La separazione dei materiali è un problema intrinseco nella maggior parte delle tecnologie di stoccaggio.Con l'aumentare della domanda di prodotti di qualità superiore, il problema dell'isolamento delle scorte diventa più acuto.
Come tutti sappiamo, i trasportatori radiali telescopici delle pile sono la soluzione più efficiente per la separazione delle pile.Possono creare l'inventario a strati, ogni strato è composto da un numero di materiali.Per creare l'inventario in questo modo, il nastro 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 retrattili automatici 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 calcestruzzo.
Il processo di creazione di prodotti per queste applicazioni è complesso e costoso.Specifiche e tolleranze più rigorose significano che l'importanza della qualità del prodotto sta diventando sempre più importante.
Alla fine, il materiale viene rimosso dal deposito e trasportato in un luogo dove verrà incorporato nel sottofondo, nell'asfalto o nel cemento.
L'attrezzatura necessaria per l'estrazione, la sabbiatura, la frantumazione e la vagliatura è molto costosa.Tuttavia, le attrezzature avanzate possono produrre costantemente aggregati secondo le specifiche.L'inventario può sembrare una parte banale della produzione integrata, ma se eseguito in modo errato, può portare a un prodotto perfettamente conforme alle specifiche che non soddisfa le specifiche.Ciò significa che l'utilizzo di metodi di archiviazione sbagliati può comportare la perdita di parte del costo di creazione di un prodotto di qualità.
Sebbene l'inserimento di un prodotto nell'inventario possa comprometterne la qualità, l'inventario è una parte importante dell'intero processo di produzione.È un metodo di stoccaggio che garantisce la disponibilità del materiale.La velocità di produzione è spesso diversa dalla velocità del prodotto necessario per una data applicazione e l'inventario aiuta a compensare la differenza.
L'inventario offre inoltre agli appaltatori spazio di archiviazione sufficiente per rispondere efficacemente alle fluttuazioni della domanda del mercato.A causa dei vantaggi offerti dallo stoccaggio, sarà sempre una parte importante del processo di produzione complessivo.Pertanto, i produttori devono migliorare continuamente le proprie tecnologie di archiviazione 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 gradi di materiale molto specifici e uniformi.La segregazione porta a differenze eccessive nelle varietà di prodotto.
La separazione può avvenire praticamente ovunque nel processo di produzione degli aggregati dopo che il prodotto è stato frantumato, vagliato e miscelato alla gradazione corretta.
Il primo posto in cui può verificarsi la segregazione è l'inventario (vedi Figura 1).Una volta che il materiale è stato inserito nell'inventario, verrà infine riciclato e consegnato nel luogo in cui verrà utilizzato.
Il secondo luogo in cui può avvenire la separazione è durante la lavorazione e il trasporto.Giunto presso l'impianto di asfalto o betonaggio, l'inerte viene depositato in tramogge e/o silo di stoccaggio da cui il prodotto viene prelevato ed utilizzato.
La separazione avviene anche durante il riempimento e lo svuotamento di silos e silos.La segregazione può verificarsi anche durante l'applicazione della miscela finale su una strada o su un'altra superficie dopo che l'aggregato è stato miscelato nell'asfalto o nella miscela di calcestruzzo.
L'aggregato omogeneo è essenziale per la produzione di asfalto o calcestruzzo di alta qualità.Le fluttuazioni nella gradazione dell'aggregato staccabile rendono praticamente impossibile ottenere un asfalto o calcestruzzo accettabile.
Le particelle più piccole di un dato peso hanno una superficie totale maggiore rispetto alle particelle più grandi dello stesso peso.Ciò crea problemi quando si combinano gli aggregati in miscele di asfalto o calcestruzzo.Se la percentuale di fini nell'aggregato è troppo alta, ci sarà carenza di malta o bitume e l'impasto risulterà troppo denso.Se la percentuale di particelle grossolane nell'aggregato è troppo elevata, si avrà un eccesso di malta o bitume e la consistenza dell'impasto risulterà eccessivamente magra.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 opportunamente separati.
Molti fattori portano alla segregazione delle scorte.Poiché la maggior parte dell'inventario viene creata utilizzando nastri trasportatori, è importante comprendere l'impatto intrinseco dei nastri trasportatori sulla selezione dei materiali.
