JP5817974B2 - 含水バラ物の荷揚げ方法 - Google Patents

Description

本発明は、水分を含む鉱石や石炭等のバラ物をこれらの運搬船やはしけ（艀）などから橋形クレーンやアンローダによって荷揚げする時、湧水が発生することによって起こる荷揚げ障害を解消するために開発された含水バラ物の荷揚げ方法に関する。

鉱石や石炭などのバラ物は、大部分が外国から輸入されており、そのほとんどが船舶によって輸送されている。これらのバラ物、特に鉱石や石炭は、近年、高水分のものが多く、その水分（湧水）は輸送過程においてバラ物と分離して船倉底部に溜まった状態になる。その結果、アンローダ等による荷揚げ過程の中盤或いは後半において、荷揚げのためのグラブバケットによる掴み取り後に窪みができ、そこに粉体と湧水とが混濁した状態の懸濁湧水を生成して溜まるだけでなく、やがてスラリー状態となって荷揚げ障害になるという問題があった。

このような問題に対し、従来、特許文献１、２に開示されているような方法、即ち、湧水が発生しているときは一旦その湧水を排水設備（吸引機）を介して汲み揚げ、その後、荷揚げを再開するという方法などが提案されてきた。

特開昭６０−２０４５２６号公報 実公昭５０−１３３３９号公報

しかしながら、特許文献１、２で提案している汲み出し排水方法は、湧水を汲み揚げるために、船舶を排水（汲み揚げ）設備をもつ場所までその都度移動させるとか、あるいは、排水（汲み揚げ）設備自体を移動させて船倉内から汲み揚げるなどの方法であるから、時間がかかるという問題があった。とりわけ、湧水というのは、荷揚げ途中のグラブバケットによる掴み取り後に生ずる窪みに発現することから、上記のような湧水の汲み揚げ作業をたびたび繰り返さなければならず、荷揚げ作業の中断、再開の繰り返を招いて、作業効率が大幅に低下するという問題があった。特に、近年では、鉱石や石炭は劣悪なもの、例えば、高水分のものが多くを占めるようになり、こうした問題がより顕在化している。

さらに、特許文献１、２で提案している従来技術は、湧水のみを汲み揚げることを想定しているが、グラブバケットによる掴み取り後に生じる窪み部分には、粒径の大きいバラ物から分離した粒径の小さい粉体が流入して、多くは泥状（スラリー）化していることが多く、この場合、従来の揚水機では汲み揚げが困難で、決定的な荷揚げの作業障害なっていた。

そこで、本発明の目的は、含水バラ物の荷揚げの際に不可避に発生する湧水ならびに懸濁湧水の効果的な処理方法を提案することにある。

従来技術が抱えている上述した問題を克服することができ、かつ上記目的を達成する上で有効な解決手段として、本発明は、鉱石や石炭の如き含水バラ物を貨物船から橋形クレーンやアンローダのグラブバケットを使って荷揚げするに当たり、荷揚げ作業時に、湧水中に粉体が懸濁した状態の懸濁湧水が生成した場合に、その懸濁湧水の発生位置に水分吸着剤を添加することにより、該水分吸着剤に少なくとも湧水を吸着させてから、他の部位のバラ物を加えて攪拌してから荷揚げすることを特徴とする含水バラ物の荷揚げ方法を提案する。

上記の本発明に係る荷揚げ方法については、
（１）前記水分吸着剤として、高分子吸水剤を用いること、
（２）前記水分吸着剤は、懸濁湧水量の０．５超〜３．３ｍａｓｓ％相当量を添加すること、
（３）前記水分吸着剤は、懸濁湧水量の１．０〜２．０ｍａｓｓ％相当量を添加すること、
が、より好ましい解決手段を提供できるものと考えられる。

前記ような構成を有する本発明方法を採用すれば、貨物船の船倉内で荷揚げの途中に懸濁湧水が発生した場合でも、水分吸着剤を添加することにより、少なくとも湧水を該水分吸着剤に吸着（吸水・保水）させてからその固形物（湧水、水分吸着剤、粉体）を、他のバラ物ととも一緒に荷揚げするようにしたため、懸濁湧水のみの汲み揚げ作業を行なう必要がなくなる。そのため、従来のように荷揚げ作業の中断を招くことなく、連続的な荷揚げ作業を行なうことができるので、荷揚げ効率が著しく向上する。

貨物船内バラ物をアンローダのグラブバケットを使って荷揚げする様子を示す説明図である。 懸濁湧水に水分吸着剤を添加した時の作用を説明する概念図である。 実験容器の略線図である。 本発明方法に従う荷揚げ方法の説明図である。

