Mỗi ngày, hàng ngàn tấn phế liệu kim loại hỗn hợp đổ về các cơ sở tái chế trên khắp toàn quốc Việt Nam, bao gồm đủ mọi thứ từ phụ tùng ô tô cũ đến vật liệu xây dựng bị phá dỡ. Thách thức đối với các nhà thầu phế liệu như Thiên Lộc không chỉ đơn thuần là thu gom những vật liệu này – mà còn là việc tách nhôm có giá trị ra khỏi thép một cách hiệu quả để việc tái chế trở nên khả thi về mặt kinh tế, đồng thời duy trì độ tinh khiết của vật liệu mà các nhà sản xuất yêu cầu. Nếu phân loại sai, các lô hàng bị lẫn tạp chất có thể mất từ ​​30-50% giá trị thị trường.

Tại Thiên Lộc , chúng tôi đã đầu tư mạnh vào công nghệ phân loại kim loại tiên tiến , giúp chuyển đổi chất thải kim loại hỗn hợp thành vật liệu tái chế chất lượng cao, có giá bán cao. Hiểu được cách các bãi phế liệu phân loại kim loại sẽ cho thấy kỹ thuật đáng kinh ngạc đằng sau ngành công nghiệp thiết yếu này – từ các nguyên lý từ tính cơ bản đến các hệ thống trí tuệ nhân tạo có khả năng nhận diện hợp kim trong vài giây.

Quá trình phân tách kết hợp nhiều công nghệ hoạt động theo trình tự. Mục tiêu là tối đa hóa tỷ lệ thu hồi đồng thời giảm thiểu ô nhiễm, đảm bảo mỗi tấn vật liệu đạt được giá trị thị trường tối đa thông qua việc phân tách nhôm phế liệu và sắt phế liệu chính xác . 

Tại sao việc tách nhôm khỏi sắt phế liệu lại quan trọng

1- Sự nhiễm bẩn ảnh hưởng đáng kể đến giá trị kim loại.

Khi nhôm và thép lẫn vào nhau trong quá trình tái chế, sự nhiễm bẩn này tạo ra những vấn đề nghiêm trọng cho các nhà sản xuất. Ngay cả một tỷ lệ nhỏ kim loại không phù hợp cũng có thể ảnh hưởng đến tính chất vật liệu và quá trình gia công. Một lô nhôm chỉ chứa 2% sắt lẫn vào có thể bị người mua chú trọng chất lượng từ chối hoàn toàn, hoặc phải chịu mức giảm giá từ 40-50% nếu được chấp nhận ở cấp độ thấp hơn.

Vấn đề bắt nguồn từ sự không tương thích về tính chất luyện kim. Nhôm nóng chảy ở 660°C trong khi thép cần 1.370°C – gấp hơn hai lần nhiệt độ. Nếu tạp chất sắt còn sót lại trong nhôm trong quá trình nóng chảy, chúng sẽ không tan hoàn toàn. Thay vào đó, chúng tạo ra các điểm cứng và điểm yếu trong sản phẩm hoàn thiện. Đối với các nhà sản xuất linh kiện máy bay hoặc tấm thân xe ô tô, sự nhiễm bẩn như vậy là hoàn toàn không thể chấp nhận được.

2- Các điểm nóng chảy khác nhau đòi hỏi quy trình xử lý riêng biệt

Công nghệ tái chế thép sử dụng lò hồ quang điện hoạt động ở nhiệt độ trên 1.500°C. Các lò này nung chảy phế liệu sắt bằng cách sử dụng hồ quang điện mạnh giữa các điện cực cacbon, tạo ra thép nóng chảy được tinh luyện và đúc thành các sản phẩm mới. Nhiệt độ cao và môi trường oxy hóa phù hợp với luyện kim gốc sắt.

Quá trình tái chế nhôm diễn ra theo một con đường hoàn toàn khác. Lò phản xạ hoặc lò quay nung chảy nhôm ở nhiệt độ thấp hơn nhiều – thường là 700-750°C. Quá trình này diễn ra trong môi trường được kiểm soát cẩn thận để ngăn ngừa quá trình oxy hóa, vốn rất dễ bị oxy hóa ở nhôm. Chất trợ dung loại bỏ tạp chất, và các nguyên tố hợp kim được thêm vào để đạt được các thông số kỹ thuật vật liệu mong muốn.

Việc trộn lẫn các kim loại này trong quá trình chế biến tạo ra sự thiếu hiệu quả ở mọi giai đoạn. Sự lẫn tạp chất thép trong các lô nhôm đòi hỏi phải phân loại và xử lý lại. Nhôm trong các lô thép có thể gây khó khăn trong quá trình xử lý và các vấn đề về chất lượng. Việc tách nhôm và thép hiệu quả tại bãi phế liệu giúp ngăn ngừa những vấn đề phát sinh này thông qua các thiết bị phân loại tiên tiến .

3- Tác động kinh tế của việc phân loại chính xác

Sự chênh lệch giá giữa nhôm phế liệu và sắt phế liệu khiến việc phân loại chính xác trở nên vô cùng quan trọng về mặt tài chính. Theo giá thị trường hiện tại, phế liệu nhôm thường có giá từ 70.000 đồng/ kg đối với vật liệu sạch, trong khi phế liệu sắt chỉ có giá từ 10.500 đồng/ 1kg  đến 22.000 đồng/ 1kg.→ Sự chênh lệch gấp ba đến bốn lần này có nghĩa là việc phân loại sai dù chỉ 10% vật liệu cũng ảnh hưởng đáng kể đến lợi nhuận.

