Separácia materiálov je inherentným problémom väčšiny skladovacích technológií. S rastúcim dopytom po produktoch vyššej kvality sa problém izolácie zásob stáva akútnejším.
Ako všetci vieme, teleskopické radiálne stohovacie dopravníky sú najefektívnejším riešením pre separáciu stohov. Dokážu vytvárať zásoby vo vrstvách, pričom každá vrstva sa skladá z viacerých materiálov. Na vytvorenie zásob týmto spôsobom musí dopravník bežať takmer nepretržite. Zatiaľ čo pohyb teleskopických dopravníkov musí byť ovládaný manuálne, automatizácia je zďaleka najefektívnejšou metódou riadenia.
Automatické zasúvacie dopravníky je možné naprogramovať na vytváranie vlastných zásob v rôznych veľkostiach, tvaroch a konfiguráciách. Táto prakticky neobmedzená flexibilita môže zlepšiť celkovú prevádzkovú efektivitu a dodať produkty vyššej kvality.
Dodávatelia každoročne míňajú milióny dolárov na výrobu kameniva pre širokú škálu aplikácií. Medzi najobľúbenejšie aplikácie patria základné materiály, asfalt a betón.
Proces výroby produktov pre tieto aplikácie je zložitý a nákladný. Prísnejšie špecifikácie a tolerancie znamenajú, že dôležitosť kvality produktov sa stáva čoraz dôležitejšou.
Nakoniec sa materiál zo zásoby odstráni a prepraví na miesto, kde sa zapracuje do podložia, asfaltu alebo betónu.
Zariadenia potrebné na odstraňovanie škrabancov, tryskanie, drvenie a triedenie sú veľmi drahé. Moderné zariadenia však dokážu konzistentne vyrábať kamenivo podľa špecifikácie. Skladovanie sa môže zdať ako triviálna súčasť integrovanej výroby, ale ak sa vykonáva nesprávne, môže viesť k produktu, ktorý dokonale vyhovuje špecifikácii, ktorý ju nespĺňa. To znamená, že použitie nesprávnych metód skladovania môže viesť k strate časti nákladov na výrobu kvalitného produktu.
Hoci umiestnenie produktu na sklad môže ohroziť jeho kvalitu, zásoby sú dôležitou súčasťou celkového výrobného procesu. Je to metóda skladovania, ktorá zabezpečuje dostupnosť materiálu. Rýchlosť výroby sa často líši od rýchlosti produktu potrebnej pre danú aplikáciu a zásoby pomáhajú tento rozdiel vyrovnať.
Zásoby tiež poskytujú dodávateľom dostatok skladovacieho priestoru na efektívne reagovanie na kolísavý dopyt na trhu. Vzhľadom na výhody, ktoré skladovanie poskytuje, bude vždy dôležitou súčasťou celkového výrobného procesu. Preto musia výrobcovia neustále zlepšovať svoje skladovacie technológie, aby znížili riziká spojené so skladovaním.
Hlavnou témou tohto článku je izolácia. Segregácia je definovaná ako „oddelenie materiálu podľa veľkosti častíc“. Rôzne aplikácie kameniva vyžadujú veľmi špecifické a jednotné druhy materiálov. Segregácia vedie k nadmerným rozdielom v rozmanitosti produktov.
K separácii môže dôjsť prakticky kdekoľvek v procese výroby kameniva po tom, čo bol produkt rozdrvený, preosiaty a zmiešaný na správnu stupňovitosť.
Prvým miestom, kde môže dôjsť k segregácii, sú zásoby (pozri obrázok 1). Po umiestnení materiálu do zásob sa nakoniec recykluje a doručí na miesto, kde sa bude používať.
Druhým miestom, kde môže dôjsť k separácii, je počas spracovania a prepravy. Po príchode na miesto asfaltového alebo betónového závodu sa kamenivo umiestni do násypiek a/alebo skladovacích zásobníkov, z ktorých sa produkt odoberie a použije.
K separácii dochádza aj pri plnení a vyprázdňovaní síl a zásobníkov. K segregácii môže dôjsť aj počas aplikácie finálnej zmesi na cestu alebo iný povrch po zmiešaní kameniva s asfaltovou alebo betónovou zmesou.
