جداسازی مواد یک مشکل ذاتی در اکثر فناوری های ذخیره سازی است.با افزایش تقاضا برای محصولات با کیفیت بالاتر، مشکل جداسازی سهام حادتر می شود.
همانطور که همه می دانیم، نوار نقاله های شعاعی تلسکوپی کارآمدترین راه حل برای جداسازی پشته ها هستند.آنها می توانند موجودی را در لایه ایجاد کنند، هر لایه از تعدادی مواد تشکیل شده است.برای ایجاد موجودی در این روش، نوار نقاله باید تقریباً پیوسته کار کند.در حالی که حرکت نوار نقاله های تلسکوپی باید به صورت دستی کنترل شود، اتوماسیون کارآمدترین روش کنترل است.
نوار نقاله های جمع شونده خودکار را می توان برای ایجاد موجودی سفارشی در اندازه ها، شکل ها و پیکربندی های مختلف برنامه ریزی کرد.این انعطاف تقریباً بی حد و حصر می تواند کارایی عملیاتی کلی را بهبود بخشد و محصولات با کیفیت بالاتر را ارائه دهد.
پیمانکاران سالانه میلیون ها دلار را صرف تولید محصولات انبوه برای کاربردهای مختلف می کنند.محبوب ترین کاربردها شامل مصالح پایه، آسفالت و بتن است.
فرآیند ایجاد محصولات برای این برنامه ها پیچیده و گران است.مشخصات و تلرانس های سخت تر به این معنی است که اهمیت کیفیت محصول روز به روز اهمیت بیشتری پیدا می کند.
در نهایت، مواد از انبار خارج می‌شوند و به مکانی منتقل می‌شوند که در زیرسازی، آسفالت یا بتن گنجانده شود.
تجهیزات مورد نیاز برای جداسازی، انفجار، خرد کردن و غربالگری بسیار گران است.با این حال، تجهیزات پیشرفته می توانند به طور مداوم بر اساس مشخصات تولید کنند.موجودی ممکن است به عنوان یک بخش بی اهمیت از تولید یکپارچه به نظر برسد، اما اگر به اشتباه انجام شود، می تواند منجر به محصولی شود که کاملاً با مشخصات مطابقت دارد و با مشخصات مطابقت ندارد.این بدان معناست که استفاده از روش‌های ذخیره‌سازی اشتباه می‌تواند منجر به از دست دادن بخشی از هزینه‌های ایجاد یک محصول با کیفیت شود.
اگرچه قرار دادن یک محصول در موجودی می تواند کیفیت آن را به خطر بیندازد، اما موجودی بخش مهمی از فرآیند کلی تولید است.این یک روش ذخیره سازی است که در دسترس بودن مواد را تضمین می کند.نرخ تولید اغلب با نرخ محصول مورد نیاز برای یک برنامه خاص متفاوت است و موجودی به جبران تفاوت کمک می کند.
موجودی همچنین به پیمانکاران فضای ذخیره سازی کافی برای پاسخگویی موثر به تقاضای نوسان بازار می دهد.به دلیل مزایایی که ذخیره سازی فراهم می کند، همیشه بخش مهمی از فرآیند کلی تولید خواهد بود.بنابراین، تولیدکنندگان باید به طور مداوم فناوری های ذخیره سازی خود را بهبود بخشند تا خطرات مربوط به ذخیره سازی را کاهش دهند.
موضوع اصلی این مقاله انزوا است.تفکیک به عنوان "جداسازی مواد بر اساس اندازه ذرات" تعریف می شود.کاربردهای مختلف سنگدانه ها به درجه های مواد بسیار خاص و یکنواخت نیاز دارند.تفکیک منجر به تفاوت های بیش از حد در انواع محصولات می شود.
جداسازی می‌تواند تقریباً در هر نقطه‌ای از فرآیند تولید سنگدانه‌ها پس از خرد شدن، غربال شدن و ترکیب شدن محصول به درجه‌بندی مناسب رخ دهد.
