Nem minden ömlesztett anyagot egyformán nehéz eltávolítani a silóból. Némelyik minimális beavatkozással kifolyik. Mások napokig tartó kalapálást, vágást és ásatást igényelnek. Az első lépés a hatékony tisztítási stratégiák kidolgozása és a megfelelő beavatkozási módszerek kiválasztása felé, ha megértjük, miért különböznek egymástól az anyagok tisztítási nehézségükben.
Ez a cikk gyakorlati útmutatót ad a tisztítás nehézségét meghatározó anyagok tulajdonságaihoz. Elmagyarázza, hogy az egyes tulajdonságok hogyan befolyásolják a felhalmozási viselkedést és a tisztítási követelményeket. Egyszerű teszteket kínál, amelyeket az üzemmérnökök elvégezhetnek anyagaik jellemzésére. És útmutatást ad a tisztítási módszerek és az anyagok tulajdonságainak összeegyeztetéséhez.
Részecskeméret és -eloszlás
A szemcseméret az anyag legszembetűnőbb tulajdonsága, amely közvetlen hatással van a tisztítás nehézségére.
A körülbelül öt milliméternél nagyobb részecskéket tartalmazó durva anyagok általában könnyebben tisztíthatók, mint a finom anyagok. A részecskék tömegegységenként kisebb felülettel rendelkeznek, ami azt jelenti, hogy kisebb terület áll rendelkezésre a tapadási erők számára. Emellett kisebb valószínűséggel alkotnak összefüggő íveket. Mechanikai ívek keletkezhetnek, amikor nagy részecskék egymásba kapcsolódnak, de ezeket általában könnyebb eltörni, mint a finom anyagokban lévő összefüggő íveket.
A száz mikronnál kisebb részecskéket tartalmazó finom anyagokat lényegesen nehezebb tisztítani. Az egységnyi tömegre jutó nagy felület lehetővé teszi az erős van der Waals erők és elektrosztatikus vonzások kialakulását. A finom anyagok nyomás alatt megszilárdulnak, és idővel megszilárdulnak. Sűrű, kemény lerakódásokat képeznek, amelyek ellenállnak a mechanikai károsodásnak.
A részecskeméret-eloszlás is számít, nem csak az átlagos méret. A széles méreteloszlású anyagokat, vagyis a nagy és kis részecskék keverékét gyakran nehezebb tisztítani, mint a szűk eloszlású anyagokat. A kis részecskék kitöltik a nagy részecskék közötti tereket, így sűrű csomagolást hoznak létre, amely nagyon összetartó.
A szemcseméret gyakorlati meghatározása nem igényel laboratóriumi felszerelést. A szabványos képernyőkön végzett egyszerű szitaelemzés hasznos adatokat szolgáltat. A legtöbb üzemmérnök számára az a lényeges különbség, hogy az anyag elég durva-e ahhoz, hogy egyszerű szerszámokkal kezelhető legyen, vagy elég finom ahhoz, hogy motoros berendezést vagy vízsugarat igényeljen.
Nedvességtartalom
A legtöbb ömlesztett anyag tisztítási nehézségében a nedvesség a legfontosabb tényező. A száraz és szabadon folyó anyag ragadóssá és mozdulatlanná válhat, ha megnő a nedvesség.
A nedvesség hatása az anyagtól függ. Sok por esetében van egy kritikus nedvességtartalom, amely felett az áramlás megbízhatatlanná válik. E szint alatt az anyag szabadon folyó szilárd anyagként viselkedik. Fölötte az anyag kohéziós szilárdságot fejleszt ki, amely a nedvesség hatására növekszik. A kritikus nedvességtartalom nagyon változó. A cement már 1 százalékos nedvességszinten is hatással lehet. Más anyagok akár tíz százalékot is elviselhetnek, mielőtt problémássá válnának.
