دليل تخطيط مصانع إعادة تدوير الألومنيوم

لماذا يجب تحديد تخطيط المصنع قبل تركيب المعدات

YUXI العامة خط إعادة تدوير خردة الألومنيوم تُشير هذه الصفحة إلى نقطة مهمة: لا ينبغي إجبار مقاطع الألمنيوم، والخردة المختلطة، والألواح الخفيفة، والعلب، والرقائق، والعجلات، والمسبوكات على المرور عبر عملية واحدة ثابتة. وينطبق المبدأ نفسه على تخطيط المصنع. فخط تقطيع مقاطع الألمنيوم يحتاج إلى مساحة استقبال وتغذية مختلفة عن مسار تكوين قوالب الرقائق. تحتاج عملية التعبئة إلى وصول نظيف للفرز والتوزيع، بينما يحتاج خط الخردة المختلطة إلى مساحة أكبر للحجر الصحي، وتقليل الحجم، ومعالجة المرفوضات، وأخذ عينات المنتج.

تصف وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) المعالجة الأولية للألمنيوم الثانوي بأنها عملية فرز ومعالجة النفايات لإزالة الملوثات وإعداد المواد المعاد تدويرها للمرحلة التالية من العملية. كما تشير الوكالة إلى أنه يمكن دمج خطوات المصنع أو إعادة ترتيبها وفقًا لنوعية النفايات ومصدرها والمعدات المتاحة ومواصفات المنتج. وهذا وصف للعملية، ولكنه في الوقت نفسه قاعدة لتخطيط المصنع: يجب أن يتوافق التصميم المادي للمصنع مع التدفق الفعلي للمواد الخام والإنتاج المطلوب، بدلاً من الاعتماد على مخطط خط إنتاج عام.

وفقًا لتجربتنا، تظهر معظم مشاكل التخطيط بعد بدء التشغيل. ويقوم المشغلون بالتعويض عن ذلك عن طريق إنشاء أكوام مؤقتة، أو إيقاف الصناديق في الممرات، أو نقل المخلفات عبر المسار الرئيسي، أو ترك أبواب الخدمة مسدودة بسبب ضيق المساحة المخطط لها. وتبدو هذه الحلول المؤقتة بسيطة خلال الأسبوع الأول. ولكن بعد ستة أشهر، تصبح هذه الحلول هي طريقة التشغيل المعتادة.

ابدأ بتصميم المخطط التخطيطي، لا بمخطط المبنى

لا تكون مخططات ورشة العمل مفيدة إلا بعد تحديد أساس المشروع. في بعض الأحيان، يبدأ المشترون بتحديد طول المبنى ويسألون عن عدد الآلات التي يمكن أن تتسع له. ونحن عادةً ما نقلب السؤال: ما هي المواد التي يجب أن تدخل، وما هي المنتجات القابلة للبيع التي يجب أن تخرج، وما الذي يجب أن يحدث بين هاتين النقطتين؟

قد يحتاج أحد العملاء إلى خط إنتاج مدمج يعالج نوعًا واحدًا من المواد الأولية الثابتة. بينما يتلقى عميل آخر هياكل الهدم، والأغلفة المصبوبة، وبقايا الإنتاج المختلطة في نفس اليوم. ويحتاج الموقع الثاني إلى مساحة أكبر للحجر الصحي والفرز، حتى لو كان كلا المشروعين يقدمان نفس السعة الإنتاجية الاسمية.

المعلومات التي يجب توفرها قبل إعداد الرسم التخطيطي الأول

• حدود الموقع، وأعمدة المبنى، ومواقع الأبواب، ومستويات الأرضيات، وارتفاع السقف القابل للاستخدام.
• رسومات الترتيب العام للمعدات المؤكدة، وليست الصور المصغرة الموجودة في الكتالوج.
• ارتفاعات التغذية والتفريغ، وزوايا الناقلات، وهندسة نقاط النقل.
• أبعاد الرافعات الشوكية والرافعات والرافعات الشوكية ذات الملاقط ونطاقات دورانها.
• متطلبات الصيانة: إزالة الغطاء، ورفع العمود أو الدوار، والوصول إلى الشفرات، وإمكانية الوصول إلى منصة الصيانة.
• الإمداد بالكهرباء، ومسارات الكابلات، والهواء المضغوط، والمياه، أو الصرف الصحي، حسب الاقتضاء.
• أحجام حاويات المنتج والمعادن الحديدية والمخلفات والجسيمات الدقيقة، بالإضافة إلى طريقة الاستبدال.
• المتطلبات المحلية المتعلقة بالإطفاء، والبيئة، والبناء، والضوضاء، والغبار، والسلامة المهنية.