一般に、貨物船の船倉（荷室）１に収容されているバラ物２と呼ばれている鉱石や石炭（以下、「鉱石類」とも言う）を橋形クレーンやアンローダのグラブバケットを使って荷揚げする際、図１に示すように、鉱石類堆積層の下層部分には湧水からなる水溜りが発生する。その荷揚げ作業が進み、中層〜下層部分に達すると、バラ物堆積層の一部にはグラブバケットによる掴み出し後に窪み４が生じ、その窪み４内に、主に礫状の鉱石類から分離した粉体が分散し懸濁した状態の懸濁湧水が溜まることが知られている。

船倉内のバラ物堆積層に前記懸濁湧水が発生すると、荷揚げが進むと共に次第にスラリー化して、アンローダのグラブバケット５などでの荷揚げが困難になる。一旦、スラリー化したものは、たとえグラブバケット５で掴み得たとしても、アンローダ機内の図示を省略したホッパーやベルトコンベア部分で流出してしまい。アンローダの運転が継続できなくなる。特に、船倉１の底部ではこのような状態になることが多く、荷揚げ作業をしばしば中断しなければならない。

そこで本発明では、前記懸濁湧水が発生したとき、前記窪み４内の懸濁湧水に対し、高分子吸水剤のような水分吸着剤を所定量添加して、該懸濁湧水（湧水＋粉体）をその水分吸着剤に吸着（吸水および保水）させたのち、バラ物とともに荷揚げすることでその効率の向上を図るようにした。即ち、本発明方法に従えば、鉱石類等のバラ物２と共に、その懸濁湧水を吸着した水分吸着剤ならびに粉体を同時に荷揚げすることにしたのである。

図２は、粉体Ｐを含む懸濁湧水Ｗｍ中に、水分吸着剤（Ａ）を添加した状態を示すものである。本発明方法の実施によって、懸濁湧水Ｗｍは図２（ｂ）に示すように、前記粉体（Ｐ）と共に水分吸着剤（Ａ）の架橋構造の中に閉じ込められて膨潤した形で粒状化する。

即ち、前記懸濁湧水Ｗｍは水分吸着剤（Ａ）中に吸収されて固体化した状態（膨潤状態）となり、グラブバケット５によって容易に掴み取ることができるようになって、この懸濁湧水Ｗｍ自体もバラ物２と共に荷揚げできるようになる。

本発明の好ましい実施形態では、前記懸濁湧水Ｗｍに水分吸着剤を添加すると共に、窪み４近傍あるいはその他の部位にある礫状のバラ物２をグラブバケット５を使って加えて、できればさらに攪拌（グラブバケットによる掴み揚げと落下開放とを繰返す操作）することが、前述の固体化作用を促進し、荷揚げ作業の効率化という点で望ましい。

本発明で使用する水分吸着剤としては、水分吸収速度が速く、かつ高い吸水性と高い保水性とを具え、しかも一度吸水した水分は外力から多少の圧力がかかってもほとんど放出しない薬剤、例えば、ポリアクリル酸塩（ナトリウム、カリウム）樹脂などの高分子吸水剤が好適である。この高分子吸水剤は、水分吸収後に、分子構造内に水分を吸着しても粘着性を示さない物質に属し、この意味において、無機系のシリカゲル、活性アルミナ、ゼオライト等も併せて用いることがより好ましい。これらはまた粉状、顆粒状のものが用いられる。

次に、本発明の作用効果を確認するために行なった実験について説明する。
この実験は、図３に示す鉄製容器Ｃを用い行なった。含水バラ物鉱石として水分の多いブラジル産カラジャス鉄鉱石を使用し、上記鉄製容器Ｃ中に円錐状に装入し堆積させて水を加え、次いで、その円錐状堆積層のちょうど中央部分を掴み揚げ、そこにスコップを使って窪みを作って水溜り（懸濁湧水相当）を発生させ、そして、そこに前記高分子吸水剤として顆粒状（ビーズ）のポリアクリル塩ナトリウム樹脂を加えた。

この実験の結果を表１に示す。それによれば、単に高分子吸水剤を添加するだけでは、添加、吸水後の高分子吸水剤が騙(塊)となり、取扱に支障をきたすことが判明した。さらに、高分子吸水剤というのは、自重の数百倍以上の水分を取り込んで膨潤する薬である。例えば、高分子吸水剤（吸水性高分子ポリマー）は、純水中では約４００倍に膨潤する特性をもっている。但し、本発明のように、粉体と湧水とのが懸濁状態にある懸濁湧水では約２００倍程度と考えるのが実用上の限界であることを確認している。なお、添加した高分子吸水剤の膨潤率が小さい時、その膨潤体は跳ねやすくなるためベルトコンベアなどによる輸送時、コンベア外への飛散することが予想されるため、膨潤率にして３０倍以上となるようにすることが好ましい。

懸濁湧水に対する上記水分吸着剤（吸水性高分子ポリマー）の添加量は、前記膨潤率に換算して約２００倍以内にするには、懸濁湧水に対する該水分吸着剤の量を０.５ｍａｓｓ％超の添加量にする。また、膨潤率３０倍以上にする場合、該水分吸着剤の添加量は３.３ｍａｓｓ％以内とする。好ましくは、表１に示したように膨潤率１００倍以内なら、水分吸着剤の添加量は１.０ｍａｓｓ％以上であり、膨潤率５０倍以内では、水分吸着剤の添加量は２.０ｍａｓｓ％以下が好ましいと言える。

