Separarea materialelor este o problemă inerentă în majoritatea tehnologiilor de depozitare. Pe măsură ce cererea de produse de calitate superioară crește, problema izolării stocurilor devine mai acută.
După cum știm cu toții, transportoarele radiale telescopice pentru stive sunt cea mai eficientă soluție pentru separarea stivelor. Acestea pot crea inventar în straturi, fiecare strat fiind alcătuit dintr-o serie de materiale. Pentru a crea inventar în acest fel, transportorul trebuie să funcționeze aproape continuu. În timp ce mișcarea transportoarelor telescopice trebuie controlată manual, automatizarea este de departe cea mai eficientă metodă de control.
Transportoarele retractabile automate pot fi programate pentru a crea inventar personalizat într-o varietate de dimensiuni, forme și configurații. Această flexibilitate practic nelimitată poate îmbunătăți eficiența operațională generală și poate oferi produse de calitate superioară.
Antreprenorii cheltuiesc milioane de dolari în fiecare an pentru a produce produse agregate pentru o gamă largă de aplicații. Cele mai populare aplicații includ materiale de bază, asfalt și beton.
Procesul de creare a produselor pentru aceste aplicații este complex și costisitor. Specificațiile și toleranțele mai stricte înseamnă că importanța calității produsului devine din ce în ce mai importantă.
În cele din urmă, materialul este îndepărtat din stoc și transportat într-o locație unde va fi încorporat în stratul de fundație, asfalt sau beton.
Echipamentele necesare pentru decapare, sablare, concasare și cernere sunt foarte scumpe. Cu toate acestea, echipamentele avansate pot produce agregate în mod constant conform specificațiilor. Stocul poate părea o parte banală a producției integrate, dar dacă este făcut incorect, poate duce la un produs perfect conform specificațiilor care nu îndeplinește specificațiile. Aceasta înseamnă că utilizarea unor metode de depozitare greșite poate duce la pierderea unei părți din costul creării unui produs de calitate.
Deși plasarea unui produs în stoc poate compromite calitatea acestuia, stocul este o parte importantă a procesului general de producție. Este o metodă de depozitare care asigură disponibilitatea materialului. Rata de producție este adesea diferită de rata de produs necesară pentru o anumită aplicație, iar stocul ajută la compensarea diferenței.
Stocul oferă, de asemenea, contractorilor suficient spațiu de depozitare pentru a răspunde eficient cererii fluctuante a pieței. Datorită beneficiilor pe care le oferă depozitarea, aceasta va fi întotdeauna o parte importantă a procesului general de fabricație. Prin urmare, producătorii trebuie să își îmbunătățească continuu tehnologiile de depozitare pentru a reduce riscurile asociate cu depozitarea.
Subiectul principal al acestui articol este izolarea. Segregarea este definită ca „separarea materialului în funcție de dimensiunea particulelor”. Diferite aplicații ale agregatelor necesită clase de materiale foarte specifice și uniforme. Segregarea duce la diferențe excesive în ceea ce privește varietățile de produse.
Separarea poate avea loc practic oriunde în procesul de fabricare a agregatelor după ce produsul a fost zdrobit, cernut și amestecat până la granulația corectă.
Primul loc unde poate avea loc segregarea este în inventar (vezi Figura 1). Odată ce materialul este plasat în inventar, acesta va fi în cele din urmă reciclat și livrat la locația unde va fi utilizat.
Al doilea loc în care poate avea loc separarea este în timpul procesării și transportului. Odată ajuns la amplasamentul unei stații de asfalt sau beton, agregatul este plasat în buncăre și/sau silozuri de depozitare din care produsul este preluat și utilizat.
Separarea are loc și la umplerea și golirea silozurilor. Segregarea poate apărea și în timpul aplicării amestecului final pe un drum sau pe altă suprafață, după ce agregatul a fost amestecat în amestecul de asfalt sau beton.
Agregatul omogen este esențial pentru producerea de asfalt sau beton de înaltă calitate. Fluctuațiile granulației agregatului detașabil fac practic imposibilă obținerea unui asfalt sau beton acceptabil.
Particulele mai mici de o anumită greutate au o suprafață totală mai mare decât particulele mai mari de aceeași greutate. Acest lucru creează probleme la combinarea agregatelor în amestecuri de asfalt sau beton. Dacă procentul de particule fine din agregat este prea mare, va exista o lipsă de mortar sau bitum, iar amestecul va fi prea gros. Dacă procentul de particule grosiere din agregat este prea mare, va exista un exces de mortar sau bitum, iar consistența amestecului va fi excesiv de subțire. Drumurile construite din agregate separate au o integritate structurală slabă și vor avea în cele din urmă o durată de viață mai mică decât drumurile construite din produse separate corespunzător.
