الفاصل المغناطيسي مقابل الفاصل بالتيار الدوامي لخردة الألومنيوم

قبل مقارنة الآلات، حدد الكسر الخاطئ

جمهور YUXI خط إعادة تدوير خردة الألومنيوم تخصص هذه الصفحة مهام منفصلة لكل مرحلة من المرحلتين. حيث يتم توجيه البراغي الحديدية، والأقواس، والإدخالات الفولاذية إلى عملية الفصل المغناطيسي. أما نظام ECS فيأتي لاحقًا، بعد عملية الفرز حسب الحجم والتغذية المتحكم فيها، عندما يتعين فصل القطع غير الحديدية الموصلة للكهرباء عن تيار المواد غير المعدنية.

لن نحول هذا الوصف إلى وصفة ثابتة. ففي بعض الأحيان تكون المواد قد تم فرزها جيدًا لدرجة أن نظام الفصل الكهرومغناطيسي (ECS) لا يكاد يكون له أي دور مفيد. وفي أحيان أخرى، يبدو أن المغناطيس يعمل بنجاح، ومع ذلك يظل الفولاذ محبوسًا داخل قطع الصب لأن آلة التقطيع لم تفتح الأجزاء بما يكفي. ولا يمكن لجهاز الفصل أن يعمل إلا على ما يصل إليه في شكل قابل للمعالجة.

وتؤكد الإرشادات الصادرة عن وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) بشأن الألمنيوم الثانوي على نفس النقطة العامة من منظور العمليات. ويمكن أن تشمل عملية تجهيز الخردة تقليص الحجم، وإزالة المواد المغناطيسية، والغربلة، والفرز الهوائي، لكن الطريقة تتغير حسب مصدر الخردة وحالتها. وبعبارة أخرى، فإن “خردة الألمنيوم” ليست مادة خام واحدة.

يمكن أن تبدأ مناقشة مفيدة حول تصميم خط الإنتاج بثلاث أكوام على الأرض. إحدى الكومات تمثل المنتج. والأخرى تمثل المنتجات المرفوضة. أما الثالثة فهي ما يظل يدور في الدائرة لأن المصنع لم يقرر بعد ماذا يفعل به. والآن اسأل: أين الألومنيوم الذي كان ينبغي بيعه؟ أين الفولاذ الذي كان ينبغي التخلص منه؟ عادةً ما توفر لنا هذه المحادثة معلومات أكثر مما توفره قائمة المعدات الأولى.

إذا ظهر الفولاذ في منتج الألومنيوم، فيجب تحسين عمليات الفصل والإزالة المغناطيسية. وإذا كان الألومنيوم يخرج مع البلاستيك أو المطاط أو الزجاج، فقد يكون من المبرر استخدام نظام ECS. أما إذا كان الألومنيوم والنحاس موجودين بالفعل معًا في الجزء المسترد من المعادن غير الحديدية، فإن المشكلة تكون قد تغيرت مرة أخرى. ولا يستطيع أي من المغناطيس التقليدي أو نظام ECS القياسي تحديد التركيب الكيميائي للسبائك.

ما الذي يحدث فعليًّا داخل كل آلة

المغناطيس: مبدأ بسيط، لكن تطبيقه ليس دائمًا بهذه البساطة

تُنتج مغناطيسات الخردة مجالًا مغناطيسيًّا يجذب المواد المغناطيسية الحديدية. وفي الممارسة العملية، قد يشمل ذلك الناقلات، أو الأسطوانات، أو المغناطيسات المعلقة، أو المغناطيسات المثبتة فوق الحزام فوق بكرة الرأس المغناطيسي. وقد تغير التصميم، لكن العملية لا تزال مألوفة: التقاط الحديد أو الفولاذ الكربوني، والاحتفاظ به لفترة كافية، ثم تفريغه من تدفق الألومنيوم.

