جداسازی مواد یک مشکل ذاتی در اکثر فناوری‌های ذخیره‌سازی است. با افزایش تقاضا برای محصولات با کیفیت بالاتر، مشکل جداسازی موجودی حادتر می‌شود.
همانطور که همه ما می‌دانیم، نوار نقاله‌های شعاعی تلسکوپی کارآمدترین راه حل برای جداسازی پشته‌ها هستند. آنها می‌توانند موجودی را در لایه‌ها ایجاد کنند، هر لایه از تعدادی ماده تشکیل شده است. برای ایجاد موجودی به این روش، نوار نقاله باید تقریباً به طور مداوم کار کند. در حالی که حرکت نوار نقاله‌های تلسکوپی باید به صورت دستی کنترل شود، اتوماسیون تاکنون کارآمدترین روش کنترل بوده است.
نوار نقاله‌های جمع‌شونده خودکار را می‌توان طوری برنامه‌ریزی کرد که موجودی سفارشی را در اندازه‌ها، شکل‌ها و پیکربندی‌های مختلف ایجاد کنند. این انعطاف‌پذیری تقریباً بی‌حد و حصر می‌تواند بهره‌وری کلی عملیاتی را بهبود بخشد و محصولات با کیفیت بالاتری را ارائه دهد.
پیمانکاران سالانه میلیون‌ها دلار صرف تولید محصولات سنگدانه برای طیف گسترده‌ای از کاربردها می‌کنند. محبوب‌ترین کاربردها شامل مصالح پایه، آسفالت و بتن است.
فرآیند تولید محصولات برای این کاربردها پیچیده و گران است. مشخصات و تلرانس‌های دقیق‌تر به این معنی است که اهمیت کیفیت محصول روز به روز بیشتر می‌شود.
در نهایت، مواد از انبار خارج شده و به مکانی منتقل می‌شوند که در آنجا به زیرسازی، آسفالت یا بتن اضافه خواهند شد.
تجهیزات مورد نیاز برای لایه برداری، انفجار، خردایش و غربالگری بسیار گران است. با این حال، تجهیزات پیشرفته می‌توانند به طور مداوم سنگدانه را مطابق با مشخصات تولید کنند. موجودی ممکن است بخش بی‌اهمیتی از تولید یکپارچه به نظر برسد، اما اگر به طور نادرست انجام شود، می‌تواند منجر به محصولی شود که کاملاً مطابق با مشخصات باشد، اما مشخصات را برآورده نکند. این بدان معناست که استفاده از روش‌های نادرست ذخیره‌سازی می‌تواند منجر به از دست دادن مقداری از هزینه تولید یک محصول با کیفیت شود.
اگرچه قرار دادن یک محصول در انبار می‌تواند کیفیت آن را به خطر بیندازد، اما موجودی بخش مهمی از فرآیند کلی تولید است. این یک روش ذخیره‌سازی است که در دسترس بودن مواد را تضمین می‌کند. نرخ تولید اغلب با نرخ محصول مورد نیاز برای یک کاربرد خاص متفاوت است و موجودی به جبران این تفاوت کمک می‌کند.
موجودی کالا همچنین به پیمانکاران فضای ذخیره‌سازی کافی می‌دهد تا به طور مؤثر به تقاضای متغیر بازار پاسخ دهند. به دلیل مزایایی که ذخیره‌سازی ارائه می‌دهد، همیشه بخش مهمی از فرآیند کلی تولید خواهد بود. بنابراین، تولیدکنندگان باید به طور مداوم فناوری‌های ذخیره‌سازی خود را بهبود بخشند تا خطرات مرتبط با ذخیره‌سازی را کاهش دهند.
موضوع اصلی این مقاله جداسازی است. جداسازی به عنوان «جداسازی مواد بر اساس اندازه ذرات» تعریف می‌شود. کاربردهای مختلف سنگدانه‌ها نیاز به درجه‌بندی‌های بسیار خاص و یکنواختی از مواد دارد. جداسازی منجر به تفاوت‌های بیش از حد در انواع محصولات می‌شود.
