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浅析除铁设备的比较与选用

点击数：89462011-05-16 20:00:36　来源：http://www.chutieqi.cn

建材、化工、医药、食品等各行各业都存在原材料需要除铁的问题，尤其是建材行业各种抛光砖、卫生洁具、瓷片、日用瓷、仿古砖的表面质量都或多或少存在色斑、针孔、色泽不均、白度的问题，而原材料及加工过程中铁及铁磁性杂质的排出则是解决上述问题的重要途径。陶瓷原料随着多年的过度开采，优质原料逐步枯竭，与产品表面质量要求愈来愈高形成强烈的反差，这就迫使建材企业要加大投入来解决原材料的除铁问题，但从另一个角度讲除铁的投入对表面质量的提高有四两拨千斤的效果。企业提高除铁效果，并不是投入越大效果越好，这应根据企业原材料状况、质量要求、产量进行整体规划，科学合理地投入，以达事半功倍的效果。  
    
      除铁设备种类繁多，但基本要求是一致的。即合理的背景场强表场　、高的磁场梯度、尽可能长的磁化流程、合理的工作温度、合理的流速、及时的清洗、节能、安全、方便操作。除铁设备的分类不尽相同，但我认为：从其本质分不过二类：一种是运用表磁，低梯度磁场的；另一种是运用空间磁场及软磁介质，高梯度磁场的，下面我们来一一分析介绍。 

      一、表磁、低梯度磁场除铁  
      大多数企业使用的磁棒、磁板、滚筒式除铁设备，它们的原理都是运用永磁体表面剩磁或挤压的表磁场进行工作，因而磁场梯度低。表磁除铁又可细分为： 

      １、轴向充磁永磁棒  
       它是运用轴向充磁的圆柱形磁体同极挤压将磁场通过极片挤出。它的工作磁场呈圆环形，沿轴向每隔１５～１８㎜形成一个磁性工作圆环，磁材一般用Ｎ３５，磁体节圆处表磁为７５００Ｇｓ，磁棒外径通常为２５、３２。整条磁棒强磁表积约为总面积的１／６，而表磁在空间衰减很快，例如材质为Ｎ３５的２５磁棒节圆处表磁为８０００Ｇｓ，则在离开节圆１毫米处的空间约为６５００Ｇｓ左右。一般而言磁棒越粗，在空间衰减越小，这也是选 用粗磁棒的原因之一。在选择磁棒时存在一个误区，即认为表磁愈高愈好。其实一定牌号的磁材它的性能是一定的，若要片面追求表磁则可能牺牲其它指标，如矫顽力，它是磁材使用寿命的一个主要因素，所以有的企业买磁棒时表磁比较高，但时间不长表磁就低了很多，除铁效果也差了。所以磁棒的几何尺寸及表磁都有一个合理、经济的选择。例如Ｎ３５磁材磁棒一般用２５、３２即可，不必追求大直径，磁棒节圆处表磁为７５００Ｇｓ左右是一个合理、经济、安全的选择，也保证了一定的使用寿命。  
磁棒使用的主要问题：
      １　磁棒的节圆数和节圆处表磁：例如Ｎ３５、２５磁棒，１４～１５㎜／节时，节圆处表磁６０００Ｇｓ左右，１７～１８㎜／节时，节圆处表磁７５００Ｇｓ左右是比较合理的。
       ２　磁棒的数量与排列办法
       ａ、磁棒的数量包括节圆数和直径　决定了吸铁的有效面积，这应根据原料含铁量、流量、产品质量要求及磁棒清洗的频率而定。作为磁棒的表磁７５００Ｇｓ左右，原料中档，产量２５～３０ｔ／ｈ浆料，只要磁棒排列合理，清洗及时，用２５×４００的磁棒２５０支左右就可以生产高档抛光砖了，关键是如何排列和保证及时清洗。  
      ｂ、排列办法：①卧式横排：一般可以是两层，由于放浆时浆液高度大于磁棒磁场作用范围，再来磁棒槽太长不能及时清洗，所以有的企业用４００～５００条效果也不满意。②卧式交错排列：沉井式，这种办法比卧式横排要好一些，但也存在相当多的无磁场作用的空间，这种沉井式槽许多企业用磁棒如２５×５００  １０００条左右，清洗用高压水，如果用高压水表磁为７５００Ｇｓ的磁棒很难冲干净，且高压水的高频冲击也是造成磁棒退磁的一个原因，如果用人工很难及时清洗。所以目前有的工厂每条槽虽有上千条磁棒但是产品的表面仍然存在较多的铁斑。③竖直交错排列：这是一种较为合理的排列办法，浆料在交错的梳状排列的磁棒中流动，迫使浆料不断地改变流动方向，使磁性微粒被磁棒吸住的机会大增加。这种排列加上及时清洗就可用数量不多的磁棒达到理想除铁的效果。我们将磁棒安装成多条一组，并配有专用清洗机，每次可清洗一组或多组磁棒，提高了清洗的效率，一条３００支磁棒的槽，仅用一个工人即可管理除铁与振筛了，除铁效果可达到目前优质抛光砖的表面质量。  
      ３　磁棒除铁设备的比较  
      磁棒的合理排列与及时清洗可生产高质量的瓷砖，这就催生出手动、半自动、全自动磁棒清洗式除铁机，磁棒式自动除铁机每台机用数十条磁棒除铁，用多台串联使用，方可达到除铁效果，可连续除铁工作，减少人工的费用。半自动的磁棒机结构简单投入少、效果好、故障少、根据产量与质量变动可灵活调整磁棒数量、使用灵活得到用户的好评。陶瓷生产企业可对磁棒槽，半自动磁棒除铁机和全自动磁棒除铁机进行比较加以选用。以２５×４００磁棒２５０支为例，磁棒槽、半自动磁棒除铁机、全自动磁棒除铁机设备一次投入资金的比例为１：１．５：３．５。 