اولین جایی که جداسازی ممکن است رخ دهد، موجودی است (شکل 1 را ببینید).پس از قرار گرفتن مواد در موجودی، در نهایت بازیافت شده و به محلی که در آن مورد استفاده قرار خواهد گرفت تحویل داده می شود.
دومین جایی که جداسازی ممکن است رخ دهد در حین پردازش و حمل و نقل است.هنگامی که در محل کارخانه آسفالت یا بتن قرار گرفت، سنگدانه ها در قیف ها و/یا سطل های ذخیره سازی قرار می گیرند که محصول از آنها گرفته و استفاده می شود.
جداسازی در هنگام پرکردن و تخلیه سیلوها و سیلوها نیز اتفاق می افتد.جداسازی همچنین می تواند در حین استفاده از مخلوط نهایی روی جاده یا سطح دیگری پس از مخلوط شدن سنگدانه در مخلوط آسفالت یا بتن رخ دهد.
سنگدانه های همگن برای تولید آسفالت یا بتن با کیفیت بالا ضروری است.نوسانات در درجه بندی سنگدانه جداشدنی، دستیابی به آسفالت یا بتن قابل قبول را عملا غیرممکن می کند.
ذرات کوچکتر با وزن معین دارای سطح کل بزرگتری نسبت به ذرات بزرگتر با همان وزن هستند.این امر هنگام ترکیب سنگدانه ها در مخلوط آسفالت یا بتن مشکلاتی ایجاد می کند.اگر درصد ریزدانه در سنگدانه خیلی زیاد باشد، ملات یا قیر کم می شود و مخلوط خیلی غلیظ می شود.اگر درصد ذرات درشت در سنگدانه خیلی زیاد باشد، ملات یا قیر اضافی وجود خواهد داشت و قوام مخلوط بیش از حد نازک می شود.جاده هایی که از سنگدانه های جدا شده ساخته می شوند، یکپارچگی ساختاری ضعیفی دارند و در نهایت طول عمر کمتری نسبت به جاده های ساخته شده از محصولات جداسازی شده مناسب خواهند داشت.
عوامل زیادی منجر به تفکیک در سهام می شود.از آنجایی که بیشتر موجودی با استفاده از تسمه نقاله ایجاد می شود، درک تأثیر ذاتی تسمه های نقاله بر مرتب سازی مواد مهم است.
همانطور که تسمه مواد را روی تسمه نقاله جابجا می کند، تسمه در حالی که روی قرقره بیکار می چرخد، اندکی منعکس می شود.این به دلیل شلی جزئی تسمه بین هر قرقره بیکار است.این حرکت باعث می شود که ذرات کوچکتر در پایین سطح مقطع ماده ته نشین شوند.همپوشانی دانه های درشت آنها را در بالا نگه می دارد.
به محض اینکه مواد به چرخ تخلیه تسمه نقاله رسید، قبلاً تا حدی از مواد بزرگتر در بالا و مواد کوچکتر در پایین جدا شده است.هنگامی که ماده شروع به حرکت در امتداد منحنی چرخ تخلیه می کند، ذرات فوقانی (خارجی) با سرعت بیشتری نسبت به ذرات پایین (داخلی) حرکت می کنند.این تفاوت در سرعت باعث می شود که ذرات بزرگتر قبل از افتادن روی پشته از نوار نقاله دور شوند، در حالی که ذرات کوچکتر در کنار نوار نقاله قرار می گیرند.
همچنین، احتمال بیشتری وجود دارد که ذرات ریز به تسمه نقاله بچسبند و تخلیه نشوند تا زمانی که تسمه نقاله روی چرخ تخلیه به پیچیدن ادامه دهد.این باعث می شود که ذرات ریز بیشتری به سمت جلوی پشته حرکت کنند.
