Glosar de termeni

Anizotropia magnetului înseamnă că materialul are din fabricație o axă „ușoară” preferată, pe direcția căreia poate fi magnetizat la performanță maximă — ia naștere prin presarea pulberii în câmp magnetic, care rotește granulele într-o singură direcție. Magnetul izotrop nu are nicio axă preferată și poate fi magnetizat pe orice direcție, cu prețul unei forțe sensibil mai mici.

Practic toți magneții performanți din separatoare — NdFeB sinterizați și feritele anizotrope — sunt anizotropi; izotrope rămân piesele presate ieftine din ferită și foliile magnetice. Consecința pentru practică: un magnet anizotrop nu poate fi „remagnetizat” pe altă direcție, iar dacă este montat greșit orientat într-un ansamblu, nu veți obține de la el performanța maximă.

Câmpul magnetic este spațiul în care forțele magnetice acționează asupra substanțelor feromagnetice, a sarcinilor electrice în mișcare și a conductoarelor parcurse de curent. Se reprezintă prin linii de câmp care ies din polul nord al magnetului și se întorc în polul sud; sursa sa este un magnet permanent sau curentul electric dintr-un conductor ori dintr-o bobină.

În separarea magnetică contează forma și raza de acțiune a câmpului: liniile de câmp se îndesesc cel mai mult la poli, unde câmpul este cel mai puternic, iar odată cu creșterea distanței față de magnet intensitatea sa scade foarte rapid. Separatorul reține deci numai particulele care trec suficient de aproape de suprafața magnetului — o impuritate metalică aflată la câțiva centimetri distanță trece neobservată. De aici rezultă regula de bază a proiectării: materialul trebuie condus în strat subțire, cât mai aproape de suprafețele magnetice, de exemplu printre barele grătarului, nu printr-o secțiune mare, departe de acestea.

Câmpul magnetic al Pământului este câmpul natural generat de mișcările fierului topit din nucleul terestru. La suprafață atinge doar 25–65 microtesla, protejează planeta de particulele încărcate ale vântului solar și orientează acul busolei; polii magnetici se deplasează totodată lent și nu coincid exact cu cei geografici.

Câmpul Pământului este de aproximativ o sută de mii de ori mai slab decât câmpul de pe suprafața unui separator cu neodim, prin urmare nu are niciun efect asupra separării industriale, iar la măsurarea obișnuită cu gaussmetrul se pierde în rotunjire. Util este un singur lucru: datorită lui funcționează busola, cu care determinați polaritatea unui magnet nemarcat — capătul nordic al acului va indica polul sud al acestuia.

Ciclul de histerezis este reprezentarea grafică a dependenței inducției magnetice B a materialului de intensitatea câmpului magnetic exterior H pe parcursul unui ciclu complet de magnetizare și demagnetizare. Este denumit și curba B-H. Din forma sa se citesc două valori-cheie: remanența Br și coercitivitatea Hc.

Forma ciclului îi spune tehnicianului la ce se pretează materialul. Un ciclu îngust înseamnă un material magnetic moale — se magnetizează și se demagnetizează ușor și are pierderi mici, de aceea se folosește pentru miezurile transformatoarelor și ale electromagneților. Un ciclu larg indică un material magnetic dur, care își păstrează permanent magnetizarea — din el se produc magneții permanenți ai separatoarelor. Aria ciclului corespunde, în plus, energiei pierdute într-un ciclu de magnetizare. La alegerea magnetului nu comparați deci doar puterea, ci întreaga caracteristică B-H de la producător.

Circuitul magnetic este traseul pe care se închide fluxul magnetic: îl formează magnetul, piesele feromagnetice de ghidare (miezuri, piese polare) și întrefierurile. Un circuit închis conduce fluxul preponderent prin oțel, un circuit deschis se închide prin aer — cu pierderi mari, deoarece aerul conduce fluxul mult mai prost.

Fiecare separator este, în esență, un circuit magnetic proiectat. Constructorul alege forma magneților și a pieselor de oțel astfel încât o cât mai mare parte a fluxului să treacă prin zona de lucru, pe unde curge materialul. Un magnet izolat, fără circuit, lucrează „în gol”, iar câmpul său se disipează; același magnet, într-un circuit corect proiectat, atinge în punctul de lucru o inducție semnificativ mai mare. De aceea performanța echipamentului nu poate fi estimată doar din materialul magneților utilizați.

Coeficientul de temperatură al magnetului indică cu câte procente se modifică reversibil parametrii acestuia cu fiecare grad Celsius. La remanența magneților din neodim este de aproximativ −0,11 % pe grad, la cei din samariu-cobalt doar −0,03 până la −0,05 % — de aceea SmCo își păstrează la căldură mai mult din performanță. Modificarea este reversibilă: după răcire, magnetul revine la valorile inițiale.

Coeficientul explică de ce un separator dintr-un mediu fierbinte reține mai slab, chiar dacă nu a depășit temperatura admisă — la 80 °C, neodimul oferă reversibil cu circa 6 % mai puțin decât la 20 °C. O curiozitate a feritelor: coercitivitatea lor nu scade cu temperatura, ci crește, astfel că la căldură se demagnetizează mai greu. Raportați deci măsurarea cu gaussmetrul la temperatura la care a fost efectuată; compararea valorilor de iarnă cu cele de vară, fără corecție, poate duce la o alarmă falsă.

Coercitivitatea este intensitatea câmpului magnetic orientat în sens opus, necesară pentru demagnetizarea completă a unui material magnetizat. Se notează cu Hc și se exprimă în amperi pe metru (A/m). Cu cât coercitivitatea este mai mare, cu atât magnetul rezistă mai bine la demagnetizarea produsă de un câmp exterior, de șocuri sau de temperatură.

Faceți distincția între coercitivitatea reală HcB și cea intrinsecă HcJ, pe care producătorii o indică în fișele tehnice ca măsură a rezistenței magnetului. Coercitivitatea scade odată cu creșterea temperaturii — de aceea un magnet din neodim ieftin, de clasă standard, pierde ireversibil o parte din performanță într-un mediu fierbinte, chiar dacă temperatura rămâne sub maximul de catalog. Pentru aplicațiile solicitate termic alegeți clase NdFeB cu coercitivitate mai ridicată (sufixele H, SH, UH).

Curba de demagnetizare este porțiunea ciclului de histerezis situată în al doilea cadran — descrie modul în care un magnet permanent își pierde inducția atunci când asupra lui acționează un câmp orientat în sens opus. Tocmai din ea provin cei doi parametri de bază ai magnetului: remanența Br pe axa verticală și coercitivitatea Hc pe cea orizontală.

Pe curbă se află punctul de funcționare al magnetului, determinat de construcția circuitului magnetic și de întrefierul de lucru; poziția sa stabilește ce inducție va furniza efectiv magnetul într-un echipament concret. Producătorii publică curbele pentru mai multe temperaturi — odată cu creșterea temperaturii curba coboară și se frânge, iar dacă punctul de funcționare coboară sub genunchiul curbei, magnetul se demagnetizează parțial și permanent.

Curba de magnetizare, numită și curbă virgină sau de primă magnetizare, este evoluția primei magnetizări a materialului, din starea nemagnetizată până la saturație. Pornește din originea sistemului de coordonate; panta ei corespunde permeabilității materialului și se încheie în saturație, de unde, la variațiile ulterioare ale câmpului, materialul se deplasează deja pe ciclul de histerezis.

Pe curba de primă magnetizare, magnetul trece o singură dată — la magnetizarea inițială din fabrică sau în magnetizor. Esențial este să se ajungă până la saturația completă: un magnet incomplet magnetizat oferă permanent o performanță mai mică decât cea declarată de clasa sa, iar diferența nu se poate observa cu ochiul liber, ci doar prin măsurare. La reclamațiile privind magneți slabi, comparați deci momentul total sau inducția cu valorile din fișa materialului.

Curenții turbionari sunt curenți electrici care se induc într-un material conductor de electricitate ori de câte ori câmpul magnetic din jurul acestuia se modifică. Conform regulii lui Lenz, ei creează un câmp magnetic propriu care se opune schimbării care i-a generat — între conductor și magnet ia naștere astfel o forță de respingere.

Tocmai pe acest fenomen se bazează separarea metalelor neferoase. Separatorul cu curenți Eddy are în capul benzii transportoare un rotor cu rotație rapidă, echipat cu magneți din pământuri rare; acesta induce curenți turbionari în particulele de aluminiu, cupru sau alamă, iar forța de respingere le aruncă afară din restul materialului. Liniile de reciclare obțin astfel plastic, sticlă sau granulat curat, fără metale neferoase. Condiția eficienței: materialul trebuie curățat în prealabil de particulele feromagnetice cu un separator magnetic, altfel există riscul deteriorării rotorului. Curenții turbionari sunt utilizați și de frânele cu inducție și de detectoarele de metale.

Demagnetizarea este procesul de eliminare a magnetismului rezidual dintr-un obiect feromagnetic. Cel mai frecvent se realizează cu un câmp magnetic alternativ cu amplitudine treptat descrescătoare, care distruge ordonarea în același sens a domeniilor magnetice din material; obiectul încetează apoi să mai atragă particule metalice.

Magnetismul rezidual apare la prelucrarea prin așchiere, la fixarea magnetică sau la depozitarea pieselor lângă magneți puternici. În producție creează probleme: sculele, rulmenții și piesele magnetizate rețin șpanul, complică montajul și măsurătorile ulterioare. Pentru demagnetizare servesc demagnetizatoarele manuale, de masă și tunelurile de demagnetizare — aparatele manuale demagnetizează până la o adâncime de 20–40 mm, tunelurile se utilizează în liniile automatizate. Rețineți că un demagnetizator obișnuit nu poate „opri” magnetul permanent al unui separator: acesta este construit, datorită coercitivității ridicate, tocmai pentru a-și păstra permanent magnetizarea.

Diamagnetismul este cea mai slabă formă de comportament magnetic: substanțele diamagnetice sunt împinse imperceptibil afară din câmpul magnetic. Din această categorie fac parte cuprul, aurul, argintul, apa, grafitul sau bismutul. Fenomenul apare în toate substanțele, dar este observabil doar acolo unde nu este acoperit de paramagnetismul sau feromagnetismul mai puternic.

Forța de respingere este, chiar și la cele mai puternice materiale diamagnetice, cu ordine de mărime mai slabă decât forța de atracție exercitată de câmp asupra materialelor feromagnetice, iar în condițiile separării industriale este practic nemăsurabilă. Pentru practică rezultă o concluzie simplă: cuprul, alama sau bronzul nu pot fi nici reținute, nici respinse cu un magnet. Din fluxul de material le separă un separator cu curenți Eddy, care valorifică curenții turbionari, iar prezența lor în produsul finit o depistează un detector de metale industrial. Comportamentul diamagnetic al apei explică, în plus, de ce umiditatea materialului nu perturbă magnetic separarea propriu-zisă.

Dipolul magnetic este unitatea de bază a magnetismului: perechea de pol nord și pol sud pe care o formează fiecare magnet și fiecare atom cu moment magnetic. Polul izolat — monopolul magnetic — nu există în natură; prin divizarea unui magnet iau naștere întotdeauna doar dipoli mai mici.

