ความสำคัญของตัวป้อนสายพานในอุปกรณ์เหมืองแร่

หลังจากที่นิตยสาร International Mining ฉบับเดือนตุลาคมได้ตีพิมพ์ออกมา โดยเฉพาะอย่างยิ่งบทความประจำปีเกี่ยวกับการบดและการลำเลียงในเหมือง เราจึงได้พิจารณาอย่างละเอียดถึงหนึ่งในองค์ประกอบหลักที่ประกอบขึ้นเป็นระบบเหล่านี้ นั่นก็คือ เครื่องป้อนวัสดุแบบสายพานลำเลียง (apron feeder)
ในอุตสาหกรรมเหมืองแร่เครื่องป้อนผ้ากันเปื้อนมีบทบาทสำคัญในการรับประกันการทำงานที่ราบรื่นและเพิ่มเวลาการใช้งาน การใช้งานในวงจรการแปรรูปแร่มีความหลากหลายมาก อย่างไรก็ตาม ความสามารถที่แท้จริงของพวกมันยังไม่เป็นที่รู้จักดีในอุตสาหกรรม ส่งผลให้เกิดคำถามมากมาย
มาร์ติน เยสเตอร์ ผู้จัดการฝ่ายสนับสนุนผลิตภัณฑ์ระดับโลกของ Metso Bulk Products ตอบคำถามสำคัญบางข้อ
กล่าวโดยง่าย เครื่องป้อนแบบสายพานลำเลียง (หรือที่เรียกว่าเครื่องป้อนแบบถาด) เป็นเครื่องป้อนแบบกลไกชนิดหนึ่งที่ใช้ในกระบวนการขนถ่ายวัสดุ เพื่อถ่ายโอน (ป้อน) วัสดุไปยังอุปกรณ์อื่น หรือจากคลังเก็บ กล่อง หรือถังพัก เพื่อดึงวัสดุ (แร่/หิน) ออกมาในอัตราที่ควบคุมได้
เครื่องป้อนเหล่านี้สามารถนำไปใช้ในงานหลากหลายประเภท ทั้งในขั้นตอนการผลิตขั้นต้น ขั้นรอง และขั้นที่สาม (การกู้คืน)
ระบบป้อนวัสดุแบบโซ่สำหรับรถแทรกเตอร์ หมายถึง โซ่ ลูกกลิ้ง และล้อท้ายที่ติดตั้งอยู่ใต้ตัวรถ ซึ่งใช้ในรถดันดินและรถขุดด้วย ระบบป้อนวัสดุประเภทนี้เป็นที่นิยมในอุตสาหกรรมที่ต้องการระบบป้อนวัสดุที่สามารถดึงวัสดุที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันได้ ซีลโพลียูรีเทนในโซ่ช่วยป้องกันไม่ให้วัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเข้าไปในหมุดและบูชภายใน ช่วยลดการสึกหรอและยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์เมื่อเทียบกับโซ่แบบแห้ง นอกจากนี้ ระบบป้อนวัสดุแบบโซ่สำหรับรถแทรกเตอร์ยังช่วยลดมลภาวะทางเสียง ทำให้การทำงานเงียบลง ข้อต่อของโซ่ได้รับการอบชุบด้วยความร้อนเพื่อยืดอายุการใช้งาน
โดยรวมแล้ว ประโยชน์ที่ได้รับ ได้แก่ ความน่าเชื่อถือที่เพิ่มขึ้น ชิ้นส่วนอะไหล่น้อยลง การบำรุงรักษาน้อยลง และการควบคุมการป้อนวัตถุดิบที่ดีขึ้น ซึ่งในทางกลับกัน ประโยชน์เหล่านี้จะช่วยเพิ่มผลผลิตโดยมีปัญหาคอขวดน้อยที่สุดในวงจรการแปรรูปแร่ใดๆ
ความเชื่อทั่วไปเกี่ยวกับเครื่องป้อนผ้ากันเปื้อนความเชื่อที่ว่าเครื่องป้อนวัสดุแบบสายพานต้องติดตั้งในแนวนอนนั้นไม่เป็นความจริง แต่ความจริงแล้วสามารถติดตั้งบนพื้นลาดเอียงได้! การติดตั้งบนพื้นลาดเอียงมีประโยชน์และคุณสมบัติเพิ่มเติมมากมาย เมื่อติดตั้งเครื่องป้อนวัสดุแบบสายพานบนพื้นลาดเอียง จะใช้พื้นที่โดยรวมน้อยลง เนื่องจากความลาดเอียงไม่เพียงแต่จำกัดพื้นที่บนพื้นเท่านั้น แต่ยังช่วยลดความสูงของถังรับวัสดุด้วย เครื่องป้อนวัสดุแบบสายพานที่ติดตั้งบนพื้นลาดเอียงนั้นทนทานต่อวัสดุชิ้นใหญ่ได้ดีกว่า และโดยรวมแล้วจะช่วยเพิ่มปริมาณวัสดุในถังรับและลดเวลาการทำงานของรถบรรทุกขนส่ง