Đối với khách hàng vận chuyển hàng hóa hỗn hợp, việc hiểu điều này giải thích tại sao vật liệu sạch, đã được phân loại trước lại có giá tốt hơn. Khi bạn tách nhôm khỏi thép trước khi giao hàng, bạn loại bỏ chi phí phân loại và rủi ro ô nhiễm cho cơ sở, cho phép họ trả giá cao hơn.

Lợi ích môi trường của việc phân loại đúng cách

Ngoài khía cạnh kinh tế, công nghệ phân loại kim loại chính xác mang lại những lợi ích đáng kể cho môi trường. Tái chế nhôm sử dụng ít hơn 95% năng lượng so với sản xuất nhôm nguyên chất từ ​​quặng bauxite – nhưng chỉ khi độ tinh khiết của vật liệu vẫn cao. Nhôm bị lẫn tạp chất cần thêm quá trình xử lý, tiêu tốn thêm năng lượng và tạo ra nhiều chất thải hơn.

Tương tự, việc tái chế sắt cũng phụ thuộc vào nguyên liệu đầu vào sạch. Các lò hồ quang điện hiện đại có thể sử dụng 70-90% thép tái chế, giúp giảm đáng kể lượng khí thải carbon của ngành. Tuy nhiên, các mẻ thép bị nhiễm bẩn cần được pha loãng với nguyên liệu nguyên chất hoặc tinh chế thêm, làm giảm lợi ích về môi trường.

Phân loại đúng cách đảm bảo thu hồi phế liệu tối đa. Các dòng chất thải hỗn hợp thường dẫn đến việc vật liệu có giá trị thấp lẫn vào các thành phần có giá trị cao hơn. Phân loại hiệu quả ngăn chặn sự phá hủy giá trị này, giữ cho vật liệu được sử dụng trong các ứng dụng có giá trị cao nhất và hỗ trợ các nguyên tắc kinh tế tuần hoàn thực sự.

Phân loại trực quan: Tuyến phòng thủ đầu tiên

1- Phân loại sơ bộ thủ công

Trước khi máy móc hiện đại đảm nhiệm công việc, các kỹ thuật viên giàu kinh nghiệm sẽ tiến hành kiểm tra trực quan ban đầu để loại bỏ các chất gây ô nhiễm dễ nhận biết và xác định các vật liệu có giá trị.

Nhân viên được đào tạo bài bản có thể nhận biết kim loại dựa trên hình thức, trọng lượng và đặc tính vật lý:

• Màu trắng bạc và trọng lượng nhẹ của nhôm
• Trái ngược hoàn toàn với vẻ ngoài tối màu và mật độ của thép.
• Công đoạn phân loại sơ bộ thủ công này loại bỏ các vật liệu phi kim loại.
• Các vật phẩm quá khổ và các thành phần nguy hiểm
• Điều đó có thể làm hỏng thiết bị xử lý phế liệu tự động.

Việc mã hóa màu sắc đóng một vai trò bất ngờ trong việc nhận dạng. Mặc dù cả hai kim loại đều có màu bạc khi sạch, nhưng nhôm bị phong hóa sẽ phát triển quá trình oxy hóa màu trắng đặc trưng, ​​trong khi thép bị gỉ thành màu nâu đỏ.

2- Những hạn chế của phương pháp trực quan

Tuy nhiên, việc phân loại bằng mắt thường có những hạn chế đối với các hoạt động phân loại kim loại bằng từ tính . Hợp kim hỗn hợp, bề mặt được sơn và kích thước hạt nhỏ là những thách thức ngay cả đối với những người vận hành giàu kinh nghiệm.

Tốc độ xử lý cần thiết cho các cơ sở hiện đại thường là 20-30 tấn mỗi giờ:

• Việc phân loại thủ công đơn thuần trở nên không khả thi.
• Dành cho các hoạt động quy mô lớn.
• Đó là lý do tại sao công nghệ tự động hóa trở nên thiết yếu.
• Để tái chế kim loại hiệu quả ở quy mô thương mại.

Tách từ: Thu giữ kim loại sắt phế liệu

Cơ chế nam châm điện hút kim loại chứa sắt.

Phân loại kim loại bằng từ tính là xương sống của quá trình tách kim loại quy mô lớn. Công nghệ này khai thác một đặc tính cơ bản của kim loại gốc sắt: tính chất từ ​​tính. Thép chứa sắt, chất này phản ứng mạnh với từ trường, cho phép tách vật lý mà không cần hóa chất hoặc quy trình phức tạp.

Các nam châm điện mạnh được treo phía trên băng tải tạo ra từ trường xuyên suốt dòng vật liệu. Khi phế liệu hỗn hợp đi qua bên dưới, các vật liệu chứa sắt sẽ chịu lực hút kéo chúng lên trên, ngược chiều trọng lực. Lực hút từ trường này thắng được trọng lượng của các mảnh thép lên đến vài kilogram, nâng chúng lên khỏi các vật liệu không chứa sắt đi qua mà không bị ảnh hưởng.

Các hệ thống hiện đại sử dụng nam châm điện có cường độ điều chỉnh được, cho phép người vận hành tinh chỉnh hiệu suất. Thép nặng hơn cần từ trường mạnh hơn, trong khi kim loại tấm nhẹ hơn phản ứng với cường độ từ trường vừa phải. Khả năng điều chỉnh này đảm bảo sự phân tách tối ưu giữa các hỗn hợp vật liệu khác nhau mà không gây quá tải điện năng (lãng phí điện) hoặc hoạt động kém hiệu quả (bỏ sót hàm lượng sắt).