وقتی مواد روی یک پشته می‌افتند، ذرات بزرگ‌تر حرکت رو به جلو بیشتری نسبت به ذرات کوچک‌تر دارند.این باعث می شود که مواد درشت نسبت به مواد ریز راحت تر به پایین حرکت کنند.هر ماده بزرگ یا کوچکی که از کناره های یک پشته سرازیر شود، نشت نامیده می شود.
ریخت و پاش یکی از دلایل اصلی جدا شدن ذخایر است و باید تا حد امکان از آن اجتناب کرد.همانطور که ریخته گری شروع به غلتیدن به سمت پایین شیب می کند، ذرات بزرگتر تمایل دارند در تمام طول شیب به پایین غلت بخورند، در حالی که مواد ریزتر تمایل دارند در کناره های اسپویل بنشینند.در نتیجه، با پیشروی نشت در کناره های شمع، ذرات ریز کمتر و کمتری در مواد بادی باقی می مانند.
هنگامی که مواد به لبه پایین یا نوک شمع می رسد، عمدتاً از ذرات بزرگتر تشکیل شده است.ریزش باعث تفکیک قابل توجهی می شود که در قسمت انبار قابل مشاهده است.انگشت بیرونی شمع از مواد درشت تری تشکیل شده است، در حالی که شمع داخلی و بالایی از مواد ظریف تری تشکیل شده است.
شکل ذرات نیز به عوارض جانبی کمک می کند.ذراتی که صاف یا گرد هستند بیشتر از ذرات ریز که معمولا مربع شکل هستند در شیب پشته غلت می‌خورند.تجاوز از محدودیت ها نیز می تواند منجر به آسیب به مواد شود.وقتی ذرات از یک طرف شمع به سمت پایین غلت می‌خورند، به یکدیگر ساییده می‌شوند.این سایش باعث می شود که برخی از ذرات به اندازه های کوچکتر تجزیه شوند.
باد یکی دیگر از دلایل انزوا است.پس از خروج مواد از تسمه نقاله و شروع به افتادن در پشته، باد بر مسیر حرکت ذرات با اندازه های مختلف تأثیر می گذارد.باد تأثیر زیادی بر مواد ظریف دارد.این به این دلیل است که نسبت سطح به جرم ذرات کوچکتر از ذرات بزرگتر است.
احتمال انشعاب در موجودی ممکن است بسته به نوع مواد موجود در انبار متفاوت باشد.مهمترین عامل در رابطه با جداسازی میزان تغییر اندازه ذرات در ماده است.مواد با تنوع اندازه ذرات بیشتر در طول ذخیره سازی درجه تفکیک بیشتری خواهند داشت.یک قانون کلی این است که اگر نسبت بزرگ‌ترین اندازه ذرات به کوچک‌ترین اندازه ذرات از 2:1 بیشتر شود، ممکن است مشکلاتی در جداسازی بسته‌ها وجود داشته باشد.از طرف دیگر، اگر نسبت اندازه ذرات کمتر از 2:1 باشد، تفکیک حجمی حداقل است.
به عنوان مثال، مواد زیر لایه حاوی ذرات تا 200 مش ممکن است در طول ذخیره سازی لایه لایه شوند.با این حال، هنگام نگهداری اقلامی مانند سنگ شسته شده، عایق کاری بی اهمیت خواهد بود.از آنجایی که بیشتر شن و ماسه مرطوب است، اغلب امکان ذخیره شن و ماسه بدون مشکل جداسازی وجود دارد.رطوبت باعث می شود ذرات به هم بچسبند و از جدا شدن آنها جلوگیری می کند.
هنگامی که محصول ذخیره می شود، گاهی اوقات نمی توان از جداسازی جلوگیری کرد.لبه بیرونی شمع تمام شده عمدتا از مواد درشت تشکیل شده است، در حالی که داخل شمع حاوی غلظت بالاتری از مواد ریز است.هنگام برداشتن مواد از انتهای این گونه شمع ها، لازم است از جاهای مختلف اسکوپ برداشته شود تا مواد مخلوط شوند.اگر مواد را فقط از جلو یا پشت پشته بردارید، یا تمام مواد درشت یا همه مواد ریز را دریافت خواهید کرد.
