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陶瓷生產(chǎn)中除鐵問題之我見

2005-12-15 來源：中國工業(yè)陶瓷網(wǎng) 黃彩環(huán) 責任編輯：admin 閱讀：5707

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隨著我國人民生活水平的提高，小康住宅室內(nèi)裝飾裝修對陶瓷產(chǎn)品的要求也越來越高，品質(zhì)好、檔次高、潔白高雅，還要價格便宜，已成為廣大消費者的追求。在國際市場上，目前我國建陶產(chǎn)量已占世界總產(chǎn)量的55%，隨著產(chǎn)品檔次的提高，特別是加入了世貿(mào)組織后，建陶出口大幅增加，已達到世界出口總量的10%以上，僅次于世界陶瓷老牌大國意大利和西班牙。遺憾的是多屬中低檔產(chǎn)品，且多在發(fā)展中國家，價格也只有世界出口均價的50%左右。為了在國際市場上占據(jù)更多的份額，賺取更多的外匯，成為名符其實的陶瓷大國，唯一的途徑是生產(chǎn)更多高檔次、高品質(zhì)的陶瓷產(chǎn)品，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，關鍵在于它的外觀與內(nèi)質(zhì)，而影響陶瓷產(chǎn)品外觀與內(nèi)質(zhì)的重要因素之一是陶瓷原料含鐵量的高低問題。盡管鐵元素在陶瓷工藝著色過程中有著十分得要的作用，但是在白色或淺色坯料釉料中鐵質(zhì)的存在將嚴重影響產(chǎn)品的外觀色澤和光潔度，尤其是白度。例如原料中顆粒較大的鐵質(zhì)（如鐵銹）可以在煅燒后變成黑色、黃色或監(jiān)色的斑點，微細的鐵粉末在高溫煅燒下還可以降低磚坯或釉面的白度，釉料中帶鐵質(zhì)還可以使釉面產(chǎn)生氣泡針孔。所以生產(chǎn)白色或淺色的釉面磚和衛(wèi)生潔具及純白色的拋光磚，都把除鐵作為重要工藝工序。這是由于鐵元素在地球地殼中的含量太大了，達４．２％。原因之二是陶瓷原料加工運輸過程中，不可避免地會帶入鐵質(zhì)及其氧化物。下面僅將陶瓷行業(yè)中除鐵器及其應用與要求提出個人的淺見與同行斟酌。
　　一、鐵磁性物質(zhì)的特性和除鐵器的工作原理
　　科學實驗證明，鐵磁性物質(zhì)具有如下主要特征：
　?。保┐呕瘯r，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，如圖所示：
　　曲線特點：
　?、俪浯胖?，Ｂ與Ｈ同步上升；
　?、陲柡忘c以后，Ｂ不隨Ｈ增大而上升；
　　③外磁場Ｈ消失（為Ｏ）后，Ｂ不隨Ｈ減小回到Ｏ，而只能回到Ｂｒ點，叫做剩余磁感應強度。
　?。拢蛑稻褪窃撐镔|(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關鍵參數(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＝μμ。Ｈ。式中μμ。是物質(zhì)的導磁系數(shù)，μ值是可變的數(shù)，視物質(zhì)不同而不同。Ｂ的現(xiàn)用單位是特斯拉（Ｔ），原用單位為高斯（Ｇｓ），１Ｔ＝１０４Ｇｓ。
　　不同材料的μ值不相同，Ｂｒ值和它的保持時間也不相同。較好的材料（如：鋁鎳含金、高序號的銣鐵硼等），Ｂｒ值可達10000Ｇｓ或更高，理論上，外界因素不變化，常溫下可永久保持，實際使用中保持８～10年是沒有問題的。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。
　?。玻┐艌鰧﹁F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，
　?。疲剑耄龋洌龋洌?
　　式中：ｋ——比磁化系數(shù)（ｃｍ３／ｇ）
　?。取艌鰪姸龋ǎ粒恚?
　?。洌龋洌?
