Получение постоянных магнитных гранул (рабочих тел) для электромагнитных аппаратов (ЭМА) и магнитного порошка для производства магнитных изделий для электроннной промышленности

магнитыМагнитные гранулы являются рабочими телами, сердцем электромагнитных аппаратов ЭМА. Они имеют сферическую форму и могут быть различного размера: от 1 до 15 мм в диаметре в зависимости от обрабатываемого материала, процесса обработки (смешивание, измельчение, очистка сточных вод и т. д.), требуемой дисперсности материала при измельчении.

Магнитные гранулы могут быть изготовлены как из готового гексаферрита бария, cтронция, так и из исходных оксидов и отходов производства.

Наиболее дешевый способ получения магнитных гранул- на основе исходных оксидов, где в качестве железосодержащего сырья используем окалину, которая является отходом металлургических предприятий при производстве не легированных сталей.

1. Производство магнитных гранул из готового порошка гексаферрита бария или стронция. При использовании готового порошка из гексаферрита бария или стронция магнитные гранулы получают по следующей технологии:

  1. cмешивание порошка с упрочняющей добавкой для получения износостойких гранул;
  2. грануляция порошкав дражировочном котле грануляторе) до заданного размера;
  3. cушка сырых гранул;
  4. обжиг при температуре 1200 град Цельсия;
  5. охлаждение до комнатной температуры;
  6. намагничивание до насыщения в намагничивающей установке.
В связи с тем, что упрочняющая добавка вводится уже в готовый магнитный порошок, то при обжиге упрочняющая добавка механически скрепляет частицы порошка, а не входит в его структуру, то износостойкость у таких магнитных гранул ниже, чем у гранул, полученных из исходных оксидов. Это доказано экспериментально. Кроме того, такие магнитные гранулы не могут быть дешевле гранул, полученных из исходных оксидов, т. к. затраты заложены в самом материале, который дороже чем исходные оксиды.

2. Получение магнитных гранул из исходных оксидов

Производство магнитных гранул из исходных оксидов является наиболее дешевым способом, а магнитные гранулы получаются наиболее дешевым способом, т. к. упрочняющая добавка не механически связывает частицы шихты, а в данном случае происходит процесс ферритизации, твердофазное спекание, где упрочняющая добавка равномерно распределяется на границе зерен между доменами. Это доказано экспериментально.

Для производства магнитных гранул из исходных оксидов используют следующие материалы:

  1. окалина- продукт окисления, образующийся на поверхности стали при взаимодействии со средой, содержащей кислород и является отходом металлургических заводов;

  2. Углекислый барий или стронций (около 15%) по составу относительно окалины;

  3. каолин (его необходимо около 1% по составу);

  4. упрочняющая добавка (аэросил или жидкое стекло от 2 до 3% в шихте);

  5. поливинилацетатная эьульсия для процесса грануляции, как склеивающее вещество для сырых гранул.

Производство магнитных гранул из исходных оксидов включает следующие операции:

  1. из мельчение окалины ( если ее размер от 1 до 15 мм) в электомагнитном аппарате:
  2. дозирование исходных компонентов:
  3. cмешивание исходных компонентов (окалины, BaO2 или SrO2, коалина, упрочняющей добавки), т. е. Получение шихты.
  4. грануляция шихты в дражировочном котле до заданного размера;
  5. обжиг в печи при температуре 1200 град Цельсия;
  6. охлаждение гранул до комнатной температуры;
  7. намагничивание гранул до насыщения в намагничивающей установке.

3. Получение магнитного порошка для электронной промышленности в ЭМА.

Разработана технология получения постоянных магнитов из гексаферрита бария, стронция путем первичной ферритизации из исходных оксидов с применением обработки исходных компонентов в ЭМА.

