Separacja materiałów jest nieodłącznym problemem większości technologii magazynowania. Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na produkty wyższej jakości problem izolacji zapasów staje się bardziej dotkliwy.
Jak wszyscy wiemy, teleskopowe przenośniki promieniowe są najskuteczniejszym rozwiązaniem do rozdzielania stosów. Mogą tworzyć zapasy warstwami, każda warstwa składa się z szeregu materiałów. Aby utworzyć zapasy w ten sposób, przenośnik musi pracować niemal nieprzerwanie. Podczas gdy ruch przenośników teleskopowych musi być kontrolowany ręcznie, automatyzacja jest zdecydowanie najskuteczniejszą metodą kontroli.
Automatyczne przenośniki chowane można zaprogramować tak, aby tworzyły niestandardowe zapasy w różnych rozmiarach, kształtach i konfiguracjach. Ta praktycznie nieograniczona elastyczność może poprawić ogólną wydajność operacyjną i dostarczać produkty wyższej jakości.
Wykonawcy wydają miliony dolarów rocznie na produkcję zagregowanych produktów do szerokiej gamy zastosowań. Do najpopularniejszych zastosowań należą materiały bazowe, asfalt i beton.
Proces tworzenia produktów do tych zastosowań jest złożony i kosztowny. Bardziej rygorystyczne specyfikacje i tolerancje oznaczają, że znaczenie jakości produktu staje się coraz ważniejsze.
Ostatecznie materiał jest wyjmowany ze składowiska i transportowany do miejsca, w którym zostanie wkomponowany w podłoże, asfalt lub beton.
Sprzęt wymagany do odspajania, śrutowania, kruszenia i przesiewania jest bardzo drogi. Jednak zaawansowany sprzęt może stale produkować kruszywo zgodnie ze specyfikacją. Zapasy mogą wydawać się trywialną częścią zintegrowanej produkcji, ale jeśli zostaną wykonane nieprawidłowo, mogą skutkować produktem, który jest idealnie zgodny ze specyfikacją, a nie spełnia specyfikacji. Oznacza to, że stosowanie niewłaściwych metod przechowywania może skutkować utratą części kosztów tworzenia produktu wysokiej jakości.
Chociaż umieszczenie produktu w magazynie może wpłynąć na jego jakość, magazynowanie jest ważną częścią całego procesu produkcyjnego. Jest to metoda przechowywania, która zapewnia dostępność materiału. Tempo produkcji często różni się od tempa produktu potrzebnego do danego zastosowania, a magazynowanie pomaga nadrobić różnicę.
Zapasy zapewniają również wykonawcom wystarczająco dużo miejsca do przechowywania, aby mogli skutecznie reagować na wahania popytu rynkowego. Ze względu na korzyści, jakie zapewnia przechowywanie, zawsze będzie ono ważną częścią całego procesu produkcyjnego. Dlatego producenci muszą nieustannie udoskonalać swoje technologie przechowywania, aby zmniejszyć ryzyko związane z przechowywaniem.
Głównym tematem tego artykułu jest izolacja. Segregacja jest definiowana jako „segregacja materiału według wielkości cząstek”. Różne zastosowania kruszyw wymagają bardzo specyficznych i jednolitych klas materiału. Segregacja prowadzi do nadmiernych różnic w odmianach produktu.
Separacja może nastąpić praktycznie w dowolnym momencie procesu produkcji kruszywa, po tym jak produkt zostanie pokruszony, przesiany i zmieszany do uzyskania właściwej gradacji.
Pierwszym miejscem, w którym może nastąpić segregacja, jest inwentarz (patrz rysunek 1). Po umieszczeniu materiału w inwentarzu, zostanie on ostatecznie poddany recyklingowi i dostarczony do miejsca, w którym zostanie wykorzystany.
Drugim miejscem, w którym może dojść do separacji, jest przetwarzanie i transport. Po dotarciu na miejsce zakładu asfaltu lub betonu kruszywo jest umieszczane w zasobnikach i/lub pojemnikach magazynowych, z których produkt jest pobierany i wykorzystywany.
