ferrita

Quando as pessoas falam sobre ferritas, muitas pessoas imediatamente imaginam pequenos núcleos na eletrônica. Mas no nosso negócio – em equipamentos de mineração – a história é completamente diferente. Aqui, a ferrita não é apenas um material, mas muitas vezes um elemento-chave nos sistemas de separação magnética. Muitas vezes me deparei com o fato de que engenheiros, acostumados a aplicações de alta frequência, subestimam os requisitos de estabilidade e resistência mecânica dos elementos de ferrita em condições adversas de pedreira. Vibração constante, mudanças de temperatura de -40 a +50, poeira abrasiva - tudo isso cria um ambiente onde os parâmetros laboratoriais do material ficam em segundo plano e sua “capacidade de sobrevivência” vem à tona.

O que realmente esperamos da ferrita em um separador?

Se descartarmos a teoria, na prática tudo depende de vários requisitos simples, mas rigorosos. A indução magnética deve permanecer estável, sem declínio perceptível, após milhares de horas de operação sob carga. Esta não é uma situação em que você pode simplesmente pegar uma ferrita com a indução inicial máxima de um catálogo. Muitas vezes o coeficiente de temperatura é mais importante. Lembro que em um dos primeiros projetos instalamos um separador com blocos de ferrite aparentemente excelentes. No verão, durante o horário de pico, a temperatura na área de trabalho aumentou e a eficiência de extração caiu de 15 a 20%. Descobriu-se que o material tinha um TCR de indução negativo muito alto. Tivemos que revisar todo o desenho do sistema magnético, acrescentando elementos de compensação.

O segundo ponto é a resistência aos campos desmagnetizantes. Durante a operação, especialmente quando um pedaço de rocha está preso ou durante uma falha de energia, podem ocorrer campos pulsados ​​de direção inversa. Se a força coercitiva da ferrita for insuficiente, pode ocorrer uma perda irreversível das propriedades magnéticas em áreas locais. Isto nem sempre é imediatamente visível, mas leva gradualmente ao aparecimento de “zonas mortas”. no tambor separador e, como resultado, a perdas de produto. Verificamos isso não apenas no estande, mas também a cada 500-1000 horas de motor em um objeto real, medindo o campo com um Teslameter de contato nos pontos de controle.

E, claro, resistência mecânica. Ferrites são materiais frágeis. Lajes ou segmentos padrão podem rachar devido a um forte impacto durante a instalação ou ao apertar demais os parafusos de fixação. Há muito tempo passamos a usar elementos de ferrite em cassetes especiais de poliuretano com absorção de choque. Isso não é apenas proteção, mas também compensação pela expansão térmica - carcaças de aço e ferrite têm coeficientes diferentes, sem que as tensões apareçam na camada de amortecimento com o tempo.

Experiências e erros: um caso com sistema de separação a seco

Gostaria de dar um exemplo de um projeto que me ensinou muito. Estamos falando de um sistema de separação magnética a seco para enriquecimento de concentrado de minério de ferro. O objetivo era remover os resíduos de rocha antecipadamente para reduzir a carga nos britadores e moinhos. O conceito envolveu a utilização de um potente tambor separador com sistema multipolar baseado em ímãs de ferrite.

Inicialmente foi escolhida uma configuração padrão com blocos de ferrite de estrôncio Y30. No papel tudo combinava. Mas durante os testes descobriu-se que o pó fino de minério, que inevitavelmente se forma no processo, é magnetizado e cria uma espécie de “fiapos”. na superfície do tambor. Com o tempo, esta camada tornou-se mais densa, aumentando a distância entre a ferrita e o material processado, o que reduziu criticamente o gradiente de campo e a eficiência de separação. Tivemos que parar a fila para limpeza em quase todos os turnos.

A solução não foi encontrada na substituição da ferrita, mas na mudança do design. Em vez de um tambor liso, fizeram um nervurado, com ranhuras longitudinais, onde obstruiria menos poeira. E os próprios blocos de ferrite foram encerrados em invólucros selados com sopro forçado de ar de baixa pressão. Isso resolveu parcialmente o problema. Mas a principal conclusão foi esta: ao trabalhar com materiais secos, o cálculo do sistema magnético não pode ser feito apenas na fração pura; é necessário modelar o comportamento do componente poeira e seu efeito no campo magnético.

A propósito, neste projeto colaboramos com engenheiros da corporação LONGI. Eles estavam apenas oferecendo sua visão do design do tambor, com base na sua experiência na produção de equipamentos de mineração. Seu site, https://www.ljmagnet.ru, pode ser visualizado para entender a escala - a empresa está em operação desde 1993 e produz milhares de unidades de equipamentos por ano. A sua abordagem prática, quando a teoria é testada imediatamente na oficina ou no local de teste, muitas vezes ajuda a evitar tais problemas de “poeira”. problemas na fase de projeto.

