除鐵器在水泥工藝中的應用

陳曉敏

（洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司，河南 洛陽471039）

0 引言

近年來，滿足不同生產需求的大量新型除鐵器研制成功，除鐵器的分類更細、應用范圍更廣［1］。其中，我國超導式電磁除鐵器的設計和生產已經達到了國際先進水平。水泥行業使用的石灰石、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引起事故，而小、短的鐵渣會影響磨機等重要設備的正常運行，所以，在水泥生產工藝中采取必要的除鐵措施，可有效減少原料中的鐵雜質含量，提高物料品位，回收雜鐵，保護各道工序設備。

1 除鐵器的特點

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

永磁除鐵器是以高矯頑力、高剩磁的永磁材料釹鐵硼產生強大吸引力的高效、環保、節能型除鐵設備，能去除混雜在物料中重量為0.1～50 kg的鐵磁性物質。永磁除鐵器可在各種惡劣環境中長期無故障運行。永磁除鐵器本體因不需勵磁電源，不需冷卻系統，故省電節能，故障率低，操作簡單，運行安全可靠。在水泥工藝設計中，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。在水泥行業應用最多的是懸掛式永磁自卸帶式除鐵器。

永磁除鐵器對環境的適應能力較強，能在粉塵、潮濕、海邊鹽霧等腐蝕嚴重的環境中正常工作，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。根據現有生產水平，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

電磁除鐵器，在去除鐵磁性雜質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生吸引力，線圈溫升對磁力穩定性有不利影響［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冷式、自冷式、油冷式、蒸發冷卻式。

電磁除鐵器對環境的適應能力較弱，工作環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工作。在實際應用方面，可在金屬探測器探測到金屬物質報警后，再使電磁除鐵器通電進行延時工作，從而達到省電節能、延長電磁除鐵器壽命的目的。

2 除鐵器的選用

選用除鐵器應同時考慮具體自然環境、物料及含鐵情況、鐵磁性雜質的產生原因、除鐵技術要求和除鐵器的特點。工作環境惡劣,電功消耗量有限制時，應首選永磁除鐵器；在室內通風條件較好的車間可考慮使用經濟型的電磁除鐵器。

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，目前水泥行業使用較多的皮帶機為600 mm、800 mm、1000 mm、1200 mm,而2400 mm的皮帶機很少應用在水泥行業，相應的除鐵器尺寸與皮帶機一致。

物料含鐵量較多的情況下，除鐵器安裝在皮帶機的頭部，因物料有前沖力且處于松散狀態有利于除鐵；除鐵器安裝在皮帶機中部時，物料經常在輸送皮帶的中部厚積，為提高除鐵效果，應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最大程度地顯露在外易于吸除。

3 除鐵工藝流程

水泥行業鐵磁性雜質的來源主要是原料中的鐵雜質和工藝設備因生產磨損脫落的鐵雜質。針對鐵雜質來源和水泥生產質量的要求，在水泥生產的每道工序均可根據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后，即大塊物料被破碎后，包裹在物料內部的鐵雜質很容易被除鐵器吸除，從而避免皮帶機將過多鐵雜質帶入下一道工序中。在原料的預均化工藝中，以石灰石預均化為例，在輸送石灰石的皮帶機上安裝懸掛式除鐵器，避免石灰石中的鐵雜質對均化工序中的設備造成磨損，同時起到石灰石提純、預均化的目的。

進生料磨的原料輸送皮帶上、進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，從而實現閉環粉磨加工，節省原材料，提高生產率。在前幾道工序中，除鐵器已經將物料中的大部分鐵雜質去除，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合應用。除鐵器主要是除去物料中的鐵磁性雜質，而金屬探測儀一般是安裝在物料前進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、鋁等非鐵磁性雜質和未被除鐵器去除的鐵磁性物質。金屬探測儀與皮帶機聯鎖使皮帶機停機人工去除,或者設計相關的機電裝置自動去除金屬雜質，從而保護磨機正常運行。

