Oddělování materiálů je inherentním problémem většiny skladovacích technologií. S rostoucí poptávkou po kvalitnějších produktech se problém izolace zásob stává naléhavějším.
Jak všichni víme, teleskopické radiální stohovací dopravníky jsou nejefektivnějším řešením pro separaci stohů. Mohou vytvářet zásoby ve vrstvách, přičemž každá vrstva je složena z určitého množství materiálů. Pro vytváření zásob tímto způsobem musí dopravník běžet téměř nepřetržitě. Zatímco pohyb teleskopických dopravníků musí být ovládán ručně, automatizace je zdaleka nejefektivnější metodou řízení.
Automatické zatahovací dopravníky lze naprogramovat tak, aby vytvářely vlastní zásoby v různých velikostech, tvarech a konfiguracích. Tato prakticky neomezená flexibilita může zlepšit celkovou provozní efektivitu a dodat produkty vyšší kvality.
Dodavatelé každoročně utratí miliony dolarů za výrobu kameniva pro širokou škálu aplikací. Mezi nejoblíbenější aplikace patří základní materiály, asfalt a beton.
Proces výroby produktů pro tyto aplikace je složitý a nákladný. Přísnější specifikace a tolerance znamenají, že důležitost kvality produktů nabývá stále většího významu.
Nakonec je materiál ze skládky vyjmut a přepraven na místo, kde bude zapracován do podloží, asfaltu nebo betonu.
Zařízení potřebné pro odlupování, tryskání, drcení a třídění je velmi drahé. Pokročilé zařízení však dokáže konzistentně vyrábět kamenivo podle specifikace. Skladování se může zdát jako triviální součást integrované výroby, ale pokud se provádí nesprávně, může vést k tomu, že produkt, který dokonale odpovídá specifikaci, specifikaci nesplňuje. To znamená, že použití nesprávných metod skladování může vést ke ztrátě části nákladů na výrobu kvalitního produktu.
Přestože umístění produktu na sklad může ohrozit jeho kvalitu, zásoby jsou důležitou součástí celkového výrobního procesu. Jde o metodu skladování, která zajišťuje dostupnost materiálu. Rychlost výroby se často liší od rychlosti produktu potřebného pro danou aplikaci a zásoby pomáhají tento rozdíl vyrovnat.
Zásoby také poskytují dodavatelům dostatek skladovacího prostoru, aby mohli efektivně reagovat na kolísavou poptávku na trhu. Vzhledem k výhodám, které skladování poskytuje, bude vždy důležitou součástí celkového výrobního procesu. Výrobci proto musí neustále zlepšovat své skladovací technologie, aby snížili rizika spojená se skladováním.
Hlavním tématem tohoto článku je izolace. Segregace je definována jako „oddělení materiálu podle velikosti částic“. Různé aplikace kameniva vyžadují velmi specifické a jednotné druhy materiálu. Segregace vede k nadměrným rozdílům v odrůdách produktů.
K separaci může docházet prakticky kdekoli v procesu výroby kameniva poté, co je produkt rozdrcen, proset a smíchán do správné granulometrie.
Prvním místem, kde může dojít k segregaci, jsou zásoby (viz obrázek 1). Jakmile je materiál umístěn do zásob, bude nakonec recyklován a doručen na místo, kde bude použit.
Druhým místem, kde může k separaci dojít, je během zpracování a přepravy. Jakmile je kamenivo na místě asfaltového nebo betonového závodu, je umístěno do násypek a/nebo skladovacích zásobníků, ze kterých je produkt odebrán a použit.
K separaci dochází také při plnění a vyprazdňování sil a zásobníků. K segregaci může docházet i během aplikace finální směsi na vozovku nebo jiný povrch po vmíchání kameniva do asfaltové nebo betonové směsi.
Homogenní kamenivo je nezbytné pro výrobu vysoce kvalitního asfaltu nebo betonu. Kolísání zrnitosti oddělitelného kameniva prakticky znemožňuje získání přijatelné asfaltové nebo betonové směsi.
Menší částice dané hmotnosti mají větší celkový povrch než větší částice stejné hmotnosti. To vytváří problémy při kombinování kameniva do asfaltových nebo betonových směsí. Pokud je procento jemných částic v kamenivu příliš vysoké, bude nedostatek malty nebo bitumenu a směs bude příliš hustá. Pokud je procento hrubých částic v kamenivu příliš vysoké, bude malty nebo bitumenu nadbytek a konzistence směsi bude příliš řídká. Silnice postavené z odděleného kameniva mají špatnou strukturální integritu a nakonec budou mít nižší životnost než silnice postavené z řádně oddělených produktů.
