Вантажознавство. Навчальний посібник

лочному вантажі, у результаті усадки та ущільнення вантажу, що виникають внаслідок вібрації й хитавиці судна. Поступово відбувається витиснення вологи, яке може привести до того, що деякі частини або весь об'єм матеріалу досягають стану розрідження.

Точка плинності (текучості) – вологовміст, при якому наступає плинність.

Тиксотропними прийнято називати вантажі, які здатні здобувати властивість плинності під дією зовнішніх динамічних факторів. До них відносяться концентрати мінеральних руд, а також інші порошкоподібні й пилоподібні матеріали, які перевозяться морем у зволоженому стані.

Залежність зміни об'ємної маси від вологості не залишається постійної для кожного виду вантажу, та її характер міняється при різному гранулометричному складу маси вантажу.

При зволоженні навалочних вантажів, різнорідних по своєму гранулометричному складу (рядових вантажів), спостерігається збільшення об'ємної маси вантажу. Збільшення вологості однорідних пилоподібних і порошкоподібних вантажів спочатку супроводжується зменшенням об'ємної маси, а потім вона починає зростати. Це пояснюється тим, що з ростом вологості мілкоподроблених матеріалів навколо окремих часток вантажу під дією молекулярних сил зчеплення утворяться тонкі водяні плівки, які перешкоджають тісному контакту між частками, що призводить до зменшення об'ємної маси вантажу.

Вологість, при якій досягається найбільша товщина цих плівок,

називається максимальною молекулярною вологоємністю. Її величи-

на визначається гранулометричним складом вантажу та збільшується зі зменшенням розміру часток однорідного мілкоподробленого вантажу.

Для рядових вантажів, що мають великі фракції, величина максимальної молекулярної вологоємності настільки незначна, що її значенням можна зневажити, тому що наявність плівкової вологи не викликає зменшення загального об'єму вантажу. Збільшення об'ємної маси рядових і великокускових однорідних вантажів відбувається пропорційно зростанню вологості.

Об'ємна маса (щільність) має велике значення для перевезення та зберігання навалювальних вантажів. В залежності від щільності вони розділяються на: легкі менш 0,6 т/м3; середні 0,6 1,1; важкі 1,1 2 ; надто важкі більше 2.

170

сили зачеплення вантажних часток зростають.

Можна також сказати, що сипкість – властивість навалочних вантажів, які при наявності вільної поверхні під впливом хитавиці пересипаються з одного борта на іншій.

У результаті цього судно може одержати небезпечний крен і перекинутися. Пересипання вантажів відбувається за законами, відмінним від законів течії рідини. У початковий момент крену в результаті дії сил зчеплення часток поверхня вантажу залишається нерухомою, але якщо крен досягає такого значення, при якому кут між поверхнею вантажу та обрієм буде більше кута спокою на 8 10 °, то маса вантажу швидко переміщається убік крену. Зворотного переміщення може не бути, тому що крен у протилежну сторону зменшується за рахунок зміщення центра ваги судна убік вантажу, який пересипався.

Злежуваність – повна або часткова втрата сипкості при тривалому зберіганні (цемент, вапно, глина, сода, окис цинку, мінеральні добрива й ін.) або при підвищеній вологості (сіль, цукор). Злежуваність характеризується міцним зчепленням часток вантажу та максимальною щільністю. Причинами злежуваності є:

–зчеплення часток вантажу від здавлювання при великій висоті укладання;

–кристалізація солей з розчинів і перехід сполучень речовини з одних модифікацій в інші;

–хімічні реакції у вантажах.

Ступінь злежуваності залежить: від розміру, форми та характеру поверхні часток вантажу; наявності й властивостей домішок; умов зберігання вантажу; вологості, гігроскопічності, характеру впливу зовнішнього середовища; тривалості перевезення та висоти укладання (зростає зі збільшенням висоти шару вантажу).

Для ідеально сипких вантажів злежуваність проявляється у виникненні сил зчеплення, які досягають 15 20 кгс/м2, для зв'язаних

кострокового зберігання, яке не перевищує декількох діб. Змерзаємість – втрата сипкості при низьких температурах з

утворенням міцного моноліту. Ця властивість аналогічна злежуваності вантажу, і за результатами вони ідентичні. При змерзанні також відбувається злипання часток вантажу й тим більше та сильніше,

174

чим дрібніше та більше шорсткувата поверхня часток вантажу, більше його вологість і пористість. Межа вологості, при який не вини-

Спікливість – злипання часток вантажу під впливом зміни високої температури (остиганні). Спікливості піддаються матеріали, що перевозяться навалом, такі як пік, гудрон, асфальт, а також агломерати руд, які находяться у трюми суден у гарячому стані. Процес спікання схожий із процесом злежуваності. Спікливість вантажів під час перевезення їх навалом на звичайних суднах запобігти не можна, тому їх варто перевозити в тарі або на спеціалізованих суднах у гарячому стані.

Зведеньутворення (зависання над випускним отвором) – мимовільне виникнення зводів (зведень) із часток вантажу над випускними отворами. Залежить від розмірів та форми часток вантажу, його вологості, злежуваності, змерзаємості, липкості та ін.

