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陶瓷生產(chǎn)中除鐵問題之我見

2005-12-15 來源：中國(guó)工業(yè)陶瓷網(wǎng) 黃彩環(huán) 責(zé)任編輯：admin 閱讀：5830

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隨著我國(guó)人民生活水平的提高，小康住宅室內(nèi)裝飾裝修對(duì)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(jià)格便宜，已成為廣大消費(fèi)者的追求。在國(guó)際市場(chǎng)上，目前我國(guó)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(dá)到世界出口總量的10%以上，僅次于世界陶瓷老牌大國(guó)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(guó)家，價(jià)格也只有世界出口均價(jià)的50%左右。為了在國(guó)際市場(chǎng)上占據(jù)更多的份額，賺取更多的外匯，成為名符其實(shí)的陶瓷大國(guó)，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(yīng)國(guó)際市場(chǎng)的需求，努力創(chuàng)造國(guó)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(yán)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(diǎn)，微細(xì)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(dá)４．２％。原因之二是陶瓷原料加工運(yùn)輸過程中，不可避免地會(huì)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(yīng)用與要求提出個(gè)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(xué)實(shí)驗(yàn)證明，鐵磁性物質(zhì)具有如下主要特征：
　　１）磁化時(shí)，具有磁滯回線的特性，即在外磁場(chǎng)（Ｈ）作用下，物質(zhì)被充磁顯磁性，產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)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(diǎn)：
　?、俪浯胖?，Ｂ與Ｈ同步上升；
　?、陲柡忘c(diǎn)以后，Ｂ不隨Ｈ增大而上升；
　?、弁獯艌?chǎng)Ｈ消失（為Ｏ）后，Ｂ不隨Ｈ減小回到Ｏ，而只能回到Ｂｒ點(diǎn)，叫做剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度。
　　Ｂｒ值就是該物質(zhì)被充磁后所能得到的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度值，它是人工永久磁鐵制作中關(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(yīng)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)之強(qiáng)弱，Ｂ＝μμ。Ｈ。式中μμ。是物質(zhì)的導(dǎo)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(shí)間也不相同。較好的材料（如：鋁鎳含金、高序號(hào)的銣鐵硼等），Ｂｒ值可達(dá)10000Ｇｓ或更高，理論上，外界因素不變化，常溫下可永久保持，實(shí)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(shí)間。
　?。玻┐艌?chǎng)對(duì)鐵磁性材料有吸引力，簡(jiǎn)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?chǎng)強(qiáng)度（Ａ／ｍ）
　　ｄＨ／ｄｈ
　　——磁場(chǎng)分布的梯度（Ａ／ｍ２）
　　從公式中分析可知，對(duì)于同一種鐵磁物質(zhì)（ｋ值相同），提高磁場(chǎng)對(duì)它的吸引力的措施，有兩個(gè)。一是增加Ｈ值，這將導(dǎo)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(shí)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(yīng)強(qiáng)度Ｂ則會(huì)隨之而降低，（如：鐵的Ｔｃ＝３５７℃）當(dāng)溫升達(dá)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(zhǎng)使用時(shí)間，通常應(yīng)工作在60～80℃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幾種類別：強(qiáng)磁性、中磁性、弱磁性和非磁性。
　　除鐵器的基本原理
　　利用磁場(chǎng)對(duì)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(shè)備叫做除鐵器，也叫磁選機(jī)。達(dá)到分選目的基本條件是磁場(chǎng)對(duì)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(jìng)爭(zhēng)力。Ｆｃ包括鐵磁性顆料的重力、離心力、慣性力和流體動(dòng)力的阻力等。
