La separazione dei materiali è un problema intrinseco nella maggior parte delle tecnologie di archiviazione. Con l'aumentare della domanda di prodotti di qualità superiore, il problema dell'isolamento delle scorte diventa più acuto.
Come tutti sappiamo, i trasportatori di stack radiali telescopici sono la soluzione più efficiente per la separazione dello stack. Possono creare un inventario a strati, ogni livello è costituito da un numero di materiali. Per creare l'inventario in questo modo, il trasportatore deve funzionare quasi continuamente. Mentre il movimento dei trasportatori telescopici deve essere controllato manualmente, l'automazione è di gran lunga il metodo di controllo più efficiente.
I trasportatori automatici a scomparsa possono essere programmati per creare un inventario personalizzato in una varietà di dimensioni, forme e configurazioni. Questa flessibilità praticamente illimitata può migliorare l'efficienza operativa complessiva e fornire prodotti di qualità superiore.
Gli appaltatori spendono milioni di dollari ogni anno producendo prodotti aggregati per un'ampia varietà di applicazioni. Le applicazioni più popolari includono materiali di base, asfalto e cemento.
Il processo di creazione di prodotti per queste applicazioni è complesso e costoso. Specifiche e tolleranze più strette significano che l'importanza della qualità del prodotto sta diventando sempre più importante.
Alla fine, il materiale viene rimosso dalla scorta e trasportato in un luogo in cui verrà incorporato in sottofondo, asfalto o calcestruzzo.
L'attrezzatura necessaria per lo stripping, la sabbiatura, la schiacciamento e lo screening è molto costosa. Tuttavia, le apparecchiature avanzate possono produrre costantemente aggregati in base alle specifiche. L'inventario può sembrare una parte banale della produzione integrata, ma se fatto in modo errato, può comportare un prodotto perfettamente conforme alle specifiche che non soddisfano le specifiche. Ciò significa che l'uso dei metodi di archiviazione errati può comportare la perdita di parte del costo della creazione di un prodotto di qualità.
Sebbene il posizionamento di un prodotto nell'inventario possa compromettere la sua qualità, l'inventario è una parte importante del processo di produzione complessivo. È un metodo di archiviazione che garantisce la disponibilità del materiale. Il tasso di produzione è spesso diverso dal tasso di prodotto necessario per una determinata applicazione e l'inventario aiuta a compensare la differenza.
L'inventario offre inoltre agli appaltatori abbastanza spazio di archiviazione per rispondere efficacemente alla fluttuazione della domanda del mercato. A causa dei vantaggi forniti dalla conservazione, sarà sempre una parte importante del processo di produzione complessivo. Pertanto, i produttori devono migliorare continuamente le loro tecnologie di stoccaggio per ridurre i rischi associati allo stoccaggio.
L'argomento principale di questo articolo è l'isolamento. La segregazione è definita come "separazione del materiale in base alla dimensione delle particelle". Diverse applicazioni di aggregati richiedono voti di materiale molto specifici e uniformi. La segregazione porta a differenze eccessive nelle varietà di prodotto.
La separazione può verificarsi praticamente ovunque nel processo di produzione aggregata dopo che il prodotto è stato schiacciato, schermato e miscelato alla corretta gradazione.
Il primo posto in cui può verificarsi la segregazione è nell'inventario (vedi Figura 1). Una volta che il materiale viene inserito nell'inventario, alla fine verrà riciclato e consegnato nella posizione in cui verrà utilizzato.
Il secondo posto in cui può verificarsi separazione è durante la lavorazione e il trasporto. Una volta nel sito di un impianto di asfalto o cemento, l'aggregato viene collocato in tramogge e/o contenitori di stoccaggio da cui il prodotto viene preso e utilizzato.
La separazione si verifica anche quando si riempie e si svuotano silos e silos. La segregazione può verificarsi anche durante l'applicazione del mix finale su una strada o altra superficie dopo che l'aggregato è stato miscelato nell'asfalto o nella miscela di cemento.