همچنین فرصت هایی برای عایق بندی اضافی در هنگام بارگیری کامیون ها وجود دارد.مهم است که روش مورد استفاده باعث سرریز نشود.ابتدا جلوی کامیون، سپس عقب و در نهایت وسط را بارگیری کنید.این کار اثرات بارگذاری بیش از حد در داخل کامیون را به حداقل می رساند.
رویکردهای مدیریت پس از موجودی مفید هستند، اما هدف باید جلوگیری یا به حداقل رساندن قرنطینه در طول ایجاد موجودی باشد.راه های مفید برای جلوگیری از انزوا عبارتند از:
هنگامی که روی یک کامیون انباشته می شود، باید به طور مرتب در پشته های جداگانه چیده شود تا ریزش آن به حداقل برسد.مواد باید با استفاده از لودر روی هم چیده شوند، تا ارتفاع سطل کامل بالا برود و ریخته شود، که باعث مخلوط شدن مواد می شود.اگر یک لودر باید حرکت کند و مواد را بشکند، سعی نکنید شمع های بزرگ بسازید.
ایجاد موجودی در لایه ها می تواند تفکیک را به حداقل برساند.این نوع انبار را می توان با بولدوزر ساخت.اگر مواد به حیاط تحویل داده شود، بولدوزر باید مواد را به داخل لایه شیبدار فشار دهد.اگر پشته با تسمه نقاله ساخته شده باشد، بولدوزر باید مواد را به یک لایه افقی فشار دهد.در هر صورت باید مراقب بود که مواد به لبه شمع فشار نیاورند.این می تواند منجر به سرریز شود که یکی از دلایل اصلی جدایی است.
انباشته شدن با بولدوزر دارای معایبی است.دو خطر مهم عبارتند از تخریب محصول و آلودگی.تجهیزات سنگینی که به طور مداوم روی محصول کار می کنند، مواد را فشرده و خرد می کنند.هنگام استفاده از این روش، سازندگان باید مراقب باشند که در تلاش برای کاهش مشکلات جداسازی، محصول را بیش از حد تخریب نکنند.نیروی کار اضافی و تجهیزات مورد نیاز اغلب این روش را بسیار گران می‌کند و تولیدکنندگان مجبورند در طول پردازش به جداسازی متوسل شوند.
نوار نقاله های انباشته شعاعی به به حداقل رساندن تأثیر جداسازی کمک می کند.با جمع شدن موجودی، نوار نقاله به صورت شعاعی به سمت چپ و راست حرکت می کند.همانطور که نوار نقاله به صورت شعاعی حرکت می کند، انتهای پشته ها، معمولاً از مواد درشت، با مواد ریز پوشیده می شود.انگشتان جلو و عقب همچنان خشن خواهند بود، اما شمع بیشتر از توده مخروط ها مخلوط می شود.
رابطه مستقیمی بین ارتفاع و سقوط آزاد ماده و میزان جدایی که رخ می دهد وجود دارد.با افزایش ارتفاع و گسترش مسیر مواد در حال سقوط، جدایی فزاینده ای از مواد ریز و درشت وجود دارد.بنابراین نوار نقاله های ارتفاع متغیر راه دیگری برای کاهش تفکیک هستند.در مرحله اولیه، نوار نقاله باید در پایین ترین موقعیت قرار گیرد.فاصله تا قرقره سر باید تا حد امکان کوتاه باشد.
سقوط آزاد از تسمه نقاله بر روی پشته یکی دیگر از دلایل جدایی است.پله های سنگی با حذف موادی که سقوط آزاد دارند، جداسازی را به حداقل می رساند.پلکان سنگی سازه ای است که به مواد اجازه می دهد تا از پله ها روی شمع ها جاری شوند.موثر است اما کاربرد محدودی دارد.