جداسازی می‌تواند عملاً در هر نقطه‌ای از فرآیند تولید سنگدانه پس از خردایش، غربال شدن و مخلوط شدن محصول تا دانه‌بندی مناسب رخ دهد.
اولین جایی که تفکیک می‌تواند رخ دهد، موجودی کالا است (شکل 1 را ببینید). پس از قرار دادن مواد در موجودی کالا، در نهایت بازیافت شده و به مکانی که قرار است در آن استفاده شود، تحویل داده می‌شود.
دومین جایی که جداسازی می‌تواند رخ دهد، هنگام پردازش و حمل و نقل است. هنگامی که در محل کارخانه آسفالت یا بتن قرار گرفت، سنگدانه‌ها در قیف‌ها و/یا مخازن ذخیره‌سازی قرار می‌گیرند که از آنجا محصول گرفته شده و مورد استفاده قرار می‌گیرد.
جدایش همچنین هنگام پر کردن و خالی کردن سیلوها و انبارها رخ می‌دهد. جداشدگی همچنین می‌تواند در حین اعمال مخلوط نهایی روی جاده یا سطح دیگر پس از مخلوط شدن سنگدانه در مخلوط آسفالت یا بتن رخ دهد.
سنگدانه‌های همگن برای تولید آسفالت یا بتن با کیفیت بالا ضروری هستند. نوسانات در دانه‌بندی سنگدانه‌های جداشونده، دستیابی به آسفالت یا بتن قابل قبول را عملاً غیرممکن می‌کند.
ذرات کوچکتر با وزن معین، سطح کل بزرگتری نسبت به ذرات بزرگتر با وزن یکسان دارند. این امر هنگام ترکیب سنگدانه‌ها در مخلوط‌های آسفالت یا بتن مشکلاتی ایجاد می‌کند. اگر درصد ریزدانه‌ها در سنگدانه خیلی زیاد باشد، ملات یا قیر کافی وجود نخواهد داشت و مخلوط خیلی غلیظ خواهد شد. اگر درصد ذرات درشت در سنگدانه خیلی زیاد باشد، ملات یا قیر اضافی وجود خواهد داشت و غلظت مخلوط بیش از حد رقیق خواهد بود. جاده‌هایی که از سنگدانه‌های جدا شده ساخته می‌شوند، یکپارچگی ساختاری ضعیفی دارند و در نهایت طول عمر کمتری نسبت به جاده‌هایی که از محصولات به درستی جدا شده ساخته شده‌اند، خواهند داشت.
عوامل زیادی منجر به تفکیک در موجودی‌ها می‌شوند. از آنجایی که بیشتر موجودی با استفاده از تسمه نقاله ایجاد می‌شود، درک تأثیر ذاتی تسمه نقاله بر مرتب‌سازی مواد مهم است.
همانطور که تسمه مواد را روی تسمه نقاله جابجا می‌کند، تسمه هنگام غلتیدن روی قرقره هرزگرد، کمی بالا و پایین می‌رود. این به دلیل شلی جزئی تسمه بین هر قرقره هرزگرد است. این حرکت باعث می‌شود ذرات کوچکتر در پایین سطح مقطع مواد ته نشین شوند. همپوشانی دانه‌های درشت آنها را در بالا نگه می‌دارد.
به محض اینکه مواد به چرخ تخلیه تسمه نقاله می‌رسند، تا حدی از مواد بزرگتر در بالا و مواد کوچکتر در پایین جدا شده‌اند. هنگامی که مواد شروع به حرکت در امتداد منحنی چرخ تخلیه می‌کنند، ذرات بالایی (بیرونی) با سرعت بیشتری نسبت به ذرات پایینی (درونی) حرکت می‌کنند. این تفاوت سرعت باعث می‌شود ذرات بزرگتر قبل از افتادن روی توده، از نقاله دور شوند، در حالی که ذرات کوچکتر در کنار نقاله قرار می‌گیرند.
همچنین، احتمال بیشتری وجود دارد که ذرات کوچک به تسمه نقاله بچسبند و تا زمانی که تسمه نقاله به چرخش خود روی چرخ تخلیه ادامه دهد، تخلیه نشوند. این امر منجر به حرکت ذرات ریزتر به سمت جلوی توده می‌شود.
