除鐵器在水泥工藝中的應(yīng)用

陳曉敏

（洛陽礦山機(jī)械工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，河南 洛陽471039）

0 引言

近年來，滿足不同生產(chǎn)需求的大量新型除鐵器研制成功，除鐵器的分類更細(xì)、應(yīng)用范圍更廣［1］。其中，我國超導(dǎo)式電磁除鐵器的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。水泥行業(yè)使用的石灰石、黏土、砂巖及鐵礬土、石膏、煤等原料，常或多或少含有鐵及鐵化合物，大、長鐵件會劃裂帶式輸送機(jī)引起事故，而小、短的鐵渣會影響磨機(jī)等重要設(shè)備的正常運(yùn)行，所以，在水泥生產(chǎn)工藝中采取必要的除鐵措施，可有效減少原料中的鐵雜質(zhì)含量，提高物料品位，回收雜鐵，保護(hù)各道工序設(shè)備。

1 除鐵器的特點(diǎn)

除鐵器按磁力來源可分為永磁除鐵器和電磁除鐵器兩大類。目前，水泥工業(yè)主要有懸掛式永磁除鐵器和懸掛式電磁除鐵器以及管道永磁除鐵器。

1.1 永磁除鐵器的特點(diǎn)

永磁除鐵器是以高矯頑力、高剩磁的永磁材料釹鐵硼產(chǎn)生強(qiáng)大吸引力的高效、環(huán)保、節(jié)能型除鐵設(shè)備，能去除混雜在物料中重量為0.1～50 kg的鐵磁性物質(zhì)。永磁除鐵器可在各種惡劣環(huán)境中長期無故障運(yùn)行。永磁除鐵器本體因不需勵磁電源，不需冷卻系統(tǒng)，故省電節(jié)能，故障率低，操作簡單，運(yùn)行安全可靠。在水泥工藝設(shè)計(jì)中，管道永磁除鐵器適合在沒有物料輸送皮帶的情況下，用于清除下料管道中的鐵磁性雜質(zhì)。在水泥行業(yè)應(yīng)用最多的是懸掛式永磁自卸帶式除鐵器。

永磁除鐵器對環(huán)境的適應(yīng)能力較強(qiáng)，能在粉塵、潮濕、海邊鹽霧等腐蝕嚴(yán)重的環(huán)境中正常工作，不存在溫升問題，磁場恒定，密封性好，但是時間久了永磁除鐵器的磁場會逐漸衰減。根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)水平，永磁除鐵器可使用10年以上，10年退磁率不超過5%。

1.2 電磁除鐵器的特點(diǎn)

電磁除鐵器，在去除鐵磁性雜質(zhì)能力和效果方面與永磁除鐵器相比不分上下。電磁除鐵器因是利用電磁線圈產(chǎn)生吸引力，線圈溫升對磁力穩(wěn)定性有不利影響［2］，故電磁除鐵器必須采取一定措施抑制線圈溫升。按線圈冷卻方式，電磁除鐵器可分為風(fēng)冷式、自冷式、油冷式、蒸發(fā)冷卻式。

電磁除鐵器對環(huán)境的適應(yīng)能力較弱，工作環(huán)境海拔高度不能超過4000 m，周圍溫度不能高于40℃、低于-20℃，空氣濕度不能大于90%，而且不能在腐蝕性環(huán)境中工作。由于線圈溫升和線圈壽命的原因，電磁除鐵器不能長期連續(xù)工作。在實(shí)際應(yīng)用方面，可在金屬探測器探測到金屬物質(zhì)報(bào)警后，再使電磁除鐵器通電進(jìn)行延時工作，從而達(dá)到省電節(jié)能、延長電磁除鐵器壽命的目的。

2 除鐵器的選用

選用除鐵器應(yīng)同時考慮具體自然環(huán)境、物料及含鐵情況、鐵磁性雜質(zhì)的產(chǎn)生原因、除鐵技術(shù)要求和除鐵器的特點(diǎn)。工作環(huán)境惡劣,電功消耗量有限制時，應(yīng)首選永磁除鐵器；在室內(nèi)通風(fēng)條件較好的車間可考慮使用經(jīng)濟(jì)型的電磁除鐵器。

體積過大的物料，因吊具、磁場力等因素的影響除鐵器無法吸取，目前水泥行業(yè)使用較多的皮帶機(jī)為600 mm、800 mm、1000 mm、1200 mm,而2400 mm的皮帶機(jī)很少應(yīng)用在水泥行業(yè)，相應(yīng)的除鐵器尺寸與皮帶機(jī)一致。

