Fogalomtár

A Föld mágneses mezeje a földmagban áramló olvadt vas mozgása által keltett természetes mező. A felszínen mindössze 25–65 mikroteslát ér el, védi a bolygót a napszél töltött részecskéitől, és tájolja az iránytű tűjét; a mágneses pólusok közben lassan vándorolnak, és nem esnek pontosan egybe a földrajziakkal.

A Föld mezeje nagyjából százezerszer gyengébb, mint a neodímium szeparátor felületén mérhető mező, az ipari szeparálásra ezért semmilyen hatása nincs, és a szokásos gaussmérős mérésnél elvész a kerekítésben. Egyetlen dologra hasznos: neki köszönhetően működik az iránytű, amellyel meghatározhatja a jelöletlen mágnes polaritását — a tű északi vége a mágnes déli pólusára mutat.

A mágnes hőmérsékleti együtthatója azt adja meg, hány százalékkal változnak visszafordíthatóan a paraméterei minden egyes Celsius-fokkal. A neodímium mágnesek remanenciájánál ez körülbelül −0,11 % fokonként, a szamárium-kobaltnál csak −0,03 és −0,05 % közötti — ezért őrzi meg az SmCo a melegben teljesítménye nagyobb részét. A változás visszafordítható: lehűlés után a mágnes visszatér az eredeti értékekre.

Az együttható megmagyarázza, miért fog rosszabbul a szeparátor forró üzemben akkor is, ha nem lépte túl a megengedett hőmérsékletet — 80 °C-on a neodímium visszafordíthatóan mintegy 6 %-kal kevesebbet teljesít, mint 20 °C-on. A ferritek érdekessége: koercitivitásuk a hőmérséklettel nem csökken, hanem nő, így melegben nehezebben mágneseződnek le. A gaussmérős mérést ezért mindig ahhoz a hőmérséklethez viszonyítsa, amelyen készült; a téli és nyári értékek korrekció nélküli összevetése vaklármához vezethet.

A mágnes öregedése az állandó mágnes mágnesezettségének lassú, spontán csökkenése az idő múlásával. A korszerű anyagoknál nagyon kicsi, és tovább lassul: időben legstabilabbak a ferrit mágnesek, őket követi a neodímium és az SmCo, leggyorsabban az AlNiCo ötvözetek öregszenek. A minőségi neodímium mágnes így a szeparátor teljes élettartama alatt teljesítményének csupán töredék százalékát veszíti el magától.

Ha a berendezés ennél gyorsabban gyengül, az ok rendszerint nem az életkor, hanem az üzemeltetés — az üzemi hőmérséklet túllépése, erős külső mező, korrózió a sérült köpeny alatt vagy kemény ütések. A valós állapotot csak a rendszeres, azonos módszerrel, a felület azonos pontján végzett gaussmérős mérés tárja fel; az értékeket a telepítéskor készült jegyzőkönyvvel vesse össze. A mágneses szeparálás auditja keretében végzett éves ellenőrzés a csökkenést még azelőtt kimutatja, hogy az a termékben fémszennyeződés formájában jelentkezne. Új berendezésnél ezért már a szállításkor kérje el a mérési jegyzőkönyvet.

A Barkhausen-effektus a ferromágneses anyag mágneseződésének ugrásszerű, nem folytonos lefolyása: a külső mező egyenletes növelésekor a domének nem simán, hanem apró lavinákban billennek át. Heinrich Barkhausen 1919-ben igazolta — az ugrások hangszóróban recsegésként voltak hallhatók —, és ezzel az első közvetlen bizonyítékot adta a mágneses domének létezésére.

Az ugrásszerű átmágneseződés mérhető Barkhausen-zajt kelt, amely érzékenyen reagál az acél szerkezetére és mechanikai feszültségeire. A roncsolásmentes anyagvizsgálat ezért a felületi rétegek értékelésére használja, például köszörülés vagy edzés után. A mágneses szeparálás számára a jelenség inkább elméleti háttér — megmagyarázza, miért nem tökéletesen folytonos folyamat az anyag mágnesezése.

A Curie-hőmérséklet az a hőmérséklet, amelynek túllépésekor a ferromágneses anyag elveszíti ferromágneses tulajdonságait — a hőmozgás felbomlasztja a mágneses momentumok rendezettségét, és a mágnesből közönséges fémdarab lesz. A vas Curie-hőmérséklete körülbelül 770 °C, a nikkelé 360 °C, az NdFeB neodímium mágneseké 320 °C körüli.

A mágnes azonban nem csak a Curie-hőmérsékleten gyengül. A standard neodímium mágnesek már 80 °C fölött tartósan veszítenek teljesítményükből, ezért a mágneseknél a maximális üzemi hőmérséklethez igazodunk, nem a Curie-ponthoz. Forró üzemekhez — szárítók, kemencekimenetek, forró granulátumok — válasszon ferrit mágneseket, amelyek 250 °C üzemi hőmérsékletig bírják, vagy speciális, magas hőmérsékletű NdFeB osztályokat. Az üzemi hőmérséklet túllépése az egyik leggyakoribb oka annak, hogy a szeparátor egy idő után „rejtélyes módon” nem fogja meg a szennyeződéseket.

A diamágnesesség a mágneses viselkedés leggyengébb formája: a diamágneses anyagokat a mágneses mező alig érzékelhetően kiszorítja magából. Ide tartozik a réz, az arany, az ezüst, a víz, a grafit vagy a bizmut. A jelenség minden anyagban fellép, de csak ott figyelhető meg, ahol nem fedi el az erősebb paramágnesesség vagy ferromágnesesség.

A taszítóerő a legerősebb diamágneses anyagoknál is nagyságrendekkel gyengébb, mint az a vonzóerő, amellyel a mező a ferromágneses anyagokra hat, és az ipari szeparálás körülményei között gyakorlatilag mérhetetlen. Az üzem számára ebből egyszerű következtetés adódik: a rezet, a sárgarezet vagy a bronzot mágnessel sem megfogni, sem eltaszítani nem tudja. Az anyagáramból ezeket az örvényáramokat kihasználó eddy current szeparátor választja le, jelenlétüket a késztermékben pedig ipari fémdetektor tárja fel. A víz diamágneses viselkedése ráadásul megmagyarázza, miért nem zavarja az anyag nedvessége mágnesesen magát a szeparálást.

Az elektromágnes mágnesesen lágy acélmagra tekercselt tekercs, amely csak az elektromos áram átfolyása alatt hoz létre mágneses mezőt. A mező ereje az áram nagyságával és a tekercs menetszámával nő; az áram kikapcsolása után a mező gyakorlatilag megszűnik. Ebben különbözik az elektromágnes alapvetően az állandó mágnestől, amelynek mezője tartós.

Fő előnye a kikapcsolhatóság és a teljesítmény — az elektromágnesek nagy behatolási mélységet érnek el, ezért magas anyagréteggel dolgozó szállítószalagok fölé függesztett szeparátorokban, a fémhulladék mozgatására szolgáló ócskavas-emelő elektromágnesekben és rögzítőrendszerekben használják őket. Az ár a folyamatos energiafogyasztás, a hűtés szükségessége és az áramkimaradáskor tanúsított viselkedés, amikor a teher és a megfogott szennyeződések is leszabadulnak. A legtöbb szeparálási feladathoz ezért elegendőek a karbantartásmentes permanens rendszerek.

Az elektromágneses indukció az a jelenség, amelynek során a mágneses fluxus változása elektromos feszültséget kelt a vezetőben; az 1831-ből származó Faraday-törvény írja le. Ne tévessze össze a B mágneses indukcióval — az a mező erősségét leíró mennyiség, míg az elektromágneses indukció folyamat.

Az indukción alapulnak a generátorok, a transzformátorok és az indukciós hevítés — a mágneses szeparálásban pedig az örvényáramú (eddy current) szeparátorok teljes működési elve. A bennük gyorsan forgó mágnesrendszer örvényáramokat indukál a színesfémekben, amelyek mezője az alumínium- vagy rézrészecskéket kirepíti az anyagáramból. Ugyanezt a jelenséget használja a gaussmérő a váltakozó mezők mérésénél és a fémdetektor a nem mágneses szennyezők felkutatásánál.

A ferromágnesesség a mágnesesség legerősebb formája: az anyag azon képessége, hogy a mágneses mezőt jelentősen felerősítse, és a mágnes vonzza — azoknak a doméneknek köszönhetően, amelyekben az atomok mágneses momentumai azonos irányban rendeződnek. Ferromágneses anyag az ilyen tulajdonságú anyag — szobahőmérsékleten a vas, a nikkel, a kobalt és ötvözeteik, beleértve a hagyományos acélokat és az öntöttvasat.

A mágneses szeparálás éppen a ferromágneses részecskéket fogja meg — acélkopadékot, forgácsot, csavarokat, huzalt. Az alumíniumot, a rezet és a sárgarezet a szeparátor nem fogja meg. Külön fejezet a rozsdamentes acél: az 1.4301 (AISI 304) ausztenites acél lágyított állapotban gyakorlatilag nem mágneses, hidegalakítással azonban gyengén mágneses martenzit képződik benne. A rozsdamentes technológiákból származó kopadékot ezért csak nagyon nagy indukciójú szeparátorok fogják meg — számoljon ezzel az élelmiszeripari és vegyipari üzemek berendezéseinek specifikálásakor.

A hiszterézishurok az anyag B mágneses indukciójának a külső mágneses mező H térerősségétől való függését ábrázolja a mágnesezés és a lemágnesezés teljes ciklusa során. BH-görbének is nevezik. Alakjából két kulcsérték olvasható le: a Br remanencia és a Hc koercitivitás.

A hurok alakja emellett megmondja a szakembernek, mire való az anyag. A keskeny hurok mágnesesen lágy anyagot jelent — könnyen mágnesezhető és lemágnesezhető, kicsik a veszteségei, ezért transzformátorok és elektromágnesek vasmagjához használják. A széles hurok mágnesesen kemény anyagot jelöl, amely mágnesezettségét tartósan megőrzi — ebből készülnek a szeparátorok állandó mágnesei. A hurok területe ráadásul az egy mágnesezési ciklusban elveszített energiának felel meg. A mágnes kiválasztásakor ezért ne csak az erőt hasonlítsa össze, hanem a gyártó teljes BH-karakterisztikáját.

Az irreverzibilis mágnesezettség-veszteség az állandó mágnes tartós gyengülése, amely a kiváltó ok megszűnése után is megmarad. Leggyakrabban a maximális üzemi hőmérséklet túllépése okozza, továbbá erős külső mágneses mező vagy kemény mechanikai ütések. A visszafordítható hőmérsékleti változásokkal ellentétben a mágnes lehűlés után magától nem áll helyre.

Minél jobban túllépi a hőmérséklet az üzemi határt, annál nagyobb részét veszíti el a mágnes tartósan a teljesítményének; a standard neodímiumnál a kockázat már 80 °C fölött kezdődik. Ha a Curie-hőmérséklet túllépése nem változtatta meg az anyag szerkezetét, a mágnes erős külső mezővel újra feltölthető — a szeparátorok kiöntött mágneses magjainál azonban az újramágnesezés rendszerint kivitelezhetetlen, és cserével oldják meg. A tartós veszteség gyanúját gaussmérős mérés és a berendezés telepítésekor mért értékekkel való összevetés igazolja. A megelőzés: olyan anyag választása, amely elegendő hőmérsékleti tartalékkal rendelkezik az üzemi csúcsokra.

A koercitivitás (koercitív térerősség) az az ellentétes irányú mágneses térerősség, amely a felmágnesezett anyag teljes lemágnesezéséhez szükséges. Jele Hc, mértékegysége az amper per méter (A/m). Minél nagyobb a koercitivitás, annál jobban ellenáll a mágnes a külső mező, az ütések vagy a hőmérséklet okozta lemágneseződésnek.

Különböztesse meg a valódi HcB koercitivitást és a belső HcJ koercitivitást, amelyet a gyártók az adatlapokon a mágnes ellenálló képességének mérőszámaként adnak meg. A koercitivitás a hőmérséklet emelkedésével csökken — ezért a standard osztályú, olcsó neodímium mágnes forró üzemben visszafordíthatatlanul elveszíti teljesítménye egy részét, még akkor is, ha a hőmérséklet a katalógusban megadott maximum alatt marad. Hőterhelésnek kitett alkalmazásokhoz válasszon magasabb koercitivitású NdFeB osztályokat (H, SH, UH utótagok).

