomiast z 2% udziałem znacząco wzrasta. Właściwości hydrofilowe Lubostatu i AD są zbliżone. Wzrosty wilgotności, opowiadającej TML, w mieszaninach z 2 % udziałem Lubostatu i 2% udziałem AD były porównywalne. Mniejszy efekt podwyższenia wilgotności uzyskano w mieszaninach z 2% udziałem skrobi granulowanej. Największe zmiany TML zaobserwowano po pierwszej dobie. Natomiast równowagę uzyskiwano po 3 4 dobach. Dokonano również oceny możliwości ograniczenia zdolności do upłynniania koncentratu rudy miedzi, opartej na badaniach zmian wodo-
Jakość koncentratów rud metali jako ważny element bezpieczeństwa 303 przepuszczalności mieszanin koncentratu z wybranymi materiałami skrobiowymi. Wielkość k koncentratu miedzi wynosi 1,9 10-5. Wyznaczona wartość współczynnika filtracji wskazuje, że badany koncentrat może być klasyfikowany, jako zdolny do upłynniania, ponieważ znacznie przekracza graniczną wartość k=10-8 m/s. Zgodnie z klasyfikacją materiałów drobnocząstkowych, dotyczącą wodoprzepuszczalności, koncentrat miedzi należy do materiałów o średniej wodoprzepuszczalności [Head, 1989]. Wartości wodoprzepuszczalności koncentratu i mieszanin, wyrażone współczynnikiem filtracji, przedstawiono w tablicy 3. Tablica 3. Wodoprzepuszczalność mieszanin koncentratu rudy miedzi z materiałami skrobiowymi Współczynnik filtracji [m/s] Rodzaj próbki 0,5 % materiału skrobiowego 2% materiału skrobiowego Koncentrat miedzi 1,9 10-5 Koncentrat miedzi + Lubostat 0,8 10-5 0,2 10-5 Koncentrat miedzi + AD 1,25 10-5 0,45 10-5 Koncentrat miedzi + skrobia granulowana 1,4 10-5 0,8 10-5 Źródło: Opracowanie własne. Podsumowując wyniki w tablicy 3, stwierdzono, że obecność materiału skrobiowego w koncentracie obniża wodoprzepuszczalność mieszanin. Charakter i wielkość zmian jest uzależniona od rodzaju i ilości materiału skrobiowego, który we wszystkich przypadkach powoduje zmniejszenie wodoprzepuszczalności. Największe obniżenie współczynnika filtracji zaobserwowano w mieszaninach ze skrobią sieciowaną Lubostatem. Absorpcja wody i pęcznienie ziaren powoduje, że rośnie objętość ziaren materiału skrobiowego. Następuje zmniejszenie przestrzeni miedzyczastkowych i migracja wody jest utrudniona. Obniża to zdolność koncentratu do sączenia wody do dolnych partii ładunku, gdzie następuje proces upłynniania. Najmniejsze zmiany współczynnika filtracji obserwuje się dla mieszanin ze skrobią granulowaną. Ponadto porównano zmiany współczynnika filtracji, stopniowo zagęszczając materiał badawczy (odzwierciedlenie dynamicznych warunków, panujących w czasie transportu). Badanie bez zagęszczania odpowiadało luźno nasypanemu ładunkowi, tuż po załadunku. Rosnący stopień
304 Marzenna Popek zagęszczania odpowiadał zmianom, które zachodzą w czasie transportu pod wpływem drgań i wibracji. Wzrastająca konsolidacja ładunku obniża zdolność do sączenia. Zmiany wodoprzepuszczalności, wyrażone współczynnikiem filtracji, dla mieszanin koncentratu miedzi z materiałami skrobiowymi przedstawiono w tablicy 4. Tablica 4. Zmiana wodoprzepuszczalności mieszanin koncentratu miedzi z 2% udziałem materiału skrobiowego, przy wzrastającej konsolidacji Współczynnik filtracji [m/s] Obciążenie normalne [N/m 2 ] lubostat AD skrobia granulowana 0 2 10-6 4,5 10-6 8 10-5 1,532* 10 4 0,7 10-6 3,0 10-6 6,4 10-6 3,064* 10 4 0,15 10-6 2,4 10-6 5,7 10-6 4,589* 10 4 0,1 10-6 1,1 10-6 4,4 10-6 7,659* 10 4 0,07 10-6 0.9 10-6 4,1 10-6 Źródło: Opracowanie własne. Postępujący proces