โปรดคำนึงถึงปัจจัยบางประการเมื่อติดตั้งเครื่องป้อนวัสดุแบบถาดบนพื้นลาดเอียงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการ ได้แก่ การออกแบบถังพักวัสดุที่เหมาะสม มุมเอียง การออกแบบโครงสร้างรองรับ และระบบทางเดินและบันไดรอบๆ เครื่องป้อนวัสดุ ซึ่งล้วนเป็นปัจจัยสำคัญ
ความเข้าใจผิดที่พบบ่อยเกี่ยวกับการใช้งานอุปกรณ์ใดๆ ก็คือ “ยิ่งเร็ว ยิ่งดี” แต่สำหรับเครื่องป้อนชิ้นงานแบบสายพานแล้วนั้นไม่ใช่เช่นนั้น ความเร็วที่เหมาะสมที่สุดมาจากการหาจุดสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและความเร็วในการจัดส่ง เครื่องป้อนชิ้นงานแบบสายพานทำงานช้ากว่าเครื่องป้อนชิ้นงานแบบสายพาน แต่ก็มีเหตุผลที่ดี
โดยปกติ ความเร็วที่เหมาะสมที่สุดของเครื่องป้อนแบบสายพานคือ 0.05-0.40 เมตร/วินาที หากแร่ไม่กัดกร่อน ความเร็วสามารถเพิ่มขึ้นได้สูงกว่า 0.30 เมตร/วินาที เนื่องจากอาจช่วยลดการสึกหรอได้
ความเร็วที่สูงขึ้นจะส่งผลเสียต่อการทำงาน: หากความเร็วของคุณสูงเกินไป คุณอาจเสี่ยงต่อการสึกหรอของชิ้นส่วนที่เร็วขึ้น นอกจากนี้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานยังลดลงเนื่องจากความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้น
อีกประเด็นที่ควรคำนึงถึงเมื่อใช้งานเครื่องป้อนวัสดุแบบสายพานด้วยความเร็วสูง คือ ความเสี่ยงที่จะเกิดฝุ่นละอองขนาดเล็กเพิ่มขึ้น อาจเกิดการเสียดสีระหว่างวัสดุกับแผ่นสายพาน และเนื่องจากอาจมีฝุ่นละอองฟุ้งกระจายในอากาศ การเกิดฝุ่นละอองขนาดเล็กไม่เพียงแต่สร้างปัญหามากขึ้นเท่านั้น แต่ยังสร้างสภาพแวดล้อมการทำงานที่อันตรายยิ่งขึ้นสำหรับพนักงานโดยรวมอีกด้วย ดังนั้น การหาความเร็วที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญมากยิ่งขึ้นต่อประสิทธิภาพการผลิตและความปลอดภัยในการปฏิบัติงานของโรงงาน
เครื่องป้อนแบบสายพานมีข้อจำกัดในเรื่องขนาดและชนิดของแร่ ข้อจำกัดจะแตกต่างกันไป แต่ไม่ควรเทวัสดุลงบนเครื่องป้อนโดยไม่จำเป็น คุณต้องพิจารณาไม่เพียงแต่การใช้งานที่จะใช้เครื่องป้อนเท่านั้น แต่ยังต้องพิจารณาถึงตำแหน่งที่จะวางเครื่องป้อนในกระบวนการผลิตด้วย
โดยทั่วไป กฎมาตรฐานของอุตสาหกรรมสำหรับการกำหนดขนาดของถาดป้อนวัสดุแบบมีขอบ คือ ความกว้างของถาด (ขอบด้านใน) ควรเป็นสองเท่าของขนาดชิ้นวัสดุที่ใหญ่ที่สุด ปัจจัยอื่นๆ เช่น การออกแบบกรวยเปิดที่เหมาะสมร่วมกับการใช้ "แผ่นพลิกหิน" อาจส่งผลต่อขนาดของถาด แต่สิ่งนี้จะมีผลเฉพาะในบางสถานการณ์เท่านั้น
ไม่ใช่เรื่องแปลกที่จะสามารถสกัดวัสดุได้ 1,500 มิลลิเมตร หากใช้ตัวป้อนที่มีความกว้าง 3,000 มิลลิเมตร วัสดุที่มีขนาดต่ำกว่า 300 มิลลิเมตร ที่สกัดจากกองแร่ของเครื่องบดหรือกล่องเก็บ/ผสม มักจะถูกสกัดโดยใช้ตัวป้อนแบบสายพานเพื่อป้อนไปยังเครื่องบดขั้นที่สอง
