Разделянето на материалите е присъщ проблем в повечето технологии за съхранение. С нарастването на търсенето на продукти с по-високо качество, проблемът с изолирането на запасите става все по-остър.
Както всички знаем, телескопичните радиални стекови конвейери са най-ефективното решение за разделяне на стекове. Те могат да създават инвентар на слоеве, като всеки слой е съставен от редица материали. За да се създаде инвентар по този начин, конвейерът трябва да работи почти непрекъснато. Докато движението на телескопичните конвейери трябва да се контролира ръчно, автоматизацията е най-ефективният метод за управление.
Автоматичните прибиращи се конвейери могат да бъдат програмирани да създават персонализирани инвентарни материали в различни размери, форми и конфигурации. Тази практически неограничена гъвкавост може да подобри цялостната оперативна ефективност и да осигури продукти с по-високо качество.
Изпълнителите харчат милиони долари всяка година за производство на агрегатни продукти за голямо разнообразие от приложения. Най-популярните приложения включват основни материали, асфалт и бетон.
Процесът на създаване на продукти за тези приложения е сложен и скъп. По-строгите спецификации и допустими отклонения означават, че качеството на продукта става все по-важно.
В крайна сметка материалът се изважда от купчината и се транспортира до място, където ще бъде включен в основата, асфалта или бетона.
Оборудването, необходимо за оголване, взривяване, раздробяване и пресяване, е много скъпо. Въпреки това, модерното оборудване може постоянно да произвежда инертни материали съгласно спецификацията. Инвентаризацията може да изглежда като тривиална част от интегрираното производство, но ако се направи неправилно, може да доведе до продукт, който е напълно съобразен със спецификацията, но не отговаря на спецификацията. Това означава, че използването на неправилни методи за съхранение може да доведе до загуба на част от разходите за създаване на качествен продукт.
Въпреки че поставянето на продукт на склад може да компрометира качеството му, инвентаризацията е важна част от цялостния производствен процес. Това е метод за съхранение, който гарантира наличността на материала. Производственият темп често е различен от темпа на производство, необходим за дадено приложение, а инвентаризацията помага да се компенсира разликата.
Инвентаризацията също така предоставя на изпълнителите достатъчно място за съхранение, за да реагират ефективно на променящото се пазарно търсене. Поради предимствата, които съхранението предоставя, то винаги ще бъде важна част от цялостния производствен процес. Следователно, производителите трябва непрекъснато да подобряват своите технологии за съхранение, за да намалят рисковете, свързани със съхранението.
Основната тема на тази статия е изолирането. Сегрегацията се определя като „разделяне на материала според размера на частиците“. Различните приложения на агрегатите изискват много специфични и еднородни класове материали. Сегрегацията води до прекомерни разлики в разновидностите на продуктите.
Разделянето може да се случи практически навсякъде в процеса на производство на инертни материали, след като продуктът е бил раздробен, пресят и смесен до правилната степен на зърненост.
Първото място, където може да възникне сегрегация, е в инвентара (вижте Фигура 1). След като материалът бъде поставен в инвентара, той евентуално ще бъде рециклиран и доставен до мястото, където ще бъде използван.
Второто място, където може да се случи разделяне, е по време на обработката и транспортирането. След като пристигне на площадката на асфалтов или бетонов завод, инертният материал се поставя в бункери и/или контейнери за съхранение, от които продуктът се взема и използва.
Разделяне се случва и при пълнене и изпразване на силози и балози. Разделяне може да се случи и по време на нанасянето на крайната смес върху път или друга повърхност, след като агрегатът е бил смесен с асфалтовата или бетонната смес.
Хомогенният агрегат е от съществено значение за производството на висококачествен асфалт или бетон. Колебанията в гранулацията на отделяемия агрегат правят практически невъзможно получаването на приемлив асфалт или бетон.
По-малките частици с дадено тегло имат по-голяма обща повърхност от по-големите частици със същото тегло. Това създава проблеми при комбинирането на агрегати в асфалтови или бетонни смеси. Ако процентът на фини частици в агрегата е твърде висок, ще има липса на хоросан или битум и сместа ще бъде твърде гъста. Ако процентът на едри частици в агрегата е твърде висок, ще има излишък от хоросан или битум и консистенцията на сместа ще бъде прекомерно рядка. Пътищата, построени от разделени агрегати, имат лоша структурна цялост и в крайна сметка ще имат по-ниска продължителност на живота от пътищата, построени от правилно разделени продукти.
