中國粉體網(wǎng)訊  精細(xì)氧化鋁是一個包括氧化鋁,、氧化鋁水合物及鋁酸鹽等系列產(chǎn)品的大門類,，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,，如α-氧化鋁,，具有良好的耐高溫性能,、絕緣性能,、耐腐蝕性,、高硬度等特性，在陶瓷,、耐火材料,、拋光研磨、電子材料,、玻璃,、航空材料,、涂料等領(lǐng)域廣范應(yīng)用，是一種不可或缺的基礎(chǔ)原材料,。特種氫氧化鋁具有白度高,、高溫脫水阻燃等作用，可用于人造板材,、電纜阻燃填料,、環(huán)氧灌封料、覆銅板等,。

精細(xì)氧化鋁的應(yīng)用較冶金級氧化鋁的要求相對較高,，其化學(xué)成分要求具有更高的純度、粒度分布更為嚴(yán)格,，除此之外,，對其中磁性物也有較高的要求。

本文分析了磁性物的危害與來源,，并對比了化學(xué)除鐵與物理除鐵的優(yōu)缺點,，重點闡述了電磁除鐵器的原理、影響除鐵精度的因素,、超潔凈除鐵工藝的開發(fā)及應(yīng)用,。

1 磁性物的危害與來源

一般來說，磁性物主要是含鐵的金屬或金屬氧化物,，盡管其含量極低,，但在精細(xì)氧化鋁的應(yīng)用領(lǐng)域卻有很大的危害，由于磁性物顯色性,，會對外觀造成不良影響,，同時還因磁性物導(dǎo)電性能影響材料的電氣性能，大顆粒的磁性物還在高溫下直接造成結(jié)構(gòu)材料的空洞等[1,，2],。

用于人造石材的氫氧化鋁中是嚴(yán)格控制磁性物的,，因為少量的磁性物直接影響高檔石材的外觀。而在陶瓷中,，磁性物會在陶瓷表面形成紅色,、褐色的斑點,，對于電子陶瓷來說,，斑點就意味著廢品。當(dāng)用作高壓絕緣件填料氧化鋁中混入磁性物時,，在高壓下,，將在磁性物位置形成局部放電，導(dǎo)致事故發(fā)生,。因此,，磁性物危害較大，必須嚴(yán)格控制,。

磁性物的來源通常為加工引入或空間落入,，生產(chǎn)設(shè)備或管道的磨蝕造成較細(xì)的金屬顆粒進(jìn)入氧化鋁產(chǎn)品中，也有設(shè)備檢修或包裝過程控制不嚴(yán)造成產(chǎn)品中落入金屬渣等,。盡管在加工過程中通過設(shè)備材質(zhì)控制和生產(chǎn)工藝控制,，可以盡可能的降低磁性物的含量，但作為大工業(yè),、大流程的生產(chǎn),，無法絕對避免磁性物的引入。

因此,，除鐵工藝對于高端精細(xì)氧化鋁的生產(chǎn)尤為重要,，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提升品質(zhì)的重要手段。

2 除鐵工藝分類

由于磁性物大部分是細(xì)小的鐵質(zhì)顆粒,，因此在除鐵方式上有物理除鐵和化學(xué)除鐵兩種工藝,。

化學(xué)除鐵工藝是利用酸的腐蝕性直接將單質(zhì)Fe變成離子Fe，溶解到水溶液中,，從而實現(xiàn)分離,，也就是酸洗工藝。但酸洗工藝涉及到硫酸,、鹽酸等強酸的使用,，對設(shè)備的防腐要求較高，而且還涉及到廢水處理,、物料固液分離,、干燥等工序，會增加大量的生產(chǎn)成本,。

物理除鐵就是利用Fe質(zhì)金屬的感磁性,，用磁選的原理實現(xiàn)物料和磁性物的分離,。物理除鐵分為永磁除鐵和電磁除鐵，永磁除鐵在工業(yè)上應(yīng)用已久,，但永磁體由于其受到材料本身的制約,，磁場強度會隨使用時間的延長而衰減。譬如目前主流的除鐵永磁材料為釹鐵硼,，最高磁場強度約為12000GS,，在常溫環(huán)境應(yīng)用工作頻率較高的場合下，1年后強度衰減到80%左右,。而在高溫或振動環(huán)境下,，磁場強度則衰減更快。

