帶式鐵屑分離器的研究與應用

謝建鋒 梅志鵬 郎淇

摘 要：通過鐵屑分離原理，利用磁性和非磁性物質的特點，研究設計了一種平板磁鐵與半磁輥相適應的鐵屑分離器。設備主要機構由機架、棄鐵皮帶、平板磁鐵、半磁輥、三相異步電動機、滾子和送料系統構成。這種設計方案花費資金低、易生產、容易實現普及，而且操作簡單易上手。操作人員僅通過控制開關，來控制三相異步電動機的運行與停止，便可將磁性屑料和非磁性屑料分隔開。

關鍵詞：送料裝置;滾子;半磁輥;三相異步電機;平板電磁鐵

中圖分類號：TH48065 ? ? ? ?文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.06.002

在工廠加工車間，加工后存在不同切屑混合的現象。常遇到加工生產之后在金屬屑分選時，鐵屑和鋁屑分離難的問題。而在冶煉廠分選的重要一關中，如何實現除鐵和選鐵的雙向功能亦是一個難點，在分練細屑時，究竟應采用電磁鐵還是永磁鐵方式分離亦引人思考。綜上所述，如何進行金屬屑分離，是具有實際意義的課題。

在切屑分離時可采用平板永磁鐵和半磁輥，使有磁和無磁材料連續分離，再根據特定的工作條件進一步處理金屬產品。而煉鋼廠鐵屑和雜質的分離，有利于提高爐料的品質，減少雜質對鋼鐵冶煉性能的影響。因此，切屑分離是必要的工作。

將工廠中產生的大量廢棄鐵屑進行分離和提純有利于實現鐵屑的再加工，既可減少環境的污染，又可實現能源的再次利用。符合我國的可持續發展要求，有利于實現綠色循環發展的戰略目標。

1 設備主要結構組成

1.1 機架

機架是整個鐵屑分離裝置的支撐部分，由角鋼焊接而成。整個機架長800 mm，寬600 mm，高1100 mm。

1.2 半磁輥

半磁輥（圖1）主要起吸附鐵屑的作用，排斥非磁性物質。半磁輥安裝位置將決定于棄鐵膠帶的相對位置。

1.3 滾子

滾子采用直徑400 mm，長600 mm的外觀尺寸。

1.4 三相異步電動機

三相異步電動機是整個傳動裝置的動力源（圖2）。型號為Y90S-4，額定電壓380 V，額定電流：28 A，額定功率1400 r/min，頻率50 Hz，功率因數078，重量21 ?kg。

1.5 送料裝置

送料裝置（如圖3）的作用是將切屑有序的傳送至半磁輥下方。

2 三維建模

采用計算機進行了整機的建模與裝配，同時將建模過程發現的問題逐一解決，形成了如圖4的總體計設方案。

3 創新技術特點

（1）高性能釹鐵硼做磁源，磁性好，不容易退磁。

（2）兩側滾筒采用新的設計，采用腰鼓形結構，具有自動調節偏差功能，且密封性極好，因此可以很好地適應各種惡劣的工作環境。

（3）本機器的控制部分用皮帶機連鎖設計，可以實現手動控制和集中控制兩種方式方便的切換。

（4）使用高性能釹鐵硼做磁源不存在升溫問題，磁場強度也就不存在“冷態”“熱態”之分，磁場狀態可以恒定，對工作的影響減小。

（5）因為具有磁性，所以斷電時，吸在除鐵器上的鐵件不會掉回到輸送物料上。

（6）應急按鈕逼停裝置有效地提高裝備可靠性。

4 項目研究內容和擬解決的關鍵問題

4.1 研究內容

（1）研究磁鐵與帶輪速度之間的關系，保證可靠分離;（2）研究設計分離器的機械結構;（3）平板電磁鐵吸附性能研究;（4）半磁輥磁鐵吸附性能研究;（5）有效分離的滾筒速率，也就是傳動帶的速度;（6）電氣控制系統設計;（7）樣機制作。

4.2 擬解決的關鍵問題

（1）實現穩定可靠的基礎結構設計。

（2）對于永磁性電磁鐵裝置實現平板電磁鐵和半磁輥電磁鐵的吸附特性相適應的結構設計。

（3）具備良好的鐵屑吸附性能與分離性能。

（4）實現不同規格鐵屑和雜質分離的傳送帶速度調節性能。

（5）具有較高的鐵屑與雜質分離率。

5 項目研究與實施的基礎條件

（1）項目組學生參與教師的科研課題，具有參與科研工作的初步經驗。

（2）通過已經進行與完成的相關課題研究，取得一定的科研基礎。

（3）項目組同學有鉆研精神。

（4）項目指導教師有相當的科研項目經驗。

（5）項目指導教師為工程訓練中心青年教師，中心及團隊能為項目實施提供試制試驗條件。

6 除鐵器未來的發展趨勢

在當今社會科技的快速發展中，運輸帶的技術含量更加尖端。當前的除鐵技術運輸帶已達2400 mm之長 、傳送速度已達57 m/s、料層已達500 mm厚、并且處理量也急劇上升，已達7200 t/h，除雜要求也變得更加嚴格，例如出口煤炭雷管超標或除雜不干凈將會產生嚴重的后果，所以對除鐵器的工作性能有了更高的要求。未來除鐵器的發展方向大體可以總結為以下三方面：

6.1 高磁場和高強度方向

除鐵器在額定懸掛高度中心，原GB9076-88標準規定磁場強度為63 mT，JB/T7689-95標準規定為63～71 mT，由于采用多種聚磁方法和應用更好的材料，現已發展到90 mT、120 mT、150 mT，同時梯度也越來越大，并且由于磁力是磁場強度與磁場梯度的乘積，所以磁力也越來越大。在出口煤炭等最末一道除鐵中，逐漸出現采用超導除鐵器的趨勢。

6.2 控制自動化方向

當今社會自動化將成為主流，因此除鐵器控制柜（甚至于永磁除鐵器的控制柜）往往也要求能夠自動控制，并且控制要求也越來越高，采用PLC控制的配置也從簡單化、小型化向復雜化、中型化、大型化發展。

6.3 配置高性能方向

隨著科技的高速發展，除鐵器的PLC自動控制器、控制開關、電機、軸承、不銹鋼、傳送帶、線圈、磁芯、絕緣材料、磁源等方面的配置性能越來越高。

參考文獻：

[1] 郝先耀，戴慧新.除鐵器的研制現狀及其發展趨勢[J].礦山機械，2006（4）：107-109.

[2] 聞邦椿.機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2010.

[3] 呂如良.電工手冊（第5版）[M].上海：上海科學技術出版社，2002.