Розділення матеріалів є невід'ємною проблемою більшості технологій зберігання. Зі зростанням попиту на продукцію вищої якості проблема ізоляції запасів стає все гострішою.
Як усім відомо, телескопічні радіальні штабельні конвеєри є найефективнішим рішенням для штабельного розділення. Вони можуть створювати запаси шарами, кожен шар складається з певної кількості матеріалів. Для створення запасів таким чином конвеєр повинен працювати майже безперервно. Хоча рух телескопічних конвеєрів має керуватися вручну, автоматизація є найефективнішим методом керування.
Автоматичні висувні конвеєри можна запрограмувати для створення індивідуального інвентарю різних розмірів, форм та конфігурацій. Ця практично безмежна гнучкість може підвищити загальну операційну ефективність та забезпечити вищу якість продукції.
Підрядники щороку витрачають мільйони доларів на виробництво заповнювачів для широкого кола застосувань. Найпопулярнішими сферами застосування є базові матеріали, асфальт і бетон.
Процес створення продуктів для цих застосувань є складним і дорогим. Жорсткіші специфікації та допуски означають, що важливість якості продукції стає дедалі більшою.
Зрештою, матеріал виймається зі складу та транспортується до місця, де його буде включено до складу земляного полотна, асфальту або бетону.
Обладнання, необхідне для зачистки, вибухового очищення, дроблення та просіювання, є дуже дорогим. Однак сучасне обладнання може стабільно виробляти заповнювач відповідно до специфікації. Запаси можуть здаватися незначною частиною комплексного виробництва, але якщо все зробити неправильно, це може призвести до того, що продукт, який повністю відповідає специфікації, не відповідає специфікації. Це означає, що використання неправильних методів зберігання може призвести до втрати частини витрат на створення якісного продукту.
Хоча розміщення продукту на складі може поставити під загрозу його якість, запаси є важливою частиною загального виробничого процесу. Це метод зберігання, який забезпечує доступність матеріалу. Темпи виробництва часто відрізняються від темпів виробництва продукту, необхідного для певного застосування, і запаси допомагають компенсувати цю різницю.
Запаси також надають підрядникам достатньо місця для зберігання, щоб ефективно реагувати на коливання ринкового попиту. Через переваги, які надає зберігання, воно завжди буде важливою частиною загального виробничого процесу. Тому виробники повинні постійно вдосконалювати свої технології зберігання, щоб зменшити ризики, пов'язані зі зберіганням.
Головною темою цієї статті є ізоляція. Сегрегація визначається як «розділення матеріалу за розміром частинок». Різні застосування заповнювачів вимагають дуже специфічних та однорідних сортів матеріалу. Сегрегація призводить до надмірних відмінностей у різновидах продукції.
Розділення може відбуватися практично на будь-якому етапі процесу виробництва заповнювача після того, як продукт був подрібнений, просіяний та змішаний до належної градації.
Перше місце, де може відбуватися сегрегація, – це складські запаси (див. Рисунок 1). Після того, як матеріал поміщений на склад, він зрештою буде перероблений та доставлений до місця, де він буде використаний.
Друге місце, де може відбуватися розділення, – це під час обробки та транспортування. Після потрапляння на майданчик асфальтного або бетонного заводу заповнювач поміщають у бункери та/або контейнери для зберігання, з яких продукт забирають та використовують.
Розшарування також відбувається під час заповнення та спорожнення силосів і бункерів. Розшарування також може відбуватися під час нанесення кінцевої суміші на дорогу або інше покриття після того, як заповнювач був змішаний з асфальтовою або бетонною сумішшю.
Однорідний заповнювач є важливим для виробництва високоякісного асфальту або бетону. Коливання гранулярності відділяючогося заповнювача роблять практично неможливим отримання прийнятного асфальту або бетону.
Менші частинки певної ваги мають більшу загальну площу поверхні, ніж більші частинки тієї ж ваги. Це створює проблеми під час поєднання заповнювачів в асфальтобетонні суміші. Якщо відсоток дрібних частинок у заповнювачі занадто високий, розчину або бітуму буде бракувати, і суміш буде занадто густою. Якщо відсоток грубих частинок у заповнювачі занадто високий, розчину або бітуму буде надлишок, і консистенція суміші буде надмірно рідкою. Дороги, побудовані з розділених заповнювачів, мають погану структурну цілісність і зрештою матимуть нижчий термін служби, ніж дороги, побудовані з належним чином розділених продуктів.
