Разделение материалов является неотъемлемой проблемой большинства технологий хранения. По мере увеличения спроса на более качественные продукты проблема изоляции запасов становится все более острой.
Как мы все знаем, телескопические радиальные конвейеры штабеля являются наиболее эффективным решением для разделения штабеля. Они могут создавать запасы слоями, каждый слой состоит из нескольких материалов. Чтобы создавать запасы таким образом, конвейер должен работать практически непрерывно. В то время как движение телескопических конвейеров должно контролироваться вручную, автоматизация является, безусловно, наиболее эффективным методом управления.
Автоматические выдвижные конвейеры можно запрограммировать на создание инвентаря по индивидуальному заказу в различных размерах, формах и конфигурациях. Эта практически безграничная гибкость может повысить общую эффективность работы и обеспечить более высокое качество продукции.
Подрядчики тратят миллионы долларов каждый год на производство агрегированных продуктов для самых разных применений. Наиболее популярные применения включают базовые материалы, асфальт и бетон.
Процесс создания продуктов для этих приложений сложен и дорог. Более жесткие спецификации и допуски означают, что важность качества продукта становится все более важной.
В конечном итоге материал извлекается из штабеля и транспортируется к месту, где он будет включен в состав земляного полотна, асфальта или бетона.
Оборудование, необходимое для демонтажа, взрывных работ, дробления и просеивания, очень дорогое. Однако современное оборудование может стабильно производить заполнитель в соответствии со спецификацией. Инвентарь может показаться незначительной частью интегрированного производства, но если он сделан неправильно, он может привести к тому, что продукт, который идеально соответствует спецификации, не будет соответствовать спецификации. Это означает, что использование неправильных методов хранения может привести к потере части стоимости создания качественного продукта.
Хотя размещение продукта на складе может поставить под угрозу его качество, склад является важной частью общего процесса производства. Это метод хранения, который обеспечивает доступность материала. Скорость производства часто отличается от скорости продукта, необходимого для данного применения, и склад помогает компенсировать разницу.
Инвентарь также дает подрядчикам достаточно места для хранения, чтобы эффективно реагировать на колеблющийся рыночный спрос. Благодаря преимуществам, которые обеспечивает хранение, оно всегда будет важной частью общего производственного процесса. Поэтому производители должны постоянно совершенствовать свои технологии хранения, чтобы снизить риски, связанные с хранением.
Основная тема этой статьи — изоляция. Сегрегация определяется как «разделение материала по размеру частиц». Различные применения заполнителей требуют очень специфических и однородных сортов материала. Сегрегация приводит к чрезмерным различиям в сортах продукции.
Разделение может происходить практически в любом месте процесса производства заполнителя после того, как продукт был измельчен, просеян и смешан до нужной градации.
Первое место, где может произойти сегрегация, — это инвентарь (см. Рисунок 1). После того, как материал помещен в инвентарь, он в конечном итоге будет переработан и доставлен в место, где он будет использоваться.
Второе место, где может произойти разделение, — это процесс обработки и транспортировки. Попав на площадку асфальтобетонного или бетонного завода, заполнитель помещается в бункеры и/или складские помещения, из которых продукт извлекается и используется.
Разделение также происходит при заполнении и опорожнении силосов и бункеров. Разделение также может происходить при нанесении готовой смеси на дорогу или другую поверхность после того, как заполнитель был смешан с асфальтобетонной или бетонной смесью.
Однородный заполнитель необходим для производства высококачественного асфальта или бетона. Колебания в градации отделяемого заполнителя делают практически невозможным получение приемлемого асфальта или бетона.
Более мелкие частицы заданного веса имеют большую общую площадь поверхности, чем более крупные частицы того же веса. Это создает проблемы при объединении заполнителей в асфальтобетонные или бетонные смеси. Если процент мелких частиц в заполнителе слишком высок, будет недостаточно раствора или битума, и смесь будет слишком густой. Если процент крупных частиц в заполнителе слишком высок, будет избыток раствора или битума, и консистенция смеси будет чрезмерно тонкой. Дороги, построенные из разделенных заполнителей, имеют плохую структурную целостность и в конечном итоге будут иметь меньший ожидаемый срок службы, чем дороги, построенные из правильно разделенных продуктов.