電磁除鐵是利用電磁原理,，線圈通電后除鐵器內(nèi)導(dǎo)磁介質(zhì)即被磁化,，物料通過導(dǎo)磁介質(zhì)時，物料中的鐵等金屬粉末及其氧化物就會吸附在導(dǎo)磁介質(zhì)上,，當(dāng)線圈斷電后,，磁性物由于消磁而脫落。電磁除鐵磁場強度較高,，可達(dá)30000GS左右,，且不存在磁場強度衰減的問題，易于實現(xiàn)機械化和自動化除鐵,。

3 電磁除鐵器的工作原理

電磁除鐵器結(jié)構(gòu)形式如圖1所示,，主要部件為線圈、筒體,、除鐵導(dǎo)磁介質(zhì)及進(jìn)出料裝置等,，當(dāng)線圈兩端接通直流電時，線圈產(chǎn)生電磁場,，并在筒體內(nèi)部形成磁束,，在筒體中加入導(dǎo)磁介質(zhì)，當(dāng)粉體或料漿通過導(dǎo)磁介質(zhì),，導(dǎo)磁介質(zhì)受到強磁場磁化,，磁性物被吸附在導(dǎo)磁介質(zhì)表面，物料流走,。需要排鐵時,，停止給料，線圈斷電,，導(dǎo)磁介質(zhì)消磁,，磁性物從介質(zhì)上脫落排出。圖1（a）所示為干粉除鐵器，物料從上部加入,，下部為出料口和排渣口,。圖1（b）所示為料漿除鐵器，料漿從底部進(jìn)料,，上部出料,。

圖1 電磁除鐵器結(jié)構(gòu)示意圖

對于工業(yè)氧化鋁、α-氧化鋁粗粉,、剛玉砂,、干氫氧化鋁粗粉等流動性較好的產(chǎn)品，可選擇干粉電磁除鐵器進(jìn)行精細(xì)除鐵,，而粒度較小的微粉產(chǎn)品,，由于流動性較差,，粘度大,，一般適用漿料除鐵。對于不同的產(chǎn)品,，其除鐵工藝應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品的特性和工藝特點進(jìn)行選擇,。

4 影響除鐵精度的因素

不同的除鐵工藝有不同的適用范圍，其除鐵的精度和效率存在較大的差異,，在成本方面也有所不同,。其中影響電磁除鐵精度的決定因素主要有兩個：一個因素為物料和導(dǎo)磁介質(zhì)的接觸程度，另一個因素為磁場強度,。

電磁除鐵器的導(dǎo)磁介質(zhì)既是吸附磁性物質(zhì)的介質(zhì),，也是過流介質(zhì)，當(dāng)物料充分分散到導(dǎo)磁介質(zhì)表面時,，介質(zhì)的磁性才能將物料中的磁性物吸附住,，因此，在設(shè)計介質(zhì)時,，盡可能的使物料在其中分散,，物料在介質(zhì)中流動路徑越長，物料和介質(zhì)接觸越充分,，磁性物被吸附的幾率越高,，除鐵效果也越好。但介質(zhì)分布過密,，就會影響物料流動,，因此，需根據(jù)物料的粒度,、含鐵量等因素進(jìn)行配置介質(zhì)方式及尺寸,。

由于精細(xì)除鐵總量較低，主要除去的是微鐵，磁性較弱,，因此,，磁場強度是影響精度的重要因素。磁場強度與線圈的電流和匝數(shù)成正比,，提高電流和匝數(shù)是提升磁場強度的主要途徑,，但由于線圈的發(fā)熱，若不能把熱量及時排除就會造成線圈溫升過高,，就會導(dǎo)致線圈損毀,，因此，設(shè)計更優(yōu)的冷卻方式和采用優(yōu)質(zhì)的導(dǎo)線是除鐵設(shè)備性能的保障,。

除了背景磁場強度對除鐵精度有較大影響,，其過流筒體的直徑也決定了除鐵精度，內(nèi)徑越小,，磁場作用到物料的距離越短,，其電磁強度的衰減越小，因此,，小的過流腔比大的過流腔電磁強度大,，除鐵精度更高。

