Separator magnetyczny do granulatu tworzyw sztucznych – dobór

TL;DR Dobór prowadzi miejsce w linii i frakcja zanieczyszczenia, nie nazwa produktu ani sam odczyt w gaussach. Tabela doboru: instalacja → zanieczyszczenie → typ → indukcja → czyszczenie. Stal 304/316 po obróbce mechanicznej staje się paramagnetyczna i wymaga pola powyżej 10 000 Gs oraz wysokiego gradientu. Siła spada gwałtownie z odległością: w pull teście ferryt nie wykazuje zauważalnej siły już przy 3 mm szczeliny. Granulat po suszarni wymaga doboru klasy temperaturowej magnesu (N/H/SH/UH), a nie tylko wartości indukcji. Skuteczny układ jest wieloetapowy: duże elementy → drobne i Inox → detektor metali dla frakcji nieferromagnetycznej.

Separator magnetyczny do granulatu tworzyw sztucznych – od czego zacząć dobór

Separator magnetyczny do granulatu tworzyw sztucznych to urządzenie instalowane w ciągu transportu lub przetwórstwa, którego zadaniem jest wychwycenie ferromagnetycznych i paramagnetycznych cząstek metalicznych zanim trafią do strefy uplastyczniania, formy lub sita.

Dobór nie zaczyna się od katalogu typów ani od pytania o najwyższą wartość indukcji. Zaczyna się od trzech danych wejściowych:

1. Gdzie w linii pracuje separator? Lej zsypowy wtryskarki, rurociąg przesypowy, punkt nad taśmą, wylot suszarni i linia recyklingu stawiają różne wymagania konstrukcyjne.
2. Jaka jest frakcja i charakter zanieczyszczenia? Cząstki żelaza poniżej 0,5 mm, opiłki 0,5–1 mm, paramagnetyczna stal 304/316 oraz metale nieferromagnetyczne wymagają odmiennych rozwiązań.
3. Jaka jest temperatura i przepływność medium? Granulat bezpośrednio po suszarni ma temperaturę 80–120 °C, co eliminuje część standardowych magnesów.

Dopiero te trzy odpowiedzi pozwalają przejść do tabeli doboru i wybrać typ, średnicę pręta, klasę magnesu oraz sposób czyszczenia. DHIT, jako polski producent separatorów i dostawca magnesów NdFeB, prowadzi dobór właśnie w tej kolejności: od punktu w instalacji i frakcji zanieczyszczenia do konkretnej konfiguracji z certyfikatem pomiaru indukcji.

Tabela doboru: instalacja → zanieczyszczenie → typ → indukcja → czyszczenie

Poniższa tabela stanowi szkielet decyzyjny. Wartości indukcji odnoszą się do powierzchni pręta i są danymi deklarowanymi dla konkretnej średnicy oraz klasy magnesu.

Rozstaw prętów 40 mm zapewnia gęstsze pokrycie przekroju i wyższy wychwyt drobnych cząstek, natomiast 50 mm zmniejsza opór przepływu przy materiałach trudnoprzepływowych. Ruszt stosuje się tam, gdzie medium spada grawitacyjnie przez przekrój (lej, zsyp), a wkład prętowy w rurociągach i kanałach o stałym przekroju – szczegóły znajdziesz w omówieniu rusztu do leja i wkładu prętowego.

FM Ruszt magnetyczny do leja fi 200 jednopoziomowy / N52 Ruszt magnetyczny do leja Ø200 mm z magnesami N52 – wyłapuje zanieczyszczenia ferromagnetyczne z granulatu tworzyw sztucznych i chroni wtryskarki oraz młyny. 1 968,00 zł  •  Zobacz produkt →

Frakcja zanieczyszczeń i wymagane pole magnetyczne

Rozmiar cząstki przekłada się bezpośrednio na wymaganą indukcję i średnicę pręta. Im drobniejsza frakcja, tym większe znaczenie ma gradient pola, a nie tylko jego wartość szczytowa.

Fe drobne (<0,5 mm)

Najtrudniejsza frakcja. Cząstka o masie ułamka grama wymaga wysokiego gradientu, dlatego rekomendowany jest pręt Ø32 w klasie N52 z indukcją około 10 000 Gs.

Fe 0,5–1 mm

Zakres obsługiwany przez pręty Ø25 i Ø32 w klasach N42–N52. Wybór zależy od przepływności i dopuszczalnego oporu przepływu.

Stal 304/316 (paramagnetyczna)

Stal austenityczna w stanie wyjściowym jest niemagnetyczna, ale po cięciu, zgniataniu i mieleniu zmienia strukturę krystaliczną i staje się słabo magnetyczna. Wychwycenie takiej frakcji wymaga pola powyżej 10 000 Gs oraz wysokiego gradientu.