De natura dipolară se leagă magnetizarea multipolară, prin care pe o singură bucată de material se creează un șir de poli alternanți, unul lângă altul. Distanța mică dintre poli înseamnă un gradient ridicat al câmpului la suprafață — și tocmai gradientul decide forța cu care magnetul atrage o particulă mică. De aceea, miezurile barelor magnetice sunt asamblate dintr-un șir de magneți orientați în opoziție, nu dintr-unul singur, lung.

Domeniile magnetice sunt zone microscopice din interiorul unui material feromagnetic în care momentele magnetice ale atomilor sunt ordonate în aceeași direcție. Într-o bucată de oțel nemagnetizată, domeniile sunt orientate aleatoriu, iar efectele lor se anulează spre exterior; un câmp exterior le rotește treptat într-o singură direcție, până când materialul atinge saturația.

Structura de domenii explică comportamentul materialelor în exploatare: la oțelul magnetic moale, domeniile revin în mare parte la starea aleatorie după îndepărtarea magnetului, la materialele magnetice dure rămân aliniate — ia naștere un magnet permanent. Salturile domeniilor în timpul magnetizării se produc în trepte (efectul Barkhausen), fapt valorificat și de unele metode de diagnosticare a oțelului. Practic, de aici rezultă de ce piesele din oțel din apropierea separatoarelor se magnetizează treptat și de ce ajută demagnetizarea: un câmp alternativ cu amplitudine descrescătoare „dezordonează” din nou domeniile.

Efectul Barkhausen este desfășurarea în salturi, discontinuă, a magnetizării unui material feromagnetic: la creșterea lină a câmpului exterior, domeniile nu se rotesc uniform, ci în mici avalanșe. Heinrich Barkhausen l-a demonstrat în anul 1919 — salturile se auzeau în difuzor ca un pârâit — furnizând astfel prima dovadă directă a existenței domeniilor magnetice.

Remagnetizarea în salturi generează zgomotul Barkhausen măsurabil, care reacționează sensibil la structura și la tensiunile mecanice din oțel. Defectoscopia îl folosește de aceea pentru evaluarea nedistructivă a straturilor superficiale, de exemplu după rectificare sau călire. Pentru separarea magnetică, fenomenul rămâne mai degrabă un fundal teoretic — explică de ce magnetizarea materialului nu este un proces perfect continuu.

Electromagnetul este o bobină cu miez din oțel magnetic moale, care creează câmp magnetic doar pe durata trecerii curentului electric. Intensitatea câmpului crește cu mărimea curentului și cu numărul de spire ale bobinei; după întreruperea curentului, câmpul practic dispare. Prin aceasta, electromagnetul se deosebește fundamental de magnetul permanent, al cărui câmp este permanent.

Avantajul principal este posibilitatea de decuplare și puterea — electromagneții ating adâncimi mari de acțiune, de aceea se folosesc în separatoarele suspendate deasupra transportoarelor cu strat gros de material, în electromagneții pentru fier vechi destinați manipulării deșeurilor metalice și în sistemele de fixare. Prețul plătit este consumul permanent de energie, necesitatea răcirii și comportamentul la căderea alimentării, când sarcina și impuritățile reținute se eliberează. Pentru majoritatea sarcinilor de separare sunt deci suficiente sistemele permanente, fără întreținere.

Feromagnetismul este cea mai puternică formă de magnetism: capacitatea unei substanțe de a amplifica semnificativ câmpul magnetic și de a fi atrasă de magnet datorită domeniilor în care momentele magnetice ale atomilor sunt ordonate în același sens. Materialul feromagnetic este substanța cu această proprietate — la temperatura camerei: fierul, nichelul, cobaltul și aliajele lor, inclusiv oțelurile obișnuite și fonta.

Separarea magnetică reține tocmai particulele feromagnetice — pulberea fină de oțel, șpanul, șuruburile, sârma. Aluminiul, cuprul și alama nu sunt reținute de separator. Un capitol aparte îl reprezintă oțelul inoxidabil: oțelul austenitic 1.4301 (AISI 304) este practic nemagnetic în stare recoaptă, însă prin deformare la rece se formează în el martensită slab magnetică. Particulele de uzură provenite din instalațiile de inox sunt deci reținute doar de separatoare cu inducție foarte mare — țineți cont de acest lucru la specificarea echipamentelor pentru industria alimentară și chimică.

Fluxul magnetic este mărimea care exprimă cantitatea totală de câmp magnetic ce străbate o suprafață dată. Se notează cu Φ, se exprimă în weberi (Wb) și se calculează ca produsul dintre inducția magnetică și suprafața străbătută perpendicular de câmp: Φ = B · S. Un weber corespunde unei inducții de 1 tesla pe o suprafață de 1 m².

Pentru construcția separatoarelor, fluxul este esențial la proiectarea circuitului magnetic: piesele polare din oțel și plăcile posterioare conduc fluxul de la magneți spre zona prin care curge materialul, la fel cum un conductor conduce curentul electric. Un circuit bine proiectat concentrează fluxul în întrefierul de lucru și crește inducția exact acolo unde se rețin impuritățile; unul prost proiectat îl lasă să „scape” în construcție, fără niciun folos. Tocmai prin calitatea circuitului magnetic se deosebesc adesea două separatoare cu aceiași magneți în interior.

Forța Lorentz este forța cu care câmpul magnetic acționează asupra unei sarcini electrice în mișcare; este perpendiculară atât pe direcția de mișcare a sarcinii, cât și pe direcția câmpului. Cu cât mișcarea este mai rapidă și câmpul mai puternic, cu atât forța este mai mare — asupra unei sarcini imobile, câmpul magnetic nu acționează.

Forța Lorentz este cauza microscopică a fenomenelor pe care se bazează atât măsurarea, cât și separarea. Deviază electronii din plăcuța semiconductoare a sondei Hall, creând astfel tensiunea pe care o măsoară gaussmetrul; curbează traiectoriile particulelor încărcate în acceleratoare și în spectrometrele de masă; și acționează asupra electronilor care formează curenții turbionari în separatoarele cu curenți Eddy. Se întâlnește cu ea, așadar, oricine măsoară câmpuri magnetice sau separă metale neferoase — chiar dacă nu o vede direct.

Forța magnetică este forța cu care câmpul magnetic acționează asupra obiectelor feromagnetice sau asupra altor magneți. Nu poate fi descrisă printr-un singur număr: depinde de inducție și de gradientul acesteia, de materialul, mărimea și forma obiectului atras și scade foarte abrupt cu distanța față de magnet.

În datele producătorilor faceți deci distincția între două mărimi. Inducția în gauss descrie câmpul la suprafață, iar forța de reținere (de desprindere) în newtoni sau kilograme arată ce poate ține magnetul la contactul direct cu o placă de oțel — și deja un mic întrefier o reduce cu un ordin de mărime. Pentru separare nu este esențial cât „ridică” magnetul, ci cu ce forță atrage o particulă mică aflată la distanța reală de curgere a materialului. Comparați deci întotdeauna aceeași mărime, măsurată prin aceeași metodă.

Inducția electromagnetică este fenomenul prin care variația fluxului magnetic generează într-un conductor o tensiune electrică; îl descrie legea lui Faraday din anul 1831. Nu o confundați cu inducția magnetică B — aceasta este o mărime care descrie intensitatea câmpului, în timp ce inducția electromagnetică este un proces.

Pe inducție se bazează generatoarele, transformatoarele și încălzirea prin inducție — iar în separarea magnetică, întregul principiu al separatoarelor cu curenți Eddy. Sistemul magnetic cu rotație rapidă induce în ele curenți turbionari în metalele neferoase, al căror câmp azvârle particulele de aluminiu sau cupru afară din fluxul de material. Același fenomen este valorificat și de gaussmetru la măsurarea câmpurilor alternative și de detectorul de metale la depistarea contaminanților nemagnetici.

Inducția magnetică este mărimea fizică ce descrie intensitatea câmpului magnetic într-un punct anume. Se notează cu B și se exprimă în tesla (T); în domeniul separării magnetice se folosește în mod curent și unitatea mai veche gauss (1 T = 10.000 G). Cu cât inducția pe suprafața separatorului este mai mare, cu atât acesta poate reține particule mai mici și mai slab magnetice.

Separatoarele obișnuite cu ferită ating la suprafață 1.500–3.000 G, iar barele din neodim ale grătarelor magnetice până la 16.000 G. Comparați întotdeauna valoarea măsurată pe suprafața magnetului — odată cu creșterea distanței, inducția scade abrupt. Tocmai inducția în zona de curgere a materialului, nu valoarea „de catalog”, decide eficiența separării. Valorile le verificați cu un gaussmetru cu sondă Hall; la compararea ofertelor solicitați protocolul de măsurare — producătorii indică adesea inducția din interiorul magnetului, nu pe suprafața mantalei.

Intensitatea câmpului magnetic este mărimea care descrie câmpul magnetic independent de mediul în care acesta acționează. Se notează cu H și se exprimă în amperi pe metru (A/m); în sistemul mai vechi CGS se folosește oerstedul (1 Oe ≈ 79,6 A/m). De inducția magnetică B este legată prin permeabilitatea mediului: B = μ·H.

Diferența dintre cele două mărimi este una practică: H descrie câmpul „impus”, de exemplu de bobina unui electromagnet, în timp ce B arată ce câmp ia naștere efectiv într-un material concret. De aceea, coercitivitatea — rezistența magnetului la demagnetizarea produsă de un câmp străin — se exprimă în A/m sau oersted, în timp ce performanța separatorului se descrie prin inducția în gauss la suprafață. La citirea fișei tehnice a unui magnet reținem deci: valorile în kA/m se referă la rezistența materialului, iar valorile în gauss sau tesla la intensitatea câmpului cu care echipamentul acționează asupra impurităților.

Îmbătrânirea magnetului este pierderea lentă și spontană a magnetizării unui magnet permanent în timp. La materialele moderne este foarte mică și continuă să încetinească: cei mai stabili în timp sunt magneții din ferită, urmați de neodim și SmCo, iar cel mai rapid îmbătrânesc aliajele AlNiCo. Un magnet din neodim de calitate pierde astfel spontan doar o fracțiune de procent din performanță pe întreaga durată de viață a separatorului.

Dacă echipamentul slăbește mai repede, cauza nu este de regulă vârsta, ci exploatarea — depășirea temperaturii de lucru, un câmp exterior puternic, coroziunea sub mantaua deteriorată sau șocurile dure. Starea reală o dezvăluie doar măsurarea periodică cu gaussmetrul, după aceeași procedură, în același punct al suprafeței; comparați valorile cu protocolul de la instalare. Controlul anual în cadrul auditului separării magnetice surprinde scăderea înainte ca ea să se manifeste prin impurități metalice în produs. La un echipament nou, solicitați deci protocolul de măsurare încă de la livrare.

Întrefierul este distanța dintre suprafața magnetului și obiectul feromagnetic pe care magnetul trebuie să îl rețină sau să îl mențină. Aerul conduce fluxul magnetic mult mai prost decât oțelul, de aceea chiar și un interstițiu minuscul reduce semnificativ inducția și forța — la aplicațiile de fixare, un întrefier de 0,2 mm poate coborî forța de reținere până la un sfert din valoarea de catalog.