ในการเลือกขนาดเครื่องป้อนแบบสายพานและระบบขับเคลื่อน (มอเตอร์) ที่เกี่ยวข้อง เช่นเดียวกับอุปกรณ์หลายชิ้นในอุตสาหกรรมเหมืองแร่ ประสบการณ์และความรู้เกี่ยวกับกระบวนการทั้งหมดนั้นมีค่าอย่างยิ่ง การเลือกขนาดเครื่องป้อนแบบสายพานต้องอาศัยความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับข้อมูลจากโรงงานเพื่อกรอกเกณฑ์ที่กำหนดโดย "เอกสารข้อมูลการใช้งาน" ของผู้จำหน่าย (หรือข้อมูลที่ผู้จำหน่ายได้รับ) อย่างถูกต้อง
เกณฑ์พื้นฐานที่ควรพิจารณา ได้แก่ อัตราการป้อน (สูงสุดและปกติ) คุณสมบัติของวัสดุ (เช่น ความชื้น การเรียงตัวของขนาดเม็ดแร่ และรูปร่าง) ขนาดก้อนแร่/หินสูงสุด ความหนาแน่นของแร่/หิน (สูงสุดและต่ำสุด) และสภาวะการป้อนและทางออก
อย่างไรก็ตาม บางครั้งอาจมีการเพิ่มตัวแปรอื่นๆ ในกระบวนการกำหนดขนาดของเครื่องป้อนแบบสายพาน ซึ่งควรนำมาพิจารณาด้วย ตัวแปรสำคัญเพิ่มเติมที่ผู้จำหน่ายควรสอบถามคือ การกำหนดค่าของถังพักวัสดุ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ตำแหน่งของช่องเปิดความยาวตัดของถังพักวัสดุ (L2) จะอยู่เหนือเครื่องป้อนแบบสายพานโดยตรง ในกรณีที่เกี่ยวข้อง นี่เป็นพารามิเตอร์สำคัญไม่เพียงแต่สำหรับการกำหนดขนาดเครื่องป้อนแบบสายพานอย่างถูกต้องเท่านั้น แต่ยังรวมถึงระบบขับเคลื่อนด้วย
ดังที่กล่าวมาข้างต้น ความหนาแน่นรวมของแร่/หินเป็นหนึ่งในข้อกำหนดมาตรฐานพื้นฐาน และควรรวมถึงขนาดของเครื่องป้อนวัสดุที่มีประสิทธิภาพด้วย ความหนาแน่นคือ น้ำหนักของวัสดุในปริมาตรที่กำหนด โดยปกติความหนาแน่นรวมจะวัดเป็นตันต่อลูกบาศก์เมตร (t/m³) หรือปอนด์ต่อลูกบาศก์ฟุต (lbs/ft³) ข้อควรจำพิเศษคือ ความหนาแน่นรวมใช้สำหรับเครื่องป้อนแบบสายพาน ไม่ใช่ความหนาแน่นของของแข็งเหมือนในอุปกรณ์แปรรูปแร่ชนิดอื่น
แล้วทำไมความหนาแน่นรวมจึงสำคัญนัก? เครื่องป้อนแบบสายพานลำเลียงเป็นเครื่องป้อนแบบปริมาตร ซึ่งหมายความว่าความหนาแน่นรวมถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดความเร็วและกำลังที่จำเป็นในการดึงวัสดุออกมาในปริมาณที่กำหนดต่อชั่วโมง ความหนาแน่นรวมขั้นต่ำใช้ในการกำหนดความเร็ว และความหนาแน่นรวมสูงสุดใช้ในการกำหนดกำลัง (แรงบิด) ที่เครื่องป้อนต้องการ
โดยสรุปแล้ว สิ่งสำคัญคือต้องใช้ค่าความหนาแน่น "รวม" ที่ถูกต้อง แทนที่จะใช้ค่าความหนาแน่น "ของแข็ง" ในการกำหนดขนาดของตัวป้อนแบบสายพาน หากการคำนวณเหล่านี้ไม่ถูกต้อง อัตราการป้อนขั้นสุดท้ายของกระบวนการถัดไปอาจได้รับผลกระทบ
การกำหนดความยาวของใบมีดตัดที่กรวยป้อนวัสดุเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในการกำหนดและเลือกเครื่องป้อนแบบสายพานและระบบขับเคลื่อน (มอเตอร์) ที่ถูกต้อง แต่จะแน่ใจได้อย่างไร? ความยาวของใบมีดตัดที่กรวยป้อนวัสดุคือขนาดจากแผ่นหลังของกรวยป้อนวัสดุที่มีขอบปิดไปจนถึงใบมีดตัดที่ปลายทางออกของกรวยป้อนวัสดุ ฟังดูง่าย แต่สิ่งสำคัญคือต้องไม่สับสนระหว่างขนาดนี้กับขนาดของส่วนบนของกรวยป้อนวัสดุที่บรรจุอยู่