A légrés a mágnes felülete és a megfogandó vagy megtartandó ferromágneses tárgy közötti távolság. A levegő a mágneses fluxust sokkal rosszabbul vezeti, mint az acél, ezért már a parányi rés is jelentősen csökkenti az indukciót és az erőt — rögzítő alkalmazásoknál egy 0,2 mm-es rés a tartóerőt akár a katalógusérték negyedére is leszoríthatja.

A rést ráadásul az is növeli, amiről gyakran megfeledkezünk — a rúd rozsdamentes köpenye, a leválasztott anyag lerakódása, a védőburkolat vagy a porréteg. Az anyagot ezért vezesse vékony rétegben, a mágneses felületekhez a lehető legközelebb, a felületeket pedig rendszeresen tisztítsa. Az indukciót gaussmérővel az anyagáram valós távolságában mérje, ne a csupasz mágnesen; a két érték közötti különbség dönti el, hogy a szeparátor a finom fémkopadékot megfogja vagy átengedi. A rés minden további millimétere a finom részecskéknél nagyságrendi visszaesést jelent a leválasztásban.

A lemágnesezés (demagnetizálás) a maradék mágnesesség eltávolítása a ferromágneses tárgyból. Leggyakrabban fokozatosan csökkenő amplitúdójú váltakozó mágneses mezővel végzik, amely felbomlasztja a mágneses domének rendezettségét az anyagban; a tárgy ezután nem vonzza többé a fémrészecskéket.

Maradék mágnesesség forgácsolás, mágneses felfogatás vagy az alkatrészek erős mágnesek melletti tárolása során keletkezik. Az üzemben gondot okoz: a felmágneseződött szerszámok, csapágyak és munkadarabok magukra gyűjtik a forgácsot, nehezítik a szerelést és az azt követő mérést is. A lemágnesezésre kézi, asztali és alagút demagnetizálók szolgálnak — a kézi készülékek 20–40 mm mélységig demagnetizálnak, az alagút kivitelek automatizált sorokban dolgoznak. Számoljon azzal, hogy hagyományos demagnetizálóval a szeparátor állandó mágnesét nem lehet „kikapcsolni”: azt nagy koercitivitása révén úgy tervezték, hogy mágnesezettségét tartósan megőrizze.

A lemágnesezési görbe a hiszterézishurok második síknegyedbe eső szakasza — azt írja le, hogyan veszít indukciójából az állandó mágnes, amikor ellentétes irányú mező hat rá. Ebből származik a mágnes két alapvető paramétere: a függőleges tengelyen a Br remanencia, a vízszintesen a Hc koercitivitás.

A görbén helyezkedik el a mágnes munkapontja, amelyet a mágneses kör konstrukciója és a munkarés határoz meg; helyzete dönti el, mekkora indukciót ad le a mágnes az adott berendezésben ténylegesen. A gyártók a görbéket több hőmérsékletre adják meg — a hőmérséklet emelkedésével a görbe süllyed és megtörik, és ha a munkapont a görbe könyökpontja alá kerül, a mágnes tartósan, részlegesen lemágneseződik.

A Lenz-törvény az a fizikai törvény, amely szerint az indukált elektromos áram mindig az őt létrehozó változás ellen hat. Heinrich Lenz fogalmazta meg 1834-ben, az elektromágneses indukció Faraday-törvényének kiegészítéseként — a természet „ellenáll” a mágneses fluxus változásának.

A Lenz-törvényen alapul a színesfémek teljes szeparálása. Az örvényáramú (eddy current) szeparátor gyorsan forgó mágneses dobja megváltoztatja a fluxust az áthaladó alumínium- vagy rézdarabokban, a bennük indukált örvényáramok a változással ellentétes mezőt hoznak létre — és a részecske a dobtól elrepül, ki az anyagáramból. Ugyanez a szabály magyarázza, miért esik a mágnes feltűnően lassan a rézcsőben: saját indukált áramainak mezője fékezi.

A Lorentz-erő az az erő, amellyel a mágneses mező a mozgó elektromos töltésre hat; merőleges mind a töltés mozgásirányára, mind a mező irányára. Minél gyorsabb a mozgás és minél erősebb a mező, annál nagyobb az erő — a nyugvó töltésre a mágneses mező nem hat.

A Lorentz-erő azoknak a jelenségeknek a mikroszkopikus oka, amelyeken a mérés és a szeparálás is alapul. Ez téríti el az elektronokat a Hall-szonda félvezető lapkájában, létrehozva a gaussmérő által mért feszültséget; ez görbíti a töltött részecskék pályáját a gyorsítókban és a tömegspektrométerekben; és ez hat az örvényáramú szeparátorokban az örvényáramokat alkotó elektronokra. Találkozik vele tehát mindenki, aki mágneses mezőt mér vagy színesfémeket szeparál — még ha közvetlenül nem is látja.

A mágnes anizotrópiája azt jelenti, hogy az anyagnak gyártásból eredően van egy preferált, „könnyű” tengelye, amelyben teljes teljesítményre mágnesezhető — ez a por mágneses mezőben történő sajtolásával jön létre, amely a szemcséket egy irányba fordítja. Az izotróp mágnesnek nincs preferált tengelye, és tetszőleges irányban mágnesezhető, cserébe érezhetően kisebb az ereje.

A szeparátorokban lévő nagy teljesítményű mágnesek — a szinterelt NdFeB és az anizotróp ferritek — gyakorlatilag mind anizotrópok; izotróp az olcsó ferrit sajtolvány és a mágnesfólia marad. Következmény az üzemeltetésre: az anizotróp mágnest nem lehet más irányba „átmágnesezni”, és ha az összeállításban rosszul fordítják be, teljes teljesítményt nem kap belőle.

A mágneses dipólus a mágnesesség alapegysége: az északi és a déli pólus párosa, amelyet minden mágnes és minden mágneses momentummal rendelkező atom alkot. Önálló pólus — mágneses monopólus — a természetben nem létezik; a mágnes darabolásával mindig csak kisebb dipólusok keletkeznek.

A dipólus-természettel függ össze a multipólusos mágnesezés, amikor egyetlen anyagdarabon egymás mellett váltakozó pólusok sora jön létre. A pólusok közötti kis távolság nagy mezőgradienst jelent a felület közelében — és éppen a gradiens dönti el, mekkora erővel vonzza a mágnes a kis részecskét. Ezért állítják össze a mágnesrudak magjait egymással szemben fordított mágnesek sorából, nem pedig egyetlen hosszú mágnesből.

A mágneses domének a ferromágneses anyag belsejében található mikroszkopikus tartományok, amelyekben az atomok mágneses momentumai azonos irányban rendeződnek. A nem mágnesezett acéldarabban a domének véletlenszerű irányba mutatnak, és hatásuk kifelé kioltja egymást; a külső mező fokozatosan egy irányba fordítja őket, míg az anyag el nem éri a telítést.

A doménszerkezet magyarázza az anyagok üzemi viselkedését: a mágnesesen lágy acélban a domének a mágnes eltávolítása után nagyrészt visszatérnek a rendezetlen állapotba, a mágnesesen kemény anyagokban rendezettek maradnak — így jön létre az állandó mágnes. A domének átbillenése a mágnesezés során ugrásszerűen történik (Barkhausen-effektus), amit az acél egyes diagnosztikai módszerei is kihasználnak. A gyakorlatban ebből következik, miért mágneseződnek fel fokozatosan az acélalkatrészek a szeparátorok közelében, és miért segít a demagnetizálás: a csökkenő amplitúdójú váltakozó mező a doméneket újra „összezavarja”.

A mágneses ellenállás, más néven reluktancia azt írja le, milyen erősen akadályozza az adott közeg a mágneses fluxus áthaladását; az elektromos ellenállás megfelelője. Mértékegysége a H⁻¹, illetve az A/Wb. A magnetomotoros feszültség, a fluxus és az ellenállás kapcsolatát a Hopkinson-törvény írja le — az Ohm-törvény mágneses körökre vonatkozó megfelelője.

A mágneses fluxus mindig a legkisebb ellenállású úton záródik. A lágyacél nagyságrendileg ezerszer kisebb ellenállást jelent számára, mint a levegő, ezért a szeparátorok konstrukciója acélmagokat és pólussarukat használ, amelyek a fluxust a munkazónába koncentrálják, míg minden légrés gyengíti azt. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy a mágnes és az anyag közé kerülő acéllemez a mezőt gyakorlatilag leárnyékolja, míg a nem mágneses rozsdamentes acél a fluxus számára szinte átlátszó — többek között ezért készülnek a szeparátorok köpenyei éppen nem mágneses rozsdamentes acélból. A kör tervezésekor az egyes szakaszok reluktanciái a sorba kapcsolt ellenállásokhoz hasonlóan összeadódnak.

A mágneses erő az az erő, amellyel a mágneses mező a ferromágneses tárgyakra vagy más mágnesekre hat. Egyetlen számmal nem írható le: függ az indukciótól és annak gradiensétől, a vonzott tárgy anyagától, méretétől és alakjától, és a mágnestől távolodva nagyon meredeken csökken.

A gyártói adatokban ezért különböztessen meg két mennyiséget. A gaussban megadott indukció a felületi mezőt írja le, a newtonban vagy kilogrammban megadott tartóerő (leszakítási erő) pedig azt, amit a mágnes az acéllap közvetlen érintkezésénél megtart — és már egy kis rés is nagyságrenddel csökkenti. A szeparálás szempontjából nem az a lényeg, mennyit „bír el” a mágnes, hanem hogy mekkora erővel vonz egy kis részecskét az anyagáram valós távolságában. Ezért mindig azonos, azonos módszerrel mért mennyiséget hasonlítson össze.

A mágneses erővonalak képzeletbeli vonalak, amelyekkel a mágneses mező lefutását ábrázoljuk. A mágnesen kívül az északi pólustól a déli felé haladnak, belül záródnak vissza, soha nem metszik egymást, és minél sűrűbben futnak egymás mellett, annál erősebb az adott helyen a mező. A mágnes fölé helyezett papírra szórt vasreszelékkel tehetők láthatóvá.

Az erővonalkép gyorsan elárulja, hol vannak a szeparátor aktív zónái, és hogyan formálja a mezőt a konstrukció. Az erővonalak sűrűsége azonban a felülettől távolodva nagyon meredeken csökken, így a hosszú hurkokat mutató illusztrációs ábra semmit sem mond a tényleges hatótávolságról. Az ajánlatok értékelésekor ezért ne érje be a mező rajzával — kérje el a gaussmérővel, a felülettől adott távolságban mért indukcióértékeket, vagyis ott mérve, ahol az Ön anyaga ténylegesen áramlani fog. Éppen a mező meredek esése az oka annak, hogy a rácsok vékony, a rudak körül szorosan vezetett anyagréteggel dolgoznak.

A mágneses északi és déli pólus a mágnes két olyan tartománya, ahol a mezője a legerősebb, és ahol az erővonalak kilépnek a mágnesből, illetve visszatérnek abba. A pólusok mindig párban léteznek: a mágnes kettévágásával nem önálló pólus keletkezik, hanem két kisebb mágnes, mindegyik saját északi és déli pólussal. Az azonos pólusok taszítják, az ellentétesek vonzzák egymást.

A jelöletlen mágnes polaritását iránytűvel állapíthatja meg — a tű északi vége a mágnes déli pólusa felé mutat —, vagy egyszerű polaritásjelzővel. A ferromágneses szennyeződéseket mindkét pólus egyformán vonzza, így a szeparátor leválasztási képességére a pólusok orientációja nincs hatással; elrendezésük és váltakozásuk azonban meghatározza a mező alakját a berendezés felületén. A polaritás a mágnesek összeépítésénél és a rögzítőrendszereknél lényeges, ahol a rosszul tájolt mágnesek kölcsönösen gyengítik egymást. Ránézésre a pólusokat nem lehet megkülönböztetni, ezért a gyártók az északit rendszerint színnel vagy bemélyedéssel jelölik.