الكلمة التي نركز عليها هي يمكن الوصول إليه. ضع حلقة فولاذية فضفاضة فوق شظية من الألومنيوم، وستكون فرصة المغناطيس في جذبها جيدة. أما إذا تركت نفس الحلقة محصورة تحت عبء ثقيل، أو حبست مسمارًا فولاذيًّا داخل قطعة مصبوبة، فإن النتيجة تصبح أقل تأكيدًا. فالأسلاك الطويلة يمكن أن تلتف، والقطع المسطحة يمكن أن تختبئ، والمثبتات الصغيرة يمكن أن تتحرك تحت خردة أكبر حجمًا وخفيفة الوزن. قد يساعد المجال المغناطيسي الأقوى، على الرغم من أنه لا يمكن أن يحل محل عملية الفصل والتغذية المنطقية.

نظام ECS: يجب أن تتحرك الجسيمات بطريقة مختلفة

لا يعمل فاصل التيارات الدوامة على جذب الألومنيوم نحو مغناطيس. فالدوار عالي السرعة الموجود داخل بكرة التفريغ يولد مجالًا مغناطيسيًّا سريع التغير. وتولد القطعة غير الحديدية الموصلة التي تمر عبر تلك المنطقة تيارات كهربائية مستحثة. وينتج عن هذا التفاعل قوة تغير مسار خروج القطعة من الحزام. ولا تتلقى المواد البلاستيكية والمطاطية والزجاجية نفس الدفع الكهرومغناطيسي، لذا فإنها تتبع مسارًا أقصر. ثم يتم وضع جهاز فصل بين المسارين.

YUXI’s فاصل التيار الدوامي تُظهر هذه الصفحة ترتيب الحزام والدوار هذا للمواد المُعدة التي تحتوي على الألومنيوم والنحاس والمعادن غير الحديدية الأخرى. كما تم توضيح الآلية الكامنة وراء ذلك في دراسة تحليلية لفصل التيارات الدوامة. وتُعد هذه الورقة البحثية مفيدة من الناحية الفيزيائية. وهي لا تمثل طريقة مختصرة لضمان كفاءة المصنع، لأن المواد المُغذية الفعلية لا تتصرف أبدًا كجسيم مثالي واحد.

المقارنة التي يحتاجها المشترون فعليًّا

لماذا يأتي المغناطيس عادةً أولاً؟

هناك استثناءات في محطات إعادة التدوير، لكن هذه سلسلة من العمليات نادراً ما نختلف عليها: إزالة المواد الحديدية التي يمكن الوصول إليها قبل وصول المواد المُعدة إلى نظام الفصل الكهرومغناطيسي (ECS). تصف شركة «شتاينرت» عملية الاسترداد عبر نظام ECS بعد مراحل مثل التكسير والفرز والفصل المغناطيسي. أما شركة «بانتينغ» فتقدم نفس الترتيب العام مع فصل المواد الحديدية في المراحل الأولية.

السبب المتعلق بالجودة واضح وبسيط. فالصلب لا ينبغي أن يكون ضمن المنتجات غير الحديدية المسترجعة. أما السبب الميكانيكي فهو أقل وضوحًا في الكتيب الترويجي. فالقطع الحديدية السائبة التي تنقل نحو الدوار عالي السرعة يمكن أن تتجمع في مكان غير مناسب، مما يعطل مسار المواد ويزيد من احتمال تلف الحزام أو الغلاف. وحتى في حالة عدم حدوث أي كسر، يضطر المشغل إلى تنظيف آلة كان من المفترض أن تتلقى مواد تغذية أنظف بكثير.

وهناك أيضًا ميزة تتعلق بضبط النظام. فبمجرد التخلص من الجزء الأكبر من المواد الحديدية، يمكن للمشغل التعامل مع الفئات التي تهم نظام التحكم الإلكتروني (ECS): القطع غير الحديدية الموصلة للكهرباء، والمخلفات غير الموصلة للكهرباء. ويصبح من الأسهل تقدير سرعة الحزام وموضع جهاز الفصل، لأن تدفق المواد يصبح أقل فوضوية.

لا تفسر عبارة “المغناطيس أولاً” على أنها “خالية من المعادن الحديدية بعد مرور واحد”. فالأسلاك الرفيعة، والملحقات المكشوفة جزئيًا، ودرجات الفولاذ المقاوم للصدأ، والمواد المخبأة تحت طبقة سميكة من المواد الأخرى، لا يزال من الممكن أن تمر عبر الجهاز. وفي حالات التغذية الصعبة، قد يكون من الضروري إجراء فحص مغناطيسي ثانٍ أو تغيير موضع المغناطيس. فالاختبار هو الذي يجب أن يحدد ذلك، وليس الرسم التخطيطي.