المناطق الأساسية في مصنع إعادة تدوير الألومنيوم

1. الاستلام والحجر الصحي

وهذا هو المكان الذي تتولى فيه المنشأة السيطرة على المواد الواردة. يجب توفير مساحة لتفريغ الشاحنات، وإجراء الفحص الأولي، والوزن أو التسجيل، والعزل المؤقت للمواد التي لا تتوافق مع المواصفات المتفق عليها. ولا ينبغي السماح بنقل الحاويات المختومة، والأوعية الضغطية، والبطاريات، والسوائل، والمواد القابلة للاشتعال، والمخلفات الخطرة مجهولة الهوية مباشرةً إلى منطقة المعالجة.

من السهل استبعاد مساحة الحجر الصحي من الرسم لأنها لا تدر أي إيرادات. والمثير للدهشة أنها واحدة من المجالات التي يفتقدها المشغلون أكثر من غيرها عند حدوث تغييرات في جودة العلف.

2. تخزين المواد الخام

يجب فصل الملفات الفردية والخردة المختلطة والألواح والمسبوكات والرقائق عندما تختلف مسارات معالجتها. ويجب ألا تسد مناطق التخزين ممرات الإطفاء أو مخارج الطوارئ أو غرف الكهرباء أو الممرات المخصصة للمركبات. كما يجب أن تتوفر مساحة عمل كافية حول أكوام المواد حتى تتمكن اللوادر من الاقتراب منها دون دفع الخردة إلى الممرات.

3. الفرز المسبق والتحضير

يجب وضع منطقة الفحص اليدوي قبل آلة التقطيع الرئيسية، مع توفير وصول آمن ومسار واضح للمواد المرفوضة. اعتمادًا على المواد الواردة، قد تعمل هذه المنطقة على إزالة قطع الفولاذ السائبة، والمطاط، والخشب، والزجاج، والصمامات، والإطارات، والمحامل، والسوائل العالقة، أو القطع ذات الحجم الزائد. والهدف من ذلك ليس فرز كل شيء يدويًّا، بل هو تجنب المخاطر التي يمكن تجنبها وحماية المعدات اللاحقة من المواد التي لا تندرج ضمن المواد المحددة المسموح بتغذيتها.

4. التغذية الخاضعة للرقابة

يجب أن تربط قادوس التغذية والناقل اللودر بمرحلة المعالجة الأولى دون إحداث زوايا عمياء أو إجبار العمال على المرور بين المعدات المتحركة. قد تتشابك القطع الطويلة أو تتراكم فوق بعضها، لذا فإن زاوية الاقتراب وفتحة القادوس أمران مهمان. قد تتطلب الخردة الرقيقة طريقة احتواء مختلفة. يجب ترك مساحة كافية لإزالة أي تراكم تحت الإجراءات المعتمدة للعزل بدلاً من تصميم مساحة تشجع على الوصول غير المخطط له.

5. التقطيع والتكسير الثانوي

بالنسبة للمقاطع الضخمة والإطارات والخردة الخفيفة المختلطة، عادةً ما تكون المرحلة الأولية لتقليص الحجم هي أكبر منطقة صيانة. يجب أن يُظهر المخطط الجانب الفعلي للخدمة في آلة تمزيق المعادن, ، والوصول إلى محرك الدفع والنظام الهيدروليكي (إن وُجد)، ومسارات إزالة الشبكات أو الأعمدة، وطريقة رفع المكونات الثقيلة.

ثانوي الكسارة المعدنية المطرقية ويمكن إضافتها عندما يتطلب الأمر مزيدًا من الحرية في الحركة أو نطاقًا أصغر خاضعًا للرقابة. وتُحدث تلك الآلة تغييرًا جوهريًّا في التصميم: فهي تضيف نقطة نقل أخرى، وتتيح مزيدًا من إمكانية الفحص والوصول إلى الأجزاء المعرضة للتآكل، وتتيح إمكانية إنشاء حلقة إعادة تدوير، كما تفرض متطلبات إضافية للحد من الغبار.

6. الفصل ومراقبة الجودة

بعد عملية تقطيع المواد، قد تستخدم المحطة تقنية الفصل المغناطيسي، والغربلة، بالإضافة إلى عملية اختيارية فاصل التيار الدوامي. لا تحشر هذه الآلات في آخر زاوية متاحة. فالتغذية المستقرة، وتقديم الجسيمات بالشكل المناسب، والفصل النظيف عند التفريغ، كلها عوامل تشكل جزءًا من أدائها.