A nedvesség másodlagos módon is befolyásolja a tisztítást. Ha vizet adnak hozzá az eltömődés eltávolítására, akár vízsugárral, akár páralecsapódással, az a maradék anyag megkeményedését vagy megkötését okozhatja. A cement és a mész olyan klasszikus példák, ahol a víz hozzáadása inkább rontja a problémát, mint javítja.
A nedvességtartalom mérése egyszerű berendezést igényel. Egy nedvességmérő vagy egy laboratóriumi sütő tud mennyiségi adatokat szolgáltatni. Még egy minőségi értékelés is hasznos információkkal szolgál a takarítási stratégiai döntésekhez, mint például egy marék anyag összenyomása és annak megfigyelése, hogy összetart-e.
A nedvességre érzékeny anyagokat kezelő létesítményeknél a nedvesség szabályozása gyakran hatékonyabb, mint a tisztítás kezelése. A jobb tetőtömítés, a jobb bemeneti és kimeneti tömítések, valamint a kondicionált levegő csökkentheti a nedvesség bejutását és a tisztítás gyakoriságát.
Kohézió és nyugalmi szög
A kohézió az ömlesztett anyag belső szilárdsága. A nagy kohéziós anyagok összetapadnak és ellenállnak az áramlásnak. Az alacsony kohéziójú anyagok könnyen folynak.
A kohézió gyakran összefügg a részecskemérettel és a nedvességgel, de ez egy külön tulajdonság. Néhány finom, száraz anyag alacsony kohéziós és szabadon áramlik. Mások még szárazon is nagy kohéziót mutatnak a részecskeforma vagy az elektrosztatikus hatások miatt.
A nyugalmi szög a kohézió gyakorlati mutatója. Ez az a maximális szög, amellyel egy halom anyag halmozható, mielőtt összeesne. Az alacsony, harminc foknál kisebb nyugalmi szögű anyagok kohéziója alacsony, és könnyen folynak. A nagy, negyvenöt fokot meghaladó nyugalmi szögű anyagok nagy kohéziójúak és nehezen folyhatnak.
A nyugalmi szög méréséhez egyszerűen egy sima felületre kell önteni az anyagot, és meg kell mérni a kapott kúp szögét. Ezt a vizsgálatot kis mintával az üzemi laboratóriumban vagy akár a karbantartó műhelyben is el lehet végezni.
A nagy kohéziós anyagok agresszívabb tisztítási módszereket igényelnek. Előfordulhat, hogy az egyszerű vibráció vagy botlás nem elegendő. Szükség lehet elektromos megszakítókra, vízsugárral vagy távolról működtetett bontóberendezésekre. Az alacsony kohéziós anyagokat gyakran lehet vibrációval vagy rúddal tisztítani.
Keménység és koptatóképesség
A keménység az anyag ellenállása a mechanikai sérülésekkel szemben. A kemény anyagok nehezen törhetők. A puha anyagok könnyen törhetők.
A keménység akkor válik jelentőssé, ha az anyag kemény lerakódásokká konszolidálódik. A cementlerakódások a betonhoz hasonló keménységet érhetnek el. Bizonyos kémiai intermedierek rendkívül kemény kéregeket képezhetnek, amelyek ellenállnak a mechanikai megszakítóknak.
A koptató hatás a keménységgel függ össze, de az anyagnak a berendezésre gyakorolt hatására. A koptató anyagok elhasználják a törőhegyeket, a vágószerszámokat és a silóbetéteket. A magas koptatóképesség növeli a tisztítás költségeit és a siló sérülését.
A keménység vizsgálata nem igényel speciális felszerelést. Egy egyszerű karcolási teszt, hasonlóan az ásványi keménység vizsgálatához, durva becslést adhat. A zsebkéssel karcolható anyagok puhák. Az anyagok, amelyek eltompulják a kést, kemények. Azok az anyagok, amelyeket egyáltalán nem lehet karcolni, nagyon kemények, és speciális felszerelést igényelnek az eltávolításhoz.