Багато факторів призводять до сегрегації запасів. Оскільки більшість запасів створюється за допомогою конвеєрних стрічок, важливо розуміти невід'ємний вплив конвеєрних стрічок на сортування матеріалів.
Коли стрічка переміщує матеріал по конвеєрній стрічці, вона злегка підстрибує, котячись по натяжному ролику. Це пов'язано з невеликим провисанням стрічки між кожним натяжним роликом. Цей рух призводить до того, що дрібніші частинки осідають у нижній частині поперечного перерізу матеріалу. Перекриття грубих зерен утримує їх зверху.
Щойно матеріал досягає розвантажувального колеса конвеєрної стрічки, він уже частково відділений від більшого матеріалу зверху та дрібнішого матеріалу знизу. Коли матеріал починає рухатися вздовж кривої розвантажувального колеса, верхні (зовнішні) частинки рухаються з вищою швидкістю, ніж нижні (внутрішні) частинки. Ця різниця в швидкості призводить до того, що більші частинки відходять від конвеєра, перш ніж впасти на штабель, тоді як дрібніші частинки падають поруч із конвеєром.
Також більша ймовірність того, що дрібні частинки прилипнуть до конвеєрної стрічки та не будуть вивантажені, доки конвеєрна стрічка не продовжить намотуватися на розвантажувальне колесо. Це призводить до того, що більше дрібних частинок рухатиметься назад до передньої частини штабеля.
Коли матеріал падає на стопку, більші частинки мають більший імпульс руху вперед, ніж менші. Це призводить до того, що грубий матеріал продовжує рухатися вниз легше, ніж дрібний. Будь-який матеріал, великий чи дрібний, який стікає по стінках стопки, називається розсипом.
Розсипання є однією з основних причин розділення матеріалу, і їх слід уникати, коли це можливо. Коли розсип починає скочуватися по схилу відвалу, більші частинки, як правило, скочуються по всій довжині схилу, тоді як дрібніший матеріал, як правило, осідає на боках відвалу. Отже, у міру просування розсипу по боках купи, у матеріалі, що піднімається, залишається все менше і менше дрібних частинок.
Коли матеріал досягає нижнього краю або підошви купи, він складається переважно з більших частинок. Розсипання спричиняють значну сегрегацію, яка помітна в перерізі заготівлі. Зовнішня підошва купи складається з грубішого матеріалу, тоді як внутрішня та верхня купа складаються з дрібнішого матеріалу.
Форма частинок також сприяє побічним ефектам. Гладкі або круглі частинки частіше скочуються по схилу штабеля, ніж дрібні частинки, які зазвичай мають квадратну форму. Перевищення допустимих значень також може призвести до пошкодження матеріалу. Коли частинки скочуються по одному боці штабеля, вони труться одна об одну. Це зношування призведе до подрібнення деяких частинок до менших розмірів.
Вітер – ще одна причина ізоляції. Після того, як матеріал залишає конвеєрну стрічку та починає падати в штабель, вітер впливає на траєкторію руху частинок різних розмірів. Вітер має великий вплив на делікатні матеріали. Це пояснюється тим, що співвідношення площі поверхні до маси дрібніших частинок більше, ніж у більших частинок.
Ймовірність розподілу запасів може змінюватися залежно від типу матеріалу на складі. Найважливішим фактором, що стосується сегрегації, є ступінь зміни розміру частинок матеріалу. Матеріали з більшою варіацією розміру частинок матимуть вищий ступінь сегрегації під час зберігання. Загальне правило полягає в тому, що якщо співвідношення найбільшого розміру частинок до найменшого розміру частинок перевищує 2:1, можуть виникнути проблеми з сегрегацією упаковки. З іншого боку, якщо співвідношення розмірів частинок менше 2:1, сегрегація за об'ємом мінімальна.
Наприклад, матеріали земляного полотна, що містять частинки розміром до 200 меш, можуть розшаровуватися під час зберігання. Однак, під час зберігання таких предметів, як митий камінь, ізоляція буде незначною. Оскільки більша частина піску волога, часто його можна зберігати без проблем із розділенням. Волога призводить до злипання частинок, запобігаючи їх розділенню.
Під час зберігання продукту ізоляції іноді неможливо запобігти. Зовнішній край готової купи складається переважно з грубого матеріалу, тоді як внутрішня частина купи містить більшу концентрацію дрібного матеріалу. Під час забору матеріалу з кінця таких куп необхідно брати черпаки з різних місць, щоб перемішати матеріал. Якщо брати матеріал лише з передньої або задньої частини штабеля, ви отримаєте або весь грубий матеріал, або весь дрібний матеріал.