A mágneses indukció az a fizikai mennyiség, amely a mágneses mező erősségét írja le egy adott pontban. Jele B, mértékegysége a tesla (T); a mágneses szeparálás területén ma is elterjedt a régebbi gauss egység (1 T = 10 000 G). Minél nagyobb az indukció a szeparátor felületén, annál kisebb és gyengébben mágneses részecskéket képes megfogni.

A hagyományos ferrit szeparátorok a felületükön 1 500–3 000 G értéket érnek el, a mágneses rácsokban lévő neodímium rudak akár 16 000 G-t is. Az értékeket mindig a mágnes felületén hasonlítsa össze — a távolság növekedésével az indukció meredeken csökken. A szeparálás hatékonyságáról az anyagáram helyén mért indukció dönt, nem a katalógus „papíron szereplő” értéke. Az értékeket Hall-szondás gaussmérővel ellenőrizheti; az ajánlatok összehasonlításakor kérjen mérési jegyzőkönyvet — a gyártók gyakran a mágnes belsejében, nem pedig a köpeny felületén mért indukciót adják meg.

A mágneses fluxus az adott felületen áthaladó mágneses mező teljes mennyiségét kifejező mennyiség. Jele Φ, mértékegysége a weber (Wb), és a mágneses indukció és a mezőn merőlegesen átjárt felület szorzataként számítható: Φ = B · S. Egy weber 1 tesla indukciónak felel meg 1 m² felületen.

A szeparátorok konstrukciójában a fluxus a mágneses kör tervezésénél kulcsfontosságú: az acél pólussaruk és hátlapok a fluxust a mágnesekből oda vezetik, ahol az anyag áramlik — hasonlóan ahhoz, ahogy a vezető az elektromos áramot vezeti. A jól megtervezett kör a fluxust a munkarésbe koncentrálja, és éppen ott növeli az indukciót, ahol a szennyeződések megfogása történik; a rosszul tervezett hagyja azt haszontalanul „elszökni” a szerkezetbe. Két, belül azonos mágnesekkel szerelt szeparátor gyakran éppen a mágneses kör minőségében különbözik.

A mágneses kör az a pálya, amelyen a mágneses fluxus záródik: a mágnes, a ferromágneses vezető elemek (magok, pólussaruk) és a légrések alkotják. A zárt kör a fluxust túlnyomórészt acélban vezeti, a nyitott kör levegőn keresztül záródik — nagy veszteségekkel, mert a levegő a fluxust sokkal rosszabbul vezeti.

Minden szeparátor lényegében egy megtervezett mágneses kör. A konstruktőr a mágnesek és az acélelemek alakját úgy választja meg, hogy a fluxus lehető legnagyobb része a munkazónán haladjon át, ahol az anyag áramlik. A kör nélküli, önálló mágnes „üresben” dolgozik, és mezője szétszóródik; ugyanez a mágnes egy jól megtervezett körben a munkahelyen lényegesen nagyobb indukciót ér el. Ezért a berendezés teljesítménye nem becsülhető meg pusztán a felhasznált mágnesanyagból.

A mágneses mező az a tér, amelyben mágneses erők hatnak a ferromágneses anyagokra, a mozgó töltésekre és az árammal átjárt vezetőkre. Erővonalakkal ábrázoljuk, amelyek a mágnes északi pólusából lépnek ki, és a déli pólusba térnek vissza; forrása állandó mágnes vagy a vezetőben, illetve tekercsben folyó elektromos áram.

A mágneses szeparálásban a mező alakja és hatótávolsága a döntő: az erővonalak a pólusoknál sűrűsödnek a leginkább, ott a legerősebb a mező, és a mágnestől távolodva az ereje nagyon gyorsan csökken. A szeparátor ezért csak azokat a részecskéket fogja meg, amelyek elég közel haladnak el a mágnes felületéhez — a néhány centiméterrel távolabb elhaladó fémszennyeződés észrevétlenül átjut. Ebből következik az alapvető konstrukciós szabály: az anyagot vékony rétegben, a mágneses felületekhez a lehető legközelebb kell vezetni, például a rács rúdjai között, nem pedig nagy keresztmetszetben, azoktól távol.

A mágneses momentum vektormennyiség, amely az elemi mágnes — atom, molekula vagy egész test — „erejét” és orientációját adja meg. Az elektronok mozgásából és spinjéből ered; az anyag térfogatában lévő momentumok összege adja a mágnesezettségét, egy egész mágnesnél annak teljes momentumát.

A teljes mágneses momentum a darabmágnes legobjektívebb paramétere, mert nem függ attól, hogy a felület melyik pontján mérik. Helmholtz-tekercses fluxusmérővel határozzák meg, és a mágnesek kimenő minőség-ellenőrzésénél használják — két azonos méretű és osztályú mágnesnek azonos momentummal kell rendelkeznie. A felületen végzett pontszerű gaussmérős mérés ezt nem helyettesíti, a két módszer kiegészíti egymást.

A mágnesesség olyan fizikai jelenség, amelynek során az anyagok és az elektromos áramok mágneses mezőn keresztül hatnak egymásra. Már az ókorban ismerték a természetes magnetitnek köszönhetően; ma az elektromotorok, az érzékelők és az ipari mágneses szeparálás alapja. A mágneses mezőben tanúsított viselkedésük szerint az anyagokat diamágneses, paramágneses és ferromágneses anyagokra osztjuk.

Az üzemeltetés szempontjából az a lényeg, hogy erősen csak a ferromágneses anyagok reagálnak — a vas, a nikkel, a kobalt és az acélok többsége. A diamágneses anyagokat (réz, műanyagok) és a paramágneses anyagokat (alumínium) a hagyományos mágnes gyakorlatilag nem vonzza. Ezért a mágneses szeparátor megbízhatóan eltávolítja az acélkopadékot vagy a csavarokat, az alumíniumforgácshoz azonban más technológiára van szükség. A szeparálás tervezésekor ezért mindig az anyagában található szennyeződések konkrét összetételéből induljon ki, ne abból az általános elképzelésből, hogy „a mágnes megfogja a fémet”.

A mágneses térerősség a mágneses mezőt a közegtől függetlenül leíró mennyiség. Jele H, mértékegysége az amper per méter (A/m); a régebbi CGS-rendszerben az oersted használatos (1 Oe ≈ 79,6 A/m). A B mágneses indukcióval a közeg permeabilitása köti össze: B = μ·H.

A két mennyiség különbsége gyakorlati: a H a „rákényszerített” mezőt írja le, például egy elektromágnes tekercséét, míg a B azt mondja meg, milyen mező jön ténylegesen létre az adott anyagban. Ezért adják meg A/m-ben vagy oerstedben a koercitivitást — a mágnes idegen mezővel szembeni lemágnesezési ellenállását —, míg a szeparátor teljesítményét a felületen gaussban mért indukcióval írják le. A mágnes adatlapjának olvasásakor tehát: a kA/m-ben megadott értékek az anyag ellenálló képességére, a gaussban vagy teslában megadottak pedig annak a mezőnek az erejére vonatkoznak, amellyel a berendezés a szennyeződésekre hat.

A mágnesezés az a folyamat, amelynek során a ferromágneses anyag külső mágneses mező hatására mágnesessé válik — a mágneses domének a mező irányába fordulnak. Egy bizonyos térerősségnél az összes domén beáll, és az anyag eléri a telítést; ennél erősebb mező már nem növeli a mágnesezettséget.

Az ipari állandó mágneseket tekercsben, rövid, erős impulzussal mágnesezik. Mágneseződnek az üzem hétköznapi acélalkatrészei is: a szerszámok, a sziták vagy a csavarok az erős szeparátorok közelében idővel felmágneseződnek, magukon tartják a kopadékot, és továbbhordják azt. Ezt a nemkívánatos maradék mágnesességet a demagnetizálás szünteti meg. Az anyag mágnesezettségének mértékét gaussmérővel ellenőrizheti — ahol ez zavaró, ott végezze el a lemágnesezést kézi, asztali vagy alagút demagnetizálóval.

A mágnesezési görbe, más néven szűzgörbe az anyag legelső mágnesezésének lefutása a nem mágnesezett állapottól a telítésig. A koordináta-rendszer origójából indul; meredeksége az anyag permeabilitásának felel meg, és a szaturációban végződik, ahonnan az anyag a mező további változásainál már a hiszterézishurkon mozog.

A szűzgörbén a mágnes egyetlenegyszer halad végig — az első mágnesezéskor a gyártásban vagy a mágnesező berendezésben. A lényeg a teljes telítés elérése: a nem teljesen felmágnesezett mágnes tartósan kisebb teljesítményt ad le, mint amit az osztálya deklarál, és a különbség szemmel nem, csak méréssel ismerhető fel. Gyenge mágnesek reklamációjánál ezért a teljes momentumot vagy az indukciót vesse össze az anyaglap értékeivel.

A maximális energiaszorzat az állandó mágnes anyagának fő teljesítménymutatója. Jele (BH)max, kJ/m³-ben vagy MGOe egységben adják meg (1 MGOe ≈ 8 kJ/m³), és a lemágnesezési görbe azon pontjának felel meg, ahol az indukció és a térerősség szorzata a legnagyobb — vagyis az egységnyi térfogatban tárolt mágneses energia mennyiségének.

Éppen a (BH)max rejlik a neodímium mágnesek jelölésében: az N35 osztály nagyjából 35 MGOe (kb. 279 kJ/m³), az N52 körülbelül 414 kJ/m³. Minél magasabb az érték, annál kisebb mágnes elegendő ugyanahhoz a teljesítményhez. A szeparátorok összehasonlításánál azonban érvényes, hogy a (BH)max az anyagot írja le, nem a berendezést — a leválasztásról a köpeny felületén, az anyagáram helyén mért indukció dönt, amely a kör konstrukciójától és a védőcső falvastagságától is függ. A magasabb anyagosztály ráadásul alacsonyabb hőállósággal jár együtt.

Az örvényáramok olyan elektromos áramok, amelyek elektromosan vezető anyagban indukálódnak, valahányszor a környezetében megváltozik a mágneses mező. A Lenz-törvény szerint saját mágneses mezőt hoznak létre, amely az őket kiváltó változás ellen hat — a vezető és a mágnes között így taszítóerő keletkezik.

Éppen ezen a jelenségen alapul a színesfémek szeparálása. Az örvényáramú (eddy current) szeparátor szállítószalagjának fejrészében gyorsan forgó, ritkaföldfém mágnesekkel szerelt rotor található; ez az alumínium-, réz- vagy sárgaréz-részecskékben örvényáramokat indukál, és a taszítóerő kirepíti azokat a többi anyag közül. Az újrahasznosító sorok így színesfémektől mentes, tiszta műanyagot, üveget vagy őrleményt nyernek. A hatékonyság feltétele: az anyagot előzőleg mágneses szeparátorral meg kell tisztítani a ferromágneses részecskéktől, különben a rotor károsodása fenyeget. Az örvényáramokat használják az indukciós fékek és a fémdetektorok is.

A paramágnesesség a mágnesesség gyenge formája: a paramágneses anyagokat a mágneses mező csak alig észrevehetően húzza be, és a mező megszűnése után semmilyen mágnesezettséget nem őriznek meg. Ide tartozik az alumínium, a magnézium, a titán, a króm vagy a folyékony oxigén. A paramágneses anyagokra ható erő nagyságrendileg ezerszer kisebb, mint a ferromágneseseknél.

A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy a hagyományos mágneses szeparátor az alumíniumforgácsot nem fogja meg, hiába fém — a vonzás olyan gyenge, hogy legyőzi az anyagáramlás és a gravitáció is. Az alumíniumra és a többi színesfémre ezért az újrahasznosításban az örvényáramok (eddy current) elvén működő szeparátorok szolgálnak, amelyek a nem mágneses, vezető részecskéket éppen hogy kirepítik az anyagáramból. A termék minden fémre — a paramágnesesekre is — kiterjedő ellenőrzését pedig a sor végén elhelyezett ipari fémdetektor biztosítja.

A permeabilitás azt fejezi ki, milyen könnyen vezeti az anyag a mágneses mezőt — az elektromos vezetőképesség egyfajta mágneses megfelelője. Jele μ; a gyakorlatban a vákuumhoz viszonyított relatív permeabilitás, a μr használatos. A levegő μr értéke körülbelül 1, a hagyományos szerkezeti acélé nagyságrendileg több ezer, ezért az acél a mágneses mezőt jelentősen felerősíti és vezeti.