Многие факторы приводят к сегрегации запасов. Поскольку большая часть запасов создается с использованием конвейерных лент, важно понимать неотъемлемое влияние конвейерных лент на сортировку материалов.
Когда лента перемещает материал по конвейерной ленте, лента слегка подпрыгивает, когда катится по натяжному шкиву. Это происходит из-за небольшого провисания ленты между каждым натяжным шкивом. Это движение заставляет более мелкие частицы оседать в нижней части поперечного сечения материала. Перекрытие крупных зерен удерживает их наверху.
Как только материал достигает разгрузочного колеса конвейерной ленты, он уже частично отделен от более крупного материала наверху и более мелкого материала внизу. Когда материал начинает двигаться по кривой разгрузочного колеса, верхние (внешние) частицы движутся с большей скоростью, чем нижние (внутренние) частицы. Эта разница в скорости затем заставляет более крупные частицы отходить от конвейера перед тем, как упасть на штабель, в то время как более мелкие частицы падают рядом с конвейером.
Кроме того, более вероятно, что мелкие частицы будут прилипать к конвейерной ленте и не будут выгружены, пока конвейерная лента не продолжит наматываться на разгрузочное колесо. Это приводит к тому, что более мелкие частицы перемещаются обратно к передней части штабеля.
Когда материал падает на стопку, более крупные частицы имеют больший импульс движения вперед, чем более мелкие. Это заставляет крупный материал продолжать движение вниз легче, чем мелкий материал. Любой материал, большой или маленький, который стекает по сторонам стопки, называется проливом.
Разливы являются одной из основных причин разделения запасов и должны быть исключены, когда это возможно. Когда разлив начинает скатываться по склону отвала, более крупные частицы имеют тенденцию скатываться по всей длине склона, в то время как более мелкий материал имеет тенденцию оседать по бокам отвала. Следовательно, по мере того, как разлив продвигается вниз по бокам кучи, все меньше и меньше мелких частиц остается в вздымающемся материале.
Когда материал достигает нижнего края или носка кучи, он состоит в основном из более крупных частиц. Проливы вызывают значительную сегрегацию, которая видна в секции склада. Внешний носок кучи состоит из более грубого материала, в то время как внутренний и верхний ворс состоит из более тонкого материала.
Форма частиц также способствует возникновению побочных эффектов. Гладкие или круглые частицы с большей вероятностью скатываются по склону штабеля, чем мелкие частицы, которые обычно имеют квадратную форму. Превышение пределов также может привести к повреждению материала. Когда частицы скатываются по одной стороне штабеля, они трутся друг о друга. Этот износ приведет к тому, что некоторые частицы распадутся на более мелкие размеры.
Ветер — еще одна причина изоляции. После того, как материал покидает конвейерную ленту и начинает падать в штабель, ветер влияет на траекторию движения частиц разного размера. Ветер оказывает большое влияние на деликатные материалы. Это происходит потому, что отношение площади поверхности к массе у более мелких частиц больше, чем у более крупных.
Вероятность разделения запасов может варьироваться в зависимости от типа материала на складе. Наиболее важным фактором в отношении сегрегации является степень изменения размера частиц в материале. Материалы с большим изменением размера частиц будут иметь более высокую степень сегрегации во время хранения. Общее практическое правило заключается в том, что если соотношение наибольшего размера частиц к наименьшему размеру частиц превышает 2:1, могут возникнуть проблемы с сегрегацией упаковки. С другой стороны, если соотношение размеров частиц меньше 2:1, сегрегация объема минимальна.
Например, материалы подстилающего слоя, содержащие частицы размером до 200 меш, могут расслаиваться во время хранения. Однако при хранении таких предметов, как промытый камень, изоляция будет незначительной. Поскольку большая часть песка влажная, часто можно хранить песок без проблем с разделением. Влага заставляет частицы слипаться, предотвращая разделение.
При хранении продукта иногда невозможно предотвратить изоляцию. Внешний край готовой кучи состоит в основном из грубого материала, в то время как внутренняя часть кучи содержит более высокую концентрацию тонкого материала. При заборе материала с конца таких куч необходимо брать черпаки из разных мест, чтобы перемешать материал. Если брать материал только с передней или задней части кучи, то вы получите либо весь грубый материал, либо весь тонкий материал.