konsolidacji powoduje stopniowe zmniejszanie współczynnika filtracji. Wartości k dla koncentratu miedzi wskazują, że jest on materiałem średniej przepuszczalności. Jego mieszaniny, w czasie konsolidacji, jaka ma miejsce podczas transportu, uzyskują wartość współczynnika filtracji, odpowiadającą materiałom o małej przepuszczalności. Zmiana wartości współczynnika filtracji jest ścisłe związana ze zwiększeniem upakowania cząstek mineralnych. Konsolidacja powoduje zmniejszenie wskaźnika porowatości, co utrudnia swobodny ruch cząsteczek wody. Każdorazowe podwyższenie obciążenia normalnego powoduje skokową zmianę wskaźnika porowatości i dlatego dynamiczne warunki transportu morskiego powodują, że niezależnie od ilości dodanego materiału skrobiowego, następuje obniżenie wodoprzepuszczalności mieszanin koncentratów i materiałów skrobiowych. Wodoprzepuszczalność koncentratu, przy stałej zawartości skrobi, maleje wraz z rosnącym stopniem zagęszczenia. Zakończenie Skutkiem dynamicznego rozwoju przemysłu jest podkreślenie znaczenia prewencji, czyli potrzeby podejmowania działań, wyprzedzających powstawanie niezgodności, zapobiegającym, np. obniżeniu parametrów bezpieczeństwa. Jakość towaru ujawnia się w procesie magazynowania,
Jakość koncentratów rud metali jako ważny element bezpieczeństwa 305 transportu i eksploatacji, dlatego eksploatacyjną ocenę jakości towaru należy uznać za nadrzędną w stosunku do innych aspektów oceny jakości. Ponadto jakość towaru, oferowana przez producenta, jest konfrontowana z oczekiwanymi potrzebami i wymaganiami, np. do transportu morskiego dopuszczane są materiały drobnocząstkowe o ściśle limitowanej zawartości wilgoci. Ważnym celem jest więc opracowywanie skutecznych metod rozwiązywania problemów jakości, występujących w działalności praktycznej. Bezpieczeństwo transportu morskiego materiałów drobnocząstkowych, np. koncentratów rud metali, zależy od prawidłowej oceny właściwości tych ładunków i możliwości ich modyfikacji. Wyniki przeprowadzonych testów pozwalają stwierdzić, że materiały skrobiowe absorbują wodę z przestrzeni między cząstkami (ziarnami) koncentratu, przez co jego wilgotność obniża się. W konsekwencji, ograniczony zostaje proces sączenia wody z górnych warstw w dół, powodujący wzrost zawartości wilgoci w dolnych warstwach koncentratu. Intensywność zjawiska pochłaniania wilgoci zależy od budowy materiału skrobiowego. Skrobie usieciowane wykazują większą zdolność do pochłaniania wilgoci niż skrobia granulowana, przez co lepiej spełnia oczekiwane wymagania. Największą wodochłonnością charakteryzowała się skrobia usieciowana Lubostat (fosforan dwuskrobiowy). Obecność skrobi modyfikowanych chemicznie w mieszaninach z koncentratem, powoduje podwyższenie wartości TML. Zastosowanie materiałów polimerowych z surowców odnawialnych w znaczący sposób zwiększa bezpieczeństwo transportu koncentratów rud miedzi przez ograniczenie zdolności do upłynniania. Prowadzone badania mają ogromne znaczenie praktyczne, ponieważ zjawisko upłynniania koncentratów, transportowanych drogą morską, stanowi przyczynę licznych wypadków, a nawet zatonięć statków. Literatura 1. Clarkson Research Services Limited (2011), Dry Bulk trade Outlook. 2. Eckersley J.D. (1997), Coal Cargo Stability, The AusIMM Proceedings, no. 1. 3. Head K.H. (1989), Soil Technicians Handbook, John Wiley & Sons, London. 4. IMO (2009), Kodeks bezpiecznego przewożenia stałych ładunków masowych IMSBC Code, Londyn.
