Como o tamanho das partículas afeta a separação por correntes de Foucault do alumínio

Por que o tamanho das partículas afeta a separação por correntes de Foucault

Um separador por correntes parasitas utiliza um campo magnético que varia rapidamente na extremidade de descarga de uma esteira transportadora. Uma partícula não ferrosa condutora que passa por esse campo gera correntes induzidas. Essas correntes criam uma resposta magnética que altera a maneira como a partícula sai da esteira. O material não metálico que a acompanha não recebe nenhum impulso eletromagnético equivalente, por isso normalmente segue uma trajetória balística mais curta.

Essa descrição é útil, mas esconde a questão prática: quanto movimento útil a peça de alumínio ganha antes que a gravidade, a velocidade da correia, o rolamento, o arrasto e o contato com outras peças determinem o ponto de aterrissagem?

O efeito do tamanho não se resume simplesmente a “quanto maior o metal, mais forte é a separação”. O que importa é a aceleração e a trajetória da partícula, e não apenas a força. Uma partícula maior pode sustentar um circuito de corrente induzida maior, mas também possui mais massa. Em determinado momento, o campo magnético pode agir de maneira desigual sobre a peça, especialmente quando parte de um objeto grande ou irregular fica mais distante do rotor. A zona de aterrissagem pode se ampliar, mesmo que a força absoluta permaneça alta.

Um estudo controlado realizado por Cao e coautores combinou simulações e experimentos físicos e concluiu que existe um tamanho ideal de partícula para uma condição específica do separador. O mesmo artigo explica por que a separação de partículas finas pode ser aprimorada alterando-se fatores como a velocidade de rotação e a disposição dos pólos. Essa formulação é importante. Ela defende testes específicos para cada processo, e não uma faixa universal na ordem dos milímetros. Os experimentos de laboratório utilizaram partículas esféricas controladas de alumínio e latão; portanto, uma unidade industrial não deve transferir as dimensões exatas do teste para chapas dobradas, fios ou sucata mista de trituradora sem validação prévia.

Por que não divulgamos um único “melhor” tamanho de partícula de alumínio

Os resultados de pesquisa e as cotações de equipamentos costumam apresentar um único tamanho mínimo e máximo. Isso pode ser útil como critério de seleção de máquinas, mas não constitui uma garantia do processo. Dois separadores com a mesma largura de correia podem utilizar diferentes diâmetros de rotor, número de pólos, passo entre pólos, disposições magnéticas e velocidades de operação. A mesma peça nominal de alumínio pode, portanto, ser submetida a um gradiente de campo diferente e sair da correia em um ângulo diferente.

O tipo de material transportado altera a resposta novamente. Um quadrado de 20 mm de chapa plana, um fragmento fundido esférico de 20 mm e um pedaço de fio de 20 mm de comprimento são todos considerados “20 mm” em um relatório simples. Sua área projetada, contato com a correia, comportamento de rolamento e resistência aerodinâmica não são os mesmos. Umidade e poeira aumentam a aderência. Uma carga profunda causa bloqueio e colisões. As peças compostas permanecem parcialmente não metálicas e parcialmente de alumínio até que a liberação as separe.

Pesquisas sobre trajetórias reais de sucata identificaram o tamanho, a condutividade e a orientação inicial como os principais parâmetros das partículas, ao mesmo tempo em que demonstraram que a interação entre as partículas afeta o teor e a recuperação. Em termos operacionais: uma faixa de tamanho que funciona quando as peças são espaçadas manualmente pode não funcionar quando o mesmo material é alimentado como uma camada compactada.

Nossa regra prática é começar com a fração mais grossa que proporcione liberação suficiente e, em seguida, restringir a distribuição granulométrica apenas na medida em que os testes do produto e do separador justifiquem. A moagem mais fina do que o necessário aumenta a quantidade de finos, poeira, desgaste e a quantidade de material que pode precisar de outro método de recuperação. O material acima do tamanho, que ainda esteja composto, pode precisar de maior liberação; o material acima do tamanho que já seja alumínio limpo pode ser melhor desviado para fora do ECS.