Mulți factori duc la segregarea stocurilor. Întrucât majoritatea stocurilor sunt create folosind benzi transportoare, este important să înțelegem impactul inerent al benzilor transportoare asupra sortării materialelor.
Pe măsură ce banda deplasează materialul peste banda transportoare, aceasta sare ușor în timp ce se rostogolește peste scripetele de ghidare. Acest lucru se datorează micului joc al curelei între fiecare scripete de ghidare. Această mișcare face ca particulele mai mici să se așeze pe fundul secțiunii transversale a materialului. Suprapunerea granulelor grosiere le menține în partea de sus.
De îndată ce materialul ajunge la roata de descărcare a benzii transportoare, acesta este deja parțial separat de materialul mai mare din partea superioară și de materialul mai mic din partea inferioară. Când materialul începe să se miște de-a lungul curbei roții de descărcare, particulele superioare (exterioare) se mișcă cu o viteză mai mare decât particulele inferioare (interioare). Această diferență de viteză face ca particulele mai mari să se îndepărteze de transportor înainte de a cădea pe stivă, în timp ce particulele mai mici cad lângă transportor.
De asemenea, este mai probabil ca particulele mici să se lipească de banda transportoare și să nu fie evacuate până când banda transportoare nu continuă să se înfășoare pe roata de descărcare. Acest lucru duce la deplasarea mai multor particule fine înapoi spre partea din față a stivei.
Când materialul cade pe o stivă, particulele mai mari au un impuls înainte mai mare decât particulele mai mici. Acest lucru face ca materialul grosier să continue să se miște în jos mai ușor decât materialul fin. Orice material, mare sau mic, care se scurge pe părțile laterale ale unei stive se numește scurgere.
Scurgerile sunt una dintre principalele cauze ale separării deșeurilor și ar trebui evitate ori de câte ori este posibil. Pe măsură ce scurgerea începe să se rostogolească pe panta deșeurilor, particulele mai mari tind să se rostogolească pe întreaga lungime a pantei, în timp ce materialul mai fin tinde să se așeze pe părțile laterale ale deșeurilor. În consecință, pe măsură ce scurgerea progresează pe părțile laterale ale grămezi, tot mai puține particule fine rămân în materialul care se acumulează.
Când materialul ajunge la marginea inferioară sau vârful grămezii, acesta este compus în principal din particule mai mari. Scurgerile provoacă o segregare semnificativă, vizibilă în secțiunea de stoc. Vârful exterior al grămezii este format dintr-un material mai grosier, în timp ce grămada interioară și superioară sunt formate dintr-un material mai fin.
Forma particulelor contribuie, de asemenea, la efectele secundare. Particulele netede sau rotunde sunt mai predispuse să se rostogolească pe panta stivei decât particulele fine, care au de obicei formă pătrată. Depășirea limitelor poate duce, de asemenea, la deteriorarea materialului. Când particulele se rostogolesc pe o parte a grămezi, se freacă unele de altele. Această uzură va face ca unele dintre particule să se descompună în dimensiuni mai mici.
Vântul este un alt motiv pentru izolare. După ce materialul părăsește banda transportoare și începe să cadă în stivă, vântul afectează traiectoria mișcării particulelor de diferite dimensiuni. Vântul are o mare influență asupra materialelor delicate. Acest lucru se datorează faptului că raportul dintre suprafața particulelor mai mici și masa acestora este mai mare decât cel al particulelor mai mari.
Probabilitatea apariției unor divizări în inventar poate varia în funcție de tipul de material din depozit. Cel mai important factor în ceea ce privește segregarea este gradul de modificare a dimensiunii particulelor din material. Materialele cu o variație mai mare a dimensiunii particulelor vor avea un grad mai mare de segregare în timpul depozitării. O regulă generală este că, dacă raportul dintre dimensiunea maximă a particulelor și cea mai mică dimensiune a particulelor depășește 2:1, pot exista probleme cu segregarea ambalajelor. Pe de altă parte, dacă raportul dimensiunii particulelor este mai mic de 2:1, segregarea volumului este minimă.
De exemplu, materialele de fundație care conțin particule de până la 200 mesh se pot delamina în timpul depozitării. Cu toate acestea, atunci când se depozitează obiecte precum piatra spălată, izolația va fi banală. Deoarece cea mai mare parte a nisipului este udă, este adesea posibilă depozitarea nisipului fără probleme de separare. Umiditatea face ca particulele să se lipească între ele, împiedicând separarea.
Când produsul este depozitat, izolarea este uneori imposibil de prevenit. Marginea exterioară a grămezi finite constă în principal din material grosier, în timp ce interiorul grămezi conține o concentrație mai mare de material fin. Atunci când se ia material de la capătul unor astfel de grămezi, este necesar să se ia cupe din diferite locuri pentru a amesteca materialul. Dacă se ia material doar din fața sau din spatele stivei, se va obține fie tot materialul grosier, fie tot materialul fin.
