陶瓷生產(chǎn)除鐵器的應用
目前我國建陶產(chǎn)量已占世界總量的50%，隨著產(chǎn)品檔次的提高，特別是加入了世貿(mào)后，建陶出口大幅增加，已達到世界出口總量的10%以上，僅次于世界老牌陶瓷大國意大利和西班牙，遺憾的是我國的產(chǎn)品多為中低檔產(chǎn)品。為了在國際市場上占據(jù)更多的份額，唯一的途徑是生產(chǎn)更多高檔次、高品質(zhì)的陶瓷產(chǎn)品，以適應國際市場的需求，努力創(chuàng)造國際名牌。
眾所周知，產(chǎn)品的檔次關(guān)鍵在于它的外觀與內(nèi)質(zhì)，而影響陶瓷產(chǎn)品外觀、內(nèi)質(zhì)的重要因素之一是陶瓷原料含鐵量的高低。所以在陶瓷產(chǎn)品，特別是生產(chǎn)白色或淺色的建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品，都應把除鐵作為重要的生產(chǎn)工序。
1 除鐵器的工作原理及主要類型
1.1鐵磁性物質(zhì)的特性和分類
鐵磁性物質(zhì)，例如Fe、Co、Ni等，只有在外磁場作用下，對外才顯磁性，這種現(xiàn)象被稱作磁化，有如下主要特性：
(1)鐵磁性物質(zhì)磁化時，具有磁滯回線的特性，即在外磁場(H)作用下，物質(zhì)被充磁顯磁性，產(chǎn)生磁感應強度(B)·B值隨H值的變化規(guī)律中，既有同步的又有滯后的。
曲線特點：
(a)充磁之初，B與H同步上升；
(b)飽和點以后，B不隨H增大而上升；
(c)外磁場H消失(點0)后，B不隨H減小回到0，而只能回到Br點，稱為剩余磁感應強度。
鐵磁性物質(zhì)的Br值就是該物質(zhì)被充磁后所能得到的最大磁感應強度值。它是人工永久磁鐵制作中的關(guān)鍵參數(shù)，也就是我們所用的除鐵磁棒內(nèi)磁芯的B值，用它來表示物質(zhì)充磁后受磁感應所產(chǎn)生的磁場之強弱：B=mμoH。式中mμo是物質(zhì)的導磁系數(shù)，μ值是可變的數(shù)，不同材料的μL值不相同；Br值和它的保持時間也不相同：較好的材料(如：鋁鎳鉆合金和高序號的釹鐵硼等)Br值可達10000高斯(Gs)或更高。理論上，外界因素不變化，常溫下可永久保持，實際使用中可保持8-10年；較差的材料(如：鐵氧體等)Br值只有2000-3000Gs，使用中退磁速度很快，只能保持1-2年，甚至更短時間。
(2)磁場對鐵磁性材料有吸引力，簡稱為磁力。
作用在單位質(zhì)量顆粒上的磁力為F
F=kH(dH/dh )
式中：
k——比磁化系數(shù)(cm3／g)
H——磁場強度(A／m)
dH/dh——磁場分布梯度(A／m2)
單位質(zhì)量物料的磁化系數(shù)，稱比磁化系數(shù)(k)，也叫磁化率，表示磁場對該物質(zhì)可以產(chǎn)生作用力大小的系數(shù)；
表示磁場強弱的量叫做磁場強度(H)，由電流產(chǎn)生磁
場時，H和電流成正比；
表示磁場中某一點的磁場強度隨該點與場源的距離h變化而衰減的速率，叫磁場梯度(dH/dh )。
從公式中分析可知，對于同一種鐵磁物質(zhì)(k值相同)，提高磁場的措施有兩個：一是增加門值，這將導致加大制作和使用的成本；二是增大梯廈值，它可以通過制作工藝、改變磁芯形狀與排列方法等手段來實現(xiàn)，這種措施投入不大，可取得很好的效果。
(3)鐵磁性物質(zhì)隨著使用環(huán)境溫度的升高，磁化率隨之下降。
鐵磁性物質(zhì)充磁后，若溫度升高，磁感應強度B則會隨之降低；當溫升達到臨界溫度(如鐵的Tc=357℃)后磁率將迅速下降，以至喪失磁性；不同的材料，不同的處理方法，都可以影響溫度變化曲線，即有不同的使用溫度。目前所使用的磁棒要想延長使用時間，應工作在60—82℃以下，較好的材料也只能使用在100℃以下。