Întrefierul este format și din ceea ce se uită de obicei — mantaua de inox a barei, depunerile de material separat, capacul de protecție sau stratul de praf. Conduceți deci materialul în strat subțire, cât mai aproape de suprafețele magnetice, și curățați periodic suprafețele. Măsurați inducția cu gaussmetrul la distanța reală de curgere a materialului, nu pe magnetul dezgolit; diferența dintre cele două valori decide dacă separatorul reține sau lasă să treacă pulberea metalică fină. În plus, la particulele fine, fiecare milimetru de întrefier înseamnă o scădere a reținerii cu un ordin de mărime.

Liniile de câmp magnetic sunt linii imaginare cu care se reprezintă desfășurarea câmpului magnetic. În exteriorul magnetului merg de la polul nord spre polul sud, în interior se închid înapoi, nu se intersectează niciodată, iar cu cât sunt mai dese, cu atât câmpul este mai puternic în punctul respectiv. Pot fi vizualizate cu pilitură de fier presărată pe o hârtie deasupra magnetului.

Imaginea liniilor de câmp dezvăluie rapid unde are separatorul zonele active și cum îi modelează construcția câmpul. Densitatea liniilor scade însă foarte abrupt de la suprafață, așa că o schemă ilustrativă cu bucle lungi nu spune nimic despre raza reală de acțiune. La evaluarea ofertelor nu vă mulțumiți deci cu un desen al câmpului — solicitați valorile inducției măsurate cu gaussmetrul la o distanță concretă de suprafață, adică în locul pe unde va curge efectiv materialul dumneavoastră. Tocmai scăderea abruptă a câmpului este motivul pentru care grătarele lucrează cu un strat subțire de material condus strâns pe lângă bare.

Magnetismul este fenomenul fizic prin care substanțele și curenții electrici interacționează prin intermediul câmpului magnetic. Este cunoscut încă din Antichitate datorită magnetitului natural; astăzi stă la baza motoarelor electrice, a senzorilor și a separării magnetice industriale. În funcție de comportamentul în câmp magnetic, substanțele se împart în diamagnetice, paramagnetice și feromagnetice.

Pentru practica industrială este esențial faptul că doar substanțele feromagnetice reacționează puternic — fierul, nichelul, cobaltul și majoritatea oțelurilor. Materialele diamagnetice (cuprul, materialele plastice) și cele paramagnetice (aluminiul) practic nu sunt atrase de un magnet obișnuit. De aceea, un separator magnetic elimină în mod fiabil particulele fine de oțel sau șuruburile, însă pentru șpanul de aluminiu aveți nevoie de o altă tehnologie. La proiectarea separării porniți așadar întotdeauna de la compoziția concretă a impurităților din materialul dumneavoastră, nu de la ideea generală că „magnetul prinde metalul”.

Magnetizarea este procesul prin care un material feromagnetic devine magnetic sub influența unui câmp magnetic exterior — domeniile magnetice se rotesc în direcția câmpului. La o anumită intensitate a câmpului toate domeniile se aliniază, iar materialul atinge saturația; un câmp mai puternic nu mai crește magnetizarea.

Magneții permanenți industriali se magnetizează printr-un impuls scurt și puternic într-o bobină. Magnetizării îi sunt supuse și piesele obișnuite de oțel din producție: sculele, sitele sau șuruburile aflate în apropierea separatoarelor puternice se magnetizează cu timpul, rețin particule fine de metal și le transportă mai departe. Acest magnetism rezidual nedorit se elimină prin demagnetizare. Gradul de magnetizare al materialului îl verificați cu un gaussmetru — la piesele unde deranjează, efectuați demagnetizarea cu un demagnetizator manual, de masă sau tunel.

Magneții supraconductori sunt electromagneți cu înfășurare din supraconductor, care la temperaturi apropiate de zero absolut își pierde rezistența electrică. Prin bobină pot circula astfel, fără pierderi, curenți uriași, creând câmpuri de neatins cu altă tehnologie — rezonanța magnetică lucrează cu 1,5–3 tesla, iar sistemele de laborator depășesc chiar 45 de tesla.

Prețul performanței este răcirea cu heliu lichid și infrastructura complexă, motiv pentru care magneții supraconductori aparțin medicinei, cercetării și acceleratoarelor, nu halelor de producție. În separarea industrială îi întâlniți doar excepțional, la sistemele speciale cu gradient înalt pentru materii prime extrem de fine; procesele obișnuite sunt deservite pe deplin de magneții permanenți din neodim — fără consum de energie și fără întreținere.

Momentul magnetic este o mărime vectorială care exprimă „puterea” și orientarea unui magnet elementar — atom, moleculă sau corp întreg. Ia naștere din mișcarea și spinul electronilor; suma momentelor din volumul unei substanțe dă magnetizarea acesteia, iar la un magnet întreg, momentul său total.

Momentul magnetic total este parametrul cel mai obiectiv al unui magnet individual, deoarece nu depinde de locul de pe suprafață unde se măsoară. Se determină cu fluxmetrul cu bobină Helmholtz și se folosește la controlul de calitate final al magneților — doi magneți de aceeași dimensiune și clasă trebuie să aibă același moment. Măsurarea punctuală cu gaussmetrul pe suprafață nu îl poate înlocui; cele două metode se completează reciproc.

Paramagnetismul este o formă slabă de magnetism: substanțele paramagnetice sunt atrase doar imperceptibil în câmpul magnetic, iar după îndepărtarea acestuia nu păstrează nicio magnetizare. Din această categorie fac parte aluminiul, magneziul, titanul, cromul sau oxigenul lichid. Forța care acționează asupra materialelor paramagnetice este de ordinul miilor de ori mai mică decât la cele feromagnetice.

Practic, aceasta înseamnă că un separator magnetic obișnuit nu reține șpanul de aluminiu, deși este vorba de un metal — atracția este atât de slabă, încât este învinsă de curgerea materialului și de gravitație. Pentru aluminiu și alte metale neferoase, în reciclare se folosesc de aceea separatoare care funcționează pe principiul curenților turbionari (eddy current) și care, dimpotrivă, aruncă particulele conductoare nemagnetice afară din fluxul de material. Controlul produsului pentru toate metalele, inclusiv cele paramagnetice, este asigurat apoi de un detector de metale industrial la capătul liniei.

Permeabilitatea este mărimea care exprimă cât de ușor conduce un material câmpul magnetic — un fel de echivalent magnetic al conductivității electrice. Se notează cu μ; în mod curent se folosește permeabilitatea relativă μr, raportată la vid. Aerul are μr aproximativ 1, oțelul obișnuit de construcție de ordinul miilor, motiv pentru care oțelul amplifică și conduce semnificativ câmpul magnetic.

Permeabilitatea ridicată a oțelului este valorificată în circuitele magnetice ale separatoarelor: piesele polare și plăcile posterioare concentrează câmpul în întrefierul de lucru. Invers, permeabilitatea apropiată de unu explică comportamentul oțelurilor inoxidabile austenitice — în stare recoaptă au de regulă μr până la 1,02, practic nu influențează câmpul magnetic și nu sunt reținute de magnet; prin deformare la rece, permeabilitatea lor crește odată cu formarea martensitei. Valoarea μr este deci un instrument rapid pentru a estima din fișa materialului dacă un anumit metal va fi reținut prin separare magnetică.

Pierderea ireversibilă a magnetizării este slăbirea permanentă a unui magnet permanent, care persistă și după dispariția cauzei. Cel mai frecvent este provocată de depășirea temperaturii maxime de funcționare, apoi de un câmp magnetic exterior puternic sau de șocuri mecanice dure. Spre deosebire de variațiile termice reversibile, magnetul nu se reface singur după răcire.

Cu cât temperatura depășește mai mult limita de funcționare, cu atât o parte mai mare din performanță se pierde definitiv; la neodimul standard riscul începe deja peste 80 °C. Dacă structura materialului nu a fost modificată prin depășirea temperaturii Curie, magnetul poate fi reîncărcat cu un câmp exterior puternic — la miezurile magnetice înglobate ale separatoarelor, remagnetizarea este însă de regulă imposibil de realizat și se rezolvă prin înlocuire. Suspiciunea de pierdere permanentă o confirmă măsurarea cu gaussmetrul și compararea cu valorile de la instalarea echipamentului. Prevenția constă în alegerea unui material cu o rezervă termică suficientă pentru vârfurile de proces.

Polul nord și polul sud magnetic sunt cele două zone ale magnetului în care câmpul său este cel mai puternic și prin care liniile de câmp ies din magnet și se întorc în el. Polii există întotdeauna în pereche: prin tăierea unui magnet nu ia naștere un pol izolat, ci doi magneți mai mici, fiecare cu propriul nord și sud. Polii de același fel se resping, cei opuși se atrag.

Polaritatea unui magnet nemarcat o determinați cu busola — capătul nordic al acului indică polul sud al magnetului — sau cu un simplu indicator de polaritate. Impuritățile feromagnetice sunt atrase de ambii poli în egală măsură, astfel că orientarea polilor nu influențează capacitatea de reținere a separatorului; dispunerea și alternanța lor determină însă forma câmpului pe suprafața echipamentului. Polaritatea contează la asamblarea magneților în sisteme și la sistemele de fixare magnetică, unde magneții orientați greșit se slăbesc reciproc. Cu ochiul liber polii nu pot fi deosebiți, de aceea producătorii marchează de obicei nordul cu o culoare sau cu o adâncitură.

Produsul energetic maxim este principalul indicator de performanță al materialului unui magnet permanent. Se notează (BH)max, se exprimă în kJ/m³ sau în unitatea MGOe (1 MGOe ≈ 8 kJ/m³) și corespunde punctului de pe curba de demagnetizare în care produsul dintre inducție și intensitatea câmpului este maxim — adică energiei magnetice stocate în unitatea de volum.

Tocmai (BH)max se ascunde în notația magneților din neodim: clasa N35 are aproximativ 35 MGOe (circa 279 kJ/m³), N52 aproximativ 414 kJ/m³. Cu cât valoarea este mai mare, cu atât un magnet mai mic este suficient pentru aceeași performanță. La compararea separatoarelor rămâne însă valabil că (BH)max descrie materialul, nu echipamentul — reținerea impurităților este decisă de inducția pe suprafața mantalei, în zona de curgere a materialului, care depinde și de construcția circuitului și de grosimea tubului de protecție. În plus, o clasă superioară de material vine la pachet cu o rezistență termică mai scăzută.

Regula lui Lenz este legea fizică potrivit căreia curentul electric indus acționează întotdeauna împotriva schimbării care l-a generat. A formulat-o Heinrich Lenz în anul 1834, ca o completare a legii inducției electromagnetice a lui Faraday — natura se „apără” împotriva variației fluxului magnetic.

Pe regula lui Lenz se sprijină întreaga separare a metalelor neferoase. Tamburul magnetic cu rotație rapidă al separatorului cu curenți Eddy modifică fluxul în bucățile de aluminiu sau cupru care trec prin dreptul lui, curenții turbionari induși creează în ele un câmp orientat împotriva schimbării — iar particula este azvârlită de la tambur afară din fluxul de material. Aceeași regulă explică de ce un magnet cade vizibil de încet printr-o țeavă de cupru: îl frânează câmpul propriilor curenți induși.

