La séparation des matériaux est un problème inhérent à la plupart des technologies de stockage.À mesure que la demande de produits de meilleure qualité augmente, le problème de l'isolement des stocks devient plus aigu.
Comme nous le savons tous, les convoyeurs à piles radiaux télescopiques sont la solution la plus efficace pour la séparation des piles.Ils peuvent créer un inventaire en couches, chaque couche est composée d'un certain nombre de matériaux.Pour créer un inventaire de cette manière, le convoyeur doit fonctionner presque en continu.Alors que le mouvement des convoyeurs télescopiques doit être contrôlé manuellement, l'automatisation est de loin la méthode de contrôle la plus efficace.
Les convoyeurs rétractables automatiques peuvent être programmés pour créer un inventaire personnalisé dans une variété de tailles, de formes et de configurations.Cette flexibilité pratiquement illimitée peut améliorer l'efficacité opérationnelle globale et fournir des produits de meilleure qualité.
Les entrepreneurs dépensent des millions de dollars chaque année pour produire des produits agrégés pour une grande variété d'applications.Les applications les plus populaires incluent les matériaux de base, l'asphalte et le béton.
Le processus de création de produits pour ces applications est complexe et coûteux.Des spécifications et des tolérances plus strictes signifient que l'importance de la qualité du produit devient de plus en plus importante.
En fin de compte, le matériau est retiré de la pile de stockage et transporté vers un endroit où il sera incorporé dans le sous-sol, l'asphalte ou le béton.
L'équipement requis pour le décapage, le dynamitage, le concassage et le criblage est très coûteux.Cependant, un équipement de pointe peut toujours produire des granulats conformément aux spécifications.L'inventaire peut sembler être une partie triviale de la fabrication intégrée, mais s'il est mal fait, il peut en résulter un produit parfaitement conforme aux spécifications qui ne répondent pas aux spécifications.Cela signifie que l'utilisation de mauvaises méthodes de stockage peut entraîner la perte d'une partie du coût de création d'un produit de qualité.
Bien que placer un produit en inventaire puisse compromettre sa qualité, l'inventaire est une partie importante du processus de production global.C'est une méthode de stockage qui assure la disponibilité du matériel.Le taux de production est souvent différent du taux de produit nécessaire pour une application donnée, et l'inventaire aide à combler la différence.
L'inventaire donne également aux entrepreneurs suffisamment d'espace de stockage pour répondre efficacement aux fluctuations de la demande du marché.En raison des avantages qu'offre le stockage, il constituera toujours une partie importante du processus de fabrication global.Par conséquent, les fabricants doivent continuellement améliorer leurs technologies de stockage pour réduire les risques associés au stockage.
Le sujet principal de cet article est l'isolement.La ségrégation est définie comme « la séparation des matériaux en fonction de la taille des particules ».Différentes applications d'agrégats nécessitent des qualités de matériaux très spécifiques et uniformes.La ségrégation conduit à des différences excessives dans les variétés de produits.
La séparation peut se produire pratiquement n'importe où dans le processus de fabrication des agrégats après que le produit a été broyé, tamisé et mélangé à la gradation appropriée.
Le premier endroit où la ségrégation peut se produire est l'inventaire (voir la figure 1).Une fois le matériau mis en inventaire, il sera éventuellement recyclé et livré à l'endroit où il sera utilisé.
Le deuxième endroit où la séparation peut se produire est pendant le traitement et le transport.Une fois sur le site d'une usine d'asphalte ou de béton, l'agrégat est placé dans des trémies et/ou des bacs de stockage à partir desquels le produit est prélevé et utilisé.
La séparation se produit également lors du remplissage et de la vidange des silos et des silos.La ségrégation peut également se produire lors de l'application du mélange final sur une route ou une autre surface après que l'agrégat a été mélangé au mélange d'asphalte ou de béton.
Un agrégat homogène est essentiel pour la production d'asphalte ou de béton de haute qualité.Les fluctuations de la gradation du granulat détachable rendent pratiquement impossible l'obtention d'un enrobé ou d'un béton acceptable.
Les particules plus petites d'un poids donné ont une surface totale plus grande que les particules plus grosses du même poids.Cela crée des problèmes lors de la combinaison d'agrégats dans des mélanges d'asphalte ou de béton.Si le pourcentage de fines dans l'agrégat est trop élevé, il y aura un manque de mortier ou de bitume et l'enrobé sera trop épais.Si le pourcentage de particules grossières dans l'agrégat est trop élevé, il y aura un excès de mortier ou de bitume et la consistance du mélange sera excessivement mince.Les routes construites à partir de granulats séparés ont une intégrité structurelle médiocre et auront éventuellement une espérance de vie inférieure à celle des routes construites à partir de produits correctement séparés.
