國內除鐵器的分類、性能特點及應用選型

1、國內除鐵器的分類、性能特點及應用選型摘要介紹了電磁除鐵器和永磁除鐵器的應用現(xiàn)狀,簡要介紹了電磁除鐵器 (風冷式、 水冷式、油冷式、振動式、超導式等 和永磁除鐵器 (帶式、板式、翻板式、管道式、 柵格架式、滾筒式等 的優(yōu)缺點,并探討了除鐵器研發(fā)展方向。關鍵詞 除鐵器 電磁除鐵器 永磁除鐵器除鐵器是一種產(chǎn)生強大磁場吸引力的設備,它能將混雜在非磁性物料中的鐵磁性雜 質清除,以保證輸送系統(tǒng)中的破碎機、研磨機等機械設備安全正常工作,同時可有 效地防止因大、長鐵件劃裂輸送機皮帶的事故發(fā)生。除鐵器廣泛用于冶金、礦山、選煤廠、電廠、陶瓷、玻璃、水泥、建材、化工、食 品及飼料加工行業(yè),在新興的垃圾處理工業(yè)中,也

2、需要除鐵器回收廢物中的鋼鐵。 尤其在煤炭和陶瓷行業(yè)中,煤中混有的雷管、鐵釘?shù)辱F雜質不僅影響安全生產(chǎn),而 且影響出口煤炭的質量和聲譽;陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中使用的石灰石、硅石、白云石、長 石等原料,?；蚨嗷蛏俸需F及鐵的化合物,鐵質對陶瓷產(chǎn)品危害極大,它常使瓷 器外表面產(chǎn)生褐色或黑色斑點,影響產(chǎn)品的白度,降低陶瓷產(chǎn)品的等級。因此利用 除鐵器除鐵這一環(huán)節(jié)就顯得非常重要。近年來,為滿足工業(yè)生產(chǎn)的多種需要,研制 開發(fā)出了大量的新型除鐵器。除鐵器按磁力來源不同,分為電磁除鐵器和永磁除鐵器。電磁除鐵器實質上是一種 直流電磁鐵,其勵磁線圈在通電過程中產(chǎn)生強磁場,將非磁性物料中的鐵件吸起。 永磁除鐵器是以高矯頑力、高

3、剩磁的稀土磁性材料釹鐵硼和鐵氧體組成磁源,以形 成強力磁場,用于吸除鐵磁性雜物,整機不通電,無能耗。電磁和永磁除鐵器的具 體分類和應用如下 。1 電磁除鐵器電磁除鐵器按卸鐵方式可分為自動卸鐵和人工卸鐵兩種;按冷卻方式可分為自然冷 卻式、強迫風冷式、水冷式、油冷式、熱管冷卻式等;此外還有超導式和振動式電 磁除鐵器。(1自然冷卻式。采用內部充填導熱硅脂 (或柏油、石英砂、桐酸樹脂、環(huán)氧樹脂等 , 外部可加焊散熱翼片。該種設備體積小、質量輕、結構簡單,密封性能好,安裝、使用和維修 都很方便且價格便宜。能適應各種惡劣環(huán)境。其缺點: 體積較小,勵磁導線短, 所產(chǎn)生的磁場較小;散熱效果不好,長時通電后.磁

4、感應強度衰減嚴重; 無自 卸皮帶,間斷作業(yè)。(2強迫風冷式。采用低噪聲離心風機或軸流戴惠新等:除鐵器應用現(xiàn)狀及其發(fā)展方 向 2007年第 9期風機對電磁線圈進行強迫風冷。其優(yōu)點: 本體外圍有一套冷卻 線圈系統(tǒng).其線圈繞組可以較多,散熱效果得到改善,能獲得較大磁場; 一般備 有自卸皮帶清理雜質,可連續(xù)作業(yè)。其缺點是: 由于僅靠本體兩側的風扇冷卻, 對線圈內部散熱并不好. 整體冷卻效果不太理想, 內部溫升大; 長時間連續(xù)作業(yè), 磁感應強度易衰減; 由于進出風口水氣、灰塵、雜質等易進人造成堆積或積炭, 難以清除,從而影響使用效果和壽命;體積較大,質量大,對安裝、場地等要求 較高。(3水冷式。水冷式電

