SPIS TREŚCI
Na czym polega separacja metali nieżelaznych w separatorach wiroprądowych?
Zasada działania opiera się na prawie indukcji elektromagnetycznej Faradaya oraz regule Lenza. Kiedy cząstka metalu przewodzącego prąd (taka jak aluminium, miedź czy mosiądz) wpada w pole magnetyczne wytwarzane przez szybkoobrotowy rotor, wewnątrz tego elementu indukują się prądy wirowe. Prądy te wytwarzają własne pole magnetyczne o biegunowości przeciwnej do pola rotora, powodując efekt fizycznego odpychania.
Elementy nieprzewodzące (tworzywa sztuczne, guma, drewno, szkło) nie reagują na pole magnetyczne i opadają swobodnie pod wpływem grawitacji tuż za bębnem wyładowczym. Z kolei odpychana miedź oraz aluminium zyskują dodatkową energię kinetyczną, przelatując nad regulowaną przegrodą rozdzielającą do osobnego zasobnika. W ten sposób separacja metali nieżelaznych pozwala na rozdzielenie frakcji w ułamku sekundy.
Czynniki decydujące o efektywności wyrzutu miedzi i aluminium
Siła wyrzutu zależy od stosunku przewodności elektrycznej cząstki do jej gęstości. Czyste aluminium cechuje się korzystnym stosunkiem tego parametru, więc przy stosunkowo niskiej masie generuje silny moment odpychający i z łatwością przelatuje na dużą odległość. Miedź wykazuje wyższą przewodność elektryczną niż aluminium, jednak z uwagi na ponad trzykrotnie większy ciężar właściwy wymaga silniejszego pola magnetycznego oraz konkretnego ustawienia noża rozdzielającego.
Poniższe zestawienie przedstawia właściwości fizyczne metali poddawanych separacji oraz ich podatność na odzysk w strumieniu wiroprądowym:
| Parametr / Materiał | Aluminium | Miedź | Mosiądz | Ołów / Cynk |
|---|---|---|---|---|
| Przewodność elektryczna | ~35–38 | ~58–59 | ~15–16 | ~4,8–17 |
| Gęstość | ~2,70 | ~8,96 | ~8,50 | ~11,3 / ~7,1 |
| Współczynnik podatności | ~13–14 | ~6,5 | ~1,8 | < 1,5 |
| Trajektoria wyrzutu | długa (silny wyrzut) | średnia | krótka | minimalna |
Współczynnik podatności definiuje parabolę lotu odłamków metalu opuszczających taśmę podajnika. Z tego względu w zakładach przeróbczych kąt nachylenia oraz odległość klapy dzielącej ustawia się pod konkretny materiał wsadowy, aby zapobiec zanieczyszczeniu miedzi słabiej reagującymi stopami cynku bądź ołowiu.
Recykling metali nieżelaznych wymaga wcześniejszego usunięcia żelaza
Obecność wtrąceń ferromagnetycznych w materiale podawanym na rotor wiroprądowy jest zagrożeniem dla powłoki bębna oraz samej taśmy transportującej. Elementy ze stali czarnej, zamiast zostać odepchnięte, są przyciągane do powierzchni magnesów. W wyniku kontaktu ze zmiennym polem magnetycznym kawałki żelaza błyskawicznie nagrzewają się do kilkuset stopni Celsjusza, prowadząc do przepalenia powłoki z włókna węglowego i uszkodzenia neodymowych biegunów.
Z tego powodu recykling metali nieżelaznych zawsze poprzedza się stopniem separacji magnetycznej. Nad taśmociągiem zasilającym instaluje się separator nadwieszony (elektromagnes lub magnes trwały z pasem samoczyszczącym), który wybiera złom żelazny, a za nim stosuje się bęben magnetyczny wychwytujący drobniejsze opiłki oraz zgorzelinę. Dopiero tak oczyszczony surowiec trafia na strefę działania prądów wirowych.
