Склады минеральных удобрений

Последние годы экспорт минеральных удобрений составляет ощутимую долю экспортных доходов государства и, несмотря на колебания мировых цен, экспорт удобрений неуклонно растёт и будет ещё больше расти в перспективе.

Также, хотя всё больше удобрений на этапе выхода с завода-производителя затариваются в пластиковые пакеты и мешки, биг-беги и контейнеры, львиная доля минеральных удобрений перевозится навалом, в железнодорожных вагонах-хопперах и морских судах-балкерах. К тому же, даже при упаковке до отгрузки удобрения зачастую проходят через склад для стабилизации температуры и влажности.

Склады для хранения удобрений навалом делятся на 3 основных типа: бункерные, хребтовые и купольные.

Бункерные склады представляет собой вертикальную ёмкость, круглую (силос) или прямоугольную в сечении, высота бункера равна, или, что чаще, больше ширины (диаметра). Бункеры изготавливаются из железобетона или стали, подача осуществляется ленточным конвейером сверху, обычно без использования выгрузного устройства. 

Как следствие, из-за большой высоты падения в начале заполнения бункера происходит разрушение частиц удобрений (гранул или кристаллов), затем высота падения уменьшается, но возрастает давление выше лежащих слоёв удобрений вниз, что также приводит к разрушению гранул, сводо- и глыбообразованию, уплотнению нижних слоёв, слёживанию пылеватой фракции.

Разгрузка бункеров, как правило, осуществляется самотёком – открытием задвижек в нижней части бункера, иногда с применением вибропитателей или радиальных шнеков, расположенных в основании бункера для полной очистки. Бункерные склады мало распространены и редко закладываются в проекты в последнее время, были популярным компоновочным решением во второй половине XX века и для решения задачи хранения небольших объёмов удобрений – в пределах нескольких тысяч тонн.

Другой, сравнительно новый способ организации склада – использование купольных складов, представляющих собой полусферу из железобетона, с навалом удобрений только на пол или как на пол, так и на несущие стены. Современные технологии строительства позволяют обеспечить высокую несущую способность стен, что даёт возможность наваливать материал на стены на высоту более 10 метров и выходить на высокие значения ёмкости склада. Купольная форма позволяет разместить компактный склад в стеснённых условиях существующей инфраструктуры предприятия, популярна на морских терминалах, отличающихся высокой стоимостью земли. С точки зрения забора материала купольный склад может разбираться мобильной пневмоколёсной/гусеничной техникой (бульдозеры, фронтальные ковшовые погрузчики, иногда в сочетании с питателями, работающими из-под завала), могут иметь радиальный скребковый заборщик, перемещающий материал от краёв к центру склада, на заглублённый ниже уровня пола питатель, или иметь систему «вибро-дна», когда почти весь пол склада выступает как вибро-питатель.

К сожалению, на 2020 г. строительство купольных складов значительно отстаёт от западной Европы и Юго-восточной Азии из-за отсутствия нормативной документации.

Наиболее распространённый тип складов - хребтовый. Он представляет собой линейно вытянутое строение с двускатной крышей, в котором материал обычно подаётся сбрасывающей тележкой из-под конька по середине склада, иногда с использованием телескопируемого выгрузного устройства типа «кливленд-каскад», и распределяется по сторонам в соответствии с углом естественного откоса. Иногда такой склад имеет центральную стену, на которую может наваливаться материал, и разделяющую склад на 2 равные части, и может иметь поперечные вертикальные стенки, формирующие изолированные отсеки, позволяющие обеспечивать сортовое хранение материала. Разбор таких складов редко осуществляется фронтальными погрузчиками через проёмы в наружных стенах, а, как правило – скребковыми заборщиками (кратцер-кранами), портальными или полупортальными (реже стреловыми консольными). Благодаря неограниченной длине хребтовый склад может иметь неограниченную ёмкость (до 300 000 и даже 450 000 т), а использование скребковых заборщиков (кратцер-кранов) позволяет максимально бережно перемещать материал со склада на выдающий конвейер, не разрушая гранулы и не вызывая чрезмерного пыления. Что примечательно, иногда хребтовые склады для хранения минеральных удобрений и соли строят из дерева, так как металл и бетон подвержены сильному коррозионному воздействию со стороны хранящегося материала, в то время как для дерева эти вещества напротив, действуют как консервант и антисептик.

В случае, если хребтовый склад большой ёмкости (от 20 000 т и более), не имеет деления материала на сорта и требует большой производительности на забор – используют портальные кратцер-краны.

Благодаря самонесущей конструкции (пролётная балка трапециевидной формы опирается на концевые, перемещающиеся по рельсам вдоль обеих сторон склада), такой кратцер-кран предъявляет минимальные дополнительные требования к строительной конструкции – ему нужен только подкрановый путь, и он добавляет всего несколько метров к наружным габаритам склада. Портальный кратцер-кран может иметь до 4-х рабочих (сгребающих) стрел, может подавать забираемый материал одновременно на 2 рабочих конвейера (с обеих сторон склада), обеспечивая производительность до 6 000 т/час. Устойчивость концевым балкам добавляют боковые прижимные ролики, которые не позволяют крановым колёсам сходить с рельса. Одно из существенных технологических затруднений, свойственных портальным кратцер-кранам – перекос портала при забегании одной стороны относительно другой, что при некорректной работе системы противоперекоса может привезти к разрушению металлоконструкции.

Если хребтовый склад имеет несколько сортов, имеет небольшую ёмкость (10 000 т или менее), или небольшой ширины (в силу стеснённых условий), часто применяют полупортальные кратцер-краны, у которых высота одного подкранового рельса существенно выше, чем другого (разница составляет 15-25 м). Одна концевая балка полупортального кратцер-крана двигается по подкрановому пути, расположенному под крышей, вторая примерно по поверхности.

Такие заборщики имеют меньшую металлоёмкость, установленную мощность, ресурс металлоконструкции, технологически проще в проектировании и изготовлении и ощутимо меньше стоят. Полупортальные кратцер-краны чаще стоят на складах с продольной стеной, разделяющих хребтовый склад на 2 половины, хотя это и не обязательное требование.

На концевую балку со стороны кабины кратцер-крана может быть установлена укладочная стрела, что делает его универсальной машиной – стакер-реклаймером, укладчиком/заборщиком.

Для складов небольшой ширины (порядка 20 м) можно также использовать консольные стреловые кратцер-краны: у них оба подкрановых рельса расположены с одной стороны вдоль склада, и металлоконструкция имеет пилон, от которого к стреле идёт канат механизма её подъёма и опускания. Консольные стреловые кратцер-краны используются как на открытых, так и на закрытых складах. 

Таким образом, использование современных строительных технологий и перегрузочного оборудования предлагает проектировщикам, изготовителям удобрений и стивидорам широкую палитру компоновочных решений для любых исходных технических требований.