5、磁除鐵器勵磁導線中空,通過循環(huán)泵使去離子水在空心導線內 循環(huán),帶走通電導線產(chǎn)生的熱量。由于結構特殊,有以下優(yōu)點:采用低電壓、大電流方式進 行勵磁,磁感應強度高; 內部溫升小,長期運行、磁感應強度衰減小。缺點是:結構復雜,需配備輔助散熱系統(tǒng),如循環(huán)泵、散熱器、泵壓和水溫報警裝置等, 占地面積大,安裝工作量大;磁感應強度大,不易安裝自卸皮帶,雜質去除需斷 電;電器部分結構復雜,維修量大。 成本較高; 由于其冷卻系統(tǒng)靠去離子水循環(huán)和風扇散熱, 而水的冰點又在 0 ,故如果在我國北方使用,其散熱系統(tǒng)無法過冬。若去離子水改成防凍液,又無法 避免防凍液對空心導線的腐蝕。(4油冷式。勵磁線圈全部浸泡在高壓絕

6、緣冷卻油中。線圈與油充分接觸,產(chǎn)生的熱 量能及時傳導給冷卻油,熱量不集中。該機內部溫升較小,散熱均勻,可長時間連續(xù)運轉;隨 時間推移,磁感應強度衰減也較小。密封性能好,能在各種惡劣環(huán)境中使用。但其 缺點是體積大,質量大,成本較高,對安裝場地、空間、鋼結構等都有較高要求。 長期使用后,油中金屬離子增多,造成沉積,難以徹底換油,由于受溫升限制,磁 場強度在額定懸掛高度中心一般在 0. 1 T 以下。(5熱管冷卻式。 采用被稱為 “ 熱超導 ” 的高效熱管作為散熱元件, 其當量導熱系數(shù)比鋼 管高300多倍,傳熱性能優(yōu)異,具有均勻的溫度特性,冷卻效果好,可靠性高,能適應各 種惡劣環(huán)境,壽命長。在熱管散

7、熱段安裝二次散熱翼片,擴大了散熱面積,利用氣 一液相變傳熱,不需任何外界動力源,節(jié)能降耗。并且其結構緊湊,自重小,安裝 維修方便。 其缺點是熱管的成本較高, 制作工藝要求比較高, 化學清洗、 機械加工、 惰性氣體保護焊、管殼的檢漏、高真空度的獲得及封口測試等,只要有任何一項出 現(xiàn)偏差都可能影響其散熱性能。(6振動式電磁除鐵器。該機勵磁線圈通人直流電后,在篩料網(wǎng)四周形成不均勻磁場 區(qū),當被處理的物料通過篩料網(wǎng)時,混雜在物料中的散鐵顆粒被吸留住,而非磁性 物料在振動電機的作用下均勻通過篩料網(wǎng),達到除鐵的目的.廣泛應用于磨料、化 工、耐火材料、玻璃和陶瓷等行業(yè)去除小顆?；蚍蹱罘谴判栽?(60400

8、目 中鐵磁 性雜質,有體積小,質量輕,效率高,安裝、維修方便等優(yōu)點。其主要形式: 自然冷卻振動式除鐵器,其冷卻方式同上所述自然冷卻式電磁除鐵器相同,其磁場 性能較低;雙液冷卻振動式除鐵器,采用油冷加水冷方式進行冷卻,其磁場性能較高,熱態(tài)性能穩(wěn)定,但價格也較貴。 (7超導式電磁除鐵器。該除 鐵器本體線圈采用鈮鈦超導線, 線圈在一 269低溫環(huán)境下, 當電流通過鈮鈦導線時, 其電阻為零。電能全部轉化為磁能,實現(xiàn)節(jié)能、強磁。目前國內尚無廠家生產(chǎn)。 2 永磁除鐵器永磁除鐵器是隨著我國稀土技術的發(fā)展而開發(fā)的新型除鐵器。我國稀土資源廣泛, 各種稀土永磁材料發(fā)展應用均十分迅速。永磁除鐵器按卸鐵方式可分為帶式

