Les séparateurs à courants de Foucault

Principe et fonctionnement

Séparateur à courants de Foucault : définition et fonction

 

Le séparateur à courant de Foucault est une machine majoritairement utilisée dans l’industrie du recyclage. Basée sur un principe découvert par un physicien français du XIX^e siècle, elle permet d’effectuer un tri extrêmement précis entre les résidus divers qui composent les objets à recycler et les métaux non ferreux qu’ils contiennent.  

Rendons hommage à Jean Bernard Léon Foucault

Il est important de rendre hommage à Jean Bernard Léon Foucault dont sont fait mention dans cet article, les courants à qui il légua son nom. Né en 1819 et mort en 1868, ce physicien et astronome français fut extrêmement prolifique au cours de sa courte vie.

Il laissa en héritage des découvertes qui impactèrent le monde entier. En plus des courants, il donna également son nom au pendule de Foucault qui démontre la rotation de la terre autour de son axe ; il fut le premier à déterminer la vitesse de la lumière et inventa le gyroscope.

Que sont les courants de Foucault ?

Les courants de Foucault – eddy current en anglais – sont les courants créés par un champ magnétique alternatif, sur un matériau conducteur de courant. Toute variation de flux magnétique traversant une masse métallique produit des courants de Foucault. Ces courants électriques peuvent être induits volontairement ou non.

Dans le cas d’un champ magnétique variable dans une plaque de métal - ferreux ou non ferreux - le phénomène est naturel. En revanche, le champ magnétique est induit artificiellement en présence du champ variable d’une bobine électrique.

Ces courants créent un effet Joule et provoquent un échauffement de la masse conduisant le courant. Ils peuvent également être utilisés comme force de freinage lorsqu’ils provoquent l’apparition de forces de Laplace, si la variation de flux résulte d’un déplacement du milieu devant un champ magnétique constant.

Les courants de Foucault dans la vie quotidienne

Les courants de Foucault sont présents dans notre univers. Nous les utilisons pour notre vie quotidienne et parfois en subissons les effets négatifs.

Les plaques à induction fonctionnent grâce à une pièce métallique immobile, soumise à un champ magnétique variant à fréquence élevée. Des courants de Foucault s’établissent dans la pièce métallique et, grâce à l’effet Joule, provoquent un échauffement.

Pour le freinage des camions, un disque de cuivre est fixé sur la roue du camion, à côté duquel est placé un électro-aimant dans lequel un courant électrique est envoyé. Les courants de Foucault induits dans le disque génèrent des forces de Laplace qui s’opposent au mouvement. Ce type de freinage ne peut cependant constituer qu’un complément au freinage classique, car les courants de Foucault diminuent lorsque la roue est ralentie.

Pour l’aspect négatif, les courants de Foucault sont à l’origine de l’échauffement dans les transformateurs, ainsi que des pertes d’énergie dans les installations électriques.

Le séparateur à courants de Foucault

Quel est l’usage du séparateur à courants de Foucault

Le séparateur à courant de Foucault permet de séparer les métaux non ferreux, des autres matières. Les éléments à trier sont acheminés en vrac sur un convoyeur à bande qui sépare et évacue automatiquement les métaux non ferreux.

Ces machines sont principalement utilisées par les industriels du recyclage pour le traitement des déchets. Le flux entrant est traité par le séparateur à courants de Foucault et, en sortie de machine, ils obtiennent un tri propre qui permet la réutilisation des différents matériaux.  

Globalement, le séparateur de métaux non ferreux sert à recycler des matériaux très divers comme le verre, plastique, caoutchouc, sable en fonderies d’aluminium, câbles broyés, lignes de broyage d’automobiles, ordures ménagères, mâchefers…

Il peut également retirer des particules ferreuses ou faiblement magnétiques, comme par exemple dans l’inox, le verre armé, etc.

