李阿衛(wèi) 張景香 劉亞丹

（1.力鴻檢驗(yàn)集團(tuán)有限公司，北京 101318；2.力鴻檢驗(yàn)集團(tuán)有限公司唐山分公司，河北 唐山 063611）

1 概述

易流態(tài)化貨物在船舶運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的安全隱患，為了保證船舶運(yùn)輸過(guò)程中的安全，《國(guó)際海運(yùn)固體散裝貨物規(guī)則》（以下簡(jiǎn)稱規(guī)則）在不斷地更新和改進(jìn)，國(guó)際海事組織海上安全委員會(huì)第98 屆會(huì)議通過(guò)了規(guī)則第 04-17 修正案，將煤不屬于易流態(tài)化固體散裝貨物的判定標(biāo)準(zhǔn)，由“小于5 mm 的細(xì)粉煤不超過(guò)75%”修正為“小于1 mm 的顆粒按重量不超過(guò)10%，以及小于10 mm 的顆粒按重量不超過(guò)50%”。修正案在規(guī)則附錄2 中，新增了適用于煤的改進(jìn)的葡氏樊氏測(cè)試法[1-5]，要求最大尺寸不超過(guò)50 mm 的煤的適運(yùn)水分極限（TML）的檢測(cè)，應(yīng)當(dāng)按照改進(jìn)的測(cè)試方法測(cè)定。

2 試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)儀器

吊秤、電子秤、電熱鼓風(fēng)干燥箱、恒溫水浴鍋、密度瓶、葡式樊式儀、標(biāo)準(zhǔn)篩等。

2.2 樣品采集

依據(jù)《商品煤樣人工采取方法》（GB/T 475-2008）采取不少于170 kg 的樣品，樣品包裝確保水分不損失。本次試驗(yàn)根據(jù)煤炭產(chǎn)地不同選取了六個(gè)品種，山西煤1、山西煤2、蒙煤1、蒙煤2、混煤1 和混煤2，按其粒度組成屬于A 和B 組，根據(jù)規(guī)則要求需測(cè)定其適運(yùn)水分極限。

2.3 樣品重組

動(dòng)力煤的標(biāo)稱最大粒度一般為50 mm，這就需要按照《國(guó)際海運(yùn)固體散裝貨物規(guī)則》要求進(jìn)行樣品重組。在此過(guò)程中，將超過(guò)25 mm 的顆粒從樣品中移除并替換為16～25 mm 范圍內(nèi)的等質(zhì)量顆粒。通過(guò)這一過(guò)程，得到用于適運(yùn)水分極限試驗(yàn)的重組樣品，其含有的最大顆粒為25 mm。規(guī)則中有兩種重組方法，采用方法2 進(jìn)行樣品重組。

2.4 測(cè)定初始水分

依據(jù)《煤中全水分的測(cè)定方法》（GB/T 211-2017）的方法對(duì)2.3 中的一份試驗(yàn)份測(cè)定初始水分。

規(guī)則要求易流態(tài)化的貨物水分含量低于其適運(yùn)水分極限時(shí)才允許裝運(yùn)。若某些貨物水分含量超過(guò)適運(yùn)水分極限，須由專門(mén)建造或安裝專門(mén)設(shè)備以限制貨物位移的船舶裝運(yùn)。

2.5 測(cè)定顆粒密度

顆粒密度用于測(cè)定繪制沖壓曲線的空隙比（e），依據(jù)《土壤顆粒密度的測(cè)定》（AS 1289.3.5.1-2006）規(guī)則中要求的方法。

2.6 沖壓試驗(yàn)

將2.3 中的試驗(yàn)份根據(jù)需要依次加入0 ml、150 ml、250 ml、350 ml、450 ml、550 ml、650 ml，加水后平衡12 h，按照規(guī)則中的試驗(yàn)方法依次進(jìn)行沖壓試驗(yàn)，分別計(jì)算相關(guān)量。

2.7 繪制結(jié)果圖

根據(jù)2.6 的結(jié)果繪制沖壓曲線圖（縱坐標(biāo)為孔隙比e，橫坐標(biāo)為總水含量W1），同時(shí)在此圖上繪制飽和曲線圖，沖壓曲線與70%飽和度（S=70%）線的交點(diǎn)即為該試驗(yàn)煤樣的適運(yùn)水分極限。

該試驗(yàn)程序適用于當(dāng)煤炭的適宜水分含量（OMC）為70% 飽和度或以上時(shí)測(cè)定的煤的TML。當(dāng)OMC 低于70%飽和度時(shí)，本試驗(yàn)程序不適用，且托運(yùn)人應(yīng)咨詢有關(guān)當(dāng)局。

當(dāng)沖壓曲線沒(méi)有擴(kuò)展到70%飽和度（即不相交），試驗(yàn)表明貨物中的水通過(guò)顆粒之間的空隙排出且沒(méi)有增加孔隙中的水壓。因此，貨物不會(huì)流態(tài)化，其分組可歸為B 組。