จุดประสงค์ของการวัดความยาวการเฉือนของกรวยป้อนวัสดุนี้คือ เพื่อกำหนดเส้นระนาบการเฉือนที่แท้จริงของวัสดุ และจุดที่วัสดุในส่วนกระโปรงแยกตัว (เฉือน) ออกจากวัสดุ (L2) ในกรวยป้อนวัสดุ โดยปกติแล้ว ความต้านทานการเฉือนของวัสดุจะประมาณได้ระหว่าง 50-70% ของแรง/กำลังทั้งหมด การคำนวณความยาวการเฉือนนี้จะส่งผลให้กำลังไม่เพียงพอ (การสูญเสียผลผลิต) หรือกำลังมากเกินไป (การเพิ่มขึ้นของค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน (opex))
การจัดวางอุปกรณ์ให้เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับโรงงานทุกแห่ง ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ เครื่องป้อนวัสดุแบบสายพานลำเลียงสามารถติดตั้งบนพื้นลาดเอียงเพื่อประหยัดพื้นที่ การเลือกความยาวของเครื่องป้อนวัสดุแบบสายพานลำเลียงที่เหมาะสมไม่เพียงแต่จะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการลงทุน (capex) เท่านั้น แต่ยังช่วยลดการใช้พลังงานและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานอีกด้วย
แต่จะกำหนดความยาวที่เหมาะสมที่สุดได้อย่างไร? ความยาวที่เหมาะสมที่สุดของตัวป้อนแบบสายพานคือความยาวที่สามารถตอบสนองงานที่ต้องการได้ด้วยความยาวที่สั้นที่สุด อย่างไรก็ตาม ในบางกรณี สำหรับการดำเนินงาน การเลือกตัวป้อนอาจใช้เวลานานกว่าในการ "ถ่ายโอน" วัสดุไปยังอุปกรณ์ปลายทางและกำจัดจุดถ่ายโอน (และต้นทุนที่ไม่จำเป็น)
เพื่อกำหนดตัวป้อนที่สั้นที่สุดและดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ จำเป็นต้องจัดวางตัวป้อนแบบผ้ากันเปื้อนอย่างยืดหยุ่นใต้กรวย (L2) หลังจากกำหนดความยาวในการตัดและระดับความลึกของชั้นแล้ว สามารถลดความยาวโดยรวมให้น้อยที่สุดเพื่อป้องกันสิ่งที่เรียกว่า "การชะล้างตัวเอง" ที่ปลายด้านปล่อยเมื่อตัวป้อนไม่ได้ทำงาน
การเลือกใช้ระบบขับเคลื่อนที่เหมาะสมสำหรับเครื่องป้อนแบบสายพานจะขึ้นอยู่กับการใช้งานและเป้าหมายของเครื่องป้อนนั้น เครื่องป้อนแบบสายพานได้รับการออกแบบให้ทำงานที่ความเร็วแปรผันได้ เพื่อดึงวัสดุจากแหล่งเก็บและป้อนไปยังส่วนปลายน้ำในอัตราที่ควบคุมได้เพื่อประสิทธิภาพสูงสุด วัสดุอาจแตกต่างกันไปเนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น ฤดูกาล แหล่งแร่ หรือรูปแบบการระเบิดและการผสม
ระบบขับเคลื่อนสองประเภทที่เหมาะสมสำหรับการปรับความเร็วได้ ได้แก่ ระบบขับเคลื่อนเชิงกลโดยใช้เกียร์ทดรอบ มอเตอร์ความถี่แปรผัน และตัวขับความถี่แปรผัน (VFD) หรือมอเตอร์ไฮดรอลิกและชุดกำลังที่มีปั๊มปริมาตรแปรผัน ปัจจุบัน ระบบขับเคลื่อนเชิงกลแบบปรับความเร็วได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นระบบขับเคลื่อนที่ได้รับความนิยมมากที่สุด เนื่องจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและข้อได้เปรียบด้านต้นทุนการลงทุน
ระบบขับเคลื่อนไฮดรอลิกมีประโยชน์ในบางกรณี แต่ไม่ถือว่าเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดเมื่อเทียบกับระบบขับเคลื่อนแบบปรับค่าได้อื่นๆ