Herausforderungen bei der Entfernung von Feineisen aus Pulvern

May 29, 2023

28. August 2017

Die Entfernung von Metallverunreinigungen ist bei körnigem Fremdmetall und Material weitaus einfacher als bei pulverförmiger Form. Um die beste Lösung zur Entfernung feiner Eisenverunreinigungen aus Pulvern zu ermitteln, ist ein gutes Verständnis des Verhaltens der feinen Materialien erforderlich. Pulver werden in einer Vielzahl von Branchen hergestellt und verwendet, darunter in der Lebensmittel-, Pharma- und Chemieindustrie. Schätzungen zufolge liegen 80 % der in der Industrie verwendeten Materialien in Pulverform vor. Ein „Pulver“ ist definiert als feine trockene Partikel, die durch Mahlen, Zerkleinern oder Zerkleinern einer festen Substanz entstehen. Die Beschaffenheit eines Pulvers bedeutet, dass die Handhabung und Verarbeitung tendenziell problematisch ist, da Pulver ähnliche Eigenschaften wie Feststoffe und Flüssigkeiten aufweisen. Metallverunreinigungen, üblicherweise in Form von Eisen, können in jeder Phase eines Prozesses in ein Material eingebracht werden. Fremdmetalle, die unentdeckt bleiben und vor der Pulverproduktionsphase im Produkt verbleiben, werden deutlich verkleinert und sind in der Folge zunehmend schwieriger zu extrahieren. Magnetisch anfällige Metallverunreinigungen (z. B. Eisen) werden üblicherweise mithilfe von Magnetabscheidern entfernt. Es gibt magnetische Trenngeräte, die Metall mithilfe von Keramik oder Neodym-Eisen-Bor (Neodym) einfangen. Keramikmagnete erzeugen Magnetfelder mit geringer Stärke, aber großer Reichweite, während Neodymmagnete die stärksten permanentmagnetischen Produkte bilden, die derzeit im Handel erhältlich sind.Woher kommt das Metall? Metallverunreinigungen stammen üblicherweise aus einem Pulver aus zwei Quellen: Primäres Fremdmetall wie Nägel, Schrauben oder Bolzen; primäres oder sekundäres Feinsteisen. Im Rohmaterial sind häufig primär feine Eisen- oder Magnetpartikel vorhanden. Dies entsteht durch die Erstverarbeitung, den Transport oder kommt auch natürlicherweise im Originalmaterial vor. Sekundäres Feineisen stammt aus einer größeren Fremdmetallquelle, deren Größe während des Prozesses reduziert wurde. In der Regel kann dies auf einen Nagel, eine Schraube oder einen Bolzen zurückzuführen sein, der einem Zerkleinerungsprozess unterzogen wurde, oder auf beschädigte oder abgenutzte Verarbeitungsgeräte. Eine weitere häufige Quelle sekundärer Feineisenverunreinigung ist Rost, der durch verwitterte und abgenutzte Verarbeitungsgeräte wie Ketten, Hebezeuge und Gebäudeverkleidungen in den Prozess gelangt. Die Trennung und Erkennung von Fremdmetallen ist einfacher, wenn die Metallverunreinigung in größerer Form vorliegt und mit einer breiten Palette geeigneter Magnetabscheider und Metalldetektoren erfolgreich entfernt werden kann. Ideal sind Magnetabscheider mit Keramikmagneten mit Standardstärke und tiefen Magnetfeldern. Ein gutes Beispiel ist der Plattenmagnet, der häufig in einer Rutsche, in einem Gehäuse oder als Teil eines Inline-Magnetabscheiders installiert ist. Auch größere Metallverunreinigungen lassen sich mit einem Metalldetektor leichter erkennen. Metall wird beim Durchgang durch die Spule des Metalldetektors erkannt und durch ein automatisches Aussortierungssystem aus dem Fluss entfernt. Zur Erkennung muss das vom Metalldetektor erzeugte Magnetfeld einen Zustandswechsel erfahren. Feineres Metall führt zu einer geringeren Zustandsänderung und erhöht somit die Schwierigkeit der Erkennung. Das Entfernen größerer Fremdmetalle mit einem Magnetabscheider und einem Metalldetektor vor der Verarbeitungsstufe verhindert nicht nur, dass das Metall verkleinert wird (z. B. in eine Sekundärquelle für Feineisenverunreinigungen umgewandelt wird), sondern schützt auch empfindliche Verarbeitungsgeräte wie Granulatoren und Schredder und Mühlen vor Beschädigung durch das Metall. Sobald es in Pulverform vorliegt, müssen bei der Beurteilung der optimalen Methode zur Entfernung feiner Eisenverunreinigungen Verarbeitungsparameter berücksichtigt werden.Wie fließt ein Pulver? Wenn ein Pulver aufgestreut wird, bleibt es leicht und locker. Wenn dasselbe Pulver jedoch vibriert oder komprimiert wird, kann es sehr dicht werden und sogar die Fließfähigkeit verlieren. Einzelne Körner eines Pulvers haften gemäß der Van-der-Waals-Kraft in Klumpen aneinander. Diese Koagulation