物料含鐵量較多的情況下，除鐵器安裝在皮帶機(jī)的頭部，因物料有前沖力且處于松散狀態(tài)有利于除鐵；除鐵器安裝在皮帶機(jī)中部時，物料經(jīng)常在輸送皮帶的中部厚積，為提高除鐵效果，應(yīng)在膠帶下安裝非磁性直線托輥，俗稱無磁托輥，從而使物料松散并使物料底部的鐵磁性雜質(zhì)最大程度地顯露在外易于吸除。

3 除鐵工藝流程

水泥行業(yè)鐵磁性雜質(zhì)的來源主要是原料中的鐵雜質(zhì)和工藝設(shè)備因生產(chǎn)磨損脫落的鐵雜質(zhì)。針對鐵雜質(zhì)來源和水泥生產(chǎn)質(zhì)量的要求，在水泥生產(chǎn)的每道工序均可根據(jù)工藝需要采取一定的除鐵措施，比如石灰石破碎輸送工藝、石灰石預(yù)均化工藝、黏土破碎輸送工藝、砂巖及鐵礬土破碎輸送工藝、原料配料工藝、原料磨工藝、水泥配料工藝、水泥磨工藝、石膏破碎輸送工藝、原煤輸送工藝等。

在原料的破碎輸送工藝中，除鐵器一般安裝在破碎機(jī)后，即大塊物料被破碎后，包裹在物料內(nèi)部的鐵雜質(zhì)很容易被除鐵器吸除，從而避免皮帶機(jī)將過多鐵雜質(zhì)帶入下一道工序中。在原料的預(yù)均化工藝中，以石灰石預(yù)均化為例，在輸送石灰石的皮帶機(jī)上安裝懸掛式除鐵器，避免石灰石中的鐵雜質(zhì)對均化工序中的設(shè)備造成磨損，同時起到石灰石提純、預(yù)均化的目的。

進(jìn)生料磨的原料輸送皮帶上、進(jìn)熟料磨的混合料輸送皮帶上或下料溜槽上，均可安裝除鐵器，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)粉磨加工，節(jié)省原材料，提高生產(chǎn)率。在前幾道工序中，除鐵器已經(jīng)將物料中的大部分鐵雜質(zhì)去除，物料中含鐵量較少。生料和熟料的粉磨工藝中，通常是除鐵器和金屬探測儀的聯(lián)合應(yīng)用。除鐵器主要是除去物料中的鐵磁性雜質(zhì)，而金屬探測儀一般是安裝在物料前進(jìn)方向上的除鐵器的后面(安裝在除鐵器前面也可，工藝流程略有不同），用于檢測除鐵器無法去除的不銹鋼、銅、鋁等非鐵磁性雜質(zhì)和未被除鐵器去除的鐵磁性物質(zhì)。金屬探測儀與皮帶機(jī)聯(lián)鎖使皮帶機(jī)停機(jī)人工去除,或者設(shè)計(jì)相關(guān)的機(jī)電裝置自動去除金屬雜質(zhì)，從而保護(hù)磨機(jī)正常運(yùn)行。

4 應(yīng)用實(shí)例

1）項(xiàng)目一。該項(xiàng)目為建在海濱濕熱帶的一水泥項(xiàng)目?？紤]到當(dāng)?shù)刈罡邷囟?9℃，最低溫度14℃，相對濕度78%，以及海邊特有的鹽霧環(huán)境和工廠自動化程度的需要，選用懸掛式永磁自卸帶式除鐵器。水泥立磨除鐵工藝流程如圖1所示。皮帶機(jī)1輸送按一定比例混合的熟料、石膏、石灰石和火山灰，這些原料在水泥配料工藝階段已經(jīng)由1臺除鐵器除鐵，故皮帶機(jī)1上的金屬探測器2主要起到檢測未被除鐵器去除的金屬雜質(zhì)的目的。當(dāng)金屬探測器未檢測到金屬，皮帶機(jī)1上的物料由分料三通3排入水泥立磨4進(jìn)行粉磨；當(dāng)金屬探測器報(bào)警后，分料三通3延時動作將含有金屬雜質(zhì)的這段物料排入廢料倉8。廢料倉8內(nèi)的廢料由皮帶機(jī)9輸送經(jīng)金屬探測器10再次檢測，確有金屬雜質(zhì)，物料由分料三通11外排至集渣車12，若經(jīng)金屬探測器10未檢測到金屬，則物料由分料三通11排到提升機(jī)7，然后到皮帶機(jī)1和輸送的物料一同參與喂料，完成喂料除鐵循環(huán)。廢渣輸送皮帶機(jī)9比皮帶機(jī)1的輸送量小，物料層較薄，有利于金屬探測器進(jìn)一步進(jìn)行金屬雜質(zhì)檢測。立磨吐渣料［3］由皮帶機(jī)5輸送經(jīng)除鐵器6除鐵器后被提升機(jī)7提升到皮帶機(jī)1處進(jìn)入喂料除鐵循環(huán)。原料立磨也可采取上述的除鐵工藝流程。