Máy tách từ trên cao đang hoạt động

Máy phân tách từ treo trên cao là cấu hình phổ biến nhất trong các bãi phế liệu. Được treo cách băng tải 30-50 cm, các nam châm điện này tạo ra các vùng phân tách liên tục, xử lý vật liệu với tốc độ vượt quá 200 mét mỗi phút.

Quá trình phân tách diễn ra theo từng giai đoạn. Khi vật liệu đi vào từ trường, các vật liệu chứa sắt bắt đầu chịu lực đẩy lên. Các vật liệu có hàm lượng sắt cao sẽ phản ứng ngay lập tức, nhấc khỏi băng tải trong vòng một mét đầu tiên của vùng từ trường. Các vật liệu có hàm lượng sắt thấp hơn hoặc các hạt nhỏ cần thời gian tiếp xúc lâu hơn, nhấc lên dần dần trong khoảng cách 2-3 mét.

Sau khi ra khỏi băng tải, các vật phẩm thép bị giữ lại sẽ dính vào nam châm điện cho đến khi chúng ra khỏi vùng từ trường. Tại điểm này, các vật phẩm sẽ rơi vào các thùng chứa chuyên dụng cho vật liệu sắt, trong khi dòng vật liệu không chứa sắt còn lại tiếp tục di chuyển xuống phía hạ lưu để xử lý tiếp.

Máy tách kim loại treo công nghiệp đạt hiệu suất tách sắt từ 95-98% chỉ trong một lần xử lý. 2-5% còn lại thường bao gồm các vật thể quá nhỏ không thể vượt qua lực hấp dẫn, thép không gỉ không nhiễm từ, hoặc vật liệu sắt bị kẹt cơ học bên trong các cụm vật liệu không chứa sắt.

Nam châm trống và các ứng dụng của chúng

Nam châm dạng trống cung cấp một cấu hình thay thế đặc biệt phù hợp với một số dòng vật liệu nhất định. Một trống hình trụ quay chứa nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện bên trong vỏ của nó. Khi vật liệu hỗn hợp đi qua bề mặt trống, các vật liệu chứa sắt sẽ bám vào trong khi các vật liệu không chứa sắt sẽ rơi ra.

Sự quay của trống đưa vật liệu sắt từ đã được giữ lại lên trên và vượt qua đỉnh, nơi nó thoát khỏi từ trường và rơi vào các phễu thu gom. Hoạt động liên tục này phù hợp với các hoạt động xử lý khối lượng lớn các vật liệu mịn, nơi mà các thiết bị tách trên cao có thể gặp khó khăn trong việc thu gom các hạt nhỏ.

Đường kính trống thường dao động từ 30-60 cm, với chiều dài lên đến 3 mét đối với các hệ thống băng tải rộng. Tốc độ quay từ 15-30 vòng/phút giúp phân tách vật liệu tối ưu – đủ nhanh để đạt hiệu quả cao, đủ chậm để thu gom sắt một cách đáng tin cậy.

Máy tách băng tải ngang để chiết xuất sạch

Máy tách từ băng tải ngang bổ sung thêm một khía cạnh mới cho việc loại bỏ kim loại màu. Không giống như các hệ thống trên cao nâng vật liệu theo chiều dọc, máy tách từ băng tải ngang sử dụng một băng tải vuông góc với băng tải chính.

Các vật liệu chứa sắt được giữ lại sẽ bám vào băng tải ngang này, vận chuyển chúng theo chiều ngang ra khỏi dòng vật liệu chính trước khi thải vào các thùng chứa chuyên dụng. Quá trình tách theo chiều vuông góc này tạo ra độ sạch vượt trội, vì vật liệu chứa sắt không bao giờ lẫn với dòng vật liệu chính trong quá trình xả.

Cấu hình băng tải chéo tỏ ra đặc biệt có giá trị trong các hoạt động đòi hỏi độ tinh khiết rất cao ở phần kim loại màu. Bằng cách loại bỏ hoàn toàn các vật liệu chứa sắt khỏi dòng chảy quy trình, hệ thống băng tải chéo giảm thiểu nguy cơ nhiễm bẩn thép trong quá trình chế biến nhôm tiếp theo thông qua các dịch vụ tách chuyên nghiệp .

Vì sao thép phản ứng nhưng nhôm thì không?

Tính chọn lọc của phương pháp tách từ xuất phát từ khoa học vật liệu cơ bản. Sắt, coban và niken thể hiện tính chất sắt từ – cấu trúc nguyên tử của chúng cho phép định hướng từ trường, sự định hướng này vẫn duy trì ngay cả sau khi từ trường bên ngoài được loại bỏ.

Thép, chủ yếu được cấu tạo từ sắt, thừa hưởng các đặc tính từ tính này. Khi tiếp xúc với từ trường, các nguyên tử sắt trong thép sẽ sắp xếp các mômen từ của chúng, tạo ra lực hút mạnh. Sự sắp xếp này diễn ra dễ dàng và tạo ra lực hút đáng kể, cho phép nam châm hút thép ngay cả khi trộn lẫn với các vật liệu khác.