Mentre il nastro sposta il materiale sul nastro trasportatore, il nastro rimbalza leggermente mentre rotola sulla puleggia folle.Ciò è dovuto al leggero allentamento della cinghia tra ciascuna puleggia tendicinghia.Questo movimento fa sì che le particelle più piccole si depositino sul fondo della sezione trasversale del materiale.La sovrapposizione dei grani grossolani li mantiene in alto.
Non appena il materiale raggiunge la ruota di scarico del nastro trasportatore, è già parzialmente separato dal materiale più grosso in alto e da quello più piccolo in basso.Quando il materiale inizia a muoversi lungo la curva della ruota di scarico, le particelle superiori (esterne) si muovono a una velocità maggiore rispetto alle particelle inferiori (interne).Questa differenza di velocità fa sì che le particelle più grandi si allontanino dal trasportatore prima di cadere sulla pila, mentre le particelle più piccole cadono accanto al trasportatore.
Inoltre, è più probabile che piccole particelle aderiscano al nastro trasportatore e non vengano scaricate finché il nastro trasportatore continua ad avvolgersi sulla ruota di scarico.Ciò si traduce in particelle più fini che si spostano indietro verso la parte anteriore della pila.
Quando il materiale cade su una pila, le particelle più grandi hanno più quantità di moto in avanti rispetto alle particelle più piccole.Ciò fa sì che il materiale grossolano continui a scendere più facilmente rispetto al materiale fine.Qualsiasi materiale, grande o piccolo, che scorre lungo i lati di una catasta è chiamato fuoriuscita.
Le fuoriuscite sono una delle cause principali della separazione delle scorte e dovrebbero essere evitate quando possibile.Quando lo sversamento inizia a rotolare lungo il pendio del materiale di scarto, le particelle più grandi tendono a rotolare lungo l'intera lunghezza del pendio, mentre il materiale più fine tende a depositarsi sui lati del materiale di scarto.Di conseguenza, man mano che lo sversamento avanza lungo i lati del cumulo, nel materiale rigonfio rimangono sempre meno particelle fini.
Quando il materiale raggiunge il bordo inferiore o la punta del mucchio, è composto principalmente da particelle più grandi.Gli sversamenti causano una segregazione significativa, visibile nella sezione scorte.La punta esterna del pelo è costituita da un materiale più grossolano, mentre il pelo interno e superiore è costituito da un materiale più fine.
Anche la forma delle particelle contribuisce agli effetti collaterali.Le particelle 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 lungo un lato della pila, si sfregano l'una contro l'altra.Questa usura farà sì che alcune delle particelle si rompano in dimensioni più piccole.
Il vento è un altro motivo di isolamento.Dopo che il materiale lascia il nastro trasportatore e inizia a cadere nella pila, il vento influenza la traiettoria del movimento di particelle di diverse dimensioni.Il vento ha una grande influenza sui materiali delicati.Questo perché il rapporto tra area superficiale e massa delle particelle più piccole è maggiore di quello delle particelle più grandi.
La probabilità di frazionamenti 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 delle dimensioni delle particelle nel materiale.I materiali con una maggiore variazione delle dimensioni delle particelle avranno un grado di segregazione più elevato durante lo stoccaggio.Una regola generale è che se il rapporto tra la dimensione delle particelle più grandi e le dimensioni delle particelle più piccole supera 2:1, potrebbero esserci problemi con la segregazione dei pacchetti.D'altra parte, se il rapporto granulometrico è inferiore a 2:1, la segregazione volumetrica è minima.
Ad esempio, i materiali di sottofondo contenenti particelle fino a 200 mesh possono delaminarsi durante lo stoccaggio.Tuttavia, quando si conservano oggetti come la pietra lavata, l'isolamento sarà banale.Poiché la maggior parte della sabbia è bagnata, è spesso possibile immagazzinare la sabbia senza problemi di separazione.L'umidità fa aderire le particelle, impedendo la separazione.