圖1 水泥立磨除鐵工藝簡圖

在帶料調(diào)試階段，金屬探測器2不報(bào)警，致使水泥立磨4吐渣增多，磨機(jī)振動明顯。在調(diào)整金屬探測器2的靈敏度后，金屬探測器2適時報(bào)警，有效減少了入磨的金屬量，立磨運(yùn)行平穩(wěn)。

水泥磨工藝中產(chǎn)生金屬雜質(zhì)的機(jī)械設(shè)備主要是磨機(jī)和提升機(jī)。除鐵器6主要吸除立磨吐渣料中的鐵磁性物質(zhì)。比較保守的除鐵工藝流程是：在皮帶機(jī)9上再增加設(shè)計(jì)1臺除鐵器，先對廢料進(jìn)行除鐵后再通過金屬探測器10檢測廢料。增加設(shè)計(jì)的除鐵器主要是去除提升機(jī)因工作磨損脫落的鐵磁性物質(zhì)。實(shí)踐證明，圖1所示的除鐵工藝流程是經(jīng)濟(jì)的、可行的，在廢渣皮帶9上增加設(shè)計(jì)除鐵器無疑增加了工程成本。

2）項(xiàng)目二。水泥磨為球磨機(jī)，當(dāng)?shù)刈罡邷囟葹?6℃，最低溫度為18℃，相對濕度為77%，用戶要求最大限度地減少設(shè)備維修次數(shù)和人力成本，于是該項(xiàng)目選用永磁自卸式除鐵器。

當(dāng)水泥磨為球磨機(jī)時，除鐵工藝流程如圖2所示，來料皮帶1上的物料經(jīng)懸掛式永磁自卸帶式除鐵器2除鐵后，再經(jīng)金屬探測儀3檢測，若金屬探測儀報(bào)警，則含有金屬雜質(zhì)的這部分物料由分料三通排到廢料倉5，再到集渣車6；若金屬探測儀未檢測到金屬雜質(zhì)，則由分料三通4和7排到喂料倉9，物料經(jīng)輥壓機(jī)10粉碎后，由提升機(jī)11送到選粉機(jī)13，在提升機(jī)11到選粉機(jī)13的下料管道上設(shè)計(jì)管道式自卸除鐵器12，可對輥壓機(jī)粉碎后的物料進(jìn)行除鐵。符合進(jìn)磨粒度要求的物料經(jīng)選粉機(jī)篩選送到旋風(fēng)筒14，再通過空氣輸送斜槽15入球磨機(jī)8進(jìn)行粉磨。由選粉機(jī)篩選后的粗料和來料皮帶1上的物料進(jìn)入喂料倉9，經(jīng)過輥壓機(jī)10再次粉碎后，重復(fù)上述除鐵、喂料循環(huán)。

圖2 球磨機(jī)除鐵工藝簡圖

5 結(jié)語

除鐵器是水泥生產(chǎn)工業(yè)的輔機(jī)設(shè)備，合理的工藝設(shè)計(jì)能使除鐵器發(fā)揮重要的作用；反之，除鐵器和金屬檢測設(shè)備的技術(shù)發(fā)展能夠改進(jìn)現(xiàn)行的工藝流程。目前，某些破碎機(jī)、磨機(jī)等設(shè)備本身設(shè)計(jì)有保護(hù)裝置，能很大程度減少物料中鐵雜質(zhì)對設(shè)備的危害。除鐵器本身并不能完全去除物料中的鐵磁性物質(zhì)，加之合理的除鐵工藝流程設(shè)計(jì)和相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備本身除鐵措施的應(yīng)用才是水泥生產(chǎn)避免鐵磁性物質(zhì)影響和金屬物質(zhì)危害的正確途徑。

［1］ 戴惠新,郝先耀,趙志強(qiáng).除鐵器應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展方向［J］.金屬礦山，2007（9）：90-93.

［2］ 王輝，余臘波.強(qiáng)迫風(fēng)冷對電磁除鐵器工作效果的影響［J］.起重運(yùn)輸機(jī)械，2014（3）：96-98.

［3］ 余生.立磨吐渣料對系統(tǒng)的影響及喂料除鐵措施的改進(jìn)［J］.水泥，2004（4）：14-16.