Reluctanța, adică rezistența magnetică, este mărimea care descrie cât de puternic se opune un mediu trecerii fluxului magnetic; este echivalentul rezistenței electrice. Se exprimă în unități H⁻¹, respectiv A/Wb. Relația dintre tensiunea magnetomotoare, flux și reluctanță este descrisă de legea lui Hopkinson — echivalentul legii lui Ohm pentru circuitele magnetice.

Fluxul magnetic se închide întotdeauna pe calea cu reluctanța cea mai mică. Oțelul moale îi opune o rezistență de ordinul miilor de ori mai mică decât aerul, de aceea construcția separatoarelor folosește miezuri de oțel și piese polare care concentrează fluxul în zona de lucru, în timp ce fiecare întrefier îl slăbește. Practic, aceasta înseamnă că o tablă de oțel între magnet și material ecranează practic câmpul, în timp ce inoxul nemagnetic este aproape transparent pentru flux — și de aceea mantalele separatoarelor sunt realizate tocmai din oțel inoxidabil nemagnetic. La proiectarea circuitului, reluctanțele segmentelor individuale se adună la fel ca rezistențele în serie.

Remanența este inducția magnetică reziduală care rămâne într-un material feromagnetic după magnetizare și după îndepărtarea câmpului magnetic exterior. Se notează cu Br, se exprimă în tesla sau gauss și se citește de pe ciclul de histerezis. Cu cât remanența este mai mare, cu atât mai puternic este magnetul permanent care se poate produce din materialul respectiv.

Magneții din neodim din clasa N35 au o remanență de circa 1,17 T (11.700 G), clasa N52 aproximativ 1,42 T; magneții din ferită ating valori de câteva ori mai mici. Atenție însă la confuzii: Br este o proprietate a materialului, nu inducția pe suprafața separatorului — aceasta depinde de construcția întregului circuit magnetic și este considerabil mai mică. Remanența are și o latură nedorită: sculele și piesele din oțel magnetizate în timpul producției atrag șpanul și complică montajul. Acolo ajută demagnetizarea cu un tunel de demagnetizare sau cu un demagnetizator manual.

Saturația, adică saturația magnetică, este starea în care materialul feromagnetic este complet magnetizat — toate domeniile sunt aliniate, iar creșterea în continuare a câmpului exterior nu mai mărește magnetizarea. În limbajul de exploatare al separării, același cuvânt desemnează și umplerea separatorului cu impurități reținute.

Grătarul saturat este cea mai frecventă cauză a unei separări „nefuncționale”. Stratul de metal reținut pe bare scurtează raza de acțiune a câmpului, iar curentul de material începe să smulgă impuritățile de pe suprafață — separatorul lasă atunci să treacă impurități, deși magneții sunt în regulă. Soluția o reprezintă intervalele regulate de curățare, stabilite după gradul real de încărcare, curățarea automată la materialele puternic contaminate, respectiv execuția cu semnalizare de saturare, care anunță singură operatorul când este momentul curățării.

Temperatura Curie este temperatura peste care un material feromagnetic își pierde proprietățile feromagnetice — agitația termică distruge ordonarea momentelor magnetice, iar magnetul devine o simplă bucată de metal. Fierul are temperatura Curie de aproximativ 770 °C, nichelul de 360 °C, iar magneții din neodim NdFeB în jur de 320 °C.

Magnetul nu slăbește însă abia la temperatura Curie. Magneții din neodim standard pierd performanță în mod permanent deja peste 80 °C, motiv pentru care la magneți ne ghidăm după temperatura maximă de funcționare, nu după punctul Curie. Pentru procesele fierbinți — uscătoare, ieșiri din cuptoare, granulate fierbinți — alegeți magneți din ferită, care suportă temperaturi de funcționare de până la 250 °C, sau clase speciale NdFeB pentru temperaturi înalte. Depășirea temperaturii de funcționare este una dintre cele mai frecvente cauze pentru care un separator încetează „în mod misterios” să mai rețină impuritățile.

Bobina Helmholtz este o pereche de bobine identice, coaxiale, amplasate la o distanță egală cu raza lor. În această configurație, câmpurile celor două bobine se compun astfel încât în spațiul dintre ele ia naștere un câmp magnetic excepțional de omogen — la fel de puternic în întregul volum de lucru.

Omogenitatea are două utilizări principale. Bobina Helmholtz alimentată creează un câmp definit pentru calibrarea gaussmetrelor și testarea aparatelor sensibile; conectată invers, ca bobină de captare a fluxmetrului, măsoară momentul magnetic total al magnetului introdus, indiferent de poziția lui exactă. În laboratoarele de magnetism și la posturile de control ale producătorilor de magneți face parte din dotarea de bază; în exploatarea propriu-zisă a separării nu o veți întâlni.

Fluxmetrul este aparatul de măsurare a fluxului magnetic. Funcționează prin integrarea tensiunii induse într-o bobină de măsurare: când magnetul este introdus în bobină sau scos din ea, variația fluxului generează un impuls de tensiune, din care fluxmetrul calculează fluxul în weberi, respectiv momentul magnetic total al piesei măsurate.

Fluxmetrul și gaussmetrul se completează, nu se confundă. Gaussmetrul măsoară inducția într-un punct al suprafeței — se pretează la verificarea separatoarelor în exploatare. Fluxmetrul cu bobină Helmholtz măsoară momentul total al magnetului independent de modul în care acesta este rotit în bobină — de aceea este standardul controlului de recepție și final al magneților individuali. Reclamația unui magnet slab o susțineți tocmai cu protocolul de la fluxmetru; măsurarea punctuală poate fi contestată prin poziția sondei.

Forța de desprindere este forța necesară pentru a desprinde un corp de probă din oțel de pe suprafața magnetului. Se determină prin așa-numitul pull test: corpul de probă cu formă definită se așază pe punctul de măsurat și se trage uniform cu un dinamometru până se desprinde; valoarea înregistrată se exprimă în newtoni.

Pull testul completează măsurarea cu gaussmetrul acolo unde inducția singură nu este suficientă: gaussii descriu intensitatea câmpului într-un punct, forța de desprindere spune cât de bine ține efectiv echipamentul o particulă reținută. Se măsoară repetat, în puncte definite — la grătare și bare deasupra pieselor polare, unde câmpul este cel mai puternic — iar rezultatul este media mai multor măsurători. Compararea anuală a protocoalelor dezvăluie fiabil degradarea magneților. La magneții de ridicare a sarcinilor, verificarea anuală a forței de desprindere, cu protocol, se recomandă și din motive de securitate a muncii.

Gaussmetrul, denumit și teslametru, este aparatul de măsurare a inducției magnetice. La baza lui stă sonda Hall — un senzor semiconductor pe care câmpul magnetic creează o tensiune măsurabilă. Aparatele măsoară câmpuri continue și alternative și afișează valorile în gauss, tesla, eventual în amperi pe metru.

Pentru un rezultat relevant, așezați sonda direct pe suprafața magnetului, în dreptul polului — deja o distanță de câțiva milimetri reduce valoarea măsurată cu un ordin de mărime. Măsurați întotdeauna după aceeași procedură, în același loc; doar așa valorile sunt comparabile de la un an la altul. Măsurarea periodică cu gaussmetrul dezvăluie slăbirea separatorului cauzată de depășirea temperaturii de funcționare sau de o deteriorare mecanică înainte ca aceasta să se manifeste prin impurități metalice în produs; de aceea face parte, de regulă, din auditul standard al separării magnetice.

Gaussul (G) este unitatea de măsură a inducției magnetice folosită în mod curent în domeniul separării magnetice. Este valabilă conversia 1 tesla = 10.000 gauss. Deși sistemul SI preferă tesla, producătorii de separatoare indică în mod tradițional performanța echipamentelor în gauss, motiv pentru care separatoarele se și compară după această unitate.

Valori orientative: separatoarele cu ferită ating la suprafață 1.500–3.000 G, barele obișnuite din neodim depășesc 10.000 G, iar execuțiile speciale pentru reținerea particulelor slab magnetice depășesc 20.000 G. La compararea ofertelor clarificați însă întotdeauna unde a fost stabilită valoarea: datele de marketing descriu adesea inducția din interiorul miezului magnetic, în timp ce eficiența separării este decisă de inducția pe suprafața mantalei, în zona de curgere a materialului. Solicitați deci protocolul de măsurare cu gaussmetrul pe suprafața echipamentului — diferența dintre cele două valori poate fi chiar de câteva ori.

Măsurarea inducției magnetice este modalitatea de bază de a verifica performanța reală a unui magnet sau separator. Se efectuează cu gaussmetrul cu sondă Hall direct pe suprafața echipamentului, în dreptul polilor; rezultatul se exprimă în gauss sau tesla. Metoda complementară este măsurarea forței de desprindere cu un corp de probă (pull test).

Magneții slăbesc cu timpul — cel mai adesea din cauza depășirii temperaturii de funcționare, a deteriorării mecanice sau a coroziunii. Slăbirea nu se vede: separatorul arată la fel, doar că reține mai puțin. Măsurați deci periodic, ideal o dată pe an, întotdeauna după aceeași procedură, în aceleași puncte, și consemnați rezultatele într-un protocol pentru compararea anuală cu valorile de la instalare. La un echipament nou, solicitați furnizorului protocolul de măsurare a exemplarului concret pe suprafața mantalei — valoarea de catalog a materialului nu este același lucru.

Oerstedul (Oe) este unitatea de măsură a intensității câmpului magnetic H din sistemul CGS, denumită după Hans Christian Oersted. În sistemul SI îi corespunde amperul pe metru; este valabilă conversia 1 Oe ≈ 79,6 A/m. Cu gaussul, oerstedul are o relație pereche — în vid, un câmp cu intensitatea de 1 Oe corespunde unei inducții de 1 G.

Oerstedul îl întâlniți astăzi mai ales în fișele de material ale magneților de la producătorii de peste ocean, care indică în mod tradițional coercitivitatea în kilooersted (kOe), în timp ce fișele europene folosesc kA/m; conversia este 1 kOe ≈ 79,6 kA/m. La compararea materialelor din cataloage diferite verificați întotdeauna unitatea — numeric, valorile în kOe și kA/m diferă de aproximativ optzeci de ori, ceea ce la prima vedere pare o diferență abisală de calitate.

Sonda Hall este un senzor semiconductor pentru măsurarea inducției magnetice, bazat pe efectul Hall, descris în anul 1879 de Edwin Hall: pe o plăcuță subțire parcursă de curent ia naștere, în câmp magnetic, o tensiune transversală proporțională cu inducția. Sonda este elementul de măsurare al gaussmetrelor și teslametrelor, precum și al senzorilor fără contact de poziție și turație.

Sonda măsoară doar componenta câmpului perpendiculară pe plăcuță, rezultatul fiind deci influențat esențial de orientarea ei. Execuția transversală se așază plat pe suprafața magnetului, cea axială măsoară câmpul pe direcția axei sale, de exemplu în orificiile bobinelor; pentru fantele dintre barele grătarelor există sonde transversale subțiri. La verificarea separatorului conduceți sonda mereu cu aceeași orientare, perpendicular pe suprafața polului, și măsurați repetat în același loc — doar așa valorile sunt comparabile între ele. Protejați sonda de îndoire și lovituri — un senzor deteriorat compromite întreaga măsurătoare.