Quando il prodotto viene immagazzinato, l'isolamento a volte è impossibile da prevenire.Il bordo esterno del palo finito è costituito principalmente da materiale grossolano, mentre l'interno del palo contiene una maggiore concentrazione di materiale fine.Quando si preleva materiale dall'estremità di tali pile, è necessario prelevare palette da punti diversi per mescolare il materiale.Se prendi materiale solo dalla parte anteriore o posteriore della pila, otterrai tutto il materiale grossolano o tutto il materiale fine.
Ci sono anche opportunità per un ulteriore isolamento durante il caricamento dei camion.È importante che il metodo utilizzato non causi un overflow.Carica prima la parte anteriore del camion, poi quella posteriore e infine quella centrale.Ciò ridurrà al minimo gli effetti del sovraccarico all'interno del carrello.
Gli approcci alla gestione post-inventario sono utili, ma l'obiettivo dovrebbe essere quello di prevenire o ridurre al minimo le quarantene durante la creazione dell'inventario.Modi utili per prevenire l'isolamento includono:
Quando è impilato su un camion, deve essere impilato ordinatamente in pile separate per ridurre al minimo le fuoriuscite.Il materiale deve essere impilato insieme utilizzando un caricatore, sollevandolo fino all'altezza completa della benna e scaricandolo, che mescolerà il materiale.Se un caricatore deve muoversi e rompere il materiale, non tentare di costruire grandi pile.
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 consegnato al cantiere, il bulldozer deve spingere il materiale nello strato inclinato.Se la pila è costruita con un nastro trasportatore, il bulldozer deve spingere il materiale in uno strato orizzontale.In ogni caso bisogna fare attenzione a non spingere il materiale oltre il bordo del cumulo.Ciò può portare al trabocco, che è uno dei motivi principali della separazione.
L'accatastamento con i bulldozer presenta una serie di svantaggi.Due rischi significativi sono il degrado e la contaminazione del prodotto.Attrezzature pesanti che lavorano continuamente sul prodotto compattano e frantumano il materiale.Quando si utilizza questo metodo, i produttori devono fare attenzione a non degradare eccessivamente il prodotto nel tentativo di alleviare i problemi di separazione.La manodopera e le attrezzature extra richieste spesso rendono questo metodo proibitivo e i produttori devono ricorrere alla separazione durante la lavorazione.
I trasportatori di impilamento radiali aiutano a ridurre al minimo l'impatto della separazione.Man mano che l'inventario si accumula, il trasportatore si sposta radialmente a sinistra ea destra.Man mano che il trasportatore si muove radialmente, le estremità delle cataste, solitamente di materiale grossolano, saranno ricoperte da materiale fine.Le dita anteriori e posteriori saranno ancora ruvide, ma il pelo sarà più misto del pelo 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 in caduta si espande, vi è una crescente separazione di materiale fine e grossolano.Quindi i trasportatori ad altezza variabile sono un altro modo per ridurre la segregazione.Nella fase iniziale, il trasportatore dovrebbe trovarsi nella posizione più bassa.La distanza dalla puleggia di testa deve essere sempre la più breve possibile.
La caduta libera da un nastro trasportatore su una catasta è un altro motivo di separazione.Le scale in pietra riducono al minimo la segregazione eliminando il materiale in caduta libera.Una scala in pietra è una struttura che consente al materiale di scorrere lungo i gradini sui pali.È efficace ma ha un'applicazione limitata.
La separazione causata dal vento può essere ridotta al minimo utilizzando scivoli telescopici.Gli scivoli telescopici sulle pulegge di scarico del trasportatore, che si estendono dalla puleggia al pacco, proteggono dal vento e ne limitano l'impatto.Se opportunamente progettato, può anche limitare la caduta libera di materiale.
Come accennato in precedenza, è già presente l'isolamento sul nastro trasportatore prima di raggiungere il punto di scarico.Inoltre, quando il materiale lascia il nastro trasportatore, si verifica un'ulteriore segregazione.Una ruota a pale può essere installata nel punto di scarico per rimescolare questo materiale.Le ruote rotanti hanno ali o pale che attraversano e mescolano il percorso del materiale.Ciò ridurrà al minimo 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 il rifiuto dell'intero inventario.Se il materiale non conforme viene consegnato al cantiere, le multe possono superare $ 0,75 per tonnellata.I costi di manodopera e attrezzature per la riabilitazione di pali di scarsa qualità sono spesso proibitivi.Il costo orario di 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 una corretta selezione.Ciò riduce il valore del prodotto.Inoltre, quando un'attrezzatura come un bulldozer viene utilizzata per attività non di produzione, vi è un costo opportunità associato all'utilizzo dell'attrezzatura quando è stata capitalizzata per attività di produzione.