يجب توفير نقطة أخذ عينات يمكن الوصول إليها بعد كل مرحلة فصل حاسمة. وينبغي أن يتمكن المشغلون من فحص المخلفات الحديدية والمنتجات الألومنيومية والمخلفات غير المعدنية دون الحاجة إلى تسلق الناقلات أو فتح غطاء الحماية أثناء التشغيل.

7. تخزين المنتجات النهائية والمخلفات

يجب إبقاء الألومنيوم القابل للبيع بعيدًا عن الخردة المختلطة الواردة والمخلفات. وينبغي أن تسمح منصات المنتجات بإجراء عمليات الوزن وأخذ العينات واستبدال الصناديق أو الأكياس والتوزيع. أما المواد الحديدية والمواد الدقيقة والمخلفات غير المعدنية، فيجب أن يكون لها مساراتها الخاصة. وعندما تتشارك هذه التدفقات ممرًا ضيقًا واحدًا، يصبح التلوث المتبادل وتأخيرات حركة المرور أمرًا معتادًا.

تنظيم توزيع المصنع وفقًا لتدفق المواد في اتجاه واحد

ليست المسافة الأقصر بين الآلات هي الأفضل دائمًا. فقد تكون مسافة النقل أطول قليلاً، ومع ذلك تحقق أداءً أفضل إذا ما ساهمت في تكوين طبقة مستقرة من المواد، وأتاحت للمشغلين نقطة فحص واضحة، وأبقت منطقة التفريغ بعيدة عن مسار حركة الرافعات الشوكية.

1. أحضر الشاحنات إلى منطقة الاستلام، وليس عبر منطقة المنتجات النهائية. تعد المواد الواردة هي التدفق الأقل قابلية للتنبؤ به، وينبغي احتواؤها في مرحلة مبكرة.
2. انقل المواد المشبوهة جانبيًّا إلى منطقة الحجر الصحي. لا تقم بإرساله في الاتجاه المعاكس عبر مسار التفريغ.
3. قم بتغذية خط المعالجة في اتجاه واحد. تجنب استخدام حلقات الناقل التي تعبر ممرات المشاة أو التي تنقل المواد ذات الأبعاد الكبيرة عبر الممر الرئيسي لحركة المرور.
4. افصل المنتج القابل للبيع عن المخلفات قبل التخزين. يجب أن تكون صناديقهم قابلة للاستبدال بشكل مستقل.
5. دع المنتج يخرج من الجانب المقابل حيثما أمكن ذلك. وهذا يقلل من التفاعل بين المركبات المستلمة والمركبات المرسلة.

ولكن هذا الأمر لا يكون ممكنًا دائمًا في المبنى القائم. وعندما يتعين على المصنع استخدام خط إنتاج على شكل حرف U، يجب أن يظل الطرفان منفصلين ماديًّا. فلا ينبغي أن تشغل الخردة الواردة نفس المساحة الأرضية التي تشغلها منتجات الألومنيوم النهائية التي خضعت للفحص، لمجرد أن المبنى يحتوي على باب واحد كبير.

أولويات التصميم لمختلف أحجام المحطات

لا يحتاج الموقع الصغير إلى نسخة مصغرة من مصنع كبير. بل يحتاج إلى عدد أقل من الحركات وانضباط تشغيلي أكثر صرامة. أما الموقع الكبير، فلا ينبغي أن يكتفي بمجرد زيادة مسافات الناقلات، بل يجب أن يستغل المساحة لفصل المخاطر، وإنشاء مناطق عازلة، وتسريع عمليات الصيانة.

ما هي المساحة التي يجب تخصيصها حول المعدات؟

لا يوجد رقم موحد للمتر المربع يمكن التوصية به بشكل مسؤول. تعتمد المساحة الإجمالية للمصنع على مسار العملية، وقيود الموقع، والمساحات التي تشغلها الآلات، ومعدات النقل، والدعامات الهيكلية، والممرات، ومسارات الرافعات، ومساحات التخزين، وغرف التحكم، والمرافق، وممرات الصيانة، والمسافات الآمنة.

استخدم أربعة مظاريف لكل آلة

لقد وجدنا أن المساحة المخصصة للصيانة هي أول ما يتم استبعاده عندما يصبح المخطط مكتظاً. وهذا يوفر مساحة أرضية فقط حتى موعد الصيانة الرئيسية الأولى. وبعد ذلك، يتحمل المصنع تكلفة المساحة المفقودة من خلال تكاليف إضافية تتعلق بالعمالة، وعمليات التفكيك، وفترات التوقف عن العمل.