Tesla (T) este unitatea de măsură a inducției magnetice din sistemul SI, denumită după inventatorul Nikola Tesla. Este valabilă conversia 1 T = 10.000 gauss; câmpurile mai slabe se exprimă în militesla (1 mT = 10 G). Pentru comparație: câmpul magnetic al Pământului are la suprafață aproximativ 0,00005 T, un magnet obișnuit de frigider în jur de 0,005 T. O tesla corespunde unui weber de flux magnetic pe un metru pătrat de suprafață.

Rezonanța magnetică medicală lucrează cu câmpuri de 1,5–3 T, iar barele din neodim ale separatoarelor ating la suprafață până la 1,6 T. În domeniul separării magnetice, performanța se indică însă în mod tradițional în gauss, astfel că tesla o întâlniți mai ales în norme, în fișele tehnice ale aparatelor de măsură și în literatura străină. Conversia este simplă — înmulțiți valoarea în tesla cu zece mii. La citirea parametrilor verificați întotdeauna unitatea: confuzia dintre militesla și tesla înseamnă o eroare de trei ordine de mărime.

Weberul (Wb) este unitatea de măsură a fluxului magnetic din sistemul SI, denumită după fizicianul Wilhelm Weber. Un weber corespunde fluxului unui câmp omogen cu inducția de o tesla printr-o suprafață de un metru pătrat; este valabil deci 1 Wb = 1 T·m², echivalent 1 V·s.

Weberii îi întâlniți mai ales la măsurarea cu fluxmetrul, care indică fluxul total al magnetului în miliweberi, și în calculele de proiectare a circuitelor magnetice. Cataloagele separatoarelor nu operează cu ei — performanța echipamentului este descrisă de inducția în gauss sau tesla, adică de densitatea fluxului, nu de fluxul propriu-zis. Utilă este legătura dintre cele două mărimi: același flux, comprimat de o piesă polară pe o suprafață mai mică, înseamnă o inducție mai mare în punctul de lucru.

Dispunerea Halbach este un mod de asamblare a magneților permanenți cu direcții de magnetizare rotite alternativ, care amplifică câmpul pe o parte a ansamblului și îl anulează aproape complet pe partea opusă. A conceput-o fizicianul Klaus Halbach în anii ’80 pentru acceleratoarele de particule; la bază stă un grup repetitiv de cinci magneți orientați diferit.

Câmpul unilateral înseamnă maximum de performanță acolo unde este nevoie, cu un minimum de material magnetic — și un câmp slab pe partea din spate, unde nu ar face decât să deranjeze. Dispunerea se folosește în motoare electrice, lagăre magnetice, tehnica de fixare și sistemele de reținere; principiul concentrării câmpului pe partea de lucru este valorificat și de construcțiile plăcilor magnetice. Pentru alegerea obișnuită a unui separator nu trebuie să cunoașteți termenul, el explică însă de ce ansamblurile moderne de magneți întrec un simplu bloc de aceeași mărime.

Magnetitul este mineralul de oxid de fier feros-feric Fe₃O₄, cel mai puternic magnetic material natural. Bucățile sale magnetizate natural, numite lodestone sau piatră magnetică, au fost primii magneți ai omenirii — roteau acele celor mai vechi busole, iar după ținutul antic Magnesia și-a primit numele întregul domeniu.

Magnetitul nu este însă doar istorie. Este ferimagnetic și este reținut fiabil de separatorul magnetic, fapt valorificat la prepararea minereurilor de fier și la curățarea nisipurilor de turnătorie și pentru sticlărie de mineralele de fier. Magnetitul fin este totodată o componentă frecventă a impurităților naturale din materiile prime — praful negru de pe magnetul de control este de regulă chiar el. Separarea magnetică de laborator îl folosește de aceea și ca material-model la testele de separabilitate.

Magnetoplastul, numit și magnet din cauciuc, este un material compozit din pulbere magnetică — cel mai adesea de ferită — dispersată într-o matrice polimerică sau de cauciuc flexibilă. Se produce prin laminare sau extrudare sub formă de folii, benzi și profile, care pot fi tăiate cu foarfecele, decupate și îndoite.

Magnetoplastul este semnificativ mai slab decât magneții sinterizați; punctele lui forte sunt libertatea de formă și prețul redus. Utilizări tipice: folii și benzi magnetice pentru marcarea rafturilor și etichete interschimbabile, garnituri de uși de frigider, magneți publicitari, fixarea obiectelor ușoare. În separare nu își găsește locul — pentru reținerea impurităților este prea slab. Există și magnetoplaste cu pulbere de neodim, mai puternice decât cele cu ferită, care însă tot nu ating performanța magneților sinterizați.

Magnetul AlNiCo este un magnet permanent din aliaj de aluminiu, nichel, cobalt și fier. Avantajul său principal este stabilitatea termică: lucrează la temperaturi de până la 450 °C și are temperatura Curie în jur de 850 °C, cea mai ridicată dintre materialele magnetice uzuale. Rezistă bine la coroziune și la acizi, este însă semnificativ mai slab decât magneții din neodim.

Punctul slab al AlNiCo este coercitivitatea redusă — magnetul se demagnetizează ușor, parțial, sub acțiunea unui câmp exterior mai puternic sau la o depozitare necorespunzătoare, de aceea nu are ce căuta liber lângă magneții din neodim. Se utilizează în tehnica de măsurare, în senzori și oriunde temperatura ridicată exclude neodimul și SmCo. În separarea magnetică se folosește marginal; pentru procesele fierbinți obișnuite sunt de regulă suficiente ferita sau clasele NdFeB pentru temperaturi înalte, AlNiCo rămânând opțiunea pentru extremele termice.

Magnetul din ferită, denumit și ceramic, este un magnet permanent produs prin sinterizarea oxidului de fier cu carbonat de bariu sau de stronțiu. Față de neodim este semnificativ mai slab; avantajele sale sunt prețul redus, rezistența la coroziune fără tratament de suprafață și rezistența termică până la 250 °C.

În alegerea dintre ferită și neodim decide aplicația: separatoarele cu ferită ating la suprafață 1.500–3.000 G și rețin fiabil particulele de oțel mai mari — șuruburi, piulițe, sârmă. Pentru pulberea fină, sub o zecime de milimetru, este nevoie de neodim cu inducție de peste 10.000 G. Alegeți deci ferita pentru procesele fierbinți, cum sunt uscătoarele sau ieșirile din cuptoare, pentru mediile umede și exterioare și oriunde este suficientă reținerea impurităților mai grosiere, la un preț mai mic. Fragilitatea materialului ceramic cere o manipulare atentă — o lovitură sau o cădere ciobește ușor magnetul.

Magnetul din neodim este un magnet permanent din aliaj de neodim, fier și bor (Nd₂Fe₁₄B). Este cel mai puternic material magnetic produs în serie: într-un volum mic oferă o forță de multe ori mai mare decât ferita. Se produce prin sinterizarea aliajului sub formă de pulbere în vid și se notează cu clasele N35–N52, după puterea magnetică.

Clasele standard lucrează până la 80 °C; pentru temperaturi mai ridicate există seriile cu sufixele M, H, SH, UH, EH și AH, cu rezistență de până la 240 °C. Aliajul corodează ușor, de aceea magneții primesc un tratament de suprafață, cel mai adesea nichelare sau zincare. În separatoarele magnetice, magneții din neodim sunt astăzi standardul — doar inducția lor ridicată reține pulberea fină de oțel și particulele slab magnetice. Cu cât clasa este mai mare, cu atât magnetul este mai puternic, dar rezistența termică mai mică; alegeți deci clasa după temperatura procesului dumneavoastră, nu doar după cifră.

Magnetul din samariu-cobalt este un magnet permanent din pământuri rare, produs în compozițiile SmCo₅ și Sm₂Co₁₇. După neodim, este al doilea cel mai puternic material magnetic, suportă însă temperaturi considerabil mai mari — permanent 250–300 °C — și rezistă la coroziune fără tratament de suprafață. Se remarcă și prin coercitivitatea ridicată, demagnetizându-se deci greu.

Coeficientul de temperatură al SmCo este de doar −0,03 până la −0,05 % pe grad Celsius, aproximativ o treime din valoarea neodimului, astfel că magnetul își păstrează la căldură semnificativ mai mult din performanță. Prețul plătit este costul mai ridicat al cobaltului și fragilitatea considerabilă — magneții se ciobesc ușor și cer un montaj atent. Alegeți SmCo acolo unde temperatura ridicată se întâlnește cu cerința de putere sau cu un mediu agresiv; tipic în senzori, motoare și aplicații unde neodimul pentru temperaturi înalte nu mai face față, iar ferita este prea slabă.

Magnetul permanent este un material care, după magnetizare, își păstrează permanent propriul câmp magnetic, fără alimentare cu energie electrică. Se produce din materiale magnetice dure; în industrie se folosesc patru tipuri principale: magneții din neodim (NdFeB), din ferită, din samariu-cobalt (SmCo) și AlNiCo.

Neodimul este cel mai puternic material disponibil, însă clasele standard lucrează doar până la 80 °C și, fără tratament de suprafață (nichel, zinc), corodează. Ferita este ieftină, rezistentă la coroziune și la temperaturi de până la 250 °C, dar semnificativ mai slabă. SmCo combină puterea cu rezistența termică, la un preț mai ridicat; AlNiCo este stabil termic, dar se demagnetizează ușor. În separatoarele magnetice predomină astăzi magneții din neodim, pentru reținerea maximă a particulelor fine; pentru procesele fierbinți alegeți ferită sau clase NdFeB pentru temperaturi înalte. Alegeți materialul întotdeauna în funcție de temperatura și mediul procesului concret.

Materialul feromagnetic este substanța pe care magnetul o atrage puternic și care poate fi deci eliminată prin separare magnetică. Din această categorie fac parte fierul, oțelul carbon, fonta, nichelul, cobaltul și majoritatea aliajelor acestor metale — adică marea majoritate a impurităților metalice din procesele industriale.

Magnetul nu reține, în schimb, aluminiul, cuprul, alama, bronzul, zincul, plumbul și nici nemetalele precum plasticul sau sticla. Cazul-limită îl reprezintă oțelurile inoxidabile: calitățile austenitice (AISI 304, 316) sunt practic nemagnetice în stare recoaptă, după deformarea la rece magnetul le prinde doar parțial, în timp ce oțelurile inoxidabile feritice și martensitice (de exemplu AISI 430) pot fi separate. Dacă vă întrebați dacă separarea magnetică va elimina impuritățile dumneavoastră, nu vă bazați pe tabele generale — solicitați testarea unei mostre reale din materialul și impuritățile dumneavoastră.

Pământurile rare din magneți sunt elemente din grupa lantanidelor, care conferă magneților moderni o putere excepțională. Cel mai important este neodimul, baza magneților NdFeB; disprosiul și terbiul se adaugă în aliaj pentru o coercitivitate și o rezistență termică mai ridicate. Tocmai de aceea magneții NdFeB și SmCo sunt numiți magneți „rare earth”.

