Купить магнитный сепаратор по справедливой цене — естественное желание и обоснованная цель любого бизнеса, стремящегося к эффективности и оптимизации затрат.
Конфликт между требованиями к качеству и стремлением к минимизации цены — извечная проблема, с которой сталкиваются промышленные предприятия, порождая споры между техническими специалистами и коммерческими подразделениями.
Для предприятий, планирующих закупку и эксплуатацию магнитных сепараторов, важно иметь четкое представление и понимание:
- как влияет на цену магнитного сепаратора его конструкция и технические характеристики
- на чем можно сэконмить, а где экономия не целесообразна.
Ключевые составляющие цены магнитного сепаратора на постоянных магнитах
Предлагем воздержаться от класического в экономике понятия ценообразования (производственные расходы, накладные расходы, расходы на маркетинг и рекламу, прибыль, налоги).
Подойдем к этому вопросу со стороны задач, которые должен решать магнитный сепаратор.
Именно от поставленной Заказчиком задачи будет предопредиляться цена магнитного сепаратора.
Постановка задачи
Сформулировать задачу для магнитного сепаратора — элементарный, но самый важный этап.
Не возможно оценить бюджет системы магнитной защиты без следующих исходных данных:
| № | Параметр |
| 1 | Размер и форма ферромагнитных включений (аппаратного железа), подлежащих извлечению |
| 2 | Характеристики продукта (сырья) |
| 3 | Место установки магнитного сепаратора |
Именно эти параметры больше всего влияют на себестоимость и, соответственно, цену магнитных систем очистки продукта от металлических включений.
1. Размер и форма ферромагнитных включений
Магнитное поле воздействует на объем ферромагнитного тела, а не на его массу.
Но на практике никто не опрерирует показателем объем тела, просто указывают размер (так как размер тела напрямую влияет на его объем: увеличение размеров ведет к увеличению объема — нам проще использовать парметр «размер» тела).
Если проанализировать формулу силы, действующей на определеннцю магнитную частичку в магнитном поле, то увидем что магнитная сила прямопропорционально зависит от ее объема (V) и ее формы (k).
Fм = χ · V · k · B grad B / μ0
- Fм — сила, которая действует на ферромагнитно тело в магнитном поле, Ньютон (Н)
- χ — магнитная воспреимчевость ферромагнитного тела. бехразмерная величина
- k — эпирический коефициент формы ферромагнитного тела
- V — объем ферромагнитного тела размещеного в магнитном поле, м3
- B — магнитная индукция манитного поля, Тл
- grad B — градиент магнитной индукции магнитного поля, Тл/м
- μ0 — магнитная проницаемость вакуума, Тл ⋅ м / А
Возьмем для примера частички диаметром D=2 мм и D=10 мм
Объем частицы диаметром 2 мм составляет 4,19 мм³, а объем частицы диаметром 10 мм — 523,60 мм³.
Разница в объемах составляет 125 раз.
Соответственно, и магнитная сила, действующая на эти частички, будет отличаться в 125 раз.
Форма частицы
Форма объекта оказывает значительное влияние на прохождение магнитного потока. Например, на удлиненное тело будет действовать большая магнитная сила, чем на сферическое тело. Это влияние учитывается через корректирующий коэффициент.
| Ферромагнитное тело | Коэффициент k |
|---|---|
| Пруток с соотношением диаметра D и длины L 1 x 4 | 1.34 |
| Пруток с соотношением диаметра D и длины L 1 x 3 | 1 |
| Шестигранная гайка | 0.47 |
| Куб | 0.296 |
| Шар | 0.23 |
Ниже приведен график, который показывает, какая требуется интенсивность магнитного поля (разных подвесных магнитных сепараторов) чтобы поднять ферромагнитные предметы разнличной формы и массы (тестирование выполнялось без нагрузки материала на предметы).
Пересечение красных линий с линиями на графике показывают, на каком расстоянии от магнтной системы магнитная сила сможет извлечь предмет.
2. Характеристики продукта (сырья)
По сути, продукт (сырье) — это среда, в которой находится ферромагнитные металлические примеси, подлежащие извлечению, и от характеристик этой среды зависит сила сопротивления движению железной магнитной частици к источнику магнитного поля.