Homogénne kamenivo je nevyhnutné pre výrobu vysoko kvalitného asfaltu alebo betónu. Kolísanie zrnitosti oddeliteľného kameniva prakticky znemožňuje získanie prijateľného asfaltu alebo betónu.
Menšie častice danej hmotnosti majú väčší celkový povrch ako väčšie častice rovnakej hmotnosti. To vytvára problémy pri kombinovaní kameniva do asfaltových alebo betónových zmesí. Ak je percento jemných častíc v kamenive príliš vysoké, bude nedostatok malty alebo bitúmenu a zmes bude príliš hustá. Ak je percento hrubých častíc v kamenive príliš vysoké, bude nadbytok malty alebo bitúmenu a konzistencia zmesi bude nadmerne riedka. Cesty postavené z oddeleného kameniva majú zlú štrukturálnu integritu a nakoniec budú mať nižšiu životnosť ako cesty postavené z riadne oddelených produktov.
K segregácii zásob vedie mnoho faktorov. Keďže väčšina zásob sa vytvára pomocou dopravných pásov, je dôležité pochopiť inherentný vplyv dopravných pásov na triedenie materiálu.
Keď pás presúva materiál po dopravnom páse, pás sa pri kotúľaní cez napínaciu kladku mierne nakláňa. Je to spôsobené miernou vôľou pásu medzi jednotlivými napínacími kladkami. Tento pohyb spôsobuje, že menšie častice sa usadzujú na spodnej časti prierezu materiálu. Prekrývanie hrubých zŕn ich udržiava na vrchu.
Hneď ako materiál dosiahne výstupné koleso dopravného pásu, je už čiastočne oddelený od väčšieho materiálu na vrchu a menšieho materiálu na spodnej strane. Keď sa materiál začne pohybovať pozdĺž krivky výstupného kolesa, horné (vonkajšie) častice sa pohybujú vyššou rýchlosťou ako spodné (vnútorné) častice. Tento rozdiel v rýchlosti potom spôsobí, že väčšie častice sa pred pádom na stoh pohybujú smerom od dopravníka, zatiaľ čo menšie častice padajú vedľa dopravníka.
Je tiež pravdepodobnejšie, že malé častice sa prilepia na dopravný pás a nebudú vyprázdňované, kým sa dopravný pás nezačne navíjať na vyprázdňovacie koleso. To má za následok, že sa viac jemných častíc bude pohybovať späť smerom k prednej časti stohu.
Keď materiál padá na komín, väčšie častice majú väčšiu hybnosť vpred ako menšie častice. To spôsobuje, že hrubý materiál sa naďalej pohybuje nadol ľahšie ako jemný materiál. Akýkoľvek materiál, veľký alebo malý, ktorý steká po stranách komínového materiálu, sa nazýva rozsypaný materiál.
Rozsypaný materiál je jednou z hlavných príčin oddeľovania materiálu a malo by sa mu vždy, keď je to možné, predchádzať. Keď sa rozsypaný materiál začne kotúľať po svahu hlušiny, väčšie častice majú tendenciu kotúľať sa po celej dĺžke svahu, zatiaľ čo jemnejší materiál má tendenciu usadzovať sa na bokoch hlušiny. V dôsledku toho, ako rozsypaný materiál postupuje po stranách hromady, vo vlniacom sa materiáli zostáva čoraz menej jemných častíc.
Keď materiál dosiahne spodný okraj alebo pätu kopy, skladá sa prevažne z väčších častíc. Rozsypanie spôsobuje výraznú segregáciu, ktorá je viditeľná v časti s materiálom. Vonkajšia päta kopy pozostáva z hrubšieho materiálu, zatiaľ čo vnútorná a horná kopa pozostáva z jemnejšieho materiálu.
Tvar častíc tiež prispieva k vedľajším účinkom. Častice, ktoré sú hladké alebo okrúhle, sa s väčšou pravdepodobnosťou kotúľajú po svahu kopy ako jemné častice, ktoré majú zvyčajne štvorcový tvar. Prekročenie limitov môže tiež viesť k poškodeniu materiálu. Keď sa častice kotúľajú po jednej strane kopy, trú sa o seba. Toto opotrebovanie spôsobí, že niektoré častice sa rozpadnú na menšie veľkosti.