Установлено, что при измельчении и смешивании в ЭМА исходных компонентов значительно увеличивалась доля тонких фракций, что положительно влияло на активность шихты при спекании магнитов, а именно, способствовало снижению выдержки при конечной температуре обжига в 6-12 раз. Кроме того, отмечено повышение магнитных свойств у ферритов , полученных из порошков гексаферрита бария или стронция, измельченных в ЭМА, по сравнению с порошками, полученными при помоле их в традиционных мельницах. Прирост магнитной энергии (ВХН) мах ферритов при одинаковой степени измельчения порошков составил около 75%.

Установлено, что при измельчении оксида железа (окалины) в ЭМА до удельной поверхности от 0.34 до 0.9 м кв./г измельченный порошок имел узкий фракционный состав -71-96% составляли фракции от 2 до 6 мкм, что приводило к хорошей диффузии при твердофазном спекании, что в свою очередь снижало время выдержки при конечной температуре обжига с 2-4 ч до 5-30 мин.

При использовании ЭМА на всех стадиях приготовления шихты намол инородных веществ исключается, т. к. в ЭМА мелющими телами являются постоянные магниты из того же гексаферрита бария или стронция, что также положительно влияет на магнитные свойства. Установлено, что наиболее еффективно происходит измельчение в ЭМА магнитотвердых материалов, напимер, гексаферрита бария или стронция мелющими телами из того же материала, а также процесс самоизмельчения грануллированной массы сухим и мокрым способами.

При самоизмельчени в ЭМА гранулированной массы получены магниты марок от 1.3 БА до 3.3 БА из порошков с более грубой удельной поверхностью (от 0.45-0.85 м кв/г вместо 0.6-1.2 м кв/г), чем при помоле в традиционных аппаратах.

Электромагнитное измельчение ферритизированной массы (обоженной) позволяет снизить энергозатраты при ее помоле за счет того, что при помоле в ЭМА не требуется высокая диспесность порошка, как при измельчении в традиционных мельницах, что бы получить высокомарочные магниты.

Таким образом данная технология позволяет снизить энергетические затраты при производстве магнитов и ликвидировать загрязнение продукта инородными веществами.

Рабочая камера ЭМА может выполняется из дешевых материалов: пластик, резина 3мм и т. д. В существующих типах мельниц (шаровых, вибрационных, аттриторах) применяются спецстали для корпусов и футеровки помольных камер.

Преимущества ЭМА перед традиционными мельницами состоят:

  1. Возможность повышения качества изделий, изготавливаемых из гексаферрта бария или стронция, из за отсутствия посторонних примесей при помоле, т. к. измельчение происходит магнитными гранулами из того же материала , что и измельчаемый подукт.

  2. Взамен электродвигателей, стальных мелющих тел, cпецсталей для копрусов и футеровки камер требуются недефицитные алюминиевые шины для индуктора, резина листовая, конденсаторы.

  3. Установлено, что удельные энергозатраты при использовании ЭМА при производстве магнитных порошков в два раза ниже.

  4. При самоизмельчении грануллированной массы в ЭМА получаем порошок готовый для производства постоянных магнитов.

  5. ЭМА занимают незначительные площади по сравнению с традиционными мельницами и не требуют фундамента для их установки.
В ЭМА идет непосредственное преобразование электромагнитной энергии в механическую через магнитные мелющие тела.

Так при измельчении гранулированной массы в ЭМА-500 (500 л рабочая камера) были получены постоянные магниты марок от 1.3 БА до 3.3 БА при удельной поверхности магнитного порошка от 0.45 м кв/г до 0.87 м кв/г, что не достижимо получить такие марки магнитов на традиционном оборудовании с такими низкими удельными поверхностями.Это говорит о том, что в ЭМА происходит активизация магнитного порошка на электронном уровне, что позволяет получать высокомарочные магниты с невысокой удельной поверхностью.

Два ЭМА-500 для самоизмельчения гранулированной массы из гексаферрита бария или стронция, боя магнитов и помола ферритового порошка позволяет полностью заменить четыре шаровых мельницы и 28 аттриторов.В настоящее время данная технология апробирована, внедрена и успешно используется на действующем предприятии.