L'aggregato omogeneo è essenziale per la produzione di asfalto o cemento di alta qualità. Le fluttuazioni nella gradazione dell'aggregato staccabile rendono praticamente impossibile ottenere un asfalto accettabile o un cemento.
Le particelle più piccole di un determinato peso hanno una superficie totale maggiore rispetto alle particelle più grandi dello stesso peso. Ciò crea problemi quando si combinano aggregati in miscele di asfalto o cemento. Se la percentuale di multe nell'aggregato è troppo alta, ci sarà una mancanza di mortaio o bitume e il mix sarà troppo denso. Se la percentuale di particelle grossolane nell'aggregato è troppo alta, ci sarà un eccesso di mortaio o bitume e la consistenza della miscela sarà eccessivamente sottile. Le strade costruite con aggregati separati hanno una scarsa integrità strutturale e alla fine avranno un'aspettativa di vita inferiore rispetto alle strade costruite con prodotti adeguatamente separati.
Molti fattori portano alla segregazione nelle scorte. Poiché la maggior parte dell'inventario viene creata utilizzando le cinture del trasportatore, è importante comprendere l'impatto intrinseco delle cinture del trasportatore sull'ordinamento dei materiali.
Mentre la cinghia muove il materiale sopra la cintura del trasportatore, la cintura rimbalza leggermente mentre rotola sulla puleggia folle. Ciò è dovuto al leggero lento nella cinghia tra ciascuna puleggia del folle. Questo movimento fa sì che le particelle più piccole si depositino sul fondo della sezione trasversale del materiale. Sovrapponendo i cereali grossolani li mantiene in cima.
Non appena il materiale raggiunge la ruota di scarico della cinghia del trasportatore, è già parzialmente separato dal materiale più grande nella parte superiore e dal materiale più piccolo nella parte inferiore. Quando il materiale inizia a muoversi lungo la curva della ruota di scarico, le particelle superiori (esterne) si muovono a una velocità più elevata rispetto alle particelle inferiori (interne). Questa differenza di velocità fa quindi allontanarsi dalle particelle più grandi dal trasportatore prima di cadere sulla pila, mentre le particelle più piccole cadono accanto al trasportatore.
Inoltre, è più probabile che piccole particelle si attaccino alla cintura del trasportatore e non vengano scaricate fino a quando il trasportatore non continua a finire sulla ruota di scarico. Ciò si traduce in particelle più fini che si spostano indietro verso la parte anteriore dello stack.
Quando il materiale cade su uno stack, le particelle più grandi hanno un momento più avanti rispetto alle particelle più piccole. Questo fa sì che il materiale grossolane continui a muoversi più facilmente del materiale fine. Qualsiasi materiale, grande o piccolo, che corre lungo i lati di una pila è chiamato fuoriuscita.
Le fuoriuscite sono una delle principali cause della separazione delle scorte e dovrebbero essere evitate quando possibile. Mentre la fuoriuscita inizia a rotolare lungo il pendio del bottino, le particelle più grandi tendono a rotolare verso il basso l'intera lunghezza del pendio, mentre il materiale più fine tende a sistemarsi sui lati del bottino. Di conseguenza, man mano che la fuoriuscita avanza lungo i lati della pila, sempre meno particelle fini rimane nel materiale fluttuante.
Quando il materiale raggiunge il bordo inferiore o la punta della pila, è composto principalmente da particelle più grandi. Le fuoriuscite causano una segregazione significativa, che è visibile nella sezione azionaria. La punta esterna della pila è costituita da un materiale più grossolano, mentre la pila interna e superiore è costituita da un materiale più fine.