Для эффективного удаления ферромагнитных частиц из сырья необходимо учитывать ряд характеристик:
| Параметр | Описание | Что обусловливает | Влияния на цену сепаратора |
| Крупность (размер частиц) | Влияет на сопротивление продукта при движении (примагничивании) к магниту металлических частиц. | Необходимость усиления магнитной системы | Среднее |
| Насыпной вес | Влияет на сопротивление продукта при движении (примагничивании) к магниту металлических частиц. | Необходимость усиления магнитной системы | Значительное |
| Влияет на производительность процесса сепарации | Необходимость увеличения габаритов магнитной системы | Среднее | |
| Влияет на склонность продукта к зависанию в узких местах самотеков. | Необходимость увеличения пропускного проема магнитного сепаратора и габаритов магнитной системы | Среднее | |
| Влажность | Высокая влажность может вызывать слипание частиц продукта (их укрупнение) и налипание (обволакивание) частиц продукта на металлические включения, что уменьшает воспреимчивость ферромагнитной частицы и усложняет процесс сепарации. | Необходимость усиления магнитной системы | Значительное |
| Адгезивность | Вызывает налипание (обволакивание) частиц продукта на металлические включения, что уменьшает воспреимчивость ферромагнитной частицы и усложняет процесс сепарации. | Необходимость усиления магнитной системы | Значительное |
| Вызывает налипание (обволакивание) частиц продукта на рабочие части магнитного сепаратора, что снижает его эффективность и требует регулярной очистки. | Необходимость использования антиадгезивных покрытий | Незначительное | |
| Абразивность | Влияет на износ корпуса магнитного сепаратора | Необходимость использования износостойких материалов и/или дополнительных защитных покрытий | Среднее |
| Взрывоопасность | Если продукт имеет высокую степень взрывоопасности (например, мелкодисперсные порошки в определенных концентрациях), сепаратор должен соответствовать требованиям по взрывозащите. | Необходимость использования дополнительных взрыобезопасных (антиискровых) покрытий * | Незначительное |
*— магнитные сепараторы на постоянных магнитах не использую электроенергию для возбуждения магнитного поля, поэтому могут быть использованны в местах, где по требованиям пожаробезопасности запрещено использование электроэнергии (повышенная влажность и запыленность им не страшны).
2. Место установки магнитного сепаратора
Место установки магнитного сепаратора существенно влияет на его цену и эффективность, поскольку оно определяет магнитное взаимодействие с частицами, динамику потоков материала и условия работы устройства.
Интенсивность магнитного поля магнитных сепараторов уменьшается с расстоянием по экспоненциальному закону.
Экспоненциальная характеристика магнитного поля описывается следующим выражением:
\( B(H) = B_0 \cdot e^{-\alpha H} \)
Здесь:
- \( B \) — интенсивность магнитного поля;
- \( r \) — расстояние до источника магнитного поля;
- \( H \) — расстояние от магнита в миллиметрах;
- \( B_0 \) — начальная магнитная индукция;
- \( \alpha \) — коэффициент затухания поля.
Соответственно резко уменьшается удельная сила магнитного поля B gradB, а с ней и магнитная сила Fм.
Этообъясняет тоот факт, что эффективность извлечения ферромагнитных включений падает, если магнитная система (источник магнитного поля) размещена далеко от потока материала.
Чтобы эффективно решать поставленные задачи извлечение металломусора, нужно формировать «правильное» магнитное поле с соответствующей удельной магнитной силой B gradB на нужном расстоянии от магнитной системы.
График ниже иллюстрирует эффективность извлечения металлических включений разными магнитными системами в зависимости от силы магнитного поля и расстояния (тестирование выполнялось без нагрузки материала на предметы).
Указанные приблизительные цены помогают сравнить стоимость разных магнитных систем с их эффективностю на разных расстояних.
Чтобы сформировать «правильное» магнитное поле с соответствующей удельной магнитной силой B gradB на нужном расстоянии от магнитной системы используются разные типы магнитов.
Магнитная энргия и цена некоторых типов магнитов (форма — параллелепипед),
используемых в магнитных сепараторах
| Тип магнита | Марка | Максимальная магнитная энергия, BH(кДж/м3) |
Цена дол. США / 1 кг магнита |
| FeBa | 18БА300 | 18-18,5 | 5-6 |
| FeBa | 22РА220 | 21,5-22,5 | 5-6 |
| FeSr | Y25 | 22,5 – 28,0 | 5-6 |
| FeSr | Y32 | 30,0 – 33,5 | 7-8 |
| NdFeB | N33 | 250-260 | 65-68 |
| NdFeB | N38 | 280-300 | 70-72 |
| NdFeB | N50 | 375-395 | 95-105 |
| SmCo | G30M | 215-225 | 85-95 |
Магнитная система на FeSr магнитах при правильно выбраных ее размерах успешно решает задачу захвата и удержания крупных ферромагнитных включений.
Магнитная система на NdFeB магнитах при правильно выбраных ее размерах очень эффектвно извлекает мелкие ферромагнитные частицы (т.н. «аппаратное железо»: сколы, натир, окалинна).
Обратите внимание — ключевой аспект тут именно правильный размер магнитной системы.