Також існують можливості для додаткової ізоляції під час завантаження вантажівок. Важливо, щоб використаний метод не спричиняв переповнення. Спочатку завантажте передню частину вантажівки, потім задню, і нарешті середню. Це мінімізує наслідки перевантаження всередині вантажівки.
Підходи до обробки після інвентаризації корисні, але метою має бути запобігання або мінімізація карантину під час створення інвентаризації. Корисні способи запобігання ізоляції включають:
Під час штабелювання на вантажівці матеріал слід акуратно складати окремими штабелями, щоб мінімізувати розсипання. Матеріал слід складати разом за допомогою навантажувача, піднімаючи на повну висоту ковша та розсипаючи, що перемішає матеріал. Якщо навантажувач повинен переміщати та розбивати матеріал, не намагайтеся створювати великі купи.
Пошарове укладання товару може мінімізувати сегрегацію. Цей тип складу можна будувати за допомогою бульдозера. Якщо матеріал доставляється на склад, бульдозер повинен проштовхувати матеріал у похилий шар. Якщо штабель будується за допомогою конвеєрної стрічки, бульдозер повинен проштовхувати матеріал у горизонтальний шар. У будь-якому випадку слід бути обережним, щоб не проштовхнути матеріал через край штабеля. Це може призвести до переповнення, що є однією з основних причин сегрегації.
Штабелювання бульдозерами має низку недоліків. Двома суттєвими ризиками є деградація продукту та забруднення. Важке обладнання, яке безперервно працює над продуктом, ущільнює та подрібнює матеріал. Використовуючи цей метод, виробники повинні бути обережними, щоб не надмірно деградувати продукт у спробі зменшити проблеми розділення. Додаткова робоча сила та обладнання, необхідні для цього, часто роблять цей метод непомірно дорогим, і виробники змушені вдаватися до розділення під час обробки.
Радіальні штабелювальні конвеєри допомагають мінімізувати вплив розділення. У міру накопичення запасів конвеєр рухається радіально вліво та вправо. Коли конвеєр рухається радіально, кінці штабелів, зазвичай з грубого матеріалу, будуть покриті дрібним матеріалом. Передні та задні пальці все ще будуть шорсткими, але купа буде більш змішаною, ніж купа конусів.
Існує прямий зв'язок між висотою та вільним падінням матеріалу, а також ступенем сегрегації, що відбувається. Зі збільшенням висоти та розширенням траєкторії падіння матеріалу відбувається все більше розділення дрібного та грубого матеріалу. Тому конвеєри зі змінною висотою є ще одним способом зменшення сегрегації. На початковому етапі конвеєр повинен знаходитися в найнижчому положенні. Відстань до головного шківа завжди має бути якомога коротшою.
Вільне падіння з конвеєрної стрічки на штабель є ще однією причиною розділення. Кам'яні сходи мінімізують сегрегацію, усуваючи матеріал, що вільно падає. Кам'яні сходи - це конструкція, яка дозволяє матеріалу стікати сходами на палі. Вона ефективна, але має обмежене застосування.
Розділення, спричинене вітром, можна мінімізувати, використовуючи телескопічні жолоби. Телескопічні жолоби на розвантажувальних шківах конвеєра, що простягаються від шківа до штабеля, захищають від вітру та обмежують його вплив. За умови правильного проектування вони також можуть обмежити вільне падіння матеріалу.
Як згадувалося раніше, на конвеєрній стрічці вже є ізоляція до точки розвантаження. Крім того, коли матеріал залишає конвеєрну стрічку, відбувається подальша сегрегація. У точці розвантаження можна встановити лопатеве колесо для повторного перемішування цього матеріалу. Обертові колеса мають крила або лопаті, які перетинають та перемішують шлях матеріалу. Це мінімізує сегрегацію, але деградація матеріалу може бути неприйнятною.
Розділення може спричинити значні витрати. Запаси, які не відповідають специфікаціям, можуть призвести до штрафів або відбракування всього запасу. Якщо на будівельний майданчик доставлено невідповідний матеріал, штрафи можуть перевищувати 0,75 долара США за тонну. Витрати на оплату праці та обладнання для відновлення неякісних паль часто є непомірними. Погодинна вартість будівництва складу з бульдозером та оператором вища, ніж вартість автоматичного телескопічного конвеєра, а матеріал може розкладатися або забруднюватися для забезпечення належного сортування. Це знижує цінність продукту. Крім того, коли таке обладнання, як бульдозер, використовується для невиробничих завдань, існують альтернативні витрати, пов'язані з використанням обладнання, коли воно було капіталізоване для виробничих завдань.