9、自動卸鐵、板式人工 卸鐵、手動式卸鐵和翻板式卸鐵 4類。另外還有管道式、隔柵式、柵格架式、通道 式、永磁滾筒、轉筒式等。(1帶式永磁除鐵器。 帶式永磁除鐵器其特點是自動卸鐵, 磁場恒定, 無冷熱態(tài)變化, 故障點少,在 1 200 mm 帶寬以下應用較普遍。由于目前磁屏蔽技術發(fā)展還不過關, 所以給制造、運輸、安裝、操作、維修均帶來不少麻煩。例如大塊鐵被吸上磁箱存 在著既有可能拋不掉,從而夾死皮帶燒毀電機的問題。同時又難以清除,并有可能 對磁塊造成損壞,因而在大規(guī)格的應用上受到一定的限制。(2板式人工卸鐵式永磁除鐵器。在所有除鐵器中最為簡單,價格低,占用空間位置 小,制造安裝維修方便。按照配置方式

10、大致可分為兩種,即懸掛固定式和底部固定 式。懸掛固定板式除鐵器適于安裝在膠帶輸料皮帶機的上方,而底部固定板式除鐵 器適于裝在下料斗或溜槽的下方。這種類型的除鐵設備適于含鐵雜質較小、較少的 場合,而且輸送料流厚度最好不超過 100 mm 。該設備工作時,夾雜鐵物直接被吸引 在磁力板上,需進行定期人工卸鐵,較為費力。(3手動式永磁除鐵器。手動式永磁除鐵器卸鐵時采用搖手把利用刮板將鐵件刮到磁 場外的方式進行除鐵,但一般還不能用于有較大鐵件的場合。(4翻板式永磁除鐵器。翻板式永磁除鐵器卸鐵時將磁系翻轉約 9O 。,使鐵磁性物質 自動脫落, 其外形有提升磁系脫離磁場 (抽屜式 的結構, 其外形尺寸和帶式

11、相比長度 較短,高度略高,操作較方便簡單。(5管道式永磁除鐵器。管道式除鐵器是一種濕法作業(yè)的除鐵設備。該設備主要由磁 棒插人管道內構成。該設備適用于漿料中的除鐵場合,特別適用于微細顆粒鐵物的清除。主要 用于水泥、糧食、玻璃、化工等行業(yè)除鐵,其結構簡單,但一般為人工卸鐵 (也有管 道式電磁除鐵器 。 其結構有除鐵器外置式除鐵器附在管道一邊或兩邊 (一般管道為 矩形 ;除鐵器內置式除鐵器位于管道中央呈圓錐形 (一般管道為圓形 。(6柵格架式永磁除鐵器。這種除鐵器采用多根磁棒間隔而成。由于柵格架上方安置 了導流板,它可使物料中的夾雜鐵受磁棒吸住的幾率增大。為了使該裝置適于不同的給料器, 該裝置可根據(jù)

12、用戶要求訂制成圓形格架和方形格架。該裝置適于 12. 5 mm 以下的 物料除鐵場合。(7隔柵式永磁除鐵器。一般為管狀,采用擠壓式磁場布置,既可用于干式除鐵,又 可制成濕式管道除鐵器。主要用于化工原料、紙漿、礦物等原料的除雜,磁場強度 高、梯度大,但深度較小,均勻性較差。(8通道式永磁除鐵器。這種除鐵器主要采用兩塊磁力板由框架組合而構成。該通道 框架上方也設有導流板,可使物料的除鐵率達到最高。該設備的最大優(yōu)點是可使塊料 (5O60 mm 中的機械鐵能得到充分和有效清除。(9永磁滾筒式除鐵器。它主要由一個多極固定磁系和一個由非導磁材料制成的圓筒 構成。固定磁系的包角為 180。或者 360。,圓