5 超潔凈除鐵工藝

隨著精細(xì)氧化鋁在電子材料的應(yīng)用不斷提升,，其去除磁性物的要求也越來越高,，因此，超潔凈除鐵工藝的開發(fā)與應(yīng)用是未來高端氧化鋁材料和技術(shù)發(fā)展趨勢,。

5.1 高強電磁除鐵器的開發(fā)和應(yīng)用

提高除鐵設(shè)備的磁場強度是提高除鐵精度最為有效的手段,，一個途徑就是提高線圈匝數(shù)，但存在散熱問題,，目前常采用的散熱方式為油冷和風(fēng)冷,，進(jìn)一步提高冷卻能力是未來的技術(shù)方向，開發(fā)的油冷+水冷強制循環(huán)冷卻工藝可大幅提高線圈冷卻速度,，該冷卻方式目前在QM160型,、QM360型電磁除鐵器上得到應(yīng)用，磁場強度從12000Gs提高到24000GS,。除了從散熱角度解決發(fā)熱問題外,，降低線圈電阻率也是解決發(fā)熱問題的一個重要手段，那就是采用超導(dǎo)材料制成導(dǎo)線,，借助液態(tài)氮或液態(tài)氦進(jìn)行冷卻解決發(fā)熱問題,，可大大提升線圈匝數(shù)，從而提升電磁強度,，但由于成本較高,，目前仍不能普遍應(yīng)用。

除了提高線圈的匝數(shù)外，另一個提高設(shè)備性能的途徑就是改變導(dǎo)磁介質(zhì)的結(jié)構(gòu),，也可以大大提高除鐵性能,，通過研究，在有序的電磁場中,，分布更多的小的磁極,，會強化磁場強度，也就是說,，在筒體內(nèi)分布的磁極越多,，磁性物質(zhì)被吸附的機會才越多。專利[2]CN203425905U采用一種T型螺紋狀感磁介質(zhì)替代傳統(tǒng)的格柵式介質(zhì),，能在除鐵器工作腔內(nèi)產(chǎn)生無序高梯度的高強磁場,吸附效率高,停機清洗方便,，在中國鋁業(yè)高白氫氧化鋁、氧化鋁等產(chǎn)品中應(yīng)用后,，產(chǎn)品中的磁性物含量大幅下降,，成品率得到很大的提升。

5.2 工程設(shè)計原則

對于普通除鐵,，通過單一的手段即可達(dá)到效果,，但對于超潔凈除鐵,，就需要系統(tǒng)性的工藝設(shè)計,。

通過研究和工程實踐，超潔凈除鐵可以用形象比喻來描述,，既要“普遍撒網(wǎng)”又要“重點捕魚”,，尤其是不能有“漏網(wǎng)之魚”。其工藝設(shè)計的原則：

1,、優(yōu)先攔截大顆粒,，即采用篩分的方式，把大顆粒,、纖維等雜質(zhì)除去,，避免后期設(shè)備堵塞。

2,、多段式階梯除鐵,。在加工工序的前段要針對大部分的顆粒磁性物進(jìn)行除鐵，在后段工序中重點針對弱磁性粉狀磁性物進(jìn)行除鐵,，因此,，在選型方面應(yīng)綜合考慮。

3,、采用永磁+電磁全效組合,。電磁重在除鐵，永磁重在檢測，并作為保安除鐵,，用于流程末端防止意外落入的磁性物質(zhì),。

4、進(jìn)一步提升自動化手段,。除鐵工藝很重要的一個環(huán)節(jié)就是及時排渣,，若吸附飽和或誤操作將會造成磁性物意外脫附，不但不能達(dá)到除鐵效果,，而且還會引起質(zhì)量事故,，因此，盡可能提升自動化控制,，減少或消除誤操作,。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李晉峰，李建忠,，康樂.超細(xì)氧化鋁性能對電池隔膜影響.鋁鎂通訊.2020（4）：1-4

[2] 長昊.人造石高白填料氫氧化鋁的開發(fā)和應(yīng)用.精細(xì)氧化鋁與建材行業(yè)協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展大會論文集.2017:38-40

[3] 李建國,，劉勇，李自鵬.電磁除鐵器.中國,，CN203425905U

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/星耀）

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