K segregaci zásob vede mnoho faktorů. Vzhledem k tomu, že většina zásob se vytváří pomocí dopravních pásů, je důležité pochopit inherentní vliv dopravních pásů na třídění materiálu.
Když pás pohybuje materiálem po dopravním pásu, pás se při převalování přes napínací kladku mírně naklání. To je způsobeno mírnou vůlí pásu mezi jednotlivými napínacími kladkami. Tento pohyb způsobuje, že se menší částice usazují na spodní straně průřezu materiálu. Překrývání hrubých zrn je udržuje nahoře.
Jakmile materiál dosáhne výstupního kola dopravního pásu, je již částečně oddělen od většího materiálu nahoře a menšího materiálu dole. Když se materiál začne pohybovat po křivce výstupního kola, horní (vnější) částice se pohybují vyšší rychlostí než spodní (vnitřní) částice. Tento rozdíl v rychlosti pak způsobí, že se větší částice pohybují od dopravníku, než spadnou na stoh, zatímco menší částice padají vedle dopravníku.
Je také pravděpodobnější, že malé částice ulpí na dopravním pásu a nebudou vyprázdněny, dokud se dopravníkový pás nebude dále navíjet na výstupní kolo. To má za následek, že se více jemných částic pohybuje zpět směrem k přední části stohu.
Když materiál padá na hromadu, větší částice mají větší hybnost než menší částice. To způsobuje, že hrubý materiál se dále pohybuje dolů snadněji než jemný materiál. Jakýkoli materiál, velký nebo malý, který stéká po stranách hromady, se nazývá rozsypaný materiál.
Rozlití materiálu je jednou z hlavních příčin oddělování materiálu a je třeba se mu co nejvíce vyhnout. Jakmile se rozlitý materiál začne kutálet po svahu hlušiny, větší částice mají tendenci se kutálet po celé délce svahu, zatímco jemnější materiál má tendenci se usazovat na stranách hlušiny. V důsledku toho, jak rozlitý materiál postupuje po stranách hromady, v nahromaděném materiálu zůstává stále méně jemných částic.
Když materiál dosáhne spodního okraje nebo paty hromady, skládá se převážně z větších částic. Rozsypání způsobuje značnou segregaci, která je viditelná v části s materiálem. Vnější pata hromady se skládá z hrubšího materiálu, zatímco vnitřní a horní část hromady se skládají z jemnějšího materiálu.
Tvar částic také přispívá k vedlejším účinkům. Částice, které jsou hladké nebo kulaté, se s větší pravděpodobností skutálejí po svahu hromady než jemné částice, které mají obvykle čtvercový tvar. Překročení limitů může také vést k poškození materiálu. Když se částice skutálejí po jedné straně hromady, třou se o sebe. Toto opotřebení způsobí, že se některé částice rozpadnou na menší velikosti.
Vítr je dalším důvodem izolace. Poté, co materiál opustí dopravníkový pás a začne padat do stohu, vítr ovlivňuje trajektorii pohybu částic různých velikostí. Vítr má velký vliv na jemné materiály. Je to proto, že poměr povrchu k hmotnosti menších částic je větší než u větších částic.
Pravděpodobnost rozdělení zásob se může lišit v závislosti na typu materiálu ve skladu. Nejdůležitějším faktorem ve vztahu k segregaci je stupeň změny velikosti částic v materiálu. Materiály s větší variabilitou velikosti částic budou mít během skladování vyšší stupeň segregace. Obecné pravidlo říká, že pokud poměr největší velikosti částic k nejmenší velikosti částic přesáhne 2:1, mohou nastat problémy se segregací obalů. Na druhou stranu, pokud je poměr velikosti částic menší než 2:1, je objemová segregace minimální.
Například podloží obsahující částice o velikosti až 200 mesh se může během skladování oddělovat. Při skladování předmětů, jako je praný kámen, však bude izolace nepodstatná. Vzhledem k tomu, že většina písku je mokrá, je často možné jej skladovat bez problémů s oddělováním. Vlhkost způsobuje slepování částic, což brání jejich oddělování.
Při skladování produktu je někdy nemožné zabránit izolaci. Vnější okraj hotové hromady se skládá převážně z hrubého materiálu, zatímco vnitřek hromady obsahuje vyšší koncentraci jemného materiálu. Při odběru materiálu z konce takových hromad je nutné odebírat lžíce z různých míst, aby se materiál promíchal. Pokud odebíráte materiál pouze z přední nebo zadní části hromady, získáte buď veškerý hrubý materiál, nebo veškerý jemný materiál.