Ngược lại, nhôm là chất thuận từ. Cấu trúc nguyên tử của nó phản ứng yếu với từ trường, và bất kỳ sự sắp xếp nào cũng biến mất ngay lập tức khi từ trường bị loại bỏ. Lực hút tạo ra yếu hơn hàng triệu lần so với lực hút tác động lên thép – thực tế là bằng không đối với mục đích tách vật liệu trong thực tế.

Sự khác biệt rõ rệt về khả năng phản ứng từ tính này cho phép phân tách chọn lọc. Nam châm điện chiết xuất hầu hết hàm lượng sắt trong khi cho phép nhôm đi qua mà không bị ảnh hưởng, tạo nền tảng cho các hệ thống phân loại nhiều giai đoạn.

Hiệu quả và hạn chế

Phương pháp tách từ có hiệu quả vượt trội trong việc tách quặng sắt khối lượng lớn, thường loại bỏ được 95-98% hàm lượng thép trong các hệ thống được bảo trì đúng cách. Hiệu quả này, kết hợp với thao tác đơn giản và yêu cầu bảo trì thấp, làm cho phương pháp tách từ trở thành giai đoạn đầu tiên phổ biến trong các hoạt động phân loại kim loại.

Tuy nhiên, phương pháp này vẫn có những hạn chế. Tách từ không thể phân biệt giữa các hợp kim sắt khác nhau – tất cả các loại thép đều bị tách ra cùng nhau bất kể chất lượng hay thành phần. Một số loại thép không gỉ, đặc biệt là các loại austenit như 304 và 316, thể hiện phản ứng từ tính tối thiểu và đi qua cùng với các vật liệu không chứa sắt.

Kích thước hạt nhỏ làm giảm hiệu quả phân tách. Các mảnh thép dưới 10mm tạo ra lực hút từ không đủ để vượt qua lực hấp dẫn và lực cơ học, đặc biệt là trên các băng tải tốc độ cao. Những vật liệu mịn này đòi hỏi các công nghệ phân loại thay thế hoặc nhiều giai đoạn từ tính để thu gom hiệu quả.

Công nghệ này cũng gặp khó khăn với các vật phẩm composite, nơi các vật liệu sắt và phi sắt được ghép nối bằng cơ học. Một bu lông thép được nhúng trong vật đúc nhôm có thể không tách rời hoàn toàn, mà bị kẹt giữa các dòng vật liệu sắt và phi sắt, đòi hỏi phải can thiệp thủ công.

Bộ tách dòng điện xoáy: Giải pháp cho nhôm phế liệu

Công nghệ dòng điện xoáy hoạt động như thế nào?

Trong khi nam châm dùng để hút thép, phương pháp tách bằng dòng điện xoáy lại nhắm đến nhôm và các kim loại màu khác thông qua một nguyên lý vật lý hoàn toàn khác: cảm ứng điện từ. Công nghệ tinh tế này chuyển đổi các đặc tính điện thành sự tách cơ học mà không cần tiếp xúc với vật liệu.

Nguyên lý vật lý bắt đầu với định luật cảm ứng điện từ Faraday. Khi một vật liệu dẫn điện (như nhôm) di chuyển qua một từ trường biến đổi, dòng điện sẽ được tạo ra bên trong vật liệu đó. Những dòng điện cảm ứng này – được gọi là dòng điện xoáy vì chúng lưu thông theo hình xoáy – tạo ra từ trường riêng của chúng theo định luật Lenz.

Điều quan trọng là, các từ trường cảm ứng này chống lại từ trường biến đổi ban đầu đã tạo ra chúng. Sự chống lại này biểu hiện dưới dạng một lực đẩy, đẩy vật liệu dẫn điện ra xa nguồn từ trường biến đổi. Đối với các hạt nhôm trên băng chuyền, lực đẩy này có thể đủ mạnh để hất chúng lên không trung.

Tạo từ trường để đẩy lùi các kim loại không chứa sắt.

Máy tách dòng điện xoáy tạo ra từ trường biến đổi nhanh chóng bằng cách sử dụng một rôto chứa nam châm vĩnh cửu. Rôto hình trụ này quay với tốc độ cao bên dưới băng tải, với các cực từ bắc và nam xen kẽ được bố trí xung quanh chu vi của nó.

Khi rôto quay, bất kỳ vật liệu dẫn điện nào đi qua nó đều chịu tác động của từ trường biến đổi nhanh chóng – đầu tiên là cực bắc, sau đó là cực nam, rồi lại cực bắc, hàng trăm lần mỗi giây. Điều này tạo ra các dòng xoáy mạnh bên trong vật liệu, tạo ra lực đẩy mạnh mẽ.

Độ lớn của lực đẩy phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Độ dẫn điện đóng vai trò vô cùng quan trọng – độ dẫn điện cao của nhôm khiến nó đặc biệt nhạy bén. Khối lượng vật liệu ảnh hưởng đến động lượng – các mảnh nặng hơn cần lực mạnh hơn để bị lệch hướng. Kích thước hạt ảnh hưởng đến sự hình thành dòng điện xoáy – các hạt lớn hơn tạo ra dòng điện mạnh hơn so với các mảnh nhỏ.

Tốc độ băng tải và vị trí rôto tạo ra sự thay đổi cường độ điện trường, từ đó gây ra dòng điện. Băng tải chạy chậm hơn cho phép thời gian tương tác lâu hơn, trong khi băng tải chạy nhanh hơn đòi hỏi rôto mạnh hơn để đạt được hiệu quả tách biệt cao. Cấu hình tối ưu cân bằng các biến số này để tối đa hóa khả năng thu hồi nhôm đồng thời duy trì năng suất xử lý thông qua quy trình dựa trên công nghệ .