　　——磁場分布的梯度（Ａ／ｍ２）
　　從公式中分析可知，對于同一種鐵磁物質(zhì)（ｋ值相同），提高磁場對它的吸引力的措施，有兩個。一是增加Ｈ值，這將導致加大制作和使用成本；二是增大梯度值，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)，這種措施往往投入不需很大，亦可取得很好的效果。
　?。常╄F磁性物質(zhì)隨著使用環(huán)境溫度的升高，磁化率卻隨之而下降，如圖是鐵磁性物質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律曲線：（圖）
　　鐵磁性物質(zhì)充磁后，若溫度升高，磁感應強度Ｂ則會隨之而降低，（如：鐵的Ｔｃ＝３５７℃）當溫升達到臨界溫度后磁化率將迅速下降，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。目前我們所使用的磁棒要想延長使用時間，通常應工作在60～80℃以下，較好的材料也只能使用在100℃以下。
　?。矗┌凑蘸F物質(zhì)磁化率的大小可將其分為幾種類別：強磁性、中磁性、弱磁性和非磁性。
　　除鐵器的基本原理
　　利用磁場對鐵磁性物質(zhì)具有吸引力的特性，將鐵質(zhì)礦物從原料中分選出來的設備叫做除鐵器，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，也叫競爭力。Ｆｃ包括鐵磁性顆料的重力、離心力、慣性力和流體動力的阻力等。
　　漿料除鐵時，慣性力和流體阻力是競爭力的主要部分，此時流體阻力
　?。疲悖剑肠笑牵洌?
　　式中：η－η泥漿粘度
　?。洌V物顆粒直徑
　　ｖ－泥漿流速
　　由Ｆｃ的表達式可知，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；粘度與漿料的濃度、性質(zhì)及添加劑有關；濃度與水份比例有關。
　　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，保征吸收獵物的機會與場所；
　?、奂皶r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鍵）
　　二、除鐵器在陶瓷行業(yè)的使用現(xiàn)狀與發(fā)展要求
　?。薄⒔ㄖl(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)對除鐵問題的重視程度越來越高，許多企業(yè)都把它列進了議事日程，主要領導親自過問或分管領導直接抓。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，包括了日用陶、衛(wèi)生潔具和各類淺白色釉面墻地磚，拋光磚等。除鐵要求也越來越高，一條生產(chǎn)線由原來不用除鐵器到安裝一個除鐵器，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一二十支發(fā)展到二三百支，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標準原料，只好采用下游處理的方式，大量使用除鐵器，一條線上除鐵工序最多已達十多個擇作工人，除鐵成本越來越高。
　?。场⑶逑捶绞饺强咳斯褡?，質(zhì)量難于保障。通常一組磁棒100～300根，每班１～３名工人，一支接一支不停地輪流清洗，約１～２ｈ洗一遍，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，除鐵效果顯著下降了。再加上人的情緒變化因素諸多，質(zhì)量管理難于控制。
　?。础⑹袌龀鍪鄣挠谰么虐?，質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)廠家太多，牌子太雜，也有不少為粗制濫造產(chǎn)品，采用劣質(zhì)材料，棒的兩端密封又不嚴。這些產(chǎn)品充斥市場后，使企業(yè)使用的磁棒平均壽命不斷下降，其次是市場上磁棒Ｂ值的“標稱”普遍偏高，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，主要是用于清除粉料在長距離輸送過程中滲入的鐵銹雜質(zhì)顆粒，效果不錯，使用單位也在不斷的增多與擴大。
　?。丁㈦姶懦F器研制試用時間較早，反應都可以，尤其是大功率強磁場對分選原礦中存在的弱磁性材料，但是投資過大，耗電較多，使用壽命不長，因而影響了它的推廣應用。
　?。贰⑹澜绨l(fā)達國家陶瓷原料都是集中加工標準化生產(chǎn)的，它們的除鐵設備多為大規(guī)格，大流量、大功率、全自動的電磁除鐵器，體積龐大、價格昂貴，少則幾十萬，多則幾百萬元。
　?。?、目前我國陶瓷生產(chǎn)企業(yè)也十分希望除鐵設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：
　?。ǎ保┯来懦F磁棒Ｂ值應在6000GS以上，使用溫度應在70～80℃以上，因為有些原料在球磨機出漿口的溫度就可達70℃以上。使用壽命應保證兩年以上，Ｂ值不下降50%。