يعتمد الأمر على نوع العلف: هل تحتاج إلى آلة واحدة، أم إلى كلتيهما، أم لا تحتاج إلى أي منهما؟

تنظيف الملامح وقصاصات التصنيع

لنفترض أن المواد الواردة تتكون في الغالب من بقايا البثق النظيفة. وتوجد بضع براغي أو دعامات أو أشرطة فولاذية، لكن كمية البلاستيك أو المطاط ضئيلة. والخطوة الأولى الواضحة هي الفرز المغناطيسي. وبمجرد إزالة الفولاذ، قد لا يتبقى تيار غير معدني ذو أهمية يمكن لنظام ECS فصله. في هذه الحالة، فإن إضافة نظام ECS يضيف إلى الخط حزامًا آخر، وعنصر تآكل آخر، ومكانًا آخر لفقدان قطع الألومنيوم الصغيرة — دون أن يؤدي ذلك إلى إنتاج منتج أفضل.

مقاطع النوافذ والأبواب

هذه القطع أقل تنظيمًا. فقد تظل البراغي، وعناصر التعزيز، والموانع، ومواد العزل الحراري ملتصقة ببعضها بعد التقطيع الأولي. ويقوم مغناطيس بإزالة الفولاذ الذي تم فصله بالفعل. وإذا احتوت الفئة الحجمية التالية على ألومنيوم منفصل مختلط بالمطاط أو البلاستيك، فإن نظام ECS يبدأ في إثبات جدواه. والكلمة المهمة، مرة أخرى، هي «المحرر». فقد يطير مقطع مقطعي لا يزال يحمل جسره البلاستيكي كجسم مركب واحد.

خردة الألمنيوم المختلطة

وهذا هو المكان الذي تثبت فيه كلتا الآلتين عادةً جدارتهما. قد تحتوي المواد الواردة على صفائح الألومنيوم، وقطع مصبوبة صغيرة، وملحقات فولاذية، وبقايا غير معدنية. تعمل عملية التقطيع الأولي على تفكيك القطع الضخمة. ولا تُستخدم عملية التقطيع الثانوية إلا إذا دعت الحاجة إلى مزيد من التفكيك. تعمل عملية الغربلة على تضييق نطاق الأحجام. يقوم المغناطيس بفصل الجزء الحديدي الذي يمكن الوصول إليه، ثم تقوم وحدة ECS باستعادة القطع غير الحديدية الموصلة من البقايا المتبقية.

حتى بعد عملية تصفية جيدة، قد يظل منتج ECS عبارة عن منتج مختلط من المعادن غير الحديدية. وقد يتأثر النحاس والنحاس الأصفر أيضًا. وقد يكون ذلك مقبولًا إذا كان المشتري التالي سيشتري جزءًا مختلطًا. لكن هذا يختلف عن إنتاج درجة محددة من سبائك الألومنيوم.

العجلات والمسبوكات المستخدمة في صناعة السيارات

لا تكون العجلة مجرد قطعة من الألومنيوم عند دخولها إلى الساحة. فالإطارات، والصمامات، وأوزان الموازنة، والمحامل، والأعمدة، والسوائل، كلها عوامل تغير مسار عملية الفرز. لذا يجب إزالة أو فصل هذه المكونات أولاً. يمكن للمغناطيس التعامل مع الفولاذ المكشوف. ولا يكون نظام ECS ذا أهمية إلا إذا ظهرت لاحقًا قطع ألومنيوم أصغر حجمًا في تيار المواد غير المعدنية. ولن يقوم هذا النظام بتحويل خليط من الخردة المصبوبة والمطروقة إلى منتجات منفصلة يتم التحكم فيها كيميائيًا.

