除铁器在水泥工艺中的应用

陈晓敏

（洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司，河南 洛阳471039）

0 引言

近年来，满足不同生产需求的大量新型除铁器研制成功，除铁器的分类更细、应用范围更广［1］。其中，我国超导式电磁除铁器的设计和生产已经达到了国际先进水平。水泥行业使用的石灰石、黏土、砂岩及铁矾土、石膏、煤等原料，常或多或少含有铁及铁化合物，大、长铁件会划裂带式输送机引起事故，而小、短的铁渣会影响磨机等重要设备的正常运行，所以，在水泥生产工艺中采取必要的除铁措施，可有效减少原料中的铁杂质含量，提高物料品位，回收杂铁，保护各道工序设备。

1 除铁器的特点

除铁器按磁力来源可分为永磁除铁器和电磁除铁器两大类。目前，水泥工业主要有悬挂式永磁除铁器和悬挂式电磁除铁器以及管道永磁除铁器。

1.1 永磁除铁器的特点

永磁除铁器是以高矫顽力、高剩磁的永磁材料钕铁硼产生强大吸引力的高效、环保、节能型除铁设备，能去除混杂在物料中重量为0.1～50 kg的铁磁性物质。永磁除铁器可在各种恶劣环境中长期无故障运行。永磁除铁器本体因不需励磁电源，不需冷却系统，故省电节能，故障率低，操作简单，运行安全可靠。在水泥工艺设计中，管道永磁除铁器适合在没有物料输送皮带的情况下，用于清除下料管道中的铁磁性杂质。在水泥行业应用最多的是悬挂式永磁自卸带式除铁器。

永磁除铁器对环境的适应能力较强，能在粉尘、潮湿、海边盐雾等腐蚀严重的环境中正常工作，不存在温升问题，磁场恒定，密封性好，但是时间久了永磁除铁器的磁场会逐渐衰减。根据现有生产水平，永磁除铁器可使用10年以上，10年退磁率不超过5%。

1.2 电磁除铁器的特点

电磁除铁器，在去除铁磁性杂质能力和效果方面与永磁除铁器相比不分上下。电磁除铁器因是利用电磁线圈产生吸引力，线圈温升对磁力稳定性有不利影响［2］，故电磁除铁器必须采取一定措施抑制线圈温升。按线圈冷却方式，电磁除铁器可分为风冷式、自冷式、油冷式、蒸发冷却式。

电磁除铁器对环境的适应能力较弱，工作环境海拔高度不能超过4000 m，周围温度不能高于40℃、低于-20℃，空气湿度不能大于90%，而且不能在腐蚀性环境中工作。由于线圈温升和线圈寿命的原因，电磁除铁器不能长期连续工作。在实际应用方面，可在金属探测器探测到金属物质报警后，再使电磁除铁器通电进行延时工作，从而达到省电节能、延长电磁除铁器寿命的目的。

2 除铁器的选用

选用除铁器应同时考虑具体自然环境、物料及含铁情况、铁磁性杂质的产生原因、除铁技术要求和除铁器的特点。工作环境恶劣,电功消耗量有限制时，应首选永磁除铁器；在室内通风条件较好的车间可考虑使用经济型的电磁除铁器。

体积过大的物料，因吊具、磁场力等因素的影响除铁器无法吸取，目前水泥行业使用较多的皮带机为600 mm、800 mm、1000 mm、1200 mm,而2400 mm的皮带机很少应用在水泥行业，相应的除铁器尺寸与皮带机一致。

物料含铁量较多的情况下，除铁器安装在皮带机的头部，因物料有前冲力且处于松散状态有利于除铁；除铁器安装在皮带机中部时，物料经常在输送皮带的中部厚积，为提高除铁效果，应在胶带下安装非磁性直线托辊，俗称无磁托辊，从而使物料松散并使物料底部的铁磁性杂质最大程度地显露在外易于吸除。

3 除铁工艺流程

水泥行业铁磁性杂质的来源主要是原料中的铁杂质和工艺设备因生产磨损脱落的铁杂质。针对铁杂质来源和水泥生产质量的要求，在水泥生产的每道工序均可根据工艺需要采取一定的除铁措施，比如石灰石破碎输送工艺、石灰石预均化工艺、黏土破碎输送工艺、砂岩及铁矾土破碎输送工艺、原料配料工艺、原料磨工艺、水泥配料工艺、水泥磨工艺、石膏破碎输送工艺、原煤输送工艺等。

在原料的破碎输送工艺中，除铁器一般安装在破碎机后，即大块物料被破碎后，包裹在物料内部的铁杂质很容易被除铁器吸除，从而避免皮带机将过多铁杂质带入下一道工序中。在原料的预均化工艺中，以石灰石预均化为例，在输送石灰石的皮带机上安装悬挂式除铁器，避免石灰石中的铁杂质对均化工序中的设备造成磨损，同时起到石灰石提纯、预均化的目的。

