Ni vseh kosovnih materialov enako težko odstraniti iz silosa. Nekateri iztečejo z minimalnim posegom. Drugi zahtevajo dneve zabijanja, rezanja in izkopavanja. Razumevanje, zakaj se materiali razlikujejo po težavnosti čiščenja, je prvi korak k oblikovanju učinkovitih strategij čiščenja in izbiri ustreznih intervencijskih metod.
Ta članek nudi praktičen referenčni vodnik o lastnostih materiala, ki določajo težavnost čiščenja. Pojasnjuje, kako vsaka lastnost vpliva na obnašanje kopičenja in zahteve po čiščenju. Ponuja preproste teste, ki jih inženirji obratov lahko izvedejo za karakterizacijo svojih materialov. Zagotavlja tudi navodila za usklajevanje metod čiščenja z lastnostmi materiala.
Velikost in porazdelitev delcev
Velikost delcev je najbolj vidna lastnost materiala in neposredno vpliva na težave pri čiščenju.
Grobe materiale z delci, večjimi od približno pet milimetrov, je na splošno lažje očistiti kot fine materiale. Delci imajo manjšo površino na enoto mase, kar pomeni manjšo površino, ki je na voljo za adhezivne sile. Prav tako je manj verjetno, da tvorijo kohezivne loke. Mehanski loki se lahko pojavijo, ko se veliki delci zaskočijo, vendar jih je običajno lažje zlomiti kot kohezivne loke v finih materialih.
Fine materiale z delci, manjšimi od sto mikronov, je bistveno težje očistiti. Velika površina na enoto mase omogoča razvoj močnih van der Waalsovih sil in elektrostatične privlačnosti. Fini materiali se utrdijo pod pritiskom in sčasoma pridobijo na trdnosti. Tvorijo goste, trde usedline, ki so odporne na mehanske poškodbe.
Pomembna je tudi porazdelitev velikosti delcev, ne le povprečna velikost. Materiale s široko porazdelitvijo velikosti, kar pomeni mešanico velikih in majhnih delcev, je pogosto težje očistiti kot materiale z ozko porazdelitvijo. Majhni delci zapolnjujejo prostore med velikimi delci in ustvarjajo gosto embalažo, ki je zelo kohezivna.
Praktična ocena velikosti delcev ne zahteva laboratorijske opreme. Preprosta analiza sita z uporabo standardnih zaslonov zagotavlja koristne podatke. Za večino inženirjev obratov je pomembno razlikovanje med tem, ali je material dovolj grob, da se ga obdeluje s preprostimi orodji, ali dovolj fin, da zahteva električno opremo ali vodni curek.
Vsebnost vlage
Vlaga je najpomembnejši dejavnik pri težavah pri čiščenju večine kosovnih materialov. Material, ki je suh in prosto tekoč, lahko postane lepljiv in negibljiv, ko se vlaga poveča.
Učinek vlage je odvisen od materiala. Za veliko praškov obstaja kritična vsebnost vlage, nad katero pretok postane nezanesljiv. Pod to ravnjo se material obnaša kot prosto tekoča trdna snov. Nad njim material razvije kohezijsko trdnost, ki se povečuje z vlago. Kritična raven vlage je zelo različna. Cement lahko pokaže učinke pri stopnjah vlage, ki so nizke kot en odstotek. Drugi materiali lahko prenesejo deset odstotkov ali več, preden postanejo problematični.
Vlaga na čiščenje vpliva tudi sekundarno. Ko dodamo vodo, da odstranimo blokado, bodisi z vodnim curkom ali s kondenzacijo, lahko povzroči, da se preostali material strdi ali strdi. Cement in apno sta klasična primera, kjer dodajanje vode težavo poslabša in ne izboljša.
Merjenje vsebnosti vlage zahteva preprosto opremo. Merilnik vlage ali laboratorijska peč lahko zagotovi kvantitativne podatke. Tudi kvalitativna ocena, kot je stiskanje pesti materiala in opazovanje, ali drži skupaj, nudi koristne informacije za odločitve o strategiji čiščenja.
Za objekte, ki obdelujejo materiale, občutljive na vlago, je nadzor vlage pogosto učinkovitejši od vodenja čiščenja. Izboljšano tesnjenje strehe, boljša tesnila dovoda in izhoda ter klimatiziran zrak lahko zmanjšajo vdor vlage in pogostost čiščenja.