È possibile adottare un altro approccio per ridurre al minimo l'impatto dell'isolamento durante la creazione dell'inventario nelle applicazioni in cui l'isolamento può rappresentare un problema.Ciò include l'impilamento a strati, in cui ogni strato è costituito da una serie di pile.
Nella sezione pila, ogni pila è mostrata come una pila in miniatura.La suddivisione avviene 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 del palo.Si dice che tali pile abbiano una maggiore "risoluzione divisa" perché il modello di gradiente discreto si ripete più spesso a intervalli più piccoli.
Quando si elaborano pile con un caricatore frontale, non è necessario mescolare i materiali, poiché una paletta include diverse pile.Quando la pila viene ripristinata, i singoli strati sono chiaramente visibili (vedi Figura 2).
Gli stack possono essere creati utilizzando vari metodi di archiviazione.Un modo consiste nell'utilizzare un sistema di trasporto a ponte e di scarico, sebbene questa opzione sia adatta solo per applicazioni fisse.Uno svantaggio significativo dei sistemi di trasporto fissi è che la loro altezza è solitamente fissa, il che può portare alla separazione del vento come descritto sopra.
Un altro metodo consiste nell'utilizzare un trasportatore telescopico.I trasportatori telescopici forniscono il modo più efficiente per formare pile e sono spesso preferiti rispetto ai sistemi fissi in quanto possono essere spostati quando necessario e molti sono progettati per essere trasportati su strada.
I trasportatori telescopici sono costituiti da trasportatori (convogliatori di protezione) installati all'interno di trasportatori esterni della stessa lunghezza.Il trasportatore di 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 cambio triassiale della ruota di scarico è fondamentale per creare pali stratificati che superino la segregazione.I sistemi con argano a fune 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 pignone o da un riduttore epicicloidale ad azionamento idraulico.L'altezza del trasportatore viene solitamente modificata estendendo i cilindri del sottocarro telescopico.Tutti questi movimenti devono essere controllati per creare automaticamente pile multistrato.
I trasportatori telescopici hanno un meccanismo per creare pile multistrato.Ridurre al minimo la profondità di ogni strato contribuirà a limitare la separazione.Ciò richiede che il nastro trasportatore continui 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 presentano limitazioni significative, mentre altri sono completamente programmabili e offrono maggiore flessibilità nella creazione dell'inventario.
Quando il trasportatore inizia ad accumulare materiale, si muove radialmente durante il trasporto del materiale.Il trasportatore si muove fino a quando non interviene un finecorsa montato sull'albero del trasportatore lungo il suo percorso radiale.Il grilletto viene posizionato in base alla lunghezza dell'arco che l'operatore desidera che il nastro trasportatore si muova.In questo momento, il trasportatore si estenderà per una distanza predeterminata e inizierà a muoversi nell'altra direzione.Questo processo continua fino a quando il trasportatore a traverse non viene esteso alla sua massima estensione e il primo strato è completato.
Quando il secondo livello è costruito, la punta inizia a ritrarsi dalla sua massima estensione, muovendosi radialmente e ritraendosi al limite arcuato.Costruisci strati finché l'interruttore di inclinazione montato sulla ruota di supporto non viene attivato dalla pila.
Il trasportatore salirà della distanza impostata e avvierà il secondo sollevamento.Ogni sollevatore può essere costituito da più strati, a seconda della velocità del materiale.Il secondo sollevamento è simile al primo, e così via fino a costruire l'intera pila.Gran parte dell'heap risultante è deisolata, ma sono presenti overflow ai bordi di ogni heap.Questo perché i nastri trasportatori non possono regolare automaticamente la posizione dei finecorsa o degli oggetti utilizzati per azionarli.L'interruttore di finecorsa di rientro deve essere regolato in modo tale che l'extracorsa non seppellisca l'albero del trasportatore.