Pământurile rare nu sunt totuși excepționale în scoarța terestră, însă extracția și mai ales prelucrarea lor se concentrează în China, astfel că prețurile magneților reacționează sensibil la politica comercială, la tensiunile geopolitice și la întreruperile de aprovizionare. Pentru cumpărătorii de separatoare, aceasta înseamnă două lucruri: prețurile echipamentelor cu neodim pot oscila semnificativ în timp, iar termenele de livrare mai lungi la clasele mai puternice nu sunt o excepție. Nu amânați deci cererea de ofertă pentru echipamente noi până în ultimul moment, iar la procesele critice luați în calcul un stoc de service de miezuri magnetice de rezervă.

Piesele polare sunt componente din oțel magnetic moale, care conduc și modelează fluxul magnetului permanent spre locul unde este nevoie de el. Oțelul moale opune fluxului o rezistență minimă, iar piesa polară poate astfel concentra câmpul pe o suprafață mai mică — și, prin aceasta, poate crește inducția în punctul de lucru peste valoarea de pe suprafața magnetului propriu-zis.

Piesele polare sunt trucul constructiv discret al majorității echipamentelor magnetice. În separatoare concentrează câmpul pe muchiile și suprafețele de lucru, în sistemele de fixare formează suprafețele de contact rezistente la uzura pe care magnetul fragil nu ar suporta-o. Ele explică și de ce două echipamente cu aceiași magneți oferă performanțe diferite: inducția finală în punctul de reținere este decisă tocmai de geometria pieselor de oțel din jurul magneților.

Rezistența termică a magnetului este temperatura maximă de funcționare la care magnetul nu pierde permanent din performanță. Magneții din neodim standard lucrează până la 80 °C, seriile termice M, H, SH, UH, EH și AH până la 100–240 °C. Magneții din ferită suportă 250 °C, cei din samariu-cobalt în jur de 250–300 °C, iar AlNiCo până la 450 °C.

Odată cu creșterea temperaturii, puterea magnetului scade reversibil încă de sub limita de funcționare — la NdFeB cu circa 0,1 % pentru fiecare grad. După depășirea temperaturii maxime de funcționare, pierderea este permanentă, iar magnetul nu se reface nici după răcire. La alegerea separatorului pentru uscătoare, extrudere sau ieșiri din cuptoare porniți deci de la temperatura materialului separat în dreptul magnetului, nu de la temperatura ambiantă, și prevedeți o rezervă pentru vârfurile termice. Scăderea performanței unui separator supraîncălzit o verificați prin măsurare cu gaussmetrul și comparare cu protocolul de la instalare.

Sinterizarea este metalurgia pulberilor prin care se produc cei mai puternici magneți permanenți: pulberea fină de aliaj se presează în câmp magnetic, care orientează granulele pe axa ușoară, apoi se sinterizează la temperatură înaltă, sub punctul de topire. Astfel iau naștere magneții sinterizați NdFeB, SmCo și feritele anizotrope.

Sinterizarea conferă materialului densitate și performanță maxime, dar și un caracter ceramic — magneții sinterizați sunt duri și fragili, nu pot fi găuriți sau prelucrați cu scule obișnuite, iar la lovire se ciobesc. Forma se finisează prin rectificare cu discuri diamantate încă de la producător; comandați deci magneții la dimensiunea finală, iar la montaj protejați-i de șocuri și de lovirea reciprocă, ce ciobește ușor muchiile.

Tratamentul de suprafață al magneților este stratul protector care ferește magnetul de coroziune și de deteriorări mecanice. Cel mai frecvent este acoperirea metalică în trei straturi nichel–cupru–nichel (NiCuNi), suficientă pentru mediile interioare uscate; pentru umezeală, exterior și procese agresive chimic se folosește încapsularea în rășină epoxidică, eventual zincarea. Este necesar mai ales la magneții din neodim, al căror aliaj corodează rapid fără protecție.

Straturile sunt subțiri, ca să nu reducă forța magnetică, iar acestei grosimi îi corespunde și vulnerabilitatea lor — o lovitură sau o muchie ciobită deschide coroziunii drumul spre interiorul magnetului. În industria alimentară, simpla acoperire metalică nu este de aceea considerată suficientă: miezurile magnetice ale separatoarelor se închid în carcase sudate din oțel inoxidabil, care nu contaminează materialul și suportă igienizarea. La alegerea unui magnet pentru un mediu umed sau acid, precizați întotdeauna condițiile de exploatare — NiCuNi standard nu este suficient acolo.

Auditul separării magnetice este verificarea sistematică a tuturor separatoarelor magnetice și detectoarelor din unitatea de producție. Cuprinde controlul amplasării echipamentelor față de punctele de risc ale liniei, măsurarea inducției magnetice cu gaussmetrul pe suprafața magneților, evaluarea stării și a modului de curățare și compararea valorilor măsurate cu documentația. Rezultatul este un raport cu protocoale de măsurare și recomandări.

Auditul merită comandat după câțiva ani de exploatare a separatoarelor, înaintea unui audit de certificare IFS, BRC sau a unui audit al clientului din retail, după găsirea unui metal în produs sau la schimbarea materiei prime ori a tehnologiei. Dezvăluie punctele slabe tipice: separatoare slăbite prin depășirea temperaturii de funcționare, echipamente amplasate greșit sau subdimensionate și înregistrări lipsă, pe care auditorul le cere. Repetarea periodică creează un istoric de măsurători documentabil.

Curățarea manuală și cea automată sunt cele două moduri de îndepărtare a particulelor metalice reținute din separatorul magnetic. La execuția manuală (MC), operatorul extrage în timpul opririi miezurile magnetice din tuburi și scutură impuritățile; la execuția automată (AC), ciclul de curățare este asigurat de un sistem pneumatic, fără intervenția operatorului, de regulă fără întreruperea producției.

Versiunea manuală este mai ieftină și suficientă acolo unde impuritățile se acumulează lent, iar opririle nu deranjează. Automatizarea se rentabilizează în procesele continue, la materialele puternic contaminate și oriunde fiabilitatea curățării nu trebuie să depindă de disciplina operatorilor — curățarea neglijată este cea mai frecventă cauză pentru care un separator încetează să mai rețină. Decizia este ușurată de execuția cu semnalizare de saturare (ALARM), care anunță când curățarea este într-adevăr necesară.

Filtrarea magnetică a lichidelor este eliminarea particulelor feromagnetice din lichidele tehnologice cu ajutorul câmpului magnetic — fără elemente filtrante care s-ar înfunda. Tipic este vorba de emulsiile de răcire și uleiurile de așchiere din prelucrări mecanice, de nămolurile de rectificare și mediile de spălare, în care se acumulează pulberea metalică fină.

Particulele metalice din emulsie distrug pompele, duzele și suprafețele prelucrate și scurtează durata de viață a lichidului. Filtrul magnetic reține chiar și pulberea de circa un micrometru, pe care filtrele de hârtie și cele cu saci o lasă să treacă, prelungind astfel considerabil intervalele lor de înlocuire. Nămolul reținut se șterge simplu de pe miezul magnetic la curățare; la cilindrii separatori cu evacuare, îndepărtarea impurităților se face continuu și automat. Beneficiul se calculează ușor: consum mai mic de emulsie, mai puține deșeuri de filtrare și o durată de viață mai mare a sculelor.

Impuritățile feromagnetice sunt particule metalice pe bază de fier — pulbere fină de oțel, șpan, fragmente de sudură, șuruburi, piulițe sau sârmă — care ajung în materialul procesat prin uzura utilajelor, în timpul mentenanței sau odată cu materia primă de la furnizor. Tocmai aceste particule pot fi reținute prin separarea magnetică.

În producție provoacă daune duble: deteriorează tehnologiile din aval, cum sunt morile, mașinile de injecție sau granulatoarele, și depreciază produsul — în industria alimentară reprezintă în plus un risc direct pentru consumator și un motiv de reclamații sau de retragere a lotului de pe piață. Dimensiunile lor merg de la bucăți vizibile până la pulberea de ordinul micronilor, pe care ochiul nu o percepe; tocmai particulele fine sunt cel mai des cauza constatărilor. Dacă și cu ce pot fi eliminate impuritățile din materialul dumneavoastră arată în mod fiabil testul unei mostre reale pe tipul concret de separator.

Impuritățile metalice din alimente sunt fragmente de metal care ajung în produs pe parcursul producției — din site, malaxoare, transportoare, cuțite sau îmbinări filetate uzate, eventual odată cu materia primă. Conform metodologiei HACCP, fac parte dintre pericolele fizice pe care producătorul de alimente trebuie să le gestioneze sistematic.

Găsirea unui metal la consumator înseamnă reclamații, amenzi și retragerea întregului lot, de aceea prevenția se construiește în două trepte: separatoarele magnetice rețin particulele feromagnetice, inclusiv pulberea fină, direct în fluxul de materie primă, iar detectorul de metale industrial de la capătul liniei depistează și inoxul și metalele neferoase, pe care magnetul nu le reține. Eficiența ambelor măsuri trebuie verificată și documentată periodic — auditorii lanțurilor comerciale și certificările cer înregistrări privind curățarea, măsurătorile și testele cu corpuri de referință.

Separarea magnetică este procesul tehnologic prin care câmpul magnetic al magneților permanenți sau al electromagneților elimină impuritățile feromagnetice din fluxul de material — din amestecuri vrac, lichide și material aflat pe transportoare. Se folosește oriunde particulele metalice pun în pericol utilajele sau calitatea produsului.

Separarea îndeplinește în producție două roluri. Protejează tehnologiile — mori, concasoare, mașini de injecție sau linii de umplere — de deteriorarea cauzată de particulele metalice și asigură totodată puritatea produsului în industria alimentară, a maselor plastice, ceramică, chimică și în reciclare. Separatoarele de calitate cu neodim rețin chiar și particule începând de la dimensiunea de circa 1 micron. Tipul echipamentului se alege după forma materialului și modul de transport: altfel se separă pulberile în conducte, altfel granulatul în buncăr și altfel materialul de pe bandă. Verificați eficiența întotdeauna printr-un test cu o mostră reală din materialul dumneavoastră, nu doar pe baza parametrilor de catalog.

Separarea magnetică cu gradient înalt (HGMS) este o tehnică de reținere a particulelor foarte fine și slab magnetice, pentru care separatoarele obișnuite nu sunt suficiente. Materialul curge printr-o matrice — un cartuș umplut cu vată sau grile de oțel inoxidabil magnetizate — unde pe muchiile firelor iau naștere gradienți locali de câmp extremi, care atrag chiar și particule de dimensiunea de circa un micrometru.

HGMS reține nu doar pulberea feromagnetică, ci și impuritățile paramagnetice, de exemplu compușii de fier din materiile prime ceramice, pe care un grătar clasic le lasă să treacă. Se utilizează acolo unde calitatea este decisă de concentrațiile în urme de fier — caolin, feldspați, nisipuri pentru sticlărie, materii prime farmaceutice și chimice. Înainte de implementarea în producție, testați materialul pe un separator de laborator cu matrice; rezultatul testului va arăta puritatea realizabilă și parametrii de exploatare potriviți ai echipamentului.