De nombreux facteurs conduisent à la ségrégation dans les stocks.Étant donné que la plupart des stocks sont créés à l'aide de bandes transporteuses, il est important de comprendre l'impact inhérent des bandes transporteuses sur le tri des matériaux.
Lorsque la courroie déplace le matériau sur la bande transporteuse, la courroie rebondit légèrement lorsqu'elle roule sur la poulie folle.Cela est dû au léger jeu de la courroie entre chaque poulie folle.Ce mouvement amène les plus petites particules à se déposer au fond de la section transversale du matériau.Le chevauchement des gros grains les maintient au sommet.
Dès que le matériau atteint la roue de décharge de la bande transporteuse, il est déjà partiellement séparé du plus gros matériau en haut et du plus petit matériau en bas.Lorsque le matériau commence à se déplacer le long de la courbe de la roue de décharge, les particules supérieures (extérieures) se déplacent à une vitesse plus élevée que les particules inférieures (intérieures).Cette différence de vitesse éloigne alors les plus grosses particules du convoyeur avant de tomber sur la pile, tandis que les particules plus petites tombent à côté du convoyeur.
De plus, il est plus probable que de petites particules adhèrent à la bande transporteuse et ne soient pas déchargées tant que la bande transporteuse ne continue pas à s'enrouler sur la roue de décharge.Il en résulte que davantage de particules fines reviennent vers l'avant de la pile.
Lorsque le matériau tombe sur une pile, les particules plus grosses ont plus d'élan vers l'avant que les particules plus petites.Cela fait que les matériaux grossiers continuent de descendre plus facilement que les matériaux fins.Tout matériau, grand ou petit, qui coule sur les côtés d'une pile est appelé un déversement.
Les déversements sont l'une des principales causes de séparation des stocks et doivent être évités dans la mesure du possible.Lorsque le déversement commence à rouler sur la pente des déblais, les plus grosses particules ont tendance à rouler sur toute la longueur de la pente, tandis que les matériaux plus fins ont tendance à se déposer sur les côtés des déblais.Par conséquent, au fur et à mesure que le déversement progresse sur les côtés du tas, de moins en moins de particules fines restent dans le matériau gonflant.
Lorsque le matériau atteint le bord inférieur ou la pointe du tas, il est composé principalement de particules plus grosses.Les déversements provoquent une ségrégation importante, visible dans la section des stocks.La pointe extérieure du pieu est constituée d'un matériau plus grossier, tandis que le pieu intérieur et supérieur est constitué d'un matériau plus fin.
La forme des particules contribue également aux effets secondaires.Les particules lisses ou rondes sont plus susceptibles de rouler sur la pente de la pile que les particules fines, qui sont généralement de forme carrée.Le dépassement des limites peut également endommager le matériau.Lorsque les particules roulent d'un côté du tas, elles se frottent les unes contre les autres.Cette usure entraînera la décomposition de certaines particules en des tailles plus petites.
Le vent est une autre raison de l'isolement.Une fois que le matériau a quitté la bande transporteuse et commence à tomber dans la pile, le vent affecte la trajectoire du mouvement des particules de différentes tailles.Le vent a une grande influence sur les matériaux délicats.En effet, le rapport surface/masse des particules plus petites est supérieur à celui des particules plus grosses.
La probabilité de fractionnement des stocks peut varier selon le type de matériel dans l'entrepôt.Le facteur le plus important en ce qui concerne la ségrégation est le degré de changement de taille des particules dans le matériau.Les matériaux avec une plus grande variation de taille de particules auront un degré de ségrégation plus élevé pendant le stockage.Une règle générale est que si le rapport de la plus grande taille de particule à la plus petite taille de particule dépasse 2:1, il peut y avoir des problèmes avec la ségrégation de l'emballage.D'autre part, si le rapport granulométrique est inférieur à 2:1, la ségrégation volumique est minimale.
Par exemple, les matériaux de fondation contenant des particules jusqu'à 200 mesh peuvent se délaminer pendant le stockage.Cependant, lors du stockage d'éléments tels que de la pierre lavée, l'isolation sera triviale.Étant donné que la majeure partie du sable est humide, il est souvent possible de stocker le sable sans problèmes de séparation.L'humidité fait que les particules se collent les unes aux autres, empêchant la séparation.
Lorsque le produit est stocké, l'isolement est parfois impossible à éviter.Le bord extérieur du pieu fini se compose principalement de matériaux grossiers, tandis que l'intérieur du pieu contient une concentration plus élevée de matériaux fins.Lors de la prise de matériau à l'extrémité de tels tas, il est nécessaire de prélever des godets à différents endroits pour mélanger le matériau.Si vous ne prenez du matériel qu'à l'avant ou à l'arrière de la pile, vous obtiendrez soit tout le matériel grossier, soit tout le matériel fin.
