ferriet

Als mensen over ferrieten praten, denken veel mensen meteen aan kleine kernen in de elektronica. Maar in onze branche – in mijnbouwapparatuur – is het een heel ander verhaal. Hier is ferriet niet alleen een materiaal, maar vaak een sleutelelement in magnetische scheidingssystemen. Vaak ben ik het feit tegengekomen dat ingenieurs, gewend aan hoogfrequente toepassingen, de vereisten voor stabiliteit en mechanische sterkte van ferrietelementen in zware steengroeveomstandigheden onderschatten. Constante trillingen, temperatuurveranderingen van -40 tot +50, schurend stof - dit alles creëert een omgeving waarin de laboratoriumparameters van het materiaal naar de achtergrond verdwijnen en de "overlevingsvermogen" ervan naar voren komt.

Wat verwachten we eigenlijk van ferriet in een afscheider?

Als we de theorie terzijde schuiven, hangt in de praktijk alles af van een aantal eenvoudige maar strenge eisen. Magnetische inductie zou stabiel moeten blijven, zonder merkbare achteruitgang, na duizenden bedrijfsuren onder belasting. Dit is niet een situatie waarin je zomaar een ferriet met de maximale initiële inductie uit een catalogus kunt halen. Vaak is de temperatuurcoëfficiënt belangrijker. Ik herinner me dat we bij een van de eerste projecten een afscheider installeerden met ogenschijnlijk uitstekende ferrietblokken. In de zomer, tijdens de piekdienst, steeg de temperatuur in de werkruimte en daalde de afzuigefficiëntie met 15-20%. Het bleek dat het materiaal een te hoge negatieve inductie-TCR had. We moesten het hele ontwerp van het magnetische systeem herzien en compensatie-elementen toevoegen.

Het tweede punt is de weerstand tegen demagnetiserende velden. Tijdens bedrijf, vooral wanneer een stuk steen vastzit of tijdens een stroomstoring, kunnen gepulseerde velden met een omgekeerde richting ontstaan. Als de dwangkracht van het ferriet onvoldoende is, kan lokaal een onomkeerbaar verlies van magnetische eigenschappen optreden. Dit is niet altijd direct zichtbaar, maar leidt geleidelijk tot het ontstaan ​​van ‘dode zones’. op de afscheidertrommel en daardoor tot productverliezen. Dit controleren wij niet alleen op de stand, maar ook na elke 500-1000 motoruren op een echt object, waarbij we het veld meten met een contact-Teslameter op controlepunten.

En natuurlijk mechanische sterkte. Ferrieten zijn brosse materialen. Standaardplaten of segmenten kunnen barsten door een sterke puntinslag tijdens de installatie of door het te vast aandraaien van de bevestigingsbouten. We zijn al lang overgestapt op het gebruik van ferrietelementen in speciale schokabsorberende polyurethaancassettes. Dit is niet alleen bescherming, maar ook compensatie voor thermische uitzetting - stalen behuizing en ferriet hebben verschillende coëfficiënten, zonder dat er na verloop van tijd spanningen ontstaan ​​zonder een dempende laag.

Ervaringen en fouten: een geval met een droog scheidingssysteem

Ik wil graag een voorbeeld geven van een project dat mij veel heeft geleerd. We hebben het over een droog magnetisch scheidingssysteem voor de verrijking van ijzerertsconcentraat. Het doel was om afvalgesteente in een vroeg stadium te verwijderen om de belasting van brekers en molens te verminderen. Het concept omvatte de toepassing van een krachtige trommelscheider met een meerpolig systeem op basis van ferrietmagneten.

In eerste instantie werd gekozen voor een standaardconfiguratie met Y30 strontiumferrietblokken. Op papier klopte alles. Maar tijdens de tests bleek dat het fijne ertsstof, dat onvermijdelijk ontstaat tijdens het proces, wordt gemagnetiseerd en een soort ‘pluisjes’ creëert. op het oppervlak van de trommel. In de loop van de tijd werd deze laag dichter, waardoor de kloof tussen het ferriet en het verwerkte materiaal groter werd, waardoor de veldgradiënt en de scheidingsefficiëntie kritisch werden verminderd. Bijna elke dienst moesten we de rij stilleggen voor het schoonmaken.

De oplossing werd niet gevonden in het vervangen van het ferriet, maar in het veranderen van het ontwerp. In plaats van een gladde trommel maakten ze een geribbelde trommel, met longitudinale groeven, waar minder stof zou verstoppen. En de ferrietblokken zelf waren ingesloten in afgedichte behuizingen met geforceerd blazen van lagedruklucht. Dit loste het probleem gedeeltelijk op. Maar de belangrijkste conclusie was deze: bij het werken met droge materialen kan de berekening van het magnetische systeem niet alleen op de zuivere fractie worden uitgevoerd; het is noodzakelijk om het gedrag van de stofcomponent en het effect ervan op het magnetische veld te modelleren.

Overigens hebben we in dit project samengewerkt met ingenieurs van het bedrijf LONGI. Ze gaven alleen hun visie op het trommelontwerp, gebaseerd op hun ervaring met de productie van mijnbouwapparatuur. Hun website, https://www.ljmagnet.ru, kan worden bekeken om de schaal te begrijpen: het bedrijf is actief sinds 1993 en produceert duizenden eenheden apparatuur per jaar. Hun praktische aanpak, waarbij de theorie direct in de werkplaats of op de testlocatie wordt getest, helpt vaak dergelijke “stofproblemen” te voorkomen. problemen in de ontwerpfase.

