Materiaalscheiding is een inherent probleem in de meeste opslagtechnologieën. Naarmate de vraag naar producten van hogere kwaliteit toeneemt, wordt het probleem van voorraadisolatie steeds acuter.
Zoals we allemaal weten, zijn telescopische radiale stapeltransporteurs de meest efficiënte oplossing voor stapelscheiding. Ze kunnen voorraad in lagen aanmaken, waarbij elke laag uit een aantal materialen bestaat. Om op deze manier voorraad aan te maken, moet de transporteur vrijwel continu draaien. Terwijl de beweging van telescopische transporteurs handmatig moet worden aangestuurd, is automatisering verreweg de meest efficiënte besturingsmethode.
Automatische intrekbare transportbanden kunnen worden geprogrammeerd om op maat gemaakte voorraad te creëren in diverse maten, vormen en configuraties. Deze vrijwel grenzeloze flexibiliteit kan de algehele operationele efficiëntie verbeteren en producten van hogere kwaliteit leveren.
Aannemers besteden jaarlijks miljoenen dollars aan de productie van aggregaatproducten voor een breed scala aan toepassingen. De meest populaire toepassingen zijn basismaterialen, asfalt en beton.
Het proces om producten voor deze toepassingen te creëren is complex en duur. Strengere specificaties en toleranties maken productkwaliteit steeds belangrijker.
Uiteindelijk wordt het materiaal uit de voorraad gehaald en getransporteerd naar een locatie waar het wordt verwerkt in de ondergrond, asfalt of beton.
De apparatuur die nodig is voor strippen, stralen, breken en zeven is zeer duur. Geavanceerde apparatuur kan echter consistent aggregaat produceren volgens de specificaties. Voorraadbeheer lijkt misschien een triviaal onderdeel van geïntegreerde productie, maar als het verkeerd wordt uitgevoerd, kan dit resulteren in een product dat perfect voldoet aan de specificaties, maar niet aan de specificaties voldoet. Dit betekent dat het gebruik van verkeerde opslagmethoden kan leiden tot verlies van een deel van de kosten voor het creëren van een kwaliteitsproduct.
Hoewel het op voorraad houden van een product de kwaliteit ervan kan aantasten, is voorraad een belangrijk onderdeel van het totale productieproces. Het is een opslagmethode die de beschikbaarheid van het materiaal garandeert. De productiesnelheid verschilt vaak van de benodigde hoeveelheid product voor een bepaalde toepassing, en voorraad helpt dit verschil te compenseren.
Voorraad biedt aannemers bovendien voldoende opslagruimte om effectief te kunnen inspelen op de fluctuerende marktvraag. Vanwege de voordelen die opslag biedt, zal het altijd een belangrijk onderdeel van het totale productieproces blijven. Fabrikanten moeten daarom hun opslagtechnologieën voortdurend verbeteren om de risico's die met opslag gepaard gaan, te verminderen.
Het hoofdonderwerp van dit artikel is isolatie. Segregatie wordt gedefinieerd als "scheiding van materiaal op basis van deeltjesgrootte". Verschillende toepassingen van aggregaten vereisen zeer specifieke en uniforme materiaalkwaliteiten. Segregatie leidt tot grote verschillen in productvariëteiten.
Scheiding kan op vrijwel ieder moment in het productieproces van het aggregaat optreden, nadat het product is vermalen, gezeefd en gemengd tot de juiste gradatie.
De eerste plaats waar scheiding kan plaatsvinden, is in de voorraad (zie figuur 1). Zodra het materiaal in de voorraad is geplaatst, wordt het uiteindelijk gerecycled en afgeleverd op de locatie waar het gebruikt zal worden.
De tweede plaats waar scheiding kan plaatsvinden, is tijdens de verwerking en het transport. Eenmaal op de locatie van een asfalt- of betonfabriek wordt het aggregaat in trechters en/of opslagtanks gestort, waaruit het product wordt gehaald en gebruikt.
Scheiding vindt ook plaats bij het vullen en legen van silo's en silo's. Scheiding kan ook optreden tijdens het aanbrengen van het eindmengsel op een wegdek of ander wegdek, nadat het aggregaat is gemengd met het asfalt- of betonmengsel.