Kohezija in kot mirovanja
Kohezija je notranja trdnost razsutega materiala. Materiali z visoko kohezijo se držijo skupaj in upirajo toku. Materiali z nizko kohezijo zlahka tečejo.
Kohezija je pogosto povezana z velikostjo delcev in vlago, vendar je posebna lastnost. Nekateri fini, suhi materiali imajo nizko kohezijo in prosto tečejo. Drugi imajo, tudi ko so suhi, visoko kohezijo zaradi oblike delcev ali elektrostatičnih učinkov.
Naklonski kot je praktičen pokazatelj kohezije. To je največji kot, pod katerim je mogoče zložiti kup materiala, preden se zruši. Materiali z nizkimi koti mirovanja, manjšimi od trideset stopinj, imajo nizko kohezijo in lahko tečejo. Materiali z velikimi koti mirovanja, več kot petinštirideset stopinj, imajo visoko kohezijo in so težko tekoči.
Merjenje kota mirovanja zahteva preprosto vlivanje materiala na ravno površino in merjenje kota nastalega stožca. Ta test se lahko izvede z majhnim vzorcem v obratu v laboratoriju ali celo v vzdrževalni delavnici.
Materiali z visoko kohezijo zahtevajo bolj agresivne metode čiščenja. Enostavno vibriranje ali palica morda ne bosta zadostovala. Morda bodo potrebna električna lomila, vodni curki ali daljinsko vodena oprema za rušenje. Materiale z nizko kohezijo je pogosto mogoče očistiti z vibracijami ali udarjanjem.
Trdota in abrazivnost
Trdota je odpornost materiala na mehanske poškodbe. Trde materiale je težko zlomiti. Mehke materiale je enostavno zlomiti.
Trdota postane pomembna, ko se material strdi v trde usedline. Cementne obloge lahko dosežejo trdoto, primerljivo z betonom. Določeni kemični intermediati lahko tvorijo izredno trdo skorjo, ki je odporna na mehansko lomljenje.
Abrazivnost je povezana s trdoto, vendar se nanaša na učinek materiala na opremo. Abrazivni materiali obrabijo konice lomilcev, rezalna orodja in obloge silosa. Visoka abrazivnost poveča stroške čiščenja in poškodbe silosa.
Testiranje trdote ne zahteva posebne opreme. Preprost preskus s praskami, podoben testiranju trdote mineralov, lahko zagotovi grobo oceno. Materiali, ki jih lahko opraskamo z žepnim nožem, so mehki. Materiali, ki otoplijo nož, so trdi. Materiali, ki jih sploh ni mogoče opraskati, so zelo trdi in bodo za odstranitev potrebovali posebno opremo.
Trdi materiali pogosto zahtevajo vodni curek kot primarno metodo odstranjevanja. Vodni curek reže trde obloge brez obrabe, ki jo povzročajo mehanska lomila. Tlak vode mora biti usklajen s trdoto materiala. Mehkejše materiale lahko poškoduje premočan pritisk.
Funkcija pretoka in stisljivost
Funkcija pretoka je razmerje med obremenitvijo materiala in njegovo sposobnostjo pretoka. Je najpopolnejša karakterizacija obnašanja toka, vendar za natančno določitev zahteva laboratorijsko testiranje.
Za praktične namene je stisljivost približek funkciji toka. Stisljivost je zmanjšanje prostornine, do katerega pride, ko je material izpostavljen tlaku. Materiali z visoko stisljivostjo so običajno težko pretočni, ker se delci tesno strdijo.
Preprost preskus stisljivosti vključuje namestitev vzorca materiala v merilni valj, uporabo znane teže in merjenje zmanjšanja volumna. Zmanjšanje prostornine kot odstotek prvotne prostornine je stisljivost. Materiali s stisljivostjo nad trideset odstotkov veljajo za zelo stisljive in težko pretočne.
Zelo stisljivi materiali zahtevajo posebno pozornost pri oblikovanju silosa in pogostosti čiščenja. Med skladiščenjem so nagnjeni k strjevanju in morda zahtevajo pogostejše čiščenje kot manj stisljivi materiali. Pripomočki za pretok, kot so zračni topovi ali fluidizatorji, so pogosto koristni za stisljive materiale.