Při nakládání nákladních vozidel existují také možnosti dodatečné izolace. Je důležité, aby použitá metoda nezpůsobila přeplnění. Nejprve naložte přední část nákladního vozidla, poté zadní část a nakonec střední část. Tím se minimalizují účinky přetížení uvnitř nákladního vozidla.
Přístupy k manipulaci po inventuře jsou užitečné, ale cílem by mělo být zabránění nebo minimalizace karantén během vytváření inventáře. Mezi užitečné způsoby, jak zabránit izolaci, patří:
Při stohování na nákladním automobilu by měl být materiál úhledně naskládán do samostatných hromad, aby se minimalizovalo rozsypání. Materiál by měl být stohován pomocí nakladače, zvednut do plné výšky lopaty a vysypán, čímž se materiál promíchá. Pokud musí nakladač materiál přesouvat a drtit, nepokoušejte se stavět velké hromady.
Budování zásob ve vrstvách může minimalizovat segregaci. Tento typ skladu lze postavit buldozerem. Pokud je materiál dodáván na dvůr, musí buldozer materiál zatlačit do šikmé vrstvy. Pokud je stoh stavěn pomocí dopravního pásu, musí buldozer materiál zatlačit do vodorovné vrstvy. V každém případě je třeba dbát na to, aby se materiál nepřetlačil přes okraj hromady. To může vést k přeplnění, což je jeden z hlavních důvodů separace.
Stohování buldozery má řadu nevýhod. Dvěma významnými riziky jsou degradace a kontaminace produktu. Těžká zařízení, která na produktu pracují nepřetržitě, materiál zhutní a rozdrtí. Při použití této metody musí výrobci dbát na to, aby produkt příliš nedegradovali ve snaze zmírnit problémy se separací. Dodatečná práce a potřebné vybavení často činí tuto metodu neúnosně drahou a výrobci se musí uchýlit k separaci během zpracování.
Radiální stohovací dopravníky pomáhají minimalizovat dopad separace. Jak se zásoby hromadí, dopravník se pohybuje radiálně doleva a doprava. Jak se dopravník pohybuje radiálně, konce stohů, obvykle hrubého materiálu, budou pokryty jemným materiálem. Přední a zadní prsty budou stále drsné, ale hromada bude více smíšená než hromada kuželů.
Existuje přímý vztah mezi výškou a volným pádem materiálu a stupněm dochází k segregaci. S rostoucí výškou a zvětšující se trajektorií padajícího materiálu dochází k rostoucímu oddělování jemného a hrubého materiálu. Dopravníky s proměnnou výškou jsou tedy dalším způsobem, jak snížit segregaci. V počáteční fázi by měl být dopravník v nejnižší poloze. Vzdálenost k hlavní kladce musí být vždy co nejkratší.
Volný pád z dopravního pásu na hromadu je dalším důvodem pro separaci. Kamenné schody minimalizují segregaci tím, že eliminují volně padající materiál. Kamenné schodiště je konstrukce, která umožňuje materiálu stékat po schodech na hromady. Je to účinné, ale má omezené použití.
Separaci způsobenou větrem lze minimalizovat použitím teleskopických žlabů. Teleskopické žlaby na výstupních kladkách dopravníku, sahající od kladky ke stohu, chrání před větrem a omezují jeho dopad. Pokud jsou správně navrženy, mohou také omezit volný pád materiálu.
Jak již bylo zmíněno, na dopravním pásu se již nachází izolace před dosažením bodu výpustu. Kromě toho, když materiál opouští dopravní pás, dochází k další segregaci. V bodě výpustu lze instalovat lopatkové kolo, které tento materiál znovu promíchá. Rotující kola mají křídla nebo lopatky, které procházejí a mísí dráhu materiálu. Tím se minimalizuje segregace, ale degradace materiálu nemusí být přijatelná.
Třídění může znamenat značné náklady. Zásoby, které nesplňují specifikace, mohou vést k pokutám nebo odmítnutí celých zásob. Pokud je na staveniště dodán neodpovídající materiál, mohou pokuty přesáhnout 0,75 USD za tunu. Náklady na práci a vybavení pro sanaci nekvalitních pilot jsou často neúnosné. Hodinová cena za vybudování skladu s buldozerem a obsluhou je vyšší než cena automatického teleskopického dopravníku a materiál se může rozkládat nebo kontaminovat, aby se zajistilo správné třídění. To snižuje hodnotu produktu. Kromě toho, když se zařízení, jako je buldozer, používá pro nevýrobní úkoly, existují náklady příležitosti spojené s používáním zařízení, když bylo kapitalizováno pro výrobní úkoly.