　　漿料除鐵時(shí)，慣性力和流體阻力是競(jìng)爭(zhēng)力的主要部分，此時(shí)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
　?。觯酀{流速
　　由Ｆｃ的表達(dá)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(jìng)爭(zhēng)力的大小，即影響除鐵效果。因此在使用除鐵器時(shí)，要認(rèn)真掌握漿料的“四度”（濃度、粘度、速度和粒度）。顆粒度應(yīng)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)；粘度與漿料的濃度、性質(zhì)及添加劑有關(guān)；濃度與水份比例有關(guān)。
　　實(shí)用的除鐵器應(yīng)具備以下三個(gè)條件：
　?、僮銐驈?qiáng)的磁場(chǎng)源（Ｆ＞Ｆｃ）；
　　②足夠的接觸面積，保征吸收獵物的機(jī)會(huì)與場(chǎng)所；
　　③及時(shí)有效地清洗（分離）已吸到的鐵磁雜質(zhì)。
　?。ㄇ逑词怯行СF的關(guān)鍵）
　　二、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(duì)除鐵問題的重視程度越來越高，許多企業(yè)都把它列進(jìn)了議事日程，主要領(lǐng)導(dǎo)親自過問或分管領(lǐng)導(dǎo)直接抓。除鐵器的使用場(chǎng)合不斷擴(kuò)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(gè)除鐵器，發(fā)展到安裝３～４個(gè)多級(jí)串聯(lián)除鐵器，一個(gè)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。
　　２、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(gòu)買低含鐵的標(biāo)準(zhǔn)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(dá)十多個(gè)擇作工人，除鐵成本越來越高。
　?。?、清洗方式全是靠人工擇作，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(dāng)原料含鐵較高時(shí)，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。
　?。?、市場(chǎng)出售的永久磁棒，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(yán)。這些產(chǎn)品充斥市場(chǎng)后，使企業(yè)使用的磁棒平均壽命不斷下降，其次是市場(chǎng)上磁棒Ｂ值的“標(biāo)稱”普遍偏高，多為高出實(shí)測(cè)值的（50～100）％。
　?。怠⒏煞鄢F多采用抽斗振動(dòng)柜（框）式永磁除鐵器和皮帶傳動(dòng)除鐵器，主要是用于清除粉料在長(zhǎng)距離輸送過程中滲入的鐵銹雜質(zhì)顆粒，效果不錯(cuò)，使用單位也在不斷的增多與擴(kuò)大。
　?。?、電磁除鐵器研制試用時(shí)間較早，反應(yīng)都可以，尤其是大功率強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)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(zhǎng)，因而影響了它的推廣應(yīng)用。
　?。贰⑹澜绨l(fā)達(dá)國(guó)家陶瓷原料都是集中加工標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的，它們的除鐵設(shè)備多為大規(guī)格，大流量、大功率、全自動(dòng)的電磁除鐵器，體積龐大、價(jià)格昂貴，少則幾十萬，多則幾百萬元。
　?。?、目前我國(guó)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(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、自動(dòng)化程度高而又較為經(jīng)濟(jì)適用的新型除鐵產(chǎn)品。具體要求：
　?。ǎ保┯来懦F磁棒Ｂ值應(yīng)在6000GS以上，使用溫度應(yīng)在70～80℃以上，因?yàn)橛行┰显谇蚰C(jī)出漿口的溫度就可達(dá)70℃以上。使用壽命應(yīng)保證兩年以上，Ｂ值不下降50%。
　?。ǎ玻╇姶懦F器磁感應(yīng)強(qiáng)度要高，這是高白度產(chǎn)品的需要，但制造與購(gòu)置成本要降低，電磁能量較換效率要高，其次是做好導(dǎo)磁材料的密閉技術(shù)，避免氧化而縮短使用壽命。三是應(yīng)制作多種相同流量不同功率的除鐵器，以適應(yīng)多級(jí)串聯(lián)時(shí)經(jīng)濟(jì)使用的需要。
　　（３）除鐵器的清洗自動(dòng)化程度要高，一是不要人工干預(yù)，二是清洗周期可調(diào)，三是浪費(fèi)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(shí)，除鐵器的廢水還應(yīng)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。