وقتی مواد روی یک پشته می‌ریزند، ذرات بزرگتر نسبت به ذرات کوچکتر، مومنتوم رو به جلوی بیشتری دارند. این باعث می‌شود که مواد درشت راحت‌تر از مواد ریز به سمت پایین حرکت کنند. هر ماده‌ای، چه بزرگ و چه کوچک، که از کناره‌های پشته به پایین سرازیر شود، ریزش نامیده می‌شود.
ریزش‌ها یکی از دلایل اصلی جدا شدن مواد اولیه هستند و باید تا حد امکان از آنها اجتناب شود. با شروع غلتیدن مواد ریخته شده در شیب توده زباله، ذرات بزرگتر تمایل دارند در تمام طول شیب به پایین غلت بخورند، در حالی که مواد ریزتر تمایل دارند در کناره‌های توده زباله ته نشین شوند. در نتیجه، با پیشروی ریزش در کناره‌های توده زباله، ذرات ریز کمتر و کمتری در مواد موج‌دار باقی می‌مانند.
وقتی مواد به لبه پایینی یا پنجه توده می‌رسند، عمدتاً از ذرات بزرگتر تشکیل شده‌اند. ریزش‌ها باعث جدایش قابل توجهی می‌شوند که در بخش ذخیره قابل مشاهده است. پنجه بیرونی توده از ماده‌ای درشت‌تر تشکیل شده است، در حالی که توده داخلی و بالایی از ماده‌ای ریزتر تشکیل شده است.
شکل ذرات نیز در عوارض جانبی نقش دارد. ذراتی که صاف یا گرد هستند، بیشتر از ذرات ریز که معمولاً مربع شکل هستند، احتمال دارد که از شیب پشته به پایین بغلتند. تجاوز از این محدودیت‌ها همچنین می‌تواند منجر به آسیب به مواد شود. وقتی ذرات از یک طرف پشته به پایین می‌غلتند، به یکدیگر ساییده می‌شوند. این سایش باعث می‌شود که برخی از ذرات به اندازه‌های کوچکتر تجزیه شوند.
باد دلیل دیگری برای جداسازی است. پس از اینکه مواد از تسمه نقاله خارج شده و شروع به ریزش به داخل توده می‌کنند، باد بر مسیر حرکت ذرات با اندازه‌های مختلف تأثیر می‌گذارد. باد تأثیر زیادی بر مواد ظریف دارد. این به این دلیل است که نسبت سطح به جرم ذرات کوچکتر بیشتر از ذرات بزرگتر است.
احتمال شکافت در موجودی می‌تواند بسته به نوع ماده موجود در انبار متفاوت باشد. مهم‌ترین عامل در رابطه با جداسازی، میزان تغییر اندازه ذرات در ماده است. موادی که تغییرات اندازه ذرات بیشتری دارند، در طول ذخیره‌سازی، درجه جداسازی بالاتری خواهند داشت. یک قاعده کلی این است که اگر نسبت بزرگترین اندازه ذره به کوچکترین اندازه ذره از 2:1 بیشتر شود، ممکن است مشکلاتی در جداسازی بسته‌بندی وجود داشته باشد. از سوی دیگر، اگر نسبت اندازه ذرات کمتر از 2:1 باشد، جداسازی حجمی حداقل است.
برای مثال، مصالح زیرسازی حاوی ذراتی تا اندازه ۲۰۰ مش ممکن است در حین انبارداری لایه لایه شوند. با این حال، هنگام انبار کردن اقلامی مانند سنگ شسته شده، عایق‌بندی ناچیز خواهد بود. از آنجایی که بیشتر ماسه مرطوب است، اغلب می‌توان ماسه را بدون مشکل جداسازی ذخیره کرد. رطوبت باعث می‌شود ذرات به هم بچسبند و از جداسازی جلوگیری شود.
وقتی محصول انبار می‌شود، گاهی اوقات جلوگیری از جداسازی غیرممکن است. لبه بیرونی توده نهایی عمدتاً از مواد درشت تشکیل شده است، در حالی که قسمت داخلی توده حاوی غلظت بیشتری از مواد ریز است. هنگام برداشتن مواد از انتهای چنین توده‌هایی، لازم است از جاهای مختلف پیمانه‌هایی برای مخلوط کردن مواد برداشته شود. اگر مواد را فقط از جلو یا عقب توده بردارید، یا تمام مواد درشت یا تمام مواد ریز را دریافت خواهید کرد.