تحقق من المساحة الرأسية بنفس الدقة التي تتحقق بها من المساحة الأرضية

قد يؤدي ارتفاع تفريغ الناقل، وأنابيب تصريف الغبار، ومنصات الصيانة، والارتفاع الحر للرفع إلى استحالة إنشاء الخط حتى لو كان يتناسب مع مخطط الأرضية. تأكد من وجود دعامات السقف، وعوارض الرافعات، وأنظمة الإضاءة، وأجهزة الرش، والأنابيب، وحوامل الكابلات. تحقق أيضًا مما إذا كان بإمكان الرافعة الشوكية أو الرافعة المتحركة الوصول إلى كل نقطة صيانة دون عبور منطقة الناقل المحمية.

تخطيط الأرضية والأساسات

يجب تثبيت الآلات الثقيلة الثابتة، كما يجب أن تتحمل الأرضية الأحمال المقصودة. ويقع تصميم الأساسات بدقة على عاتق المهندسين المحليين المؤهلين، باستخدام الأحمال المؤكدة للآلات والقوى الديناميكية ومعلومات التربة أو البلاطة. ولا يجوز إتمام تصميم الأساسات استنادًا إلى مخطط تسويقي أولي.

تحتاج غرف المرافق وجمع الغبار والتحكم إلى تخطيط خاص بها

موقع الأجهزة الكهربائية وأجهزة التحكم

يجب وضع غرفة المعدات الكهربائية في مكان نظيف وجاف ويسهل الوصول إليه ومحمي من صدمات الرافعات. ويجب أن تصل مسارات الكابلات إلى كل آلة دون أن تشكل خطرًا للتعثر أو تعيق إمكانية التوسعة في المستقبل. ويحتاج المشغلون إلى رؤية واضحة لنقاط التغذية والنقل الحيوية، ولكن يجب ألا يقع مركز التحكم داخل منطقة دوران المركبات.

الغبار والمواد الدقيقة

قد تتسرب الجسيمات الدقيقة من عمليات التقطيع، والسحق الثانوي، والغربلة، ونقاط النقل. يجب أن يحدد التصميم كل مصدر، ومسار القناة، ونقطة التجميع، وطريقة التنظيف الآمنة. وعادةً ما يؤدي إضافة مسار طويل ومُرتجل للقناة بعد التركيب إلى ضعف كفاءة التقاط الجسيمات وصعوبة الصيانة. يجب تقييم مخاطر الغبار القابل للاشتعال ومخاطر الحريق وفقًا للمتطلبات المحلية، مع مراعاة المواد الواردة فعليًّا وحجم الجسيمات والتلوث ونظام التجميع.

الصرف والمواد الرطبة

تتطلب رقائق التصنيع أو الخردة الرطبة مسارًا مخصصًا للتحكم في السوائل. تتطلب قواعد إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) الخاصة بأسطح المشي والعمل الحفاظ على نظافة مناطق العمل والممرات وإبقائها جافة قدر الإمكان؛ وفي حالة استخدام العمليات الرطبة، يلزم توفير تصريف للمياه وأماكن جافة للوقوف. وهذا أحد الأسباب التي تجعل من غير المناسب حشر عمليات جمع البرادة والتصريف وتكويرها في منطقة استقبال عامة للخردة المختلطة.

الهواء المضغوط ونقاط الخدمة

ضع وصلات الخدمة في أماكن لا تتقاطع فيها الخراطيم مع الممرات. حدد نقاط العزل واجعلها في متناول اليد. كما تحتاج الشاشات والشفرات والأحزمة وقطع الغيار الاحتياطية إلى منطقة تخزين مخصصة؛ وإلا فإنها ستُترك بجانب الآلة أو داخل ممر الصيانة.

اجعل السلامة جزءًا لا يتجزأ من التصميم، لا تضفها لاحقًا كعنصر ثانوي

لا يمكن للتصميم أن يحل محل وسائل الحماية الآلية أو إجراءات التشغيل، ولكنه يمكن أن يتيح العمل بأمان. وتشترط إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) توفير مسافات أمان كافية في الأماكن التي تتحرك فيها معدات المناولة الميكانيكية، وممرات خالية ومُعلَّمة بوضوح، وتخزينًا مستقرًا، ونظامًا جيدًا لتنظيم المكان. كما تشترط إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) توفير وسائل حماية من المخاطر مثل نقاط الانضغاط، والأجزاء الدوارة، والمواد المتطايرة، وبرنامجًا للتحكم في الطاقة لأغراض الصيانة والإصلاح.