Homogene granulaten zijn essentieel voor de productie van hoogwaardig asfalt of beton. Schommelingen in de gradatie van de scheidbare granulaten maken het praktisch onmogelijk om acceptabel asfalt of beton te verkrijgen.
Kleinere deeltjes van een bepaald gewicht hebben een groter totaal oppervlak dan grotere deeltjes van hetzelfde gewicht. Dit levert problemen op bij het combineren van granulaten in asfalt- of betonmengsels. Als het percentage fijne deeltjes in het granulaat te hoog is, ontstaat er een tekort aan mortel of bitumen en wordt het mengsel te dik. Als het percentage grove deeltjes in het granulaat te hoog is, ontstaat er een overschot aan mortel of bitumen en wordt de consistentie van het mengsel te dun. Wegen die zijn aangelegd met gescheiden granulaten hebben een slechte structurele integriteit en zullen uiteindelijk een kortere levensduur hebben dan wegen die zijn aangelegd met correct gescheiden producten.
Er zijn veel factoren die leiden tot segregatie in voorraden. Omdat de meeste voorraad wordt gecreëerd met behulp van transportbanden, is het belangrijk om de inherente impact van transportbanden op de sortering van materialen te begrijpen.
Terwijl de band het materiaal over de transportband verplaatst, stuitert de band lichtjes terwijl hij over de geleiderol rolt. Dit komt door de lichte speling in de band tussen de geleiderol. Deze beweging zorgt ervoor dat de kleinere deeltjes zich onderaan de dwarsdoorsnede van het materiaal nestelen. Door de grove korrels te overlappen, blijven ze bovenaan.
Zodra het materiaal het afvoerwiel van de transportband bereikt, is het al gedeeltelijk gescheiden van het grotere materiaal bovenaan en het kleinere materiaal onderaan. Wanneer het materiaal langs de bocht van het afvoerwiel begint te bewegen, bewegen de bovenste (buitenste) deeltjes met een hogere snelheid dan de onderste (binnenste) deeltjes. Dit snelheidsverschil zorgt er vervolgens voor dat de grotere deeltjes van de transportband af bewegen voordat ze op de stapel vallen, terwijl de kleinere deeltjes naast de transportband vallen.
Bovendien is de kans groter dat kleine deeltjes aan de transportband blijven plakken en pas worden afgevoerd als de transportband verder op het afvoerwiel rolt. Dit resulteert in meer fijne deeltjes die terug naar de voorkant van de stapel bewegen.
Wanneer materiaal op een stapel valt, hebben grotere deeltjes meer voorwaartse beweging dan kleinere deeltjes. Hierdoor blijft grof materiaal gemakkelijker naar beneden bewegen dan fijn materiaal. Elk materiaal, groot of klein, dat langs de zijkanten van een stapel naar beneden stroomt, wordt een spill genoemd.
Morsingen zijn een van de belangrijkste oorzaken van materiaalscheiding en moeten zoveel mogelijk worden vermeden. Naarmate de morsing langs de helling van de specie naar beneden rolt, hebben de grotere deeltjes de neiging om over de gehele lengte van de helling te rollen, terwijl het fijnere materiaal zich aan de zijkanten van de specie nestelt. Naarmate de morsing langs de zijkanten van de hoop naar beneden stroomt, blijven er steeds minder fijne deeltjes in het opbollende materiaal achter.
Wanneer het materiaal de onderkant of de teen van de stapel bereikt, bestaat het voornamelijk uit grotere deeltjes. Morsingen veroorzaken aanzienlijke ontmenging, wat zichtbaar is in het materiaalgedeelte. De buitenste teen van de stapel bestaat uit een grover materiaal, terwijl de binnenste en bovenste stapel uit een fijner materiaal bestaan.