همچنین هنگام بارگیری کامیون‌ها، فرصت‌هایی برای عایق‌بندی اضافی 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 اضافه بار در داخل کامیون را به حداقل می‌رساند.
رویکردهای مدیریت پس از موجودی مفید هستند، اما هدف باید جلوگیری یا به حداقل رساندن قرنطینه‌ها در طول ایجاد موجودی باشد. راه‌های مفید برای جلوگیری از جداسازی عبارتند از:
هنگام چیدن مواد روی کامیون، باید آنها را به طور مرتب در توده‌های جداگانه چید تا از ریزش آنها جلوگیری شود. مواد باید با استفاده از لودر روی هم انباشته شوند، تا ارتفاع کامل سطل بالا آورده شوند و تخلیه شوند، که این کار باعث مخلوط شدن مواد می‌شود. اگر لودر مجبور به جابجایی و شکستن مواد شود، سعی نکنید توده‌های بزرگی ایجاد کنید.
ساخت موجودی به صورت لایه لایه می‌تواند جداسازی را به حداقل برساند. این نوع انبار را می‌توان با بولدوزر ساخت. اگر مواد به محوطه تحویل داده شوند، بولدوزر باید مواد را به لایه شیب‌دار هل دهد. اگر پشته با تسمه نقاله ساخته شده باشد، بولدوزر باید مواد را به یک لایه افقی هل دهد. در هر صورت، باید مراقب بود که مواد از لبه توده عبور نکنند. این می‌تواند منجر به سرریز شود که یکی از دلایل اصلی جداسازی است.
انباشتن با بولدوزر معایب متعددی دارد. دو خطر قابل توجه، تخریب محصول و آلودگی است. تجهیزات سنگینی که به طور مداوم روی محصول کار می‌کنند، مواد را فشرده و خرد می‌کنند. هنگام استفاده از این روش، تولیدکنندگان باید مراقب باشند که محصول را بیش از حد تخریب نکنند تا مشکلات جداسازی را کاهش دهند. نیروی کار و تجهیزات اضافی مورد نیاز اغلب این روش را بسیار گران می‌کند و تولیدکنندگان مجبور می‌شوند در طول پردازش به جداسازی متوسل شوند.
نوار نقاله‌های انباشت شعاعی به کاهش تأثیر جداسازی کمک می‌کنند. با تجمع موجودی، نوار نقاله به صورت شعاعی به چپ و راست حرکت می‌کند. با حرکت شعاعی نوار نقاله، انتهای توده‌ها، که معمولاً از مواد درشت هستند، با مواد ریز پوشانده می‌شوند. لبه‌های جلویی و عقبی هنوز زبر خواهند بود، اما توده مخلوط‌تر از توده مخروط‌ها خواهد بود.
رابطه مستقیمی بین ارتفاع و سقوط آزاد مواد و میزان جدایش وجود دارد. با افزایش ارتفاع و گسترش مسیر سقوط مواد، جداسازی مواد ریز و درشت افزایش می‌یابد. بنابراین نوار نقاله‌های با ارتفاع متغیر راه دیگری برای کاهش جدایش هستند. در مرحله اولیه، نوار نقاله باید در پایین‌ترین موقعیت قرار گیرد. فاصله تا قرقره سر نوار نقاله باید همیشه تا حد امکان کوتاه باشد.
سقوط آزاد از تسمه نقاله روی توده مصالح، دلیل دیگری برای جداسازی است. پله‌های سنگی با حذف مواد در حال سقوط آزاد، جداسازی را به حداقل می‌رسانند. پله سنگی سازه‌ای است که به مواد اجازه می‌دهد از پله‌ها به سمت پایین و روی توده‌ها جریان یابند. این روش مؤثر است اما کاربرد محدودی دارد.
