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磁电选矿设备中的冷却技术
2019-05-20
磁电选矿设备在金属及非金属选矿生产中具有不可替代的作用。分析、比较了水冷 却、风冷却及强迫油冷却技术的发展、原理、优缺点及工业应用情况。结果表明,油冷却技术是选矿 设备制造领域的关键性技术,可提高设备的各项性能,满足矿山生产要求,对磁性物料分选、非磁性 物料脱除磁性杂质领域均有广阔的应用前景
Serial No. 600 April. 2019 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 600期 2019 年 4 月第 4 期 磁电选矿设备中的冷却技术 王承圣ꢀ 鹿ꢀ 娟 山东华特磁电科技股份有限公司) ( ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 磁电选矿设备在金属及非金属选矿生产中具有不可替代的作用。 分析、比较了水冷 却、风冷却及强迫油冷却技术的发展、原理、优缺点及工业应用情况。 结果表明,油冷却技术是选矿 设备制造领域的关键性技术,可提高设备的各项性能,满足矿山生产要求,对磁性物料分选、非磁性 物料脱除磁性杂质领域均有广阔的应用前景。 关键词ꢀ 磁电选矿ꢀ 水冷却ꢀ 风冷却ꢀ 强迫油冷却 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2019. 04. 068 ꢀ ꢀ 磁电选矿设备是一种能产生强大磁场力的设 备,广泛应用于黑色、 有色和稀有金属矿石的选 [ 1] 别 。 强磁场磁选机主要用于解决弱磁性矿物的分选 问题。 目前,强磁场磁选机主要采用电磁场,高场强 的电磁场主要有 2 种途径获得,其一是增大设备的 线性尺寸,其二是增加电磁负荷。 实践中,由于受到 零部件的限制,线性尺寸的增大也受到限制,所以, 增加电磁负荷就成为一种有效的方法。 图 1ꢀ 线圈空心导线通水冷却形式 1 . 2ꢀ 电磁线圈导线油冷、强迫风冷和油水复合冷却 励磁线圈采用 H 级(耐温 180 ℃) 的双玻璃丝 包电磁线绕制,立体绕组结构,组与组间加以绝缘, 使每组线圈都与油充分接触,由于该产品线圈之间 形成独立的循环油道,在线圈外加装风冷却器和热 交换器,并且强制循环,散热效率高,使电磁线圈温 升≤25 ℃。 风冷油循环形式见图 2、油水复合冷却 形式见图 3。 电磁负荷的增加,电磁线圈的温度必然升高,所 以,为了保证选矿设备的安全运行,需要采用冷却技 术来控制电磁线圈的温度在容许范围内。 所以,冷 却技术在设备大型化方面具有非常重要的意义。 对于磁电选矿设备来说,主要核心部件是电磁 线圈,它直接关系着设备的使用寿命。 因此,电磁线 圈的冷却方式至关重要,其发展历程逐步从风冷、水 冷到现在的液体油冷、强迫风冷、油水复合冷却,继 而到蒸发冷却,这些冷却方式各有优缺点。 1 ꢀ 电磁线圈冷却技术 1 . 1ꢀ 电磁线圈空心导线水冷却 图 2ꢀ 风冷油循环形式 20 世纪 80 年代,磁电选矿设备的电磁线圈一 直采用单一空心导线水冷却方式(见图 1)。 该方式 结构简单,维护方便,首先在立环高梯度磁选机中得 到应用。 随着磁场强度的提高,水冷却线圈逐步难 以满足要求,因为空心导线通水,必然引起导线内壁 结垢,进而影响线圈散热,并最终通过影响电磁场的 强度影响选别效果。 ꢀ ꢀ 王承圣(1963—),男,工程师,250021 山东省潍坊市临朐县。 图 3ꢀ 油水复合冷却形式 2 29 总第 600 期 现代矿业 2019 年 4 月第 4 期 变压器采用油冷却,极大地改变了冷却效果,提 高了材料的利用率,缩小了设备的线性尺寸,增强了 电气绝缘性能,延长了设备的使用寿命。 