Tốc độ quay rôto và cấu hình cực

Thiết kế rôto đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc quyết định hiệu suất của máy tách từ. Các hệ thống tách từ dòng điện xoáy công nghiệp thường hoạt động ở tốc độ 2.000-3.000 vòng/phút – đủ nhanh để tạo ra từ trường biến đổi mạnh, nhưng không quá nhanh đến mức gây mài mòn ổ trục quá mức hoặc tiêu thụ năng lượng quá lớn.

Cấu hình cực – sự sắp xếp các nam châm cực bắc và cực nam xung quanh chu vi rôto – ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính phân tách. Càng nhiều cực thì sự thay đổi từ trường càng có tần số cao hơn, tạo ra dòng điện xoáy mạnh hơn ở cùng một tốc độ quay rôto. Các cấu hình phổ biến dao động từ 4 cực (cho các hạt lớn hơn và tốc độ thấp hơn) đến 12 cực (cho các vật liệu mịn và hiệu suất tối đa).

Sự khác biệt về cường độ từ cực tạo thêm một khía cạnh thiết kế. Một số rôto sử dụng nam châm neodymium đất hiếm tạo ra từ trường cực mạnh, trong khi những rôto khác sử dụng nam châm ferrite gốm, mang lại chi phí thấp hơn nhưng hiệu suất giảm. Sự lựa chọn phụ thuộc vào thông số kỹ thuật vật liệu và các yếu tố kinh tế.

Đường kính rôto ảnh hưởng đến kích thước vùng tách. Rôto lớn hơn (đường kính 40-60cm) cung cấp thời gian tương tác kéo dài, cải thiện khả năng thu hồi các hạt nhỏ. Rôto nhỏ hơn (20-30cm) tạo ra các hệ thống nhỏ gọn hơn, phù hợp với các cơ sở có không gian hạn chế. Khe hở băng tải – khoảng cách giữa bề mặt rôto và đáy băng tải – phải được giảm thiểu (thường là 5-15mm) để tối đa hóa cường độ điện trường tại lớp vật liệu.

Tách nhôm khỏi dòng chất thải hỗn hợp

Trong quá trình hoạt động, các vật liệu kim loại màu hỗn hợp đi qua rôto đang quay. Các hạt nhôm chịu lực đẩy mạnh, đẩy chúng về phía trước ra khỏi cuối băng tải theo quỹ đạo kéo dài 30-50 cm so với điểm xả thông thường. Điều này tạo ra một vùng phân tách vật lý, nơi các hạt nhôm trong không khí rơi xuống các thùng chứa chuyên dụng.

Các vật liệu không dẫn điện (nhựa, gỗ, cao su) không chịu tác động của dòng điện xoáy và chỉ đơn giản là rơi thẳng xuống cuối băng tải, vào các thùng chứa chất thải còn lại. Điều này tạo ra sự phân tách rõ ràng giữa các phần dẫn điện và không dẫn điện.

Các kim loại màu khác – đồng, đồng thau, kẽm – cũng phản ứng với dòng điện xoáy, mặc dù cường độ khác nhau tùy thuộc vào độ dẫn điện của chúng. Đồng, có độ dẫn điện cao hơn nhôm, chịu lực đẩy mạnh hơn và di chuyển xa hơn. Đặc tính này cho phép một số hệ thống tách đồng khỏi nhôm bằng cách sử dụng nhiều vùng thu gom ở các khoảng cách khác nhau.

Hình thức trình bày vật liệu ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng phân tách. Lý tưởng nhất, dòng vật liệu tạo thành một lớp hạt duy nhất khi đi qua rôto, cho phép mỗi mảnh tiếp xúc tối ưu với từ trường. Các lớp dày hoặc vật liệu vón cục làm giảm hiệu quả phân tách vì các hạt che chắn lẫn nhau, ngăn cản sự thâm nhập của từ trường.

Tốc độ băng tải phải được kiểm soát cẩn thận. Nếu quá chậm, năng suất sẽ bị ảnh hưởng. Nếu quá nhanh, các hạt không nhận đủ từ trường để bị đẩy hiệu quả. Tốc độ băng tải điển hình dao động từ 1,5-3,5 mét/giây, được điều chỉnh dựa trên đặc tính vật liệu và mức độ tinh khiết mong muốn.

Tỷ lệ thành công và khả năng xử lý

Các thiết bị tách dòng điện xoáy hiện đại đạt tỷ lệ thu hồi nhôm vượt quá 90% đối với vật liệu có kích thước tối ưu (thường là 5-150mm). Điều này có nghĩa là trong 100 kg nhôm đi vào hệ thống, hơn 90 kg sẽ được tách đúng cách vào thùng chứa kim loại màu.

10% còn lại chủ yếu bao gồm các hạt nhỏ hơn kích thước hiệu quả tối thiểu (thường là 3-5mm) không tạo ra đủ dòng xoáy để phân tách đáng tin cậy. Một số tổn thất cũng xảy ra do các mảnh hoặc vật liệu bị nhiễm bẩn nặng hoặc bị kẹt cơ học bên trong các cụm không dẫn điện.

Khả năng xử lý thay đổi tùy thuộc vào quy mô thiết bị và đặc tính vật liệu. Máy tách dòng điện xoáy công nghiệp xử lý được 5-15 tấn vật liệu hỗn hợp mỗi giờ trong khi vẫn duy trì tỷ lệ thu hồi như đã nêu. Các hệ thống lớn hơn xử lý chất thải từ máy nghiền ô tô hoặc chất thải phá dỡ đạt được 20-30 tấn mỗi giờ, mặc dù hiệu suất có thể giảm nhẹ.