La forma delle particelle contribuisce anche agli effetti collaterali. Le particelle che sono lisce o rotonde hanno maggiori probabilità di rotolare lungo il pendio della pila rispetto alle particelle fini, che di solito sono di forma quadrata. Il superamento dei limiti può anche causare danni al materiale. Quando le particelle rotolano giù da un lato della pila, si strofinano l'una contro l'altra. Questa usura farà scendere alcune particelle a dimensioni più piccole.
Il vento è un altro motivo per l'isolamento. Dopo che il materiale lascia il trasportatore e inizia a cadere nella pila, il vento colpisce la traiettoria del movimento di particelle di dimensioni diverse. Il vento ha una grande influenza sui materiali delicati. Questo perché il rapporto tra superficie e massa di particelle più piccole è maggiore di quello delle particelle più grandi.
La probabilità di divisioni nell'inventario può variare a seconda del tipo di materiale nel magazzino. Il fattore più importante in relazione alla segregazione è il grado di variazione della dimensione delle particelle nel materiale. I materiali con una maggiore variazione di dimensioni delle particelle avranno un grado più elevato di segregazione durante lo stoccaggio. Una regola generale è che se il rapporto tra dimensioni delle particelle più grandi e più piccole supera 2: 1, potrebbero esserci problemi con la segregazione del pacchetto. D'altra parte, se il rapporto di dimensione delle particelle è inferiore a 2: 1, la segregazione del volume è minima.
Ad esempio, i materiali di sottofondo contenenti particelle fino a 200 mesh possono delegarsi durante la conservazione. Tuttavia, quando si conserva oggetti come la pietra lavata, l'isolamento sarà banale. Poiché la maggior parte della sabbia è bagnata, è spesso possibile conservare la sabbia senza separare i problemi. L'umidità fa sì che le particelle si uniranno, prevenendo la separazione.
Quando il prodotto viene immagazzinato, l'isolamento è talvolta impossibile da prevenire. Il bordo esterno della pila finita è costituito principalmente da materiale grossolano, mentre l'interno della pila contiene una maggiore concentrazione di materiale fine. Quando si assumono materiale dalla fine di tali pile, è necessario prendere scoop da diversi luoghi per mescolare il materiale. Se prendi il materiale solo dalla parte anteriore o posteriore dello stack, otterrai tutto il materiale grossolana o tutto il materiale fine.
Ci sono anche opportunità di isolamento aggiuntivo durante il caricamento di camion. È importante che il metodo utilizzato non provoca un overflow. Carica prima la parte anteriore del camion, poi la parte posteriore e infine il mezzo. Ciò minimizzerà gli effetti del sovraccarico all'interno del camion.
Gli approcci di gestione post-inventoria sono utili, ma l'obiettivo dovrebbe essere quello di prevenire o ridurre al minimo le quarantene durante la creazione di inventario. I modi utili per prevenire l'isolamento includono:
Se impilato su un camion, dovrebbe essere ben impilato in pile separate per ridurre al minimo la fuoriuscita. Il materiale deve essere impilato insieme utilizzando un caricatore, alzando l'altezza del secchio e il dumping, che mescoleranno il materiale. Se un caricatore deve muovere e rompere il materiale, non tentare di costruire pile di grandi dimensioni.
Costruire l'inventario a strati può ridurre al minimo la segregazione. Questo tipo di magazzino può essere costruito con un bulldozer. Se il materiale viene erogato nel cortile, il bulldozer deve spingere il materiale nello strato inclinato. Se lo stack è costruito con un trasportatore, il bulldozer deve spingere il materiale in uno strato orizzontale. In ogni caso, è necessario prestare attenzione a non spingere il materiale oltre il bordo della pila. Ciò può portare a un overflow, che è uno dei motivi principali della separazione.