علب UBC وعبوات خفيفة الوزن

لا تحتاج العلب النظيفة المقبولة للتعبئة المباشرة تلقائيًا إلى خط فصل طويل. فقد يكفي إجراء الفحص وإزالة المعادن الحديدية (إذا لزم الأمر). يصبح نظام ECS مفيدًا عندما تكون العلب مختلطة بالورق أو البلاستيك أو أي بقايا جافة أخرى، مما يؤدي إلى فقدان الألومنيوم. ولا تعني زيادة المعالجة دائمًا تحسين النتائج. فقد يتحول الألومنيوم الرقيق إلى جزيئات دقيقة، ويصعب بيع هذه الجزيئات الدقيقة إذا كان من الممكن تجميع المنتج الأصلي في بالات سليمة.

رقائق وفتات

أما الرقائق الرطبة أو الزيتية فهي مسألة مختلفة تمامًا. فقد تتكتل أو تترابط أو تلتصق بالحزام، في حين أن البرادة الطويلة قد تلتف حول المعدات الدوارة. وقد يكون التحكم في السوائل، والتغذية المنظمة، وعملية تكوين القوالب أكثر أهمية من التصميم القياسي لنظام ECS الجاف. لا يزال الفولاذ الدخيل يحتاج إلى اهتمام، لكن محاكاة خط معالجة الخردة المقطوعة عادةً ما تخلق مشاكل جديدة بدلاً من حل المشاكل القديمة.

الفاصل الجيد لا يمكنه إنقاذ عرض البيانات السيئ

تركز المقارنات الواردة في الكتالوجات على قوة المغناطيس، وسرعة الدوار، وعرض الحزام، وقوة المحرك. هذه التفاصيل مهمة؛ لكنها ليست أول ما ننظر إليه عندما يتعرض المصنع لفقدان الألومنيوم. يعمل جهاز الفصل على القطع الفردية. فإذا كانت تلك القطع لا تزال متصلة ببعضها، أو مدفونة في طبقة سميكة، أو ملتصقة ببعضها بفعل الزيت والمواد الدقيقة، فإن الآلة تُكلف بحل المشكلة الخطأ.

عادةً ما نبحث عن الحجم الأكثر خشونة الذي يوفر تحريرًا كافيًا وفصلًا مستقرًا. وقد يؤدي التكسير إلى درجة أدق من اللازم إلى جعل العملية تبدو مزدحمة، ولكنه يؤدي أيضًا إلى تكوين الغبار والجسيمات الدقيقة المؤكسدة وزيادة التآكل. وفي بعض الأحيان، يكون أفضل تحسين هو تعديل الغربال أو وحدة التغذية، وليس استخدام فاصل أكبر حجمًا.

وينطبق المبدأ نفسه على اختيار الآلة المستخدمة في المراحل الأولية. دليل YUXI حول كيفية اختيار معدات إعادة تدوير الألومنيوم ويشمل ذلك آلات التقطيع، والمطاحن المطرقية، وآلات التعبئة، ومعدات معالجة الرقائق ضمن الخط الأوسع نطاقًا. وينبغي اختيار جهاز الفصل بعد فهم مسار تدفق المواد، وليس إضافته في نهاية قائمة المعدات.

حيث تصل كلتا الآلتين إلى أقصى حدودهما

تحديد السبائك

يتفاعل المغناطيس مع السلوك المغناطيسي. أما جهاز ECS فيتفاعل مع سلوك الجسيمات الموصلة في مجال متغير. ولا يقوم أي من الجهازين بقراءة التركيب الكيميائي. وإذا كان المشتري بحاجة إلى الفصل بين المعادن المصبوبة والمعادن المطروقة، أو منتجات محددة من سلاسل 5xxx و6xxx، فإن النقاش يكون قد انتقل إلى مجال الفرز باستخدام المستشعرات والتحقق من المواد.

المواد التي لا تزال متصلة

لا يمكن لجهاز الفصل سحب مسمار عبر قطعة مصبوبة صلبة. كما لا يمكنه استخلاص طبقة الألومنيوم من لوح ملتصق ما دام اللوح لا يزال قطعة واحدة. لذا، يجب أن تؤدي عملية تقليص الحجم في المراحل الأولية إلى كشف الحدود الفاصلة بين المواد. ويكمن التحدي في القيام بذلك دون طحن الألومنيوم القيّم إلى جسيمات دقيقة.