De vorm van de deeltjes draagt ​​ook bij aan bijwerkingen. Gladde of ronde deeltjes rollen eerder langs de helling van de stapel dan fijne deeltjes, die meestal vierkant van vorm zijn. Overschrijding van de grenswaarden kan ook leiden tot schade aan het materiaal. Wanneer de deeltjes langs één kant van de stapel rollen, schuren ze tegen elkaar. Deze slijtage zorgt ervoor dat sommige deeltjes uiteenvallen tot kleinere deeltjes.
Wind is een andere reden voor isolatie. Nadat het materiaal de transportband verlaat en in de stapel begint te vallen, beïnvloedt de wind de baan van de beweging van deeltjes van verschillende groottes. Wind heeft een grote invloed op delicate materialen. Dit komt doordat de verhouding tussen oppervlakte en massa van kleinere deeltjes groter is dan die van grotere deeltjes.
De kans op splitsingen in de voorraad kan variëren, afhankelijk van het type materiaal in het magazijn. De belangrijkste factor met betrekking tot segregatie is de mate van verandering in deeltjesgrootte van het materiaal. Materialen met een grotere variatie in deeltjesgrootte zullen een hogere mate van segregatie vertonen tijdens de opslag. Een algemene vuistregel is dat als de verhouding tussen de grootste en de kleinste deeltjesgrootte groter is dan 2:1, er problemen kunnen ontstaan ​​met de segregatie van de verpakking. Aan de andere kant, als de deeltjesgrootteverhouding kleiner is dan 2:1, is de volume-segregatie minimaal.
Ondergrondmaterialen met deeltjes tot 200 mesh kunnen bijvoorbeeld tijdens de opslag delamineren. Bij de opslag van bijvoorbeeld gewassen steen is de isolatie echter eenvoudig. Omdat het meeste zand nat is, is het vaak mogelijk om het zand op te slaan zonder scheidingsproblemen. Vocht zorgt ervoor dat de deeltjes aan elkaar plakken, waardoor scheiding onmogelijk wordt.
Bij de opslag van het product is isolatie soms onmogelijk te voorkomen. De buitenrand van de afgewerkte stapel bestaat voornamelijk uit grof materiaal, terwijl de binnenkant van de stapel een hogere concentratie fijn materiaal bevat. Bij het nemen van materiaal van het uiteinde van dergelijke stapels is het nodig om scheppen van verschillende plaatsen te nemen om het materiaal te mengen. Als u alleen materiaal van de voor- of achterkant van de stapel neemt, krijgt u ofwel al het grove materiaal ofwel al het fijne materiaal.
Er zijn ook mogelijkheden voor extra isolatie bij het laden van vrachtwagens. Het is belangrijk dat de gebruikte methode geen overbelasting veroorzaakt. Belaad eerst de voorkant van de vrachtwagen, dan de achterkant en tot slot het midden. Dit minimaliseert de effecten van overbelading in de vrachtwagen.
Na-inventarisatie-aanpak is nuttig, maar het doel moet zijn om quarantaines tijdens het inventariseren te voorkomen of te minimaliseren. Nuttige manieren om isolatie te voorkomen zijn onder andere:
Wanneer het materiaal op een vrachtwagen wordt gestapeld, moet het netjes in aparte stapels worden gestapeld om morsen te minimaliseren. Het materiaal moet met een lader worden gestapeld, waarbij de bak tot de maximale hoogte wordt opgetild en gestort, waardoor het materiaal wordt gemengd. Als een lader materiaal moet verplaatsen en breken, probeer dan geen grote stapels te maken.
Het stapelen van voorraad in lagen kan segregatie minimaliseren. Dit type magazijn kan met een bulldozer worden gebouwd. Als het materiaal naar het terrein wordt gebracht, moet de bulldozer het materiaal in de aflopende laag duwen. Als de stapel met een transportband wordt gebouwd, moet de bulldozer het materiaal in een horizontale laag duwen. Zorg er in ieder geval voor dat het materiaal niet over de rand van de stapel wordt geduwd. Dit kan leiden tot overlopen, wat een van de belangrijkste redenen is voor scheiding.