Lo stacking con i bulldozer ha una serie di svantaggi. Due rischi significativi sono il degrado del prodotto e la contaminazione. Le attrezzature pesanti che lavorano continuamente sul prodotto compattano e schiariranno il materiale. Quando si utilizzano questo metodo, i produttori devono fare attenzione a non degradare eccessivamente il prodotto nel tentativo di alleviare i problemi di separazione. Il lavoro extra e le attrezzature richieste spesso rendono questo metodo proibitivamente costoso e i produttori devono ricorrere alla separazione durante l'elaborazione.
I trasportatori di impilazioni radiali aiutano a ridurre al minimo l'impatto della separazione. Mentre l'inventario si accumula, il trasportatore si sposta radialmente a sinistra e a destra. Man mano che il trasportatore si muove radialmente, le estremità delle pile, di solito di materiale grossolano, saranno coperte con materiale fine. Le dita anteriori e posteriori saranno ancora difficili, ma la pila sarà più mescolata alla pila dei coni.
Esiste una relazione diretta tra l'altezza e la caduta libera del materiale e il grado di segregazione che si verifica. Man mano che l'altezza aumenta e la traiettoria del materiale che cade si espande, vi è una crescente separazione di materiale fine e grossolana. Quindi i trasportatori di altezza variabile sono un altro modo per ridurre la segregazione. Nella fase iniziale, il trasportatore dovrebbe essere nella posizione più bassa. La distanza dalla puleggia della testa deve essere sempre il più breve possibile.
La caduta libera da un nastro trasportatore su uno stack è un altro motivo di separazione. Le scale in pietra minimizzano la segregazione eliminando il materiale di caduta libera. Una scala di pietra è una struttura che consente al materiale di fluire lungo i gradini sulle pile. È efficace ma ha un'applicazione limitata.
La separazione causata dal vento può essere ridotta al minimo utilizzando scivoli telescopici. Gli scivoli telescopici sui covoni da scarico del trasportatore, che si estendono dalla puleggia allo stack, proteggono dal vento e ne limitano l'impatto. Se progettato correttamente, può anche limitare la caduta libera del materiale.
Come accennato in precedenza, esiste già un isolamento sulla cintura del trasportatore prima di raggiungere il punto di scarico. Inoltre, quando il materiale lascia il trasportatore, si verifica un'ulteriore segregazione. È possibile installare una ruota a paletta nel punto di scarico per remix di questo materiale. Le ruote rotanti hanno ali o pagaie che attraversano e mescolano il percorso del materiale. Ciò minimizzerà la segregazione, ma il degrado del materiale potrebbe non essere accettabile.
La separazione può comportare costi significativi. L'inventario che non soddisfa le specifiche può comportare sanzioni o rifiuto dell'intero inventario. Se il materiale non conforme viene consegnato al sito di lavoro, le multe possono superare $ 0,75 per tonnellata. I costi del lavoro e delle attrezzature per la riabilitazione di pile di scarsa qualità sono spesso proibitivi. Il costo orario della costruzione di un magazzino con un bulldozer e un operatore è superiore al costo di un trasportatore telescopico automatico e il materiale può decomporsi o essere contaminato per mantenere un'adeguata ordinamento. Ciò riduce il valore del prodotto. Inoltre, quando vengono utilizzate attrezzature come un bulldozer per compiti di non produzione, esiste un costo di opportunità associato all'uso dell'attrezzatura quando è stato capitalizzato per le attività di produzione.
È possibile adottare un altro approccio per ridurre al minimo l'impatto dell'isolamento durante la creazione di inventario nelle applicazioni in cui l'isolamento può essere un problema. Ciò include lo stacking in strati, in cui ogni strato è costituito da una serie di pile.
Nella sezione dello stack, ogni stack è mostrato come uno stack in miniatura. La divisione si verifica ancora su ogni singolo heap a causa degli stessi effetti discussi in precedenza. Tuttavia, il modello di isolamento viene ripetuto più spesso sull'intera sezione trasversale della pila. Si dice che tali stack abbiano una maggiore "risoluzione divisa" perché il modello di gradiente discreto si ripete più spesso a intervalli più piccoli.