Інший підхід можна застосувати для мінімізації впливу ізоляції під час створення інвентарю в застосунках, де ізоляція може бути проблемою. Це включає укладання шарами, де кожен шар складається з серії стеків.
У розділі стеку кожен стек показано як мініатюрний стек. Розділення все ще відбувається на кожній окремій купі через ті ж ефекти, що обговорювалися раніше. Однак, схема ізоляції частіше повторюється по всьому поперечному перерізу купи. Кажуть, що такі стеки мають більшу «роздільну здатність розділення», оскільки дискретний градієнтний візерунок повторюється частіше з меншими інтервалами.
Під час обробки штабелів фронтальним навантажувачем немає потреби змішувати матеріали, оскільки один ковш містить кілька штабелів. Коли штабель відновлено, окремі шари чітко видно (див. Рисунок 2).
Штабелі можна створювати за допомогою різних методів зберігання. Один із способів – використовувати систему мосту та розвантажувального конвеєра, хоча цей варіант підходить лише для стаціонарного застосування. Істотним недоліком стаціонарних конвеєрних систем є те, що їхня висота зазвичай фіксована, що може призвести до розриву вітром, як описано вище.
Інший метод – використання телескопічного конвеєра. Телескопічні конвеєри забезпечують найефективніший спосіб формування штабелів і часто є кращими за стаціонарні системи, оскільки їх можна переміщувати за потреби, а багато з них навіть призначені для перевезення дорогою.
Телескопічні конвеєри складаються з конвеєрів (захисних конвеєрів), встановлених всередині зовнішніх конвеєрів однакової довжини. Перекидний конвеєр може лінійно рухатися вздовж довжини зовнішнього конвеєра, змінюючи положення розвантажувального шківа. Висота розвантажувального колеса та радіальне положення конвеєра є змінними.
Тривісна зміна розвантажувального колеса є важливою для створення шаруватих паль, які долають сегрегацію. Для висування та втягування подавних конвеєрів зазвичай використовуються канатні лебідки. Радіальний рух конвеєра може здійснюватися за допомогою ланцюгової та зірочкової системи або за допомогою планетарного приводу з гідравлічним приводом. Висота конвеєра зазвичай змінюється шляхом висування телескопічних циліндрів ходової частини. Усі ці рухи необхідно контролювати для автоматичного створення багатошарових паль.
Телескопічні конвеєри мають механізм для створення багатошарових штабелів. Мінімізація глибини кожного шару допоможе обмежити розділення. Це вимагає постійного руху конвеєра в міру накопичення запасів. Необхідність постійного руху робить необхідним автоматизацію телескопічних конвеєрів. Існує кілька різних методів автоматизації, деякі з яких дешевші, але мають значні обмеження, тоді як інші повністю програмовані та пропонують більшу гнучкість у створенні запасів.
Коли конвеєр починає накопичувати матеріал, він рухається радіально під час транспортування матеріалу. Конвеєр рухається доти, доки не спрацює кінцевий вимикач, встановлений на валу конвеєра, вздовж його радіального шляху. Тригер встановлюється залежно від довжини дуги, по якій оператор хоче перемістити конвеєрну стрічку. У цей момент конвеєр висунеться на задану відстань і почне рухатися в іншому напрямку. Цей процес триває доти, доки стрингерний конвеєр не буде висунутий до максимального розтягування і перший шар не буде завершено.
Коли другий рівень побудовано, кінчик починає відходити від свого максимального висування, рухаючись радіально та відтягуючись на дугоподібній межі. Нарощуйте шари, доки палі не активують перемикач нахилу, встановлений на опорному колесі.
Конвеєр підніметься на задану відстань і розпочне другий підйом. Кожен підйомник може складатися з кількох шарів, залежно від швидкості матеріалу. Другий підйом подібний до першого, і так далі, доки не буде зібрано всю купу. Значна частина отриманої купи розізольована, але на краях кожної купи є переливи. Це пояснюється тим, що конвеєрні стрічки не можуть автоматично регулювати положення кінцевих вимикачів або предметів, що використовуються для їх приведення в дію. Кінцевий вимикач втягування необхідно відрегулювати таким чином, щоб перевантаження не засипало вал конвеєра.