ferrite

Quand on parle de ferrites, beaucoup de gens imaginent immédiatement de petits noyaux en électronique. Mais dans notre secteur – celui des équipements miniers – c’est une tout autre histoire. Ici, la ferrite n'est pas seulement un matériau, mais souvent un élément clé dans les systèmes de séparation magnétique. Many times I have encountered the fact that engineers, accustomed to high-frequency applications, underestimate the requirements for stability and mechanical strength of ferrite elements in harsh quarry conditions. Constant vibration, temperature changes from -40 to +50, abrasive dust - all this creates an environment where the laboratory parameters of the material fade into the background, and its “survivability” comes to the fore.

Qu’attend-on réellement de la ferrite dans un séparateur ?

Si l’on écarte la théorie, dans la pratique, tout dépend de plusieurs exigences simples mais strictes. L'induction magnétique doit rester stable, sans déclin notable, après des milliers d'heures de fonctionnement sous charge. Il ne s'agit pas d'une situation dans laquelle vous pouvez simplement prendre une ferrite avec l'induction initiale maximale d'un catalogue. Souvent, le coefficient de température est plus important. Je me souviens que sur l'un des premiers projets, nous avions installé un séparateur avec des blocs de ferrite apparemment excellents. En été, pendant les heures de pointe, la température dans la zone de travail a grimpé et l'efficacité de l'extraction a chuté de 15 à 20 %. Il s’est avéré que le matériau avait un TCR d’induction négative trop élevé. Nous avons dû revoir toute la conception du système magnétique, en ajoutant des éléments de compensation.

Le deuxième point est la résistance aux champs démagnétisants. Pendant le fonctionnement, notamment lorsqu'un morceau de roche est coincé ou lors d'une panne de courant, des champs pulsés de sens inverse peuvent se produire. Si la force coercitive de la ferrite est insuffisante, une perte irréversible des propriétés magnétiques peut se produire localement. Ceci n’est pas toujours visible immédiatement, mais conduit progressivement à l’apparition de « zones mortes ». sur le tambour séparateur et, par conséquent, à des pertes de produit. We check this not only on the stand, but also after every 500-1000 engine hours on a real object, measuring the field with a contact Teslameter at control points.

Et bien sûr, la résistance mécanique. Les ferrites sont des matériaux fragiles. Les dalles ou segments standard peuvent se fissurer à la suite d'un impact ponctuel important lors de l'installation ou d'un serrage excessif des boulons de fixation. Nous avons depuis longtemps opté pour l'utilisation d'éléments en ferrite dans des cassettes spéciales en polyuréthane absorbant les chocs. This is not only protection, but also compensation for thermal expansion - steel housing and ferrite have different coefficients, without a damping layer stresses appear over time.

Expériences et erreurs : un cas avec un système de séparation à sec

Je voudrais donner l'exemple d'un projet qui m'a beaucoup appris. Nous parlons d'un système de séparation magnétique sèche pour l'enrichissement du concentré de minerai de fer. L’objectif était d’éliminer les stériles à un stade précoce afin de réduire la charge sur les concasseurs et les broyeurs. Le concept impliquait l'utilisation d'un puissant séparateur à tambour doté d'un système multipolaire basé sur des aimants en ferrite.

Initialement, une configuration standard avec des blocs de ferrite de strontium Y30 a été choisie. Sur le papier, tout correspondait. But during the tests it turned out that the fine ore dust, which inevitably forms in the process, is magnetized and creates a kind of “lint”. à la surface du tambour. Over time, this layer became denser, increasing the gap between the ferrite and the processed material, which critically reduced the field gradient and separation efficiency. Nous avons dû arrêter la ligne pour nettoyer presque à chaque quart de travail.

La solution n’a pas été trouvée dans le remplacement de la ferrite, mais dans la modification de la conception. Au lieu d'un tambour lisse, ils en ont fabriqué un nervuré, avec des rainures longitudinales, où moins de poussière s'obstruerait. Et les blocs de ferrite eux-mêmes étaient enfermés dans des boîtiers scellés avec soufflage forcé d'air à basse pression. Cela a en partie résolu le problème. But the main conclusion was this: when working with dry materials, the calculation of the magnetic system cannot be carried out only on the pure fraction; il est nécessaire de modéliser le comportement du composant poussière et son effet sur le champ magnétique.

À propos, dans ce projet, nous avons collaboré avec des ingénieurs de la société LONGI. Ils proposaient simplement leur vision de la conception du tambour, basée sur leur expérience dans la production d'équipements miniers. Their website, https://www.ljmagnet.ru, can be viewed to understand the scale - the company has been operating since 1993 and produces thousands of units of equipment per year. Their practical approach, when the theory is tested immediately in the workshop or at the test site, often helps to avoid such “dust problems”. problèmes au stade de la conception.