Độ tinh khiết của phần nhôm tách ra thường đạt 92-96%, phần còn lại (4-8%) bao gồm các kim loại màu khác (đồng, đồng thau, kẽm) và đôi khi có các tạp chất không dẫn điện lẫn vào dòng nhôm. Việc tinh chế thêm bằng phương pháp phân loại dựa trên cảm biến có thể nâng cao độ tinh khiết lên trên 98% nếu nhu cầu thị trường cho phép chi phí xử lý bổ sung.

Phương pháp tách theo mật độ

Hệ thống phân loại không khí

Khi các công nghệ từ tính và dòng điện xoáy đạt đến giới hạn của chúng, phương pháp tách dựa trên mật độ sẽ mang lại sự cải tiến bổ sung giúp nâng cao hiệu quả của công nghệ phân loại kim loại .

Hệ thống phân loại không khí sử dụng luồng không khí được kiểm soát:

• Để phân tách các vật liệu theo tỷ lệ trọng lượng trên diện tích bề mặt.
• Các mảnh nhôm nhẹ hơn phản ứng khác nhau với luồng không khí.
• Các mảnh thép đặc hơn cho phép tách bằng khí nén.
• Trong các buồng xử lý chuyên dụng được thiết kế để đạt hiệu quả cao.

Phân tách phương tiện nặng

Quá trình tách bằng môi trường nặng sử dụng các huyền phù lỏng với mật độ được kiểm soát cẩn thận. Các kim loại hỗn hợp được ngâm trong các bể chứa dung dịch magnetit hoặc ferrosilicon.

Được điều chỉnh theo tỷ trọng riêng giữa nhôm và thép:

• Nhôm nổi trong khi thép chìm ngay lập tức.
• Tạo sự ngăn cách vật lý thông qua sự khác biệt về mật độ
• Quy trình chìm-nổi này giúp đạt được độ tinh khiết cao.
• Nhưng đòi hỏi cơ sở hạ tầng và quản lý truyền thông đáng kể.

Các yếu tố kinh tế quyết định khi nào việc tách theo mật độ là hợp lý. Chi phí đầu tư và vận hành phù hợp với các dòng nguyên liệu có giá trị cao, nơi độ tinh khiết cao hơn bù đắp cho chi phí xử lý thông qua công nghệ tiên tiến .

Công nghệ phân loại dựa trên cảm biến tiên tiến

Phân tích huỳnh quang tia X

Công nghệ phân loại kim loại tiên tiến nhất hiện nay sử dụng các cảm biến tinh vi để nhận diện vật liệu dựa trên thành phần hóa học chứ không phải tính chất vật lý.

Máy phân tích huỳnh quang tia X (XRF) bắn phá vật liệu bằng tia X:

• Đo lượng bức xạ huỳnh quang đặc trưng mà mỗi nguyên tố phát ra.
• Công nghệ này không chỉ giúp phân biệt nhôm với thép.
• Tuy nhiên, các hợp kim cụ thể trong mỗi loại mới xác định được cấp độ.
• Tách nhôm 6061 khỏi hợp kim 7075 một cách chính xác.
• Hoặc xác định các loại thép không gỉ mà phương pháp tách từ không phát hiện được.

Quang phổ phân tích sự phá vỡ do laser gây ra

Quang phổ phân tích bằng tia laser (LIBS) giúp nâng cao khả năng nhận dạng bằng cách làm bay hơi các mẫu vật liệu siêu nhỏ bằng các xung laser hội tụ để tối ưu hóa việc thu hồi kim loại màu .

Plasma tạo thành phát ra ánh sáng ở các bước sóng đặc trưng cho từng nguyên tố:

• Cho phép phân tích hóa học theo thời gian thực khi vật liệu đi qua.
• Trên băng chuyền với tốc độ xử lý thương mại
• Hệ thống LIBS xử lý 2.000-3.000 hạt mỗi giây.
• Xác định thành phần và kích hoạt bộ phun khí nén
• Máy bắn phá sẽ đưa các mảnh vụn cụ thể vào các thùng thu gom được chỉ định.

Tích hợp trí tuệ nhân tạo

Việc tích hợp trí tuệ nhân tạo đại diện cho bước tiến mới nhất trong lĩnh vực phân loại dựa trên cảm biến. Các thuật toán học máy phân tích các mẫu dữ liệu cảm biến, cải thiện độ chính xác nhận dạng thông qua hoạt động liên tục.

Hệ thống AI nhận diện các tổ hợp vật liệu, dự đoán các thiết lập phân tách tối ưu và tự động thích ứng với sự thay đổi thành phần dòng chất thải.

Quy trình phân loại hoàn chỉnh tại các cơ sở hiện đại

Tiếp nhận và phân tách chính

Để hiểu cách các bãi phế liệu phân loại kim loại, cần phải xem xét cách các công nghệ riêng lẻ kết hợp thành các hệ thống xử lý tích hợp.