führt häufig dazu, dass das Feineisen im sauberen Produkt eingeschlossen wird. Die Fähigkeit eines Magnetabscheiders, das Feineisen anzuziehen, zu halten und abzutrennen, hängt davon ab, dass sich das Eisen so nah wie physikalisch möglich am Magnetfeld befindet. Wenn das Feineisen mit einem hochstarken Magnetfeld auf die Oberfläche eines Magnetabscheiders trifft, wird es festgehalten. Wenn das Feineisen jedoch in einer Pulverkoagulation gehalten wird, kann es außerhalb der Reichweite der maximalen Magnetkraft gehalten werden. Daher wird es nicht getrennt. Die Art und Weise, wie ein Pulver fließt, hat Einfluss auf die Gestaltung des Magnetabscheiders. Bei Pulvern, die in einem Trichter fließen, kann es zu klassischen Strömungsproblemen wie Brückenbildung oder Überschwemmung kommen, die durch die Konstruktion des Magnetabscheiders noch verschlimmert werden können.Verschiedene Ausführungen von Magnetabscheidern Um feine Eisenmetallverunreinigungen einzufangen, sind hochstarke Magnetfelder erforderlich, wie sie von Neodym erzeugt werden. Dies sind die wichtigsten Magnetkonfigurationen, die für die Handhabung von Pulvern geeignet sind:a. Röhrenförmige Magnetpatronen, oft in einer Mehrstab-Rostkonfigurationb. Flache Magnetplattenc. Kegelförmige Magnete. Magnettrommeln mit gebogenem Magnetbogen. Obwohl gelegentlich eine Magnetkartusche allein verwendet werden kann, ist sie häufiger Teil eines größeren Rostsystems mit mehreren Kartuschen. Der Magnetrost ist so konzipiert, dass er in einen Trichter passt, oder kann komplett mit Gehäuse geliefert werden (z. B. als Schubladenfiltermagnet). Im Betrieb fällt Pulver frei auf die Oberfläche der Magnetpatrone, wo feines Eisen auf die Oberfläche trifft und festgehalten wird durch das starke Magnetfeld. Um sicherzustellen, dass das Pulver mit der Kartuschenoberfläche in Kontakt kommt, werden häufig Deflektoren über den Lücken zwischen den Kartuschen eingesetzt. Pulveransammlungen auf der Oberfläche einer Magnetkartusche verringern die Trenneffizienz. Außerdem kann in schweren Fällen eine leichte Ablagerung auf der Oberfläche der Kartusche schnell zu einer Verstopfung des gesamten Gehäuses führen. Solche Verstopfungen können verhindert werden, indem sichergestellt wird, dass zwischen den Magnetkartuschen ein optimaler Abstand besteht. In manchen Fällen sorgt auch die Montage eines externen Vibrationsmotors an der Seite des Trichters oder Gehäuses für ausreichend Störung, um eine Materialkoagulation zu verhindern. Die Frequenz der Vibration muss sorgfältig abgewogen werden, da sie die Fließfähigkeit des Pulvers beeinträchtigen könnte. Darüber hinaus müssen die Magnetpatronen beim Einsatz von Vibratoren so gefertigt sein, dass sie längeren Vibrationen standhalten. Magnetplatten mit flacher Oberfläche sind ideal, wenn das Material über die Oberfläche fließen kann. Für die Feineisenentfernung würden die Magnetplatten hochfeste Neodym-Magnete verwenden. Dieses Magnetfeld wird noch verstärkt, wenn der Vorderseite des Magneten eine konische Stufe hinzugefügt wird. Aufgefangenes Eisen wandert hinter die Stufe und vom Materialfluss weg, wodurch das Risiko verringert wird, wieder in das gereinigte Produkt einzudringen. Magnetplatten werden nicht nur in Rutschen eingebaut, sondern auch in Gehäuse integriert. Die Plattengehäusemagnete widerstehen der Bildung von Brücken und Verstopfungen, um Fremdeisen und eisenhaltige Feinteile aus strömungsbeständigen Schüttgütern zu entfernen. Die Edelstahlgehäuse lassen sich problemlos an geschlossenen Ausläufen oder direkt an Verarbeitungsgeräten montieren. Es gibt optionale quadratische, rechteckige und runde Adapter für den einfachen Anschluss an vorhandene Rutschen. Eine Ablenkplatte an der Oberseite des Gehäuses hilft beim Aufbrechen von Klumpen und leitet den Produktfluss über die beiden leistungsstarken Plattenmagnete des Geräts. Plattenmagnete werden auch in Inline-Magneten verwendet und es gibt zwei Ausführungen: 1. Schwerkraft-Inline-Magnete: Die Plattenmagnete sind in runden, schrägen Ausgussöffnungen positioniert, wo das Material der Schwerkraftströmung ausgesetzt ist. Für eine wirksame Erfassung von Fremdmetallen sollte der Winkel des Keimlings nicht mehr als 60° zur Horizontalen betragen2. Pneumatische Inline-Magnete: Diese Konstruktionen sind für den Einsatz in pneumatischen Fördersystemen mit verdünnter Phase (bis zu 