ferrit

När man pratar om ferriter föreställer sig många genast små kärnor inom elektronik. Men i vår verksamhet - inom gruvutrustning - är det en helt annan historia. Här är ferrit inte bara ett material, utan ofta ett nyckelelement i magnetiska separationssystem. Många gånger har jag stött på det faktum att ingenjörer, vana vid högfrekventa tillämpningar, underskattar kraven på stabilitet och mekanisk styrka hos ferritelement i tuffa stenbrottsförhållanden. Konstant vibration, temperaturförändringar från -40 till +50, slipande damm - allt detta skapar en miljö där materialets laboratorieparametrar tonar in i bakgrunden och dess "överlevnadsförmåga" kommer i förgrunden.

Vad förväntar vi oss egentligen av ferrit i en separator?

Om vi ​​förkastar teori beror allt i praktiken på flera enkla men strikta krav. Magnetisk induktion ska förbli stabil, utan märkbar nedgång, efter tusentals timmars drift under belastning. Detta är inte en situation där du helt enkelt kan ta en ferrit med maximal initial induktion från en katalog. Ofta är temperaturkoefficienten viktigare. Jag minns att vi på ett av de första projekten installerade en separator med till synes utmärkta ferritblock. På sommaren, under toppskiftet, hoppade temperaturen i arbetsområdet och utsugningseffektiviteten sjönk med 15-20%. Det visade sig att materialet hade en för hög negativ induktions-TCR. Vi var tvungna att revidera hela designen av det magnetiska systemet och lägga till kompensationselement.

Den andra punkten är motstånd mot avmagnetiseringsfält. Under drift, särskilt när en stenbit har fastnat eller under ett strömavbrott, kan pulserande fält i omvänd riktning uppstå. Om ferritens tvångskraft är otillräcklig kan en irreversibel förlust av magnetiska egenskaper i lokala områden uppstå. Detta är inte alltid omedelbart synligt, men leder gradvis till uppkomsten av "döda zoner". på separatortrumman och, som ett resultat, till produktförluster. Vi kontrollerar detta inte bara på stativet, utan också efter var 500-1000:e motortimme på ett riktigt föremål, och mäter fältet med en kontakt Teslameter vid kontrollpunkter.

Och, naturligtvis, mekanisk styrka. Ferriter är spröda material. Standardplattor eller segment kan spricka från en kraftig punktstöt under installationen eller från överdragning av fästbultarna. Vi har sedan länge gått över till att använda ferritelement i speciella stötdämpande polyuretankassetter. Detta är inte bara skydd, utan också kompensation för termisk expansion - stålhus och ferrit har olika koefficienter, utan att ett dämpande skikt uppstår spänningar över tiden.

Erfarenheter och misstag: ett fodral med ett torrt separationssystem

Jag skulle vilja ge ett exempel på ett projekt som lärt mig mycket. Vi talar om ett torrt magnetiskt separationssystem för anrikning av järnmalmskoncentrat. Målet var att ta bort gråberg i ett tidigt skede för att minska belastningen på krossar och kvarnar. Konceptet innebar användningen av en kraftfull trumseparator med ett flerpoligt system baserat på ferritmagneter.

Inledningsvis valdes en standardkonfiguration med Y30 strontiumferritblock. På pappret stämde allt. Men under testerna visade det sig att det fina malmdammet, som oundvikligen bildas i processen, magnetiseras och skapar ett slags "ludd". på trummans yta. Med tiden blev detta skikt tätare, vilket ökade gapet mellan ferriten och det bearbetade materialet, vilket kritiskt minskade fältgradienten och separationseffektiviteten. Vi var tvungna att stoppa köerna för att städa nästan varje skift.

Lösningen hittades inte genom att ersätta ferriten, utan genom att ändra designen. Istället för en slät trumma gjorde de en räfflad, med längsgående spår, där mindre damm skulle täppa till. Och själva ferritblocken var inneslutna i förseglade höljen med tvångsblåsning av lågtrycksluft. Detta löste delvis problemet. Men huvudslutsatsen var denna: när man arbetar med torra material kan beräkningen av det magnetiska systemet inte utföras endast på den rena fraktionen; det är nödvändigt att modellera beteendet hos dammkomponenten och dess effekt på magnetfältet.

Förresten, i det här projektet samarbetade vi med ingenjörer från LONGI-koncernen. De erbjöd bara sin vision om trumdesignen, baserat på deras erfarenhet av produktion av gruvutrustning. Deras webbplats, https://www.ljmagnet.ru, kan ses för att förstå omfattningen - företaget har varit verksamt sedan 1993 och producerar tusentals enheter utrustning per år. Deras praktiska förhållningssätt, när teorin testas omedelbart i verkstaden eller på testplatsen, hjälper ofta till att undvika sådana "dammproblem". problem på designstadiet.