جدایش ناشی از باد را می‌توان با استفاده از ناودان‌های تلسکوپی به حداقل رساند. ناودان‌های تلسکوپی روی قرقره‌های تخلیه نوار نقاله، که از قرقره تا پشته امتداد دارند، در برابر باد محافظت کرده و تأثیر آن را محدود می‌کنند. در صورت طراحی صحیح، می‌توانند سقوط آزاد مواد را نیز محدود کنند.
همانطور که قبلاً ذکر شد، قبل از رسیدن به نقطه تخلیه، عایقی روی تسمه نقاله وجود دارد. علاوه بر این، هنگامی که مواد از تسمه نقاله خارج می‌شوند، جداسازی بیشتری رخ می‌دهد. می‌توان یک چرخ پره‌دار را در نقطه تخلیه نصب کرد تا این مواد را دوباره مخلوط کند. چرخ‌های چرخان دارای بال یا پره‌هایی هستند که مسیر مواد را طی کرده و مخلوط می‌کنند. این امر جداسازی را به حداقل می‌رساند، اما تخریب مواد ممکن است قابل قبول نباشد.
جداسازی می‌تواند هزینه‌های قابل توجهی را به همراه داشته باشد. موجودی که مشخصات را برآورده نمی‌کند، ممکن است منجر به جریمه یا رد کل موجودی شود. اگر مواد نامنطبق به محل کار تحویل داده شود، جریمه می‌تواند از 0.75 دلار در هر تن فراتر رود. هزینه‌های نیروی کار و تجهیزات برای بازسازی توده‌های بی‌کیفیت اغلب بسیار زیاد است. هزینه ساعتی ساخت انبار با بولدوزر و اپراتور بیشتر از هزینه یک نوار نقاله تلسکوپی خودکار است و مواد ممکن است برای حفظ مرتب‌سازی مناسب، تجزیه یا آلوده شوند. این امر ارزش محصول را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، هنگامی که از تجهیزاتی مانند بولدوزر برای کارهای غیرتولیدی استفاده می‌شود، هزینه فرصتی مرتبط با استفاده از تجهیزاتی که برای کارهای تولیدی سرمایه‌گذاری شده بودند، وجود دارد.
می‌توان رویکرد دیگری را برای به حداقل رساندن تأثیر جداسازی هنگام ایجاد موجودی در کاربردهایی که جداسازی می‌تواند مشکل‌ساز باشد، اتخاذ کرد. این شامل انباشت در لایه‌ها می‌شود، که در آن هر لایه از مجموعه‌ای از پشته‌ها تشکیل شده است.
در بخش پشته، هر پشته به صورت یک پشته مینیاتوری نشان داده شده است. به دلیل همان اثراتی که قبلاً مورد بحث قرار گرفت، شکافت همچنان روی هر پشته به صورت جداگانه اتفاق می‌افتد. با این حال، الگوی جداسازی بیشتر در کل سطح مقطع توده تکرار می‌شود. گفته می‌شود چنین پشته‌هایی «وضوح شکافتگی» بیشتری دارند زیرا الگوی گرادیان گسسته بیشتر در فواصل زمانی کوچکتر تکرار می‌شود.
هنگام پردازش توده‌ها با لودر جلو، نیازی به مخلوط کردن مواد نیست، زیرا یک پیمانه شامل چندین توده است. هنگامی که توده دوباره پر می‌شود، لایه‌های جداگانه به وضوح قابل مشاهده هستند (شکل 2 را ببینید).
می‌توان با استفاده از روش‌های مختلف ذخیره‌سازی، پشته‌ها را ایجاد کرد. یک راه، استفاده از سیستم پل و نوار نقاله تخلیه است، اگرچه این گزینه فقط برای کاربردهای ثابت مناسب است. یک عیب قابل توجه سیستم‌های نوار نقاله ثابت این است که ارتفاع آنها معمولاً ثابت است، که می‌تواند منجر به جدایش باد شود، همانطور که در بالا توضیح داده شد.
روش دیگر استفاده از نوار نقاله تلسکوپی است. نوار نقاله‌های تلسکوپی کارآمدترین روش برای تشکیل پشته‌ها را ارائه می‌دهند و اغلب نسبت به سیستم‌های ثابت ترجیح داده می‌شوند زیرا در صورت نیاز می‌توان آنها را جابجا کرد و بسیاری از آنها در واقع برای حمل در جاده طراحی شده‌اند.