Separarea magnetică umedă și cea uscată sunt cele două regimuri de bază de eliminare a impurităților metalice, în funcție de starea de agregare a materialului. Separarea uscată curăță materialele vrac — granule, pulberi, cereale, material mărunțit — cu ajutorul grătarelor, plăcilor, barelor sau tamburelor. Separarea umedă reține particulele feromagnetice din lichide, nămoluri și amestecuri vâscoase, unde se folosesc separatoare tubulare și filtre magnetice de flux sau filtre magnetice.

Regimul ales determină construcția echipamentului. La materialele vrac contează repartizarea uniformă a materialului în jurul barelor, la lichide etanșeitatea, viteza de curgere și igienizarea ușoară — de aceea separatoarele umede au carcase sudate din inox și execuții igienice. Atenție la amestecurile vâscoase și lipicioase, de exemplu ciocolata sau siropurile: acestea cer o dispunere specială a magneților, pentru ca fluxul de masă să curgă efectiv în jurul miezului magnetic. Alegeți regimul în funcție de punctul din tehnologie unde riscul de contaminare este cel mai mare.

Separarea metalelor neferoase este eliminarea aluminiului, cuprului, alamei și a altor metale nemagnetice din fluxul de material. Un separator magnetic obișnuit nu reține aceste metale — nu sunt feromagnetice. Se folosește de aceea principiul curenților turbionari: separatorul cu curenți Eddy (ECS), cu rotorul său magnetic cu rotație rapidă, induce în particulele de metale neferoase curenți al căror câmp le aruncă afară din fluxul de material.

Aplicația tipică este reciclarea: recuperarea aluminiului și cuprului din deșeuri mărunțite, curățarea granulatului de plastic, a sticlei sau a combustibililor alternativi. Condiția eficienței este un separator magnetic amplasat în amonte, care elimină mai întâi particulele feromagnetice — altfel există riscul deteriorării rotorului ECS. Inoxul nemagnetic nu este însă aruncat fiabil de curenții turbionari; pentru controlul lui servește detectorul de metale industrial.

Separatorul magnetic este echipamentul care, cu ajutorul unui câmp magnetic puternic, elimină impuritățile feromagnetice din materialele vrac, din lichide sau din materialul transportat pe benzi. Sursa câmpului o constituie magneții permanenți, cel mai adesea din neodim sau ferită, eventual un electromagnet; separatoarele de calitate cu neodim rețin chiar și particule începând de la dimensiunea de circa 1 micron.

Tipul separatorului se alege după forma materialului și modul de transport: pentru amestecurile vrac servesc grătarele și barele magnetice, pentru lichide și transportul pneumatic separatoarele tubulare și filtrele magnetice de flux, pentru transportul pe bandă tamburele magnetice și separatoarele suspendate, iar pentru aplicații speciale execuțiile cu plăci și lamelare. Eficiența este decisă de inducția pe suprafața magneților în zona de curgere a materialului și de modul de curățare — manual sau automat.

Tramp metal este termenul englezesc consacrat pentru obiectele metalice străine care au pătruns în mod nedorit în fluxul de material — șuruburi, piulițe, fragmente de scule, sârme, dinți de cupe de încărcătoare. În română se vorbește despre metale străine sau impurități metalice; termenul tramp metal se folosește însă în mod curent și la noi, mai ales în industria extractivă, de reciclare și de prelucrare a lemnului.

În timp ce pulberea feromagnetică fină amenință în primul rând puritatea produsului, tramp metal distruge tehnologiile — un singur șurub poate deteriora un concasor, o moară, un granulator sau poate perfora banda. Protecția o oferă un separator amplasat înaintea utilajului sensibil: o placă magnetică suspendată sau un electromagnet deasupra transportorului, iar la traseele de conducte un separator magnetic în cascadă. Se rentabilizează combinația cu un detector de metale, care surprinde și metalele nemagnetice, precum aluminiul sau inoxul.

Bara magnetică este elementul constructiv de bază al separării magnetice: un tub de inox cu miezuri magnetice din neodim, pe suprafața căruia se rețin impuritățile feromagnetice din materialul care curge pe lângă el. Barele de calitate ating la suprafață o inducție de peste 10.000 G, execuțiile de vârf de peste 13.000 G.

Se folosește independent în buncăre mici și jgheaburi, mai des însă ca parte componentă a grătarelor magnetice și a separatoarelor de tip sertar. La alegere contează inducția pe suprafața mantalei, nu valoarea de catalog a miezului, apoi diametrul barei și rezistența termică a magneților utilizați. Pulberea reținută rămâne pe bară chiar și la curgerea materialului, dar trebuie ștearsă periodic — manual, prin extragerea miezului, sau prin curățare automată. O bară care slăbește o verificați prin măsurare cu gaussmetrul și comparare cu protocolul de la livrare.

Cilindrul magnetic este un separator care înlocuiește tamburul de acționare sau de întoarcere al benzii transportoare. Reține pe bandă impuritățile feromagnetice din materialul transportat, în timp ce produsul curat cade liber la capătul transportorului; metalele reținute sunt duse de bandă sub cilindru, unde, după părăsirea câmpului magnetic, se eliberează într-o gură de evacuare separată.

Cilindrul este soluția elegantă acolo unde în linie nu există loc pentru un echipament suplimentar — separarea are loc continuu și automat direct în transportorul existent, fără operator și fără pretenții de spațiu. Diferența față de tamburul magnetic: tamburul este o mașină de sine stătătoare, cu acționare și carcasă proprii, în care materialul este adus, în timp ce cilindrul se montează pur și simplu în locul tamburului existent al transportorului. Eficiența depinde de grosimea stratului de material de pe bandă — la straturile groase, combinați-l cu o placă suspendată deasupra benzii.

Grătarul magnetic este un separator format dintr-un sistem de bare magnetice fixate într-un cadru; materialul cade printre bare, iar impuritățile feromagnetice rămân reținute pe suprafața acestora. Se instalează în buncăre, guri de evacuare și silozuri, unde materialul vrac trece gravitațional — tipic granulat, pulberi, cereale.

Se produce în execuție fixă și cu bare extractibile, cu curățare manuală sau automată, eventual în versiune de tip sertar pentru traseele închise. Pasul dintre bare este un compromis: un grătar mai des reține mai multe impurități, dar frânează curgerea materialelor greu curgătoare. Eficiența este decisă de inducția pe suprafața barelor în zona de curgere — grătarele de calitate din neodim depășesc 10.000 G. Pentru materialele greu curgătoare și care formează bolți, alegeți execuția cu vibrare sau o altă construcție de separator; compatibilitatea o confirmă testul unei mostre.

Magnetizorul este echipamentul care, prin acțiunea de scurtă durată a unui câmp magnetic puternic, magnetizează un obiect feromagnetic sau un magnet permanent. Magnetizoarele industriale lucrează cel mai adesea în impulsuri — o baterie de condensatoare se descarcă într-o bobină, iar câmpul de vârf saturează materialul până la magnetizarea completă.

Magnetizarea se folosește în două moduri. Magnetizoarele mici magnetizează șurubelnițe și biți, ca să țină șuruburile; sistemele industriale cu impulsuri magnetizează magneții permanenți abia după montarea în ansamblu, ceea ce simplifică producția — magneții nemagnetizați se lipesc și se asamblează mai ușor. Magnetizorul este perechea funcțională a demagnetizatorului: unul creează magnetizarea, celălalt o anulează cu un câmp alternativ cu amplitudine descrescătoare. Un magnet slăbit poate fi refăcut complet doar cu un câmp semnificativ mai puternic decât al său.

Magnetul de control este un instrument magnetic manual pentru verificarea prin sondaj a prezenței impurităților feromagnetice în materii prime și produse. Cel mai adesea are forma unei bare magnetice cu mâner sau cu vârf, care se scufundă sau se introduce în probă — făină, granulat, furaje — și după extragere arată ce circulă prin material.

Magnetul de control este cea mai ieftină cale de intrare în protecția magnetică a unei unități de producție. Un test rapid dezvăluie contaminarea metalică din materia primă livrată încă înainte de recepție, dovedește furnizorului temeinicia reclamației, iar prelevarea continuă de probe în aval de separator confirmă că protecția instalată chiar funcționează. O constatare pe magnetul de control este totodată cel mai bun argument pentru achiziția unui filtru magnetic de flux — arată tipul, cantitatea și dimensiunea particulelor pentru care trebuie dimensionat echipamentul.

Magnetul suspendat este un separator magnetic cu placă, suspendat deasupra benzii transportoare, care extrage din stratul de material de pe bandă fierul sub formă de bucăți — șuruburi, piulițe, sârme, fragmente de scule. Se produce cu magneți permanenți sau ca electromagnet și în execuție manuală sau cu autocurățare, la care metalele reținute sunt evacuate de o bandă scurtă proprie (overband).

Se instalează în reciclare, în fabrici de ciment, pe liniile de concasare și sortare — oriunde este nevoie de protejarea concasoarelor și morilor de fierul sub formă de bucăți. Parametrul decisiv este înălțimea de suspendare deasupra benzii și grosimea stratului de material: odată cu creșterea distanței, eficiența scade rapid, de aceea magnetul se dimensionează pentru transportorul concret. Pentru pulberea fină, magnetul suspendat nu este suficient — pe aceasta o rețin abia grătarele sau barele din treptele următoare de separare.

Mătura magnetică este un colector magnetic mobil de deșeuri metalice de pe pardoseli, căi de circulație și suprafețe amenajate. Magneții permanenți puternici din corpul condus la nivel jos atrag cuie, șuruburi, sârme, șpan și fragmente ascuțite; se produce în execuție manuală, cu prindere pe furcile stivuitorului, precum și tractată de vehicul.

Mătura este înainte de toate un instrument de siguranță a exploatării — fragmentele metalice de pe căile de circulație înseamnă pneuri de stivuitoare perforate, angajați răniți și metale aduse pe tălpi în producție. Trecerea regulată prin culoarele depozitului, pe rampele de încărcare și în jurul preselor sau al mașinilor-unelte reduce semnificativ riscul; pe aeroporturi, același principiu se folosește împotriva deteriorării aeronavelor de către obiecte străine. Metalul colectat se eliberează de pe mătură prin rabatarea plăcii de raclare, fără culegerea manuală de pe magnet.

Separatorul electromagnetic, numit în domeniu overband, este un separator suspendat deasupra benzii transportoare, al cărui câmp este creat de o bobină alimentată, în locul magneților permanenți. Electromagnetul atinge o adâncime de acțiune mai mare decât placa permanentă, de aceea reține metalele chiar și din straturi groase de material — raza de acțiune ajunge până la patru sute de milimetri.

Overbandul se suspendă transversal sau longitudinal deasupra benzii, iar metalele reținute le evacuează continuu, cu propria bandă scurtă, în afara transportorului. Alegeți execuția electro pentru straturi groase și bucăți mari de fier — reciclare, concasoare, cărbune, agregate; prețul plătit este consumul de energie, greutatea mai mare și necesitatea unui tablou de alimentare. Pentru straturi mai subțiri și o exploatare economică este suficientă placa permanentă suspendată, fără alimentare. Parametrii decisivi sunt înălțimea de suspendare, lățimea benzii, viteza și caracterul materialului.