Temperaturna občutljivost
Temperatura vpliva tako na lastnosti materiala kot na proces čiščenja. Z nekaterimi materiali je ob segrevanju lažje rokovati. Drugi postanejo težji.
Materiale, ki se zmehčajo s toploto, kot so nekatere smole ali asfalti, je pri segrevanju morda težje očistiti, ker postanejo bolj lepljivi. Materiali, ki se širijo s toploto, lahko postanejo manj gosti in lažje tečejo. Učinek temperature je specifičen za material in ga je treba določiti za vsako situacijo.
Na varnost vpliva tudi temperatura. Silosi, ki vsebujejo vroče materiale, kot je leteči pepel iz elektrarn, predstavljajo toplotno nevarnost za delavce in opremo. Čiščenje vročih silosov zahteva dodatne varnostne ukrepe.
Praktična posledica temperaturne občutljivosti je, da se bo strategija čiščenja morda morala spreminjati glede na temperaturo. Metoda, ki deluje pri sobni temperaturi, lahko ne uspe pri povišani temperaturi. Objekti, ki ravnajo s temperaturno občutljivimi materiali, morajo pri načrtovanju čiščenja upoštevati temperaturo.
Kemijske lastnosti
Kemične lastnosti materiala vplivajo tako na njegovo pretočnost kot na varnost čistilnih postopkov.
Materiale, ki reagirajo z vodo, kot so cement, apno ali nekateri kemični katalizatorji, postane težje očistiti, ko pride v prostor vlaga. Vodni curek, ki je učinkovit pri mnogih materialih, je za te materiale neprimeren. Mehanska odstranitev je prednostna metoda.
Materiali, ki so jedki, zahtevajo posebno ravnanje. Kisli ali bazični materiali lahko poškodujejo opremo in delavce. Čistilna oprema, ki se uporablja za korozivne materiale, mora biti izdelana iz združljivih materialov in lahko zahteva posebne postopke čiščenja.
Materiali, ki so strupeni ali nevarni, zahtevajo stroge varnostne postopke. Metoda čiščenja mora preprečiti nastajanje in izpostavljenost prahu. Za nevarne materiale je pogosto prednostna oprema na daljinsko upravljanje, da se zmanjša izpostavljenost osebja.
Razumevanje kemijskih lastnosti materiala je bistveno za izbiro varnih metod čiščenja. Podatkovni list o varnosti materiala vsebuje te informacije in ga je treba pregledati pred vsakim čiščenjem.
Praktične metode ocenjevanja
Inženirji obratov lahko ocenijo svoje materiale z uporabo preprostih in poceni metod, ki zagotavljajo koristne informacije za načrtovanje čiščenja.
Peščični test je najpreprostejša ocena. Vzemite pest materiala in ga stisnite. Če ob sprostitvi razpade, ima nizko kohezijo. Če se drži skupaj v kepi, ima visoko kohezijo. Test s peščico kaže tudi vsebnost vlage. Če material pušča vlago na roki, je moker.
Preizkus pilotov zagotavlja podatke o kotu mirovanja. Nasujte material na ravno površino in izmerite kot kupa. Nizek kot pomeni dober pretok. Visok kot kaže na slab pretok.
Preizkus prask kaže trdoto. Material poskusite opraskati z žepnim nožem. Če se zlahka praska, je mehak. Če se upira praskanju, je trd. Če se ga ne da opraskati, je zelo trd.
Vodni test kaže na občutljivost na vlago. Dodajte majhno količino vode v vzorec. Če se material strdi ali strdi, brizganje z vodo ni primerno. Če material ostane ohlapen, je lahko učinkovit vodni curek.
Preskus usedanja kaže na stisljivost. Napolnite prozorno posodo z materialom, pritisnite in izmerite zmanjšanje volumna. Veliko zmanjšanje prostornine kaže na visoko stisljivost in težave pri pretoku.
Ti testi niso natančni. Ne nadomeščajo laboratorijskih preiskav. Zagotavljajo pa koristne smernice za izbiro metode čiščenja in so na voljo brezplačno.
Ujemanje lastnosti z metodami čiščenja
Spodnje smernice zagotavljajo okvir za usklajevanje lastnosti materiala z metodami čiščenja.
Suhe materiale z nizko kohezijo z velikimi delci in nizko vsebnostjo vlage je najlažje očistiti. Običajno zadoščajo vibracije ali udarci. Če je čiščenje sploh potrebno, je to mogoče storiti s preprostimi orodji.