Segregacja występuje również podczas napełniania i opróżniania silosów i silosów. Segregacja może również wystąpić podczas nakładania końcowej mieszanki na drogę lub inną powierzchnię po wymieszaniu kruszywa z mieszanką asfaltową lub betonową.
Jednorodne kruszywo jest niezbędne do produkcji wysokiej jakości asfaltu lub betonu. Wahania w gradacji kruszywa odłączalnego sprawiają, że uzyskanie akceptowalnego asfaltu lub betonu jest praktycznie niemożliwe.
Mniejsze cząstki o danej wadze mają większą całkowitą powierzchnię niż większe cząstki o tej samej wadze. Stwarza to problemy podczas łączenia kruszyw w mieszanki asfaltowe lub betonowe. Jeśli procent drobnych cząstek w kruszywie jest zbyt wysoki, zabraknie zaprawy lub bitumu, a mieszanka będzie zbyt gęsta. Jeśli procent grubych cząstek w kruszywie jest zbyt wysoki, zabraknie zaprawy lub bitumu, a konsystencja mieszanki będzie nadmiernie cienka. Drogi zbudowane z oddzielonych kruszyw mają słabą integralność strukturalną i ostatecznie będą miały krótszą oczekiwaną żywotność niż drogi zbudowane z prawidłowo oddzielonych produktów.
Wiele czynników prowadzi do segregacji zapasów. Ponieważ większość zapasów jest tworzona przy użyciu taśmociągów, ważne jest zrozumienie inherentnego wpływu taśmociągów na sortowanie materiałów.
Gdy taśma przesuwa materiał nad taśmą przenośnika, taśma lekko podskakuje, gdy toczy się nad kołem pasowym. Dzieje się tak z powodu niewielkiego luzu taśmy między każdym kołem pasowym. Ten ruch powoduje, że mniejsze cząstki osiadają na dnie przekroju poprzecznego materiału. Nakładanie się grubych ziaren utrzymuje je na górze.
Gdy tylko materiał dociera do koła wyładowczego taśmy przenośnika, jest już częściowo oddzielony od większego materiału na górze i mniejszego materiału na dole. Gdy materiał zaczyna poruszać się wzdłuż krzywej koła wyładowczego, górne (zewnętrzne) cząstki poruszają się z większą prędkością niż dolne (wewnętrzne) cząstki. Ta różnica prędkości powoduje, że większe cząstki oddalają się od przenośnika przed spadnięciem na stos, podczas gdy mniejsze cząstki spadają obok przenośnika.
Ponadto istnieje większe prawdopodobieństwo, że małe cząsteczki przykleją się do taśmy przenośnika i nie zostaną wyładowane, dopóki taśma przenośnika nie nawinie się na koło wyładowcze. W rezultacie więcej drobnych cząsteczek będzie się przesuwać w kierunku przodu stosu.
Gdy materiał spada na stos, większe cząstki mają większy pęd do przodu niż mniejsze cząstki. Powoduje to, że gruby materiał porusza się w dół łatwiej niż drobny materiał. Każdy materiał, duży lub mały, który spływa po bokach stosu, nazywa się wyciekiem.
Wycieki są jedną z głównych przyczyn rozdzielania się materiału i należy ich unikać, kiedy tylko jest to możliwe. Gdy wyciek zaczyna staczać się po zboczu urobku, większe cząstki mają tendencję do staczania się po całej długości zbocza, podczas gdy drobniejszy materiał ma tendencję do osadzania się na bokach urobku. W rezultacie, gdy wyciek postępuje w dół boków pryzmy, coraz mniej drobnych cząstek pozostaje w kłębiącym się materiale.
Gdy materiał dociera do dolnej krawędzi lub czubka stosu, składa się głównie z większych cząstek. Wycieki powodują znaczną segregację, która jest widoczna w sekcji zapasowej. Zewnętrzny czubek stosu składa się z grubszego materiału, podczas gdy wewnętrzny i górny stos składa się z drobniejszego materiału.
Kształt cząstek również przyczynia się do efektów ubocznych. Cząstki gładkie lub okrągłe mają większe prawdopodobieństwo staczania się po zboczu stosu niż drobne cząstki, które zwykle mają kształt kwadratu. Przekroczenie limitów może również prowadzić do uszkodzenia materiału. Gdy cząstki staczają się po jednej stronie stosu, ocierają się o siebie. To zużycie spowoduje, że niektóre cząstki rozbiją się na mniejsze rozmiary.
