ferrita

Cuando se habla de ferritas, mucha gente se imagina inmediatamente pequeños núcleos en la electrónica. Pero en nuestro negocio, el de equipos de minería, la historia es completamente diferente. En este caso, la ferrita no es sólo un material, sino que suele ser un elemento clave en los sistemas de separación magnética. Muchas veces me he encontrado con el hecho de que los ingenieros, acostumbrados a aplicaciones de alta frecuencia, subestiman los requisitos de estabilidad y resistencia mecánica de los elementos de ferrita en las duras condiciones de las canteras. Vibración constante, cambios de temperatura de -40 a +50, polvo abrasivo: todo esto crea un entorno donde los parámetros de laboratorio del material pasan a un segundo plano y su "capacidad de supervivencia" pasa a primer plano.

¿Qué esperamos realmente de la ferrita en un separador?

Si descartamos la teoría, en la práctica todo depende de unos requisitos sencillos pero estrictos. La inducción magnética debería permanecer estable, sin una disminución notable, después de miles de horas de funcionamiento bajo carga. Esta no es una situación en la que simplemente se pueda tomar una ferrita con la máxima inducción inicial de un catálogo. A menudo el coeficiente de temperatura es más importante. Recuerdo que en uno de los primeros proyectos instalamos un separador con bloques de ferrita aparentemente excelentes. En verano, durante el turno pico, la temperatura en el área de trabajo aumentó y la eficiencia de extracción cayó entre un 15 y un 20%. Resultó que el material tenía un TCR de inducción negativa demasiado alto. Tuvimos que revisar todo el diseño del sistema magnético, añadiendo elementos de compensación.

El segundo punto es la resistencia a los campos desmagnetizantes. Durante el funcionamiento, especialmente cuando un trozo de roca está atascado o durante un corte de energía, pueden ocurrir campos pulsados ​​de dirección inversa. Si la fuerza coercitiva de la ferrita es insuficiente, puede producirse una pérdida irreversible de propiedades magnéticas en zonas locales. Esto no siempre es visible de inmediato, pero gradualmente conduce a la aparición de "zonas muertas". en el tambor separador y, en consecuencia, pérdidas de producto. Esto lo comprobamos no sólo en el stand, sino también cada 500-1000 horas de funcionamiento del motor en un objeto real, midiendo el campo con un teslametro de contacto en los puntos de control.

Y, por supuesto, resistencia mecánica. Las ferritas son materiales frágiles. Las losas o segmentos estándar pueden agrietarse debido a un fuerte impacto puntual durante la instalación o al apretar demasiado los pernos de fijación. Hace tiempo que pasamos al uso de elementos de ferrita en casetes especiales de poliuretano que absorben los impactos. Esto no es sólo protección, sino también compensación de la expansión térmica: la carcasa de acero y la ferrita tienen coeficientes diferentes, sin una capa amortiguadora, las tensiones aparecen con el tiempo.

Experiencias y errores: un caso con un sistema de separación en seco

Me gustaría dar un ejemplo de un proyecto que me enseñó mucho. Estamos hablando de un sistema de separación magnética seca para el enriquecimiento de concentrado de mineral de hierro. El objetivo era retirar la roca estéril lo antes posible para reducir la carga sobre trituradoras y molinos. El concepto implicaba el uso de un potente separador de tambor con un sistema multipolar basado en imanes de ferrita.

Inicialmente, se eligió una configuración estándar con bloques de ferrita de estroncio Y30. Sobre el papel todo coincidía. Pero durante las pruebas resultó que el fino polvo de mineral que inevitablemente se forma en el proceso se magnetiza y crea una especie de “pelusa”. en la superficie del tambor. Con el tiempo, esta capa se volvió más densa, aumentando la brecha entre la ferrita y el material procesado, lo que redujo críticamente el gradiente de campo y la eficiencia de separación. Tuvimos que detener la fila para limpiar casi en cada turno.

La solución no fue sustituir la ferrita, sino cambiar el diseño. En lugar de un tambor liso, hicieron uno acanalado, con ranuras longitudinales, donde se atascaría menos polvo. Y los propios bloques de ferrita estaban encerrados en carcasas selladas con soplado forzado de aire a baja presión. Esto resolvió en parte el problema. Pero la principal conclusión fue la siguiente: cuando se trabaja con materiales secos, el cálculo del sistema magnético no se puede realizar sólo sobre la fracción pura; es necesario modelar el comportamiento del componente de polvo y su efecto sobre el campo magnético.

Por cierto, en este proyecto colaboramos con ingenieros de la corporación LONGI. Simplemente ofrecían su visión del diseño del tambor, basándose en su experiencia en la producción de equipos de minería. Para comprender la escala se puede consultar su sitio web, https://www.ljmagnet.ru: la empresa opera desde 1993 y produce miles de equipos al año. Su enfoque práctico, cuando la teoría se prueba inmediatamente en el taller o en el lugar de prueba, a menudo ayuda a evitar estos problemas de "polvo". problemas en la etapa de diseño.

