除铁器在水泥行业的应用

2013-02-28

水泥技术 2013年6期

除铁器在水泥行业的应用

Magnetic Separator Application in the Cement Industry

霍玉红

随着我国水泥行业的蓬勃发展，水泥产量越来越高，水泥厂规模越来越大，在水泥生产过程中会不可避免地混进大量有害铁质材料，如不及时清除，将影响水泥质量，严重的将会损害设备影响生产，因此必须在水泥生产线中加入除铁器装置对水泥中混进的铁件加以清除，以保证生产的正常进行。

1 人工卸铁管道式永磁除铁器

在水泥行业中，最早引入的一种除铁装置为人工卸铁管道式永磁除铁器，该永磁除铁器一般用于产量不高、输送管径不大（一般＜600mm× 600mm）、管道为垂直安装或倾斜度与地面夹角＞60°的场合。该除铁器由一段不锈钢管道代替原有输送管道，不锈钢管道两边均有配对法兰，用于和原管道联接。在不锈钢管道的一侧（见图1）或管道两侧（见图2）安装有板式永磁除铁器，管道另一侧开有清理门，该除铁器一般由第三代稀土永磁材料NdFeB加入铁氧体（Sr）组成复合磁系，具有表面吸力大、结构简单紧凑、节能无耗、磁场稳定、外形美观、安装使用方便等特点。

当水泥细料均匀通过管道除铁器的工作区域，其中的非磁性物料沿管道流走，而磁性物质受到磁力作用，吸附在管道上，经过一段时间后（视吸附物质的多少而定），打开侧面清理门，人工去除铁质，从而达到除铁的目的。

如产量较大或者铁件较多均不适合采用此类除铁器。因为产量较大管径将较大（现有管径达1000mm× 1200mm甚至更大），产量在1000t/h以上，且流速快，这种情况下如采用此类除铁器将难以保证除铁效果。

2 悬挂式电磁除铁器

在水泥生产线输送带中部的上方（有时在输送机主动轮的上方）常采用安装悬挂式电磁除铁器（见图2）的方法除去水泥中含有的铁磁性物质。

图1 倾斜式永磁管道除铁器

图2 立式永磁管道除铁器

其工作原理是，电磁除铁器线圈通入直流电后，在磁极气隙中产生强磁场，当输送带所送水泥物料经过电磁铁下方时，混杂在水泥中的铁磁性物质在磁场力的作用下，克服重力向电磁铁方向迅速移动并被吸附，从而达到除铁的目的。如果是带式自动除铁器，被吸附的铁磁性物质将随着

弃铁皮带的转动被抛落到输送线旁设置的集铁箱内。悬挂式电磁除铁器按除铁方式可分下列两种型式：人工卸铁式和自动卸铁式。按冷却方式分为下列六种型式：自然冷却式、风冷式、油冷式、热管冷却式、蒸发冷却式、强迫油冷式。各种型式均有各自的特点，可根据不同场合，不同处理要求选择使用不同的除铁器。电磁除铁器磁场强度有常规型（标准型）、强磁型。图3为使用较多的热管式电磁除铁器。在坦桑尼亚TCCL项目、摩洛哥Fes水泥厂熟料产能增加工程、拉法基重庆永川5000t/d水泥项目、几内亚86t/h水泥粉磨站项目、巴拉圭TUPI1000t/d熟料生产线等项目均选用了该型电磁除铁器。

图3 悬挂式电磁除铁器

图4 带式永磁除铁器

这种电磁除铁器的主要优点是适用性广、寿命长，可配用PLC智能程控，实现自动化远程操作、监控。电磁除铁器的缺点是整流控制元件较多、较复杂、故障点较多，且冷、热态磁场强度有差异。

3 带式永磁除铁器

随着第三代稀土永磁材料的发展，在水泥行业正越来越多地使用悬挂式永磁除铁器。永磁除铁器采用钕铁硼复合磁系，具有以下优点：

（1）磁场恒定、分布合理、作用深度大。

（2）磁场强度大，吸力大。

（3）省电节能。

（4）无需整流控制装置，故障点少。

（5）断电时，除铁器上的铁磁性物质不会落在输送物料上。

（6）可用于各种工况及环境恶劣的场合，适用范围广。

（7）寿命长。

（8）结构紧凑，操作简单，维修方便。

其缺点是永磁除铁器始终有磁，给运输、安装、调试、维修带来一些麻烦，安全问题要尤其重视。我们建议大规格的除铁器（宽度1400mm以

上）尽量采用电磁除铁器。永磁除铁器有常规型、强磁型、短梁型、轻型、翻版型、手摇弃铁型等多种型式，其工作原理与电磁除铁器相同，带式永磁除铁器见图4。

4 自动卸铁管道式永磁除铁器

随着水泥单位时间处理量的提高，管道口径的加大，自动除铁的要求，催生了自动卸铁管道式永磁除铁器。现主要发展成两大系列，一是永磁滚筒式管道除铁器，二是链式永磁管道除铁器。

4.1 永磁滚筒式管道除铁器

图5 干式自动卸料永磁除铁器

图6 磁链式管道除铁器

永磁滚筒式管道除铁器又称干式永磁磁选机，适用于水泥原料、水泥熟料的干选，可回收水泥中混有的磁性物质，除净率＞90%。物料经分选后，被分离成磁性物质和非磁性物质两种，分别从各自的排矿口排出。

永磁滚筒式管道除铁器磁场分布设计成弱、中、强磁场，吸引区为强磁场，过渡区为中磁场，分离区为弱磁场。由于采用目前最新的永磁材料（稀土材料），磁系设计合理，具有节能、适应性广、运行可靠、分离效率高、维修方便等特点。

永磁滚筒式管道除铁器主要结构有永磁滚筒、出铁口、管道、进料板、传动机构等（见图5）。其工作原理是水泥从输送管道经给料口给料板到永磁滚筒，通过磁选区时，其中铁磁性物质被吸附在圆筒表面，由于高速交变磁场的作用使磁团聚分散，磁性物质在圆筒表面作磁滚翻至无磁区，在滚筒转动的惯性力与重力作用下，从出铁口排出，水泥经由出料口到达下一工作区域。该磁选机的缺点是，为了提高分选效率一般需加长滚筒，占地面积较大（见图5）。

4.2 链式永磁管道除铁器

该除铁器改变了传统磁力滚筒除铁方式，结构新颖。该机主要由不锈钢管道、传动系统、磁链（一组一组的）、观察窗等组成（见图6），利用多组运动磁组捕捉铁杂质。

链式永磁管道除铁器一般串接于倾角45°～70°的水泥输料管道中，当水泥流经该除铁器时，水泥中混有的铁磁性物质被吸附在磁系工作舱的不锈钢管道下壁上，随着磁链上永磁体的平移而逐渐滑向出铁口，实现与物料分离。在出铁口处，因永磁体沿循环运动方向离开，间隙增大，铁磁性物质上的吸力越来越小直至丧失，此时，在重力的作用下铁磁性物质从出铁口排出，实现水泥物料的自动除铁。

该种除铁器管道水泥流淌顺畅、占地面积小、自动除铁、省电节能，缺点是磁链上磁组的吸引深度有限，除杂率受到了一些影响。