フェライト

フェライトについて話すとき、多くの人はすぐに電子機器の小さなコアを想像します。しかし、私たちのビジネス、つまり鉱山機械では、話はまったく異なります。ここで、フェライトは単なる材料ではなく、多くの場合磁気分離システムの重要な要素です。高周波アプリケーションに慣れているエンジニアが、採石場の過酷な条件下でのフェライト要素の安定性と機械的強度の要件を過小評価しているという事実に何度も遭遇しました。一定の振動、-40 から +50 までの温度変化、研磨粉塵 - これらすべてが、材料の実験室パラメータが背景に消えていき、その「生存性」が前面に押し出される環境を作り出します。

セパレータのフェライトに実際に何を期待しているのでしょうか?

理論を無視すると、実際にはすべてがいくつかの単純だが厳密な要件に依存します。磁気誘導は、負荷をかけた状態で何千時間も動作させた後でも、目立った低下がなく、安定した状態を維持する必要があります。これは、カタログから初期誘導が最大のフェライトを単純に選択できる状況ではありません。多くの場合、温度係数の方が重要です。最初のプロジェクトの 1 つで、一見優れたフェライトブロックを備えたセパレーターを設置したことを覚えています。夏場のピークシフト時には作業場の温度が急上昇し、抽出効率が15～20％低下した。この材料の負の誘導 TCR が高すぎることが判明しました。磁気システムの設計全体を見直し、補償要素を追加する必要がありました。

2点目は反磁界に対する耐性です。動作中、特に岩石が詰まった場合や停電中に、逆方向のパルス磁場が発生することがあります。フェライトの保磁力が不十分な場合、局所的な磁気特性の不可逆的な損失が発生する可能性があります。これは必ずしもすぐに目に見えるわけではありませんが、徐々に「デッドゾーン」の出現につながります。セパレータードラムに付着し、その結果、製品の損失につながります。私たちはこれをスタンド上でチェックするだけでなく、実際の物体で 500 ～ 1000 エンジン時間ごとにチェックし、コントロールポイントで接触式テスラメーターを使用してフィールドを測定します。

そしてもちろん機械的強度も。フェライトは脆い材料です。標準のスラブまたはセグメントは、設置時の強い点の衝撃や締め付けボルトの締めすぎによって亀裂が生じる可能性があります。当社は長い間、特殊な衝撃吸収ポリウレタンカセットでフェライトエレメントを使用することに切り替えてきました。これは保護だけでなく、熱膨張の補償でもあります。スチールハウジングとフェライトの係数は異なり、減衰層がないと時間の経過とともに応力が現れます。

経験と失敗：乾式分離システムの事例

私に多くのことを教えてくれたプロジェクトの例を紹介したいと思います。私たちは、鉄鉱石精鉱を濃縮するための乾式磁気分離システムについて話しています。目標は、早い段階で廃岩を除去し、破砕機やミルの負荷を軽減することでした。このコンセプトには、フェライト磁石をベースにした多極システムを備えた強力なドラムセパレーターの使用が含まれていました。

当初は、Y30 ストロンチウムフェライトブロックを使用した標準構成が選択されました。紙の上ではすべてが一致しました。しかし、テスト中に、プロセス中に必然的に形成される微細な鉱石の粉塵が磁化され、一種の「糸くず」を生成することが判明しました。ドラムの表面に。時間の経過とともに、この層はより緻密になり、フェライトと処理された材料の間のギャップが増加し、場の勾配と分離効率が大幅に低下しました。ほぼ毎シフトごとに清掃のためにラインを停止しなければなりませんでした。

解決策はフェライトを交換することではなく、設計を変更することで見つかりました。滑らかなドラムの代わりに、ほこりが詰まりにくい縦方向の溝のあるリブ付きドラムが作られました。そして、フェライトブロック自体を密閉ケースに封入し、低圧空気を強制的に吹き込みました。これで問題が部分的に解決されました。しかし、主な結論は次のとおりでした。乾燥した材料を扱う場合、磁気システムの計算は純粋な部分のみで実行することはできません。塵成分の挙動と磁場に対するその影響をモデル化する必要があります。

ちなみに、今回のプロジェクトではLONGI社のエンジニアと協力しました。彼らは、鉱山機械の製造経験に基づいてドラム設計のビジョンを提示しただけです。同社の Web サイト https://www.ljmagnet.ru を参照すると、その規模が理解できます。同社は 1993 年から操業しており、年間数千台の機器を生産しています。理論がワークショップやテスト現場ですぐにテストされる場合、彼らの実践的なアプローチは、多くの場合、そのような「ダストの問題」を回避するのに役立ちます。設計段階での問題。