Innym powodem izolacji jest wiatr. Po tym, jak materiał opuści taśmę przenośnika i zacznie spadać do stosu, wiatr wpływa na trajektorię ruchu cząstek o różnych rozmiarach. Wiatr ma duży wpływ na delikatne materiały. Dzieje się tak, ponieważ stosunek powierzchni do masy mniejszych cząstek jest większy niż w przypadku większych cząstek.
Prawdopodobieństwo podziału zapasów może się różnić w zależności od rodzaju materiału w magazynie. Najważniejszym czynnikiem w odniesieniu do segregacji jest stopień zmiany wielkości cząstek w materiale. Materiały o większej zmienności wielkości cząstek będą miały wyższy stopień segregacji podczas przechowywania. Ogólna zasada jest taka, że ​​jeśli stosunek największej wielkości cząstek do najmniejszej wielkości cząstek przekracza 2:1, mogą wystąpić problemy z segregacją opakowań. Z drugiej strony, jeśli stosunek wielkości cząstek jest mniejszy niż 2:1, segregacja objętości jest minimalna.
Na przykład materiały podłoża zawierające cząstki do 200 oczek mogą rozwarstwiać się podczas przechowywania. Jednak podczas przechowywania przedmiotów takich jak kamień płukany izolacja będzie trywialna. Ponieważ większość piasku jest mokra, często możliwe jest przechowywanie piasku bez problemów z rozdzielaniem. Wilgoć powoduje, że cząstki sklejają się, uniemożliwiając rozdzielanie.
Gdy produkt jest przechowywany, czasami nie można zapobiec izolacji. Zewnętrzna krawędź gotowego stosu składa się głównie z grubego materiału, podczas gdy wnętrze stosu zawiera większe stężenie drobnego materiału. Podczas pobierania materiału z końca takich stosów konieczne jest pobieranie łyżek z różnych miejsc w celu wymieszania materiału. Jeśli pobierasz materiał tylko z przodu lub z tyłu stosu, otrzymasz albo cały gruby materiał, albo cały drobny materiał.
Istnieją również możliwości dodatkowej izolacji podczas załadunku ciężarówek. Ważne jest, aby stosowana metoda nie powodowała przepełnienia. Najpierw załaduj przód ciężarówki, potem tył, a na końcu środek. Zminimalizuje to skutki przeciążenia wewnątrz ciężarówki.
Podejścia do obsługi po inwentaryzacji są przydatne, ale celem powinno być zapobieganie lub minimalizowanie kwarantann podczas tworzenia inwentaryzacji. Pomocne sposoby zapobiegania izolacji obejmują:
W przypadku układania na ciężarówce należy je starannie układać w osobnych stosach, aby zminimalizować rozsypywanie. Materiał należy układać razem za pomocą ładowarki, podnosząc go do pełnej wysokości łyżki i wysypując, co spowoduje wymieszanie materiału. Jeśli ładowarka musi przesuwać i rozbijać materiał, nie należy próbować budować dużych stosów.
Budowanie zapasów warstwami może zminimalizować segregację. Ten typ magazynu można zbudować za pomocą spychacza. Jeśli materiał jest dostarczany na plac, spychacz musi wepchnąć materiał do pochyłej warstwy. Jeśli stos jest budowany za pomocą przenośnika taśmowego, spychacz musi wepchnąć materiał do poziomej warstwy. W każdym przypadku należy uważać, aby nie wypchnąć materiału poza krawędź stosu. Może to doprowadzić do przepełnienia, co jest jednym z głównych powodów separacji.
Układanie za pomocą spycharek ma szereg wad. Dwa znaczące ryzyka to degradacja produktu i zanieczyszczenie. Ciężki sprzęt pracujący ciągle nad produktem będzie zagęszczał i kruszył materiał. Podczas stosowania tej metody producenci muszą uważać, aby nie doprowadzić do nadmiernej degradacji produktu, próbując złagodzić problemy z separacją. Dodatkowa praca i wymagany sprzęt często sprawiają, że ta metoda jest horrendalnie droga, a producenci muszą uciekać się do separacji podczas przetwarzania.
