第五周涡电流分选

Fr (成分力) ∝
mσ ρs
式中m为物料的质量，σ为电导率，ρ为密度（比重），s为物料形状因子。
某些金属的比电导（ ） 某些金属的比电导（σ/ρ）/S·m2·t-1
金属 铝 镁 σ/ρ 14 12.9 金属 锌 金 σ/ρ 2.4 2.2 金属 锡 铅 σ/ρ 1.2 0.4 金属 铜 银 σ/ρ 6.7 6 金属 黄铜 镍 σ/ρ 1.7 1.4
Fr (机械力) ∝ H 2 f
H为磁场强度，f为磁场交变频率
np f = 2
n为磁辊转速；p为磁极数 由（1）式和（2）式关系表明，可以用提 高磁场强度、增高磁辊转速及增加磁极个 数的办法使分选斥力达到最大值。但是， 随着f的增高，交变磁场穿入导体颗粒的深 度减小，故当f或n增高到某一临界值后， 斥力Fr开始减弱。
塑料、橡胶
涡电流分选
有色金属 废汽车资源化处理流程简图
3 铝及有色金属铸造业中型砂的提纯
表2 涡电流分选的典型应用
物料
铝罐头和PET瓶 切碎的PET瓶和铝盖 铝和PVC混合物 未经筛分的汽车碎屑 汽车废料(12.7×177mm) 汽车废料(小于12.7mm) 非铁金属碎屑(小于19.2mm) 无线电测向器底板灰渣(小于15.9mm) 玻璃碎渣 电子废品(粗) 电子废品(细) Fe、Al、Zn混合物 Fe、Al、Cu、Pb、Zn混合物 黄铜铸造型砂 铸造型砂 高品位铝渣 低品位铝渣 率碎屑和冰晶石
原因是当皮带转速及转子转速一定时，给料速度的增加会造成皮带上的物 料分布的密度增加，增大物料颗粒之间相互干扰的机会，甚至出现物料颗 粒的相互叠加，严重影响分选效果
给料速度对分选效果的影响：
给料速度过大造成分选效率降低
铝与塑料分选的正交试验：
铝与塑料分选的正交试验设计表 Std 9 5 2 7 3 6 4 8 1 Run 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Block Block1 Block1 Block1 Block1 Block1 Block1 Block1 Block1 Block1 Factor 1 A: 转子转速 Hz 20.00 20.00 30.00 30.00 25.00 30.00 25.00 25.00 20.00 Factor 2 A: 给料速度 % 30.00 20.00 20.00 10.00 30.00 30.00 10.00 20.00 10.00 Factor 3 A: 皮带转速 Hz 9.00 8.00 7.00 9.00 7.00 8.00 8.00 9.00 7.00 Response 1 分选效率 % 93 94 96.1 96.2 95.8 96.6 96.7 95.5 95.7
转子转速对分选效果的影响：
起抛角度大于 45°后，分选效 率降低。
皮带转速对分选效果的影响：
表2 分选效率随皮带转速的变化情况 给料速 度,% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 转子变频器频 率,Hz 25 25 25 25 25 25 皮带变频器频 率,Hz 6 7 8 9 10 11 精矿槽 铝,g 288.9 289.3 295.2 290.8 285.2 284.2 塑料,g 7.5 2 7.5 3.5 2 3.1 分选效率, % 95.7 96.7 96.8 96.7 96 95.7
分选效率随转子转速的变化情况 皮带变频 器频率,Hz 8 8 8 8 8 8 8 精矿槽 铝,g 281.2 290.0 295.7 296.8 296.1 293.0 289.4 塑料,g 6.9 7.2 4.6 5.5 7.8 7.5 5.5 分选效 率,100% 0.946 0.960 0.973 0.974 0.969 0.964 0.962
涡电流分选的应用：
1. 城市固体废弃物的处理：
城市固体废弃物
粗料 气流分选 废钢铁
玻璃、陶瓷、 重物残渣
纸及轻塑 料
磁选 旋转筛 二次破碎
二次气流分选
重有机物
涡电流分选
有色金属
城市固体废弃物的处理流程
涡电流分选的应用：
2. 工业固体废弃物的处理：
汽车废料
预破碎
主破碎
轻质材料
气流分选
铁磁性物质
磁选
皮带转速对分选效果的影响：