Rotor współśrodkowy a mimośrodowy – różnice
W separatorach wiroprądowych stosuje się dwa odmienne układy ułożyskowania wałka magnetycznego względem zewnętrznego płaszcza bębna. Wybór konstrukcji determinuje zachowanie maszyny podczas pracy z trudnymi materiałami:
- rotor centryczny (współśrodkowy) – wałek magnetyczny znajduje się dokładnie w osi obrotu zewnętrznego bębna, generując równomierne pole magnetyczne na całym obwodzie,
- rotor ekscentryczny (mimośrodowy) – wałek magnetyczny jest przesunięty w kierunku wierzchołka bębna, dzięki czemu pole magnetyczne skupia się wyłącznie w punkcie zrzutu materiału.
Rotor współśrodkowy charakteryzuje się niższą ceną zakupu, jednak drobne wtrącenia żelazne, które przedostaną się przez separację wstępną, mogą zostać wciągnięte pod bęben i zniszczyć płaszcz. W układzie ekscentrycznym natężenie pola magnetycznego u dołu bębna spada niemal do zera, umożliwiając swobodne opadanie resztek magnetycznych bez ryzyka zakleszczenia ich pod taśmą.
Jak przygotować wsad?
Stopień odzysku zależy w równej mierze od parametrów separatora, co od przygotowania fizycznego surowca. Maszyny ECS nie przetwarzają wydajnie wsadu zbrylonego ani mocno zróżnicowanego pod względem uziarnienia. Cząstki duże przesłaniają małe odłamki, uniemożliwiając im uniesienie się ponad strumień odpadów.
Przed podaniem złomu na separator materiał musi przejść przez procesy przygotowawcze:
- rozdrobnienie w strzępiarce, młynie młotkowym lub rozdrabniaczu wolnoobrotowym do postaci frakcji sypkiej,
- przesianie na sitach wibracyjnych z podziałem na węższe zakresy wielkościowe, na przykład 5–20 mm oraz 20–60 mm,
- równomierne rozłożenie warstwy materiału na podajniku wibracyjnym bezpośrednio przed strefą separacji.
Tylko pojedyncza, niespłaszczona warstwa materiału podawana ze stałą prędkością liniową gwarantuje swobodny wylot cząstek miedzi i aluminium. Prawidłowo zorganizowany ciąg technologiczny sprawia, że odzysk metali kolorowych osiąga najwyższą rentowność, a straty surowca w odpadzie balastowym zostają zredukowane do ułamka procenta.
Gałęzie przemysłu wykorzystujące separatory metali nieżelaznych
Urządzenia wiroprądowe stanowią standard wyposażenia wszędzie tam, gdzie odpady zawierają zmieszane frakcje metaliczne oraz niemetaliczne o wysokiej wartości rynkowej. Do najważniejszych zastosowań należą:
- linie recyklingu wraków samochodowych (przetwarzanie frakcji ASR – Automotive Shredder Residue),
- zakłady utylizacji zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego (ZSEE), gdzie odzyskuje się radiatory aluminiowe oraz przewody miedziane,
- sortownie odpadów komunalnych wydzielające puszki aluminiowe z frakcji suchej,
- huty szkła usuwające nakrętki, kapsle i kołnierze ze stłuczki opakowaniowej przed przetopem,
- linie recyklingu żużli powytopowych oraz popiołów ze spalarni odpadów komonerskich (IBA).
W każdym z wymienionych obszarów separator dobiera się pod kątem średnicy rotora, liczby biegunów magnetycznych oraz szerokości roboczej taśmy, która w instalacjach przemysłowych waha się od 500 do nawet 2000 mm.
Dobieranie urządzeń do linii technologicznej
Sprawna linia separacji wymaga skoordynowania wydajności podajników, sit, separatorów żelaza oraz jednostek wiroprądowych. Pomiary indukcji magnetycznej, analiza granulacji wsadu oraz próby technologiczne pozwalają ustalić geometrię noża rozdzielającego i prędkość obrotową bębna. Firma ELJOT z Frydrychowa projektuje, wytwarza oraz wdraża kompletne systemy separacji metali, bębny magnetyczne oraz przenośniki transportujące, dostosowując parametry maszyn do specyfiki przetwarzanego złomu. Skontaktuj się ze specjalistami ELJOT, aby dobrać separator wiroprądowy dopasowany do wymogów Twojego zakładu i zoptymalizować bilans odzysku surowców.