Az acél nagy permeabilitását a szeparátorok mágneses köreiben használják ki: a pólussaruk és a hátlapok a mezőt a munkarésbe koncentrálják. Az egyhez közeli permeabilitás magyarázza viszont az ausztenites rozsdamentes acélok viselkedését — lágyított állapotban μr értékük legfeljebb 1,02, a mágneses mezőt gyakorlatilag nem befolyásolják, és a mágnes nem fogja meg őket; hidegalakítással permeabilitásuk a martenzit képződésével nő. A μr érték ezért gyors segédeszköz ahhoz, hogy az anyaglapból megbecsülje, megfogja-e az adott fémet a mágneses szeparálás.

A remanencia az a maradék mágneses indukció, amely a ferromágneses anyagban a felmágnesezés és a külső mágneses mező megszüntetése után visszamarad. Jele Br, teslában vagy gaussban adják meg, és a hiszterézishurokról olvasható le. Minél nagyobb a remanencia, annál erősebb állandó mágnes készíthető az anyagból.

Az N35 osztályú neodímium mágnesek remanenciája 1,17 T (11 700 G) körüli, az N52 osztályé körülbelül 1,42 T; a ferrit mágnesek többszörösen alacsonyabb értékeket érnek el. Vigyázzon azonban a fogalmak összekeverésére: a Br az anyag tulajdonsága, nem a szeparátor felületén mérhető indukció — az a teljes mágneses kör konstrukciójától függ, és jellemzően lényegesen alacsonyabb. A remanenciának nemkívánatos formája is van: a gyártás közben felmágneseződött szerszámok és acélalkatrészek vonzzák a forgácsot, és nehezítik a szerelést. Itt segít a lemágnesezés alagút vagy kézi demagnetizáló berendezéssel.

A szaturáció, azaz mágneses telítés az az állapot, amikor a ferromágneses anyag teljesen felmágneseződött — minden domén rendezett, és a külső mező további növelése már nem növeli a mágnesezettséget. A szeparálás üzemi nyelvében ugyanezzel a szóval jelölik a szeparátor megfogott szennyeződésekkel való telítődését is.

A telítődött rács a „nem működő” szeparálás leggyakoribb oka. A rudakon felgyűlt fémréteg lerövidíti a mező hatótávolságát, és az anyagáram elkezdi a szennyeződéseket a felületről visszasodorni — a szeparátor átenged, pedig a mágnesek rendben vannak. A megoldás: a tényleges felfogott mennyiséghez igazított, rendszeres tisztítási időközök, erősen szennyezett anyagoknál automatikus tisztítás, illetve telítettségi jelzővel ellátott kivitel, amely magától jelzi a kezelőnek, mikor kell tisztítani.

A szupravezető mágnesek olyan elektromágnesek, amelyek tekercse szupravezetőből készül, amely az abszolút nulla fokhoz közeli hőmérsékleten elveszíti elektromos ellenállását. A tekercsen így veszteség nélkül folyhatnak hatalmas áramok, és más technikával elérhetetlen mezők jönnek létre — a mágneses rezonancia 1,5–3 teslával dolgozik, a laboratóriumi rendszerek a 45 teslát is meghaladják.

A teljesítmény ára a folyékony héliumos hűtés és a bonyolult infrastruktúra, ezért a szupravezető mágnesek az orvostudományba, a kutatásba és a gyorsítókba valók, nem a gyártócsarnokokba. Az ipari szeparálásban csak kivételesen találkozik velük, extrém finom nyersanyagokhoz készült speciális, nagy gradiensű rendszereknél; a hagyományos üzemeket teljes mértékben kiszolgálják az állandó neodímium mágnesek — energiafogyasztás és karbantartás nélkül.

A mágneses indukció mérése az alapvető módszer a mágnes vagy a szeparátor tényleges teljesítményének ellenőrzésére. Hall-szondás gaussmérővel végzik közvetlenül a berendezés felületén, a pólusok helyén; az eredményt gaussban vagy teslában adják meg. Kiegészítő módszer a leszakítási erő mérése tesztdarabbal (pull test).

A mágnesek idővel gyengülnek — leggyakrabban az üzemi hőmérséklet túllépése, mechanikai sérülés vagy korrózió miatt. A gyengülés közben nem látható: a szeparátor ugyanúgy néz ki, csak kevesebbet fog meg. Ezért mérjen rendszeresen, ideálisan évente egyszer, mindig azonos módszerrel, azonos helyeken, és az eredményeket rögzítse jegyzőkönyvben a telepítéskori értékekkel való évenkénti összehasonlításhoz. Új berendezésnél kérje el a szállítótól a konkrét darab köpenyfelületén végzett mérés jegyzőkönyvét — az anyag katalógusértéke nem ugyanaz.

A fluxusmérő (fluxmeter) a mágneses fluxus mérésére szolgáló műszer. A mérőtekercsben indukált feszültség integrálásával működik: amikor a mágnest a tekercsbe helyezik vagy abból kihúzzák, a fluxusváltozás feszültségimpulzust kelt, és a fluxusmérő ebből számítja ki a fluxust weberben, illetve a mért darab teljes mágneses momentumát.

A fluxusmérő és a gaussmérő kiegészítik egymást, és nem felcserélhetők. A gaussmérő az indukciót méri a felület egy pontján — a szeparátorok üzemi ellenőrzésére való. A Helmholtz-tekercses fluxusmérő a mágnes teljes momentumát méri, függetlenül attól, hogyan van a tekercsben elforgatva — ezért a darabmágnesek kimenő és beérkező ellenőrzésének standardja. A gyenge mágnes reklamációját éppen a fluxusmérős jegyzőkönyvvel támaszthatja alá, a pontszerű mérés a szonda helyzetére hivatkozva megkérdőjelezhető.

A gaussmérő, más néven teslamérő (gaussmeter, teslameter) a mágneses indukció mérésére szolgáló műszer. Alapja a Hall-szonda — félvezető érzékelő, amelyen a mágneses mező mérhető feszültséget hoz létre. A műszerek egyen- és váltakozó mezőket is mérnek, az értékeket gaussban, teslában, esetleg amper per méterben jelenítik meg.

Az értelmezhető eredményhez a szondát közvetlenül a mágnes felületére, a pólus helyére helyezze — már néhány milliméter távolság is nagyságrenddel csökkenti a mért értéket. Mindig azonos módszerrel, azonos helyen mérjen, csak így hasonlíthatók össze az értékek évről évre. A rendszeres gaussmérős mérés még azelőtt kimutatja a szeparátornak az üzemi hőmérséklet túllépése vagy mechanikai sérülés okozta gyengülését, hogy az a termékben fémszennyeződés formájában jelentkezne; ezért a mágneses szeparálás auditjának standard része.

A gauss (G) a mágneses indukció mértékegysége, amelyet a mágneses szeparálás területén általánosan használnak. Az átváltás: 1 tesla = 10 000 gauss. Bár az SI-rendszer a teslát részesíti előnyben, a szeparátorgyártók a berendezések teljesítményét hagyományosan gaussban adják meg, ezért a szeparátorokat is ez alapján hasonlítják össze.

Tájékoztató értékek: a ferrit szeparátorok a felületükön 1 500–3 000 G-t érnek el, a hagyományos neodímium rudak meghaladják a 10 000 G-t, a gyengén mágneses kopadék megfogására szolgáló speciális kivitelek pedig a 20 000 G-t is. Az ajánlatok összehasonlításakor azonban mindig tisztázza, hol állapították meg az értéket: a marketinganyagok gyakran a mágneses mag belsejében mért indukciót írják le, míg a szeparálás hatékonyságáról a köpeny felületén, az anyagáram helyén mért indukció dönt. Kérjen ezért a berendezés felületén végzett gaussmérős mérésről jegyzőkönyvet — a két adat közötti különbség akár többszörös is lehet.

A Hall-szonda a mágneses indukció mérésére szolgáló félvezető érzékelő, amely a Hall-effektuson alapul; a jelenséget Edwin Hall írta le 1879-ben: az árammal átjárt vékony lapkán mágneses mezőben az indukcióval arányos keresztirányú feszültség keletkezik. A szonda a gaussmérők és teslamérők, valamint az érintésmentes helyzet- és fordulatszám-érzékelők mérőeleme.

A szonda csak a lapkára merőleges mezőkomponenst méri, az eredményt ezért alapvetően befolyásolja az orientációja. A transzverzális kivitelt laposan a mágnes felületére helyezik, az axiális a saját tengelye irányában mér, például tekercsek furataiban; a rácsok rúdjai közötti résekhez vékony transzverzális szondák léteznek. A szeparátor ellenőrzésekor a szondát mindig azonos tájolással, a pólus felületére merőlegesen vezesse, és ismételten ugyanazon a helyen mérjen — csak így lesznek az értékek egymással összevethetők. Óvja a szondát a hajlítástól és az ütésektől — a sérült érzékelő az egész mérést értéktelenné teszi.

A Helmholtz-tekercs két azonos, közös tengelyű tekercs, amelyeket a sugarukkal megegyező távolságra helyeznek el. Ebben az elrendezésben a két tekercs mezeje úgy adódik össze, hogy a köztük lévő térben kivételesen homogén mágneses mező jön létre — a teljes munkatérfogatban azonos erősségű.

A homogenitásnak két fő felhasználása van. Az árammal táplált Helmholtz-tekercs definiált mezőt hoz létre a gaussmérők kalibrálásához és az érzékeny műszerek teszteléséhez; fordítva, a fluxusmérő érzékelőtekercseként bekötve pedig a behelyezett mágnes teljes mágneses momentumát méri, annak pontos helyzetétől függetlenül. A mágneses laboratóriumokban és a mágnesgyártók ellenőrző munkahelyein az alapfelszereléshez tartozik; magában a szeparálási üzemben nem találkozik vele.

A leszakítási erő az az erő, amely a vizsgáló acél tesztdarab leszakításához szükséges a mágnes felületéről. Az úgynevezett pull teszttel állapítják meg: a meghatározott alakú tesztdarabot a mérendő helyre illesztik, és erőmérővel egyenletesen húzzák, amíg le nem szakad; a rögzített értéket newtonban adják meg.

A pull teszt ott egészíti ki a gaussmérős mérést, ahol az indukció önmagában nem elég: a gauss a mező erejét írja le egy pontban, a leszakítási erő pedig arról árulkodik, milyen erősen tartja meg a berendezés ténylegesen a megfogott részecskét. Meghatározott helyeken, ismételten mérik — rácsoknál és rudaknál a pólussaruk fölött, ahol a mező a legerősebb —, az eredmény több mérés átlaga. A jegyzőkönyvek évenkénti összevetése megbízhatóan kimutatja a mágnesek degradációját. Teheremelő mágneseknél a leszakítási erő éves, jegyzőkönyvezett ellenőrzése munkabiztonsági okokból is ajánlott.

Az oersted (Oe) a H mágneses térerősség mértékegysége a CGS-rendszerben, Hans Christian Oerstedről elnevezve. Az SI-rendszerben az amper per méter felel meg neki; az átváltás: 1 Oe ≈ 79,6 A/m. A gausshoz páros viszony fűzi — vákuumban az 1 Oe térerősségű mező 1 G indukciónak felel meg.

Az oersteddel ma főleg a tengerentúli gyártók mágnes-adatlapjain találkozik, amelyek a koercitivitást hagyományosan kilooerstedben (kOe) adják meg, míg az európai adatlapok kA/m-t használnak; az átváltás 1 kOe ≈ 79,6 kA/m. Különböző katalógusokból származó anyagok összehasonlításakor mindig ellenőrizze a mértékegységet — a kOe-ben és kA/m-ben megadott értékek számszerűen körülbelül nyolcvanszorosan térnek el, ami első pillantásra óriási minőségi különbségnek tűnik.

A tesla (T) a mágneses indukció SI-mértékegysége, amelyet Nikola Tesla feltalálóról neveztek el. Az átváltás: 1 T = 10 000 gauss; a gyengébb mezőket milliteslában adják meg (1 mT = 10 G). Viszonyításképpen: a Föld mágneses mezeje a felszínen körülbelül 0,00005 T, egy átlagos hűtőmágnes 0,005 T körüli. Egy tesla egy weber mágneses fluxusnak felel meg egy négyzetméter felületen.