Stapelen met bulldozers heeft een aantal nadelen. Twee belangrijke risico's zijn productdegradatie en verontreiniging. Zwaar materieel dat continu met het product werkt, zal het materiaal verdichten en verpulveren. Bij deze methode moeten fabrikanten oppassen dat ze het product niet te veel degraderen om scheidingsproblemen te voorkomen. De extra arbeid en apparatuur die hiervoor nodig zijn, maken deze methode vaak onbetaalbaar, waardoor producenten tijdens de verwerking hun toevlucht moeten nemen tot scheiding.
Radiale stapeltransportbanden helpen de impact van scheiding te minimaliseren. Naarmate de voorraad toeneemt, beweegt de transportband radiaal naar links en rechts. Doordat de transportband radiaal beweegt, worden de uiteinden van stapels, meestal van grof materiaal, bedekt met fijn materiaal. De voor- en achtervingers zullen nog steeds ruw zijn, maar de stapel zal meer gemengd zijn dan de stapel kegels.
Er is een direct verband tussen de hoogte en de vrije val van het materiaal en de mate van ontmenging die optreedt. Naarmate de hoogte toeneemt en de baan van het vallende materiaal groter wordt, neemt de scheiding van fijn en grof materiaal toe. Transportbanden met variabele hoogte zijn daarom een ​​andere manier om ontmenging te verminderen. In de beginfase moet de transportband zich in de laagste stand bevinden. De afstand tot de koprol moet altijd zo kort mogelijk zijn.
Een vrije val van een transportband op een stapel is een andere reden voor scheiding. Stenen trappen minimaliseren scheiding door vrijvallend materiaal te elimineren. Een stenen trap is een constructie die materiaal langs de treden naar beneden laat stromen, op de stapels. Het is effectief, maar heeft een beperkte toepassing.
Scheiding door wind kan worden geminimaliseerd door het gebruik van telescopische goten. Telescopische goten op de afvoerschijven van de transportband, die zich uitstrekken van de schijf tot aan de stapel, beschermen tegen wind en beperken de impact ervan. Indien goed ontworpen, kunnen ze ook de vrije val van materiaal beperken.
Zoals eerder vermeld, is er al isolatie op de transportband voordat het materiaal het afvoerpunt bereikt. Bovendien vindt er verdere ontmenging plaats wanneer het materiaal de transportband verlaat. Een schoepenrad kan bij het afvoerpunt worden geïnstalleerd om dit materiaal opnieuw te mengen. Roterende raderen hebben vleugels of schoepen die het materiaal over de baan heen bewegen en mengen. Dit minimaliseert ontmenging, maar materiaaldegradatie is mogelijk niet acceptabel.
Scheiding kan aanzienlijke kosten met zich meebrengen. Voorraad die niet aan de specificaties voldoet, kan leiden tot boetes of afkeuring van de gehele voorraad. Als niet-conform materiaal op de bouwlocatie wordt afgeleverd, kunnen de boetes oplopen tot meer dan $ 0,75 per ton. De arbeids- en apparatuurkosten voor het herstellen van palen van slechte kwaliteit zijn vaak onbetaalbaar. De kosten per uur voor het bouwen van een magazijn met een bulldozer en machinist zijn hoger dan de kosten van een automatische telescopische transportband, en materiaal kan ontbinden of verontreinigd raken om een ​​goede sortering te behouden. Dit verlaagt de waarde van het product. Bovendien zijn er, wanneer apparatuur zoals een bulldozer wordt gebruikt voor niet-productietaken, alternatieve kosten verbonden aan het gebruik van de apparatuur toen deze werd geactiveerd voor productietaken.
Een andere aanpak kan worden gebruikt om de impact van isolatie te minimaliseren bij het aanmaken van inventaris in applicaties waar isolatie een probleem kan zijn. Dit omvat het stapelen in lagen, waarbij elke laag bestaat uit een reeks stapels.
In de stacksectie wordt elke stack weergegeven als een miniatuurstack. De splitsing vindt nog steeds plaats op elke individuele heap vanwege dezelfde effecten die eerder zijn besproken. Het isolatiepatroon wordt echter vaker herhaald over de gehele dwarsdoorsnede van de pile. Dergelijke stacks hebben naar verluidt een hogere "splitresolutie" omdat het discrete gradiëntpatroon zich vaker herhaalt met kleinere intervallen.
