Иногда приятно гордиться своей страной. Россия — это самые протяженные железнодорожные пути, высокие уровни добычи полезных ископаемых, а также продолжительные зимы. В отдельных регионах зима начинается в октябре и заканчивается в апреле. И зимний период в нашей стране суров вплоть до -40° С, а иногда и ниже. Спросите меня, к чему все это, а я вам отвечу: всё что добыто из недр земли, необходимо перевезти, и большая часть перевозок ведётся с помощью железной дороги. А теперь перейдём к фактам.
Для перевозки сыпучих рудных и нерудных материалов используются следующие виды вагонов.
1. Полувагон предназначен для перевозки грузов, не требующих защиты от атмосферных осадков. Так как полувагоны не имеют крыши, то это позволяет полностью механизировать погрузку. Для перевозки сыпучих грузов существуют полувагоны с люками в полу, которые позволяют механизировать выгрузку таких грузов. Стандартные грузоподъёмность и объём — 71 т. и 75,2 м3 соответственно.
2. Хоппер (англ. hopper — бункер) — разновидность полувагона, используемая для массовых перевозок удобрений, цемента, зерна и других сыпучих грузов. Для защиты от атмосферных осадков применяются крытые хопперы с загрузочными люками на крыше. Грузоподъёмность хопперов — 70 тонн, средний объём 60-72 м3, 81-87м3. Загрузка и разгрузка грузов осуществляется спецтехникой сверху.
3. Думпкар (англ. dump — опрокидывать, car — вагон) — вагон-самосвал. Он используется для перевозки и механизированной разгрузки сыпучих и крупнокусковых грузов. Главная особенность вагона думпкара заключается в его способности наклона при выгрузке грузов. К раме вагона думпкара, которая, напомним, находится в нижней части вагона под листами и амортизирующими брёвнами, присоединяют пневматические цилиндры.
В цилиндры поступает сжатый воздух, который вырабатывает локомотив и приводят их к действию. Пневматика наклоняет вагон, а борты, которые легко отцепляются — не препятствуют выгрузке сыпучих материалов из вагона думпкар. Эти манипуляции способствуют значительному увеличению скорости разгрузки груза из вагона. Объём кузова думпкара составляет 50 м3.
Добываемые полезные ископаемые имеют естественную или приобретённую влажность, до определённого уровня эта влажность никак не отразится на условиях перевозки материала железной дорогой при отрицательных температурах. Но чаще всего влажность сыпучего материала будет достаточна высокой, и это приведёт к такому явлению как «смерзаемость».
Смерзаемость — есть свойство товара превращаться в сплошную плотную массу и частично терять свою сыпучесть при отрицательной температуре, а также примерзать к стенкам вагонов. При смерзаемости происходит слипание частиц вещества, которое тем больше и сильнее, чем мельче и шероховатее частицы вещества, больше влажность и пористость. Смерзаемости в наибольшей степени подвержены пористые, рыхлые, мелкозернистые руды и полезные ископаемые. Крупнокусковые твёрдые навалочные грузы более устойчивы к смерзаемости.
Мероприятия по борьбе со смерзаемостью могут быть профилактические, т. е. предупреждающие смерзание, и восстанавливающие сыпучесть смерзшегося груза.
Профилактические мероприятия производятся грузоотправителем. они должны быть безвредны либо полезны для последующего использования груза по назначению. Мероприятия, восстанавливающие сыпучесть груза, требуют больших затрат энергии, труда и времени и отрицательно сказываются на организации транспортного процесса.
Способы борьбы со смерзаемостью делятся по принципу действия на физические, химические, физико-химические и механические.
К физическим способам относятся: замораживание с последующим разрушением корки для придания крупнокусковой структуры; обезвоживание объектов; выстилание дна и стен вагонов; создание несмерзающихся прослоек (пересыпка) из гигроскопических материалов — опилок, соломы, камыша; обмасливание груза минеральными маслами; оттаивание (размораживание) в специальных закрытых помещениях — тепляках или нагревательных камерах или под открытым небом — паром, горячей водой, горячим воздухом или продуктами сгорания, инфракрасными излучателями.