306 Marzenna Popek 5. Krysińska P., Gałkowska D., Fortuna T. (2008), Charakterystyka układów skrobi modyfikowanych uzyskanych z kukurydzy woskowej, Żywność, Nauka, Technika, Jakość, 5(60). 6. Figura L.O., Teixeira A.A.,(2007), Food Physics, Springer Verlag Berlin Heidelberg. 7. MC Glinchey D., (2008), Bulk Solid Handling, Blackwell Publishing, Wielka Brytania. 8. Sikorski E. (red.) (2005), Chemia żywności, Wydawnictwo Naukowo- Techniczne, Warszawa. 9. UNCTAD, (2010), World output growth 1991 2010, Trade and Development Report. 10. Zybel E., (2006), Właściwości preparatów skrobi ziemniaczanej poddanej modyfikacjom chemicznym i prażeniu, Żywność, 4(49). Streszczenie Istotnym niebezpieczeństwem w przewozie ładunków masowych jest upłynnianie, które zależy, podczas dynamicznych warunków transportu morskiego, od wielu czynników. W celu oceny możliwości załadunku koncentratów rud metali (zdolnych do upłynniania) do transportu morskiego określa się ich wybrane parametry jakościowe. Upłynnianiu można zapobiegać przez wprowadzenie marginesu bezpieczeństwa, polegającego na ograniczeniu wilgotności ładunku, ponieważ upłynnianie nie następuje, gdy stopień nasycenia wodą jest niski. Aby zapobiec pojawieniu się niekorzystnych, zagrażających bezpieczeństwu ładunku i statku procesów, podczas transportu koncentratów rud metali, dodawano do nich materiały skrobiowe. Absorbują one wodę z przestrzeni między cząstkami koncentratu, co powoduje, obniżenie ich wilgotności. W konsekwencji materiał skrobiowy zapobiega drenażowi (odprowadzaniu) wody z porów między cząsteczkami, ślizganiu i przesuwaniu się koncentratów rud w ładowni. Słowa kluczowe koncentraty rud metali, upłynnianie, materiały skrobiowe The quality of concentrates as an important part of maritime safety transportation (Summary) There are several criterions which influence on safety transportation of mineral concentrates. Many factors would determine the shifting and liquefaction, such as the cargo environment and the physical variables. Both sliding and liquefaction are very dangerous. The events may take place gradually, giving a ship s master time to compensate for a shift in cargo and head for a nearest port or they may occur so rapidly that there is insufficient time to send off a distress
Jakość koncentratów rud metali jako ważny element bezpieczeństwa 307 signal before the vessel and crew are lost. Despite the recent regulations and guidelines, the safety of solid bulk cargoes remains dubious, as bulk carriers continue to structural failure. The liquefaction phenomenon is deeply related to the characteristics of drainage of water. To minimize the risk of mineral concentrate shifting, due to liquefaction, the starch materials were added to the cargo. Taking into consideration the results of the tests it can be said that tested concentrates in mixture with starch materials are liable to liquefy. Polymer materials based on starch can be used as absorbers of water from mineral concentrates, before the transportation by sea. These materials are particularly attractive because they are based on natural renewable resources, which are environmentally friendly. The result of the tests indicate that presence of starch significantly influences on properties of the concentrates, important from the point of view of sea transport safety. Keywords mineral concentrates, liquefaction, starch materials