Separatorul magnetic cu plăci este un echipament cu o placă magnetică plană, care reține impuritățile feromagnetice din materialul ce curge pe lângă ea — în jgheab, în conductă sau pe banda transportoare. Spre deosebire de grătar, materialul nu trece prin placă, astfel că separatorul nu frânează curgerea și nu există riscul înfundării.

Placa este alegerea pentru materialele mai grosiere, umede, lipicioase sau greu curgătoare, care ar înfunda interstițiile grătarului — amestecuri fibroase, rumeguș, materii prime mărunțite, dar și făină sau cereale în jgheaburi. Reținerea începe aproximativ de la particule de o jumătate de milimetru; pentru pulberea fină este mai eficient grătarul, cu barele în contact direct cu materialul. Plăcile se produc cu curățare manuală și automată, precum și în execuție cu semnalizare de saturare, care anunță operatorul când este momentul curățării separatorului.

Separatorul magnetic cu tambur este un echipament cu manta rotativă nemagnetică, în interiorul căreia se află un segment magnetic fix. Materialul se varsă pe tambur: particulele feromagnetice aderă la manta, rotația le transportă în afara razei de acțiune a câmpului magnetic, unde cad de la sine într-o fracție separată. Materialul curat își continuă propria traiectorie.

Avantajul principal este autocurățarea continuă, fără intervenția operatorului — tamburul nu se saturează, de aceea face față unor volume mari și materialelor puternic contaminate. Utilizare tipică: reciclare, linii de concasare, nisipuri de turnătorie, procesarea materiilor prime vrac cu conținut ridicat de fier. Lățimea tamburului se alege după capacitatea liniei, iar materialul magneților după finețea impurităților: ferită pentru fierul grosier, neodim pentru pulberea fină. Pentru transportul pe bandă, alternativa este magnetul suspendat deasupra transportorului.

Separatorul magnetic în cascadă este un separator tubular în formă de „cocoașă” (în engleză hump magnet), în care materialul care cade prin conducta gravitațională își schimbă de două ori direcția și de fiecare dată întâlnește o placă magnetică. Separarea în două trepte succesive crește probabilitatea de reținere a impurităților feromagnetice chiar și la debite mari.

Cascada este destinată transportului gravitațional de mare capacitate al materialelor vrac — furaje, cereale, granule, masă lemnoasă — unde o singură placă, la secțiunea plină a conductei, ar rata o parte din impurități. Forma frântă încetinește și stratifică totodată materialul în cădere, astfel că impuritățile trec mai aproape de magneți. Se produce cu curățare manuală (MC), la care operatorul rabatează plăcile și le șterge, și cu curățare automată (AC) pentru procesele cu funcționare continuă. La alegere indicați debitul, diametrul conductei și caracterul materialului.

Separatorul magnetic tubular este un echipament montat direct pe traseul de conducte, care reține impuritățile feromagnetice din materialul transportat gravitațional, pneumatic sau cu pompa — din pulberi, granulate și lichide. Construcția diferă după mediu: magneți conici (bullet) pentru materialul în cădere și transportat sub presiune, filtre magnetice de flux cu bare magnetice pentru lichide.

Execuțiile sub presiune suportă în mod curent până la 10 bar, iar pentru industria alimentară și farmaceutică există versiuni igienice, cu suprafețe lustruite și demontare rapidă pentru curățare. La specificare indicați diametrul conductei, viteza de transport, presiunea și temperatura mediului — tocmai viteza de curgere în dreptul magnetului decide dacă câmpul apucă să rețină particulele fine. Eficiența pe materialul concret o confirmă testul unei mostre.

Transportorul magnetic este un transportor cu sistem magnetic ascuns sub bandă sau sub mantaua de inox, care reține obiectele feromagnetice în timpul transportului. Tablele, piesele ambutisate sau șpanul nu alunecă deci nici la urcări abrupte, iar transportorul le poate duce înclinat, vertical sau chiar cu capul în jos.

Transportoarele magnetice rezolvă manipularea pieselor pentru care banda obișnuită nu este de ajuns — șpan ascuțit și uleios de la mașini-unelte și prese, piese ambutisate mărunte, capace sau semifabricate din tablă. Reținerea magnetică economisește spațiu (unghi abrupt în loc de un traseu înclinat lung) și crește siguranța, pentru că bucățile ascuțite nu zboară. Spre deosebire de separator, sarcina transportorului nu este să sorteze metalele, ci să le deplaseze în siguranță; cele două funcții pot fi însă combinate judicios în linie.

Detectorul de metale gravitațional este un detector industrial destinat materialelor vrac care cad în cădere liberă — granule, pulberi, cereale. Bobina de detecție înconjoară conducta verticală; de îndată ce o particulă metalică în cădere îi perturbă câmpul, o clapetă pneumatică rapidă deviază într-o fracțiune de secundă porțiunea contaminată a fluxului într-un recipient de deșeuri. Producția continuă fără întrerupere.

Se instalează tipic sub silozuri, uscătoare și dozatoare în industria maselor plastice și cea alimentară — adesea ca ultim control înainte de ambalare sau de mașina de injecție. Detectează toate metalele, inclusiv inoxul și metalele neferoase, completând deci separarea magnetică, ce elimină deja în amonte fracția feromagnetică. La alegere contează diametrul deschiderii de detecție și sensibilitatea — exprimată prin diametrul bilei de test pe care echipamentul o depistează încă în mod fiabil.

Detectorul de metale industrial este echipamentul care depistează electronic în fluxul de material particulele metalice, inclusiv pe cele pe care magnetul nu le reține — inox, aluminiu sau alamă. Funcționează pe principiul bobinelor echilibrate: bobina emițătoare creează un câmp magnetic alternativ, iar o particulă metalică ce trece prin deschiderea de detecție perturbă echilibrul bobinelor de măsurare, ceea ce sistemul evaluează ca o constatare.

Spre deosebire de separator, detectorul nu elimină singur impuritatea — semnalului îi urmează un mecanism de eliminare (clapetă de deviere, deschidere, oprirea benzii). Calea consacrată este de aceea combinația: separatorul elimină continuu pulberea feromagnetică, iar detectorul de la capătul liniei controlează produsul final. Tipurile se aleg după modul de transport al materialului: tip tunel pentru benzile transportoare, gravitaționale pentru materialele vrac, tubulare pentru lichide și transport pneumatic.

Detectorul de metale tip tunel este un detector industrial cu deschidere de trecere, prin care produsele trec pe banda transportoare. Bobina de detecție din tunel depistează contaminanții metalici, inclusiv inoxul și metalele neferoase, chiar și în interiorul produselor ambalate — spre deosebire de separatorul magnetic, care nu reține metalele nemagnetice și nu poate lucra cu ambalajul.

Detectoarele tip tunel se amplasează la capătul liniei, ca ultim control înainte de expediție, tipic la alimente ambalate, produse de panificație sau preparate din carne. Bucata contaminată este eliminată automat de sistem printr-un dispozitiv de respingere, sau banda este oprită și operatorul chemat; fiecare eveniment se înregistrează pentru nevoile auditului. Sensibilitatea este influențată de mărimea tunelului și de așa-numitul efect de produs al produselor umede și sărate, de aceea detectorul se calibrează întotdeauna pe produsul concret, cu corpuri de testare certificate.

ATEX desemnează directiva europeană 2014/34/UE pentru echipamentele destinate mediilor cu pericol de explozie. În unitățile cu praf inflamabil — mori, silozuri, transport pneumatic de pulberi — spațiile se împart în zonele 20, 21 și 22, după frecvența apariției atmosferei explozive, iar fiecare echipament instalat trebuie să corespundă prin categoria sa exact zonei în care lucrează.

Separatoarele magnetice și detectoarele de metale îndeplinesc aici un rol dublu: prin eliminarea particulelor metalice reduc riscul de scânteie în tehnologie și trebuie să fie ele însele în execuție ATEX — cu evaluarea posibilelor surse de aprindere, cu legături echipotențiale conductoare și cu certificare pentru zona declarată. La cererea de ofertă indicați de aceea întotdeauna clasificarea zonei din locul de instalare și parametrii prafului; documentația privind încadrarea echipamentului o furnizează producătorul în declarația de conformitate.

HACCP este sistemul de analiză a pericolelor și a punctelor critice de control, obligatoriu pentru producătorii de alimente și furaje. Particulele metalice fac parte, în cadrul lui, dintre pericolele fizice: producătorul trebuie să evalueze riscul apariției lor și să introducă măsuri de control care gestionează contaminarea în mod demonstrabil. Separatoarele magnetice și detectoarele de metale sunt măsurile tehnice standard în acest scop.

Echipamentul singur nu este însă suficient pentru audit — decisive sunt înregistrările. Concret, aceasta înseamnă: definirea locurilor unde separarea sau detecția constituie punct de control, stabilirea procedurii și frecvenței de curățare, măsurarea periodică a inducției magnetice, testarea detectoarelor cu corpuri de referință și documentarea tuturor acestor operațiuni. Tocmai protocoalele lipsă sunt cea mai frecventă constatare a auditorilor IFS și BRC; un istoric documentabil al măsurătorilor îl asigură auditul periodic al separării magnetice.

IFS Food și BRCGS sunt standarde internaționale de certificare a siguranței alimentare, pe care lanțurile comerciale le cer furnizorilor lor. Ambele dedică corpurilor străine capitole separate: producătorul trebuie să introducă, pe baza analizei riscurilor, proceduri împotriva contaminării fizice, inclusiv a celei metalice, și să trateze produsele contaminate ca produse neconforme.

La magneți și detectoare, auditorul nu vrea doar prezența lor, ci dovezi de eficiență — evidența tuturor separatoarelor magnetice, măsurarea periodică a puterii magneților cu protocoale, înregistrări ale testării detectoarelor și evaluarea constatărilor ca potențiale reclamații. Punctul slab este de regulă tocmai măsurarea magneților: un control intern fără aparat de măsură nu este suficient pentru audit. Un audit independent al separării magnetice, cu gaussmetru și raport final, acoperă cerința standardului și dezvăluie miezurile care slăbesc înainte să le găsească clientul. Cererea de certificări crește întotdeauna înaintea ciclurilor de recertificare.

Punctul critic de control (CCP) este etapa din producția de alimente sau furaje în care un pericol identificat poate fi eliminat în mod țintit sau redus la un nivel acceptabil — și a cărei ratare nu mai poate fi corectată de nicio etapă ulterioară. Pentru fiecare CCP se stabilesc limite critice, modul de monitorizare, măsuri corective și ținerea înregistrărilor.

Pentru contaminarea metalică, drept CCP este desemnat de regulă detectorul de metale de la capătul liniei, deoarece este ultimul care poate elimina în mod demonstrabil produsul contaminat. Separatoarele magnetice din fluxul de materie primă joacă mai degrabă rolul de măsură preventivă (oPRP) — reduc riscul continuu, dar fără înregistrare pentru fiecare bucată. La CCP, auditorul cere dovezi: înregistrări ale testării periodice a detectorului cu corpuri de test, proceduri la constatare și instruirea operatorilor. Repartizarea rolurilor între magneți și detector cereți să fie confirmată în analiza pericolelor.