Ďalším dôvodom izolácie je vietor. Keď materiál opustí dopravný pás a začne padať do stohu, vietor ovplyvňuje trajektóriu pohybu častíc rôznych veľkostí. Vietor má veľký vplyv na jemné materiály. Je to preto, že pomer povrchu k hmotnosti menších častíc je väčší ako u väčších častíc.
Pravdepodobnosť rozdelenia zásob sa môže líšiť v závislosti od typu materiálu v sklade. Najdôležitejším faktorom v súvislosti so segregáciou je stupeň zmeny veľkosti častíc v materiáli. Materiály s väčšou variabilitou veľkosti častíc budú mať počas skladovania vyšší stupeň segregácie. Všeobecným pravidlom je, že ak pomer najväčšej veľkosti častíc k najmenšej veľkosti častíc presiahne 2:1, môžu sa vyskytnúť problémy so segregáciou obalov. Na druhej strane, ak je pomer veľkosti častíc menší ako 2:1, objemová segregácia je minimálna.
Napríklad podložné materiály obsahujúce častice s veľkosťou až 200 mesh sa môžu počas skladovania rozdeľovať. Pri skladovaní predmetov, ako je napríklad praný kameň, však bude izolácia triviálna. Keďže väčšina piesku je mokrá, často je možné piesok skladovať bez problémov s jeho oddeľovaním. Vlhkosť spôsobuje zlepenie častíc, čo bráni ich oddeľovaniu.
Pri skladovaní produktu je niekedy nemožné zabrániť izolácii. Vonkajší okraj hotovej kopy pozostáva prevažne z hrubého materiálu, zatiaľ čo vnútro kopy obsahuje vyššiu koncentráciu jemného materiálu. Pri odbere materiálu z konca takýchto hromád je potrebné odoberať naberačky z rôznych miest, aby sa materiál premiešal. Ak odoberáte materiál iba z prednej alebo zadnej časti stohu, získate buď všetok hrubý materiál, alebo všetok jemný materiál.
Pri nakladaní nákladných vozidiel existujú aj možnosti dodatočnej izolácie. Je dôležité, aby použitá metóda nespôsobila preplnenie. Najprv naložte prednú časť nákladného vozidla, potom zadnú časť a nakoniec strednú časť. Tým sa minimalizujú účinky preťaženia vo vnútri nákladného vozidla.
Prístupy k manipulácii po inventúre sú užitočné, ale cieľom by malo byť predchádzanie alebo minimalizovanie karantén počas vytvárania inventára. Medzi užitočné spôsoby, ako predchádzať izolácii, patria:
Pri stohovaní na nákladnom aute by mal byť materiál úhľadne naskladaný do samostatných stohov, aby sa minimalizovalo rozsypanie. Materiál by sa mal stohovať pomocou nakladača, zdvihnúť ho do plnej výšky vedra a vysypať, čím sa materiál premieša. Ak musí nakladač materiál presúvať a rozbíjať, nepokúšajte sa vytvárať veľké hromady.
Budovanie zásob vo vrstvách môže minimalizovať segregáciu. Tento typ skladu je možné postaviť buldozérom. Ak sa materiál dodáva na dvor, buldozér musí materiál zatlačiť do šikmej vrstvy. Ak je stoh postavený pomocou dopravného pásu, buldozér musí materiál zatlačiť do vodorovnej vrstvy. V každom prípade treba dbať na to, aby sa materiál netlačil cez okraj hromady. To môže viesť k pretečeniu, čo je jeden z hlavných dôvodov separácie.
Stohovanie buldozérmi má niekoľko nevýhod. Dve významné riziká sú degradácia produktu a kontaminácia. Ťažké zariadenia, ktoré na produkte pracujú nepretržite, materiál zhutnia a rozdrvia. Pri použití tejto metódy musia výrobcovia dbať na to, aby produkt príliš nedegradovali v snahe zmierniť problémy so separáciou. Dodatočná práca a potrebné vybavenie často robia túto metódu neúnosne drahou a výrobcovia sa musia počas spracovania uchýliť k separácii.