Az orvosi mágneses rezonancia 1,5–3 T mezőkkel dolgozik, a szeparátorok neodímium rúdjai a felületükön akár 1,6 T-t érnek el. A mágneses szeparálás területén azonban a teljesítményt hagyományosan gaussban adják meg, így a teslával főleg szabványokban, mérőműszerek adatlapjain és a külföldi szakirodalomban találkozik. Az átváltás egyszerű — a teslában megadott értéket szorozza meg tízezerrel. A paraméterek olvasásakor mindig ellenőrizze a mértékegységet: a millitesla és a tesla felcserélése három nagyságrendnyi hibát jelent.

A weber (Wb) a mágneses fluxus SI-mértékegysége, amelyet Wilhelm Weber fizikusról neveztek el. Egy weber az egy tesla indukciójú homogén mező egy négyzetméter felületen áthaladó fluxusának felel meg; érvényes tehát: 1 Wb = 1 T·m², ami ekvivalens 1 V·s-mal.

A weberrel főleg a fluxusmérős mérésnél találkozik, amely a mágnes teljes fluxusát milliweberben adja meg, valamint a mágneses körök tervezési számításaiban. A szeparátorkatalógusok nem dolgoznak vele — a berendezés teljesítményét az indukció írja le gaussban vagy teslában, vagyis a fluxussűrűség, nem maga a fluxus. Hasznos a két mennyiség összefüggése: ugyanaz a fluxus a pólussaruval kisebb felületre összeszorítva nagyobb indukciót jelent a munkahelyen.

Az állandó (permanens) mágnes olyan anyag, amely felmágnesezés után elektromos energia bevezetése nélkül, tartósan megőrzi saját mágneses mezejét. Mágnesesen kemény anyagokból készül; az iparban négy fő típust használnak: neodímium (NdFeB), ferrit, szamárium-kobalt (SmCo) és AlNiCo mágneseket.

A neodímium a legerősebb elérhető anyag, a standard osztályok azonban csak 80 °C-ig működnek, és felületkezelés (nikkel, cink) nélkül korrodálnak. A ferrit olcsó, ellenáll a korróziónak és 250 °C-ig a hőmérsékletnek, de lényegesen gyengébb. Az SmCo az erőt hőállósággal kombinálja, magasabb áron; az AlNiCo hőstabil, de könnyen lemágneseződik. A mágneses szeparátorokban ma a finom részecskék maximális leválasztása érdekében a neodímium mágnesek dominálnak; forró üzemekhez válasszon ferritet vagy magas hőmérsékletű NdFeB osztályokat. Az anyagot mindig az adott üzem hőmérséklete és környezete szerint válassza meg.

Az AlNiCo mágnes alumínium, nikkel, kobalt és vas ötvözetéből készült állandó mágnes. Fő előnye a hőstabilitás: akár 450 °C hőmérsékleten is működik, Curie-hőmérséklete pedig 850 °C körüli, a legmagasabb a hagyományos mágnesanyagok közül. Jól ellenáll a korróziónak és a savaknak is, de lényegesen gyengébb, mint a neodímium mágnesek.

Az AlNiCo gyengéje az alacsony koercitivitás — a mágnes erősebb külső mezőtől vagy nem megfelelő tárolástól könnyen, részlegesen lemágneseződik, ezért nem való szabadon a neodímium mágnesek mellé. A méréstechnikában, az érzékelőkben és mindenütt alkalmazzák, ahol a magas hőmérséklet a neodímiumot és az SmCo-t is kizárja. A mágneses szeparálásban peremszerepe van; a hagyományos forró üzemekhez rendszerint elegendő a ferrit vagy a magas hőmérsékletű NdFeB osztály, és az AlNiCo a hőmérsékleti szélsőségek választása marad.

A ferrit mágnes, más néven kerámia mágnes, vas-oxid és bárium- vagy stroncium-karbonát szinterelésével gyártott állandó mágnes. A neodímiumnál lényegesen gyengébb, előnye az alacsony ár, a felületkezelés nélküli korrózióállóság és a 250 °C-ig terjedő hőállóság.

A ferrit és a neodímium közötti választásban az alkalmazás dönt: a ferrit szeparátorok a felületükön 1 500–3 000 G-t érnek el, és megbízhatóan megfogják a nagyobb acélrészecskéket — csavarokat, anyákat, huzalt. A tizedmilliméter alatti finom kopadékhoz 10 000 G fölötti indukciójú neodímium kell. A ferritet ezért forró üzemekbe válassza, mint a szárítók vagy a kemencekimenetek, nedves és kültéri környezetbe, és mindenhová, ahol a durvább szennyeződések leválasztása alacsonyabb áron elegendő. A kerámiaanyag ridegsége óvatos kezelést igényel — ütéstől vagy leeséstől a mágnes könnyen kicsorbul.

A ferromágneses anyag olyan anyag, amelyet a mágnes erősen vonz, és amely ezért mágneses szeparálással eltávolítható. Ide tartozik a vas, a szénacél, az öntöttvas, a nikkel, a kobalt és e fémek ötvözeteinek többsége — vagyis az ipari üzemekben előforduló fémszennyeződések túlnyomó része.

A mágnes viszont nem fogja meg az alumíniumot, a rezet, a sárgarezet, a bronzot, a cinket, az ólmot, sem a nemfémeket, mint a műanyagok vagy az üveg. Határeset a rozsdamentes acél: az ausztenites minőségek (AISI 304, 316) lágyított állapotban gyakorlatilag nem mágnesesek, hidegalakítás után a mágnes csak részben fogja meg őket, míg a ferrites és martenzites rozsdamentes acélok (például az AISI 430) szeparálhatók. Ha azt mérlegeli, eltávolítja-e a mágneses szeparálás az Ön szennyeződéseit, ne hagyatkozzon általános táblázatokra — teszteltesse anyagának és szennyeződéseinek valós mintáját.

A magnetoplaszt, más néven gumimágnes, mágnesporból — leggyakrabban ferritből — és rugalmas polimer- vagy gumimátrixból álló kompozit anyag. Hengerléssel vagy extrudálással gyártják fóliákká, szalagokká és profilokká, amelyek ollóval vághatók, darabolhatók és hajlíthatók.

A magnetoplaszt lényegesen gyengébb, mint a szinterelt mágnesek; erőssége az alakadási szabadság és az alacsony ár. Tipikus felhasználás: mágnesfóliák és -szalagok polcok jelölésére és cserélhető feliratokhoz, hűtőszekrényajtók tömítése, reklámmágnesek, könnyű tárgyak rögzítése. A szeparálásban nem használható — a szennyeződések megfogásához túl gyenge. Léteznek neodímiumporos magnetoplasztok is, amelyek erősebbek a ferriteseknél, de a szinterelt mágnesek teljesítményét így sem érik el.

A Halbach-elrendezés az állandó mágnesek olyan összeépítési módja váltakozva elforgatott mágnesezési irányokkal, amely a mezőt az összeállítás egyik oldalán felerősíti, a másikon pedig szinte kioltja. Klaus Halbach fizikus tervezte az 1980-as években részecskegyorsítókhoz; alapja öt különbözően orientált mágnes ismétlődő egysége.

Az egyoldalas mező maximális teljesítményt jelent ott, ahol szükség van rá, minimális mágnesanyaggal — és gyenge mezőt a hátoldalon, ahol az csak zavarna. Az elrendezést elektromotorokban, mágneses csapágyakban, felfogatástechnikában és rögzítőrendszerekben használják; a mező munkaoldalra koncentrálásának elvét a mágneses lemezek konstrukciói is kihasználják. A szeparátor hétköznapi kiválasztásához a fogalmat nem kell ismernie, de megmagyarázza, miért múlja felül a korszerű mágnes-összeállítás az azonos méretű egyszerű tömböt.

A mágnesek felületkezelése a mágnest a korróziótól és a mechanikai sérüléstől óvó védőréteg. A leggyakoribb a háromrétegű nikkel–réz–nikkel (NiCuNi) bevonat, amely száraz beltéri környezethez elegendő; nedves, kültéri és kémiailag agresszív üzemekhez epoxigyantás tokozást, esetleg horganyzást használnak. Elsősorban a neodímium mágneseknél elengedhetetlen, amelyek ötvözete védelem nélkül gyorsan korrodál.

A rétegek vékonyak, hogy ne vegyenek el a mágneses erőből, és ennek megfelelően sérülékenyek — egy ütés vagy egy él lepattanása utat nyit a korróziónak a mágnes belsejébe. Az élelmiszeriparban ezért a bevonat önmagában nem számít elegendőnek: a szeparátorok mágneses magjait hegesztett rozsdamentes acél tokokba zárják, amelyek nem szennyezik az anyagot, és elviselik a tisztítást-fertőtlenítést. Nedves vagy savas környezetbe szánt mágnes kiválasztásakor mindig adja meg az üzemi feltételeket — a standard NiCuNi ott nem elég.

A mágnes hőállósága az a legmagasabb üzemi hőmérséklet, amelynél a mágnes még nem veszít tartósan a teljesítményéből. A standard neodímium mágnesek 80 °C-ig működnek, az M, H, SH, UH, EH és AH hőmérsékleti sorozatok 100–240 °C-ig. A ferrit mágnesek 250 °C-ot viselnek el, a szamárium-kobalt mágnesek 250–300 °C körül, az AlNiCo akár 450 °C-ot.

A hőmérséklet emelkedésével a mágnes ereje már az üzemi határ alatt is visszafordíthatóan csökken — az NdFeB-nél körülbelül 0,1 %-kal fokonként. A maximális üzemi hőmérséklet túllépése után a veszteség tartós, és a mágnes lehűlés után sem áll helyre. Szárítókhoz, extruderekhez vagy kemencekimenetekhez való szeparátor kiválasztásakor ezért a szeparált anyagnak a mágnes helyén mért hőmérsékletéből induljon ki, ne a környezeti hőmérsékletből, és számoljon tartalékkal a hőmérsékleti csúcsokra. A túlhevült szeparátor teljesítménycsökkenését gaussmérős méréssel és a telepítési jegyzőkönyvvel való összevetéssel ellenőrizheti.

A szinterelés az a porkohászati eljárás, amellyel a legerősebb állandó mágnesek készülnek: a finom ötvözetport mágneses mezőben sajtolják, amely a szemcséket a könnyű tengely irányába rendezi, majd az olvadáspont alatti magas hőmérsékleten zsugorítják tömörre. Így készülnek a szinterelt NdFeB és SmCo mágnesek, valamint az anizotróp ferritek.

A szinterelés az anyagnak maximális sűrűséget és teljesítményt ad, ugyanakkor kerámiajelleget is — a szinterelt mágnesek kemények és ridegek, hagyományos szerszámokkal nem fúrhatók és nem munkálhatók meg, ütésre pedig lepattognak. A végleges alakot már a gyártónál, gyémánttárcsás köszörüléssel alakítják ki; a mágneseket ezért végleges méretben rendelje, és szereléskor óvja őket az ütésektől és az egymásnak csapódástól, amely az éleket könnyen lepattintja.

A magnetit a vas(II,III)-oxid ásványa (Fe₃O₄), a legerősebben mágneses természetes anyag. Természetes módon felmágneseződött darabjai, a lodestone vagy mágnesvasérc, az emberiség első mágnesei voltak — ezek forgatták a legrégibb iránytűk tűit, és az ókori Magnészia vidékéről kapta nevét az egész szakterület.

A magnetit azonban nem csak történelem. Ferrimágneses, és a mágneses szeparátor megbízhatóan megfogja, amit a vasércek dúsítása, valamint az öntödei és üveggyártási homokok vasas ásványoktól való tisztítása is kihasznál. A finom magnetit egyúttal a nyersanyagok természetes szennyeződéseinek gyakori összetevője — az ellenőrző mágnesen megjelenő fekete por rendszerint éppen ez. A laboratóriumi mágneses szeparálás ezért modellanyagként is használja a szeparálhatósági teszteknél.

A neodímium mágnes neodímium, vas és bór ötvözetéből (Nd₂Fe₁₄B) készült állandó mágnes. Ez a legerősebb sorozatban gyártott mágnesanyag: kis térfogatban többszörösen nagyobb erőt ad, mint a ferrit. A porrá őrölt ötvözet vákuumban történő szinterelésével gyártják, és mágneses ereje szerint az N35–N52 osztályokkal jelölik.