进生料磨的原料输送皮带上、进熟料磨的混合料输送皮带上或下料溜槽上，均可安装除铁器，从而实现闭环粉磨加工，节省原材料，提高生产率。在前几道工序中，除铁器已经将物料中的大部分铁杂质去除，物料中含铁量较少。生料和熟料的粉磨工艺中，通常是除铁器和金属探测仪的联合应用。除铁器主要是除去物料中的铁磁性杂质，而金属探测仪一般是安装在物料前进方向上的除铁器的后面(安装在除铁器前面也可，工艺流程略有不同），用于检测除铁器无法去除的不锈钢、铜、铝等非铁磁性杂质和未被除铁器去除的铁磁性物质。金属探测仪与皮带机联锁使皮带机停机人工去除,或者设计相关的机电装置自动去除金属杂质，从而保护磨机正常运行。

4 应用实例

1）项目一。该项目为建在海滨湿热带的一水泥项目。考虑到当地最高温度39℃，最低温度14℃，相对湿度78%，以及海边特有的盐雾环境和工厂自动化程度的需要，选用悬挂式永磁自卸带式除铁器。水泥立磨除铁工艺流程如图1所示。皮带机1输送按一定比例混合的熟料、石膏、石灰石和火山灰，这些原料在水泥配料工艺阶段已经由1台除铁器除铁，故皮带机1上的金属探测器2主要起到检测未被除铁器去除的金属杂质的目的。当金属探测器未检测到金属，皮带机1上的物料由分料三通3排入水泥立磨4进行粉磨；当金属探测器报警后，分料三通3延时动作将含有金属杂质的这段物料排入废料仓8。废料仓8内的废料由皮带机9输送经金属探测器10再次检测，确有金属杂质，物料由分料三通11外排至集渣车12，若经金属探测器10未检测到金属，则物料由分料三通11排到提升机7，然后到皮带机1和输送的物料一同参与喂料，完成喂料除铁循环。废渣输送皮带机9比皮带机1的输送量小，物料层较薄，有利于金属探测器进一步进行金属杂质检测。立磨吐渣料［3］由皮带机5输送经除铁器6除铁器后被提升机7提升到皮带机1处进入喂料除铁循环。原料立磨也可采取上述的除铁工艺流程。

图1 水泥立磨除铁工艺简图

在带料调试阶段，金属探测器2不报警，致使水泥立磨4吐渣增多，磨机振动明显。在调整金属探测器2的灵敏度后，金属探测器2适时报警，有效减少了入磨的金属量，立磨运行平稳。

水泥磨工艺中产生金属杂质的机械设备主要是磨机和提升机。除铁器6主要吸除立磨吐渣料中的铁磁性物质。比较保守的除铁工艺流程是：在皮带机9上再增加设计1台除铁器，先对废料进行除铁后再通过金属探测器10检测废料。增加设计的除铁器主要是去除提升机因工作磨损脱落的铁磁性物质。实践证明，图1所示的除铁工艺流程是经济的、可行的，在废渣皮带9上增加设计除铁器无疑增加了工程成本。

2）项目二。水泥磨为球磨机，当地最高温度为36℃，最低温度为18℃，相对湿度为77%，用户要求最大限度地减少设备维修次数和人力成本，于是该项目选用永磁自卸式除铁器。

当水泥磨为球磨机时，除铁工艺流程如图2所示，来料皮带1上的物料经悬挂式永磁自卸带式除铁器2除铁后，再经金属探测仪3检测，若金属探测仪报警，则含有金属杂质的这部分物料由分料三通排到废料仓5，再到集渣车6；若金属探测仪未检测到金属杂质，则由分料三通4和7排到喂料仓9，物料经辊压机10粉碎后，由提升机11送到选粉机13，在提升机11到选粉机13的下料管道上设计管道式自卸除铁器12，可对辊压机粉碎后的物料进行除铁。符合进磨粒度要求的物料经选粉机筛选送到旋风筒14，再通过空气输送斜槽15入球磨机8进行粉磨。由选粉机筛选后的粗料和来料皮带1上的物料进入喂料仓9，经过辊压机10再次粉碎后，重复上述除铁、喂料循环。

图2 球磨机除铁工艺简图

5 结语

除铁器是水泥生产工业的辅机设备，合理的工艺设计能使除铁器发挥重要的作用；反之，除铁器和金属检测设备的技术发展能够改进现行的工艺流程。目前，某些破碎机、磨机等设备本身设计有保护装置，能很大程度减少物料中铁杂质对设备的危害。除铁器本身并不能完全去除物料中的铁磁性物质，加之合理的除铁工艺流程设计和相关生产设备本身除铁措施的应用才是水泥生产避免铁磁性物质影响和金属物质危害的正确途径。

［1］ 戴惠新,郝先耀,赵志强.除铁器应用现状及其发展方向［J］.金属矿山，2007（9）：90-93.

［2］ 王辉，余腊波.强迫风冷对电磁除铁器工作效果的影响［J］.起重运输机械，2014（3）：96-98.

［3］ 余生.立磨吐渣料对系统的影响及喂料除铁措施的改进［J］.水泥，2004（4）：14-16.