Bij het verwerken van stapels met een voorlader is het niet nodig om materialen te mengen, omdat één schep meerdere stapels bevat. Wanneer de stapel is hersteld, zijn de afzonderlijke lagen duidelijk zichtbaar (zie afbeelding 2).
Stapels kunnen worden gecreëerd met behulp van verschillende opslagmethoden. Een mogelijke manier is het gebruik van een brug- en afvoertransportsysteem, hoewel deze optie alleen geschikt is voor stationaire toepassingen. Een belangrijk nadeel van stationaire transportsystemen is dat hun hoogte meestal vastligt, wat kan leiden tot windscheiding, zoals hierboven beschreven.
Een andere methode is het gebruik van een telescopische transportband. Telescopische transportbanden bieden de meest efficiënte manier om stapels te vormen en hebben vaak de voorkeur boven stationaire systemen, omdat ze indien nodig verplaatst kunnen worden. Bovendien zijn veel systemen ontworpen om over de weg te worden vervoerd.
Telescopische transportbanden bestaan ​​uit transportbanden (afschermbanden) die in buitenste transportbanden van dezelfde lengte zijn geïnstalleerd. De kantelband kan lineair over de lengte van de buitenste transportband bewegen om de positie van de losrol te wijzigen. De hoogte van het afvoerwiel en de radiale positie van de transportband zijn variabel.
De drieassige verplaatsing van het loswiel is essentieel om gelaagde palen te creëren die ontmenging voorkomen. Kabelliersystemen worden doorgaans gebruikt om toevoerbanden in en uit te schuiven. De radiale beweging van de transportband kan worden uitgevoerd door een ketting- en tandwielsysteem of door een hydraulisch aangedreven planetaire aandrijving. De hoogte van de transportband wordt meestal aangepast door de telescopische cilinders van het onderstel uit te schuiven. Al deze bewegingen moeten worden aangestuurd om automatisch meerlagige palen te creëren.
Telescopische transportbanden beschikken over een mechanisme om stapels met meerdere lagen te creëren. Door de diepte van elke laag te minimaliseren, wordt de scheiding beperkt. Dit vereist dat de transportband blijft bewegen naarmate de voorraad toeneemt. De behoefte aan constante beweging maakt het noodzakelijk om telescopische transportbanden te automatiseren. Er zijn verschillende automatiseringsmethoden, waarvan sommige goedkoper zijn maar aanzienlijke beperkingen hebben, terwijl andere volledig programmeerbaar zijn en meer flexibiliteit bieden bij het samenstellen van de voorraad.
Wanneer de transportband materiaal begint op te hopen, beweegt hij radiaal tijdens het transport. De transportband beweegt totdat een eindschakelaar op de transportas langs de radiale baan wordt geactiveerd. De activering wordt uitgevoerd afhankelijk van de lengte van de boog die de operator wil dat de transportband beweegt. Op dat moment zal de transportband zich uitstrekken tot een vooraf bepaalde afstand en in de andere richting gaan bewegen. Dit proces gaat door totdat de stringertransportband maximaal is uitgeschoven en de eerste laag is voltooid.
Wanneer de tweede laag is gebouwd, begint de punt zich terug te trekken vanuit zijn maximale lengte, radiaal bewegend en terugtrekkend bij de boogvormige limiet. Bouw de lagen totdat de kantelschakelaar op het steunwiel door de paal wordt geactiveerd.
De transportband gaat de ingestelde afstand omhoog en start de tweede lift. Elke lifter kan uit meerdere lagen bestaan, afhankelijk van de snelheid van het materiaal. De tweede lift is vergelijkbaar met de eerste, enzovoort totdat de hele stapel is opgebouwd. Een groot deel van de resulterende stapel is gedeïsoleerd, maar er zijn overlopen aan de randen van elke stapel. Dit komt doordat transportbanden de positie van eindschakelaars of de objecten die ze bedienen niet automatisch kunnen aanpassen. De terugloopeindschakelaar moet zo worden afgesteld dat de overloop de transportschacht niet begraaft.