现在的磁 电选矿设备已广泛采用油冷却技术(图 4、图 5、图 6 )。 图 6ꢀ 油冷技术应用于除铁设备 转移嫁接于磁电选矿设备电磁线圈的冷却,始于 005 年山东华特磁电科技股份有限公司与中科院 2 电工所的合作,目前主要应用于电磁除铁器和立环 高梯度磁选机,现场应用表明,散热效果良好,并获 得了理想的生产效果。 目前蒸发冷却技术所使用的 冷却介质是氟里昂,由于氟里昂对大气的臭氧层有 破坏作用,所以目前限制使用。 因此,开发高效、低 成本、环保的冷却介质是未来的发展方向。 图 4ꢀ 油冷技术应用于电磁浆料磁选机 1 . 4ꢀ 主要冷却技术特征比较 以立环脉动高梯度磁选机为例,不同冷却方式 的特征比较见表 1。 ꢀ 通过比较可以发现,大型磁电选矿设备采用油 ꢀ 冷却技术,可在性能、温升、功耗、设备质量和性价比 等方面得到明显改观。 2 ꢀ 磁电选矿冷却技术的应用 2006 年,山东华特磁电科技股份有限公司利用 油冷循环技术,研制出了悬挂高度 550 mm 具有最 高场强 199 kA/ m,2 m 皮带机的强油冷却电磁除铁 器,并在唐山曹妃甸港口投入运行。 2017 年背景磁场强度 1 115 kA/ m、ϕ5 m 的立 环脉动高梯度磁选机和背景磁感应强度 1 194 kA/ m、ϕ2 m 的电磁浆料磁选机分别投入运行,1 a 多来 的生产实践显示出油冷却技术应用于大容量设备的 优势。 图 5ꢀ 油冷技术应用于立环高梯度磁选机 1 . 3ꢀ 电磁线圈蒸发冷却 3 ꢀ 结ꢀ 语 国内外开展蒸发冷却技术研究多年,并取得了 油冷却技术在磁电选矿设备上应用,可提高设 一定的成果,但实际应用效果还不理想。 从原理方 面讲,蒸发冷却技术是一种高效的冷却技术,值得深 入研究。 由于其利用的介质具有汽化和电绝缘的特 点,可以形成自然循环状态。将蒸发冷却技术首先 备的各项性能,满足矿山生产要求,对磁性物料分 选、非磁性物料脱除磁性杂质的矿山均有广阔的应 用前景。 2 30 ꢀ ꢀ 王承圣ꢀ 鹿ꢀ 娟:磁电选矿设备中的冷却技术ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 4 月第 4 期 表 1 不同冷却方式的特征比较 项目 强迫油冷却 水冷却 风冷却 线圈完全浸泡在变压器油中,通电线圈励磁 时产生的热量传导至变压器油中,然后通过 油泵抽油,在密闭冷却系统中循环,使励磁线 圈通过冷却器散热降温。 线圈采用空心导线绕制,空心导线内通 线圈由几个线圈串联组成,线圈与线圈 水,线圈通电励磁时产生的热量传导至 中间有风道,通过风机强迫风冷,将线 冷却原理 技术特点 性能分析 水,不断地通水,达到冷却。 圈产生的热量散出。 散热快,冷却效果好;防尘、防潮、防腐蚀;无 线圈绕制困难,温升较高,设备体积较 适应环境能力差,需定期清理粉尘,对 渗油现象。 大,重量大。 环境要求苛刻 背景磁感应强度可提高至 1 592 kA/ m ;线圈 线圈温升高达 70 ℃ ,长时间工作背景 温度可降至不超过 25 ℃ ,热态背景磁感应强 磁场 由 796 kA/ m 衰 减 至 637 ~ 716 度较冷态下降约 5% ;全密封结构,使线圈与 kA/ m;线圈内壁结垢后影响散热;线圈 线圈温升高, 工作磁 场 变 化 大, 可 由 796 kA/ m 降为 398 ~ 478 kA/ m;选别 效果差,线圈绝缘易损坏。 粉尘隔离,大大提高了使用寿命。 老化快、寿命短。 适应能力 分析 适应粉尘、潮湿、腐蚀等环境。 适应粉尘、潮湿、盐雾腐蚀严重的场合。 适应无尘或少尘环境。 线圈使用温升低,绝缘老化程度慢,寿命可达 温升高,线圈老化快,一般使用寿命为 易受盐湿气腐蚀、粉尘易堵塞风道,使 使用寿命 20 a。 8 ~ 10 a。 用寿命一般 5 a。 与同规格、同背景磁感应强度的强迫油 冷却设备相比,成本高 1. 