Kwesties van levering en kwaliteitscontrole van ferrietelementen

Een van de niet voor de hand liggende problemen is het waarborgen van de homogeniteit van de ferrietbatch. Stel dat u 200 standaardplaten van 100x50x20 mm bestelt. De parameters in ieders paspoort zijn normaal. Maar als je er een magnetisch systeem van gaat samenstellen, waarbij de platen dicht bij elkaar worden geplaatst, kan er een inductiespreiding van 5-7% optreden. Voor een afscheider met een hoge gradiënt is dit al van cruciaal belang: in plaats van een uniform veld worden sterke en zwakke strepen verkregen.

Wij hebben onze eigen acceptatieprocedure ontwikkeld. Ten eerste is de selectieve meting niet 10%, maar bijna 30% van de batch. Ten tweede meten we niet alleen de inductie in het midden van de kachel, maar ook in de hoeken. Het komt voor dat vanwege de eigenaardigheden van persen of sinteren de randen vanuit het midden verschillende eigenschappen hebben. Als de spreiding groot is, worden dergelijke platen naar minder kritische eenheden gestuurd of teruggestuurd naar de leverancier. Duur? Ja. Maar het is goedkoper dan het opnieuw uitvoeren van het magnetische systeem van een voltooide scheider bij de klant.

Een andere nuance is geometrie. Het lijkt erop dat een plaat een plaat is. Maar als de vlakheidstolerantie niet wordt gehandhaafd, verschijnen er microspleten tussen de elementen bij het assembleren van de verpakking. In de lucht. En hij demagnetiseert. Hierdoor wordt de berekende adhesiekracht niet bereikt. Daarom specificeren we nu in de technische specificaties altijd niet alleen magnetische parameters, maar ook strikte toleranties op de geometrie, vooral voor ferrietelementen die zullen werken in geprefabriceerde systemen met minimale openingen.

Alternatieven en hybride systemen: is er leven zonder ferriet?

Natuurlijk is er de afgelopen jaren veel gesproken over zeldzame aardmagneten op basis van NdFeB. Hun energieproduct is onvergelijkbaar hoger. Maar als het gaat om grootschalige systemen die honderden tonnen materiaal per uur verwerken, wordt de prijs een bepalende factor. Het vervangen van een ton ferriet door een neodymiummagneet verhoogt de kosten van het apparaat meerdere keren, niet met percentages. Daarom wordt in de nabije toekomst geen volledige afschaffing van ferrieten bij industriële magnetische scheiding verwacht.

Het pad van hybride systemen lijkt veelbelovender. Het hoofdveld wordt bijvoorbeeld gecreëerd door krachtige elektromagneten of zeldzame aardelementen, en ferrietconcentrators of poolstukken worden gebruikt om een ​​specifieke gradiënt te vormen of extra vangzones te creëren. Ferriet werkt hier niet als veldbron, maar als geleider en vormgever. Hierdoor kunt u het belangrijkste voordeel ervan benutten: stabiliteit en voorspelbaarheid van gedrag over een breed temperatuurbereik.

LONGI Corporation, dezelfde fabrikant met een oppervlakte van 140.000 m2 en een team van ruim 1.200 mensen, heeft oplossingen in zijn portfolio waarbij ferrietelementen worden geïntegreerd in complexe magnetische systemen van fijne scheiders. Hun aanpak, wanneer meer dan 60% van de werknemers hoger opgeleid is, is juist voelbaar in zulke complexe ontwikkelingen waarbij het nodig is om materiaalkunde, elektromagnetisme en werktuigbouwkunde te combineren. Dit is niet alleen het assembleren van ijzer, dit is technisch werk waarbij het begrijpen van de mogelijkheden en beperkingen van ferriet een basisvaardigheid is.

Kijkend naar de toekomst: wat zou er kunnen veranderen?

Als we het over trends hebben, zal de belangrijkste ontwikkeling naar mijn mening niet in de richting van een revolutionair nieuw materiaal liggen, maar in de richting van het optimaliseren van het gebruik van bestaande ferrieten. Ten eerste is het een verbetering van de sintertechnologie om de uniformiteit en mechanische sterkte van producten van groot formaat te vergroten. Een plaat van een halve meter of meer die niet bang is voor schokbelastingen is al een serieus voordeel.

Ten tweede zullen dekking en bescherming steeds belangrijker worden. Ontwikkeling van duurzame polymeer- of composietcoatings die ferriet niet loslaten tijdens thermische cycli en het beschermen tegen schurende slijtage en de corrosieve atmosfeer in werkplaatsen. Dit heeft rechtstreeks invloed op de levensduur van alle apparatuur.

En tot slot de digitalisering. Introductie van sensoren om de temperatuur van ferrietelementen in realtime te bewaken en de bedrijfsmodi van de afscheider aan te passen. Hoewel dit op dit moment misschien overdreven lijkt, kan proactieve diagnostiek enorme hoeveelheden geld besparen als het gaat om continue processen met hoge kosten voor downtime. Ferriet zal, als het hart van het magnetische systeem, een steeds attentere en intelligentere houding ten opzichte van zichzelf vereisen. Niet als verbruiksartikel, maar als een belangrijk onderdeel van de waardeketen.