تستخدم الفواصل المغناطيسية الفروقات المغناطيسية بين المعادن لفصلها، مما يُحسّن جودة الخام، ويُنقّي المواد الصلبة والسائلة، ويُعيد تدوير النفايات. وهي من أكثر الآلات استخدامًا وتنوعًا في الصناعة.
تُستخدم الفواصل المغناطيسية على نطاق واسع في صناعات التعدين، والخشب، والأفران، والمواد الكيميائية، والأغذية، وغيرها. في قطاع التعدين، تُناسب الفواصل المغناطيسية الفصل المغناطيسي الرطب أو الجاف لمواد مثل خام المنغنيز، والمغنتيت، والبيروتيت، والخام المحمص، والإلمنيت، والهيماتيت، بحجم جسيمات أقل من 50 مم. كما تُستخدم لإزالة الحديد ومعالجة نفايات مواد مثل الفحم، والمعادن اللافلزية، ومواد البناء.
هيكل ومبدأ عمل الفواصل المغناطيسية
Magnetic separators (taking wet permanent magnetic drum magnetic separators as an example) are mainly composed of 6 parts: cylinder, roller, brush roller, magnetic system, tank body, and transmission part. The cylinder is welded from 2-3mm stainless steel plates, and the end cover is a cast aluminum part or workpiece, which is connected to the cylinder with stainless steel screws. The motor drives the cylinder, magnetic roller and brush roller to rotate through a reducer or directly uses a stepless speed regulation motor.
بعد تدفق الملاط إلى الخزان عبر صندوق التغذية، تدخل جزيئات الخام إلى منطقة التغذية في حالة رخوة تحت تأثير تدفق الماء في أنبوب مياه التغذية. وتحت تأثير المجال المغناطيسي، تتجمع جزيئات الخام المغناطيسية لتشكل "مجموعات مغناطيسية" أو "سلاسل مغناطيسية". تتأثر "المجموعات المغناطيسية" أو "السلاسل المغناطيسية" بالقوة المغناطيسية في الملاط وتتحرك نحو الأقطاب المغناطيسية ويتم امتصاصها على الأسطوانة. ونظرًا لأن قطبية الأقطاب المغناطيسية مرتبة بالتناوب على طول اتجاه دوران الأسطوانة ويتم تثبيتها أثناء التشغيل، فإن "المجموعات المغناطيسية" أو "السلاسل المغناطيسية" تنتج تحريكًا مغناطيسيًا بسبب تناوب الأقطاب المغناطيسية عند الدوران مع الأسطوانة. تتساقط المعادن غير المغناطيسية، مثل الشوائب المعدنية المختلطة في "التكتلات المغناطيسية" أو "السلاسل المغناطيسية"، أثناء عملية الخراطة، وتُشكل هذه "التكتلات" أو "السلاسل المغناطيسية" التي تُمتص في النهاية على سطح الأسطوانة المركز. يتحرك المركز مع الأسطوانة إلى أضعف حافة مغناطيسية للنظام المغناطيسي، ويُفرّغ في خزان المركز بفعل تدفق مياه التنظيف المنبعثة من أنبوب مياه التفريغ. تُترك المعادن غير المغناطيسية أو ضعيفة المغناطيسية في الملاط، وتُفرّغ من الخزان مع الملاط، أي المخلفات.
تصنيف الفواصل المغناطيسية
يمكن تصنيف الفواصل المغناطيسية بطرق متعددة وفقًا لخصائصها ومعاييرها المختلفة. ووفقًا لقوة المجال المغناطيسي وقوة المجال المغناطيسي، يمكن تقسيمها إلى:
(1) فاصل مغناطيسي ضعيف المجال: قوة المجال المغناطيسي على سطح القطب المغناطيسي 80-120 كيلو أمبير/متر، وقوة المجال المغناطيسي (3-6) × 105 كيلو أمبير/متر مربع. يُستخدم لفصل الخامات المغناطيسية القوية؛
(2) فاصل مغناطيسي قوي: تتراوح قوة المجال المغناطيسي على سطح القطب المغناطيسي بين 800 و1600 كيلو أمبير/متر، وقوة المجال المغناطيسي (3-12) × 107 كيلو أمبير/متر مكعب. يُستخدم لفصل الخامات ذات المجال المغناطيسي الضعيف.
وفقا لوسط الفصل يمكن تقسيمها إلى:
(1) فاصل مغناطيسي جاف: فصل هوائي، يُستخدم بشكل رئيسي لفصل الخامات الكبيرة ذات الحبيبات الخشنة ذات المغناطيسية القوية، والخامات الدقيقة ذات المغناطيسية الضعيفة. ويُستخدم حاليًا أيضًا لفصل الخامات الدقيقة ذات المغناطيسية القوية.