Много фактори водят до сегрегация на запасите. Тъй като по-голямата част от запасите се създават с помощта на конвейерни ленти, е важно да се разбере присъщото въздействие на конвейерните ленти върху сортирането на материалите.
Докато лентата премества материала върху конвейерната лента, тя леко подскача, докато се търкаля върху ролката на празния ход. Това се дължи на леката хлабина в лентата между всяка ролка на празен ход. Това движение кара по-малките частици да се утаят в долната част на напречното сечение на материала. Припокриването на едрите зърна ги държи на върха.
Веднага щом материалът достигне разтоварващото колело на конвейерната лента, той вече е частично отделен от по-големия материал отгоре и по-малкия материал отдолу. Когато материалът започне да се движи по извивката на разтоварващото колело, горните (външните) частици се движат с по-висока скорост от долните (вътрешните) частици. Тази разлика в скоростта кара по-големите частици да се отдалечат от конвейера, преди да паднат върху стека, докато по-малките частици падат до конвейера.
Също така е по-вероятно малки частици да залепнат за конвейерната лента и да не бъдат изхвърлени, докато тя не продължи да се навива върху разтоварващото колело. Това води до връщане на повече фини частици към предната част на стека.
Когато материал падне върху купчина, по-големите частици имат по-голям импулс напред от по-малките. Това кара едрия материал да продължи да се движи надолу по-лесно от финия. Всеки материал, голям или малък, който се стича по стените на купчината, се нарича разсип.
Разливите са една от основните причини за разделяне на материала и трябва да се избягват, когато е възможно. Когато разливът започне да се търкаля надолу по склона на отпадъчния материал, по-големите частици са склонни да се търкалят по цялата дължина на склона, докато по-финият материал е склонен да се утаи по стените на отпадъчния материал. Следователно, с напредването на разливите надолу по стените на купчината, все по-малко фини частици остават в извиващия се материал.
Когато материалът достигне долния ръб или върха на купчината, той е съставен предимно от по-едри частици. Разсипванията причиняват значителна сегрегация, която е видима в секцията със запасите. Външният връх на купчината се състои от по-едър материал, докато вътрешният и горният куп се състоят от по-фин материал.
Формата на частиците също допринася за странични ефекти. Частиците, които са гладки или кръгли, е по-вероятно да се търкалят надолу по наклона на купчината, отколкото фините частици, които обикновено са с квадратна форма. Превишаването на ограниченията може също да доведе до повреда на материала. Когато частиците се търкалят по едната страна на купчината, те се трият една в друга. Това износване ще доведе до разпадане на някои от частиците до по-малки размери.
Вятърът е друга причина за изолация. След като материалът напусне конвейерната лента и започне да пада в купчината, вятърът влияе върху траекторията на движение на частици с различни размери. Вятърът има голямо влияние върху деликатните материали. Това е така, защото съотношението на повърхността към масата на по-малките частици е по-голямо от това на по-големите частици.
Вероятността от разделяне на инвентара може да варира в зависимост от вида на материала в склада. Най-важният фактор по отношение на сегрегацията е степента на промяна в размера на частиците в материала. Материалите с по-голяма вариация в размера на частиците ще имат по-висока степен на сегрегация по време на съхранение. Общо правило е, че ако съотношението на най-големия размер на частиците към най-малкия размер на частиците надвишава 2:1, може да има проблеми със сегрегацията на опаковките. От друга страна, ако съотношението на размера на частиците е по-малко от 2:1, обемната сегрегация е минимална.
Например, материали за земна основа, съдържащи частици с размер до 200 mesh, могат да се разслоят по време на съхранение. Въпреки това, когато се съхраняват предмети като измит камък, изолацията ще бъде незначителна. Тъй като по-голямата част от пясъка е мокър, често е възможно да се съхранява без проблеми с разделянето му. Влагата кара частиците да се слепват, предотвратявайки разделянето им.
Когато продуктът се съхранява, понякога е невъзможно да се предотврати изолацията. Външният ръб на готовата купчина се състои главно от едър материал, докато вътрешността на купчината съдържа по-висока концентрация на фин материал. При вземане на материал от края на такива купчини е необходимо да се вземат лъжички от различни места, за да се смеси материалът. Ако вземете материал само от предната или задната част на купчината, ще получите или целия едър материал, или целия фин материал.