O que acontece quando a fração de alumínio é muito fina

O alumínio fino é o primeiro ponto em que um separador visualmente impressionante pode decepcionar. A partícula é condutora, mas a força eletromagnética útil e a aceleração podem diminuir rapidamente à medida que o tamanho diminui. A gravidade ainda está presente. O mesmo ocorre com o arrasto aerodinâmico, a vibração da correia, os efeitos estáticos e a adesão ao plástico úmido ou à poeira. O resultado costuma ser uma trajetória curta e instável que se sobrepõe ao fluxo de resíduos.

Mesmo peças finas também enfrentam problemas de apresentação. Uma lasca fina de alumínio pode ficar presa sob uma lasca maior de plástico e nunca ser exposta adequadamente ao campo. Ela pode grudar na esteira molhada, aderir a outra partícula ou sair da esteira em uma orientação que aumente o arrasto. Um leito de alimentação profundo agrava todos esses efeitos.

A resposta errada é aumentar cegamente a velocidade do rotor, a velocidade da correia ou a distância do separador. Um rotor mais rápido pode melhorar a resposta de uma fração fina testada, mas também pode alterar a dispersão, o desgaste, o aquecimento e o comportamento das peças maiores. Deslocar o separador para capturar mais partículas finas pode fazer com que mais materiais não metálicos sejam incorporados ao produto de alumínio. A alteração deve ser avaliada tanto em termos de recuperação quanto de qualidade do produto.

Perguntas mais adequadas para um problema de frações com decimais

Qual é, de fato, a quantidade de alumínio presente nas partículas finas? Trata-se de metal solto, folha metálica, fio, pó de compósito ou revestimento? A fração está seca e solta? É possível peneirar a matéria-prima com maior precisão? O separador disponível possui um arranjo de rotor e pólos adequado para essa fração? Seria mais adequado um estágio de recuperação adicional do que forçar o mesmo ECS a processar tanto as partículas finas quanto a sucata grossa?

Essas perguntas protegem o projeto de um erro que pode sair caro: otimizar a máquina para uma fração que contém pouco valor recuperável, ao mesmo tempo em que se reduz o desempenho no fluxo principal do produto.

Por que peças de alumínio em bruto não são necessariamente fáceis de trabalhar

O alumínio de granulação grossa costuma produzir um alcance visível longo, mas “longo” não é sinônimo de “repetível”. Um fragmento de fundição pesado pode rolar até o final da esteira. Uma seção de perfil dobrado pode girar. Uma chapa fina pode esvoaçar. Um objeto oco ou dobrado pode reter materiais não metálicos e mudar de direção após uma colisão. Quando os pontos de impacto se dispersam, o separador precisa escolher entre a perda de alumínio e o transporte de resíduos.

O estudo sobre o tamanho controlado das partículas citado acima descreve outro limite: à medida que o tamanho aumenta, parte de uma partícula pode se estender além da região de campo magnético mais eficaz. A distribuição das correntes parasitas torna-se menos uniforme, e a distribuição dos pontos de aterrissagem pode se ampliar. Isso não significa que todas as partículas grandes falhem. Significa que a geometria magnética do separador deve ser considerada em relação às dimensões das partículas.

O excesso de tamanho também pode ser um sinal do processo. Se as peças grossas ainda forem compósitos de alumínio e plástico, pode ser necessário aumentar a liberação. Se elas já estiverem limpas e prontas para venda, submetê-las a um separador de alta velocidade pode não agregar valor. Um desvio ou uma pré-seleção podem preservar a capacidade e reduzir colisões desnecessárias na descarga do ECS.

Como a triagem melhora a separação de alumínio por correntes de Foucault

A peneiração faz mais do que apenas remover partículas finas. Ela transforma uma matéria-prima mista e indefinida em frações que podem ser testadas, ajustadas e encaminhadas de forma deliberada. Esse é, muitas vezes, o passo decisivo entre um separador que funciona em uma demonstração e um separador que opera de forma contínua.

Imagine uma linha de alimentação contendo flocos de 3 mm, fragmentos perfilados de 20 mm e peças fundidas de 80 mm. Uma única velocidade da esteira e uma única posição do separador devem separar todas as três frações do plástico e da borracha. O metal fino pode não percorrer uma distância suficiente. A fração intermediária pode ser separada de forma limpa. As peças grossas podem se espalhar. O operador só tem a opção de fazer concessões.