Il existe également des possibilités d'isolation supplémentaire lors du chargement des camions.Il est important que la méthode utilisée ne provoque pas de débordement.Chargez d'abord l'avant du camion, puis l'arrière et enfin le milieu.Cela minimisera les effets de la surcharge à l'intérieur du camion.
Les approches de traitement post-inventaire sont utiles, mais l'objectif doit être d'empêcher ou de minimiser les quarantaines lors de la création de l'inventaire.Parmi les moyens utiles de prévenir l'isolement, citons :
Lorsqu'il est empilé sur un camion, il doit être soigneusement empilé en piles séparées pour minimiser les déversements.Les matériaux doivent être empilés à l'aide d'un chargeur, en le soulevant jusqu'à la hauteur maximale du godet et en le déversant, ce qui mélangera le matériau.Si un chargeur doit se déplacer et casser des matériaux, n'essayez pas de construire de gros tas.
Construire un inventaire en couches peut minimiser la ségrégation.Ce type d'entrepôt peut être construit avec un bulldozer.Si le matériau est livré à la cour, le bulldozer doit pousser le matériau dans la couche en pente.Si la pile est construite avec une bande transporteuse, le bulldozer doit pousser le matériau dans une couche horizontale.Dans tous les cas, il faut veiller à ne pas pousser le matériau sur le bord du tas.Cela peut entraîner un débordement, qui est l'une des principales raisons de la séparation.
L'empilement avec des bulldozers présente un certain nombre d'inconvénients.Deux risques importants sont la dégradation et la contamination des produits.L'équipement lourd travaillant en continu sur le produit compactera et écrasera le matériau.Lors de l'utilisation de cette méthode, les fabricants doivent veiller à ne pas trop dégrader le produit pour tenter d'atténuer les problèmes de séparation.La main-d'œuvre et l'équipement supplémentaires requis rendent souvent cette méthode d'un coût prohibitif et les producteurs doivent recourir à la séparation pendant la transformation.
Les convoyeurs à empilage radial aident à minimiser l'impact de la séparation.Au fur et à mesure que l'inventaire s'accumule, le convoyeur se déplace radialement vers la gauche et la droite.Au fur et à mesure que le convoyeur se déplace radialement, les extrémités des piles, généralement de matériaux grossiers, seront recouvertes de matériaux fins.Les doigts avant et arrière seront toujours rugueux, mais la pile sera plus mélangée que la pile des cônes.
Il existe une relation directe entre la hauteur et la chute libre du matériau et le degré de ségrégation qui se produit.Au fur et à mesure que la hauteur augmente et que la trajectoire du matériau qui tombe s'élargit, il y a une séparation croissante des matériaux fins et grossiers.Les convoyeurs à hauteur variable sont donc un autre moyen de réduire la ségrégation.Au stade initial, le convoyeur doit être dans la position la plus basse.La distance à la poulie de tête doit toujours être aussi courte que possible.
La chute libre d'un tapis roulant sur une pile est une autre raison de la séparation.Les escaliers en pierre minimisent la ségrégation en éliminant les matériaux en chute libre.Un escalier en pierre est une structure qui permet aux matériaux de descendre des marches sur les pieux.Il est efficace mais a une application limitée.
La séparation causée par le vent peut être minimisée en utilisant des goulottes télescopiques.Des goulottes télescopiques sur les réas d'évacuation du convoyeur, s'étendant du réa à la pile, protègent du vent et limitent son impact.S'il est bien conçu, il peut également limiter la chute libre de matériaux.
Comme mentionné précédemment, il y a déjà une isolation sur la bande transporteuse avant d'atteindre le point de décharge.De plus, lorsque le matériau quitte la bande transporteuse, une ségrégation supplémentaire se produit.Une roue à aubes peut être installée au point de rejet pour remélanger ce matériau.Les roues rotatives ont des ailes ou des palettes qui traversent et mélangent le chemin du matériau.Cela minimisera la ségrégation, mais la dégradation des matériaux peut ne pas être acceptable.
La séparation peut entraîner des coûts importants.Un inventaire qui ne répond pas aux spécifications peut entraîner des pénalités ou le rejet de l'intégralité de l'inventaire.Si des matériaux non conformes sont livrés sur le chantier, les amendes peuvent dépasser 0,75 $ par tonne.Les coûts de main-d'œuvre et d'équipement pour la réhabilitation de pieux de mauvaise qualité sont souvent prohibitifs.Le coût horaire de la construction d'un entrepôt avec un bulldozer et un opérateur est plus élevé que le coût d'un convoyeur télescopique automatique, et les matériaux peuvent se décomposer ou se contaminer pour maintenir un tri approprié.Cela réduit la valeur du produit.De plus, lorsqu'un équipement tel qu'un bulldozer est utilisé pour des tâches non liées à la production, il existe un coût d'opportunité associé à l'utilisation de l'équipement lorsqu'il a été capitalisé pour des tâches de production.