4 應用實例

1）項目一。該項目為建在海濱濕熱帶的一水泥項目。考慮到當地最高溫度39℃，最低溫度14℃，相對濕度78%，以及海邊特有的鹽霧環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由1臺除鐵器除鐵，故皮帶機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的目的。當金屬探測器未檢測到金屬，皮帶機1上的物料由分料三通3排入水泥立磨4進行粉磨；當金屬探測器報警后，分料三通3延時動作將含有金屬雜質的這段物料排入廢料倉8。廢料倉8內的廢料由皮帶機9輸送經金屬探測器10再次檢測，確有金屬雜質，物料由分料三通11外排至集渣車12，若經金屬探測器10未檢測到金屬，則物料由分料三通11排到提升機7，然后到皮帶機1和輸送的物料一同參與喂料，完成喂料除鐵循環。廢渣輸送皮帶機9比皮帶機1的輸送量小，物料層較薄，有利于金屬探測器進一步進行金屬雜質檢測。立磨吐渣料［3］由皮帶機5輸送經除鐵器6除鐵器后被提升機7提升到皮帶機1處進入喂料除鐵循環。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

在帶料調試階段，金屬探測器2不報警，致使水泥立磨4吐渣增多，磨機振動明顯。在調整金屬探測器2的靈敏度后，金屬探測器2適時報警，有效減少了入磨的金屬量，立磨運行平穩。

水泥磨工藝中產生金屬雜質的機械設備主要是磨機和提升機。除鐵器6主要吸除立磨吐渣料中的鐵磁性物質。比較保守的除鐵工藝流程是：在皮帶機9上再增加設計1臺除鐵器，先對廢料進行除鐵后再通過金屬探測器10檢測廢料。增加設計的除鐵器主要是去除提升機因工作磨損脫落的鐵磁性物質。實踐證明，圖1所示的除鐵工藝流程是經濟的、可行的，在廢渣皮帶9上增加設計除鐵器無疑增加了工程成本。

2）項目二。水泥磨為球磨機，當地最高溫度為36℃，最低溫度為18℃，相對濕度為77%，用戶要求最大限度地減少設備維修次數和人力成本，于是該項目選用永磁自卸式除鐵器。

當水泥磨為球磨機時，除鐵工藝流程如圖2所示，來料皮帶1上的物料經懸掛式永磁自卸帶式除鐵器2除鐵后，再經金屬探測儀3檢測，若金屬探測儀報警，則含有金屬雜質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，則由分料三通4和7排到喂料倉9，物料經輥壓機10粉碎后，由提升機11送到選粉機13，在提升機11到選粉機13的下料管道上設計管道式自卸除鐵器12，可對輥壓機粉碎后的物料進行除鐵。符合進磨粒度要求的物料經選粉機篩選送到旋風筒14，再通過空氣輸送斜槽15入球磨機8進行粉磨。由選粉機篩選后的粗料和來料皮帶1上的物料進入喂料倉9，經過輥壓機10再次粉碎后，重復上述除鐵、喂料循環。

圖2 球磨機除鐵工藝簡圖

5 結語

除鐵器是水泥生產工業的輔機設備，合理的工藝設計能使除鐵器發揮重要的作用；反之，除鐵器和金屬檢測設備的技術發展能夠改進現行的工藝流程。目前，某些破碎機、磨機等設備本身設計有保護裝置，能很大程度減少物料中鐵雜質對設備的危害。除鐵器本身并不能完全去除物料中的鐵磁性物質，加之合理的除鐵工藝流程設計和相關生產設備本身除鐵措施的應用才是水泥生產避免鐵磁性物質影響和金屬物質危害的正確途徑。

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

［2］ 王輝，余臘波.強迫風冷對電磁除鐵器工作效果的影響［J］.起重運輸機械，2014（3）：96-98.

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