并非所有散装材料都同样难以从筒仓中移除。有些人在极少的干预下就流出了。其他则需要数天的锤击、切割和挖掘。了解材料清洁难度不同的原因是设计有效清洁策略和选择适当干预方法的第一步。
本文提供了决定清洁难度的材料特性的实用参考指南。它解释了每种属性如何影响堆积行为和清洁要求。它提供了工厂工程师可以执行的简单测试来表征其材料。它还提供了如何将清洁方法与材料特性相匹配的指导。
粒径和分布
颗粒大小是最明显的材料属性，它对清洁难度有直接影响。
颗粒大于约五毫米的粗材料通常比细材料更容易清洁。每单位质量颗粒的表面积较小，这意味着可用于粘合力的面积较小。它们也不太可能形成粘性拱门。当大颗粒互锁时，可能会出现机械拱，但这些机械拱通常比细材料中的内聚拱更容易打破。
颗粒小于一百微米的精细材料明显更难清洁。每单位质量的高表面积允许产生强大的范德华力和静电吸引力。优质材料在压力下会固结并随着时间的推移而获得强度。它们形成致密、坚硬的沉积物，可以抵抗机械破坏。
粒度分布（而不仅仅是平均尺寸）也很重要。尺寸分布较宽的材料（即大小颗粒的混合物）通常比分布较窄的材料更难清洁。小颗粒填充大颗粒之间的空间，形成高度内聚的致密堆积。
颗粒尺寸的实际评估不需要实验室设备。使用标准筛网进行简单的筛分分析可提供有用的数据。对于大多数工厂工程师来说，相关的区别在于材料是否足够粗，可以用简单的工具处理，或者是否足够细，需要动力设备或喷水。
水分含量
水分是大多数散装材料清洁困难的最重要因素。当湿度增加时，干燥且自由流动的材料会变得粘稠且无法移动。
水分的影响取决于材料。对于许多粉末来说，存在一个临界水分含量，超过该含量，流动就会变得不可靠。低于这个水平，材料表现为自由流动的固体。在其上方，材料的内聚强度随着湿度的增加而增加。临界湿度水平变化很大。水泥在湿度低至百分之一的情况下可能会表现出影响。其他材料在出现问题之前可能会容忍百分之十或更多。
水分还会以次要方式影响清洁。当通过喷水或冷凝添加水以清除堵塞物时，可能会导致剩余材料硬化或凝固。水泥和石灰是典型的例子，加水会使问题变得更糟而不是更好。
测量水分含量需要简单的设备。水分计或实验室烘箱可以提供定量数据。即使是定性评估，例如挤压少量材料并观察其是否粘在一起，也可以为清洁策略决策提供有用的信息。
对于处理湿度敏感材料的设施，控制湿度通常比管理清洁更有效。改进的屋顶密封、更好的入口和出口密封以及调节空气可以减少水分进入并降低清洁频率。
内聚力和休止角
内聚力是散装材料的内部强度。具有高内聚力的材料粘在一起并抵抗流动。低内聚力的材料容易流动。
内聚力通常与颗粒大小和水分相关，但它是一个独特的属性。一些细小的干燥材料的内聚力低并且可以自由流动。其他材料，即使在干燥时，由于颗粒形状或静电效应也具有高内聚力。
休止角是内聚力的实用指标。这是一堆材料在倒塌之前可以堆叠的最大角度。休止角小（小于三十度）的材料具有低内聚力且易于流动。具有高休止角（超过四十五度）的材料具有高内聚力并且难以流动。
测量休止角只需将材料倒在平坦的表面上并测量所得圆锥体的角度。该测试可以在工厂实验室甚至维修车间中使用小样本进行。
高内聚力材料需要更积极的清洁方法。简单的振动或摇动可能还不够。可能需要动力破碎机、喷水或遥控拆除设备。低粘性材料通常可以通过振动或用杆清除。
硬度和耐磨性
硬度是材料对机械破坏的抵抗力。硬质材料很难破碎。软材料很容易破裂。
当材料固结成硬沉积物时，硬度变得很重要。水泥沉积物的硬度可以达到与混凝土相当的程度。某些化学中间体可以形成极其坚硬的外壳，可以抵抗机械破碎。
磨蚀性与硬度有关，但指的是材料对设备的影响。磨料会磨损破碎机尖端、切削工具和筒仓衬里。高磨蚀性会增加清洁成本和对筒仓的损坏。
测试硬度不需要专门的设备。类似于矿物硬度测试的简单划痕测试可以提供粗略的估计。可以用小刀划伤的材料是软的。使刀变钝的材料很硬。根本无法刮擦的材料非常坚硬，需要专门的设备才能去除。
硬质材料通常需要喷水作为主要去除方法。水射流可以切割坚硬的沉积物，而不会产生机械破碎机所经历的磨损。水压必须与材料硬度相匹配。过大的压力可能会损坏较软的材料。
流动函数和压缩性
流动函数是施加到材料上的应力与其流动能力之间的关系。它是流动行为最完整的表征，但需要实验室测试才能精确确定。
出于实际目的，可压缩性可作为流动函数的代理。可压缩性是材料受到压力时发生的体积减小。具有高压缩性的材料通常难以流动，因为颗粒紧密地固结。
简单的压缩性测试包括将材料样品放入量筒中，施加已知的重量，然后测量体积减少。体积减少占原始体积的百分比就是压缩率。压缩率超过百分之三十的材料被认为是高度可压缩且难以流动的。
高压缩性材料需要仔细注意筒仓设计和清洁频率。它们在储存过程中很容易发生固结，并且可能比可压缩性较低的材料需要更频繁的清洁。空气炮或流化器等流动助剂通常对可压缩材料有益。
温度灵敏度