当振动给料机的给料速度 一定时，皮带的转速影响 物料在皮带上分布的密度 。当皮带变频器频率从 6Hz增加到11Hz的过程中 ，皮带上的物料分布的密 度逐渐减小，使得在分选 区域颗粒之间的相互作用 逐渐减弱，从而有利于分 选的顺利进行。 另一方面，由于转子的转 速保持不变，当皮带转速 增大时，被分选物料在分 选区域停留的时间变短， 当皮带转速增大到一定程 度时，金属颗粒与磁场之 间来不及的充分作用，因 此降低了分选效率。
表3-10 R2综合分析表
类型 Linear 2FI Quadratic Cubic 标准偏差 0.72 0.77 R2 0.7845 0.9034 R2矫正值 0.6552 0.6136 R2预测值 0.2837 -4.9912 预测残差平方和 8.69 72.67 + + Aliased Aliased Suggested
给料速度对分选效果的影响：
表3-4分选效率随给料速度的变化情况 给料速 度,% 10% 20% 30% 40% 50% 转子变频 器频率,Hz 25 25 25 25 25 皮带变频器 频率,Hz 8 8 8 8 8 精矿槽 铝,g 290.1 292 295.2 288.8 280.5 塑料,g 2.7 2.8 7.5 9 8.8 分选效 率, % 96.7 97 96.8 95.5 94.1
磁性物
60 30 27 53 10 1 5 67 10 28 7 2 -
非导体
51 98 67 7 35 49 4 87 90 47 19 35 42 88 95 12 93 74
涡电流分选的应用 ：
4. 电子废物中有色金属的分选回收
实验室用永磁滚筒式涡电流分选机（Erize） 实验室用永磁滚筒式涡电流分选机（Erize）
表3-9 各类模型方差分析表
方差来源 Mean Linear 2FI Quadratic Cubic Residual Total 平方和 82101.3 5 9.515 1.44 1.17 0 0 82113.4 8 自由度 1 3 3 2 0 0 9 9123.72 均方 82101.3 5 3.17 0.48 0.59 6.07 0.82 0.0404 0.5902 Aliased Aliased Suggested F值 Prob>F
第五周电子废物的涡电流分选
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涡电流分选原理 涡电流分选设备 涡电流分选实践
4
涡电流分选在电子废物处理中的应用
分选原理
物理基础基于两个重要的物理现象：
一个随时间而变的交变磁场总是伴生一个交变的电场 载流导体产生磁场
图1 涡电流分离原理
1889年，美国大发明家爱迪生取得了交变磁场涡电流分 选机的发明专利。 电磁交变磁场涡电流分选机由于结构笨重、投资大以及分 选效果差，未能得到广泛应用。 永磁材料的发展：钡铁氧体磁体（1957）、钐－钴系磁体 （1974），永磁涡电流分选机开始出现。 美国Eriez磁力公司，德国Wagner公司
旋转交变磁极具有单位磁极面积处理能力大、选择性好(交变磁场频率可调节) 、被处理金属物料粒度范围较宽(与金属物料形状有关)等优点，故在工业发达 国家很快得到推广使用。这种设备尽管结构较复杂，价格较高，单仍能以较低 的成本从废弃物中回收日益增多的有色金属。
非金属 有色金属
涡电流分选装置的结构示意图
CRห้องสมุดไป่ตู้MM型涡电流分选机
铝与塑料分选的正交试验：
分选效率=95.27778+0.20667×转子转速-0.053333×给料速度-0.48333×皮带转 速 表3-14 试验结果综合分析表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 实际值 95.70 96.10 95.80 96.70 94.00 96.60 96.20 95.50 93.00 预测值 95.49 97.03 95.46 96.04 94.48 96.01 96.59 95.03 93.46 残差 0.21 -0.93 0.34 0.66 -0.48 0.59 -0.39 0.47 -0.46 平衡值 0.61 0.44 0.44 0.28 0.28 0.44 0.61 0.28 0.61 学生化 残差 0.46 -1.72 0.63 1.07 -0.78 1.09 -0.87 0.77 -1.02 库克距离 0.08 0.59 0.08 0.11 0.06 0.24 0.30 0.06 0.41 奇异点 距离 0.42 -2.41 0.59 1.09 -0.74 1.12 -0.85 0.73 -1.03