15 psi) vorgesehen. Sie lassen sich problemlos mit optionalen, werkseitig gelieferten Kompressionskupplungen installieren und funktionieren am besten in horizontalen Strecken mit nach unten gerichtetem Plattenmagneten, um die Materialschichtung zu nutzen. Eine andere Ausführung von Inline-Magneten ist der Mittelfluss, obwohl das Magnetfeld in einem Kegel erzeugt wird Konfiguration anstelle einer Platte. Der Magnetkegel ist in der Mitte des Gehäuses positioniert, sodass das Pulver in den zwischen dem Gehäuse verbleibenden Raum fließen kann. Inline-Magnetabscheider mit mittlerer Strömung werden üblicherweise in pneumatischen Förderleitungen für verdünnte Phasen bis zu 15 psi eingesetzt. Um einen optimalen Kontakt mit dem Produktfluss zu erreichen, ist ein konischer Magnet in der Mittellinie des Gehäuses aufgehängt. Diese konische Kartusche mit freiliegendem Pol verfügt über einen „Nasenkegel“ aus Edelstahl, um den Materialfluss um den Magneten herum zu leiten. Die konischen Pole des Kegelmagneten ermöglichen das Sammeln von Eisenfeinpartikeln aus dem direkten Luftstrom. Darüber hinaus ist das hintere Ende des Magneten ein aktiver Magnetpol und hält jegliches Fremdmetall fest, das den Kegel hinuntergeschwemmt wird. Beide Arten von Inline-Magneten sind mit Klammern und Türen ausgestattet, um einen einfachen Zugang zum Reinigen zu ermöglichen. Bei bestimmten Anwendungen a Der hochfeste Neodym-Trommelmagnet ermöglicht die beste Trennung. Der Trommelmagnet wird durch Schwerkraft gespeist, meist über einen Vibrationsförderer. Der Trommelmagnet verfügt über einen stationären hochfesten Magnetbogen, der in einer rotierenden Außenhülle positioniert ist. Wenn Material auf den Trommelmagneten fließt, fängt das von der stationären Magnetbaugruppe im Gehäuse projizierte Magnetfeld feines Eisen ein und hält es sicher an der Edelstahloberfläche der Trommel. Nachdem die Verunreinigungen entfernt wurden, fällt das Gutprodukt frei zu einer Entladestelle. Während sich die Trommel dreht, wandert das eingefangene Feineisen entlang der Trommeloberfläche und aus dem Magnetfeld heraus, wo es entladen wird. Es sind verschiedene Magnetfeldkonfigurationen möglich, aber die am besten geeignete für die Entfernung von Eisen aus Pulver ist eine, die einen radialen Magneteffekt erzeugt Feld. Dadurch wird sichergestellt, dass das einmal eingefangene Feineisen die Trommeloberfläche nicht verlässt, bis es sich aus dem Magnetfeld bewegt. Die Verarbeitung von Pulver auf einem Trommelmagneten bereitet größere Schwierigkeiten als bei anderen Ausführungen von Magnetabscheidern. Zunächst wird empfohlen, dass der Vibrationsförderer über ein Luftbett verfügt, um eine gleichmäßige Pulverzufuhr zu gewährleisten. Standard-Vibrationsförderer können Pulver in Klumpen abgeben, was die Trennleistung erheblich beeinträchtigt. Zweitens sollte das Gehäuse des Trommelmagneten mit hoher Geschwindigkeit gedreht werden. Dies führt dazu, dass ein Teil des Pulvers ausläuft. Dies kann minimiert werden, indem der Abstand zwischen dem Ende des Vibrationsfördertabletts und der rotierenden Oberfläche des Trommelmagneten auf ein Minimum beschränkt wird. Die hohe Rotationsgeschwindigkeit des Trommelmagneten reduziert dies erheblich Produktmenge, die durch die Magnetik verloren geht. Dies liegt daran, dass sich zu jedem Zeitpunkt weniger Material auf der Oberfläche der Trommel befindet, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Einschlusses verringert wird. Der Einsatz von Trommelmagneten, die mit hohen Drehzahlen arbeiten, hat sich bei der Entfernung von Feineisen aus Schleifmitteln, feuerfesten Materialien und anderen Anwendungen, bei denen dies erforderlich ist, als erfolgreich erwiesen Das Material hat ein hohes spezifisches Gewicht. Da die Nachfrage nach feineren und reineren Pulvern steigt, steigt auch die Notwendigkeit, selbst feinstes Eisen zu entfernen. Das Verständnis der Eigenschaften und des Verhaltens des Pulvers ist von entscheidender Bedeutung, wenn es um die optimale Methode zur Feineisenabscheidung geht. Die ultimative Lösung ist oft eine Reihe von Magnetabscheidern und Metalldetektoren, die an strategischen Punkten im Prozess angebracht sind. Brock Herrmann ist Produktmanager, Metallseparation, Bunting Magnetics Co. Weitere Informationen finden Sie unter buntingmagnetics.com.

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