Radiálne stohovacie dopravníky pomáhajú minimalizovať dopad separácie. Ako sa zásoby hromadia, dopravník sa pohybuje radiálne doľava a doprava. Keď sa dopravník pohybuje radiálne, konce stohov, zvyčajne hrubého materiálu, budú pokryté jemným materiálom. Predné a zadné prsty budú stále drsné, ale kopa bude viac zmiešaná ako kopa kužeľov.
Existuje priama súvislosť medzi výškou a voľným pádom materiálu a stupňom segregácie, ku ktorej dochádza. S rastúcou výškou a rozširujúcou sa trajektóriou padajúceho materiálu dochádza k rastúcemu oddeľovaniu jemného a hrubého materiálu. Dopravníky s premenlivou výškou sú preto ďalším spôsobom, ako znížiť segregáciu. V počiatočnej fáze by mal byť dopravník v najnižšej polohe. Vzdialenosť k hlavnej kladke musí byť vždy čo najkratšia.
Voľný pád z dopravného pásu na komín je ďalším dôvodom separácie. Kamenné schody minimalizujú segregáciu elimináciou voľne padajúceho materiálu. Kamenné schodisko je konštrukcia, ktorá umožňuje materiálu stekať po schodoch na hromady. Je to účinné, ale má obmedzené použitie.
Oddeľovanie materiálu spôsobené vetrom je možné minimalizovať použitím teleskopických žľabov. Teleskopické žľaby na výstupných kladkách dopravníka, ktoré siahajú od kladky až po stoh, chránia pred vetrom a obmedzujú jeho vplyv. Ak sú správne navrhnuté, môžu tiež obmedziť voľný pád materiálu.
Ako už bolo spomenuté, na dopravnom páse sa už pred dosiahnutím miesta výpustu nachádza izolácia. Okrem toho, keď materiál opúšťa dopravný pás, dochádza k ďalšej segregácii. Na mieste výpustu je možné nainštalovať lopatkové koleso na opätovné premiešanie tohto materiálu. Rotujúce kolesá majú krídla alebo lopatky, ktoré sa pohybujú pozdĺž dráhy materiálu a miešajú ho. Tým sa minimalizuje segregácia, ale degradácia materiálu nemusí byť prijateľná.
Triedenie môže znamenať značné náklady. Zásoby, ktoré nespĺňajú špecifikácie, môžu viesť k pokutám alebo zamietnutiu celých zásob. Ak sa na stavenisko doručí nezodpovedajúci materiál, pokuty môžu presiahnuť 0,75 USD za tonu. Náklady na prácu a vybavenie na sanáciu nekvalitných pilotov sú často neúnosné. Hodinová cena výstavby skladu s buldozérom a obsluhou je vyššia ako cena automatického teleskopického dopravníka a materiál sa môže rozložiť alebo kontaminovať, aby sa zabezpečilo správne triedenie. To znižuje hodnotu produktu. Okrem toho, keď sa zariadenie, ako je buldozér, používa na nevýrobné úlohy, existujú náklady na príležitosť spojené s používaním zariadenia, keď bolo kapitalizované na výrobné úlohy.
Na minimalizáciu vplyvu izolácie pri vytváraní inventára v aplikáciách, kde môže byť izolácia problémom, je možné použiť aj iný prístup. Patria sem vrstvy, kde každá vrstva pozostáva zo série vrstiev.
V sekcii stohu je každý stoh zobrazený ako miniatúrny stoh. Rozdelenie sa stále deje na každej jednotlivej kope kvôli rovnakým efektom, ktoré boli spomenuté predtým. Izolačný vzor sa však častejšie opakuje po celom priereze kopy. O takýchto vrstvách sa hovorí, že majú väčšie „rozlíšenie rozdelenia“, pretože diskrétny gradientový vzor sa opakuje častejšie v kratších intervaloch.
Pri spracovaní stohov čelným nakladačom nie je potrebné miešať materiály, pretože jedna naberačka obsahuje niekoľko stohov. Po obnovení stohu sú jednotlivé vrstvy jasne viditeľné (pozri obrázok 2).