جداسازی ناشی از باد را می توان با استفاده از لوله های تلسکوپی به حداقل رساند.ناودان های تلسکوپی روی نوارهای تخلیه نوار نقاله، که از نوار تا پشته امتداد دارند، از باد محافظت می کنند و تاثیر آن را محدود می کنند.اگر به درستی طراحی شود، می تواند سقوط آزاد مواد را نیز محدود کند.
همانطور که قبلا ذکر شد، قبل از رسیدن به نقطه تخلیه، روی تسمه نقاله عایق وجود دارد.علاوه بر این، هنگامی که مواد از تسمه نقاله خارج می شوند، جداسازی بیشتر رخ می دهد.برای مخلوط کردن مجدد این ماده می توان یک چرخ دستی در نقطه تخلیه نصب کرد.چرخ های دوار دارای بال یا پاروهایی هستند که مسیر مواد را طی کرده و مخلوط می کنند.این جداسازی را به حداقل می رساند، اما تخریب مواد ممکن است قابل قبول نباشد.
جداسازی می تواند هزینه های قابل توجهی را به دنبال داشته باشد.موجودی که با مشخصات مطابقت ندارد ممکن است منجر به جریمه یا رد کل موجودی شود.اگر مواد غیر منطبق به محل کار تحویل داده شود، جریمه می تواند بیش از 0.75 دلار در هر تن باشد.هزینه های نیروی کار و تجهیزات برای بازسازی شمع های بی کیفیت اغلب بسیار زیاد است.هزینه ساعتی ساخت یک انبار با بولدوزر و اپراتور بیشتر از هزینه یک نوار نقاله تلسکوپی خودکار است و ممکن است برای حفظ مرتب سازی مناسب، مواد تجزیه شوند یا آلوده شوند.این باعث کاهش ارزش محصول می شود.علاوه بر این، هنگامی که تجهیزاتی مانند بولدوزر برای کارهای غیرتولیدی استفاده می شود، هزینه فرصت مرتبط با استفاده از تجهیزات زمانی که برای کارهای تولیدی سرمایه گذاری شده است، وجود دارد.
رویکرد دیگری را می توان برای به حداقل رساندن تأثیر انزوا در هنگام ایجاد موجودی در برنامه هایی که جداسازی می تواند مشکل ساز باشد، اتخاذ کرد.این شامل انباشته شدن در لایه ها می شود، جایی که هر لایه از یک سری پشته تشکیل شده است.
در بخش پشته، هر پشته به صورت یک پشته مینیاتوری نشان داده می شود.این تقسیم همچنان در هر پشته منفرد به دلیل همان اثراتی که قبلاً بحث شد اتفاق می افتد.با این حال، الگوی جداسازی بیشتر در کل مقطع شمع تکرار می شود.گفته می‌شود که چنین پشته‌هایی «رزولوشن تقسیم» بیشتری دارند، زیرا الگوی گرادیان گسسته بیشتر در فواصل زمانی کوچک‌تر تکرار می‌شود.
هنگام پردازش پشته ها با لودر جلو، نیازی به مخلوط کردن مواد نیست، زیرا یک اسکوپ شامل چندین پشته است.هنگامی که پشته بازیابی می شود، لایه های جداگانه به وضوح قابل مشاهده هستند (شکل 2 را ببینید).
پشته ها را می توان با استفاده از روش های مختلف ذخیره سازی ایجاد کرد.یکی از راه ها استفاده از پل و سیستم نقاله تخلیه است، اگرچه این گزینه فقط برای کاربردهای ثابت مناسب است.یک نقطه ضعف قابل توجه سیستم های نوار نقاله ثابت این است که ارتفاع آنها معمولاً ثابت است که می تواند منجر به جدا شدن باد همانطور که در بالا توضیح داده شد، شود.