Une autre approche peut être adoptée pour minimiser l'impact de l'isolation lors de la création d'un inventaire dans des applications où l'isolation peut être un problème.Cela inclut l'empilement en couches, où chaque couche est constituée d'une série de piles.
Dans la section pile, chaque pile est représentée comme une pile miniature.La scission se produit toujours sur chaque tas individuel en raison des mêmes effets évoqués précédemment.Cependant, le motif d'isolement est plus souvent répété sur toute la section transversale du pieu.On dit que ces empilements ont une plus grande "résolution de division" parce que le motif de gradient discret se répète plus souvent à des intervalles plus petits.
Lors du traitement des piles avec un chargeur frontal, il n'est pas nécessaire de mélanger les matériaux, car une pelle comprend plusieurs piles.Lorsque la pile est restaurée, les couches individuelles sont clairement visibles (voir Figure 2).
Les piles peuvent être créées en utilisant diverses méthodes de stockage.Une façon consiste à utiliser un pont et un système de convoyeur de décharge, bien que cette option ne convienne qu'aux applications fixes.Un inconvénient important des systèmes de convoyeurs fixes est que leur hauteur est généralement fixe, ce qui peut entraîner une séparation par le vent comme décrit ci-dessus.
Une autre méthode consiste à utiliser un convoyeur télescopique.Les convoyeurs télescopiques constituent le moyen le plus efficace de former des piles et sont souvent préférés aux systèmes fixes car ils peuvent être déplacés en cas de besoin, et beaucoup sont en fait conçus pour être transportés sur la route.
Les convoyeurs télescopiques sont constitués de convoyeurs (convoyeurs de protection) installés à l'intérieur de convoyeurs extérieurs de même longueur.Le convoyeur de pointe peut se déplacer linéairement sur la longueur du convoyeur extérieur pour modifier la position de la poulie de déchargement.La hauteur de la roue de décharge et la position radiale du convoyeur sont variables.
Le changement triaxial de la roue de déchargement est essentiel pour créer des piles en couches qui surmontent la ségrégation.Les systèmes de treuil à câble sont généralement utilisés pour étendre et rétracter les convoyeurs d'alimentation.Le mouvement radial du convoyeur peut être effectué par un système à chaîne et pignon ou par un entraînement planétaire à entraînement hydraulique.La hauteur du convoyeur est généralement modifiée en étendant les vérins télescopiques du train de roulement.Tous ces mouvements doivent être maîtrisés pour créer automatiquement des pieux multicouches.
Les convoyeurs télescopiques ont un mécanisme pour créer des piles multicouches.Minimiser la profondeur de chaque couche aidera à limiter la séparation.Cela nécessite que le convoyeur continue de se déplacer à mesure que l'inventaire s'accumule.La nécessité d'un mouvement constant rend nécessaire l'automatisation des convoyeurs télescopiques.Il existe plusieurs méthodes d'automatisation différentes, dont certaines sont moins chères mais présentent des limitations importantes, tandis que d'autres sont entièrement programmables et offrent plus de flexibilité dans la création d'inventaire.
Lorsque le convoyeur commence à accumuler du matériau, il se déplace radialement tout en transportant le matériau.Le convoyeur se déplace jusqu'à ce qu'un interrupteur de fin de course monté sur l'arbre du convoyeur se déclenche le long de sa trajectoire radiale.La gâchette est placée en fonction de la longueur de l'arc que l'opérateur veut que la bande transporteuse déplace.À ce moment, le convoyeur s'étendra sur une distance prédéterminée et commencera à se déplacer dans l'autre sens.Ce processus se poursuit jusqu'à ce que le convoyeur à lisses soit étendu à son extension maximale et que la première couche soit terminée.
Lorsque le deuxième niveau est construit, la pointe commence à se rétracter à partir de son extension maximale, se déplaçant radialement et se rétractant à la limite arquée.Construisez des couches jusqu'à ce que l'interrupteur d'inclinaison monté sur la roue de support soit activé par la pile.
Le convoyeur remontera la distance définie et commencera le deuxième ascenseur.Chaque élévateur peut être composé de plusieurs couches, en fonction de la vitesse du matériau.Le deuxième ascenseur est similaire au premier, et ainsi de suite jusqu'à ce que toute la pile soit construite.Une grande partie du tas résultant est désisolée, mais il y a des débordements aux bords de chaque tas.En effet, les bandes transporteuses ne peuvent pas ajuster automatiquement la position des interrupteurs de fin de course ou des objets utilisés pour les actionner.L'interrupteur de fin de course de rétraction doit être réglé de manière à ce que le dépassement n'enterre pas l'arbre du convoyeur.