A kemény anyagok gyakran vízsugarat igényelnek, mint elsődleges eltávolítási módszert. A vízsugár átvágja a kemény lerakódásokat a mechanikus megszakítók által tapasztalt kopás és szakadás nélkül. A víznyomást az anyag keménységéhez kell igazítani. A puhább anyagok a túlzott nyomás hatására károsodhatnak.
Áramlási funkció és tömöríthetőség
Az áramlási függvény az anyagra gyakorolt feszültség és áramlási képessége közötti kapcsolat. Ez az áramlási viselkedés legteljesebb jellemzése, de ennek pontos meghatározása laboratóriumi vizsgálatot igényel.
Gyakorlati okokból a tömöríthetőség az áramlási függvény proxyjaként szolgál. Az összenyomhatóság az a térfogatcsökkenés, amely akkor következik be, amikor egy anyagot nyomás alá helyeznek. A nagy összenyomhatóságú anyagok általában nehezen folynak, mivel a részecskék szorosan megszilárdulnak.
Egy egyszerű összenyomhatósági vizsgálat során anyagmintát helyeznek egy mérőhengerbe, ismert súlyt alkalmaznak, és megmérik a térfogatcsökkenést. Az eredeti térfogat százalékában kifejezett térfogatcsökkentés a tömöríthetőség. A harminc százalék feletti összenyomhatóságú anyagok erősen összenyomhatónak és nehezen folyékonynak minősülnek.
Az erősen összenyomható anyagok gondos figyelmet igényelnek a siló kialakítására és a tisztítás gyakoriságára. A tárolás során hajlamosak a megszilárdulásra, és gyakoribb tisztítást igényelhetnek, mint a kevésbé összenyomható anyagokat. Az áramlást segítő eszközök, például a légágyúk vagy a fluidizálók gyakran előnyösek az összenyomható anyagokhoz.
Hőmérséklet érzékenység
A hőmérséklet befolyásolja mind az anyag tulajdonságait, mind a tisztítási folyamatot. Egyes anyagok könnyebben kezelhetők, ha melegítik. Mások nehezebbé válnak.
A hő hatására meglágyuló anyagok, például bizonyos gyanták vagy aszfaltok, hevítés hatására nehezebben tisztíthatók, mert ragadósabbá válnak. A hő hatására táguló anyagok kevésbé sűrűsödhetnek és könnyebben folyhatnak. A hőmérséklet hatása anyagspecifikus, és minden helyzetben meg kell határozni.
A hőmérséklet is befolyásolja a biztonságot. A forró anyagokat, például az erőművekből származó pernyét tartalmazó silók termikus veszélyt jelentenek a dolgozókra és a berendezésekre. A forró silók tisztítása további biztonsági óvintézkedéseket igényel.
A hőmérséklet-érzékenység gyakorlati következménye, hogy a tisztítási stratégiának a hőmérséklettől függően változnia kell. A környezeti hőmérsékleten működő módszer meghibásodhat magasabb hőmérsékleten. A hőmérsékletre érzékeny anyagokat kezelő létesítményeknek a tisztítási tervezés során figyelembe kell venniük a hőmérsékletet.
Kémiai tulajdonságok
Az anyag kémiai tulajdonságai befolyásolják mind az áramlási viselkedést, mind a tisztítási műveletek biztonságát.
A vízzel reakcióba lépő anyagok, mint például a cement, mész vagy egyes kémiai katalizátorok, nehezebben tisztíthatók nedvesség bejutásakor. A vízsugár, amely sok anyagnál hatásos, ezeknél az anyagoknál nem megfelelő. A mechanikus eltávolítás az előnyben részesített módszer.
A korrozív anyagok speciális kezelést igényelnek. A savas vagy bázikus anyagok károsíthatják a berendezést és károsíthatják a dolgozókat. A korrozív anyagokhoz használt tisztítóberendezéseknek kompatibilis anyagokból kell készülniük, és speciális tisztítási eljárásokat igényelhetnek.