Frågor om leverans och kvalitetskontroll av ferritelement

En av de uppenbara svårigheterna är att säkerställa homogeniteten hos ferritsatsen. Låt oss säga att du beställer 200 standardplattor med måtten 100x50x20 mm. Parametrarna i allas pass är normala. Men när du börjar montera ett magnetiskt system av dem, där plattorna placeras tätt intill varandra, kan en spridning i induktion på 5-7% uppstå. För en höggradientseparator är detta redan kritiskt - istället för ett enhetligt fält erhålls starka och svaga ränder.

Vi har utvecklat ett eget godkännandeförfarande. För det första är selektiv mätning inte 10 %, utan nästan 30 % av satsen. För det andra mäter vi inte bara induktionen i mitten av kaminen, utan även i hörnen. Det händer att på grund av särdragen med pressning eller sintring har kanterna olika egenskaper från mitten. Om spridningen är stor skickas sådana plattor till mindre kritiska enheter eller returneras till leverantören. Dyr? Ja. Men det är billigare än att göra om det magnetiska systemet för en färdig separator på kundens plats.

En annan nyans är geometri. Det verkar som att en platta är en platta. Men om planhetstoleransen inte bibehålls, uppstår mikrogap mellan elementen vid montering av förpackningen. I luften. Och han avmagnetiserar. Som ett resultat uppnås inte den beräknade vidhäftningskraften. Därför anger vi nu i de tekniska specifikationerna alltid inte bara magnetiska parametrar, utan också strikta toleranser för geometri, särskilt för ferritelement som fungerar i prefabricerade system med minimala mellanrum.

Alternativ och hybridsystem: finns det liv utan ferrit?

Naturligtvis har det de senaste åren pratats mycket om magneter för sällsynta jordartsmetaller baserade på NdFeB. Deras energiprodukt är ojämförligt högre. Men när det kommer till storskaliga system som bearbetar hundratals ton material per timme blir priset en avgörande faktor. Att ersätta ett ton ferrit med en neodymmagnet ökar kostnaden för enheten med flera gånger, inte med procent. Därför förväntas ett fullständigt övergivande av ferriter i industriell magnetisk separation inte inom en snar framtid.

Hybridsystemens väg verkar mer lovande. Till exempel skapas huvudfältet av kraftfulla elektromagneter eller sällsynta jordartsmetaller, och ferritkoncentratorer eller polstycken används för att bilda en specifik gradient eller skapa ytterligare fångstzoner. Ferrit fungerar här inte som en källa till fältet, utan som dess ledare och formgivare. Detta gör att du kan använda dess viktigaste fördel - stabilitet och förutsägbarhet av beteende över ett brett temperaturområde.

LONGI Corporation, samma tillverkare med en yta på 140 000 m2 och ett team på över 1 200 personer, har i sin portfölj lösningar där ferritelement integreras i komplexa magnetiska system av fina separatorer. Deras tillvägagångssätt, när mer än 60 % av de anställda har högre utbildning, känns just i sådana komplexa utvecklingar där det är nödvändigt att kombinera materialvetenskap, elektromagnetism och maskinteknik. Detta är inte bara järnmontering, det här är ingenjörsarbete där förståelsen av ferritens möjligheter och begränsningar är en grundläggande färdighet.

Med blicken mot framtiden: vad kan förändras?

Om vi ​​pratar om trender, så kommer, enligt min mening, huvudutvecklingen inte att vara i riktning mot ett revolutionerande nytt material, utan i riktning mot att optimera användningen av befintliga ferriter. För det första är det en förbättring av sintringstekniken för att öka enhetligheten och den mekaniska styrkan hos stora produkter. En platta på en halv meter eller mer som inte är rädd för stötbelastningar är redan en stor fördel.

För det andra kommer täckning och skydd att bli allt viktigare. Utveckling av hållbara polymer- eller kompositbeläggningar som inte skalar av ferrit under termisk cykling och skyddar den från slitage och den frätande atmosfären i verkstäder. Detta påverkar direkt livslängden för all utrustning.

Och slutligen digitalisering. Införande av sensorer för att övervaka ferritelementens temperatur i realtid och justera separatorns driftlägen. Även om detta kan verka som överdrivet för tillfället, när det gäller kontinuerliga processer med höga stilleståndskostnader, kan proaktiv diagnostik spara enorma summor pengar. Ferrit, som hjärtat i det magnetiska systemet, kommer att kräva en alltmer uppmärksam och intelligent inställning till sig själv. Inte som en förbrukningsvara, utan som en nyckeltillgång i värdekedjan.