Przenośniki promieniowe pomagają zminimalizować wpływ separacji. W miarę gromadzenia się zapasów przenośnik porusza się promieniowo w lewo i w prawo. Gdy przenośnik porusza się promieniowo, końce stosów, zwykle grubego materiału, zostaną pokryte drobnym materiałem. Przednie i tylne palce nadal będą szorstkie, ale stos będzie bardziej wymieszany niż stos stożków.
Istnieje bezpośredni związek między wysokością i swobodnym spadkiem materiału a stopniem segregacji, który występuje. Wraz ze wzrostem wysokości i rozszerzaniem się trajektorii spadającego materiału, następuje coraz większe rozdzielenie drobnego i grubego materiału. Dlatego przenośniki o zmiennej wysokości są kolejnym sposobem na zmniejszenie segregacji. Na początkowym etapie przenośnik powinien znajdować się w najniższej pozycji. Odległość do koła pasowego głowicy musi być zawsze jak najkrótsza.
Swobodne spadanie z taśmy przenośnika na stos jest kolejnym powodem separacji. Schody kamienne minimalizują segregację, eliminując swobodnie spadający materiał. Schody kamienne to konstrukcja, która umożliwia spływanie materiału po stopniach na stosy. Jest to skuteczne, ale ma ograniczone zastosowanie.
Oddzielenie spowodowane wiatrem można zminimalizować, stosując teleskopowe zsuwnie. Teleskopowe zsuwnie na krążkach wyładowczych przenośnika, rozciągające się od krążka do stosu, chronią przed wiatrem i ograniczają jego wpływ. Jeśli są odpowiednio zaprojektowane, mogą również ograniczyć swobodny spadek materiału.
Jak wspomniano wcześniej, na taśmie przenośnika znajduje się już izolacja przed dotarciem do punktu rozładunku. Ponadto, gdy materiał opuszcza taśmę przenośnika, następuje dalsza segregacja. Koło łopatkowe można zainstalować w punkcie rozładunku, aby ponownie wymieszać ten materiał. Obracające się koła mają skrzydła lub łopatki, które przechodzą i mieszają ścieżkę materiału. Zminimalizuje to segregację, ale degradacja materiału może być niedopuszczalna.
Separacja może wiązać się ze znacznymi kosztami. Zapasy, które nie spełniają specyfikacji, mogą skutkować karami lub odrzuceniem całego zapasu. Jeśli na miejsce budowy zostanie dostarczony materiał niezgodny z wymaganiami, grzywny mogą przekroczyć 0,75 USD za tonę. Koszty pracy i sprzętu do renowacji stosów niskiej jakości są często zaporowe. Godzinowy koszt budowy magazynu z buldożerem i operatorem jest wyższy niż koszt automatycznego przenośnika teleskopowego, a materiał może się rozłożyć lub zostać zanieczyszczony, aby utrzymać prawidłowe sortowanie. Zmniejsza to wartość produktu. Ponadto, gdy sprzęt, taki jak buldożer, jest używany do zadań nieprodukcyjnych, istnieje koszt alternatywny związany z wykorzystaniem sprzętu, gdy był kapitalizowany do zadań produkcyjnych.
Można zastosować inne podejście, aby zminimalizować wpływ izolacji podczas tworzenia inwentarza w aplikacjach, w których izolacja może być problemem. Obejmuje to układanie warstwami, gdzie każda warstwa składa się z serii stosów.
W sekcji stosu każdy stos jest pokazany jako miniaturowy stos. Podział nadal ma miejsce na każdym indywidualnym stosie z powodu tych samych efektów, które omówiono wcześniej. Jednak wzór izolacji jest częściej powtarzany na całym przekroju stosu. Takie stosy mają większą „rozdzielczość podziału”, ponieważ dyskretny wzór gradientu powtarza się częściej w mniejszych odstępach.
Podczas przetwarzania stosów za pomocą ładowarki czołowej nie ma potrzeby mieszania materiałów, ponieważ jedna łyżka zawiera kilka stosów. Po przywróceniu stosu poszczególne warstwy są wyraźnie widoczne (patrz rysunek 2).