A mérgező vagy veszélyes anyagok szigorú biztonsági eljárásokat igényelnek. A tisztítási módszernek meg kell akadályoznia a porképződést és a kitettséget. Veszélyes anyagok esetén gyakran előnyben részesítik a távolról működtetett berendezéseket a személyzet expozíciójának minimalizálása érdekében.
Az anyag kémiai tulajdonságainak ismerete elengedhetetlen a biztonságos tisztítási módszerek kiválasztásához. Az anyagbiztonsági adatlap tartalmazza ezt az információt, és minden tisztítási művelet előtt át kell tekinteni.
Gyakorlati értékelési módszerek
Az üzemmérnökök egyszerű, olcsó módszerekkel értékelhetik anyagaikat, amelyek hasznos információkkal szolgálnak a tisztítás tervezéséhez.
A maroknyi teszt a legegyszerűbb értékelés. Vegyünk egy marék anyagot, és nyomjuk össze. Ha elengedéskor szétesik, alacsony a kohéziója. Ha csomóban tartja össze, akkor nagy a kohéziója. A maroknyi teszt a nedvességtartalmat is jelzi. Ha az anyag nedvességet hagy a kézen, az nedves.
A cölöp teszt a nyugalmi szögadatokat szolgáltatja. Öntse az anyagot egy sima felületre, és mérje meg a halom szögét. Az alacsony szög jó áramlást jelez. A nagy szög rossz áramlást jelez.
A karcolási teszt a keménységet jelzi. Próbálja meg karcolni az anyagot egy zsebkéssel. Ha könnyen karcolódik, akkor puha. Ha ellenáll a karcolásnak, akkor kemény. Ha nem karcolható, akkor nagyon kemény.
A vízteszt nedvességgel szembeni érzékenységet mutat. Adjon hozzá egy kis mennyiségű vizet a mintához. Ha az anyag megkeményedik vagy megkeményedik, a vízsugár nem megfelelő. Ha az anyag laza marad, a vízsugár hatásos lehet.
Az ülepedéspróba összenyomhatóságot jelez. Töltsön meg egy átlátszó edényt anyaggal, alkalmazzon nyomást, és mérje meg a térfogatcsökkenést. A nagy térfogatcsökkentés nagy összenyomhatóságot és áramlási nehézséget jelez.
Ezek a tesztek nem pontosak. Nem helyettesítik a laboratóriumi vizsgálatokat. De hasznos útmutatást adnak a tisztítási módszer kiválasztásához, és ingyenesen elérhetők.
Tulajdonságok és tisztítási módszerek összehangolása
Az alábbi útmutató keretet ad az anyagtulajdonságok és a tisztítási módszerek összehangolásához.
A száraz, alacsony kohéziós anyagok nagy részecskéivel és alacsony nedvességtartalmával a legkönnyebben tisztíthatók. A vibráció vagy a botlás általában elegendő. Ha egyáltalán szükség van tisztításra, azt egyszerű eszközökkel megtehetjük.
Száraz, finom anyagok alacsony nedvességtartalmú, de kis részecskékkel még mindig nehézkesek lehetnek a kohéziós erők miatt. A légágyúk vagy fluidizálók gyakran hatékonyak. Makacs dugulások esetén távvezérelhető berendezésre lehet szükség.
A magas nedvességtartalmú nedves anyagok mechanikusan nehezen tisztíthatók, mert az anyag hozzátapad a szerszámokhoz és berendezésekhez. A vízsugár hatásos lehet, de csak akkor, ha az anyag nem lép reakcióba vízzel. Vízre érzékeny anyagoknál mechanikus eltávolítás szükséges gondos nedvességszabályozás mellett.
A nagy keménységű edzett anyagok erőteljes módszereket igényelnek. Távvezérlésű, hidraulikus megszakítókkal ellátott bontóberendezés az előnyben részesített módszer. A nagy nyomású vízsugár is hatékony lehet. A kézi szerszámokkal történő kézi bevitel nem alkalmas edzett anyagokhoz.