Bước tiếp nhận ban đầu bao gồm kiểm tra bằng mắt thường và phân loại sơ bộ thủ công:

• Người vận hành loại bỏ các chất gây ô nhiễm dễ thấy
• Nhựa, gỗ, cao su và các vật liệu phi kim loại
• Điều đó có thể gây hư hại cho thiết bị xử lý phế liệu ở khâu tiếp theo.
• Các thành phần nguy hiểm được xử lý riêng biệt.
• Theo quy định về môi trường một cách nhất quán

Công đoạn phân loại kim loại từ tính sơ cấp diễn ra sau công đoạn phân loại ban đầu, loại bỏ phần lớn các vật liệu chứa sắt khi chất thải hỗn hợp di chuyển dọc theo hệ thống băng tải.

Xử lý thứ cấp

Phần kim loại màu còn lại – nay đã giảm đáng kể về thể tích – sẽ được chuyển đến các giai đoạn phân loại thứ cấp để xử lý bằng phương pháp tách dòng điện xoáy .

Rôto tốc độ cao đẩy lùi các hạt nhôm:

• Cho vào các thùng chứa chuyên dụng trong khi các vật liệu còn lại.
• Rơi xuống hệ thống xử lý chất thải còn lại.
• Một số cơ sở sử dụng nhiều tầng dòng điện xoáy.
• Với các cấu hình rôto khác nhau nhằm tối ưu hóa khả năng phục hồi.
• Trên nhiều kích thước hạt khác nhau được tìm thấy.

Kiểm tra chất lượng

Quy trình kiểm soát chất lượng sử dụng máy phân tích XRF cầm tay để xác nhận độ tinh khiết của vật liệu trước khi đóng gói thông qua các hoạt động phân loại hiện đại .

Các mẫu ngẫu nhiên từ các đống đã được phân loại sẽ được kiểm tra thành phần:

• Đảm bảo các thành phần nhôm đáp ứng tiêu chuẩn độ tinh khiết tối thiểu.
• Thông thường đạt 95-98% đối với các ứng dụng thương mại.
• Và các mẻ thép chứa lượng tạp chất phi sắt ở mức tối thiểu.
• Vật liệu không đạt tiêu chuẩn chất lượng sẽ được trả lại để xử lý lại.
• Trong khi đó, các lô hàng đã được kiểm duyệt sẽ được đóng kiện và vận chuyển.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả phân loại

Sự sạch sẽ của vật liệu

Ngay cả công nghệ tiên tiến nhất cũng phải đối mặt với những thách thức ảnh hưởng đến hiệu suất phân tách. Độ sạch của vật liệu ảnh hưởng đáng kể đến kết quả – kim loại dính dầu, bề mặt sơn và các thành phần phi kim loại bám dính làm giảm độ chính xác nhận dạng.

Kích thước hạt tạo ra những hạn chế vật lý đối với tất cả các công nghệ phân loại:

• Máy tách từ gặp khó khăn trong việc xử lý các mảnh thép có kích thước dưới 10mm.
• Trong khi đó, các hệ thống dòng điện xoáy lại mất dần hiệu quả.
• Trên các mảnh nhôm có kích thước nhỏ hơn 5mm thường
• Các hệ thống dựa trên cảm biến yêu cầu diện tích bề mặt tối thiểu.
• Để nhận dạng chính xác, kích thước thường là 15-20mm tùy thuộc vào công nghệ.

Sự đánh đổi giữa tốc độ xử lý

Tốc độ xử lý và độ chính xác là một sự đánh đổi liên tục trong việc tối ưu hóa quá trình tách nhôm và thép . Tốc độ băng tải nhanh hơn giúp tăng năng suất nhưng lại làm giảm độ chính xác khi tách.

Do vật liệu có thời gian tiếp xúc với từ trường hoặc vùng phát hiện của cảm biến ngắn hơn:

• Hầu hết các cơ sở hoạt động ở tốc độ cân bằng giữa hiệu quả kinh tế và hiệu quả kinh tế.
• Với độ tinh khiết đạt yêu cầu của thị trường.
• Điều chỉnh các thông số dựa trên đặc tính vật liệu
• Và nhu cầu thị trường đối với các sản phẩm đã được phân loại.

Yêu cầu bảo trì

Việc bảo trì thiết bị ảnh hưởng trực tiếp đến tính ổn định của hiệu suất. Cường độ từ trường suy giảm theo thời gian, đòi hỏi phải kiểm tra và điều chỉnh định kỳ để đảm bảo hiệu quả của công nghệ phân loại kim loại .

Rôto dòng điện xoáy đòi hỏi bảo trì ổ bi và thay thế dây đai:

• Để duy trì tốc độ tối ưu trong suốt quá trình hoạt động.
• Các cửa sổ cảm biến thường bị bám bụi và mảnh vụn.
• Điều đó ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác phát hiện.
• Cần thiết phải thực hiện các quy trình vệ sinh thường xuyên một cách nghiêm ngặt.

Điều gì xảy ra với các kim loại đã được phân loại?

Quy trình xử lý nhôm

Sau khi quá trình phân tách hoàn tất, nhôm và thép sẽ đi theo những con đường riêng biệt để tái chế. Nhôm đã được phân loại sẽ trải qua quá trình nghiền nhỏ để giảm kích thước hạt.

Tiếp theo là quá trình nấu chảy trong các lò chuyên dụng được thiết kế để thu hồi kim loại màu :

• Nhôm nóng chảy được phân tích hóa học.
• Và điều chỉnh hợp kim trước khi đúc thành thỏi.
• Các nhà sản xuất sử dụng điều đó một cách hiệu quả để phát triển sản phẩm mới.
• Quá trình này chỉ cần 5% năng lượng cần thiết.
• Sản xuất nhôm nguyên chất từ ​​quặng bauxite

Các phương pháp gia công thép

Quá trình gia công thép bắt đầu bằng việc giảm kích thước thông qua cắt hoặc xé nhỏ, tạo ra các mảnh đồng nhất phù hợp cho quá trình nấu chảy.