フェライト素子の供給と品質管理の課題

明らかな困難の 1 つは、フェライトバッチの均質性を確保することです。 100x50x20 mm の標準スラブを 200 枚注文したとします。全員のパスポートのパラメータは正常です。しかし、プレートが互いに近接して配置されているそれらから磁気システムの組み立てを開始すると、5〜7％の誘導のばらつきが現れる可能性があります。高勾配セパレーターの場合、これはすでに重要です。均一なフィールドの代わりに、強い縞模様と弱い縞模様が得られます。

当社は独自の受け入れ手順を開発しました。まず、選択的測定はバッチの 10% ではなく、ほぼ 30% です。次に、コンロの中心だけでなく隅の誘導も測定します。プレスまたは焼結の特殊性により、エッジが中心とは異なる特性を持つことが起こります。ばらつきが大きい場合、そのようなスラブはそれほど重要ではないユニットに送られるか、サプライヤーに戻されます。高い？はい。しかし、完成したセパレータの磁気システムを顧客のサイトでやり直すよりも安価です。

もう一つのニュアンスは幾何学です。スラブはスラブだと思われるでしょう。しかし、平坦度公差が保たれていないと、パッケージを組み立てる際に素子間に微小な隙間が生じてしまいます。空気中。そして彼は消磁します。その結果、計算された接着力が達成されなくなります。したがって、技術仕様では、磁気パラメータだけでなく、特にギャップが最小限のプレハブシステムで動作するフェライト要素の形状に関する厳密な許容差も常に指定しています。

代替システムとハイブリッドシステム: フェライトのない生活はありますか?

もちろん、近年、NdFeB をベースとした希土類磁石について多くの話題があります。彼らのエネルギー生産物は比較にならないほど高いです。しかし、1 時間あたり数百トンの材料を処理する大規模システムの場合、価格が決定要因になります。 1 トンのフェライトをネオジム磁石に置き換えると、ユニットのコストがパーセントではなく数倍に増加します。したがって、近い将来、工業用磁気分離においてフェライトが完全に廃止されることは予想されません。

ハイブリッドシステムの道はより有望に思えます。たとえば、メインフィールドは強力な電磁石や希土類元素によって生成され、フェライト集光器や磁極片は特定の勾配を形成したり追加の捕捉ゾーンを作成したりするために使用されます。ここでのフェライトは、フィールドの発生源としてではなく、その導体およびシェイパーとして機能します。これにより、幅広い温度範囲での動作の安定性と予測可能性という重要な利点を活用できるようになります。

LONGI Corporation は、140,000 平方メートルの面積と 1,200 人以上のチームを擁する同じメーカーで、フェライト要素を微細セパレーターの複雑な磁気システムに統合するソリューションをポートフォリオに組み込んでいます。従業員の 60% 以上が高等教育を受けている彼らのアプローチは、材料科学、電磁気学、機械工学を組み合わせる必要があるこのような複雑な開発においてまさに感じられます。これは単なる鉄の組み立てではなく、フェライトの機能と限界を理解することが基本的なスキルとなるエンジニアリング作業です。

未来に目を向けて: 何が変わるでしょうか?

傾向について言えば、私の意見では、主な開発は革新的な新素材の方向ではなく、既存のフェライトの使用を最適化する方向になるでしょう。まず、大型製品の均一性と機械的強度を高めるための焼結技術の向上です。衝撃荷重を恐れない0.5メートル以上のスラブは、すでに大きな利点です。

第二に、補償範囲と保護がますます重要になります。熱サイクル中にフェライトが剥離せず、摩耗や作業場での腐食性雰囲気からフェライトを保護する、耐久性のあるポリマーまたは複合コーティングの開発。これはすべての機器の耐用年数に直接影響します。

そして最後にデジタル化です。フェライトエレメントの温度をリアルタイムで監視し、セパレーターの動作モードを調整するセンサーの導入。現時点ではこれはやりすぎのように思えるかもしれませんが、ダウンタイムのコストが高い継続的なプロセスに関しては、プロアクティブな診断によって莫大な費用を節約できます。磁気システムの中心であるフェライトは、フェライト自体に対してますます注意深い、知的な態度を必要とします。消耗品としてではなく、バリューチェーンにおける重要な資産として。