Съществуват и възможности за допълнителна изолация при товарене на камиони. Важно е използваният метод да не причинява препълване. Първо заредете предната част на камиона, след това задната и накрая средната част. Това ще сведе до минимум ефектите от претоварване вътре в камиона.
Подходите за обработка след инвентаризация са полезни, но целта трябва да бъде предотвратяване или минимизиране на карантините по време на създаването на инвентара. Полезни начини за предотвратяване на изолация включват:
Когато се подреждат на камион, те трябва да бъдат спретнато подредени на отделни купчини, за да се сведе до минимум разсипването. Материалът трябва да се подрежда заедно с помощта на товарач, като се повдига до пълната височина на кофата и се изсипва, което ще смеси материала. Ако товарачът трябва да премести и раздроби материала, не се опитвайте да изграждате големи купчини.
Изграждането на инвентара на слоеве може да сведе до минимум сегрегацията. Този тип склад може да се изгради с булдозер. Ако материалът се доставя на площадката, булдозерът трябва да го избута в наклонения слой. Ако купчината е изградена с конвейерна лента, булдозерът трябва да го избута в хоризонтален слой. Във всеки случай трябва да се внимава материалът да не се избута през ръба на купчината. Това може да доведе до преливане, което е една от основните причини за разделяне.
Подреждането с булдозери има редица недостатъци. Два съществени риска са разграждането на продукта и замърсяването му. Тежкото оборудване, работещо непрекъснато върху продукта, ще го уплътни и смачка. Когато използват този метод, производителите трябва да внимават да не разграждат прекалено продукта в опит да облекчат проблемите с разделянето. Допълнителният труд и оборудване, необходими за това, често правят този метод непосилно скъп и производителите трябва да прибягнат до разделяне по време на обработката.
Радиалните подреждащи конвейери помагат за минимизиране на въздействието от разделянето. С натрупването на инвентара, конвейерът се движи радиално наляво и надясно. Тъй като конвейерът се движи радиално, краищата на купчините, обикновено от едър материал, ще бъдат покрити с фин материал. Предните и задните пръсти ще останат груби, но купчината ще бъде по-смесена от купчината от конуси.
Съществува пряка връзка между височината и свободното падане на материала и степента на сегрегация, която се получава. С увеличаване на височината и разширяване на траекторията на падащия материал се наблюдава нарастващо разделяне на фин и едър материал. Така че конвейерите с променлива височина са друг начин за намаляване на сегрегацията. В началния етап конвейерът трябва да бъде в най-ниско положение. Разстоянието до главната ролка трябва винаги да бъде възможно най-късо.
Свободното падане от конвейерна лента върху купчина е друга причина за разделяне. Каменните стълби минимизират сегрегацията, като елиминират свободно падащия материал. Каменното стълбище е конструкция, която позволява на материала да се стича надолу по стъпалата върху купчините. Тя е ефективна, но има ограничено приложение.
Разделянето, причинено от вятъра, може да се сведе до минимум чрез използване на телескопични улеи. Телескопичните улеи на разтоварващите шайби на конвейера, простиращи се от шайбата до стека, предпазват от вятър и ограничават неговото въздействие. Ако са правилно проектирани, те могат да ограничат и свободното падане на материала.
Както бе споменато по-рано, върху конвейерната лента вече има изолация, преди да достигне точката на разтоварване. Освен това, когато материалът напусне конвейерната лента, се получава допълнително разслояване. В точката на разтоварване може да се монтира лопатково колело, за да се смеси отново този материал. Въртящите се колела имат крила или лопатки, които се движат по пътя на материала и го смесват. Това ще сведе до минимум разслояването, но разграждането на материала може да не е приемливо.
Разделянето може да доведе до значителни разходи. Инвентар, който не отговаря на спецификациите, може да доведе до санкции или отхвърляне на целия инвентар. Ако на строителната площадка бъде доставен несъответстващ материал, глобите могат да надхвърлят 0,75 долара на тон. Разходите за труд и оборудване за рехабилитация на нискокачествени купчини често са непосилни. Почасовата цена на изграждането на склад с булдозер и оператор е по-висока от цената на автоматичен телескопичен конвейер и материалът може да се разложи или замърси, за да се поддържа правилното сортиране. Това намалява стойността на продукта. Освен това, когато оборудване като булдозер се използва за непроизводствени задачи, има алтернативна цена, свързана с използването на оборудването, когато то е било капитализирано за производствени задачи.