Após a peneiração, cada fração pode ter seu próprio destino. A fração fina pode precisar de secagem, de um separador específico para partículas finas ou de uma rota alternativa de recuperação. A fração média pode ser a principal alimentação do ECS. A fração grossa pode ser triturada novamente, verificada manualmente, tratada com diferentes configurações ou desviada quando já estiver limpa.

Os pontos de corte devem, portanto, ser determinados a partir da distribuição granulométrica medida e do teste de separação, e não a partir de um fluxograma copiado. Colete uma amostra representativa, realize uma análise por peneiramento que reflita o material real e, em seguida, teste as frações separadamente. Escolha pontos de corte nos quais a sobreposição de trajetórias, a contaminação do produto ou a perda de alumínio apresentem variações significativas.

O tamanho das partículas não pode ser dissociado da forma e da orientação

Um relatório sobre o tamanho das partículas normalmente utiliza a abertura de uma peneira ou uma dimensão medida. O ECS observa o objeto completo no momento em que ele atinge o rotor. É por isso que a forma e a orientação merecem observações específicas no teste de fábrica.

Essa é uma das razões pelas quais preferimos fotografias de cada fração de peneiramento, e não apenas a análise por peneiramento. Duas amostras podem apresentar a mesma curva cumulativa de granulometria e, mesmo assim, comportar-se de maneira diferente, pois uma é composta por fragmentos compactos, enquanto a outra é dominada por lascas finas.

Profundidade de penetração: a partícula deve atingir o campo como uma partícula isolada

Mesmo com um tamanho de partícula adequado, o processo pode falhar quando o alimentador forma um leito profundo ou pulsante. As peças na parte superior bloqueiam a visão das peças abaixo. Metais e materiais não metálicos colidem no ponto de descarga. O alumínio pode empurrar o plástico através do separador, enquanto uma lasca de metal leve presa por baixo segue o caminho curto dos resíduos.

Pela nossa experiência, os testes de espalhamento manual costumam apresentar melhores resultados do que a produção contínua exatamente por esse motivo. Um técnico coloca o material em uma camada quase monolaminar para a gravação do vídeo. Posteriormente, a linha instalada recebe picos de material provenientes de uma esteira transportadora, e a janela de separação se fecha.

O alimentador e o transportador fazem, portanto, parte da máquina de separação. O objetivo prático é obter uma camada fina e uniforme ao longo de toda a largura útil da esteira, e não apenas um valor médio de toneladas por hora. Fique atento a picos na alimentação, zonas sem material na correia, aglomerados rolantes e acúmulo de material nas paredes laterais. Registre a profundidade da carga durante o teste para que um resultado preciso possa ser reproduzido após a instalação.

Por que a remoção magnética ainda vem antes da discussão sobre o tamanho das partículas

A otimização do tamanho das partículas é em vão se o aço presente ainda estiver entrando na área do ECS de alta velocidade. Pedaços ferrosos podem contaminar o produto ejetado, acumular-se ao redor da zona do rotor, perturbar as trajetórias de voo e aumentar o risco de danos à correia ou ao invólucro. O ímã a montante deve remover o ferro e o aço carbono após ter ocorrido uma liberação suficiente.

O guia relacionado do YUXI sobre separador magnético x separador de correntes parasitas para sucata de alumínio aborda esse limite de equipamento em detalhes. Este artigo se concentra em um aspecto mais específico: uma vez que o ECS tenha a função correta (não ferroso versus não metálico), a distribuição granulométrica e a apresentação determinam se ele é capaz de desempenhar essa função de maneira consistente.

Não se deve confundir a remoção magnética com a liberação total. Um parafuso de aço preso dentro de uma peça de alumínio dobrada continua fazendo parte do composto até que a trituração ou um impacto rompa a interface. Da mesma forma, um laminado de alumínio e plástico não pode ser separado pela trajetória de voo enquanto ainda for um único objeto.

