除鐵器在水泥行業(yè)的應(yīng)用

Magnetic Separator Application in the Cement Industry

霍玉紅

隨著我國(guó)水泥行業(yè)的蓬勃發(fā)展，水泥產(chǎn)量越來(lái)越高，水泥廠規(guī)模越來(lái)越大，在水泥生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)不可避免地混進(jìn)大量有害鐵質(zhì)材料，如不及時(shí)清除，將影響水泥質(zhì)量，嚴(yán)重的將會(huì)損害設(shè)備影響生產(chǎn)，因此必須在水泥生產(chǎn)線中加入除鐵器裝置對(duì)水泥中混進(jìn)的鐵件加以清除，以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

1 人工卸鐵管道式永磁除鐵器

在水泥行業(yè)中，最早引入的一種除鐵裝置為人工卸鐵管道式永磁除鐵器，該永磁除鐵器一般用于產(chǎn)量不高、輸送管徑不大（一般＜600mm× 600mm）、管道為垂直安裝或傾斜度與地面夾角＞60°的場(chǎng)合。該除鐵器由一段不銹鋼管道代替原有輸送管道，不銹鋼管道兩邊均有配對(duì)法蘭，用于和原管道聯(lián)接。在不銹鋼管道的一側(cè)（見(jiàn)圖1）或管道兩側(cè)（見(jiàn)圖2）安裝有板式永磁除鐵器，管道另一側(cè)開(kāi)有清理門(mén)，該除鐵器一般由第三代稀土永磁材料NdFeB加入鐵氧體（Sr）組成復(fù)合磁系，具有表面吸力大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、節(jié)能無(wú)耗、磁場(chǎng)穩(wěn)定、外形美觀、安裝使用方便等特點(diǎn)。

當(dāng)水泥細(xì)料均勻通過(guò)管道除鐵器的工作區(qū)域，其中的非磁性物料沿管道流走，而磁性物質(zhì)受到磁力作用，吸附在管道上，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后（視吸附物質(zhì)的多少而定），打開(kāi)側(cè)面清理門(mén)，人工去除鐵質(zhì)，從而達(dá)到除鐵的目的。

如產(chǎn)量較大或者鐵件較多均不適合采用此類(lèi)除鐵器。因?yàn)楫a(chǎn)量較大管徑將較大（現(xiàn)有管徑達(dá)1000mm× 1200mm甚至更大），產(chǎn)量在1000t/h以上，且流速快，這種情況下如采用此類(lèi)除鐵器將難以保證除鐵效果。

2 懸掛式電磁除鐵器

在水泥生產(chǎn)線輸送帶中部的上方（有時(shí)在輸送機(jī)主動(dòng)輪的上方）常采用安裝懸掛式電磁除鐵器（見(jiàn)圖2）的方法除去水泥中含有的鐵磁性物質(zhì)。

圖1 傾斜式永磁管道除鐵器

圖2 立式永磁管道除鐵器

其工作原理是，電磁除鐵器線圈通入直流電后，在磁極氣隙中產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)輸送帶所送水泥物料經(jīng)過(guò)電磁鐵下方時(shí)，混雜在水泥中的鐵磁性物質(zhì)在磁場(chǎng)力的作用下，克服重力向電磁鐵方向迅速移動(dòng)并被吸附，從而達(dá)到除鐵的目的。如果是帶式自動(dòng)除鐵器，被吸附的鐵磁性物質(zhì)將隨著

棄鐵皮帶的轉(zhuǎn)動(dòng)被拋落到輸送線旁設(shè)置的集鐵箱內(nèi)。懸掛式電磁除鐵器按除鐵方式可分下列兩種型式：人工卸鐵式和自動(dòng)卸鐵式。按冷卻方式分為下列六種型式：自然冷卻式、風(fēng)冷式、油冷式、熱管冷卻式、蒸發(fā)冷卻式、強(qiáng)迫油冷式。各種型式均有各自的特點(diǎn)，可根據(jù)不同場(chǎng)合，不同處理要求選擇使用不同的除鐵器。電磁除鐵器磁場(chǎng)強(qiáng)度有常規(guī)型（標(biāo)準(zhǔn)型）、強(qiáng)磁型。圖3為使用較多的熱管式電磁除鐵器。在坦桑尼亞TCCL項(xiàng)目、摩洛哥Fes水泥廠熟料產(chǎn)能增加工程、拉法基重慶永川5000t/d水泥項(xiàng)目、幾內(nèi)亞86t/h水泥粉磨站項(xiàng)目、巴拉圭TUPI1000t/d熟料生產(chǎn)線等項(xiàng)目均選用了該型電磁除鐵器。

圖3 懸掛式電磁除鐵器

圖4 帶式永磁除鐵器

這種電磁除鐵器的主要優(yōu)點(diǎn)是適用性廣、壽命長(zhǎng)，可配用PLC智能程控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化遠(yuǎn)程操作、監(jiān)控。電磁除鐵器的缺點(diǎn)是整流控制元件較多、較復(fù)雜、故障點(diǎn)較多，且冷、熱態(tài)磁場(chǎng)強(qiáng)度有差異。

3 帶式永磁除鐵器

隨著第三代稀土永磁材料的發(fā)展，在水泥行業(yè)正越來(lái)越多地使用懸掛式永磁除鐵器。永磁除鐵器采用釹鐵硼復(fù)合磁系，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）磁場(chǎng)恒定、分布合理、作用深度大。