温度会影响材料特性和清洁过程。有些材料在加热后会变得更容易处理。其他人变得更加困难。
受热软化的材料（例如某些树脂或沥青）在加热时可能会变得更难以清洁，因为它们会变得更粘。受热膨胀的材料可能会变得密度较小并且更容易流动。温度的影响因材料而异，必须根据具体情况确定。
温度也会影响安全。含有热材料（例如发电厂飞灰）的筒仓会对工人和设备造成热危害。清洁热筒仓需要额外的安全预防措施。
温度敏感性的实际含义是清洁策略可能需要随温度而变化。在环境温度下有效的方法在高温下可能会失败。处理温度敏感材料的设施应在其清洁计划中考虑温度。
化学性质
材料的化学特性影响其流动行为和清洁操作的安全性。
与水发生反应的材料，例如水泥、石灰或某些化学催化剂，当引入水分时会变得更难以清洁。水射流对许多材料有效，但不适用于这些材料。机械去除是首选方法。
腐蚀性材料需要特殊处理。酸性或碱性材料会损坏设备并伤害工人。用于腐蚀性材料的清洁设备必须由兼容的材料制成，并且可能需要特殊的清洁程序。
有毒或危险的材料需要严格的安全程序。清洁方法必须防止灰尘产生和暴露。远程操作设备通常是危险材料的首选，以最大限度地减少人员接触。
了解材料的化学性质对于选择安全的清洁方法至关重要。材料安全数据表提供了此信息，应在任何清洁操作之前进行审查。
实用评估方法
工厂工程师可以使用简单、低成本的方法评估他们的材料，为清洁计划提供有用的信息。
少数测试是最简单的评估。取一把材料并挤压。如果释放时散开，则其内聚力较低。如果它聚集在一起，则它具有高内聚力。少量测试还表明水分含量。如果材料在手上留有水分，则表明它是湿的。
桩测试提供休止角数据。将材料倒在平坦的表面上并测量堆的角度。低角度表示流动良好。高角度表示流动不良。
划痕测试表明硬度。尝试用小刀刮擦材料。如果很容易刮伤，说明它很软。如果它耐刮擦，那么它就很硬。如果不能被划伤，那就非常坚硬了。
水测试表明对湿度的敏感性。向样品中添加少量水。如果材料凝固或硬化，则不适合喷水。如果材料仍然松散，喷水可能会有效。
沉降测试表明可压缩性。将材料填充到透明容器中，施加压力，并测量体积减少。高体积减少表明高可压缩性和流动困难。
这些测试并不精确。它们不能取代实验室测试。但它们为清洁方法的选择提供了有用的指导，并且免费提供。
将性能与清洁方法相匹配
以下指南提供了一个将材料特性与清洁方法相匹配的框架。
具有大颗粒和低水分的干燥、低内聚力材料最容易清洁。振动或用杆敲击通常就足够了。如果确实需要清洁，可以使用简单的工具来完成。
由于内聚力，低水分但小颗粒的干燥细材料可能仍然很困难。空气炮或流化器通常很有效。顽固堵塞可能需要远程操作设备。
水分含量高的湿材料难以机械清洁，因为材料会粘在工具和设备上。喷水可能有效，但前提是材料不与水发生反应。对于水敏感材料，需要机械去除并仔细控制湿度。
高硬度的硬化材料需要强有力的方法。带液压破碎锤的远程操作拆除设备是首选方法。高压水喷射也很有效。使用手动工具手动输入不适用于硬化材料。
研磨材料需要耐用的设备。破碎刀尖和切削工具磨损很快。设备维护必不可少。水射流可能是首选，因为它没有与材料接触的磨损部件。
危险材料需要远程方法。应避免人员进入。正确维护和操作的远程操作设备是标准方法。
在预防性规划中使用材料评估
材料评估不是一次性活动。材料特性随着采购、加工和储存条件的变化而变化。定期评估可确保清洁方法保持适当。
当引入新的材料来源时，进行本文中描述的简单测试。将结果与以前的材料进行比较。如果新材料明显不同，请调整清洁频率和方法。
当季节变化影响水分含量时，调整清洁程序。夏季干燥的材料在冬季可能会潮湿。清洁计划应考虑到这些季节性变化。
当材料的储存期限发生变化时，重新评估其属性。存放时间越长的材料可能会变得更硬且更难以清洁。如果存储时间增加，清洁可能需要更加积极。
记录材料评估的结果。维护每个筒仓和每种材料类型的材料属性记录。使用此记录来指导清洁决策并确定可能表明出现问题的趋势。
结论
材料特性决定清洁难度。了解这些特性使工厂工程师能够选择适当的清洁方法，估计清洁时间和成本，并计划预防性维护。
本文描述的简单评估方法可供任何工厂工程师使用，无需专门设备。抓握测试、桩测试、划痕测试、水测试和沉降测试提供了指导清洁决策的实用信息。
对于大多数材料来说，最重要的特性是水分含量。干燥的物料比湿的物料更容易流动。控制湿度通常是最有效的预防措施。对于无法控制湿度的材料，必须根据其其他性能选择清洁方法。
颗粒尺寸、内聚力、硬度、可压缩性、温度敏感性和化学性质都会影响清洁难度。将清洁方法与这些特性相匹配可以增加成功的可能性，并减少清洁的时间和成本。
了解其材料的工厂工程师可以做出更好的清洁决策。他们在需要时进行清洁，而不是按照固定的时间表进行清洁。他们选择有效的方法，而不是可用的方法。他们通过预测材料特性将如何影响筒仓性能来防止出现问题。