(4)按照含鐵物質(zhì)磁化率的大小可將其分為如下幾種類別：
強磁性，k>3000×10-6cm3／g，如磁鐵礦(Fe3O4)，80000×10-6；
中磁性，k(300—3000) ×l0-6，如黑鈦鐵礦(FeTi03)，399×10-6
弱磁性，k(25～300) ×l0-6，如褐鐵礦(2Fe2O3，·3H20)80×10-6；
非磁性，k<25×10-6，如黃鐵礦(FeS2)7．5×10-6
1.2除鐵器的基本原理
利用磁場對鐵磁性物質(zhì)具有的吸引力，將鐵質(zhì)礦物從原料中分選出來的設(shè)備叫做除鐵器，也叫磁選機。達到分選目的基本條件是，磁場對鐵磁物質(zhì)的吸引力(F)要大于阻止磁性顆粒被分離出去的合力(Fc)，F(xiàn)c也叫競爭力，它包括鐵磁性顆粒的重力、離心力、慣性力和流體阻力等。
將料除鐵時，慣性力和流體阻力是競爭力的主要部分，此時流體阻力：
Fc=πηdυ
式中：
η——泥漿粘度
d——礦物顆粒直徑
v——泥漿流速
由此可知：漿料粘度、鐵質(zhì)礦物顆粒的大小和泥漿的流速都直接影響著競爭力的大小，即影響除鐵效果。因此在使用除鐵器時，要認真掌握漿料的“四度”(濃度、粘度、速度和粒度)：顆粒度應通過振篩網(wǎng)目的孔徑選擇來決定；速度與流量直接相關(guān)；粘度與漿料、濃度的性質(zhì)及添加劑有關(guān)；濃度與水份比例有關(guān)。
實用的除鐵器應具備以下三個條件：
(1)足夠強的磁場源(F>Fc)；
(2)足夠的接觸面積，保證吸收獵物的機會與場所；
(3)及時有效地清洗(分離)已吸到的鐵磁雜質(zhì)，清洗是有效除鐵的關(guān)鍵。
1.3陶瓷行業(yè)常用的除鐵器種類
(1)按礦物原理的特征分有干粉與濕式(漿料)除鐵器；
(2)按磁場產(chǎn)生的方式分有永久磁鐵與電磁鐵；
(3)按外型結(jié)構(gòu)分：漿槽截流式，漿槽沉降式，圓筒罐式；干粉的有懸掛式、皮帶式和抽斗振動柜(框)式等；
(4)按清洗方式分：人工清洗、半自動和全自動三種；
(5)按工作狀態(tài)分：間歇式與連續(xù)式。
2 除鐵器在陶瓷行業(yè)的使用現(xiàn)狀與發(fā)展要求
建筑衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)對除鐵問題的重視程度越來越高，除鐵器的使用場合不斷擴大：由原來釉料除鐵發(fā)展到坯料亦除鐵；需要除鐵的產(chǎn)品越來越多，除鐵要求也越來越高，一條生產(chǎn)線由安裝一個除鐵器，發(fā)展到安裝3-4個多級串聯(lián)除鐵器；一個除鐵槽的吸鐵磁棒也由原來的十幾支發(fā)展到二、三百支，磁棒除鐵投資越來越大。
由于礦山資源消耗過快，許多企業(yè)都已無法就近尋找而又無力購買低含鐵的優(yōu)質(zhì)原料，只好使用較差的原料，大量使用除鐵器，一條線上除鐵工序啟用多達十多個操作工人，除鐵成本越來越高。
清洗全靠人工操作，質(zhì)量難于保障。當原料含鐵較高時，常常出現(xiàn)磁棒周圍粘貼的鐵泥雜質(zhì)厚厚一層，占據(jù)場源的有效磁程，除鐵效果顯著下降以致消失。再加上人的為因素諸多，質(zhì)量難以控制。
市場出售的永久磁棒，質(zhì)量不穩(wěn)定，致使磁棒平均壽命不斷下降，正常情況應保證使用兩年以上，有的半年就不吸鐵了；其次，市場上磁棒B值的“標稱”普遍虛高，多為高出實測值的50％～100％。
干粉除鐵多采用抽斗振動柜(框)式永磁除鐵器和皮帶傳動除鐵器，主要是用以清除粉料在長距離輸送過程中落人的鐵銹雜質(zhì)。使用干粉除鐵的在不斷增多。
電磁除鐵器研制試用時間較早，普遍反應較好，尤其是大功率強磁場，對分選原礦中存在的弱磁性材料比較合適。但是投資過大，耗電較多，導磁材料容易氧化，因而影響了它的推廣應用。