Также есть возможности для дополнительной изоляции при загрузке грузовиков. Важно, чтобы используемый метод не вызывал переполнения. Сначала загружайте переднюю часть грузовика, затем заднюю и, наконец, середину. Это сведет к минимуму последствия перегрузки внутри грузовика.
Подходы к обработке после инвентаризации полезны, но цель должна заключаться в том, чтобы предотвратить или минимизировать карантины во время создания инвентаря. Полезные способы предотвращения изоляции включают:
При укладке на грузовик, его следует аккуратно складывать отдельными штабелями, чтобы минимизировать просыпание. Материал следует укладывать вместе с помощью погрузчика, поднимая на полную высоту ковша и выгружая, что смешает материал. Если погрузчик должен перемещать и разбивать материал, не пытайтесь создавать большие кучи.
Построение инвентаря слоями может минимизировать сегрегацию. Этот тип склада можно построить с помощью бульдозера. Если материал доставляется на склад, бульдозер должен толкать материал в наклонный слой. Если штабель строится с помощью конвейерной ленты, бульдозер должен толкать материал в горизонтальный слой. В любом случае необходимо соблюдать осторожность, чтобы не вытолкнуть материал через край кучи. Это может привести к переполнению, что является одной из основных причин разделения.
Укладка бульдозерами имеет ряд недостатков. Два существенных риска — это деградация продукта и загрязнение. Тяжелое оборудование, работающее непрерывно с продуктом, будет уплотнять и раздавливать материал. При использовании этого метода производители должны быть осторожны, чтобы не переразрушить продукт, пытаясь облегчить проблемы разделения. Дополнительные трудозатраты и оборудование, необходимые для этого, часто делают этот метод непомерно дорогим, и производителям приходится прибегать к разделению во время обработки.
Радиальные штабелирующие конвейеры помогают минимизировать влияние разделения. По мере накопления запасов конвейер перемещается радиально влево и вправо. По мере радиального перемещения конвейера концы штабелей, обычно из грубого материала, будут покрыты мелким материалом. Передние и задние пальцы по-прежнему будут грубыми, но куча будет более смешанной, чем куча конусов.
Существует прямая связь между высотой и свободным падением материала и степенью происходящей сегрегации. По мере увеличения высоты и расширения траектории падающего материала происходит все большее разделение мелкого и крупного материала. Поэтому конвейеры с переменной высотой являются еще одним способом уменьшения сегрегации. На начальном этапе конвейер должен находиться в самом нижнем положении. Расстояние до головного барабана всегда должно быть как можно короче.
Свободное падение с конвейерной ленты на штабель — еще одна причина разделения. Каменные лестницы минимизируют разделение, устраняя свободно падающий материал. Каменная лестница — это конструкция, которая позволяет материалу стекать по ступеням на штабеля. Она эффективна, но имеет ограниченное применение.
Разделение, вызванное ветром, можно минимизировать, используя телескопические желоба. Телескопические желоба на разгрузочных шкивах конвейера, простирающиеся от шкива до штабеля, защищают от ветра и ограничивают его воздействие. При правильном проектировании они также могут ограничить свободное падение материала.
Как упоминалось ранее, на конвейерной ленте уже есть изоляция до достижения точки разгрузки. Кроме того, когда материал покидает конвейерную ленту, происходит дальнейшая сегрегация. В точке разгрузки можно установить лопастное колесо для повторного перемешивания этого материала. Вращающиеся колеса имеют крылья или лопасти, которые пересекают и перемешивают путь материала. Это минимизирует сегрегацию, но деградация материала может быть неприемлемой.
Разделение может повлечь за собой значительные расходы. Инвентарь, не соответствующий спецификациям, может привести к штрафам или отклонению всего инвентаря. Если на строительную площадку доставляют несоответствующий материал, штрафы могут превышать 0,75 долл. США за тонну. Затраты на рабочую силу и оборудование для восстановления некачественных отвалов часто непомерно высоки. Почасовая стоимость строительства склада с бульдозером и оператором выше, чем стоимость автоматического телескопического конвейера, и материал может разлагаться или загрязняться для поддержания надлежащей сортировки. Это снижает стоимость продукта. Кроме того, когда оборудование, такое как бульдозер, используется для непроизводственных задач, существуют альтернативные издержки, связанные с использованием оборудования, когда оно было капитализировано для производственных задач.
