Zbigniew Piesyk

Jacek Fuć

I TM grupa Ab

Ocena zawartości wilgoci i granica płynności w koncentratach mineralnych oraz innych ładunkach drobnocząsteczkowych

Koncentraty otrzymywane z rud metali na drodze procesów flotacyjnych występują w transporcie morskim jako ładunki sypkie luzem. Są to ładunki o bardzo dużym rozdrobnieniu, o wymiarze mniejszym od 0,05 mm, a czasami poniżej 0,001 mm.

O właściwościach tych ładunków decyduje: obecność innych materiałów, kształt cząstek mineralnych, sposób ich ułożenia oraz wielkość por i wypełnienie ich powietrzem i wodą.

Zdolność do przesuwania się ładunku suchego, bądź upłynnienie nadmiernej wilgoci, jest funkcją sił tarcia działających między cząsteczkami i sił spójności (kohezja). Opór stawiany przez ładunek siłom przesuwającym, nazywa się wytrzymałością na ścinanie, określa to zależność:

gdzie:

- naprężenia normalne lub ściskające, prostopadłe do powierzchni ścinania [N/m],

- współczynnik tarcia wewnętrznego koncentratu,

- spójność pozorna cząsteczek koncentratu [N/m],

- spójność właściwa cząsteczek koncentratu [N/m],

Siła tarcia i spójności przeciwdziała siłom wywołującym przesunięcia.

Nadmiar wilgoci w koncentratach stwarza niebezpieczeństwo przejścia ładunku w stan płynny. Tworzy się wtedy błotnista, płynna masa, która przesuwa się w stronę burty, co może zwiększyć przechył i spowodować utratę stateczności.

mechanizm przejścia koncentratu e stan płynny przy drganiach oraz powrót do stanu stałego, gdy ładunek pozostaje w spoczynku jest związany z tikstropią, tj. wiązanie lub oddawanie przez substancję wody.

podczas załadunku poszczególne cząstki koncentratu nie są zbyt mocno skupione i podczas początkowej podróży następuje grawitacyjne migrowanie wilgoci w dół. Woda gromadzi się w postaci „poduszki” na dnie statku i powoduje upłynnienie dolnych warstw ładunku oraz przesuwanie się płynnych mas ładunku na burtę, powodując utratę stateczności. W dalszym etapie rejsu, następuje sprasowanie ładunku pod wpływem ciężaru i zmniejszenie się przestrzeni między cząsteczkami, a pod wpływem wibracji woda migruje do góry. Górne warstwy ładunku stają się płynne i ulegają przesuwaniu w kierunku większej amplitudy przechyłów bocznych.

Ładunki, które mogą ulec upłynnieniu - są to materiały, w których może zachodzić przemieszczanie wilgoci w porach między cząsteczkami i w następstwie upłynniania w przypadku załadowania materiału posiadającego nadmierną zawartość wilgoci ponad dopuszczalną transportową zawartość wilgoci.

Granica płynności - jest to procentowa zawartość wilgoci w koncentracje w stosunku do wilgotnego koncentratu, przy której możliwe jest uzyskanie stanu płynności.

Stan płynności - jest to stan, który występuje w czasie nasycenia pewnej ilości materiału zbudowanego z niewielkich cząsteczek, cieczą do tego stopnia, że pod wpływem działanie na niego sił zewnętrznych tj. wibracji, wstrząsów lub kołysanie statku, tracą on międzycząsteczkową wytrzymałość na ściskanie i zachowuje się jak ciecz.

Część doświadczalna:

Aktualną procentową zawartość wody obliczę przy pomocy wzoru:

gdzie;

m - masa próbki w parowniczce

- procentowa zawartość wilgoci w próbce w parowniczce przed dodaniem kolejnej porcji wody destylowanej

= 9%

b - ilość dodanej porcji wody

3 krople = 0,1

Mm + próbki = 189,29

Mm - masa parowniczki Mm = 159,29 [g]

Wyniki doświadczenia:

Lp.	Ilość dodanych kropli H20	Ilość uderzeń
1.	0	9
2.	2	14
3.	3	23
4.	4	32
5.	5	41

1. 
   

2. 
   

3. 
   

4. 
   

5. 
   

Wnioski:

Z doświadczenia wynika, że rośnie zawartość procentowa wody w danej próbce, w związku z tym szybciej występuje migracja wilgoci i w warunkach statkowych może dojść do upłynnienia ładunku.

3

---