في أحد مشاريع التصدير، بدا الرسم التخطيطي سليمًا إلى أن أضاف المشتري حاويات المنتج الفعلية. فقد حجبت الحاويات محطة الإيقاف الطارئ وضيقت ممر الوصول إلى جهاز الفصل. وكان التصحيح بسيطًا قبل التركيب، لكنه أصبح مكلفًا بعد ذلك. لذا، يجب رسم الصناديق والرافعات الشوكية وأدوات الصيانة — وليس الآلات فقط.

الأخطاء الشائعة في تصميم مصانع إعادة تدوير الألومنيوم

الآلات موضوعة على مسافة قريبة جدًا من بعضها البعض

الحجم الصغير مفيد، أما صعوبة الوصول فليست كذلك. يجب أن يُظهر الرسم الأبواب مفتوحة، والشبكات المُزالة، ومسار رفع الأجزاء الرئيسية المعرضة للتآكل. فقد تكون الفجوة الضيقة التي تتسع لمشغل واحد عديمة الفائدة عندما تكون هناك حاجة إلى عربة أدوات أو رافعة متحركة.

تم تصميم المحطة على أساس السعة الإنتاجية الاسمية فقط

لا تشمل السعة الإنتاجية ذروات التخزين، أو التغذية البطيئة، أو تغيير الصناديق، أو عمليات فحص الجودة. قم بإضافة مخازن مؤقتة في الأماكن التي تتطلبها العملية، وليس في كل مكان. قد يكون من المفيد وجود مخزن مؤقت قبل مرحلة التغذية المستقرة. وعادةً ما تخفي الكومة العشوائية الموجودة بين ناقلين وجود عنق زجاجة.

تتقاطع مسارات الرافعات الشوكية مع نقاط الفرز اليدوي

وهذا يؤدي إلى حدوث تأخيرات ومخاطر حتى في حالة عدم وقوع أي تصادم. حيث يتنحى المشغلون جانبًا، وتصبح عملية التغذية غير منتظمة، ويتم إيقاف الصناديق في أي مكان يتوفر فيه مساحة. لذا، يجب توجيه المعدات المتحركة خارج المنطقة المعتادة للمشغلين كلما أمكن ذلك.

يتم تخزين الألومنيوم الجاهز والخردة الواردة في نفس الحجرة

وهذا يوفر جدارًا واحدًا، لكنه يخلق مشكلة تلوث. وينبغي أخذ عينات من المنتج التجاري وتخزينها بشكل منفصل عن الأعلاف المخلوطة، والمخلفات الحديدية، والمخلفات غير المعدنية.

لم يتم تخصيص أي مساحة لعمق العملية في المستقبل

قد تبدأ المحطة بعمليات التقطيع والإزالة المغناطيسية، ثم تحتاج لاحقًا إلى الغربلة أو الاسترداد بالتيارات الدوامة أو الفرز باستخدام أجهزة الاستشعار. يجب تخصيص مساحة كافية لمحاذاة الناقلات، والسعة الكهربائية، ومساحة أرضية واقعية. فنادراً ما تكون عبارة “يمكننا نقل الخط بأكمله لاحقًا” خطة توسع اقتصادية.

يُعتبر جهاز جمع الغبار من الملحقات

إذا لم يظهر في الرسم الشفاطات، والمجاري الهوائية، ومعدات التجميع، وفتحات التنظيف، فإن النظام لم يتم تخطيطه فعليًّا. ويجب أن يتناسب التصميم النهائي مع المخاطر التي تنطوي عليها المواد الخام والجزيئات الدقيقة الفعلية.

الأسئلة الشائعة حول تخطيط مصانع إعادة تدوير الألومنيوم

المراجع والملاحظات المتعلقة بالمصادر

1. وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) AP-42، الفصل 12.8: عمليات الألمنيوم الثانوية ؟ المعالجة المسبقة للخردة، والفرز، والتنظيف الميكانيكي، وتقلبات العملية.
2. OSHA 29 CFR 1910.176 ؟ المسافات الآمنة لمناولة المواد، والممرات المُعلَّمة، والتخزين الآمن، والنظافة العامة.
3. إرشادات إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) بشأن حماية الآلات: المتطلبات العامة ؟ مراجع تتعلق بالحماية، وتثبيت الآلات الثابتة، والتحكم في الطاقة.
4. OSHA 29 CFR 1910.147 ؟ التحكم في الطاقة الخطرة أثناء أعمال الصيانة والإصلاح.
5. OSHA 29 CFR 1910.22 ؟ أسطح للمشي والعمل وممرات الدخول والخروج نظيفة ومنظمة وجافة.