A standard osztályok 80 °C-ig működnek; magasabb hőmérsékletekre az M, H, SH, UH, EH és AH utótagú sorozatok léteznek, akár 240 °C hőállósággal. Az ötvözet könnyen korrodál, ezért a mágneseket felületkezeléssel látják el, leggyakrabban nikkelezéssel vagy horganyzással. A mágneses szeparátorokban ma a neodímium mágnes a standard — egyedül a magas indukciója fogja meg a finom acélkopadékot és a gyengén mágneses részecskéket. Minél magasabb az osztály, annál erősebb a mágnes, de annál kisebb a hőállósága; az osztályt ezért az üzemének hőmérséklete szerint válassza, ne csak a szám alapján.

A pólussaruk mágnesesen lágy acélból készült elemek, amelyek az állandó mágnes fluxusát oda vezetik és úgy formálják, ahol arra szükség van. A lágyacél minimális ellenállást jelent a fluxusnak, így a saru a mezőt kisebb felületre képes koncentrálni — és ezzel a munkahelyen az indukciót a mágnes saját felületén mérhető érték fölé emelni.

A pólussaru a legtöbb mágneses berendezés csendes konstrukciós trükkje. A szeparátorokban a mezőt a munkaélekre és -felületekre koncentrálják, a rögzítőrendszerekben kopásálló érintkezőfelületeket alkotnak, amit a rideg mágnes nem viselne el. Megmagyarázzák azt is, miért teljesít különbözően két, azonos mágnesekkel szerelt berendezés: a megfogás helyén kialakuló indukcióról éppen a mágnesek körüli acélelemek geometriája dönt.

A mágnesekben lévő ritkaföldfémek a lantanoidák csoportjába tartozó elemek, amelyek a korszerű mágneseknek kivételes erőt adnak. A legfontosabb a neodímium, az NdFeB mágnesek alapja; a diszpróziumot és a terbiumot a magasabb koercitivitás és hőállóság érdekében adagolják az ötvözetbe. Éppen ezért nevezik az NdFeB és SmCo mágneseket „rare earth”, azaz ritkaföldfém mágneseknek.

A ritkaföldfémek egyébként nem ritkák a földkéregben, de bányászatuk és főleg feldolgozásuk Kínában összpontosul, így a mágnesek árai érzékenyen reagálnak a kereskedelempolitikára, a geopolitikai feszültségekre és az ellátási zavarokra. A szeparátorok vásárlói számára ez két dolgot jelent: a neodímium berendezések árai időben jelentősen ingadozhatnak, és az erősebb osztályok hosszabb szállítási határideje sem kivétel. Az új berendezések iránti igényét ezért ne halassza az utolsó pillanatra, kritikus üzemeknél pedig fontolja meg tartalék mágneses magok szervizkészletét.

A szamárium-kobalt mágnes ritkaföldfémekből készülő állandó mágnes, amelyet SmCo₅ és Sm₂Co₁₇ összetételben gyártanak. A neodímium után a második legerősebb mágnesanyag, viszont lényegesen magasabb hőmérsékletet visel el — tartósan 250–300 °C-ot —, és felületkezelés nélkül is ellenáll a korróziónak. Kiemelkedik magas koercitivitásával is, tehát nehezen mágneseződik le.

Az SmCo hőmérsékleti együtthatója csupán −0,03 és −0,05 % közötti Celsius-fokonként, nagyjából a neodímium értékének harmada, így a mágnes a melegben lényegesen több teljesítményt őriz meg. Az ár a kobalt magasabb költsége és a jelentős ridegség — a mágnesek könnyen csorbulnak, és óvatos szerelést igényelnek. Az SmCo-t oda válassza, ahol a magas hőmérséklet az erő iránti igénnyel vagy agresszív környezettel találkozik; jellemzően érzékelők, motorok és olyan alkalmazások, ahol a magas hőmérsékletű neodímium már kevés, a ferrit pedig túl gyenge.

A mágneses szeparálás auditja az üzem összes mágneses szeparátorának és detektorának rendszerezett átvizsgálása. Magában foglalja a berendezések elhelyezésének ellenőrzését a sor kockázati pontjaihoz viszonyítva, a mágneses indukció gaussmérős mérését a mágnesek felületén, az állapot és a tisztítási mód értékelését, valamint a mért értékek összevetését a dokumentációval. Az eredmény mérési jegyzőkönyveket és ajánlásokat tartalmazó jelentés.

Az auditot érdemes megrendelni a szeparátorok több éves üzeme után, IFS, BRC vagy lánc-vevőaudit előtt, a termékben talált fém után, illetve a nyersanyag vagy a technológia változásakor. Feltárja a tipikus gyenge pontokat: az üzemi hőmérséklet túllépésétől meggyengült szeparátorokat, a rosszul elhelyezett vagy alulméretezett berendezéseket és a hiányzó feljegyzéseket, amelyeket az auditor megkövetel. A rendszeres ismétlés dokumentálható méréstörténetet hoz létre.

A kézi és az automatikus tisztítás a megfogott fémrészecskék eltávolításának két módja a mágneses szeparátorból. A kézi kivitelnél (MC) a kezelő az állásidőben kihúzza a mágneses magokat a csövekből, és lerázza a szennyeződéseket; az automatikus kivitelnél (AC) a tisztítási ciklust pneumatikus rendszer végzi kezelői beavatkozás nélkül, rendszerint a gyártás megszakítása nélkül.

A kézi változat olcsóbb, és ott elegendő, ahol a szennyeződés lassan gyűlik, és az állásidők nem zavarnak. Az automatika a folyamatos üzemekben és erősen szennyezett anyagnál éri meg, valamint mindenütt, ahol a tisztítás megbízhatósága nem függhet a kezelők fegyelmétől — az elhanyagolt tisztítás a leggyakoribb ok, amiért a szeparátor nem fog többé. A döntést megkönnyíti a telítettségi jelzővel (ALARM) ellátott kivitel, amely jelzi, mikor van ténylegesen szükség tisztításra.

Az élelmiszerekben lévő fémszennyeződések olyan fémdarabkák, amelyek a gyártás során kerülnek a termékbe — elhasználódott szitákból, keverőkből, szállítószalagokból, késekből vagy csavarkötésekből, esetleg már a nyersanyaggal. A HACCP módszertana szerint a fizikai veszélyek közé tartoznak, amelyeket az élelmiszergyártónak rendszerszinten kell kezelnie.

A fogyasztónál talált fém reklamációt, bírságot és a teljes tétel visszahívását jelenti, ezért a megelőzést két lépcsőben építik ki: a mágneses szeparátorok a ferromágneses részecskéket — beleértve a finom kopadékot — közvetlenül a nyersanyag áramában fogják meg, a sor végén elhelyezett ipari fémdetektor pedig a rozsdamentes acélt és a színesfémeket is felfedi, amelyeket a mágnes nem fog meg. Mindkét intézkedés hatékonyságát rendszeresen ellenőrizni és dokumentálni kell — a láncok auditorai és a tanúsítások megkövetelik a tisztítás, a mérések és a referencia-tesztdarabos vizsgálatok feljegyzéseit.

A ferromágneses szennyeződések vas alapú fémrészecskék — acélkopadék, forgács, hegesztési varratok törmeléke, csavarok, anyák vagy huzal —, amelyek a gépek kopásával, a karbantartás során vagy már a beszállítótól érkező nyersanyaggal kerülnek a feldolgozott anyagba. Éppen ezeket a részecskéket képes megfogni a mágneses szeparálás.

A gyártásban kettős kárt okoznak: károsítják a kapcsolódó technológiákat — malmokat, fröccsöntő gépeket vagy granulátorokat —, és rontják a termék értékét; az élelmiszeriparban ráadásul közvetlen kockázatot jelentenek a fogyasztóra, és okot a reklamációra vagy a tétel piacról való visszahívására. Méretük a látható daraboktól a szabad szemmel észrevehetetlen, mikronos kopadékig terjed; éppen a finom részecskék a fémtalálatok leggyakoribb okai. Hogy az Ön anyagában lévő szennyeződések eltávolíthatók-e és mivel, azt megbízhatóan a valós minta konkrét szeparátortípuson végzett tesztje mutatja meg.

A folyadékok mágneses szűrése a ferromágneses részecskék eltávolítása a technológiai folyadékokból mágneses mező segítségével — eltömődő szűrőbetétek nélkül. Jellemzően a forgácsolásból származó hűtő-kenő emulziókról és vágóolajokról, köszörűiszapokról és mosóközegekről van szó, amelyekben finom fémkopadék halmozódik fel.

Az emulzióban lévő fémrészecskék tönkreteszik a szivattyúkat, a fúvókákat és a megmunkált felületeket, és lerövidítik a folyadék élettartamát. A mágneses szűrő az egy mikrométer körüli kopadékot is megfogja, amelyet a papír- és zsákos szűrők átengednek, és így jelentősen meghosszabbítja azok csereidőközeit. A megfogott iszap a mágneses magról a tisztításkor egyszerűen lehúzható, a kihordó szeparátorhengereknél a szennyeződések elvezetése folyamatosan és automatikusan történik. A haszon könnyen számolható: kisebb emulziófogyasztás, kevesebb szűrőhulladék és hosszabb szerszám-élettartam.

A mágneses szeparálás olyan technológiai folyamat, amelynek során állandó mágnesek vagy elektromágnesek mágneses mezeje távolítja el a ferromágneses szennyeződéseket az anyagáramból — ömlesztett keverékekből, folyadékokból és a szállítószalagokon mozgó anyagból. Mindenütt alkalmazzák, ahol a fémrészecskék a gépeket vagy a termék minőségét veszélyeztetik.

A szeparálás az üzemben két feladatot lát el. Védi a technológiát — malmokat, aprítógépeket, fröccsöntő gépeket vagy töltősorokat — a fémrészecskék okozta károktól, és egyúttal biztosítja a termék tisztaságát az élelmiszeriparban, a műanyagiparban, a kerámiaiparban, a vegyiparban és az újrahasznosításban. A minőségi neodímium szeparátorok már az 1 mikron körüli méretű részecskéket is megfogják. A berendezés típusát az anyag formája és a szállítás módja szerint választják: másképp szeparálják a porokat a csővezetékben, másképp a granulátumot a garatban és másképp az anyagot a szalagon. A hatékonyságot mindig az Ön anyagából vett valós minta tesztjével ellenőrizze, ne csak a katalógusparaméterekkel.

A mágneses szeparátor (vasleválasztó) olyan berendezés, amely erős mágneses mező segítségével távolítja el a ferromágneses szennyeződéseket ömlesztett anyagokból, folyadékokból vagy a szalagon szállított anyagból. A mező forrása állandó mágnes, leggyakrabban neodímium vagy ferrit, esetleg elektromágnes; a minőségi neodímium szeparátorok már az 1 mikron körüli részecskéket is megfogják.

A szeparátor típusát az anyag formája és a szállítás módja szerint választják: ömlesztett keverékekhez mágneses rácsok és mágnesrudak, folyadékokhoz és pneumatikus szállításhoz csővezetékes és átfolyós szeparátorok, szalagos szállításhoz mágneses dobok és függesztett szeparátorok, speciális alkalmazásokhoz lemezes és lamellás kivitelek szolgálnak. A hatékonyságról a mágnesek felületén, az anyagáram helyén mért indukció és a tisztítás módja — kézi vagy automatikus — dönt.

A nagy gradiensű mágneses szeparálás (HGMS) a nagyon finom és gyengén mágneses részecskék megfogásának technikája, amelyekre a hagyományos szeparátorok nem elegendőek. Az anyag mátrixon áramlik át — felmágnesezett rozsdamentes acélgyapottal vagy rácsokkal töltött patronon —, ahol a drótok élein extrém helyi mezőgradiensek alakulnak ki, és ezek már az egy mikrométer körüli részecskéket is magukhoz vonzzák.

A HGMS nemcsak a ferromágneses kopadékot fogja meg, hanem a paramágneses szennyezőket is, például a kerámiai nyersanyagokban lévő vasvegyületeket, amelyeket a klasszikus rács átenged. Ott alkalmazzák, ahol a minőségről a vas nyomnyi koncentrációi döntenek — kaolin, földpátok, üveggyártási homokok, gyógyszer- és vegyipari alapanyagok. Üzemi bevezetés előtt teszteltesse az anyagot laboratóriumi mátrix szeparátoron; a teszt eredménye megmutatja az elérhető tisztaságot és a berendezés megfelelő üzemi paramétereit.