目前我國陶瓷生產(chǎn)企業(yè)也十分希望除鐵設(shè)備的制作廠商們制作磁選能力強、使用壽命長、自動化程度高而又較為經(jīng)濟適用的新型除鐵產(chǎn)品。具體要求：
(1)永磁除鐵磁棒B值應在6000Gs以上，使用溫度在70—80℃以上；使用壽命應保證兩年以上，B值保持不小于50％；
(2)電磁除鐵器磁感應強度高，但制造與購置成本要降低，電磁能量轉(zhuǎn)換效率要高；其次是做好導磁材料的密閉技術(shù)，避免氧化而縮短使用壽命；還應制作多種相同流量不同功率的除鐵器，以適應多級串聯(lián)時經(jīng)濟使用的需要；
(3)除鐵器的清洗自動化程度要高，同時減少漿(粉)料和水的損耗，尤其是釉漿除鐵；
(4)在噴霧干燥塔中要求除鐵器有效流量要大，能適應20t／h以上的漿處理量；
(5)結(jié)構(gòu)要簡單，容易維修保養(yǎng)，體積盡可能小，使用安全可靠；
(6)漿(粉)料傳輸途徑中，要使用優(yōu)質(zhì)不銹鋼，防止產(chǎn)生二次鐵銹和其他雜質(zhì)污染。
3 幾點建議
除鐵工藝應注意：
(1)根據(jù)鐵磁物質(zhì)對陶瓷制品的影響特點，分析制品中鐵磁雜質(zhì)的來源與嚴重性，進而采取恰當?shù)奶幚泶胧伦‰s質(zhì)源頭。
(2)安排除鐵器的位置時，應遵循以下原則：
a)除鐵應在經(jīng)過篩選的原料中進行，以避免較大的顆粒和其他雜質(zhì)進入附近鐵槽(框)，阻礙除鐵器正常發(fā)揮應有效能；
b)除鐵應盡可能在溫度較低的位置上，以延長磁棒的使用壽命；
c)根據(jù)鐵磁性物質(zhì)的類別，選擇磁場強度適當?shù)某F器；除強磁性雜質(zhì)時采用弱磁場(如0．2-0．3T)以降低購置與使用成本；除弱磁性雜質(zhì)一定要采用強磁場(如0.5-2T)，這時它的購置與使用費用都較高。在同一條生產(chǎn)線上應先除強磁性雜質(zhì)，后除弱磁性雜質(zhì)。據(jù)此，有人把退磁較多的舊棒安放在除鐵工藝的下游最后部分的做法收效甚少。
(3)永磁漿槽截流除鐵器的漿截面高度要適當，應基本保證最上層面的鐵磁雜質(zhì)能在有效磁程作用范圍內(nèi)。
(4)清洗磁棒是保證除鐵效果的關(guān)鍵，尤其是高梯度磁場，它的徑向衰減更快，有效磁程較短；只有及時清洗吸鐵磁棒(塊)的工作表面，才能正常發(fā)揮磁場與梯度的作用。清洗的間隔時間應視漿(粉)中含鐵量的多少結(jié)合經(jīng)驗數(shù)據(jù)而定。
(5)由于高低溫磁棒的價格不同，應按使用溫度合理選用磁棒，以達到經(jīng)濟使用的目的。
(6)磁棒(芯)的氧化(生銹)會導致磁場的減弱，所以當除鐵器停用時一定要將磁源載體清理干凈；在選購除鐵磁棒時，一定要檢查兩頭封口是否完好，不能有漏縫，防止使用時磁芯接觸漿料使之氧化或腐蝕而退磁。
(7)敲擊與振動都會改變磁源材料的部分磁矩方向，進而使磁場減弱。要求操作者必須十分小心。
(8)經(jīng)濟使用除鐵設(shè)備的幾種措施：
a)在同一條生產(chǎn)線上可以采用永磁電磁混合使用；b)在選用永磁除鐵棒的直徑時，不宜選得太大。c)舊磁棒充磁翻新，只要磁棒套管未爛，磁芯未被氧化變質(zhì)，翻新便可以達到原有的水平，投資可節(jié)約50％左右。
為了解決目前陶瓷行業(yè)對除鐵設(shè)備的需求，佛山市精研機電有限公司推出了高強磁場高梯度優(yōu)質(zhì)永磁全自動高效除鐵器，經(jīng)過本集團幾個企業(yè)的實際應用，效果理想，達到了設(shè)計指標；還有許多除鐵器廠商也都在結(jié)合企業(yè)所需研究除鐵新技術(shù)，逐漸推出全自動的永磁電磁除鐵器、高場強耐高溫除鐵磁棒等新產(chǎn)品，以滿足陶瓷企業(yè)生產(chǎn)的需要。