前述したように、この実験では、カラジャス鉄鉱石に単にポリアクリル酸ナトリウム樹脂顆粒を単に添加しただけでも、だま状（塊状）にはなるが、粉体入り懸濁湧水の吸着作用としては弱く、それ故にさらに何らかの処理を加える必要のあることが判明した。そこで、この実験においては、中央窪み４部分に生じた前記水溜り部分をスコップによって掻き混ぜる攪拌操作を行なった。なお、この掻き混ぜの操作は、実機でのグラブバケットによる掴み揚げ、落下開放の繰り返し操作を模擬したものである。

懸濁湧水中に高分子吸水剤を添加した上で、さらにそこに別のバラ物であるカラジャス鉄鉱石を加えて混ぜ合わせると添加の効果はさらに向上することもわかった。

実際に、図４（ａ）に示す状態にあるカラジャス鉄鉱石を運搬船から荷揚げする際、高分子吸水剤であるポリアクリル酸塩樹脂顆粒を懸濁湧水量に対し、１．０〜２．０ｍａｓｓ％に相当する量を添加した。この懸濁湧水の量に対する高分子凝集剤の量は、懸濁湧水がグラブバケットで掴み取った後の窪みに発生するため、グラブバケット容量から推定し、添加すべき高分子凝集剤の量を決定するという方法で行なった。同様に、混合比率としての数値も、グラブバケット容量から推定して行った。

次に、船倉内の鉱石堆積層に生じた窪み部分に発生した懸濁湧水に、高分子吸水剤を添加した後、その懸濁湧水周囲のバラ物（カラジャス鉄鉱石）をその懸濁湧水中に投入し、グラブバケットを使って掻き混ぜた。即ち、グラブバケット５にてバラ物（高分子凝集剤）の掴み揚げと落下開放の各操作を繰り返した後に、荷揚げの作業を繰り返した。
その結果、懸濁湧水に高分子吸水剤を加えてかき混ぜることによって、懸濁湧水中の粉体と湧水分子を高分子ポリマーによって絡めとる作用が促進され、荷揚げが容易になった。なお、掴み揚げと落下開放の繰り返しのみでは、ポリマーどうしが集合して大きな塊を作る場合があり、ホッパーでの詰り、また、ポリマーが分散できても膨潤体は跳ねやすく、輸送中のベルトコンベアからの落下の憂いがあるため、懸濁湧水周囲のバラ物を、バラ物重量の、懸濁湧水を吸水した高分子吸水剤に対する重量比を示す混合比率を７以上とすることにより、バラ物中に、懸濁湧水を吸水した膨潤体（高分子吸水剤）をより分散させた。

特に、従来、船底に多量の水が残っていたが、上記の処理によって残湧水も少なくなった。以上の結果から、従来のカラジャス鉄鉱石の輸送では、カラジャス鉄鉱石自体の水分が多いため、陸上への荷揚げに際しては、湧水が多く、懸濁湧水の除去（排水）を行ないつつ実施していたものを、本発明に適合する上記の荷揚げ方法を採用すると、湧水の発生がない時の効率を１００％とした時、従来の排水方法での荷揚げでは６５％の効率しか出せなかったものが、約９２％の効率を達成することができた。

本発明の上述したバラ物の荷揚げ技術は、例示した含水鉱石や石炭の他、砂利、砂、穀物等のバラ物の荷揚げ作業にも適用が可能である。

１ 船倉
２ バラ物
３ 湧水
４ 窪み
５ グラブバケット
Ａ 水分吸着剤
Ｃ 鉄製容器
Ｐ 粉体
Ｗｍ 懸濁湧水

Claims (4)

1. 鉱石や石炭の如き含水バラ物を貨物船から橋形クレーンやアンローダのグラブバケットを使って荷揚げするに当たり、荷揚げ作業時に、湧水中に粉体が懸濁した状態の懸濁湧水が生成した場合に、その懸濁湧水の発生位置に水分吸着剤を添加することにより、該水分吸着剤に少なくとも湧水を吸着させてから、他の部位のバラ物を加えて攪拌してから荷揚げすることを特徴とする含水バラ物の荷揚げ方法。
2. 前記水分吸着剤として、高分子吸水剤を用いることを特徴とする請求項１に記載の含水バラ物の荷揚げ方法。
3. 前記水分吸着剤は、懸濁湧水量の０．５超〜３．３ｍａｓｓ％相当量を添加することを特徴とする請求項１または２に記載の含水バラ物の荷揚げ方法。
4. 前記水分吸着剤は、懸濁湧水量の１．０〜２．０ｍａｓｓ％相当量を添加することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の含水バラ物の荷揚げ方法。

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