A nedves és a száraz mágneses szeparálás a fémszennyeződések eltávolításának két alapvető üzemmódja az anyag halmazállapota szerint. A száraz szeparálás ömlesztett anyagokat tisztít — granulátumot, porokat, gabonát, őrleményt — rácsok, lemezek, rudak vagy dobok segítségével. A nedves szeparálás folyadékokból, iszapokból és viszkózus keverékekből fogja meg a ferromágneses részecskéket; itt csővezetékes és átfolyós szeparátorokat vagy mágneses szűrőket használnak.

A választott üzemmód meghatározza a berendezés konstrukcióját. Az ömlesztett anyagoknál az anyag egyenletes elosztása a rudak körül a döntő, a folyadékoknál a tömítettség, az áramlási sebesség és az egyszerű tisztíthatóság — ezért készülnek a nedves szeparátorok hegesztett rozsdamentes tokkal és higiénikus kivitelben. Vigyázzon a viszkózus és ragadós keverékekkel, például a csokoládéval vagy a szirupokkal: speciális mágneselrendezést igényelnek, hogy az anyagáram a mágneses magot ténylegesen körüláramolja. Az üzemmódot aszerint válassza, hol a legnagyobb a szennyezés kockázata a technológiában.

A színesfémek szeparálása az alumínium, a réz, a sárgaréz és más nem mágneses fémek eltávolítása az anyagáramból. A hagyományos mágneses szeparátor ezeket a fémeket nem fogja meg — nem ferromágnesesek. Ezért az örvényáramok elvét használják: az örvényáramú szeparátor (ECS) gyorsan forgó mágneses rotorja a színesfém-részecskékben áramokat indukál, amelyek mezeje kirepíti azokat az anyagáramból.

Tipikus alkalmazás az újrahasznosítás: alumínium és réz kinyerése aprított hulladékból, műanyag-őrlemény, üveg vagy másodlagos tüzelőanyagok (RDF) tisztítása. A hatékonyság feltétele az előkapcsolt mágneses szeparátor, amely először eltávolítja a ferromágneses részecskéket — különben az ECS rotorjának károsodása fenyeget. A nem mágneses rozsdamentes acélt azonban az örvényáramok nem vetik ki megbízhatóan; ennek ellenőrzésére ipari fémdetektor szolgál.

A tramp metal bevett angol szakkifejezés az anyagáramba nem kívánt módon bekerült idegen fémtárgyakra — csavarokra, anyákra, szerszámtöredékekre, huzalokra, rakodógép-kanalak fogaira. Magyarul idegen fémekről vagy fémszennyeződésekről beszélünk; a tramp metal kifejezést azonban nálunk is használják, főleg a bányászatban, az újrahasznosításban és a fafeldolgozó iparban.

Míg a finom ferromágneses kopadék elsősorban a termék tisztaságát veszélyezteti, a tramp metal a technológiát teszi tönkre — egyetlen csavar képes károsítani az aprítógépet, a malmot vagy a granulátort, vagy átszakítani a szalagot. A védelem az érzékeny gép elé kapcsolt szeparátor: függesztett mágneses lemez vagy elektromágnes a szállítószalag fölött, csővezetékes szakaszokon lépcsős (kaszkád) szeparátor. Érdemes fémdetektorral kombinálni, amely a nem mágneses fémeket, például az alumíniumot vagy a rozsdamentes acélt is kimutatja.

A csővezetékes mágneses szeparátor közvetlenül a csővezetékbe épített berendezés, amely a gravitációsan, pneumatikusan vagy szivattyúval szállított anyagból — porokból, granulátumokból és folyadékokból — fogja meg a ferromágneses szennyeződéseket. A konstrukció a közegtől függően eltér: hulló és nyomás alatt szállított anyaghoz kúpos (bullet) mágnesek, folyadékokhoz mágnesrudas átfolyós szeparátorok szolgálnak.

A nyomásálló kivitelek általában 10 bar-ig terhelhetők, az élelmiszeripar és a gyógyszeripar számára polírozott felületű, tisztításhoz gyorsan szétszerelhető higiénikus változatok léteznek. A specifikációban adja meg a csővezeték átmérőjét, a szállítási sebességet, valamint a közeg nyomását és hőmérsékletét — éppen az áramlási sebesség a mágnes helyén dönti el, hogy a mező meg tudja-e fogni a finom részecskéket. A konkrét anyagon elérhető hatékonyságot mintateszt igazolja.

Az elektromágneses szeparátor, a szakmában overband, a szállítószalag fölé függesztett szeparátor, amelynek mezejét állandó mágnesek helyett árammal táplált tekercs hozza létre. Az elektromágnes nagyobb behatolási mélységet ér el, mint a permanens lemez, ezért magas anyagrétegekből is kiemeli a fémeket — hatótávolsága akár négyszáz milliméterig terjed.

Az overbandet keresztben vagy hosszában függesztik a szalag fölé, és a megfogott fémeket saját rövid hevederszalagja folyamatosan a szállítószalagon kívülre hordja. Az elektromos kivitelt vastag rétegekhez és nagy vasdarabokhoz válassza — újrahasznosítás, aprítógépek, szén, kőzúzalék; az ár az energiafogyasztás, a nagyobb tömeg és a betápláló kapcsolószekrény szükségessége. Alacsonyabb rétegekhez és takarékos üzemhez elegendő a táplálás nélküli permanens függesztett lemez. A döntő paraméterek a függesztési magasság, a szalag szélessége, a sebesség és az anyag jellege.

Az ellenőrző mágnes kézi mágneses eszköz a ferromágneses szennyeződések szúrópróbaszerű kimutatására nyersanyagokban és termékekben. Leggyakrabban fogantyús vagy hegyes végű mágnesrúd formájú, amelyet a mintába — lisztbe, granulátumba, takarmányba — merítenek vagy szúrnak, és kihúzása után megmutatja, mi kering az anyagban.

Az ellenőrző mágnes a legolcsóbb belépő az üzem mágneses védelmébe. A gyorsteszt még az átvétel előtt kimutatja a leszállított nyersanyag fémszennyezését, bizonyítja a beszállító felé a reklamáció jogosságát, a szeparátor utáni folyamatos mintavétel pedig igazolja, hogy a telepített védelem valóban működik. Az ellenőrző mágnesen talált szennyeződés egyben a legjobb érv az átfolyós szeparátor beszerzése mellett — megmutatja a részecskék fajtáját, mennyiségét és méretét, amelyre a berendezést méretezni kell.

A lemezes mágneses szeparátor sík mágneslemezzel szerelt berendezés, amely a mellette áramló anyagból — csúszdában, csővezetékben vagy szállítószalagon — fogja meg a ferromágneses szennyeződéseket. A ráccsal ellentétben az anyag nem a lemezen keresztül áramlik, így a szeparátor nem fékezi az áramlást, és nem fenyeget eltömődés.

A lemez a durvább, nedves, ragadós vagy rosszul pergő anyagok választása, amelyek a rács réseit eltömítenék — rostos keverékek, fűrészpor, aprított nyersanyagok, de a csúszdákban akár liszt vagy gabonafélék is. A megfogás nagyjából a fél milliméteres részecskéknél kezdődik; a finom kopadékra hatékonyabb az anyaggal közvetlen érintkezésben lévő rudakból álló rács. A lemezek kézi és automatikus tisztítású, valamint telítettségi jelzős kivitelben készülnek, amely jelzi a kezelőnek, mikor kell a szeparátort megtisztítani.

A lépcsős (kaszkád) mágneses szeparátor „púp” alakú csővezetékes szeparátor (angolul hump magnet), amelyben a gravitációs csővezetékben hulló anyag kétszer változtat irányt, és mindannyiszor mágneslemeznek ütközik. Az egymást követő kétfokozatú szeparálás nagy átfolyásnál is növeli a ferromágneses szennyeződések megfogásának valószínűségét.

A kaszkád az ömlesztett anyagok nagy kapacitású gravitációs szállításához készült — takarmányokhoz, gabonához, granulátumokhoz, fa aprítékhoz —, ahol egyetlen lemez a csővezeték teljes keresztmetszete mellett a szennyeződések egy részét elvétené. A megtört forma egyúttal lelassítja és szétteríti a hulló anyagot, így a szennyeződések közelebb haladnak el a mágnesekhez. Kézi tisztítással (MC) gyártják, amikor a kezelő a lemezeket kihajtja és letörli, valamint automatikus tisztítással (AC) a folyamatos üzemű gyárakhoz. A kiválasztásnál adja meg az átfolyást, a csővezeték átmérőjét és az anyag jellegét.

A mágneses dobszeparátor forgó, nem mágneses köpenyű berendezés, amelynek belsejében rögzített mágneses szegmens található. Az anyagot a dobra adagolják: a ferromágneses részecskék a köpenyen tapadnak, a forgás a mágneses mező hatókörén kívülre viszi őket, ahol maguktól leválnak a külön frakcióba. A tiszta anyag a saját röppályáján halad tovább.

Fő előnye a folyamatos, kezelői beavatkozás nélküli öntisztítás — a dob nem telítődik, ezért nagy mennyiségeket és erősen szennyezett anyagokat is kezel. Tipikus alkalmazás: újrahasznosítás, aprítósorok, öntödei homokok, magas vastartalmú ömlesztett nyersanyagok feldolgozása. A dob szélességét a sor teljesítménye szerint, a mágnesek anyagát a szennyeződések finomsága szerint választják: ferrit a durva vasra, neodímium a finom kopadékra. Szalagos szállításnál az alternatíva a szállítószalag fölé függesztett mágnes.

A mágneses henger olyan szeparátor, amely a szállítószalag hajtó- vagy terelőhengerét helyettesíti. A szállított anyagban lévő ferromágneses szennyeződéseket a szalagon tartja, míg a tiszta termék a szállítószalag végén szabadon lehullik; a megfogott fémeket a szalag a henger alá viszi, ahol azok a mágneses mező elhagyása után külön kifolyóba szabadulnak.

A henger elegáns megoldás ott, ahol a sorban nincs hely további berendezésnek — a szeparálás folyamatosan és automatikusan zajlik közvetlenül a meglévő szállítószalagban, kezelő és helyigény nélkül. Különbség a mágneses dobhoz képest: a dob önálló gép saját hajtással és burkolattal, amelybe az anyagot bevezetik, a henger viszont egyszerűen a szállítószalag meglévő hengerének helyére kerül. A hatékonyság a szalagon lévő anyagréteg vastagságától függ — magas rétegeknél kombinálja a szalag fölé függesztett lemezzel.

A mágneses rács keretbe foglalt mágnesrudak rendszeréből álló szeparátor; az anyag a rudak között hullik át, és a ferromágneses szennyeződések a felületükön maradnak megfogva. Garatokba, kifolyókba és tartályokba építik, ahol az ömlesztett anyag gravitációsan halad át — jellemzően granulátum, porok, szemes termények.

Fix és kihúzható kivitelben, kézi és automatikus tisztítással, illetve zárt anyagutakhoz szekrényes változatban is készül. A rudak osztásköze kompromisszum: a sűrűbb rács több szennyeződést fog meg, de fékezi a rosszul pergő anyagok áramlását. A hatékonyságról a rudak felületén, az anyagáram helyén mért indukció dönt — a minőségi neodímium rácsok meghaladják a 10 000 G-t. Rosszul pergő, boltozódásra hajlamos anyagokhoz válasszon vibrációs kivitelt vagy más szeparátorkonstrukciót; az alkalmasságot mintateszt igazolja.

A mágneses seprű mobil mágneses fémgyűjtő padlókról, utakról és szilárd burkolatú felületekről. Az alacsonyan vezetett testben lévő erős állandó mágnesek magukhoz vonzzák a szögeket, csavarokat, huzalokat, forgácsot és az éles törmeléket; kézi kivitelben, targonca villájára függeszthető változatban és jármű után vontatható kivitelben készül.