5 倍、质量高 成本、价格 与同规格、同背景磁感应强度的其他类型设 与同规格、同背景磁感应强度的强迫油 对比 备相比,质量小、尺寸小、成本低,经济实用。 冷却设备相比,成本、质量均高 0. 5 倍。 1 倍。 [ 2]ꢀ 戴慧新,郝先耀,赵志强. 除铁器应用现状及其发展方向[ J]. 金属矿山,2007(9):90-93. 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 [ 1]ꢀ 严ꢀ 威. 输煤系统除铁器的设置[ J]. 硫磷设计与粉体工程, 014(6):31-34. (收稿日期 2019-02-13ꢀ 责任编辑ꢀ 罗主平) 2 ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ ( 上接第 218 页)和谐共处。 预期的生态恢复效果。 通过采用抗侵蚀生态修复技 术,得到很好的施工效果、经济效益、环保效益,实践 表明,抗侵蚀生态修复完全能够应对喀斯特地区高 陡岩质边坡、水土流失和暴雨冲刷的问题,从而为植 物提供一个稳定的生存条件,满足喀斯特地区的生 态修复需求,应用前景广泛。 图 4ꢀ 抗侵蚀生态修复后的岩质边坡 4 . 2ꢀ 经济效益 传统的生态修复方法很难应用于高陡岩质边 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 [ 1]ꢀ 田鹏举,吴仕军,徐丹丹,等. 贵州喀斯特石漠化植被时空变化 特征研究[J]. 贵州气象,2017,41(5):20-24. 坡,随着坡度的变大,传统生态修复需要圬工结构的 辅助才能在高陡岩质边坡呈现生态修复效果,不仅 耗时长,而且存在造价高等问题,不利于大面积推 广。 抗侵蚀生态修复技术应用于高陡岩质边坡,具 有工期短、见效快等特点,同时抗侵蚀喷播具有水土 保持和保水保肥等特性,能够有效降低后期维护和 养护的成本。 [2]ꢀ 责任编辑ꢀ 何ꢀ 萍. 贵州省经济发展预测及影响因素研究 D]. 重庆:重庆大学,2018. [ [ 3]ꢀ 杨ꢀ 英,蒋良富. 贵州经济发展对环境效应的影响研究[J]. 全 国商情·理论研究,2011,(8):10-11. [ 4]ꢀ 张六畅. 浅析喀斯特地貌成因及特点[ J]. 才智,2013,(14): 3 02. [5]ꢀ 黄ꢀ 燕. 挂网客土喷播技术在石质边坡防护中的应用[J]. 森 林工程,2012,28(6):62-64. 4 . 3ꢀ 环保效益 传统护坡用到的圬工材料均需开山取材,消耗 [ [ [ [ [ 6]ꢀ 安小梅. 客土喷播绿化技术在石质边坡防护中的应用[J]. 山 西交通科技,2008(4):33-34. 大量煤炭资源。 抗侵蚀生态修复技术所用到的抗侵 蚀纤维材料均为 100% 可降解的天然植物材料,取 材环保,不存在环境破坏问题。 因此,环保效益明显 高于传统圬工防护。 7]ꢀ 洪ꢀ 伟,丁新红,陈明德. 岩质边坡喷混植生防护技术在铁路 工程中的应用[J]. 铁道标准设计,2006(7):22-24. 8]ꢀ 陈晓斌. 客土喷播法在石质边坡绿化中的应用[J]. 公路,2004 ( 8):307-309. 9]ꢀ 徐国钢,赖庆旺,李永华,等. 岩石边坡快速生态修复新技 术———喷混植生[J]. 草业科学,2003(11):72-75. 5 ꢀ 结ꢀ 语 贵州喀斯特溶岩地区公路、铁路等基础建设工 10]ꢀ 陈明德,李燕君,陈勇军. 岩石边坡喷混植生护坡防护技术应 用研究[J]. 路基工程,2003(4):67-70. 程应用了很多的生态防护方法,但是在该地区强降 水和淋溶作用的影响下,很多生态护坡都难以达到 (收稿日期 2018-12-26ꢀ 责任编辑ꢀ 何ꢀ 伟) 2 31
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