Există, de asemenea, oportunități pentru izolație suplimentară la încărcarea camioanelor. Este important ca metoda utilizată să nu provoace o revărsare. Încărcați mai întâi partea din față a camionului, apoi partea din spate și în final mijlocul. Acest lucru va reduce la minimum efectele supraîncărcării în interiorul camionului.
Abordările de gestionare post-inventar sunt utile, dar obiectivul ar trebui să fie prevenirea sau minimizarea carantinei în timpul creării inventarului. Printre modalitățile utile de prevenire a izolării se numără:
Când sunt stivuite pe un camion, acestea trebuie stivuite cu grijă în stive separate pentru a minimiza scurgerile. Materialele trebuie stivuite împreună folosind un încărcător, ridicându-l la înălțimea maximă a cupei și deversându-l, ceea ce va amesteca materialul. Dacă un încărcător trebuie să se deplaseze și să spargă materialul, nu încercați să construiți grămezi mari.
Construirea stocurilor în straturi poate reduce la minimum segregarea. Acest tip de depozit poate fi construit cu un buldozer. Dacă materialul este livrat în depozit, buldozerul trebuie să împingă materialul în stratul înclinat. Dacă stiva este construită cu o bandă transportoare, buldozerul trebuie să împingă materialul într-un strat orizontal. În orice caz, trebuie avută grijă să nu împingeți materialul peste marginea grămezi. Acest lucru poate duce la revărsare, acesta fiind unul dintre principalele motive ale separării.
Stivuirea cu buldozere prezintă o serie de dezavantaje. Două riscuri semnificative sunt degradarea produsului și contaminarea. Echipamentele grele care lucrează continuu asupra produsului vor compacta și zdrobi materialul. Atunci când utilizează această metodă, producătorii trebuie să fie atenți să nu degradeze excesiv produsul, în încercarea de a atenua problemele de separare. Forța de muncă și echipamentele suplimentare necesare fac adesea ca această metodă să fie prohibitiv de costisitoare, iar producătorii trebuie să recurgă la separare în timpul procesării.
Transportoarele radiale de stivuire ajută la minimizarea impactului separării. Pe măsură ce stocul se acumulează, transportorul se mișcă radial spre stânga și spre dreapta. Pe măsură ce transportorul se mișcă radial, capetele stivelor, de obicei din material grosier, vor fi acoperite cu material fin. Degetele din față și din spate vor fi în continuare rugoase, dar grămada va fi mai amestecată decât grămada de conuri.
Există o relație directă între înălțimea și căderea liberă a materialului și gradul de segregare care are loc. Pe măsură ce înălțimea crește și traiectoria materialului în cădere se extinde, există o separare tot mai mare a materialului fin de cel grosier. Așadar, transportoarele cu înălțime variabilă reprezintă o altă modalitate de a reduce segregarea. În etapa inițială, transportorul ar trebui să fie în poziția cea mai joasă. Distanța până la scripetele principal trebuie să fie întotdeauna cât mai scurtă posibil.
Căderea liberă de pe o bandă transportoare pe o stivă este un alt motiv pentru separare. Scările din piatră minimizează segregarea prin eliminarea materialului în cădere liberă. O scară din piatră este o structură care permite materialului să curgă pe trepte pe grămezi. Este eficientă, dar are aplicații limitate.
Separarea cauzată de vânt poate fi redusă la minimum prin utilizarea jgheaburilor telescopice. Jgheaburile telescopice de pe scripeții de descărcare ai transportorului, care se extind de la scripeți la stivă, protejează împotriva vântului și limitează impactul acestuia. Dacă sunt proiectate corespunzător, acestea pot limita și căderea liberă a materialului.
Așa cum am menționat anterior, există deja izolație pe banda transportoare înainte de a ajunge la punctul de descărcare. În plus, atunci când materialul părăsește banda transportoare, are loc o segregare suplimentară. O roată cu palete poate fi instalată la punctul de descărcare pentru a remixa acest material. Roțile rotative au aripi sau palete care traversează și amestecă traiectoria materialului. Acest lucru va reduce la minimum segregarea, dar degradarea materialului poate fi inacceptabilă.
Separarea poate implica costuri semnificative. Stocurile care nu îndeplinesc specificațiile pot duce la penalități sau la respingerea întregului inventar. Dacă la șantier sunt livrate materiale neconforme, amenzile pot depăși 0,75 USD pe tonă. Costurile cu forța de muncă și echipamentele pentru reabilitarea grămezilor de calitate slabă sunt adesea prohibitive. Costul orar al construirii unui depozit cu buldozer și operator este mai mare decât costul unui transportor telescopic automat, iar materialul se poate descompune sau contamina pentru a menține o sortare corespunzătoare. Acest lucru reduce valoarea produsului. În plus, atunci când echipamente precum un buldozer sunt utilizate pentru sarcini non-productive, există un cost de oportunitate asociat cu utilizarea echipamentului atunci când a fost capitalizat pentru sarcini de producție.