13、筒圍繞該磁系轉動或者整個磁滾筒轉動。一般可 用來代替帶式輸送機主動輪,既可帶動皮帶輸送物料,同時又起到分選的作用,在 鋼廠鋼渣回收利用、礦山鐵砂石粗選、非磁性物料除雜中起著重要的作用,操作簡 單。該設備適于 50 mm 以下的粗顆粒物料輸送過程中的除鐵。(1O轉筒式永磁除鐵器。 該設備的磁系及轉筒構造與上述的滾筒式除鐵器的基本一樣。 不同的是該轉筒是由一個獨立的電機來驅動,因而可進行連續(xù)且獨立除鐵。它非常適于物 料流中含鐵量大的除鐵場合。永磁除鐵器的優(yōu)點:磁吸力特強、工作性能穩(wěn)定、結構簡單緊湊、能耗小.質 量輕、操作及維修方便。生產(chǎn)過程中突然停電時,除鐵器所吸住的鐵質物不會再 次排人原料中。缺

14、點有: 磁感應強度的提高受技術限制; 運輸安裝不方便, 吸附大的鐵件不易卸下; 運輸和安裝過程中的振動,易引起磁結構變化,造成磁 力衰減; 對溫度變化較大的地區(qū),溫差對磁感應強度有影響; 自卸式永磁除 鐵器由于配備自卸皮帶, 交流電機所產(chǎn)生的交變磁場對本體磁力有影響; 造價高、 使用歷史短。3 除鐵器的發(fā)展方向 目前，隨著科技的發(fā)展，運輸皮帶越來越寬(已達 2 400 mm、帶速也越來越高(已達 57 ms、料層也越來越厚(已達 500 mm、處理量也越來越大(已達 7 200 th、 除雜要求也越來越高(除凈率要求達 98以上， 因而對除鐵器提出了更高的要求。 因 此，未來除鐵器的研究發(fā)展方

15、向主要有以下幾個方面。 (1精細除鐵。由于原料在加工過程中難免混人一些細小鐵件和設備磨損產(chǎn)生的細鐵 粉，有時還混有少量鐵鈦質礦物，而工業(yè)上對除雜要求卻越來越高，要除去這部分 較細的鐵雜質就必須提高除鐵器的除鐵能力，向精細方向發(fā)展。 (2高磁場、高梯度。根據(jù)磁力是磁場強度與磁場梯度的乘積的原理，采用多種聚磁 方法和應用更好的材料，使除鐵器在額定懸掛高度中心的磁場強度已達到 90、120、 150 mT，同時梯度也越來越大，所以磁力也越來越大。出現(xiàn)了超強磁除鐵器，其磁 力指數(shù)是常規(guī)除鐵器的 4 倍多。 (3節(jié)能方面。電磁除鐵器是靠電流產(chǎn)生磁場，在使用過程中會消耗大量電能，而且 其散熱系統(tǒng) 也需要消

16、耗能量。雖然永磁除鐵器不需消耗電能，但是在某些行業(yè)電磁除鐵器有不 可替代的優(yōu)勢(如陶瓷廠，因此節(jié)能降耗就成了電磁除鐵器的發(fā)展趨勢。譚昆玲 在 分析了電磁除鐵器的運行特點后，提出了一種技術方案，即當出現(xiàn)鐵件時給激磁線 圈加上 100的全額電壓；當沒有出現(xiàn)鐵件，僅需保持已吸起的鐵件不墜落階段，加 上 10左右的全額電壓，使整個設備運行時基本處于冷態(tài)。這樣既可解決線圈散熱 與密封之間的矛盾，也可大大提高出現(xiàn)鐵件時的磁吸引力，降低生產(chǎn)廠家的鋼材鐵 材消耗和綜合成本，降低使用廠家的成本。 (4控制自動化_1 。過去除鐵器的控制系統(tǒng)多采用斷電器一接觸器邏輯控制，其可靠 性、靈活性、可維護性、自檢能力、安全

