用于生產正極材料的除鐵器

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由于生產線管控不當造成正極材料中引入磁性雜質,將對下游電芯產生自放電、安全等問題,必須將磁性雜質剔除,常使用的設備為除鐵器。除鐵器具有哪些類別,如何將其功能發揮到極致?

本文介紹“設備篇——用于生產正極材料的除鐵器”,包含以下內容:


除鐵器是利用其具有一定磁場的特性,在有效范圍內實現吸附磁性雜質。按照磁鐵的種類不同,可以分為永磁和軟磁。
永磁:即不用附加外力下仍然能持續產生磁能,自旋與電子角動量成固定方向排列,具有磁場,如釹鐵硼、釤鈷、鐵氧體永磁除鐵器;
和軟磁。
磁:即加上電流會產生磁場,電流去掉后軟鐵會慢慢失去磁性,如電磁除鐵機。

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永磁除鐵器
永磁除鐵器是采用特殊磁性材料制成,通過充磁機磁化,表面包裹不銹鋼,可根據需求設計不同尺寸、形狀,磁場強度可達2000~15000GS。比較常見的磁性材料有釹鐵硼、釤鈷、鋁鎳鈷、鐵氧體,在價格、磁力、耐高溫方面各具不同,其中釹鐵硼是目前世界上磁力最強大的永磁體。
針對不同的工序,使用到的除鐵器類型有干法抽屜式、干法旋轉式、濕法管道式,如圖1所示。
圖1 永磁除鐵器

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電磁除鐵機
電磁除鐵機主要由勵磁線圈、篩網、冷卻、振動系統組成,當通入電流后,勵磁線圈中心部產生磁極而磁化不銹鋼篩網,磁場強度可達10000~30000GS。
篩網類型有條形、網狀之分,網狀篩網具有更大的除磁接觸面積,但會降低下料速度,對于干法除磁易造成堵料;條形篩網可按照不同的角度進行搭配,90°~180°,或螺旋排列。針對不同的工序,使用到的除鐵器類型有干法電磁除鐵機、濕法電磁除鐵機,如圖2所示。


圖2 電磁除鐵機


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科學使用方法
正極材料中的磁性雜質主要表現為強磁性物質(如鐵、鈷、鎳單質金屬等鐵磁性物質,γ-Fe2O3、Fe3O4等亞鐵磁性)、弱磁性物質(FeO,CoO和NiO等)、粉包磁(正極材料包裹磁性材料)。強磁性物質較容易被捕捉,弱磁性物質和粉包磁比較難被捕捉,因此需要對除鐵器的特性進行充分識別。
(1)除鐵器對比
在除磁工序中,正極材料應順暢的多點位的流過除鐵器磁棒/篩網表面,才能使除磁效果發揮至最佳。具體表現在不堵料,不堆積料,接觸面積,磁力大小。
綜上,優先使用濕法除磁,根據正極材料的特性確定干法除鐵器。除鐵器并非萬能,也不是越多越好,錯誤的使用會使其變為產磁源。

(2)除鐵器異常
>>高溫退磁
常用的永磁除鐵器最高工作溫度為80℃。在生產工序中要求物料或工作環境小于該溫度。原因:在充磁后磁體里面的磁疇分子有規律的排列,而高溫導致這些分子錯亂,從而導致磁性能不穩定,磁性減弱或消失。
電磁除鐵機工作時一般使用油/水冷卻,需按照設備要求控制油溫。由于長期使線圈處于高溫狀態,影響線圈的壽命,降低除鐵機除磁性能。
>>產磁
電磁除鐵機的內部篩網系統由一大串金屬部件靠螺母緊固固定,工作過程中一直處于強震動狀態。在安裝時如出現松動或偏離軸線,將出現金屬部件之間的相互磨損,如螺母與固定桿,篩網與篩網,篩網與套筒,固定桿與底座,如圖3a。
旋轉除鐵器工作過程中磁棒一直處于轉動狀態,如安裝不到位,磁棒底端與殼體內壁將出現磨損,頂端固定螺母脫落進入物料,如圖3b。
圖3 電磁除鐵機

    


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