　　（５）結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，裝拆對(duì)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(yīng)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(diǎn)建議
　　了解除鐵器的基本原理與特性后，應(yīng)用于實(shí)踐，要掌握除鐵工藝的應(yīng)注意事項(xiàng)：
　　１、根據(jù)鐵磁物質(zhì)對(duì)陶瓷制品的影響特點(diǎn)，分析判斷確定制品中鐵磁雜質(zhì)的來源與嚴(yán)重性，進(jìn)而采取恰當(dāng)?shù)奶幚泶胧?，堵住源頭。
　?。病才懦F器的位置時(shí)，應(yīng)遵循以下原則；
　?。ǎ保┏F應(yīng)在經(jīng)過篩選的原料中進(jìn)行，以避免較大的顆粒和其他雜質(zhì)進(jìn)入除鐵槽（框），阻礙除鐵器正常發(fā)揮應(yīng)有效能。
　?。ǎ玻┏F應(yīng)盡可能在溫度較低的位置上，以延長(zhǎng)磁棒的使用壽命。
　?。ǎ常└鶕?jù)鐵磁性物質(zhì)的類別，選擇磁場(chǎng)強(qiáng)度適當(dāng)?shù)某F器：除強(qiáng)磁性雜質(zhì)時(shí)采用弱磁場(chǎng)以降低購(gòu)置與使用成本；除弱磁性雜質(zhì)一定要采用強(qiáng)磁場(chǎng)，購(gòu)置與使用費(fèi)用都較高。在同一條生產(chǎn)線上應(yīng)先除強(qiáng)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(dāng)，應(yīng)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)。
　?。?、清洗磁棒是保證除鐵效果的關(guān)鍵，間隔時(shí)間過長(zhǎng)，磁棒周圍被鐵磁泥漿封蓋層過厚時(shí)，外圍鐵磁雜質(zhì)便遠(yuǎn)離了磁場(chǎng)的有效范圍，吸力不夠，效果不好，尤其是高梯度磁場(chǎng)，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(shí)間周期應(yīng)視漿（粉）料中含鐵量的多少結(jié)合經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)而定。
　?。?、由于高低溫磁棒的價(jià)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(jí)別的磁棒，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)使用之目的。
　?。?、磁棒（芯）的氧化（生銹）會(huì)導(dǎo)致磁場(chǎng)的減弱，這是由于氧化會(huì)使磁鐵中原生磁源含量減少。所以當(dāng)除鐵器停用時(shí)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(gòu)除鐵磁棒時(shí)，一定要檢查兩頭封口是否完好，不能有漏縫，以防止使用時(shí)磁芯接觸漿料使之氧化或腐蝕而退磁。
　?。?、敲擊與振動(dòng)都會(huì)改變磁原材料的部分磁矩方向，進(jìn)而使磁場(chǎng)減弱。因此要求操作者必須十分小心，同時(shí)也要防止被兩根磁棒相吸合時(shí)夾傷手指而發(fā)生事故。
　?。?、經(jīng)濟(jì)使用除鐵設(shè)備的幾種措施：
　?、僭谕粭l生產(chǎn)線上可以采用永磁電磁混合使用，先用價(jià)格低廉的磁場(chǎng)較弱的永磁除鐵器，除掉強(qiáng)磁性鐵雜質(zhì)，后用購(gòu)價(jià)與使用成本都較高，但磁場(chǎng)較強(qiáng)的大功率電磁除鐵器。②在選用永磁除鐵棒的直徑時(shí)，不宜選的太大。因?yàn)樵龃蟠旁磁c鐵雜質(zhì)接觸的表面積，可以增加捕獲獵物的機(jī)會(huì)，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(shí)，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(dá)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(duì)除鐵設(shè)備的需求，佛山市******有限公司，推出了高強(qiáng)磁場(chǎng)高梯度優(yōu)質(zhì)永磁全自動(dòng)高效除鐵器，經(jīng)過本集團(tuán)幾個(gè)企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用，達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)，實(shí)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(yīng)市場(chǎng)。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(dòng)的永磁電磁除鐵器、高場(chǎng)強(qiáng)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(yàn)與教訓(xùn)，不斷改善現(xiàn)有裝備，制造更多更高性能的除鐵設(shè)備來，為佛山陶瓷走向世界，使我國(guó)能成為名符其實(shí)的世界陶瓷大國(guó)而努力作貢獻(xiàn)。本人僅以此文為序，供參放，意在為這一目標(biāo)出點(diǎn)微薄之力吧！

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