Для оттаивания смерзшегося в вагонах груза применяют инфракрасные излучатели, представляющие собой тепловые экраны с установленными на них специальными лампами инфракрасного излучения, либо керамические и металлические поверхности, нагреваемые газом, электроспиралями. Экраны должны иметь температуру 550-650 °С. Наивыгоднейшее расположение ламп и экранов от материала 160-480 мм.
Химические способы основаны на способности некоторых химических веществ поглощать влагу из груза и при этом выделять тепло. обычно для этих целей используют негашеную из- весть из расчёта 15–30 кг извести на 1 т груза. известью нельзя обрабатывать руды, идущие на флотацию, в частности медные руды.
В остальных случаях химические способы безвредны. Препарат либо смешивается с грузом, либо засыпается под него. Физико-химические способы основаны на способности некоторых химических веществ образовывать водные растворы с низкой температурой замерзания.
Так, например, 23,1-процентный водный раствор NaCl замерзает при температуре –22,4 °С, а 58,8% раствор СаС12 — при –54,9 °С. Механические способы предусматривают рыхление смёрзшегося груза.
Наиболее рациональны профилактические меры — выпуск продукции с влажностью, предотвращающей смерзаемость и замораживание товара с перелопачиванием. В зимнее время руды должны иметь влажность не более 4%, мелкокусковые пористые каменные угли — не более 5%, апатитовый концентрат — не более 0,5%.
Из вышеприведённой информации мы можем предварительно сделать следующие выводы:
• у РЖД есть рекомендации по перевозке сыпучих грузов в зимнее время (ПРиКаз от 5 апреля 1999 года N 20Ц «об утверждении Правил перевозок смерзающихся грузов на железнодорожном транспорте»;
• универсального недорогого средства по борьбе со смерзаемостью пока не создано;
• способы по разгрузке смёрзшихся грузов на текущий момент зависят от принимаемой стороны и могут варьироваться от простых боковых вибраторов до полноценных комплексов по разгрузке.
Теперь перейдём к извечному вопросу: «что делать?» (в контексте чтобы было недорого и быстро). Для поставщиков грузов, с моей точки зрения, это должен быть комплексный подход.
1. Снижение влажности груза путём выморозки перед погрузкой с механическим измельчением. Или сушка для снижения влажности продукта (текущие варианты сушилок позволяют использовать рекуперативное тепло — низкая цена).
2. Обработка вагонов средствами, предотвращающими примерзание груза к стенкам вагонов. Свой выбор я бы остановил на продуктах на основе отходов крупнотоннажной органической химии. Они сохраняют свои свойства при температуре окружающей среды до –60 °С, имеют расход порядка 10-15 кг на вагон и при этом стоят недорого.
Для потребителей, с моей точки зрения, решение надо рассматривать, исходя из объёмов потребляемого сырья и скорости его переработки. Так как рынок предлагает различные технические устройства по ускорению разгрузки вагонов со смёрзшимся грузом.
Например, недорогой вариант для малых объёмов — это боковые и вагонные вибраторы, чья производительность может достигать до 300т\час.
А в случае больших объёмов уже потребуется стационарный пункт разгрузки, который в зависимости от оснащения сможет обрабатывать от 20 вагонов\час.
Также можно отметить такой фактор, как выявление узких мест при разгрузочных работах в зимнее время. Нельзя исключать тот факт, что, например, при перевозке угля у нас всё пойдет по плану, но зимнее время вносит свои коррективы, и зачастую происходит застревание крупных кусков угля на решётке вагоноопрокидывателя, которые придётся удалять вручную.
Внедрение механизированных средств удаления таких кусков позволяет ускорять процесс разгрузки вагонов. Конечно, срок окупаемости таких усовершенствований колеблется от 5 до 8 лет, но снижение времени вспомогательных операций позволяет ускорять весь процесс в целом, что приводит к дополнительным положительным экономическим эффектам.
В заключении хочу сказать, при решении любой задачи нужно использовать комплексный подход, который поэтапно должен привести к улучшению процесса в целом.
Текст: Павел Герасимов
Спасибо!
Теперь редакторы в курсе.