A csiszolóanyagok tartós felszerelést igényelnek. A törőhegyek és a vágószerszámok gyorsan kopnak. A berendezés karbantartása elengedhetetlen. Előnyben részesíthető a vízsugár, amelynek nincsenek az anyaggal érintkező kopó alkatrészei.
A veszélyes anyagok távoli módszereket igényelnek. A személyzet belépését kerülni kell. A távirányítós, megfelelően karbantartott és üzemeltetett berendezések a standard megközelítés.
Anyagértékelés használata a megelőző tervezésben
Az anyagértékelés nem egyszeri tevékenység. Az anyag tulajdonságai a beszerzési, feldolgozási és tárolási feltételek függvényében változnak. A rendszeres értékelés biztosítja, hogy a tisztítási módszerek továbbra is megfelelőek maradjanak.
Új anyagforrás bevezetésekor végezze el az ebben a cikkben leírt egyszerű teszteket. Hasonlítsa össze az eredményeket az előző anyagokkal. Ha az új anyag jelentősen eltér, módosítsa a tisztítás gyakoriságát és módszereit.
Ha a szezonális változások befolyásolják a nedvességtartalmat, módosítsa a tisztítási eljárásokat. A nyáron száraz anyagok télen nedvesek lehetnek. A tisztítási tervnek figyelembe kell vennie ezeket a szezonális eltéréseket.
Amikor az anyag tárolási időtartama megváltozik, értékelje újra a tulajdonságait. A hosszabb ideig tárolt anyagok keményebbé és nehezebben tisztíthatóvá válhatnak. Ha a tárolási idő növekszik, előfordulhat, hogy a tisztítást agresszívebbé kell tenni.
Dokumentálja az anyagértékelések eredményeit. Vezessen nyilvántartást az anyagtulajdonságokról minden silóhoz és minden anyagtípushoz. Használja ezt a rekordot a tisztítási döntések iránymutatására és azon trendek azonosítására, amelyek problémák kialakulását jelezhetik.
Következtetés
Az anyag tulajdonságai meghatározzák a tisztítás nehézségét. Ezen tulajdonságok megértése lehetővé teszi az üzemmérnökök számára a megfelelő tisztítási módszerek kiválasztását, a tisztítási idő és költség becslését, valamint a megelőző karbantartás megtervezését.
Az ebben a cikkben ismertetett egyszerű értékelési módszerek bármely, speciális felszerelés nélküli üzemmérnök számára elérhetőek. A maroknyi teszt, a halompróba, a karcpróba, a vízpróba és az ültetési teszt gyakorlati információkat nyújtanak, amelyek eligazítják a tisztítási döntéseket.
A legtöbb anyag legfontosabb tulajdonsága a nedvességtartalom. A száraz anyagok könnyebben áramlanak, mint a nedvesek. A nedvesség szabályozása gyakran a leghatékonyabb megelőző intézkedés. Azon anyagok esetében, amelyek nem szabályozhatók a nedvességtartalommal, a tisztítási módszereket egyéb tulajdonságaik alapján kell kiválasztani.
A részecskeméret, a kohézió, a keménység, az összenyomhatóság, a hőmérséklet-érzékenység és a kémiai tulajdonságok egyaránt befolyásolják a tisztítás nehézségét. Ha a tisztítási módszert ezekhez a tulajdonságokhoz igazítjuk, az növeli a siker valószínűségét, és csökkenti a tisztítás idejét és költségét.
Azok az üzemmérnökök, akik értik az anyagokat, jobb tisztítási döntéseket hoznak. Szükség esetén takarítanak, nem fix ütemezés szerint. A működő módszereket választják ki, nem pedig a rendelkezésre álló módszereket. És megelőzik a problémákat azáltal, hogy előre látják, hogy az anyag tulajdonságai hogyan befolyásolják a siló teljesítményét.