O altă abordare poate fi adoptată pentru a minimiza impactul izolării la crearea inventarului în aplicații unde izolarea poate fi o problemă. Aceasta include stivuirea în straturi, unde fiecare strat este alcătuit dintr-o serie de stive.
În secțiunea stivei, fiecare stivă este prezentată ca o stivă în miniatură. Împărțirea are loc în continuare pe fiecare grămadă individuală datorită acelorași efecte discutate anterior. Cu toate acestea, modelul de izolare se repetă mai des pe întreaga secțiune transversală a grămezii. Se spune că astfel de stive au o „rezoluție de împărțire” mai mare deoarece modelul de gradient discret se repetă mai des la intervale mai mici.
Când se prelucrează stive cu un încărcător frontal, nu este nevoie să se amestece materialele, deoarece o singură cupă include mai multe stive. Când stiva este restaurată, straturile individuale sunt clar vizibile (vezi Figura 2).
Stivele pot fi create folosind diverse metode de depozitare. O modalitate este utilizarea unui sistem de punte și transportoare de descărcare, deși această opțiune este potrivită doar pentru aplicații staționare. Un dezavantaj semnificativ al sistemelor de transportoare staționare este că înălțimea lor este de obicei fixă, ceea ce poate duce la separarea prin vânt, așa cum este descris mai sus.
O altă metodă este utilizarea unui transportor telescopic. Transportoarele telescopice oferă cea mai eficientă modalitate de a forma stive și sunt adesea preferate sistemelor staționare, deoarece pot fi mutate atunci când este nevoie, iar multe sunt de fapt proiectate pentru a fi transportate pe șosea.
Transportoarele telescopice constau din transportoare (transportere de protecție) instalate în interiorul unor transportoare exterioare de aceeași lungime. Transportorul de vârf se poate deplasa liniar de-a lungul transportorului exterior pentru a schimba poziția scripetelui de descărcare. Înălțimea roții de descărcare și poziția radială a transportorului sunt variabile.
Schimbarea triaxială a roții de descărcare este esențială pentru a crea grămezi stratificate care să depășească segregarea. Sistemele de trolii cu cablu sunt de obicei utilizate pentru a extinde și retrage transportoarele de alimentare. Mișcarea radială a transportorului poate fi efectuată de un sistem cu lanț și pinion sau de o acționare planetară acționată hidraulic. Înălțimea transportorului este de obicei modificată prin extinderea cilindrilor telescopici ai șasiului. Toate aceste mișcări trebuie controlate pentru a crea automat grămezi multistrat.
Transportoarele telescopice au un mecanism pentru crearea de stive multistrat. Minimizarea adâncimii fiecărui strat va ajuta la limitarea separării. Acest lucru necesită ca transportorul să se miște continuu pe măsură ce stocul se acumulează. Nevoia de mișcare constantă face necesară automatizarea transportoarelor telescopice. Există mai multe metode de automatizare diferite, unele dintre ele fiind mai ieftine, dar având limitări semnificative, în timp ce altele sunt complet programabile și oferă mai multă flexibilitate în crearea stocului.
Când transportorul începe să acumuleze material, acesta se mișcă radial în timp ce îl transportă. Transportorul se mișcă până când un comutator de limită montat pe arborele transportorului este declanșat de-a lungul traiectoriei sale radiale. Declanșatorul este plasat în funcție de lungimea arcului pe care operatorul dorește să-l deplaseze banda transportoare. În acest moment, transportorul se va extinde pe o distanță predeterminată și va începe să se miște în cealaltă direcție. Acest proces continuă până când transportorul cu șindrilă este extins la extensia sa maximă și primul strat este finalizat.
Când se construiește al doilea nivel, vârful începe să se retragă de la extensia sa maximă, mișcându-se radial și retrăgându-se la limita arcuită. Construiți straturi până când comutatorul de înclinare montat pe roata de susținere este activat de pilot.
Transportorul va parcurge distanța setată și va începe a doua ridicare. Fiecare transportor poate fi alcătuit din mai multe straturi, în funcție de viteza materialului. A doua ridicare este similară cu prima și așa mai departe până când se construiește întreaga grămadă. O mare parte din grămada rezultată este deizolată, dar există debordări la marginile fiecărei grămezi. Acest lucru se datorează faptului că benzile transportoare nu pot regla automat poziția comutatoarelor de limită sau a obiectelor utilizate pentru a le acționa. Comutatorul de limită de retragere trebuie reglat astfel încât depășirea să nu îngroape arborele transportorului.