Ferrit

Wenn von Ferriten die Rede ist, denken viele sofort an kleine Kerne in der Elektronik. Aber in unserem Geschäft – der Bergbauausrüstung – ist das eine ganz andere Geschichte. Dabei ist Ferrit nicht nur ein Material, sondern oft ein Schlüsselelement in magnetischen Trennsystemen. Ich bin oft auf die Tatsache gestoßen, dass Ingenieure, die an Hochfrequenzanwendungen gewöhnt sind, die Anforderungen an die Stabilität und mechanische Festigkeit von Ferritelementen unter rauen Steinbruchbedingungen unterschätzen. Ständige Vibrationen, Temperaturschwankungen von -40 bis +50, abrasiver Staub – all dies schafft eine Umgebung, in der die Laborparameter des Materials in den Hintergrund treten und seine „Überlebensfähigkeit“ in den Vordergrund tritt.

Was erwarten wir wirklich von Ferrit in einem Separator?

Wenn wir die Theorie verwerfen, hängt in der Praxis alles von mehreren einfachen, aber strengen Anforderungen ab. Die magnetische Induktion sollte auch nach Tausenden von Betriebsstunden unter Last stabil und ohne merklichen Rückgang bleiben. Dies ist keine Situation, in der Sie einfach einen Ferrit mit der maximalen Anfangsinduktion aus einem Katalog nehmen können. Oftmals ist der Temperaturkoeffizient wichtiger. Ich erinnere mich, dass wir bei einem der ersten Projekte einen Separator mit scheinbar hervorragenden Ferritblöcken installiert haben. Im Sommer, während der Spitzenschicht, stieg die Temperatur im Arbeitsbereich sprunghaft an und die Absaugleistung sank um 15–20 %. Es stellte sich heraus, dass das Material einen zu hohen negativen Induktions-TCR aufwies. Wir mussten das gesamte Design des Magnetsystems überarbeiten und Kompensationselemente hinzufügen.

Der zweite Punkt ist die Beständigkeit gegen entmagnetisierende Felder. Im Betrieb, insbesondere beim Einklemmen eines Gesteinsbrockens oder bei Stromausfall, können gepulste Felder mit umgekehrter Richtung auftreten. Reicht die Koerzitivfeldstärke des Ferrits nicht aus, kann es lokal zu einem irreversiblen Verlust der magnetischen Eigenschaften kommen. Dies ist nicht immer sofort sichtbar, führt aber nach und nach zur Entstehung von „toten Zonen“. auf der Separatortrommel und in der Folge zu Produktverlusten. Wir überprüfen dies nicht nur am Stand, sondern auch alle 500-1000 Betriebsstunden an einem realen Objekt, indem wir das Feld mit einem Kontakt-Teslameter an Kontrollpunkten messen.

Und natürlich mechanische Festigkeit. Ferrite sind spröde Materialien. Standardplatten oder -segmente können durch einen starken Punktstoß während der Installation oder durch zu festes Anziehen der Befestigungsschrauben reißen. Wir sind seit langem auf den Einsatz von Ferritelementen in speziellen stoßdämpfenden Polyurethan-Kassetten umgestiegen. Dies dient nicht nur dem Schutz, sondern auch dem Ausgleich der Wärmeausdehnung – Stahlgehäuse und Ferrit haben unterschiedliche Koeffizienten, ohne Dämpfungsschicht treten mit der Zeit Spannungen auf.

Erfahrungen und Fehler: ein Fall mit Trockenabscheidesystem

Ich möchte ein Beispiel für ein Projekt nennen, bei dem ich viel gelernt habe. Es handelt sich um ein trockenes magnetisches Trennsystem zur Anreicherung von Eisenerzkonzentrat. Ziel war es, Abfallgestein frühzeitig zu entfernen, um die Belastung von Brechern und Mühlen zu verringern. Das Konzept sah den Einsatz eines leistungsstarken Trommelseparators mit einem Multipolsystem auf Basis von Ferritmagneten vor.