17、保障能力及通信能力等都不高?，F(xiàn)在除鐵 器的控制系統(tǒng)往往采用 PLC 進行控制，不僅提高了自身的可靠性，減少維護量，而 且可以方便地與其它自動控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，在上位機的統(tǒng)一管理下，進一步提高整個 系統(tǒng)乃至企業(yè)生產(chǎn)工序的自動化程度。PLC 是一種數(shù)字式運算操作的電子系統(tǒng)，專 門應用于工業(yè)環(huán)境下的生產(chǎn)現(xiàn)場，易與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，監(jiān)控能力強、 易于擴展。目前控制要求越來越高，如采用以太網(wǎng)等，對 PLC 的配置也從簡單化、 小型化向復雜化、中型化發(fā)展。 (5開發(fā)大功率除鐵器。除鐵器除鐵能力的判定原來往往以磁場強度來表征。李勇 等人對除鐵器的除鐵能力進行了研究，認為影響除鐵能力的因素除磁場強度外，更

18、 重要是除鐵器的功率。因此，開發(fā)大功率除鐵器以提高除鐵能力，將是以后的發(fā)展 方向。 (6研制新型電磁除鐵器電源。電源是電磁除鐵器的主要構件之一，其性能決定了除 鐵器的運行 狀態(tài)和性能。盡管利用二極管和可控硅制造的除鐵器電源具有制造工藝簡單、成本 低等優(yōu)點，但其交流諧波分量大、功率因數(shù)低、相間容易不平衡和不宜于實現(xiàn)智能 控制。高學朋引介紹了利用 IGBT 和 MOSFET 設計制造的新型除鐵器電源。它具有功 率因數(shù)高、易于控制、成本低、節(jié)能和易于與其它智能設備連接等優(yōu)點。同時，在 設計中充分利用了電磁除鐵器的電感量大，直流電阻小的電感特性，省去了中頻變 壓器或濾波電感等一些常規(guī)電源必要的元器件，

19、降低了成本，使之成為具有較高性 價比的新型電磁除鐵器電源。 4 結論 近年來國內外對除鐵器研究較少，但是大部分行業(yè)對產(chǎn)品的除雜要求卻越來越高， 所以今后一段時間需要不斷尋找新型材料，尋求新方法，研發(fā)新型除鐵器，以提高 除鐵器的性能。同時，如何在現(xiàn)有條件下更好的利用除鐵器，發(fā)展新工藝也是值得 研究的方面。 獲得臨界溫度為 43 K 的鐵基超導體 自從層狀銅氧化合物高溫超導體發(fā)現(xiàn)以來，科學家一直都在致力于尋找更高臨 界溫度的新超導體。然而，長期以來，臨界溫度高于 40 K 的超導體只有銅氧化合物 超導體。中國科技大學微尺度國家實驗室陳仙輝教授在國際上首次獲得臨界溫度超 過 40 K 的鐵基超導體，相關研究發(fā)表在 6 月 5 日出版的英國自然雜志上37。研 究人員通過電阻率和磁化率測量表明，該體系的超導臨界溫度已達到 43 K，是除銅 氧化物高溫超導體之外第一個臨界溫度超過 40 K 的非銅氧化物超導體，突破了“麥 克米蘭極限”(即傳統(tǒng)超導臨界溫度最高只能達到 39 K，說明該體系是一個非傳統(tǒng)的 高溫超導體。有關專家認為，非銅氧化合物鐵基超導體的發(fā)現(xiàn)，無論