Cuestiones de suministro y control de calidad de elementos de ferrita.

Una de las dificultades evidentes es garantizar la homogeneidad del lote de ferrita. Supongamos que pide 200 losas estándar de 100x50x20 mm. Los parámetros del pasaporte de cada persona son normales. Pero cuando comienzas a ensamblar un sistema magnético a partir de ellos, donde las placas se colocan muy juntas, puede aparecer una dispersión en la inducción del 5-7%. Para un separador de alto gradiente esto ya es crítico: en lugar de un campo uniforme, se obtienen franjas fuertes y débiles.

Hemos desarrollado nuestro propio procedimiento de aceptación. En primer lugar, la medición selectiva no es del 10%, sino de casi el 30% del lote. En segundo lugar, medimos no solo la inducción en el centro de la estufa, sino también en las esquinas. Sucede que debido a las peculiaridades del prensado o sinterizado, los bordes tienen propiedades diferentes a las del centro. Si la dispersión es grande, dichas losas se envían a unidades menos críticas o se devuelven al proveedor. ¿Caro? Sí. Pero es más económico que rehacer el sistema magnético de un separador terminado en el sitio del cliente.

Otro matiz es la geometría. Parecería que una losa es una losa. Pero si no se mantiene la tolerancia de planitud, aparecen microespacios entre los elementos al ensamblar el paquete. En el aire. Y se desmagnetiza. Como resultado, no se alcanza la fuerza de adherencia calculada. Por lo tanto, ahora en las especificaciones técnicas siempre especificamos no solo los parámetros magnéticos, sino también tolerancias estrictas en la geometría, especialmente para los elementos de ferrita que funcionarán en sistemas prefabricados con espacios mínimos.

Alternativas y sistemas híbridos: ¿hay vida sin ferrita?

Por supuesto, en los últimos años se ha hablado mucho de los imanes de tierras raras basados ​​en NdFeB. Su producto energético es incomparablemente mayor. Pero cuando se trata de sistemas a gran escala que procesan cientos de toneladas de material por hora, el precio se convierte en un factor determinante. Reemplazar una tonelada de ferrita con un imán de neodimio aumenta el costo de la unidad varias veces, no en porcentajes. Por lo tanto, no se espera un abandono total de las ferritas en la separación magnética industrial en un futuro próximo.

El camino de los sistemas híbridos parece más prometedor. Por ejemplo, el campo principal se crea mediante potentes electroimanes o elementos de tierras raras, y se utilizan concentradores de ferrita o piezas polares para formar un gradiente específico o crear zonas de captura adicionales. La ferrita aquí no funciona como fuente del campo, sino como conductora y formadora. Esto le permite aprovechar su ventaja clave: la estabilidad y la previsibilidad del comportamiento en un amplio rango de temperaturas.

LONGI Corporation, el mismo fabricante con una superficie de 140.000 m2 y un equipo de más de 1.200 personas, tiene en su portafolio soluciones donde se integran elementos de ferrita en complejos sistemas magnéticos de separadores finos. Su enfoque, cuando más del 60% de los empleados tiene estudios superiores, se deja sentir precisamente en desarrollos tan complejos en los que es necesario combinar la ciencia de los materiales, el electromagnetismo y la ingeniería mecánica. Esto no es sólo un ensamblaje de hierro, es un trabajo de ingeniería donde comprender las capacidades y limitaciones de la ferrita es una habilidad básica.

Mirando hacia el futuro: ¿qué podría cambiar?

Si hablamos de tendencias, entonces, en mi opinión, el principal avance no irá hacia un nuevo material revolucionario, sino hacia la optimización del uso de las ferritas existentes. En primer lugar, se trata de una mejora en la tecnología de sinterización para aumentar la uniformidad y la resistencia mecánica de productos de gran tamaño. Una losa de medio metro o más que no teme las cargas de choque ya es una gran ventaja.

En segundo lugar, la cobertura y la protección serán cada vez más importantes. Desarrollo de recubrimientos poliméricos o compuestos duraderos que no desprenden la ferrita durante el ciclo térmico y la protegen del desgaste abrasivo y la atmósfera corrosiva en los talleres. Esto afecta directamente la vida útil de todos los equipos.

Y finalmente, la digitalización. Introducción de sensores para monitorear la temperatura de los elementos de ferrita en tiempo real y ajustar los modos de funcionamiento del separador. Si bien esto puede parecer excesivo en este momento, cuando se trata de procesos continuos con altos costos de tiempo de inactividad, los diagnósticos proactivos pueden ahorrar enormes cantidades de dinero. La ferrita, como corazón del sistema magnético, requerirá una actitud cada vez más atenta e inteligente hacia sí misma. No como un consumible, sino como un activo clave en la cadena de valor.