Lò hồ quang điện nấu chảy phế liệu sắt ở nhiệt độ trên 1.500°C:

• Sản xuất thép nóng chảy được tinh luyện và đúc.
• Thành dạng phôi, tấm hoặc dạng đúc liên tục
• Công nghệ sản xuất thép hiện đại sử dụng 70-90% nguyên liệu tái chế.
• Trong sản xuất lò hồ quang điện hiện nay
• Biến phế liệu thép thành nguyên liệu thô thiết yếu.

Các tiêu chuẩn chất lượng quy định các thông số kỹ thuật của kim loại tái chế, đảm bảo tính khả thi về mặt thương mại.

Tương lai của công nghệ phân loại kim loại

Những đổi mới mới nổi

Sự đổi mới không ngừng giúp nâng cao khả năng của công nghệ phân loại kim loại vượt xa các hệ thống hiện tại. Việc tích hợp trí tuệ nhân tạo hứa hẹn khả năng tối ưu hóa theo thời gian thực, tự động điều chỉnh các thông số phân loại.

Các thuật toán học máy sẽ nhận diện các mẫu mà con người không thể nhìn thấy:

• Dự đoán các thiết lập tối ưu trước khi phát sinh các vấn đề về chất lượng vật liệu.
• Hình ảnh siêu phổ đại diện cho công nghệ cảm biến mới nổi.
• Điều đó giúp thu nhận các dấu hiệu vật chất trên phạm vi bước sóng rộng hơn.
• So với các hệ thống hiện tại, khả năng phát hiện được nâng cao hơn.
• Khả năng mở rộng này sẽ giúp xác định các đặc tính vật liệu.

Robot và Tự động hóa

Robot có thể sẽ bổ sung hoặc thay thế một số hoạt động phân loại thủ công trong tương lai, đặc biệt là đối với việc xử lý vật liệu nguy hiểm hoặc các công việc lặp đi lặp lại trong môi trường khắc nghiệt.

Tuy nhiên, tính phức tạp và biến động của các dòng phế liệu hỗn hợp là:

• Khả năng phán đoán trung bình của con người vẫn sẽ có giá trị.
• Đặc biệt là trong tương lai gần
• Trong các vai trò kiểm tra ban đầu và xác minh chất lượng
• Nơi kinh nghiệm mang lại những hiểu biết vô giá.

Kết luận

Công nghệ tách nhôm phế liệu khỏi sắt phế liệu tại các đơn vị hiện đại là một thành tựu kỹ thuật đáng kể, kết hợp các nguyên lý điện từ, công nghệ cảm biến và trí tuệ nhân tạo.

Từ phương pháp tách từ cơ bản đến các hệ thống tách dòng điện xoáy phức tạp và quang phổ tiên tiến, mỗi lớp công nghệ đều góp phần tối đa hóa khả năng thu hồi vật liệu đồng thời duy trì độ tinh khiết mà nhà sản xuất yêu cầu.

Phân loại kim loại bằng từ tính thu giữ các phế liệu chứa sắt một cách hiệu quả, trong khi hệ thống dòng điện xoáy nhắm mục tiêu vào nhôm và các kim loại không chứa sắt khác. Công nghệ dựa trên cảm biến giúp tăng độ chính xác, xác định các hợp kim cụ thể và cho phép đưa ra quyết định phân loại tự động.

Toàn bộ quy trình – từ khâu phân loại thủ công ban đầu qua nhiều giai đoạn tự động đến khâu kiểm tra chất lượng cuối cùng – đảm bảo rằng chất thải kim loại hỗn hợp được chuyển hóa thành các vật liệu tái chế có giá trị cao, hỗ trợ nền kinh tế tuần hoàn thông qua sự đổi mới trong thiết bị xử lý phế liệu .

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả, bao gồm độ sạch của vật liệu, kích thước hạt và tốc độ xử lý, đòi hỏi phải liên tục tối ưu hóa. Tuy nhiên, bất chấp những thách thức, các cơ sở hiện đại đạt được tỷ lệ thu hồi vượt quá 90% đối với hầu hết các vật liệu.

Các kim loại đã được phân loại sau đó được đưa vào các quy trình tái chế hiện có, trong đó nhôm và thép được xử lý theo các yêu cầu cụ thể của chúng. Kết quả là vật liệu tái chế đáp ứng các tiêu chuẩn sản xuất trong khi chỉ sử dụng một phần nhỏ năng lượng so với sản xuất nguyên liệu thô.

Nhìn về phía trước, các công nghệ mới nổi hứa hẹn độ chính xác và hiệu quả phân loại cao hơn nữa. Các hệ thống hỗ trợ trí tuệ nhân tạo, hình ảnh siêu phổ và tự động hóa robot sẽ tiếp tục chuyển đổi khả năng công nghệ phân loại kim loại .

Nếu bạn quan tâm đến việc hiểu cách công nghệ phân loại hiện đại tối đa hóa giá trị của phế liệu kim loại hoặc linh kiện xe cộ, hãy tìm hiểu về công nghệ phân loại tại cơ sở Thiên Lộc chuyên nghiệp cam kết đạt được hiệu quả thu hồi vật liệu tối đa thông qua các phương pháp thu hồi kim loại màu tốt nhất.