نقاء مضمون من مادة خام غير محددة

تعد النقاء ونسبة الاسترداد نتائج الاختبار الكامل، وليستا خصائص ثابتة للآلة. فكل من التركيب الوارد، وتوزيع الحجم، والإعدادات، ومعدل التغذية، وطريقة أخذ العينات، كلها عوامل تؤثر على هذه القيمة. ولا تتعهد صفحة الحلول الخاصة بشركة YUXI بتقديم رقم موحد للنقاء، وهذا هو الموقف المسؤول. فلا يمكن التحقق من صحة نسبة مئوية دون تحديد معايير التغذية وتحليل المواد المرفوضة.

الفولاذ المقاوم للصدأ

في حالة الفولاذ المقاوم للصدأ، تصبح المخططات البسيطة التي تميز بين “المعادن الحديدية وغير الحديدية” مضللة. فبعض الدرجات أو القطع التي خضعت لتصلب التشغيل تُظهر جاذبية مغناطيسية، في حين أن أخرى لا تُظهر ذلك. كما أن استجابتها لاختبار ECS قد تكون ضعيفة أو غير متسقة. وإذا كان الفولاذ المقاوم للصدأ ذا أهمية تجارية، فقم بإدراج الدرجات الفعلية في العينة وقم بتقييم النتيجة بناءً على توازن الكتلة — وليس بناءً على اسم الفئة.

المواد الرطبة أو اللزجة أو المتشابكة

فالماء والزيت والأوساخ الدقيقة والأسلاك الطويلة يمكن أن تفسد المواد الواردة قبل أن تتاح لأي من الفاصلين فرصة معقولة للعمل. وقد تكون عمليات التصريف والتجفيف وإزالة الزيت والغربلة أو التحكم في الأسلاك هي العمل الهندسي الحقيقي. ولا يمكن لفاصل مختلف أن يعوض عن كل مشكلة من مشاكل المعالجة.

كيف تتكامل المرحلتان مع خط إعادة تدوير الألومنيوم من YUXI

لا تفرض حلول YUXI العامة تطبيق نفس مسار المعالجة على جميع مواد الألومنيوم. فقد تخضع المقاطع والإطارات وبعض قطع الصب المختارة والخردة المختلطة لعملية التقطيع الأولي، والتكسير الثانوي الاختياري، وإزالة الشوائب المغناطيسية، والغربلة، ونظام ECS الاختياري. أما الخردة الخفيفة النظيفة، فيمكن أن تخضع للفحص والتعبئة في بالات. أما الرقائق وبقايا الخراطة، فتتبع مسار التحكم في السوائل وتكويرها.

ينبغي أن تظل عبارة “اختياري” كما هي حتى بعد مرحلة تقديم العرض. ولا يستحق جهاز الفصل أن يُدرج إلا إذا كان يزيل ملوثًا معروفًا، أو يستعيد جزءًا قابلاً للبيع، أو يقلل من خسارة محددة. وإلا، فإنه يمثل مجرد عملية نقل إضافية عبر الناقل، ومهمة تنظيف أخرى، وخطًا إضافيًا لقطع الغيار.

من المفترض أن يُظهر الاختبار الذي يُجرى في المصنع أين ذهب الألومنيوم

تتبع مقاطع الفيديو الخاصة بالمنتجات دائمًا تقريبًا النهج الجذاب. وغالبًا ما تكون زاوية التصوير المفيدة هي تلك التي تُهمل عادةً. فوجود حفنة نظيفة من الألومنيوم المسترجع لا يثبت شيئًا يذكر إذا كانت القطع القيمة لا تزال تختلط بالبلاستيك أو مدفونة ضمن النفايات الحديدية.

ابدأ بعينة تمثيلية — وليس بمجموعة مختارة بعناية من قطع الألمنيوم الكبيرة والنظيفة. سجل وزنها ومصدرها وتوزيع أحجامها ومستوى رطوبتها وتركيبها الظاهر. ثم قم بتوثيق العمليات التي جرت قبل وصولها إلى جهاز الفصل: التقطيع، والغربلة، وإعادة التدوير، والفرز اليدوي، وأي عملية فصل هوائي.