Questões de fornecimento e controle de qualidade de elementos de ferrite

Uma das dificuldades não óbvias é garantir a homogeneidade do lote de ferrita. Digamos que você encomende 200 placas padrão medindo 100x50x20 mm. Os parâmetros do passaporte de todos são normais. Mas quando você começa a montar um sistema magnético a partir deles, onde as placas são colocadas próximas umas das outras, pode aparecer uma dispersão na indução de 5 a 7%. Para um separador de alto gradiente isso já é crítico - em vez de um campo uniforme, são obtidas listras fortes e fracas.

Desenvolvemos nosso próprio procedimento de aceitação. Em primeiro lugar, a medição seletiva não é de 10%, mas de quase 30% do lote. Em segundo lugar, medimos não só a indução no centro do recuperador, mas também nos cantos. Acontece que devido às peculiaridades da prensagem ou sinterização, as bordas possuem propriedades diferentes do centro. Se a dispersão for grande, tais placas são enviadas para unidades menos críticas ou devolvidas ao fornecedor. Caro? Sim. Mas é mais barato do que refazer o sistema magnético de um separador acabado nas instalações do cliente.

Outra nuance é a geometria. Parece que uma laje é uma laje. Mas se a tolerância de planicidade não for mantida, aparecem microespaços entre os elementos durante a montagem da embalagem. No ar. E ele desmagnetiza. Como resultado, a força de adesão calculada não é alcançada. Portanto, agora nas especificações técnicas sempre especificamos não apenas parâmetros magnéticos, mas também tolerâncias rígidas de geometria, principalmente para elementos de ferrite que funcionarão em sistemas pré-fabricados com folgas mínimas.

Alternativas e sistemas híbridos: existe vida sem ferrita?

É claro que nos últimos anos tem-se falado muito sobre ímãs de terras raras baseados em NdFeB. Seu produto energético é incomparavelmente maior. Mas quando se trata de sistemas de grande escala que processam centenas de toneladas de material por hora, o preço torna-se um fator determinante. Substituir uma tonelada de ferrita por um ímã de neodímio aumenta várias vezes o custo da unidade, e não porcentagens. Portanto, não se espera um abandono completo das ferritas na separação magnética industrial num futuro próximo.

O caminho dos sistemas híbridos parece mais promissor. Por exemplo, o campo principal é criado por eletroímãs poderosos ou elementos de terras raras, e concentradores de ferrite ou peças polares são usados ​​para formar um gradiente específico ou criar zonas de captura adicionais. A ferrita aqui funciona não como fonte do campo, mas como seu condutor e modelador. Isso permite que você aproveite sua principal vantagem - estabilidade e previsibilidade de comportamento em uma ampla faixa de temperatura.

A LONGI Corporation, mesmo fabricante com área de 140.000 m2 e equipe de mais de 1.200 pessoas, possui em seu portfólio soluções onde elementos de ferrite são integrados em complexos sistemas magnéticos de separadores finos. A sua abordagem, quando mais de 60% dos colaboradores possuem ensino superior, faz-se sentir precisamente em empreendimentos tão complexos onde é necessário aliar ciência dos materiais, eletromagnetismo e engenharia mecânica. Não se trata apenas de montagem de ferro, trata-se de um trabalho de engenharia onde compreender as capacidades e limitações da ferrita é uma habilidade básica.

Olhando para o futuro: o que pode mudar?

Se falamos de tendências, então, na minha opinião, o principal desenvolvimento não será na direção de um novo material revolucionário, mas na direção de otimizar o uso das ferritas existentes. Em primeiro lugar, é uma melhoria na tecnologia de sinterização para aumentar a uniformidade e a resistência mecânica de produtos de grande porte. Uma laje de meio metro ou mais que não tenha medo de choques já é uma grande vantagem.

Em segundo lugar, a cobertura e a protecção tornar-se-ão cada vez mais importantes. Desenvolvimento de polímeros duráveis ​​ou revestimentos compostos que não descasquem a ferrita durante o ciclo térmico e a protejam do desgaste abrasivo e da atmosfera corrosiva nas oficinas. Isto afeta diretamente a vida útil de todos os equipamentos.

E, finalmente, a digitalização. Introdução de sensores para monitorar a temperatura dos elementos de ferrite em tempo real e ajustar os modos de operação do separador. Embora isso possa parecer um exagero no momento, quando se trata de processos contínuos com altos custos de tempo de inatividade, o diagnóstico proativo pode economizar muito dinheiro. A ferrite, como coração do sistema magnético, exigirá uma atitude cada vez mais atenta e inteligente consigo mesma. Não como um consumível, mas como um ativo fundamental na cadeia de valor.