O papel do controle do tamanho das partículas em uma linha de reciclagem de alumínio da YUXI

O público da YUXI linha de reciclagem de sucata de alumínio não impõe um único esquema fixo para perfis, chapas, sucata mista e cavacos. Para projetos envolvendo alumínio misto e perfis, o fluxo publicado pode incluir trituração primária, britagem secundária opcional, remoção magnética, peneiramento e um ECS opcional. A página também indica que o tamanho do material de alimentação, a contaminação, a produção exigida e as condições da oficina fazem parte da base de engenharia.

Esse fluxo é importante para este tópico porque cada etapa altera o fluxo do ECS. Um triturador torna a sucata longa ou volumosa apta para transporte. Um moinho de martelos ou um britador é adicionado somente quando se justifica uma maior liberação ou refinamento do tamanho. O ímã remove o material ferroso exposto. A peneira cria frações de tamanho de partícula. O Separador por correntes parasitas YUXI em seguida, separa as peças não ferrosas condutoras de um fluxo de materiais não metálicos adequado, alterando sua trajetória de descarga.

Essa sequência não significa que se deva submeter cada carga de alumínio a um processamento excessivo. As sobras de fabricação limpas podem exigir redução de volume e controle de materiais ferrosos, mas pouca separação de materiais não metálicos. As limalhas e os resíduos de torneamento apresentam problemas relacionados a líquidos, partículas finas e densidade, o que aponta para a drenagem e a briquetagem, em vez de um processo ECS convencional para sucata mista. O Guia comparativo entre triturador de alumínio e moinho de martelo explica como decidir se a trituração primária, o refinamento por impacto, ambas as etapas ou nenhuma delas se justificam antes da separação final.

Um teste prático para determinar o tamanho das partículas em um separador por correntes de Foucault

O teste de fábrica mais útil não pergunta: “A máquina consegue fundir alumínio?”. Ele pergunta: “Para onde foi o alumínio de cada fração de tamanho em uma alimentação contínua realista?”.”

1. Crie uma amostra representativa. Inclua material comum, e não um lote cuidadosamente selecionado de peças limpas. Registre a origem, o peso total, a umidade, o conteúdo visível de aço e de materiais não metálicos, bem como a preparação já realizada.
2. Meça a distribuição granulométrica. Utilize telas que reflitam a composição real da matéria-prima e as opções prováveis de processamento. Fotografe cada fração e anote as formas predominantes, não apenas as porcentagens em peso.
3. Remova todo o material ferroso que estiver ao alcance. Registre o aço no produto e o alumínio encaminhado para a rejeição de materiais ferrosos. Um estágio magnético que retém o alumínio pode fazer com que o ECS pareça estar em melhor condição do que a linha como um todo realmente está.
4. Execute cada fração separadamente. Registre a configuração do alimentador, a profundidade da carga, a velocidade da correia, a configuração ou velocidade do rotor (quando ajustável), a posição do divisor, o tempo de operação, as paradas e qualquer recirculação.
5. Pese cada produto. Para cada fração granulométrica: alimentação = produto não ferroso recuperado + resíduo não metálico + finos + material acima do tamanho/recirculação + material retido. Analise a diferença em vez de ocultá-la.
6. Faça a amostragem em ambos os lados do divisor. Meça o teor de alumínio no resíduo e o de materiais não metálicos no material ejetado. Um longo percurso de ejetão do alumínio não é suficiente se, ao mesmo tempo, houver aumento da contaminação do produto.
7. Repita com uma carga realista. Repita o teste com as frações mais promissoras utilizando alimentação contínua. Um resultado obtido a partir de um fluxo fino alimentado manualmente não constitui um teste de aceitação para produção.
8. Escolham juntos os planos de filmagem e as configurações. A melhor configuração é aquela que atinge as metas acordadas de produção e recuperação, mantendo uma taxa de produção estável com níveis aceitáveis de recirculação e limpeza.

Para uma análise do projeto, envie juntamente a análise granulométrica, as fotografias das frações, a composição do material, a capacidade de processamento alvo e a produção exigida. Uma solicitação que indique apenas “sucata de alumínio, 5 t/h” deixa o fornecedor do separador na incerteza quanto às variáveis mais importantes.

Solução de problemas relacionados à perda de alumínio com base nos sintomas