أثناء التشغيل، قم بتدوين بيانات وحدة التغذية، ومتوسط معدل التغذية، وعمق الحمولة، وسرعة الحزام، وموضع المغناطيس، وإعدادات الدوار، وموضع جهاز الفصل. وعندما يتغير أي إعداد، قم بتدوينه. وإلا، فقد يُنسب الفضل في تحسين الأداء في الجولة الثانية إلى جزء خاطئ من الماكينة.

في النهاية، قم بتقييم كل تيار. يجب أن تتوافق المواد الواردة مع النفايات الحديدية، والمنتجات غير الحديدية المستردة، والبقايا غير المعدنية، والمواد الدقيقة، والمواد ذات الحجم الزائد، والمواد المعاد تدويرها، والمواد المتبقية داخل الخط. ثم قم بأخذ عينات من الأماكن التي تتكبد فيها الشركة خسائر مالية: الألومنيوم في تيارات النفايات، والصلب في المنتج، والتلوث غير المعدني في الجزء المسترد.

نادرًا ما تكفي دورة إنتاج قصيرة واحدة. فقد تُعطي المواد التي يتم تغذيتها يدويًّا بعناية نتيجة أنظف مقارنةً بالإنتاج المستمر. كرر الاختبار بمعدل واقعي، وانتبه إلى الدورة العادية — وليس فقط أفضل خمس دقائق.

لا تغادر مدخل الصيانة حتى الانتهاء من التخطيط

تضم خطوط الفصل بين الناقلات والأسطوانات الدوارة والدوارات عالية السرعة ووحدات التشغيل ونقاط الانضغاط والخردة الحادة. تتناول لائحة OSHA 29 CFR 1910.212 الحماية حول الأجزاء الدوارة ونقاط الضغط الداخلية ومخاطر المواد. أما لائحة OSHA 29 CFR 1910.147 فتغطي التحكم في الطاقة الخطرة أثناء الصيانة والإصلاح.

لا يقتصر الفحص العملي على مجرد التحقق من وجود واقي في صورة المنتج. فهل يمكن فحص الحزام دون تسلق صندوق التخزين؟ وهل يمكن تنظيف منطقة تفريغ المغناطيس بأمان؟ هل هناك مساحة كافية لإزالة الدوار أو المحامل؟ أين توجد نقاط العزل عندما تكون وحدة التغذية وحزام المغناطيس ونظام التحكم الإلكتروني (ECS) مترابطة؟ قد يوفر التصميم المضغوط مساحة أرضية، لكنه في الوقت نفسه يجعل كل مهمة صيانة أكثر صعوبة.

• توفير وصول خاضع للرقابة إلى نقاط الانضغاط والأجزاء الدوارة ومنطقة تفريغ المواد.
• تحديد نقاط العزل الخاصة بالوحدة المغذية، والناقلات، ووحدة التفريغ المغناطيسي، ودوار نظام التحكم الإلكتروني (ECS).
• اترك مساحة كافية لاستبدال الحزام، وضبط المقسم، والتنظيف الروتيني.
• تعامل مع الخردة الحادة والشظايا المتطايرة والصناديق غير المستقرة والغبار وفقًا لخصائص المواد الواردة فعليًّا.
• يرجى التأكد من استيفاء المتطلبات المحلية المتعلقة بالكهرباء والحرائق والآلات والسلامة المهنية قبل بدء التشغيل.

الأسئلة الشائعة

المصادر والملاحظات الفنية

• وكالة حماية البيئة الأمريكية، AP-42 الفصل 12.8، عمليات الألمنيوم الثانوية.
• جيمس ر. ناجل، “نموذج تحليلي لفصل التيارات الدوامة”، مجلة هندسة المعادن، 2018.
• S. Capuzzi و G. Timelli، “تحضير الخردة وصهرها في عملية إعادة تدوير الألومنيوم”، مجلة Metals، 2018.
• OSHA 29 CFR 1910.212 و OSHA 29 CFR 1910.147, ، والتي تتناول حماية الآلات والتحكم في الطاقة الخطرة.