Другой подход может быть использован для минимизации влияния изоляции при создании инвентаря в приложениях, где изоляция может быть проблемой. Это включает в себя укладку в слои, где каждый слой состоит из серии стеков.
В разделе «Стек» каждый стек показан как миниатюрный стек. Разделение по-прежнему происходит в каждой отдельной куче из-за тех же эффектов, которые обсуждались ранее. Однако шаблон изоляции чаще повторяется по всему поперечному сечению кучи. Говорят, что такие стеки имеют большее «разрешение разделения», потому что дискретный шаблон градиента повторяется чаще с меньшими интервалами.
При обработке штабелей фронтальным погрузчиком нет необходимости смешивать материалы, так как один ковш включает несколько штабелей. При восстановлении штабеля отдельные слои хорошо видны (см. рисунок 2).
Штабеля можно создавать с использованием различных методов хранения. Один из способов — использовать мостовую и разгрузочную конвейерную систему, хотя этот вариант подходит только для стационарных применений. Существенным недостатком стационарных конвейерных систем является то, что их высота обычно фиксирована, что может привести к разделению ветром, как описано выше.
Другой метод — использовать телескопический конвейер. Телескопические конвейеры обеспечивают наиболее эффективный способ формирования штабелей и часто предпочтительнее стационарных систем, поскольку их можно перемещать при необходимости, и многие из них фактически предназначены для перевозки по дороге.
Телескопические конвейеры состоят из конвейеров (охранных конвейеров), установленных внутри внешних конвейеров той же длины. Концевой конвейер может линейно перемещаться по длине внешнего конвейера для изменения положения разгрузочного шкива. Высота разгрузочного колеса и радиальное положение конвейера изменяемы.
Трехосное изменение разгрузочного колеса необходимо для создания слоистых штабелей, которые преодолевают сегрегацию. Системы канатных лебедок обычно используются для выдвижения и втягивания подающих конвейеров. Радиальное перемещение конвейера может осуществляться с помощью цепной и звездочной системы или планетарного привода с гидравлическим приводом. Высота конвейера обычно изменяется путем выдвижения телескопических цилиндров ходовой части. Все эти движения должны контролироваться для автоматического создания многослойных штабелей.
Телескопические конвейеры имеют механизм для создания многослойных штабелей. Минимизация глубины каждого слоя поможет ограничить разделение. Это требует, чтобы конвейер продолжал двигаться по мере накопления запасов. Необходимость постоянного движения делает необходимым автоматизацию телескопических конвейеров. Существует несколько различных методов автоматизации, некоторые из которых дешевле, но имеют существенные ограничения, в то время как другие полностью программируемы и предлагают большую гибкость в создании запасов.
Когда конвейер начинает накапливать материал, он движется радиально, транспортируя материал. Конвейер движется до тех пор, пока не сработает концевой выключатель, установленный на валу конвейера, вдоль его радиальной траектории. Срабатывание устанавливается в зависимости от длины дуги, на которую оператор хочет, чтобы двигалась конвейерная лента. В этот момент конвейер выдвинется на заданное расстояние и начнет двигаться в другом направлении. Этот процесс продолжается до тех пор, пока конвейер-стрингер не выдвинется до своего максимального удлинения и не будет завершен первый слой.
Когда второй уровень построен, наконечник начинает втягиваться из своего максимального расширения, двигаясь радиально и втягиваясь в дугообразном пределе. Стройте слои до тех пор, пока переключатель наклона, установленный на опорном колесе, не будет активирован сваей.
Конвейер поднимется на заданное расстояние и начнет второй подъем. Каждый подъемник может состоять из нескольких слоев в зависимости от скорости материала. Второй подъем аналогичен первому, и так далее, пока не будет построена вся куча. Большая часть полученной кучи деизолирована, но на краях каждой кучи есть переливы. Это происходит потому, что конвейерные ленты не могут автоматически регулировать положение концевых выключателей или объектов, используемых для их приведения в действие. Концевой выключатель отвода должен быть отрегулирован таким образом, чтобы перебег не зарывал вал конвейера.