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 山西煤1 的適運(yùn)水分極限

根據(jù)《煤中全水分的測(cè)定方法》（GB/T 211-2017）測(cè)定的山西煤1 的總水含量為8.0%，顆粒密度1.42 g/cm3，試驗(yàn)溫度為27.0 ℃。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制的沖壓曲線與飽和度曲線圖如圖1（飽和度曲線由上到下依次為50%、60%、70%、80%、90%、100%）。

圖1 山西煤1 的適運(yùn)水分極限圖

由圖1 可知，該煤炭適運(yùn)水分極限（TML）和適宜水分含量（OMC）均為13.9%，且總水含量（8.0%）小于TML。

3.2 山西煤2 的適運(yùn)水分極限

根據(jù)《煤中全水分的測(cè)定方法》（GB/T 211-2017）測(cè)定的山西煤2 的總水含量為6.3%，顆粒密度1.47 g/cm3，試驗(yàn)溫度為26.9 ℃。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制的沖壓曲線與飽和度曲線圖如圖2。

圖2 山西煤2 的適運(yùn)水分極限圖

由圖2 可知，該煤炭適運(yùn)水分極限為15.4%，總水含量小于適運(yùn)水分極限，適宜運(yùn)輸。

3.3 蒙煤1 的適運(yùn)水分極限

根據(jù)《煤中全水分的測(cè)定方法》（GB/T 211-2017）測(cè)定的蒙煤1 的總水含量為24.2%，顆粒密度1.60 g/cm3，試驗(yàn)溫度為26.0 ℃。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制的沖壓曲線與飽和度曲線圖如圖3。由圖3 可知，該煤炭適運(yùn)水分極限為27.6%，總水含量小于適運(yùn)水分極限，適宜運(yùn)輸。

圖3 蒙煤1 的適運(yùn)水分極限圖

3.4 蒙煤2 的適運(yùn)水分極限

根據(jù)《煤中全水分的測(cè)定方法》（GB/T 211-2017）測(cè)定的蒙煤2 的總水含量為15.7%，顆粒密度1.45 g/cm3，試驗(yàn)溫度為27.0 ℃。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制的沖壓曲線與飽和度曲線圖如圖4。

圖4 蒙煤2 的適運(yùn)水分極限圖

由圖4 可知，該煤炭OMC 小于TML，根據(jù)《國(guó)際海運(yùn)固體散裝貨物規(guī)則》規(guī)定，當(dāng)OMC 低于沖壓曲線與70%飽和度的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的總水含量時(shí)，本試驗(yàn)程序不適用。

3.5 混煤1 的適運(yùn)水分極限

根據(jù)《煤中全水分的測(cè)定方法》（GB/T 211-2017）測(cè)定的混煤1 的總水含量為13.2%，顆粒密度1.46 g/cm3，試驗(yàn)溫度為26.2 ℃。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制的沖壓曲線與飽和度曲線圖如圖5。

圖5 混煤1 的適運(yùn)水分極限圖

由圖5 可知，沖壓曲線不能延伸到70%飽和度曲線，根據(jù)《國(guó)際海運(yùn)固體散裝貨物規(guī)則》規(guī)定，該批煤炭屬于B 組。該煤炭外觀都是均勻的小顆粒，1～10 mm 占比達(dá)到50 %以上，雖然粒度不符合B組要求，但屬于自由排水煤炭，不會(huì)形成流態(tài)化。

3.6 混煤2 的適運(yùn)水分極限

根據(jù)《煤中全水分的測(cè)定方法》（GB/T 211-2017）測(cè)定的混煤2 的總水含量為12.4%，顆粒密度1.38 g/cm3，試驗(yàn)溫度為27.2 ℃。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制的沖壓曲線與飽和度曲線圖如圖6。

圖6 混煤2 的適運(yùn)水分極限圖

由圖6 可知，沖壓曲線不能延伸到70%飽和度曲線，根據(jù)《國(guó)際海運(yùn)固體散裝貨物規(guī)則》規(guī)定，該批煤炭屬于B 組。

4 結(jié)論

針對(duì)試驗(yàn)用動(dòng)力煤，按照粒度組成屬于A 和B組，需要報(bào)告其適運(yùn)水分極限。通過(guò)試驗(yàn)表明，試驗(yàn)用山西煤和蒙煤1 總水含量小于適運(yùn)水分極限，符合運(yùn)輸條件；試驗(yàn)用蒙煤2 則不符合運(yùn)輸條件，運(yùn)輸過(guò)程中可能會(huì)流態(tài)化，需根據(jù)有關(guān)當(dāng)局的要求采取相應(yīng)措施；試驗(yàn)用混煤雖然粒度不符合B 組，但是通過(guò)適運(yùn)水分極限的試驗(yàn)證明該類煤炭不會(huì)形成流態(tài)化貨物，因此劃為B 組。

影響該試驗(yàn)結(jié)果的主要因素為沖壓曲線的繪制過(guò)程，加水量要根據(jù)不同煤質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，沖壓過(guò)程盡量同一人操作，且導(dǎo)向錘和能量錘放置時(shí)不能施加任何外力避免過(guò)分壓實(shí)，能量錘每次下降高度盡量一致，每次沖壓完后去掉加長(zhǎng)模時(shí)煤樣的填充狀態(tài)盡量保持一致，保證每次沖壓完的體積相同。