表3-7 铝与塑料分选实验分析综合表
响应代码 Y1 名称 分选效率 单位 % Obs 9 最小值 93 最大值 96.7 变换 无 模型 线性
表3-8 铝与塑料颗粒正交实验结果
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 转子转 ,Hz 速,Hz 20 20 20 25 25 25 30 30 30 给料速 度,% ,% 10 20 30 10 20 30 10 20 30 皮带转 速,Hz ,Hz 7 8 9 8 9 7 9 7 8 集料箱1 铝,g 285.2 278.1 272.1 290.6 285.9 287.5 289.1 289.1 294 塑料,g 4.2 7.2 6.8 3.2 6.2 5.9 5.1 5.5 7.5 精矿铝 品位,% ,% 98.5 97.5 97.6 98.9 97.9 98 98.3 98.1 97.5 尾矿铝 品位,% ,% 7.1 9.4 11.3 5.4 6.9 6.4 5.9 5.9 4.3 分选效 率,% ,% 95.7 94 93 96.7 95.5 95.8 96.2 96.1 96.6
H 2 fmσ 总斥力： Fr ∝ ρs
对任何给定的导体，斥力及随后的分离效率与相互作用的变量有关， 其函数关系较为复杂。
增大颗粒的斥力，可增加有色金属颗粒的回收率。
涡电流分选设备的核心即分选系统，而磁体转筒是分选系统的心脏。涡电流的 产生采用永久磁体而不是线圈，大大缩小了磁体转筒的体积。同时使用变频器 改变转动频率，可产生不同效力的涡电流。以美国Eriez磁力公司生产的涡电流 分选设备为例，主要有四种不同结构的磁体转筒： 1. 铁氧磁体：铁氧金属适合分选垃圾中的废铝与塑料，也可分离不同的有色金 属，如铝、黄铜、铅等混合金属的分选。 2. 稀土金属拱形结构：使用高磁力的铷、硼、铁稀土永久磁石，将其弯曲安装 于壳体外形上，高频转子有22个电极，可从电子垃圾、塑料、碎玻璃、铸造砂 、城市垃圾分选回收有色金属。 3. 稀土元素原型结构：使用稀土元素氧化物磁铁块产生较深的涡流场，转子有 16个电极，适合从大流量物料中分离有色金属，如固体废弃物、汽车废物中有 色金属的分选回收。 4. 超级涡流：使用巨大弯曲度的稀土元素氧化物磁铁块，在涡流输送带的表面 上有超过5,000高斯的磁通量，这种磁体转筒适合大吨位处理量的应用。
德国Steinert公司制造的涡电流分选设备所用磁体转筒属于 偏心式磁体转筒系统，偏心式磁体转筒系统的优点避免了 传统同心式磁体转筒旋转时，铁质粒子渗进皮带和磁体转 筒间而无法排出，造成跳动摩擦生热破坏皮带和轮毂。偏 心式磁体系统可根据物料不同而调整磁极的中心位置，使 有色金属能以最适宜的角度跳离，获得最佳的分选效果。
涡电流分选的应用 ：
产率(%) 导体
49 2 33 33 35 24 43 3 9 48 14 55 30 12 5 81 5 26
给料速率 th-1
3.3 6.6 3.3 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 6.6 3.3 13.1 19.7 16.4 18.7 9.8 3.3 13.1
分选装置
物料走向
皮带 永磁辊 图3 分选系统
磁辊转子和皮带的转速由两个变频器分别控制，变频器的频率变化范围均为0-50Hz。
振动给料装置
锥形进料斗 分选机给料端
电磁起振器
振动作用？
控制系统
挡板
三个产品槽
物料的收集系统
金属铝与废塑料的分选试验：
分选物料:试验采用307.3克2-5mm的金属铝片与301克>5mm塑料片的混合物
分选效果的评价：
x1 y2 1/ 2 E = [( ) ⋅ ( )] x0 y0
E——分选效率； x1——抛入精矿槽的金属铝的数量或质量； x0——金属铝的总量（数量或质量）； y2——抛入尾矿槽中的塑料的数量或质量； y0——塑料的总量（数量或质量）。
转子转速对分选效果的影响：
表1 给料速 度,% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 转子变频 器频率,Hz 10 15 20 25 30 35 40