Non-ferro (Al, Cu, mosiądz)

Separator magnetyczny nie wychwyci aluminium, miedzi ani mosiądzu. Dla tych frakcji konieczny jest detektor metali lub separator prądów wirowych – zestawienie dostępnych rozwiązań zawiera poradnik doboru separatorów.

Podstawą fizyczną jest zależność siły działającej na cząstkę: F = m·B·dB/dx, gdzie m to masa cząstki, B indukcja, a dB/dx gradient pola. Wysoka wartość B przy niskim gradiencie nie gwarantuje wychwytu drobnej cząstki.

Odległość, prędkość i grubość warstwy – dlaczego kontakt z polem decyduje

Siła magnetyczna maleje gwałtownie wraz z odległością od źródła pola. Pull test na kuli stalowej o średnicy 25 mm pokazuje skalę tego spadku.

NR oznacza brak zauważalnej siły. Ferryt przestaje działać praktycznie już przy 3 mm szczeliny, a neodym high-strength traci przy 6 mm około 85% siły zmierzonej przy kontakcie.

Wniosek projektowy: im lepszy kontakt materiału z polem, tym mniejszy magnes wystarczy do osiągnięcia tego samego wychwytu. Dla przepływu w rurociągach punktem odniesienia jest prędkość medium 1,5–2,0 m/s. Wyższa prędkość skraca czas ekspozycji cząstki w strefie pola, a zbyt gruba warstwa granulatu odsuwa cząstki od powierzchni pręta. Separator w zsypie należy ustawić tak, aby strumień przechodził bezpośrednio przez strefę najwyższego gradientu, bez martwych przestrzeni i bez nadmiernego spiętrzania materiału.

SM 28x300 [2xM8] / N52 – separator magnetyczny Wkład prętowy Ø28 mm, dł. 300 mm, indukcja ~8 500 Gs – do zabudowy w zsypach i przesypach granulatu tworzyw sztucznych. 947,10 zł  •  Zobacz produkt →

Temperatura granulatu po suszarni – dobór klasy magnesu

To najczęściej pomijany parametr doboru. Standardowe magnesy neodymowe w klasie N tracą indukcję w tempie około 0,11% na 1 °C, a praca powyżej 80 °C powoduje nieodwracalną utratę mocy.

Granulat bezpośrednio po suszarni osiąga 80–120 °C, dlatego wymaga minimum klasy H. Zastosowanie N52 w tym punkcie linii prowadzi do trwałej degradacji magnesu i spadku wychwytu, którego nie da się skorygować późniejszym pomiarem. DHIT dostarcza wersje H, SH i UH dedykowane właśnie temu zastosowaniu.

Czyszczenie i ryzyko zapychania

Sposób czyszczenia dobiera się do częstotliwości zanieczyszczeń i przepływności linii:

• Ręczne – dla okazjonalnych zanieczyszczeń i niskich przepływności.
• Półautomatyczne – ze wskaźnikiem nasycenia, który sygnalizuje konieczność czyszczenia.
• Automatyczne – dla ciągłej pracy bez przestoju.

Kryteria wyboru rozstawu prętów:

• 40 mm – gęstsze pokrycie przekroju, wyższy wychwyt drobnych cząstek, większy opór przepływu.
• 50 mm – mniejszy opór, odpowiedni dla materiałów trudnoprzepływowych i większych frakcji.

Dla mediów tłustych, pylistych lub o skłonności do zbrylania stosuje się separatory rotacyjne lub zsypowe. Obowiązuje zasada: separator przepełniony jest gorszy niż jego brak, ponieważ nagromadzony materiał mechanicznie zrywa wychwycone cząstki i przenosi je dalej. Należy zaznaczyć, że oferta DHIT obejmuje separatory prętowe, ruszty, wałki i belki, natomiast nie obejmuje separatorów bębnowych, elektromagnetycznych ani auto-czyszczących.

FM Ruszt magnetyczny do leja fi 200 dwupoziomowy / N52 Dwupoziomowy ruszt magnetyczny do leja Ø200 mm w klasie N52 – podwójna strefa separacji dla drobniejszej frakcji zanieczyszczeń w granulacie. 4 458,75 zł  •  Zobacz produkt →

Walidacja i dokumentacja do audytu

Walidacja separatora to procedura powtarzalna, nie jednorazowy pomiar.