Може да се предприеме и друг подход за минимизиране на въздействието на изолацията при създаване на инвентар в приложения, където изолацията може да бъде проблем. Това включва подреждане на слоеве, където всеки слой е съставен от поредица от стекове.
В секцията със стека, всеки стек е показан като миниатюрен стек. Разделянето все още се случва на всяка отделна купчина поради същите ефекти, обсъдени по-рано. Въпреки това, моделът на изолация се повтаря по-често по цялото напречно сечение на купчината. За такива стекове се казва, че имат по-голяма „резолюция на разделяне“, защото дискретният градиентен модел се повтаря по-често на по-малки интервали.
При обработка на стекове с челен товарач не е необходимо смесване на материали, тъй като една черпак включва няколко стека. Когато стекът е възстановен, отделните слоеве са ясно видими (вижте Фигура 2).
Стековете могат да се създават с помощта на различни методи за съхранение. Един от начините е използването на мостова и разтоварваща конвейерна система, въпреки че тази опция е подходяща само за стационарни приложения. Съществен недостатък на стационарните конвейерни системи е, че височината им обикновено е фиксирана, което може да доведе до разделяне от вятъра, както е описано по-горе.
Друг метод е използването на телескопичен конвейер. Телескопичните конвейери осигуряват най-ефективния начин за формиране на стекове и често са предпочитани пред стационарните системи, тъй като могат да се местят, когато е необходимо, а много от тях всъщност са проектирани да се превозват по пътя.
Телескопичните транспортьори се състоят от транспортьори (предпазни транспортьори), монтирани във външни транспортьори с еднаква дължина. Наклоненият транспортьор може да се движи линейно по дължината на външния транспортьор, за да променя позицията на разтоварващата ролка. Височината на разтоварващото колело и радиалното положение на транспортьора са променливи.
Триосно изменение на разтоварващото колело е от съществено значение за създаването на пластови пилоти, които преодоляват сегрегацията. Системите с въжени лебедки обикновено се използват за удължаване и прибиране на захранващи конвейери. Радиалното движение на конвейера може да се осъществява чрез система от верига и зъбни колела или чрез хидравлично задвижвано планетарно задвижване. Височината на конвейера обикновено се променя чрез удължаване на телескопичните цилиндри на ходовата част. Всички тези движения трябва да се контролират, за да се създадат автоматично многопластови пилоти.
Телескопичните конвейери имат механизъм за създаване на многослойни стекове. Минимизирането на дълбочината на всеки слой ще помогне за ограничаване на разделянето. Това изисква конвейерът да се движи непрекъснато, докато се натрупват запаси. Необходимостта от постоянно движение прави необходимо автоматизирането на телескопичните конвейери. Съществуват няколко различни метода за автоматизация, някои от които са по-евтини, но имат значителни ограничения, докато други са напълно програмируеми и предлагат по-голяма гъвкавост при създаването на запаси.
Когато конвейерът започне да натрупва материал, той се движи радиално, докато транспортира материала. Конвейерът се движи, докато се задейства крайно изключвател, монтиран на вала на конвейера по радиалния му път. Спусъкът се поставя в зависимост от дължината на дъгата, по която операторът иска конвейерната лента да се премести. В този момент конвейерът ще се удължи до предварително определено разстояние и ще започне да се движи в обратната посока. Този процес продължава, докато стрингерният конвейер се удължи до максималното си удължение и първият слой е завършен.
Когато второто ниво е построено, върхът започва да се прибира от максималното си удължение, движейки се радиално и прибирайки се в дъгообразната граница. Изграждайте слоеве, докато превключвателят за накланяне, монтиран на опорното колело, не се активира от купчината.
Конвейерът ще се изкачи на зададеното разстояние и ще започне второто повдигане. Всеки повдигач може да се състои от няколко слоя, в зависимост от скоростта на материала. Второто повдигане е подобно на първото и така нататък, докато се изгради цялата купчина. Голяма част от получената купчина е деизолирана, но има преливници по краищата на всяка купчина. Това е така, защото конвейерните ленти не могат автоматично да регулират позицията на крайните изключватели или предметите, използвани за задействането им. Крайният изключвател за прибиране трябва да се регулира така, че претоварването да не заравя вала на конвейера.