نقاله‌های تلسکوپی شامل نقاله‌هایی (نقاله‌های محافظ) هستند که درون نقاله‌های بیرونی با طول یکسان نصب شده‌اند. نقاله نوک‌تیز می‌تواند به صورت خطی در امتداد طول نقاله بیرونی حرکت کند تا موقعیت قرقره تخلیه را تغییر دهد. ارتفاع چرخ تخلیه و موقعیت شعاعی نقاله متغیر است.
تغییر سه محوری چرخ تخلیه برای ایجاد شمع‌های لایه‌ای که بر جداشدگی غلبه می‌کنند، ضروری است. سیستم‌های وینچ طنابی معمولاً برای باز و بسته کردن نقاله‌های تغذیه استفاده می‌شوند. حرکت شعاعی نقاله می‌تواند توسط یک سیستم زنجیر و چرخ‌دنده یا توسط یک درایو سیاره‌ای هیدرولیکی انجام شود. ارتفاع نقاله معمولاً با باز کردن سیلندرهای تلسکوپی شاسی تغییر می‌کند. همه این حرکات باید کنترل شوند تا به طور خودکار شمع‌های چند لایه ایجاد شوند.
نوار نقاله‌های تلسکوپی مکانیزمی برای ایجاد پشته‌های چند لایه دارند. به حداقل رساندن عمق هر لایه به محدود کردن جداسازی کمک می‌کند. این امر مستلزم آن است که نوار نقاله با افزایش موجودی، به حرکت خود ادامه دهد. نیاز به حرکت مداوم، خودکارسازی نوار نقاله‌های تلسکوپی را ضروری می‌سازد. چندین روش مختلف اتوماسیون وجود دارد که برخی از آنها ارزان‌تر هستند اما محدودیت‌های قابل توجهی دارند، در حالی که برخی دیگر کاملاً قابل برنامه‌ریزی هستند و انعطاف‌پذیری بیشتری در ایجاد موجودی ارائه می‌دهند.
وقتی نوار نقاله شروع به جمع آوری مواد می‌کند، در حین حمل مواد به صورت شعاعی حرکت می‌کند. نوار نقاله تا زمانی که یک سوئیچ محدود کننده نصب شده روی شفت نوار نقاله در امتداد مسیر شعاعی آن فعال شود، حرکت می‌کند. این ماشه بسته به طول قوسی که اپراتور می‌خواهد نوار نقاله حرکت کند، اعمال می‌شود. در این لحظه، نوار نقاله تا فاصله از پیش تعیین شده امتداد می‌یابد و در جهت دیگر شروع به حرکت می‌کند. این فرآیند تا زمانی که نوار نقاله رشته‌ای به حداکثر طول خود برسد و لایه اول تکمیل شود، ادامه می‌یابد.
وقتی طبقه دوم ساخته شد، نوک شروع به جمع شدن از حداکثر امتداد خود می‌کند، به صورت شعاعی حرکت می‌کند و در حد قوسی جمع می‌شود. لایه‌ها را بسازید تا زمانی که کلید شیب نصب شده روی چرخ نگهدارنده توسط شمع فعال شود.
نوار نقاله تا فاصله تعیین شده بالا می‌رود و بالابر دوم را شروع می‌کند. هر بالابر می‌تواند بسته به سرعت مواد، از چندین لایه تشکیل شده باشد. بالابر دوم مشابه بالابر اول است و به همین ترتیب ادامه می‌یابد تا کل توده ساخته شود. بخش بزرگی از توده حاصل از حالت ایزوله خارج می‌شود، اما در لبه‌های هر توده سرریز وجود دارد. دلیل این امر این است که تسمه‌های نقاله نمی‌توانند به طور خودکار موقعیت کلیدهای حد مجاز یا اشیاء مورد استفاده برای فعال کردن آنها را تنظیم کنند. کلید حد مجاز جمع شونده باید طوری تنظیم شود که سرریز، شفت نقاله را دفن نکند.
زمان ارسال: ۲۷ اکتبر ۲۰۲۲