（2）磁場(chǎng)強(qiáng)度大，吸力大。

（3）省電節(jié)能。

（4）無(wú)需整流控制裝置，故障點(diǎn)少。

（5）斷電時(shí)，除鐵器上的鐵磁性物質(zhì)不會(huì)落在輸送物料上。

（6）可用于各種工況及環(huán)境惡劣的場(chǎng)合，適用范圍廣。

（7）壽命長(zhǎng)。

（8）結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)單，維修方便。

其缺點(diǎn)是永磁除鐵器始終有磁，給運(yùn)輸、安裝、調(diào)試、維修帶來(lái)一些麻煩，安全問(wèn)題要尤其重視。我們建議大規(guī)格的除鐵器（寬度1400mm以

上）盡量采用電磁除鐵器。永磁除鐵器有常規(guī)型、強(qiáng)磁型、短梁型、輕型、翻版型、手搖棄鐵型等多種型式，其工作原理與電磁除鐵器相同，帶式永磁除鐵器見(jiàn)圖4。

4 自動(dòng)卸鐵管道式永磁除鐵器

隨著水泥單位時(shí)間處理量的提高，管道口徑的加大，自動(dòng)除鐵的要求，催生了自動(dòng)卸鐵管道式永磁除鐵器?，F(xiàn)主要發(fā)展成兩大系列，一是永磁滾筒式管道除鐵器，二是鏈?zhǔn)接来殴艿莱F器。

4.1 永磁滾筒式管道除鐵器

圖5 干式自動(dòng)卸料永磁除鐵器

圖6 磁鏈?zhǔn)焦艿莱F器

永磁滾筒式管道除鐵器又稱(chēng)干式永磁磁選機(jī)，適用于水泥原料、水泥熟料的干選，可回收水泥中混有的磁性物質(zhì)，除凈率＞90%。物料經(jīng)分選后，被分離成磁性物質(zhì)和非磁性物質(zhì)兩種，分別從各自的排礦口排出。

永磁滾筒式管道除鐵器磁場(chǎng)分布設(shè)計(jì)成弱、中、強(qiáng)磁場(chǎng)，吸引區(qū)為強(qiáng)磁場(chǎng)，過(guò)渡區(qū)為中磁場(chǎng)，分離區(qū)為弱磁場(chǎng)。由于采用目前最新的永磁材料（稀土材料），磁系設(shè)計(jì)合理，具有節(jié)能、適應(yīng)性廣、運(yùn)行可靠、分離效率高、維修方便等特點(diǎn)。

永磁滾筒式管道除鐵器主要結(jié)構(gòu)有永磁滾筒、出鐵口、管道、進(jìn)料板、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等（見(jiàn)圖5）。其工作原理是水泥從輸送管道經(jīng)給料口給料板到永磁滾筒，通過(guò)磁選區(qū)時(shí)，其中鐵磁性物質(zhì)被吸附在圓筒表面，由于高速交變磁場(chǎng)的作用使磁團(tuán)聚分散，磁性物質(zhì)在圓筒表面作磁滾翻至無(wú)磁區(qū)，在滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性力與重力作用下，從出鐵口排出，水泥經(jīng)由出料口到達(dá)下一工作區(qū)域。該磁選機(jī)的缺點(diǎn)是，為了提高分選效率一般需加長(zhǎng)滾筒，占地面積較大（見(jiàn)圖5）。

4.2 鏈?zhǔn)接来殴艿莱F器

該除鐵器改變了傳統(tǒng)磁力滾筒除鐵方式，結(jié)構(gòu)新穎。該機(jī)主要由不銹鋼管道、傳動(dòng)系統(tǒng)、磁鏈（一組一組的）、觀察窗等組成（見(jiàn)圖6），利用多組運(yùn)動(dòng)磁組捕捉鐵雜質(zhì)。

鏈?zhǔn)接来殴艿莱F器一般串接于傾角45°～70°的水泥輸料管道中，當(dāng)水泥流經(jīng)該除鐵器時(shí)，水泥中混有的鐵磁性物質(zhì)被吸附在磁系工作艙的不銹鋼管道下壁上，隨著磁鏈上永磁體的平移而逐漸滑向出鐵口，實(shí)現(xiàn)與物料分離。在出鐵口處，因永磁體沿循環(huán)運(yùn)動(dòng)方向離開(kāi)，間隙增大，鐵磁性物質(zhì)上的吸力越來(lái)越小直至喪失，此時(shí)，在重力的作用下鐵磁性物質(zhì)從出鐵口排出，實(shí)現(xiàn)水泥物料的自動(dòng)除鐵。

該種除鐵器管道水泥流淌順暢、占地面積小、自動(dòng)除鐵、省電節(jié)能，缺點(diǎn)是磁鏈上磁組的吸引深度有限，除雜率受到了一些影響。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于處理要求有差異，水泥的流動(dòng)性及處理量等千差萬(wàn)別，在設(shè)計(jì)選型時(shí)，必須充分了解所處理的水泥的工藝要求，選用最適合的除鐵器類(lèi)型，才能達(dá)到最佳的效果。

[1]陳建生,等.管道式除鐵器概述[J].礦山機(jī)械, 2008,（3）:84-86.

TQ172.632.9

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2013-04-27； 編輯：蔣玉雪