       ２、径向充磁永磁除铁棒  
      在目前市场上有少数工厂用径向充磁的圆柱形磁材生产除铁棒。径向充磁的磁材其可运用的磁场是分布在平行于轴线上二条相对的圆周面上的直线磁场，其表面场强６５００Ｇｓ，但有效工作面积为轴向充磁磁棒的二分之一。也有运用径向充磁生产除铁机的，但有效作用面较低，所以效果有待进一步观察。  
      ３、滚筒式除铁机：永磁滚筒式除铁机是一种弱磁性除铁机，其特点是作用面积大，深度较好，表磁较低约３０００Ｇｓ左右　，适合于矿山、建材等物料强磁大颗粒铁磁杂质的分选，由于陶瓷行业可选的除铁设备太少，所以也有使用它来除铁，但现在已基本退出陶瓷生产行业。 

      二、空间磁场除铁机  
      顾名思义它就是在工作空间分布着相对均匀的磁场，而其中的软磁介质则起着聚磁、增磁与产生高的磁场梯度的作用。由于磁场力等于磁场强度与磁场梯度的乘积，所以在磁场强度不变的情况下，提高磁场梯度就可提高磁场力，而市面一般的电磁除铁机其背景场强为１０００ Ｇｓ左右，由于介质、藕片的作用产生了高的磁场梯度，故也有一定的除铁效果。目前用于空间磁场的除铁机主要有：  
     １、高梯度电磁除铁机：电磁除铁机在陶瓷行业使用的多数是直流电在励磁绕组中产生中空恒定的磁场来进行工作的。通常在中空磁场中放置软磁的藕片可起聚磁和提高磁场梯度而达到提高磁力的结果。对电磁除铁机而言，主要参数是背景场强和工作场强，背景场强是指在磁场的几何中心处不加软磁介质时的场强，通常可用特斯拉计准确测出。而工作场强在加入介质后几何中心的场强，一般不易测得，按经验为背景场强的１．５～２．５倍。从目前陶瓷行业使用的电磁除铁机实测的背景场强为：８００～１５００Ｗ时约为７００～１２００Ｇｓ；３．５～５ｋＷ时约为１５００～１８００ Ｇｓ１３ｋＷ时约为３５００ Ｇｓ。所以目前陶瓷行业使用的高梯度电磁除铁机背景场强在７００～３５００ Ｇｓ左右，而工作场强为１４００～７０００Ｇｓ左右。磁电是一门边缘学科，它的设计涉及多学科多领域的知识。目前电磁除铁机设计方面存在一些不足，依笔者实际经验得出：要产生３５００Ｇｓ的背景场强，则励磁功率应在７ｋＷ左右。据了解目前使用电磁除铁机一般清洗周期为１～４小时，从泥浆含铁量知：如果电磁除铁机除铁效果较好，必然要求频繁地清洗５～１０分钟　，否则就会被铁磁杂质塞住，而实际情况正好相反。电磁除铁机如果设计合理，就取决于其背景场强——即励磁功率——机器的成本和能耗。所以目前小功率电磁除铁机的先天不足，使它只适合于小流量、质量要求一般的产品生产。     
      ２、高梯度强磁永磁王除铁机：佛山市达威磁电设备有限公司目前生产的高梯度强磁永磁王除铁机采用闭合短磁路设计，采用高性能磁材和能产生高梯度磁场的软磁介质。工作腔背景场强为３０００～１５０００Ｇｓ，有０．１～２５ｔ／ｈ的处理量，控制有手动、半自动、全自动。已广泛用于卫生洁具、日用陶瓷、瓷片、防古砖、食品、塑料行业。经厂家使用反映，该机不仅能除机械铁，由于介质产生极高的磁场梯度还可除去部分氧化铁，对于釉、坯浆、水煤浆除铁效果较理想，经部分高岭土生产企业使用，对氧化铁的去除也较其它除铁机好，其效果是磁棒和小功率电磁除铁机达不到的。   
      对于近年来出现的高档抛光砖为聚晶微粉，它加工瓷砖后的效果是高通透，看起来有玉的感觉，这种产品首先选料极其考究，工艺也十分复杂，而且材料的除铁非常关键，它不仅要除净机械铁，并且要尽可能多地除去氧化铁，这样烧出的砖才能晶莹剔透如玉一般。笔者曾同数个有影响的聚晶微粉砖生产企业探讨并着手解决这类问题，我们采用的是两级除铁，第一级粗除采用常规的磁棒槽，尽可能多地将机械铁排除，然后采用达威磁电设备有限公司的高梯度强磁永磁王除铁机将泥浆里的细小机械铁和部分氧化铁排除，以达到高质量的除铁目的，实践证明这种方法是目前行之有效的高效高精度除铁方法。  
      
      综上所述，除铁办法各种多样，本文可能挂一漏万。但除铁设备的基本要求是万变不离其中，即根据企业原材料状况、产量及质量要求，选择合理的磁场强度、高的磁场梯度，合理的流速、流程和及时的清洗，节能、安全、操作方便，就是好的除铁设备。