روش دیگر استفاده از نوار نقاله تلسکوپی است.نوار نقاله های تلسکوپی کارآمدترین راه را برای تشکیل پشته ها ارائه می دهند و اغلب به سیستم های ثابت ترجیح داده می شوند زیرا می توانند در صورت نیاز جابجا شوند و بسیاری از آنها در واقع برای حمل در جاده طراحی شده اند.
نوار نقاله های تلسکوپی شامل نوار نقاله هایی (نقاله های نگهبان) هستند که در داخل نوار نقاله های بیرونی با طول یکسان نصب شده اند.نوار نقاله نوک می تواند به صورت خطی در طول نوار نقاله بیرونی حرکت کند تا موقعیت قرقره تخلیه را تغییر دهد.ارتفاع چرخ تخلیه و موقعیت شعاعی نوار نقاله متغیر است.
تغییر سه محوری چرخ تخلیه برای ایجاد شمع های لایه ای که بر جدایی غلبه می کنند ضروری است.سیستم های وینچ طناب معمولاً برای گسترش و جمع کردن نوار نقاله های خوراک استفاده می شود.حرکت شعاعی نوار نقاله می تواند توسط یک سیستم زنجیر و چرخ زنجیر یا توسط یک درایو سیاره ای هیدرولیکی انجام شود.ارتفاع نوار نقاله معمولاً با گسترش سیلندرهای زیر تلسکوپی تغییر می کند.همه این حرکات باید کنترل شوند تا شمع های چند لایه به طور خودکار ایجاد شوند.
نوار نقاله های تلسکوپی مکانیزمی برای ایجاد پشته های چند لایه دارند.به حداقل رساندن عمق هر لایه به محدود کردن جداسازی کمک می کند.این امر مستلزم آن است که نوار نقاله با جمع شدن موجودی به حرکت خود ادامه دهد.نیاز به حرکت مداوم باعث می شود تا نوار نقاله های تلسکوپی خودکار شوند.چندین روش اتوماسیون مختلف وجود دارد که برخی از آنها ارزان تر هستند اما محدودیت های قابل توجهی دارند، در حالی که برخی دیگر کاملاً قابل برنامه ریزی هستند و انعطاف پذیری بیشتری در ایجاد موجودی ارائه می دهند.
هنگامی که نوار نقاله شروع به جمع آوری مواد می کند، در حین حمل مواد به صورت شعاعی حرکت می کند.نوار نقاله تا زمانی حرکت می کند که یک سوئیچ محدود نصب شده روی محور نوار نقاله در طول مسیر شعاعی آن فعال شود.ماشه بسته به طول قوسی که اپراتور می خواهد تسمه نقاله حرکت کند، قرار می گیرد.در این لحظه، نوار نقاله تا یک فاصله از پیش تعیین شده گسترش می یابد و در جهت دیگر حرکت می کند.این روند تا زمانی ادامه می یابد که نوار نقاله رشته ای به حداکثر امتداد خود کشیده شود و لایه اول تکمیل شود.
هنگامی که سطح دوم ساخته می شود، نوک شروع به جمع شدن از حداکثر امتداد خود می کند، به صورت شعاعی حرکت می کند و در حد کمانی جمع می شود.لایه ها را بسازید تا زمانی که سوئیچ شیب نصب شده روی چرخ نگهدارنده توسط شمع فعال شود.
نوار نقاله از مسافت تعیین شده بالا می رود و بالابر دوم را شروع می کند.هر بالابر بسته به سرعت ماده می تواند از چندین لایه تشکیل شده باشد.بالابر دوم شبیه بالابر اول است و به همین ترتیب تا زمانی که کل شمع ساخته شود.بخش بزرگی از پشته به دست آمده جدا شده است، اما در لبه های هر پشته سرریزهایی وجود دارد.این به این دلیل است که تسمه نقاله نمی تواند به طور خودکار موقعیت سوئیچ های محدود یا اشیاء مورد استفاده برای فعال کردن آنها را تنظیم کند.سوئیچ محدود عقب نشینی باید طوری تنظیم شود که بیش از حد، محور نوار نقاله را مدفون نکند.