A seprű elsősorban az üzembiztonság eszköze — az utakon heverő fémtörmelék kilyukadt targoncakerekeket, sérült dolgozókat és a talpakon a gyártásba behurcolt fémet jelent. A raktári folyosók, a rakodórámpák, valamint a prések és megmunkálógépek környezetének rendszeres átjárása jelentősen csökkenti a kockázatot; a repülőtereken ugyanezt az elvet használják a repülőgépek idegen tárgyak okozta sérülése ellen. Az összegyűjtött fém a lehúzólemez kihajtásával válik le a seprűről, a mágnesről való kézi szedegetés nélkül.

A mágneses szállítószalag olyan szállítóberendezés, amelynek a heveder vagy a rozsdamentes burkolat alá rejtett mágnesrendszere a ferromágneses tárgyakat szállítás közben megtartja. A lemezek, a sajtolt alkatrészek vagy a forgács ezért meredek emelkedőn sem csúsznak meg, és a szállítószalag ferdén, függőlegesen, sőt fejjel lefelé is vezetheti őket.

A mágneses szállítószalagok az olyan alkatrészek mozgatását oldják meg, amelyekhez a hagyományos heveder kevés — éles, olajos forgács a megmunkálógépektől és présektől, apró sajtolt darabok, kupakok vagy lemezdarabok. A mágneses megtartás helyet takarít meg (meredek szög a hosszú ferde pálya helyett), és növeli a biztonságot, mert az éles darabok nem repkednek szét. A szeparátorral ellentétben a szállítószalag feladata nem a fémek válogatása, hanem biztonságos áthelyezése; a két funkció azonban a sorban célszerűen kombinálható.

A mágnesező, azaz magnetizáló berendezés erős mágneses mező rövid idejű alkalmazásával felmágnesezi a ferromágneses tárgyat vagy az állandó mágnest. Az ipari mágnesezők leggyakrabban impulzusüzeműek — a kondenzátortelep a tekercsbe sül ki, és a csúcsmező az anyagot teljes mágnesezettségig telíti.

A mágnesezést kétféleképpen használják. A kis mágnesezők csavarhúzókat és biteket mágneseznek fel, hogy megtartsák a csavarokat; az ipari impulzusrendszerek az állandó mágneseket csak az összeállításba szerelés után mágnesezik fel, ami egyszerűsíti a gyártást — a nem mágnesezett mágnesek könnyebben ragaszthatók és szerelhetők. A mágnesező a demagnetizáló funkcionális párja: az egyik a mágnesezettséget létrehozza, a másik csökkenő amplitúdójú váltakozó mezővel megszünteti. A meggyengült mágnes csak a sajátjánál lényegesen erősebb mezővel tölthető fel teljes értékűen.

A mágnesrúd a mágneses szeparálás alapvető építőeleme: neodímium mágnesmagokkal szerelt rozsdamentes cső, amelynek felületén megtapadnak az átáramló anyag ferromágneses szennyeződései. A minőségi rudak a felületükön 10 000 G feletti indukciót érnek el, a csúcskivitelek 13 000 G fölöttit.

Önállóan kis garatokban és vályúkban használják, gyakrabban azonban mágneses rácsok és szekrényes szeparátorok részeként. A kiválasztásnál a köpeny felületén mért indukció a döntő, nem a mag katalógusértéke, továbbá a rúd átmérője és a felhasznált mágnesek hőállósága. A megfogott kopadék az anyag áramlása közben is a rúdon marad, de rendszeresen le kell törölni — kézzel, a mag kihúzásával, vagy automatikus tisztítással. A gyengülő rudat gaussmérős méréssel és a szállítási jegyzőkönyvvel való összevetéssel ellenőrizheti.

A függesztett mágnes a szállítószalag fölé felfüggesztett lemezes mágneses szeparátor, amely a szalagon lévő anyagrétegből kihúzza a darabos vasat — csavarokat, anyákat, huzalokat, szerszámtöredékeket. Állandó mágnesekkel vagy elektromágnesként, kézi tisztítású vagy öntisztító kivitelben készül, amelynél a megfogott fémeket saját rövid hevederszalag hordja le (overband).

Újrahasznosításban, cementgyárakban, aprító- és osztályozósorokon alkalmazzák — mindenütt, ahol az aprítógépeket és a malmokat védeni kell a darabos vastól. A döntő paraméter a szalag feletti függesztési magasság és az anyagréteg vastagsága: a távolság növekedésével a hatékonyság gyorsan csökken, ezért a mágnest a konkrét szállítószalagra méretezik. A finom kopadékra a függesztett mágnes nem elegendő — azt csak a további szeparálási fokozatok rácsai és rúdjai fogják meg.

Az alagút fémdetektor átjárónyílással rendelkező ipari detektor, amelyen a termékek szállítószalagon haladnak át. Az alagútban lévő detektortekercs a fémes szennyezőket a rozsdamentes acélt és a színesfémeket is beleértve mutatja ki, méghozzá a csomagolt termékek belsejében is — ellentétben a mágneses szeparátorral, amely a nem mágneses fémeket nem fogja meg, és a csomagolással nem tud mit kezdeni.

Az alagút detektorokat a sor végére, az expediálás előtti utolsó ellenőrzésként telepítik, jellemzően csomagolt élelmiszereknél, pékárunál vagy húskészítményeknél. A szennyezett darabot a rendszer kidobóval automatikusan kisorolja, vagy megállítja a szalagot és hívja a kezelőt; minden esemény rögzítésre kerül az audit céljára. Az érzékenységet az alagút mérete és a nedves, sós termékek úgynevezett termékhatása befolyásolja, ezért a detektort mindig a konkrét termékre kalibrálják, tanúsított tesztdarabok segítségével.

Az ejtőaknás, más néven szabadeséses vagy gravitációs fémdetektor a szabadeséssel hulló ömlesztett anyagokhoz — granulátumokhoz, porokhoz, szemes terményekhez — készült ipari detektor. A detektortekercs a függőleges csővezetéket öleli körül; amint az áthulló fémrészecske megzavarja a mezejét, a gyors pneumatikus terelőváltó a másodperc törtrésze alatt a hulladéktartályba tereli az anyagáram szennyezett szakaszát. A gyártás megszakítás nélkül folytatódik.

Jellemzően silók, szárítók és adagolók alá telepítik a műanyag- és élelmiszeriparban — gyakran utolsó ellenőrzésként a csomagolás vagy a fröccsöntő gép előtt. Minden fémet érzékel, a rozsdamentes acélt és a színesfémeket is, tehát kiegészíti a mágneses szeparálást, amely a ferromágneses hányadot már korábban eltávolítja. A kiválasztásnál a detektálónyílás átmérője és az érzékenység dönt — utóbbit annak a tesztgolyónak az átmérőjével adják meg, amelyet a berendezés még megbízhatóan érzékel.

Az ipari fémdetektor olyan berendezés, amely az anyagáramban elektronikusan mutatja ki a fémrészecskéket — azokat is, amelyeket a mágnes nem fog meg: a rozsdamentes acélt, az alumíniumot vagy a sárgarezet. A kiegyenlített tekercsek elvén működik: az adótekercs váltakozó mágneses mezőt hoz létre, és a detektálónyíláson áthaladó fémrészecske megbontja a mérőtekercsek egyensúlyát, amit a rendszer találatként értékel.

A szeparátorral ellentétben a detektor a szennyeződést maga nem távolítja el — a jelre kidobó mechanizmus (terelőváltó, csappantyú, szalagleállítás) reagál. A bevált út ezért a kombináció: a szeparátor folyamatosan eltávolítja a ferromágneses kopadékot, a detektor pedig a sor végén ellenőrzi a készterméket. A típusokat az anyag szállítása szerint választják: alagút (szállítószalagos) kivitel a szalagos szállításhoz, ejtőaknás az ömlesztett anyagokhoz, csővezetékes a folyadékokhoz és a pneumatikus szállításhoz.

Az ATEX a robbanásveszélyes környezetbe szánt berendezésekre vonatkozó 2014/34/EU európai irányelvet jelöli. A gyúlékony porral dolgozó üzemekben — malmokban, silóknál, porok pneumatikus szállításánál — a tereket a robbanóképes légkör előfordulási gyakorisága szerint 20-as, 21-es és 22-es zónákba sorolják, és minden telepített berendezésnek kategóriájával pontosan annak a zónának kell megfelelnie, amelyben dolgozik.

A mágneses szeparátorok és a fémdetektorok itt kettős szerepet töltenek be: a fémrészecskék eltávolításával csökkentik a szikraképződés kockázatát a technológiában, és maguknak is ATEX kivitelűeknek kell lenniük — a lehetséges gyújtóforrások értékelésével, vezető potenciálkiegyenlítő összekötéssel és a deklarált zónára szóló tanúsítással. Ajánlatkéréskor ezért mindig adja meg a telepítés helyének zónabesorolását és a por paramétereit; a berendezés besorolásának dokumentációját a gyártó a megfelelőségi nyilatkozatban igazolja.

A HACCP a veszélyelemzés és a kritikus szabályozási pontok rendszere, amely az élelmiszer- és takarmánygyártók számára kötelező. A fémrészecskék ebben a fizikai veszélyek közé tartoznak: a gyártónak értékelnie kell előfordulásuk kockázatát, és olyan szabályozó intézkedéseket kell bevezetnie, amelyek a szennyezést igazolhatóan kézben tartják. A mágneses szeparátorok és a fémdetektorok erre a célra szolgáló standard műszaki intézkedések.

A berendezés önmagában azonban az auditon nem elég — a feljegyzések döntenek. Konkrétan: meg kell határozni, hol jelent a szeparálás vagy a detektálás ellenőrzési pontot, rögzíteni kell a tisztítás módját és gyakoriságát, rendszeresen mérni a mágneses indukciót, referencia-tesztdarabokkal vizsgálni a detektorokat, és mindent dokumentálni. Éppen a hiányzó jegyzőkönyvek az IFS és BRC auditorok leggyakoribb megállapításai; a dokumentálható méréstörténetet a mágneses szeparálás rendszeres auditja biztosítja.

Az IFS Food és a BRCGS nemzetközi élelmiszer-biztonsági tanúsítási szabványok, amelyeket a kereskedelmi láncok követelnek meg beszállítóiktól. Mindkettő külön fejezetet szentel az idegen anyagoknak: a gyártónak kockázatelemzés alapján eljárásokat kell bevezetnie a fizikai — köztük a fémes — szennyezés ellen, és a szennyezett termékeket nem megfelelőként kell kezelnie.

Az auditor a mágneseknél és a detektoroknál nem csupán a meglétüket kéri, hanem a hatékonyság bizonyítékait is — az összes mágneses szeparátor nyilvántartását, a mágnesek erejének rendszeres, jegyzőkönyvezett mérését, a detektorok vizsgálati feljegyzéseit és a találatok potenciális reklamációként való kiértékelését. A gyenge pont rendszerint éppen a mágnesek mérése: a mérőműszer nélküli belső ellenőrzés az auditnak nem elég. A gaussmérős, kimeneti jelentéssel záruló független mágnesesszeparálás-audit lefedi a szabvány követelményét, és még azelőtt feltárja a gyengülő magokat, hogy a vevő találná meg őket. A tanúsítások iránti kereslet mindig az újratanúsítási ciklusok előtt nő.

A kritikus szabályozási pont (CCP) az élelmiszer- vagy takarmánygyártás azon lépése, amelyben az azonosított veszély célzottan kiküszöbölhető vagy elfogadható szintre csökkenthető — és amelynek hibáját már semmilyen további lépés nem javítja ki. Minden CCP-hez kritikus határértékeket, monitoringmódszert, helyesbítő intézkedéseket és feljegyzésvezetést határoznak meg.

A fémszennyezésnél CCP-ként rendszerint a sor végén lévő fémdetektort jelölik ki, mert utolsóként képes a szennyezett terméket igazolhatóan kisorolni. A nyersanyag áramában lévő mágneses szeparátorok inkább megelőző intézkedés (oPRP) szerepét töltik be — a kockázatot folyamatosan csökkentik, de az egyes darabokról nem készül feljegyzés. Az auditor a CCP-nél bizonyítékokat kér: a detektor tesztdarabos rendszeres vizsgálatának feljegyzéseit, a találat esetén követendő eljárásokat és a kezelők oktatását. A mágnesek és a detektor közötti szereposztást hagyassa jóvá a veszélyelemzésben.