(2) فاصل مغناطيسي رطب: فصل في الماء أو السائل المغناطيسي. يُستخدم بشكل رئيسي لفصل الخامات المغناطيسية القوية الدقيقة والخامات المغناطيسية الضعيفة الدقيقة.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا تصنيفها وفقًا لطريقة اختيار جزيئات الخام المغناطيسي، واتجاه حركة مادة التغذية، وطريقة تفريغ المنتجات المحددة من منطقة الاختيار، والخصائص الهيكلية للمنتجات المغناطيسية المفرغة.
تصميم الدوائر المغناطيسية ومغناطيسات الفواصل المغناطيسية
تُسمى الحلقة المغلقة التي يُركّز فيها التدفق المغناطيسي بالدائرة المغناطيسية. يحتاج النظام المغناطيسي للفاصل المغناطيسي إلى توليد مجال مغناطيسي بقوة معينة، ويجب تركيز معظم التدفق المغناطيسي في المجال المغناطيسي عبر مساحة الفصل. يؤثر ارتفاع النظام المغناطيسي وعرضه ونصف قطره وعدد أقطابه، وفرق الجهد المغناطيسي بين الأقطاب المغناطيسية المتجاورة، وميل القطب، ونسبة عرض سطح القطب إلى عرض فجوة القطب، وشكل القطب ووجهه النهائي، والمسافة بين وجه القطب النهائي ومركز ترتيبه، بشكل كبير على خصائص المجال المغناطيسي.
باستخدام الفاصل المغناطيسي الموضح في الشكل أدناه كمثال، يعتمد جزء الدائرة المغناطيسية نظامًا مغناطيسيًا خماسي الأقطاب. يرتبط كل قطب مغناطيسي بكتل مغناطيس دائم من الفريت وNdFeB. يُثبّت على لوحة التوجيه المغناطيسية ببرغي يمر عبر الفتحة المركزية للكتلة المغناطيسية. تُثبّت لوحة التوجيه المغناطيسية على محور الأسطوانة بواسطة دعامة. يبقى النظام المغناطيسي ثابتًا، بينما يمكن للأسطوانة الدوران. تُرتّب قطبية الأقطاب المغناطيسية بالتناوب على طول المحيط، وتكون القطبية متساوية على طول الاتجاه المحوري. تُوضع الأسطوانة المصنوعة من مادة غير مغناطيسية من الفولاذ المقاوم للصدأ خارج النظام المغناطيسي. تُستخدم المادة غير المغناطيسية لمنع الخطوط المغناطيسية من دخول منطقة التحديد عبر الأسطوانة وتكوين دارة قصر مغناطيسية مع الأسطوانة. يجب أن يكون جزء جسم الخزان القريب من النظام المغناطيسي مصنوعًا أيضًا من مادة غير مغناطيسية، ويجب أن يكون الباقي مصنوعًا من صفائح فولاذية عادية أو صفائح بلاستيكية صلبة.
بالنسبة للفواصل المغناطيسية الدائمة، تُعدّ المغناطيسات الدائمة أهم مكوناتها، وتحدد جودتها خصائص أدائها. تُصنع المغناطيسات الدائمة للفواصل المغناطيسية عادةً بأحجام محددة (مثل الطول × العرض × الارتفاع = 85 × 65 × 21 مم)، ولذلك تُسمى عادةً "كتل المغناطيس الدائم" أو ببساطة "كتل المغناطيس". تشمل المواد المغناطيسية الدائمة المستخدمة في صناعة الفواصل المغناطيسية الفريتات الدائمة، والألومنيوم والنيكل والكوبالت، والحديد والكروم والكوبالت، والمنجنيز والألومنيوم والحديد، والساماريوم والكوبالت، والمواد المغناطيسية الدائمة من النيوديميوم والحديد والبورون. حاليًا، تُعدّ الفريتات الدائمة (فريت السترونشيوم، وفريت الباريوم) هي المواد المغناطيسية الدائمة من النيوديميوم والحديد والبورون هي المواد المغناطيسية الدائمة.
مغناطيسات النيوديميوم ومغناطيسات الفريت
عند تصميم النظام المغناطيسي، من الضروري تحديد المادة المغناطيسية الدائمة المناسبة وفقًا للظروف الخاصة لمختلف الجوانب. ويمكن تلخيص العوامل المؤثرة في الجوانب التالية:
١. قوة المجال المغناطيسي: يجب توليد مجال مغناطيسي ثابت في مساحة العمل المحددة. تُحدد قوة هذا المجال المغناطيسي المادة المغناطيسية الدائمة التي يجب استخدامها. الخواص المغناطيسية لمغناطيسات NdFeB الدائمة أعلى بكثير من خصائص الفريتات.
2. متطلبات استقرار المجال المغناطيسي، أي تأثير المواد المغناطيسية الدائمة وقدرتها على التكيف مع العوامل البيئية مثل درجة الحرارة والرطوبة والاهتزاز والصدمة
3. الخصائص الميكانيكية، مثل صلابة ومرونة وقوة ضغط المغناطيس؛
4. عوامل السعر