Trong các lĩnh vực như tái chế đồ điện gia dụng cũ (WEEE), phân loại cặn nghiền từ ô tô phế liệu (ASR) và thu hồi xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt đô thị, việc tách và thu hồi hiệu quả các kim loại màu giá trị cao như đồng, nhôm, đồng thau và hợp kim kẽm ra khỏi phế liệu hỗn hợp là khâu then chốt quyết định lợi nhuận tái chế. Máy phân loại dòng điện xoáy (Eddy Current Separator) dựa vào lực đẩy điện từ cảm ứng sinh ra từ từ trường xoay chiều tần số cao để tách kim loại màu khỏi vật liệu phi kim một cách tự động, với độ tinh khiết cao.
Nguyên lý phân loại bằng từ trường xoay chiều tần số cao và lực đẩy điện từ
Phần cốt lõi của máy phân loại dòng điện xoáy gồm con lăn từ vĩnh cửu quay tốc độ cao bên trong, vỏ trống phi kim và băng tải vật liệu bao bên ngoài. Khi các hạt kim loại màu dẫn điện đi tới vùng phía trên con lăn từ đang quay nhanh, bên trong kim loại sẽ sinh ra dòng điện xoáy dạng vòng. Theo định luật Lenz, dòng điện xoáy này tạo ra một từ trường cảm ứng ngược chiều với từ trường chính, từ đó sinh ra lực đẩy điện từ rất mạnh (lực Lorentz). Lực đẩy này hất nhôm, đồng và các kim loại màu khác bay khỏi băng tải, rơi vào thùng thu phía trước; còn nhựa, cao su, thủy tinh và các vật liệu không dẫn điện khác rơi tự nhiên theo trọng lực. Như vậy, vật liệu đã được tách chính xác bằng phương pháp vật lý.
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến độ tinh khiết khi phân loại kim loại màu
Hiệu quả phân loại phụ thuộc vào tỷ số độ dẫn điện trên khối lượng riêng (σ/ρ) của vật liệu, kích thước hạt và trạng thái cấp liệu:
• Tỷ số độ dẫn điện trên khối lượng riêng: nhôm và đồng có độ dẫn điện rất cao, khối lượng riêng vừa phải, nên nhận lực đẩy bật ra mạnh nhất, tỷ lệ thu hồi có thể đạt trên 95%.
• Kích thước và hình dạng hạt: kim loại hạt lớn dạng mảnh sinh ra dòng điện xoáy lớn, quỹ đạo bật ra rõ ràng; với hạt mịn dưới 5 mm, cần dùng công nghệ con lăn từ lệch tâm tần số cao để hạt mịn không bị cuốn theo vật liệu khác.
• Tuyển từ trước: trước khi cấp liệu, bắt buộc phải lắp máy tuyển từ cường độ cao tự xả để loại bỏ kim loại sắt từ, tránh vật liệu nhiễm từ mạnh bám lên bề mặt con lăn từ làm mòn băng tải hoặc làm con lăn từ quá nhiệt.
So sánh khi chọn máy: con lăn từ lệch tâm và con lăn từ đồng tâm
Về cấu hình kết cấu, thiết kế con lăn từ đồng tâm và con lăn từ lệch tâm phù hợp với những điều kiện làm việc khác nhau:
1. Cấu hình con lăn từ đồng tâm: con lăn từ nằm ở tâm hình học của trống quay, từ trường phủ kín toàn bộ chu vi. Phù hợp để thu hồi kim loại màu cỡ hạt trung bình và lớn, khi vật liệu có kích thước hạt đồng đều và hàm lượng sắt rất thấp.
2. Cấu hình con lăn từ lệch tâm: con lăn từ được treo lệch tâm ở điểm rời liệu phía trên trống quay, từ trường cường độ cao tập trung đúng vào thời điểm vật liệu bị hất ra. Kể cả khi trong vật liệu còn lẫn một ít mạt sắt, chúng cũng không bị kéo xuống đáy trống quay, nhờ đó giảm mạnh khả năng hỏng băng tải. Cấu hình này phù hợp hơn với các điều kiện phức tạp như ASR và xỉ lò.
Bố trí quy trình điển hình cho phân loại vật liệu công nghiệp
Trong một dây chuyền tinh lọc kim loại màu tiêu chuẩn, máy phân loại dòng điện xoáy thường được đặt sau các khâu sàng nhiều cấp và loại bỏ kim loại sắt. Chuỗi quy trình điển hình là: máy nghiền đập vỡ vật liệu → máy sàng lồng quay hoặc sàng rung phân cấp (chia thành <10 mm, 10-50 mm, >50 mm) → máy tuyển từ treo/puly từ loại bỏ kim loại sắt → máy phân loại dòng điện xoáy thu hồi đồng, nhôm → phân loại bằng khí hoặc phân loại quang học để tách tiếp nhựa và cao su. Phân cấp kích thước hạt hợp lý có thể nâng hiệu suất phân loại dòng điện xoáy thêm hơn 30%.
Câu hỏi thường gặp về phân loại kim loại màu (FAQ)
Hỏi: Máy phân loại dòng điện xoáy có tách trực tiếp được inox không? Đáp: Phần lớn inox từ tính yếu hoặc inox austenit có độ dẫn điện thấp và mang từ tính yếu, nên lực bật ra trên máy phân loại dòng điện xoáy tiêu chuẩn khá yếu. Nên kết hợp thêm máy phân loại bằng cảm biến (Sensor Sorting Machine) để tinh lọc chính xác.
Hỏi: Xử lý vật liệu hạt mịn (ví dụ hạt đồng, nhôm 2-8 mm) thì cấu hình máy thế nào? Đáp: Cần dùng con lăn từ lệch tâm tốc độ cao có nhiều cực hơn (ví dụ 24 cực hoặc 36 cực), nâng tốc độ quay lên trên 3000 RPM, đồng thời dùng băng tải Kevlar loại mỏng, độ bền cao để tăng cường độ cảm ứng từ trên bề mặt.
Hỏi: Khi vận hành, bảo trì máy hằng ngày cần chú ý những điểm gì? Đáp: Chủ yếu kiểm tra độ căng băng tải, tránh để mảnh sắt sắc nhọn kẹt vào khe giữa băng tải và con lăn từ, đồng thời vệ sinh định kỳ đường gió làm mát của con lăn từ vĩnh cửu để nam châm vĩnh cửu không bị quá nhiệt và khử từ.