Pro minimalizaci dopadu izolace při vytváření inventáře v aplikacích, kde může být izolace problémem, lze použít i jiný přístup. Patří sem stohování ve vrstvách, kde každá vrstva je tvořena řadou vrstvených vrstev.
V sekci s hromadou je každá hromada zobrazena jako miniaturní hromada. K rozdělení stále dochází na každé jednotlivé hromadě kvůli stejným efektům, které byly diskutované dříve. Izolační vzor se však častěji opakuje po celém průřezu hromady. O takových hromadách se říká, že mají větší „rozlišení rozdělení“, protože diskrétní gradientní vzor se opakuje častěji v menších intervalech.
Při zpracování stohů čelním nakladačem není nutné míchat materiály, protože jedna naběračka obsahuje několik stohů. Po sestavení stohu jsou jednotlivé vrstvy jasně viditelné (viz obrázek 2).
Stohy lze vytvářet pomocí různých skladovacích metod. Jedním ze způsobů je použití mostového a vykládacího dopravníkového systému, ačkoli tato možnost je vhodná pouze pro stacionární aplikace. Významnou nevýhodou stacionárních dopravníkových systémů je, že jejich výška je obvykle pevně stanovená, což může vést k separaci větrem, jak je popsáno výše.
Další metodou je použití teleskopického dopravníku. Teleskopické dopravníky představují nejefektivnější způsob vytváření stohů a často se upřednostňují před stacionárními systémy, protože je lze v případě potřeby přemisťovat a mnohé z nich jsou dokonce navrženy pro přepravu po silnici.
Teleskopické dopravníky se skládají z dopravníků (ochranných dopravníků) instalovaných uvnitř vnějších dopravníků stejné délky. Výklopný dopravník se může lineárně pohybovat podél délky vnějšího dopravníku a měnit tak polohu vykládací kladky. Výška vykládacího kola a radiální poloha dopravníku jsou variabilní.
Tříosá změna vykládacího kola je nezbytná pro vytvoření vrstvených pilot, které překonávají segregaci. Pro vysouvání a zasouvání podávacích dopravníků se obvykle používají lanové navijáky. Radiální pohyb dopravníku může být prováděn řetězovým a ozubeným systémem nebo hydraulicky poháněným planetovým pohonem. Výška dopravníku se obvykle mění vysouváním teleskopických válců podvozku. Všechny tyto pohyby musí být řízeny, aby se automaticky vytvořily vícevrstvé piloty.
Teleskopické dopravníky mají mechanismus pro vytváření vícevrstvých stohů. Minimalizace hloubky každé vrstvy pomůže omezit oddělování. To vyžaduje, aby se dopravník neustále pohyboval, jakmile se zásoby hromadí. Potřeba neustálého pohybu vyžaduje automatizaci teleskopických dopravníků. Existuje několik různých metod automatizace, z nichž některé jsou levnější, ale mají značná omezení, zatímco jiné jsou plně programovatelné a nabízejí větší flexibilitu při vytváření zásob.
Když dopravník začne hromadit materiál, pohybuje se radiálně a zároveň jej přepravuje. Dopravník se pohybuje, dokud se nespustí koncový spínač namontovaný na hřídeli dopravníku podél jeho radiální dráhy. Spouštěč se umístí v závislosti na délce oblouku, o který má obsluha dopravníkový pás posunout. V tomto okamžiku se dopravník vysune do předem stanovené vzdálenosti a začne se pohybovat opačným směrem. Tento proces pokračuje, dokud se nosný dopravník nevysune do maximálního rozsahu a první vrstva není dokončena.
Po dokončení druhé úrovně se špička začne zasouvat z maximálního vysunutí, pohybuje se radiálně a zasouvá se v obloukovém limitu. Vrstvy se pokládají tak dlouho, dokud pilota neaktivuje spínač naklápění namontovaný na opěrném kole.
Dopravník se posune o nastavenou vzdálenost nahoru a spustí druhý zdvih. Každý zdvihač se může skládat z několika vrstev v závislosti na rychlosti materiálu. Druhý zdvih je podobný prvnímu a tak dále, dokud není postavena celá hromada. Velká část výsledné hromady je deizolována, ale na okrajích každé hromady jsou přepady. Je to proto, že dopravníkové pásy nemohou automaticky nastavit polohu koncových spínačů ani předmětů používaných k jejich ovládání. Koncový spínač zasunutí musí být nastaven tak, aby přeběh nezasypal hřídel dopravníku.