Durante la lavorazione di pile con un caricatore anteriore, non è necessario mescolare i materiali, poiché una paletta include diverse pile. Quando lo stack viene ripristinato, i singoli strati sono chiaramente visibili (vedi Figura 2).
Gli stack possono essere creati utilizzando vari metodi di archiviazione. Un modo è utilizzare un sistema di trasporto ponte e scarico, sebbene questa opzione sia adatta solo per applicazioni fisse. Uno svantaggio significativo dei sistemi di trasporto stazionario è che la loro altezza è generalmente fissa, il che può portare alla separazione del vento come descritto sopra.
Un altro metodo è quello di utilizzare un trasportatore telescopico. I trasportatori telescopici forniscono il modo più efficiente per formare pile e sono spesso preferiti dai sistemi fissi in quanto possono essere spostati quando necessario e molti sono effettivamente progettati per essere trasportati sulla strada.
I trasportatori telescopici sono costituiti da trasportatori (trasportatori di guardia) installati all'interno di trasportatori esterni della stessa lunghezza. Il trasportatore della punta può muoversi linearmente lungo la lunghezza del trasportatore esterno per cambiare la posizione della puleggia di scarico. L'altezza della ruota di scarico e la posizione radiale del trasportatore sono variabili.
Il cambiamento triassiale della ruota di scarico è essenziale per creare pile a strati che superano la segregazione. I sistemi di avvernici di corda vengono generalmente utilizzati per estendere e ritrarre i trasportatori di alimentazione. Il movimento radiale del trasportatore può essere effettuato da un sistema a catena e a pignone o da una trasmissione planetaria guidata idraulica. L'altezza del trasportatore viene generalmente modificata estendendo i cilindri telescopici del carrello. Tutti questi movimenti devono essere controllati per creare automaticamente pile multistrato.
I trasportatori telescopici hanno un meccanismo per la creazione di pile multistrato. Ridurre al minimo la profondità di ogni strato aiuterà a limitare la separazione. Ciò richiede al trasportatore di continuare a muoversi man mano che l'inventario si accumula. La necessità di un movimento costante rende necessario automatizzare i trasportatori telescopici. Esistono diversi metodi di automazione, alcuni dei quali sono più economici ma hanno limiti significativi, mentre altri sono completamente programmabili e offrono maggiore flessibilità nella creazione di inventario.
Quando il trasportatore inizia ad accumulare materiale, si muove radialmente durante il trasporto del materiale. Il trasportatore si muove fino a quando un interruttore di limite montato sull'albero del trasportatore viene attivato lungo il suo percorso radiale. Il grilletto viene posizionato a seconda della lunghezza dell'arco che l'operatore vuole che il trasportatore si muova. In questo momento, il trasportatore si estenderà a una distanza predeterminata e inizierà a muoversi nella direzione opposta. Questo processo continua fino a quando il trasportatore Stringer non viene esteso alla sua estensione massima e il primo strato viene completato.
Quando viene costruito il secondo livello, la punta inizia a ritirarsi dalla sua estensione massima, spostandosi radialmente e ritirandosi al limite arcuato. Costruisci strati fino a quando l'interruttore di inclinazione montato sulla ruota di supporto è attivato dalla pila.
Il trasportatore salirà la distanza impostata e inizierà il secondo sollevamento. Ogni sollevatore può consistere in diversi strati, a seconda della velocità del materiale. Il secondo ascensore è simile al primo e così via fino alla costruzione dell'intera pila. Una grande porzione del mucchio risultante viene de-isolata, ma ci sono trabocca ai bordi di ciascun mucchio. Questo perché le cinture del trasporto non possono regolare automaticamente la posizione degli switch di limite o gli oggetti utilizzati per attuarli. L'interruttore del limite di ritiro deve essere regolato in modo che il sovraccarico non seppellisca l'albero del trasportatore.