　?。ǎ玻╇姶懦F器磁感應強度要高，這是高白度產(chǎn)品的需要，但制造與購置成本要降低，電磁能量較換效率要高，其次是做好導磁材料的密閉技術，避免氧化而縮短使用壽命。三是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。
　?。ǎ常┏F器的清洗自動化程度要高，一是不要人工干預，二是清洗周期可調(diào)，三是浪費漿（粉）料和水最少，尤其是釉漿除鐵，四是污水處理循環(huán)利用時，除鐵器的廢水還應專門處理。
　?。ǎ矗┰趪婌F干燥塔中使用要求有效流量要大，連續(xù)不間斷，除鐵效果要好。
　?。ǎ担┙Y(jié)構要簡單，裝拆對接、操作控制與維修保養(yǎng)容易，體積盡可能小，使用安全可靠，能適應老生產(chǎn)成的改造安裝。
　?。ǎ叮{（粉）傳輸途徑中，要使用優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料，防止產(chǎn)生二次鐵銹和其他雜質(zhì)污染。
　　三、幾點建議
　　了解除鐵器的基本原理與特性后，應用于實踐，要掌握除鐵工藝的應注意事項：
　　１、根據(jù)鐵磁物質(zhì)對陶瓷制品的影響特點，分析判斷確定制品中鐵磁雜質(zhì)的來源與嚴重性，進而采取恰當?shù)奶幚泶胧?，堵住源頭。
　?。病才懦F器的位置時，應遵循以下原則；
　　（１）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)進入除鐵槽（框），阻礙除鐵器正常發(fā)揮應有效能。
　?。ǎ玻┏F應盡可能在溫度較低的位置上，以延長磁棒的使用壽命。
　?。ǎ常└鶕?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，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)。
　　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)能在磁力作用的范圍內(nèi)。
　　４、清洗磁棒是保證除鐵效果的關鍵，間隔時間過長，磁棒周圍被鐵磁泥漿封蓋層過厚時，外圍鐵磁雜質(zhì)便遠離了磁場的有效范圍，吸力不夠，效果不好，尤其是高梯度磁場，它的徑向衰減更快，以至磁力太小而無法捕獲措物。清洗的間隔時間周期應視漿（粉）料中含鐵量的多少結(jié)合經(jīng)驗數(shù)據(jù)而定。
　　５、由于高低溫磁棒的價格不同，可將高溫區(qū)和低溫段的除鐵器區(qū)別開來，使用不同溫度級別的磁棒，以達到經(jīng)濟使用之目的。
　　６、磁棒（芯）的氧化（生銹）會導致磁場的減弱，這是由于氧化會使磁鐵中原生磁源含量減少。所以當除鐵器停用時一定要將磁源載體清理于凈，一是防止氧化，二是防止干固堵塞。另外在選購除鐵磁棒時，一定要檢查兩頭封口是否完好，不能有漏縫，以防止使用時磁芯接觸漿料使之氧化或腐蝕而退磁。
　?。?、敲擊與振動都會改變磁原材料的部分磁矩方向，進而使磁場減弱。因此要求操作者必須十分小心，同時也要防止被兩根磁棒相吸合時夾傷手指而發(fā)生事故。
　?。?、經(jīng)濟使用除鐵設備的幾種措施：
　　①在同一條生產(chǎn)線上可以采用永磁電磁混合使用，先用價格低廉的磁場較弱的永磁除鐵器，除掉強磁性鐵雜質(zhì)，后用購價與使用成本都較高，但磁場較強的大功率電磁除鐵器。②在選用永磁除鐵棒的直徑時，不宜選的太大。因為增大磁源與鐵雜質(zhì)接觸的表面積，可以增加捕獲獵物的機會，固然增大直經(jīng)可以增加一根棒的表面積，但是永磁源材料在相同重量的前提下，減少磁棒的直經(jīng)可增多根數(shù)，則可大大增加表面積。在大流量漿截面較高時，可以采用多層磁棒疊架的形式處理。③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使用效果相同，投資可節(jié)約５０％左右。
　　為了解決目前陶瓷行業(yè)對除鐵設備的需求，佛山市******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，達到了設計指標，實現(xiàn)了無人清洗而又穩(wěn)定地改善產(chǎn)品質(zhì)量。滿足了用戶的要求，現(xiàn)已經(jīng)批量出產(chǎn)，供應市場。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，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，為陶瓷生產(chǎn)企業(yè)排憂解難。希望大家增加溝通，交流經(jīng)驗與教訓，不斷改善現(xiàn)有裝備，制造更多更高性能的除鐵設備來，為佛山陶瓷走向世界，使我國能成為名符其實的世界陶瓷大國而努力作貢獻。本人僅以此文為序，供參放，意在為這一目標出點微薄之力吧！

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