벌크선 운송 - Ore

1. 광석 및 광물의 선적

해상 운송되고 있는 금속의 원광은 철광, 동광, 망간망, 크롬강, 아연광 및 보크사이트 등 그 종류가 많고 주로 벌크로 화물창내 선적되어 운송되고 있다. 

 

가. 광석류의 선적

광석류의 운송은 원광산적(Ore in bulk), 원광대적(Ore in bag), 정광산적(Concentrate in bulk), 정광대적(Concentrate in bag) 등 4종류의 형태로 선적되지만, 대량 운송은 Bulk에 의하여 하는게 보통이다. 

왼쪽부터 원광선적, 원광대적, 정광산적, 정광대적

여기서 정광(Concentrate)이란 선광기에 의해 얻어지는 높은 품도의 광물로 대부분의 경우 제련원료 또는 공업원료로 직접 사용할 수 있을 정도로 품위가 높여진 광물이다. 일반적으로 원광보다 중량이 무거우며 원광은 결정상과 비결정상으로 구분되고, 경도에 의한 구분은 괴상, 분상, 이토상 등이 있으며, 중량이 무거운 것이 특징으로 비중은 대개 3~5 정도이고 Bulk로 운송될 때 Stowage factor는 12~20 정도가 보통이다.  

 

나. 철광석의 성질별 분류

1) 철의 산화물

가) 자철광(Magnetite) : 암흑색으로 자성이 있으며 비중은 4.9~5.2정도이고, 철 함유량은 72% 정도이다.

Magnetite

나) 적철광(Hematite) : 암흑색 내지 암적색으로 아주 단단하며 비중은 4.2~5.3 정도이고 철함유량은 70% 정도이다.

Hematite

2) 탄산화합물

가) 능철광(Siderite) : 암갈색 결정으로 비중은 3.7~3.9 정도이며, 철함유량은 48.3% 정도이다.

Siderite

나) 갈철광(Limonite) : 암갈색으로 질이 조잡하며 비중은 3.6~4.0 정도이고, 철함유량은 58.85% 정도이다.

Limonite

다) 황철광(Pyrite) : 유화철광이라고 하며 유황 함유량이 약 53% 정도이다.

Pyrite

다. 철광석의 산지별 종류

산지별 철광석 종류

 

2. 미분정광(Fine concentrate)

가. 미분정광의 성상

미분정광(Fine concentrate)이란 각종의 원광을 분쇄 선광하여 혼합된 잡물이 제거된 것으로 선광법에는 부유선광, 비중선광 및 자선광법 등이 있으며 이중 부유선광법(Oil floatation process)에 의한 미분정광은 탈수가 곤란하므로 수분의 함유량이 높다. 이러한 수분을 함유한 미분정광은 선박운송에 있어서 위험이 높은데 그 이유는 운송 중 수분이 분리되는데 있다.

1) 미분정광에 함유된 수분이랑 흡수된 수분과 입자에 부착된 수분을 가하면 응집력(Chhesion) 즉 점성이 생겨 어느 수분율에 달하면 최대 응집력(Max. Cohesion)을 갖게 되면 이동 변형에 대한 저항력이 최대가 되어 안정된다. 이를 최대 응집력점(Max. Cohension point) 또는 최대 점성이라 하며 수분함유율이 이점을 넘으면 연약하게 되어 유동성이 생기게 되고 불안정하게 된다. 이는 수분율이 포화점(Satulation point)을 넘게 되면 여분의 수분이 운송 중 분리되고 표면에 부유하게 되어 유동수가 된다. 연구 결과를 보면 최대 응집력 수분율은 포화 수분율 보다 약 2.5% 정도 낮다.

2) 최대응력점 및 포화점은 정광의 품질에 따라 다르며 동일 품질에 있어서는 입자가 큰 것이 작은 것보다 낮다.

3) 화물창에 대량으로 운송하는 경우에는 선체 동요와 진동 등이 가해지기 때문에 수분의 분리점이 낮아져 침전 작용을 촉진하게 되며, 분리된 수분이 화물 상부에 부유하게 되면, 일부가 여과되어 하방으로 떨어지는 것도 생기게 된다. 입자가 크고 불순물이 적은 정광은 표면 분리수의 이동 위험이 적으나 입자가 작은 점토분을 함유한 정광은 운송 중 수분의 표면 분리가 많아지게 되므로 위험하게 된다.

 

나. 미분정광의 안전운송 수분

1) 안전운송수분(Transportable moisture)이란 수분을 함유한 미분정광을 일반 화물선의 선창에 Longitudinal bulkhead, Shitfting board 또는 기타의 이동 방지 설비를 하지 않고 선적하여 안전하게 운송될 수 있는 수분율을 말한다.

2) Fine concentrates의 최대 응집력점 및 포화점이 품질에 따라 다르므로 안전 수송 수분도 광석의 종류 및 품질에 따라 달라지게 된다. 안전운송 수분에 관해서는 캐나다 정부 운송규칙과 미국정부의 제안사항도 있지만 IMO가 제정하여 사용토록 하고 있는 "Code of safe practice for bulk cargoes including ores & similar bulk cargoes, Concentrate & Similar materials"가 있으며, 대체적으로 캐나다의 운송규칙을 채용하고 있다. 

3) 캐나다 정부 운송규칙(Canadian concentrate code)에 의하면 낙하 충격에 의한 진동을 주어 시료가 유동상태로 되는 점(유동점 : Flow moisture)의 수분율을 측정하여 이 수분율의 90%를 안전운송 수분으로 한다.

 

다. Fine concentrate의 운송

건조한 미분 정광을 운송할 경우에는 선체의 Rolling에 의해 화물의 이동이 발생할 가능성이 있으므로 광석의 정지각이 35도 이하일 경우 화물 표면을 평평히 Trimming 하는 것이 필요하다. 상당한 수분이 함유된 미분정광을 운송할 경우에는 시간이 경과함에 따라 수분이 분리되어 선체가 동요할 때 유동수가 되어 선체를 경사시킬 위험이 있다.