Stohy je možné vytvárať rôznymi spôsobmi skladovania. Jedným zo spôsobov je použitie mostového a vyprázdňovacieho dopravníkového systému, hoci táto možnosť je vhodná iba pre stacionárne aplikácie. Významnou nevýhodou stacionárnych dopravníkových systémov je, že ich výška je zvyčajne pevne stanovená, čo môže viesť k separácii vetrom, ako je opísané vyššie.
Ďalšou metódou je použitie teleskopického dopravníka. Teleskopické dopravníky poskytujú najefektívnejší spôsob formovania stohov a často sa uprednostňujú pred stacionárnymi systémami, pretože sa dajú podľa potreby premiestňovať a mnohé sú v skutočnosti navrhnuté tak, aby sa dali prepravovať po ceste.
Teleskopické dopravníky pozostávajú z dopravníkov (ochranných dopravníkov) inštalovaných vo vnútri vonkajších dopravníkov rovnakej dĺžky. Výklopný dopravník sa môže lineárne pohybovať pozdĺž dĺžky vonkajšieho dopravníka, čím sa mení poloha vykladacej kladky. Výška vykladacieho kolesa a radiálna poloha dopravníka sú variabilné.
Trojosová zmena vykladacieho kolesa je nevyhnutná na vytvorenie vrstvených pilót, ktoré prekonávajú segregáciu. Na vysúvanie a zasúvanie podávacích dopravníkov sa zvyčajne používajú lanové navijaky. Radiálny pohyb dopravníka sa môže vykonávať reťazovým a ozubeným systémom alebo hydraulicky poháňaným planétovým pohonom. Výška dopravníka sa zvyčajne mení vysúvaním teleskopických valcov podvozku. Všetky tieto pohyby musia byť riadené, aby sa automaticky vytvorili viacvrstvové pilóty.
Teleskopické dopravníky majú mechanizmus na vytváranie viacvrstvových stohov. Minimalizácia hĺbky každej vrstvy pomôže obmedziť oddeľovanie. To si vyžaduje, aby sa dopravník neustále pohyboval, keď sa zásoby hromadia. Potreba neustáleho pohybu si vyžaduje automatizáciu teleskopických dopravníkov. Existuje niekoľko rôznych metód automatizácie, z ktorých niektoré sú lacnejšie, ale majú značné obmedzenia, zatiaľ čo iné sú plne programovateľné a ponúkajú väčšiu flexibilitu pri vytváraní zásob.
Keď dopravník začne hromadiť materiál, počas prepravy materiálu sa pohybuje radiálne. Dopravník sa pohybuje, kým sa pozdĺž jeho radiálnej dráhy neaktivuje koncový spínač namontovaný na hriadeli dopravníka. Spúšť sa umiestni v závislosti od dĺžky oblúka, o ktorý má obsluha dopravníkový pás pohnúť. V tomto okamihu sa dopravník vysunie na vopred určenú vzdialenosť a začne sa pohybovať opačným smerom. Tento proces pokračuje, kým sa nosník dopravníka nevysunie na maximum a prvá vrstva nie je dokončená.
Keď je vybudovaná druhá úroveň, hrot sa začne zasúvať z maximálneho predĺženia, pohybuje sa radiálne a zasúva sa v oblúkovom limite. Vrstvy stavajte, kým sa spínač nakláňania namontovaný na opornom kolese neaktivuje hromadou.
Dopravník sa posunie o nastavenú vzdialenosť a spustí druhý zdvih. Každý zdvihák môže pozostávať z niekoľkých vrstiev v závislosti od rýchlosti materiálu. Druhý zdvih je podobný prvému a tak ďalej, kým nie je vybudovaná celá kopa. Veľká časť výslednej kopy je deizolovaná, ale na okrajoch každej kopy sú prebytky. Je to preto, že dopravné pásy nedokážu automaticky nastaviť polohu koncových spínačov alebo predmetov použitých na ich ovládanie. Koncový spínač zasunutia musí byť nastavený tak, aby preťaženie nezasypalo hriadeľ dopravníka.