Zunächst wurde eine Standardkonfiguration mit Y30-Strontiumferritblöcken gewählt. Auf dem Papier stimmte alles überein. Doch bei den Tests stellte sich heraus, dass der dabei zwangsläufig entstehende feine Erzstaub magnetisiert wird und eine Art „Flusen“ bildet. auf der Oberfläche der Trommel. Mit der Zeit wurde diese Schicht dichter, wodurch sich der Abstand zwischen dem Ferrit und dem verarbeiteten Material vergrößerte, was den Feldgradienten und die Trenneffizienz entscheidend verringerte. Wir mussten fast jede Schicht die Linie wegen der Reinigung anhalten.

Die Lösung wurde nicht im Austausch des Ferrits, sondern in einer Änderung des Designs gefunden. Anstelle einer glatten Trommel stellten sie eine gerippte Trommel mit Längsrillen her, in denen sich weniger Staub verstopfen würde. Und die Ferritblöcke selbst waren in versiegelten Gehäusen eingeschlossen und wurden mit Niederdruckluft erzwungen. Dadurch wurde das Problem teilweise gelöst. Die wichtigste Schlussfolgerung war jedoch: Bei der Arbeit mit trockenen Materialien kann die Berechnung des magnetischen Systems nicht nur für die reine Fraktion durchgeführt werden; Es ist notwendig, das Verhalten der Staubkomponente und ihre Wirkung auf das Magnetfeld zu modellieren.

Übrigens haben wir bei diesem Projekt mit Ingenieuren der LONGI Corporation zusammengearbeitet. Sie präsentierten lediglich ihre Vision des Trommeldesigns, basierend auf ihrer Erfahrung in der Herstellung von Bergbauausrüstung. Auf der Website https://www.ljmagnet.ru können Sie sich ein Bild von der Größenordnung machen – das Unternehmen ist seit 1993 tätig und produziert jedes Jahr Tausende von Geräteeinheiten. Ihr praktischer Ansatz, bei dem die Theorie direkt in der Werkstatt oder auf dem Prüfgelände erprobt wird, hilft oft, solche „Staub“-Probleme zu vermeiden. Probleme in der Entwurfsphase.

Fragen der Lieferung und Qualitätskontrolle von Ferritelementen

Eine der nicht offensichtlichen Schwierigkeiten besteht darin, die Homogenität der Ferritcharge sicherzustellen. Nehmen wir an, Sie bestellen 200 Standardplatten im Format 100x50x20 mm. Die Parameter in jedem Reisepass sind normal. Wenn Sie jedoch damit beginnen, daraus ein Magnetsystem zusammenzubauen, bei dem die Platten nahe beieinander platziert werden, kann es zu einer Streuung der Induktion von 5-7 % kommen. Für einen Hochgradientenabscheider ist dies bereits kritisch – statt eines gleichmäßigen Feldes werden starke und schwache Streifen erhalten.

Wir haben ein eigenes Abnahmeverfahren entwickelt. Erstens beträgt die selektive Messung nicht 10 %, sondern fast 30 % der Charge. Zweitens messen wir die Induktion nicht nur in der Mitte des Ofens, sondern auch in den Ecken. Es kommt vor, dass aufgrund der Besonderheiten des Pressens oder Sinterns die Kanten andere Eigenschaften als die Mitte haben. Bei großer Streuung werden solche Brammen an weniger kritische Einheiten verschickt oder an den Lieferanten zurückgesendet. Teuer? Ja. Aber es ist günstiger, als das Magnetsystem eines fertigen Abscheiders beim Kunden vor Ort zu erneuern.

Eine weitere Nuance ist die Geometrie. Es scheint, dass eine Platte eine Platte ist. Wenn die Ebenheitstoleranz jedoch nicht eingehalten wird, entstehen beim Zusammenbau des Pakets Mikrospalte zwischen den Elementen. In der Luft. Und er entmagnetisiert. Dadurch wird die berechnete Haftkraft nicht erreicht. Deshalb geben wir in den technischen Spezifikationen jetzt immer nicht nur magnetische Parameter, sondern auch strenge Geometrietoleranzen an, insbesondere für Ferritelemente, die in vorgefertigten Systemen mit minimalen Lücken funktionieren.