Липкість – властивість навалочного вантажу прилипати до поверхні твердих тіл під дією сил молекулярного притягання між матеріалом твердого тіла й плівками рідини, що обволікають (обгортають) частки вантажу, або самими частками вантажу. Наприклад, вантажі при підвищеній вологості (цукор-сирець), сухі сіра, тальк до сталі, крейда до дерева й ін.

Крихкість – схильність до руйнування (дроблення) часток вантажу у процесі перевантаження та зберіганні (кокс, антрацит, деякі види зерна, гранульовані добрива).

Корозійність – здатність вантажу вступати в хімічні реакції з огородженням транспортних засобів, перевантажувальним устатку-

175

ванням, будинками та спорудами, іншими вантажами, із заподіянням їм пошкоджень (хімічні добрива, солі, зола, особливо при підвищеній вологості).

Вибухонебезпечністю володіють: вибухові речовини; речовини які виділяють кисень, горючі гази (добрива, вугілля й ін.); речовини що виділяють пил, який здатен спалахувати з вибухом (зерно, крохмаль, борошно, тирса, вугілля й ін.).

Самозаймання – дія внутрішніх джерел тепла (біологічних і хімічних процесів), які протікають у вантажі. Самозайманню піддаються багато вантажів рослинного походження: зернові, волокнисті, жири, торф, кам'яне та буре вугілля, деревне вугілля й ін., а також деякі руди й рудні концентрати.

При транспортуванні в основному зустрічається самозаймання під дією хімічних реакцій (вологе зерно, вугілля, фосфор, волога тріска, сірка, карбід кальцію й ін.).

Температура вантажу, по досягненні якої починається бурхливий процес окислювання, який переходить у самозаймання, назива-

ється критичною температурою.

За діючими інструкціями критичною температурою для викопного вугілля вважається: в СНД – 60°С (буре вугілля – 50 °С, кам'яне

та кам’яного вугілля є основним засобом запобігання самозаймання вугілля при його зберіганні в портах. Вугілля є небезпечним вантажем, тому перевозиться та зберігається по правилам МОПНВ.

Не зернові навалочні вантажі діляться на групи й підгрупи:

–небезпечні можливістю розрідження (технологічна група 00 – не розрідження при транспортуванні не забезпечується);

–сухі, які зміщаються в сухому стані;

–які зміщаються та які розріджуються;

–які слабко зміщаються;

–навалювальні небезпечні.

Безпека морського перевезення навалочних вантажів визначається системою критеріїв:

–не зміщуваності – тобто вплив при перевезенні менший припустимого, тобто необхідного для зміщення вантажу;

–не розрідження – вологість менша припустимої, тобто яка необхідна для розрідження вантажу (точки текучості);

–остійності при розрідженні вантажу – тобто вплив при пе-

176

ревезенні менший припустимого, навіть при розрідженні вантажу;

–остійності при сухому зсуві – тобто вплив при перевезенні менший припустимого, навіть при зсуві вантажу;

–не займистості – температура при перевезенні нижча припустимої, тобто необхідної для займання вантажу (критичної).

6.2 Транспортні характеристики деяких навалочних вантажів

Залізна руда в природі зустрічається, в основному, у вигляді чотирьох мінералів – магнетиту, гематиту, гетиту, сидериту – у суміші з порожньою породою, яка включає кремнезем, глинозем, окисли магнію й кальцію. Цінність руди характеризується основними показниками: процентним вмістом основного компонента (заліза) у руді, наявністю домішок і грануляцією. Залежно від виду підготовки до плавки залізну руду підрозділяють на: рядову (несортовану), кускову, дрібну для агломерації (аглоруду), концентрат, окатиші.

Марганцеві руди діляться на три основних типи: окісні, карбонатні й окислені. Марганцева руда по своєму зовнішньому вигляду представляє чорну пухку породу, вологу на дотик.

Сірчаний колчедан (пірит, залізний колчедан, сульфід) являє собою сірчисті сполуки заліза. У чистому виді зустрічаються вкрай рідко й, як правило, виробляється промисловістю при збагаченні мідних або поліметалевих руд. Руди сірчаного колчедану мають жовтуватий або зелено-сірий колір і металевий блиск. Розрізняють сірчаний колчедан (пірит), магнітний колчедан (піротин) та мідний колчедан (халькопірит). Сірчаний колчедан широко використовується в хімічній промисловості для одержання сірчаної кислоти. Вторинний продукт переробки сірчаного колчедану – піритні недогарки (окис заліза), що використовуються при виплавці чавуну.

Апатитовий концентрат – дрібнодисперсний порошок сірого кольору, одержують із апатитонефелінових руд флотаційним збагаченням. Є сировиною для виробництва фосфорних добрив. Апатитовий концентрат сильно порошить. Він вимагає закритого зберігання, яке захищає його від вологи та забруднення. При зберіганні ущільнюються й нижні шари перезволожуються. Сухий апатитовий концентрат (вологість до 0,25%) має високу плинність.

