فاصل مغناطيسي مخبري رطب عالي الشدة (WHIMS)

الفصل المغناطيسي الرطب عالي الشدة هو التقنية المخبرية الوحيدة التي تعيد إنتاج، على مقياس الغرامات، ما تفعله دائرة HGMS الصناعية بمعدن ضعيف المغناطيسية. المجال نفسه — من 1 إلى 2,2 تسلا في الفراغ المفتوح — ليس ما يقوم بالعمل. العمل تقوم به الحشوة: صوف فولاذي أو قضبان أو صفائح محزّزة أو كرات تركّز المجال عند حوافها حتى يتجاوز التدرّج المحلي 100 T/m. حبيبة هيماتيت في مجال منتظم 1,5 T لا تكاد تشعر بشيء؛ والحبيبة نفسها عند حافة ليف من الصوف الفولاذي تُلتقط بثبات.

ميزان القوى الذي يقرر كل شيء

تُلتقط الحبيبة عندما تتجاوز القوة المغناطيسية عليها سحب اللباب المتدفق والقوى المنافسة من الجذب والقسطرة. وتتناسب القوة المغناطيسية مع حجم الحبيبة ومع شدة المجال ومع تدرّجه — ولهذا فمتغيّر التصميم هو الحشوة لا الملف. أما السحب فيتناسب مع قطر الحبيبة ومع السرعة. وبرفع التدفق تخسر أولاً أنعم الحبيبات وأضعفها، ولهذا يجب تشغيل الاختبار المخبري على أكثر من سرعة قبل أن يعني منحنى الاستعادة شيئاً.

والنتيجة العملية أن شدة المجال لا تعوّض حشوة لا تعطي الحبيبة ما تتعلق به. وللأجزاء الناعمة جداً يكون الجواب عادةً حشوة أنعم وسرعة أقل، لا تسلاات إضافية.

لماذا الاختبار دوري لا متواصل

تعمل الوحدة المخبرية بالدفعات: تُغذّى اللباب والمجال مشتعل، وتُغسل والمجال ما زال مشتعلاً لطرد الشوائب المحتجزة ميكانيكياً، وتُفرّغ والمجال مطفأ. وهذه الدورة — تغذية، غسل، تفريغ — هي ما يتيح فصل الالتقاط الحقيقي عن الاحتجاز الميكانيكي، ولهذا يستغرق الاختبار نحو 30 دقيقة مع تحضير اللباب.

والاختبار المتواصل في المخبر كان سيعطي رقماً مختلفاً: زمن المكوث سيكون أقصر من أن تجد الحبيبات الضعيفة نقطة تثبّت، ولن تكون هناك طريقة لقياس مقدار الشوائب الخارجة مع الغسل. الإنتاج متواصل فعلاً بحشوات دوّارة أو نابضة، لكن الرقم الذي يُحجَّم به يأتي من الاختبار بالدفعات.

ما يجب أن يقدمه برنامج اختبارات

• منحنى الاستعادة مقابل سرعة التدفق في ثلاث نقاط على الأقل، مع توزيع حجوم كل ناتج.
• رتبة التركيز والاستعادة بالكتلة، لا استعادة المعدن وحدها: فتركيز يحمل شوائب كثيرة يفسّر ميزاناً يبدو جيداً وصهراً لا يُغلق.
• أثر حجم الحشوة، بخيارين على الأقل، لأن هذا هو المتغيّر الذي سيُغيَّر في المحطة.
• استهلاك ماء الغسل لكل كيلوغرام معالَج، وهو في محطات المناطق الجافة الحدّ الحقيقي عادةً.
• سلوك الشوائب: كم تُحتجز ميكانيكياً عند أعلى شدة، وهو سقف الرتبة الممكن بلوغها.

تحضير العينة أهم من الآلة

اختبار على عينة غير متجانسة أو مؤكسدة السطح أو مطحونة بحديد الكرات يعطي نتيجة لا تتكرر. يجب أن تكون العينة ممثّلة، ومجفَّفة بحرارة منخفضة، ومطحونة في مطحنة بلا تلوث حديدي؛ وإذا كانت الدائرة الحقيقية تطحن بكرات فولاذية فيجب معرفة ذلك وتدوينه، لأن حديد التآكل يظهر مغناطيسياً ويشوّه الاستعادة.

وقبل شراء وحدة يستحق التحقق من وجود جزء مغناطيسي أصلاً: أنبوب ديفيس أو مغناطيس يدوي على العينة يقول ذلك في دقائق. والـWHIMS المخبري هو ما يتنبأ بالسلوك في المحطة، لأنه الوحيد الذي يعيد إنتاج ظروف الحشوة والتدرّج التي ستُستخدم في الإنتاج.