Alternativen und Hybridsysteme: Gibt es ein Leben ohne Ferrit?

Natürlich wurde in den letzten Jahren viel über Seltenerdmagnete auf Basis von NdFeB gesprochen. Ihr Energieprodukt ist unvergleichlich höher. Doch wenn es um Großanlagen geht, die Hunderte Tonnen Material pro Stunde verarbeiten, wird der Preis zum entscheidenden Faktor. Der Ersatz einer Tonne Ferrit durch einen Neodym-Magneten erhöht die Kosten des Geräts um ein Vielfaches, nicht um Prozente. Daher ist in naher Zukunft nicht mit einem vollständigen Verzicht auf Ferrite in der industriellen Magnetabscheidung zu rechnen.

Der Weg hybrider Systeme erscheint erfolgversprechender. Beispielsweise wird das Hauptfeld durch leistungsstarke Elektromagnete oder Seltenerdelemente erzeugt, und Ferritkonzentratoren oder Polschuhe werden verwendet, um einen bestimmten Gradienten zu bilden oder zusätzliche Einfangzonen zu schaffen. Ferrit fungiert hier nicht als Quelle des Feldes, sondern als dessen Leiter und Former. Dadurch können Sie seinen entscheidenden Vorteil nutzen – Stabilität und Vorhersehbarkeit des Verhaltens über einen weiten Temperaturbereich.

LONGI Corporation, derselbe Hersteller mit einer Fläche von 140.000 m2 und einem Team von über 1.200 Mitarbeitern, hat in seinem Portfolio Lösungen, bei denen Ferritelemente in komplexe Magnetsysteme von Feinabscheidern integriert werden. Ihr Ansatz, wenn mehr als 60 % der Mitarbeiter über eine Hochschulausbildung verfügen, macht sich gerade bei solch komplexen Entwicklungen bemerkbar, bei denen es notwendig ist, Materialwissenschaften, Elektromagnetismus und Maschinenbau zu kombinieren. Hierbei handelt es sich nicht nur um die Montage von Eisen, sondern um Ingenieurarbeiten, bei denen das Verständnis der Fähigkeiten und Grenzen von Ferrit eine Grundkompetenz ist.

Blick in die Zukunft: Was könnte sich ändern?

Wenn wir über Trends sprechen, dann wird meiner Meinung nach die Hauptentwicklung nicht in Richtung eines revolutionären neuen Materials gehen, sondern in Richtung einer optimierten Nutzung bestehender Ferrite. Erstens handelt es sich um eine Verbesserung der Sintertechnologie, um die Gleichmäßigkeit und mechanische Festigkeit großformatiger Produkte zu erhöhen. Eine Platte von einem halben Meter oder mehr, die keine Angst vor Stoßbelastungen hat, ist bereits ein gravierender Vorteil.

Zweitens werden Absicherung und Schutz immer wichtiger. Entwicklung langlebiger Polymer- oder Verbundbeschichtungen, die Ferrit bei Temperaturwechseln nicht ablösen und es vor abrasivem Verschleiß und der korrosiven Atmosphäre in Werkstätten schützen. Dies wirkt sich direkt auf die Lebensdauer aller Geräte aus.

Und schließlich die Digitalisierung. Einführung von Sensoren zur Überwachung der Temperatur von Ferritelementen in Echtzeit und zur Anpassung der Betriebsmodi des Separators. Während dies im Moment wie ein Overkill erscheinen mag, können bei kontinuierlichen Prozessen mit hohen Ausfallkosten durch eine proaktive Diagnose enorme Kosteneinsparungen erzielt werden. Ferrit als Herzstück des magnetischen Systems erfordert einen immer aufmerksameren und intelligenteren Umgang mit sich selbst. Nicht als Verbrauchsmaterial, sondern als zentraler Vermögenswert in der Wertschöpfungskette.