Checklista walidacji:

• Baseline przy instalacji: pomiar indukcji w zdefiniowanym punkcie (środek pręta) i zapis wartości odniesienia.
• Pomiar teslametrem minimum raz w roku oraz po każdym demontażu i czyszczeniu.
• Pull test jako uzupełnienie pomiaru indukcji, nie jako jego zamiennik.
• Stały punkt pomiaru: wartość na końcu pręta różni się istotnie od wartości w środku.
• Dokumentacja: certyfikat pomiaru indukcji dla każdej partii.
• Zgodność konstrukcji z wymogami ATEX dla stref 20/21/22 (uziemienie, procedury czyszczenia).
• Dla kontaktu z żywnością: chropowatość powierzchni Ra poniżej 0,8 µm.

Należy rozróżnić certyfikat pomiaru indukcji, który potwierdza zmierzone parametry konkretnego egzemplarza, od atestu HACCP lub ATEX, który jest odrębnym dokumentem. DHIT wystawia certyfikat pomiaru indukcji i deklaruje zgodność konstrukcji z wymaganiami, natomiast nie wydaje atestów HACCP ani ATEX. Kryteria doboru średnicy i klasy magnesu wraz z wymaganiami sanitarnymi opisuje tabela doboru separatora.

Wieloetapowość i koszt przestoju

Pojedynczy separator nie pokrywa całego spektrum zanieczyszczeń. Skuteczny układ jest wieloetapowy:

1. Overband lub bęben – wychwyt dużych elementów.
2. Separator high-gradient – drobne cząstki i stal nierdzewna.
3. Detektor metali – frakcja nieferromagnetyczna (Al, Cu, mosiądz).

Zanieczyszczenia metaliczne powodują zużycie ślimaka i cylindra, dysz, hot runnerów oraz sit filtracyjnych. Skutki obejmują spadek wydajności, wzrost temperatury stopu, czarne plamy i spadek właściwości mechanicznych wyrobu. Koszt przestoju jest zależny od instalacji; dostępne dane wtórne wskazują wartości rzędu kilkuset dolarów na godzinę, co należy traktować jako orientacyjne.

Mini-case DHIT: w zakładzie przetwórstwa tworzyw wdrożenie separatora skróciło czas czyszczenia z 25 do 3 minut, a zwrot z inwestycji nastąpił w ciągu 4 miesięcy.

FAQ

Jaki separator do granulatu? Wybór zależy od punktu w linii i frakcji. Do leja zsypowego stosuje się ruszt Ø25/Ø32, do rurociągu wkład prętowy, a nad taśmą belkę magnetyczną.

Czy magnes wyłapie stal nierdzewną? Stal 304/316 po obróbce mechanicznej staje się paramagnetyczna i wymaga pola powyżej 10 000 Gs oraz wysokiego gradientu. Stal w stanie niemagnetycznym nie zostanie wychwycona.

Ile kosztuje separator? Koszt zależy od typu, średnicy pręta, klasy magnesu i rozstawu. Ruszt jednopoziomowy startuje od około 1 600 zł netto, dwupoziomowy od około 3 625 zł netto.

Jak często czyścić separator? Częstotliwość wynika z zanieczyszczenia materiału. Przy dużym obciążeniu stosuje się wskaźnik nasycenia; zasada jest jedna: separator przepełniony traci skuteczność.

Jaki magnes do gorącego granulatu? Granulat po suszarni o temperaturze 80–120 °C wymaga minimum klasy H. Standardowe N traci moc nieodwracalnie powyżej 80 °C.

Czy potrzebny detektor metali? Tak, dla frakcji nieferromagnetycznej. Aluminium, miedź i mosiądz nie reagują na pole magnetyczne i wymagają detektora metali lub separatora prądów wirowych.

Podsumowanie i rekomendacja doboru

Dobór separatora magnetycznego do granulatu tworzyw sztucznych sprowadza się do trzech kroków:

1. Określ punkt w linii i frakcję zanieczyszczenia – to definiuje typ urządzenia i wymaganą indukcję.
2. Wybierz typ i indukcję – ruszt, wkład prętowy lub belka, z prętem Ø25/Ø32 w klasie N42–N52 zależnie od frakcji.
3. Dobierz klasę temperaturową i sposób czyszczenia – N/H/SH/UH zgodnie z temperaturą medium oraz rozstaw 40/50 mm zgodnie z przepływnością.

DHIT oferuje ruszty magnetyczne, wkłady prętowe do instalacji przesypowej oraz wersje H, SH i UH, a każdy egzemplarz otrzymuje certyfikat pomiaru indukcji. Marka prowadzi bezpłatny dobór inżynierski oraz umożliwia test na próbce materiału, co pozwala zweryfikować konfigurację przed wdrożeniem.