Stosy można tworzyć za pomocą różnych metod składowania. Jednym ze sposobów jest użycie systemu przenośników mostowych i wyładowczych, chociaż ta opcja nadaje się tylko do zastosowań stacjonarnych. Istotną wadą stacjonarnych systemów przenośnikowych jest to, że ich wysokość jest zwykle stała, co może prowadzić do rozdzielenia wiatru, jak opisano powyżej.
Inną metodą jest użycie przenośnika teleskopowego. Przenośniki teleskopowe zapewniają najefektywniejszy sposób formowania stosów i są często preferowane w stosunku do systemów stacjonarnych, ponieważ można je przesuwać w razie potrzeby, a wiele z nich jest faktycznie zaprojektowanych do transportu po drodze.
Przenośniki teleskopowe składają się z przenośników (przenośników ochronnych) zainstalowanych wewnątrz przenośników zewnętrznych o tej samej długości. Przenośnik końcowy może poruszać się liniowo wzdłuż długości przenośnika zewnętrznego, aby zmienić położenie koła rozładowczego. Wysokość koła rozładowczego i położenie promieniowe przenośnika są zmienne.
Trójosiowa zmiana koła rozładowczego jest niezbędna do tworzenia warstwowych stosów, które przezwyciężają segregację. Systemy wciągarek linowych są zazwyczaj używane do wydłużania i cofania przenośników podających. Ruch promieniowy przenośnika może być wykonywany przez układ łańcuchowo-zębaty lub przez hydraulicznie napędzany napęd planetarny. Wysokość przenośnika jest zwykle zmieniana przez wysuwanie teleskopowych cylindrów podwozia. Wszystkie te ruchy muszą być kontrolowane, aby automatycznie tworzyć wielowarstwowe stosy.
Przenośniki teleskopowe mają mechanizm tworzenia stosów wielowarstwowych. Minimalizacja głębokości każdej warstwy pomoże ograniczyć separację. Wymaga to, aby przenośnik poruszał się w miarę gromadzenia zapasów. Potrzeba ciągłego ruchu sprawia, że ​​konieczna jest automatyzacja przenośników teleskopowych. Istnieje kilka różnych metod automatyzacji, z których niektóre są tańsze, ale mają znaczne ograniczenia, podczas gdy inne są w pełni programowalne i oferują większą elastyczność w tworzeniu zapasów.
Gdy przenośnik zaczyna gromadzić materiał, porusza się promieniowo, transportując materiał. Przenośnik porusza się, aż wyłącznik krańcowy zamontowany na wale przenośnika zostanie uruchomiony wzdłuż jego promieniowej ścieżki. Wyzwalacz jest umieszczany w zależności od długości łuku, o jaki operator chce, aby taśma przenośnika się poruszała. W tym momencie przenośnik zostanie rozciągnięty na ustaloną odległość i zacznie się poruszać w innym kierunku. Proces ten trwa, aż przenośnik podłużnicowy zostanie rozciągnięty do maksymalnego rozciągnięcia i pierwsza warstwa zostanie ukończona.
Gdy zbudowany jest drugi poziom, końcówka zaczyna się cofać od maksymalnego rozciągnięcia, poruszając się promieniowo i cofając się do granicy łuku. Buduj warstwy, aż przełącznik pochylenia zamontowany na kole podporowym zostanie aktywowany przez stos.
Przenośnik przesunie się o zadaną odległość i rozpocznie drugie podnoszenie. Każdy podnośnik może składać się z kilku warstw, w zależności od prędkości materiału. Drugie podnoszenie jest podobne do pierwszego i tak dalej, aż do utworzenia całego stosu. Duża część powstałego stosu jest odizolowana, ale na krawędziach każdego stosu występują przepełnienia. Dzieje się tak, ponieważ taśmy przenośnikowe nie mogą automatycznie regulować położenia wyłączników krańcowych ani obiektów używanych do ich uruchamiania. Wyłącznik krańcowy cofania musi być wyregulowany tak, aby przepełnienie nie zakopało wału przenośnika.