Suhi, fini materiali z nizko vsebnostjo vlage, vendar majhnimi delci so lahko še vedno težavni zaradi kohezijskih sil. Zračni topovi ali fluidizatorji so pogosto učinkoviti. Za trdovratne blokade bo morda potrebna oprema na daljinsko upravljanje.
Mokre materiale z visoko vsebnostjo vlage je težko mehansko očistiti, ker se material oprime orodja in opreme. Vodno brizganje je lahko učinkovito, vendar le, če material ne reagira z vodo. Za vodo občutljive materiale je potrebno mehansko odstranjevanje s skrbnim nadzorom vlage.
Utrjeni materiali z visoko trdoto zahtevajo močne metode. Prednostna metoda je oprema za rušenje na daljinsko upravljanje s hidravličnimi kladili. Učinkovito je lahko tudi vodno brizganje pod visokim pritiskom. Ročni vnos z ročnim orodjem ni primeren za strjene materiale.
Abrazivni materiali zahtevajo trajno opremo. Konice lomilcev in rezalna orodja se hitro obrabijo. Vzdrževanje opreme je nujno. Zaželeno je morda vodno brizganje, pri katerem nobeni obrabljivi deli niso v stiku z materialom.
Nevarni materiali zahtevajo oddaljene metode. Izogibati se je treba vstopu osebja. Oprema na daljinsko upravljanje, pravilno vzdrževana in upravljana, je standardni pristop.
Uporaba materialne ocene v preventivnem načrtovanju
Ocenjevanje gradiva ni enkratna dejavnost. Lastnosti materiala se spreminjajo z izvorom, predelavo in pogoji shranjevanja. Redno ocenjevanje zagotavlja, da metode čiščenja ostajajo ustrezne.
Ko uvedete nov materialni vir, izvedite preproste teste, opisane v tem članku. Primerjajte rezultate s prejšnjimi materiali. Če je novi material bistveno drugačen, prilagodite pogostost in metode čiščenja.
Ko sezonske spremembe vplivajo na vsebnost vlage, prilagodite postopke čiščenja. Materiali, ki so poleti suhi, so lahko pozimi mokri. Načrt čiščenja mora upoštevati te sezonske spremembe.
Ko se čas shranjevanja materiala spremeni, ponovno ocenite njegove lastnosti. Materiali, ki so shranjeni dlje, lahko postanejo trši in jih je težje očistiti. Če se čas shranjevanja podaljšuje, bo morda treba čiščenje postati bolj agresivno.
Dokumentirajte rezultate ocen materiala. Vodite evidenco lastnosti materiala za vsak silos in vsako vrsto materiala. Uporabite ta zapis za usmerjanje odločitev glede čiščenja in za prepoznavanje trendov, ki lahko kažejo na razvoj težav.
Zaključek
Lastnosti materiala določajo težavnost čiščenja. Razumevanje teh lastnosti omogoča inženirjem obrata, da izberejo ustrezne metode čiščenja, ocenijo čas in stroške čiščenja ter načrtujejo preventivno vzdrževanje.
Preproste metode ocenjevanja, opisane v tem članku, so na voljo vsakemu inženirju brez posebne opreme. Preizkus s peščico, preizkus s kupom, preskus s praskami, preskus z vodo in preskus posedanja zagotavljajo praktične informacije, ki vodijo odločitve glede čiščenja.
Najpomembnejša lastnost večine materialov je vsebnost vlage. Suhi materiali tečejo lažje kot mokri. Nadzor vlage je pogosto najučinkovitejši preventivni ukrep. Za materiale, pri katerih vlage ni mogoče nadzorovati, je treba metode čiščenja izbrati glede na njihove druge lastnosti.
Velikost delcev, kohezija, trdota, stisljivost, temperaturna občutljivost in kemične lastnosti vplivajo na težave pri čiščenju. Ujemanje metode čiščenja s temi lastnostmi poveča verjetnost uspeha ter zmanjša čas in stroške čiščenja.
Inženirji obratov, ki razumejo svoje materiale, sprejemajo boljše odločitve glede čiščenja. Čistijo po potrebi, ne po določenem urniku. Izberejo metode, ki delujejo, ne metod, ki so na voljo. In preprečijo težave s predvidevanjem, kako bodo lastnosti materiala vplivale na zmogljivost silosa.