Enjeux d'approvisionnement et de contrôle qualité des éléments en ferrite

L'une des difficultés peu évidentes est d'assurer l'homogénéité du lot de ferrite. Disons que vous commandez 200 dalles standards mesurant 100x50x20 mm. Les paramètres du passeport de chacun sont normaux. But when you start assembling a magnetic system from them, where the plates are placed close together, a scatter in induction of 5-7% may appear. Pour un séparateur à gradient élevé, cela est déjà critique : au lieu d'un champ uniforme, on obtient des rayures fortes et faibles.

Nous avons développé notre propre procédure d'acceptation. Premièrement, la mesure sélective ne concerne pas 10 %, mais près de 30 % du lot. Deuxièmement, nous mesurons non seulement l'induction au centre du poêle, mais également dans les coins. Il arrive qu'en raison des particularités du pressage ou du frittage, les bords aient des propriétés différentes du centre. Si la dispersion est importante, ces dalles sont envoyées vers des unités moins critiques ou renvoyées au fournisseur. Cher? Oui. Mais c’est moins cher que de refaire le système magnétique d’un séparateur fini chez le client.

Une autre nuance est la géométrie. Il semblerait qu'une dalle soit une dalle. Mais si la tolérance de planéité n'est pas respectée, des micro-interstices apparaissent entre les éléments lors de l'assemblage du colis. Dans les airs. Et il démagnétise. La force d’adhésion calculée n’est donc pas atteinte. Therefore, now in the technical specifications we always specify not only magnetic parameters, but also strict tolerances on geometry, especially for ferrite elements that will work in prefabricated systems with minimal gaps.

Alternatives et systèmes hybrides : existe-t-il une vie sans ferrite ?

Bien entendu, ces dernières années, on a beaucoup parlé des aimants de terres rares à base de NdFeB. Leur produit énergétique est incomparablement plus élevé. Mais lorsqu’il s’agit d’installations à grande échelle traitant des centaines de tonnes de matériaux par heure, le prix devient un facteur déterminant. Remplacer une tonne de ferrite par un aimant en néodyme augmente le coût de l'unité de plusieurs fois, et non de pourcentages. Par conséquent, un abandon complet des ferrites dans la séparation magnétique industrielle n’est pas attendu dans un avenir proche.

La voie des systèmes hybrides semble plus prometteuse. Par exemple, le champ principal est créé par de puissants électro-aimants ou des éléments de terres rares, et des concentrateurs de ferrite ou des pièces polaires sont utilisés pour former un gradient spécifique ou créer des zones de capture supplémentaires. La ferrite ne fonctionne pas ici comme une source de champ, mais comme son conducteur et son façonneur. Cela vous permet d'utiliser son principal avantage : la stabilité et la prévisibilité du comportement sur une large plage de températures.

LONGI Corporation, the same manufacturer with an area of ​​140,000 m2 and a team of over 1,200 people, has in its portfolio solutions where ferrite elements are integrated into complex magnetic systems of fine separators. Leur démarche, alors que plus de 60 % des salariés ont une formation supérieure, se ressent précisément dans des développements aussi complexes où il faut combiner science des matériaux, électromagnétisme et génie mécanique. Il ne s’agit pas seulement d’assemblage de fer, il s’agit d’un travail d’ingénierie dans lequel la compréhension des capacités et des limites de la ferrite est une compétence de base.

Regard vers l’avenir : qu’est-ce qui pourrait changer ?

Si nous parlons de tendances, alors, à mon avis, l'évolution principale ne ira pas dans le sens d'un nouveau matériau révolutionnaire, mais dans le sens d'une optimisation de l'utilisation des ferrites existantes. Premièrement, il s’agit d’une amélioration de la technologie de frittage visant à augmenter l’uniformité et la résistance mécanique des produits de grande taille. Une dalle mesurant un demi-mètre ou plus qui ne craint pas les chocs constitue déjà un sérieux avantage.

Deuxièmement, la couverture et la protection deviendront de plus en plus importantes. Développement de revêtements polymères ou composites durables qui ne décollent pas la ferrite lors des cyclages thermiques et la protègent de l'usure abrasive et de l'atmosphère corrosive des ateliers. Cela affecte directement la durée de vie de tous les équipements.

Et enfin, la numérisation. Introduction de capteurs pour surveiller la température des éléments en ferrite en temps réel et ajuster les modes de fonctionnement du séparateur. Même si cela peut sembler exagéré pour le moment, lorsqu'il s'agit de processus continus avec des coûts d'arrêt élevés, les diagnostics proactifs peuvent permettre d'économiser d'énormes sommes d'argent. La ferrite, en tant que cœur du système magnétique, nécessitera une attitude de plus en plus attentive et intelligente envers elle-même. Non pas comme un consommable, mais comme un atout clé dans la chaîne de valeur.