Магнезит – природний мінерал із класу карбонатів, групи кальциту. Товарний магнезит являє собою дроблений матеріал білого або жовтувато-сірого кольору. Магнезит зберігається у відкритих

177

штабелях.

Боксити – гірська порода, яка складається, в основному, з гідратів глинозему, сполучень заліза й домішок інших мінеральних компонентів. Вони бувають червоного кольору різного відтінку (від рожевого до темно-червоного) і сірого (майже чорного).

Глинозем – продукт переробки бокситів, служить сировиною для одержання алюмінію. Являє собою полідисперсний кристалічний порошок білого кольору.

Руда та рудні концентрати можуть порушувати загальну й місцеву міцність корпусу судна через дуже малий ПНО.

Вугілля являє собою чорну та сіру тверду блискучу породу. Викопне вугілля підрозділяють на буре, кам'яне й антрацит. Вугілля складається з органічної речовини й мінеральних домішок. Основними елементами, які входять в органічну масу вугілля, є вуглець, водень, кисень, азот і органічна сірка. В склад вугілля входять й хімічні сполуки деяких металів. Кам'яне вугілля СНД класифікуються по марках і групам. За марками воно поділяться на: довгополум’яне (Д), газове (Г), жирне (Ж), коксове (К), збагачене спікливе (ОС), худе (Т), напівантрацит (ПА), антрацит (А), газовий жирний (ГЖ), коксовий жирний (КЖ), коксовий другий (К2), слабко спікливе (СС).

У процесі зберігання та перевезення викопного вугілля відбувається постійне окислювання вуглецю, що приводить до втрати якості й зменшенню кількості вантажу. Величина цих втрат залежить від марки, сорту вугілля й температури зберігання.

Вирішальним фактором самозаймання вугілля є процес хімічної взаємодії речовини вугілля, й у першу чергу вуглецю, з киснем повітря та водою. Окислювання вугілля ділиться на дві стадії. На почат-

кісні сполуки, які містять кисень. На другій стадії (при температурі 25 180 °С) відбувається розщеплення нестійких перекісних сполу-

го процесу. Активний кисень і інші елементи, які виділяються при розщепленні разом з теплом що утворилося, сприяють окислюванню нових порцій вихідної речовини вантажу.

Самозайманню вугілля сприяє: аерація штабеля; наявність зовнішніх джерел тепла, таких як сонячна радіація; суднові перегородки (рос. переборки) й труби що нагріваються; наявність сторонніх домішок; змішання різних марок, сортів і партій вантажу. Дуже мала й надмірно висока вологість вугілля знижує його здатність до самозаймання. У практиці перевезень температура вугілля 40 45 °С вва-

178

жається вже небезпечною.

Мінеральні добрива випускаються й застосовуються у вигляді порошків, гранул та дрібнокристалічних речовин. Залежно від складу мінеральні добрива діляться на азотні, фосфорні, калійні й ін.

Азотні добрива. Основними засобами для одержання азотних добрив є аміак і азотна кислота. Залежно від технології виробництва й складових компонентів, азотні добрива розділяються на тверді (сипучі) і рідкі. Ступінь небезпеки, токсичності (отруйності) для людини азотних добрив визначається їхнім хімічним складом і агресивністю їхніх окремих компонентів.

Сечовина (карбамід) – амід вугільної кислоти. Карбамід являє собою продукт безбарвний, білого, жовтуватого або блідо-рожевого кольору з характерним неприємним запахом.

Сульфат амонію (сірчанокислий амоній) – кристалічна амонієва сіль сірчаної кислоти, основне азотне добриво. Сульфат амонію – продукт білого або сіро-зеленого кольору із синюватим відтінком.

Аміачна селітра (азотнокислий амоній) – випускається в основному, промисловістю в гранульованому виді. Препарат білого кольору, іноді з жовтим відтінком. Володіє підвищеної гігроскопічністю. Кристалічна селітра має здатність до злежування й ущільнення. Аміачна селітра – сильний окиснювач (окислювач), і ця властивість визначає її підвищену пожежну небезпеку.

Натрієва селітра (нітрат натрію) являє собою безбарвний кристалічний матеріал.

Кальцієва селітра (нітрат кальцію) містить 15,5% азоту, являє собою кристалічний матеріал у вигляді лусочок і є універсальним лужним добривом.

До калійних добрив відносяться – хлористий калій, змішана калійна сіль, калімагнезія, сірчанокислий калій, сильвініт, каїніт. Одержують їх у результаті переробки калійних руд (сильвініту, карналіту). Якість калійних добрив і сировини для їхнього виготовлення оцінюється вмістом основного компонента або вмістом калію.

Хлористий калій – дрібнокристалічний розсипчастий продукт у вигляді порошку або гранул білого, білого із сірим чи червонуватим відтінком без запаху. Добре розчиняється у воді. Мало гігроскопічний, інтенсивність поглинання вологи залежить від відносної вологості навколишнього середовища й вантажу. Порошкоподібний хлористий калій – вантаж, який злежується, одна з головних причин цього – підвищена вологість. При поглинанні вологи хлористий калій добре в ній розчиняється й при контакті з металом активізує ко-

179