Voici quelques exemples de traitements :

• traitement du bois façonné et des meubles : extraction des charnières en cuivre, des clous, vis, poignées, etc. ;
• récupération des huisseries, poignées et mécanismes de fermeture des portes et fenêtres ;
• tri des métaux non-ferreux dans les résidus après incinération des déchets ;
• traitement des ordures ménagères et récupération des parties métalliques, provenant du matériel électronique et des canettes, entre autres ;
• élimination des éléments non ferreux du verre broyé, plastique, polyéthylène, PVC, caoutchouc, etc. ;
• séparation des capsules en aluminium dans l’industrie du recyclage du verre ou de Nespresso ;
• recyclage des carcasses automobiles et récupération de l’aluminium et de ses dérivés dans les broyats d’aluminium ;
• épuration du sable de fonderie d’aluminium ;
• récupération du cuivre, plomb et aluminium dans les câbles broyés ;
• traitement des batteries en tout genre…

Comment fonctionne le séparateur à courants de Foucault

Les résidus à traiter sont préalablement concassés. La plupart du temps, ils contiennent encore des particules de fer qu’il convient d’éliminer, avant le passage dans le séparateur à courants de Foucault. À cette fin, ils sont traités par une machine Overband ou un tambour magnétique , qui va attirer les particules d’acier, et les évacuer.

C’est ensuite qu’intervient le séparateur à courant de Foucault qui permet de séparer les métaux non ferreux de toute autre matière.

Le séparateur à courant de Foucault a pour fonction d’acheminer les matières à traiter en vrac sur sa bande de transport. L’appareil est pourvu en bout d’un tambour rotatif magnétique multipolaire, muni d’aimants permanents néodyme à haute rémanence. Le tout étant entraîné à vitesse élevée, le champ magnétique induit des courants de Foucault dans les métaux non ferreux conducteurs.

Ces courants créent leur propre champ magnétique qui va s’opposer à celui de la roue polaire. Ainsi, les résidus inertes poursuivent leur cheminement sur la bande de transport à tasseaux, alors que les résidus non ferreux sont catapultés par la force de répulsion et recueillis dans un réceptacle à part. Un déflecteur est placé à cet endroit pour séparer les deux trajectoires. Il est réglable en fonction des pièces et matériaux à traiter.

En d’autres termes, les métaux non ferreux, parcourus par un courant électrique, deviennent le temps d’une fraction de seconde, des électro-aimants avec leur propre force électromagnétique. C’est la raison pour laquelle les métaux non ferreux, grâce à la vitesse de la bande du convoyeur qui les transporte, combinée à la répulsion magnétique, empruntent une trajectoire différente des résidus inertes.

La précision des traitements en fonction des métaux non ferreux

Les métaux ferreux sont plus ou moins faciles à séparer. Cela dépend de leur conductivité électrique, de leur masse volumique et du rapport entre ces deux notions. Plus la conductivité électrique est bonne et plus la masse volumique est faible, plus les courants de Foucault seront en mesure de séparer un matériau.

La conductivité électrique

La conductivité électrique est calculée en siemens par mètre et symbolisée par la lettre grecque sigma : σ. Si l’on considère l’ordre décroissant, elle va de l’argent à 62,1 σ, à l’acier inoxydable à 1,4 σ en passant par le cuivre, or, zinc, aluminium, magnésium, laiton, cadmium, platine, étain, chrome, bronze, plomb et titane.

La masse volumique

La masse volumique conditionne la facilité à les catapulter du convoyeur, car elle fait intervenir la force de gravité. Les courants de Foucault du rouleau magnétique doivent générer des forces suffisantes pour surmonter cette force de gravité.

 

Notre société de consommation est en train de prendre conscience de l’importance du recyclage. Les masses à traiter sont toujours plus importantes et les industriels ont tout intérêt à s’équiper des séparateurs à courants de Foucault les plus performants du marché pour en venir à bout. Raoul LENOIR développe et installe ces séparateurs magnétiques depuis de nombreuses années, si bien que plus de 80% des centres de tri français en sont équipés. Le développement va continuer dans la prochaine décennie, poussé par l’orientation environnementale de nos gouvernements européens, car ces séparateurs constituent une solution fiable. Si la technologie des premières générations de rotor basse intensité en Ferrite suffisait pour les fractions importantes, la quasi-totalité des rotors sont désormais en terres rares, pour obtenir un gradient et une puissance en Gauss plus importants sur les fractions de tailles moyennes et fines. Les futures générations tendent même vers les fractions fines de 0 à 10 mm.

 

Vidéo Séparateur à courants de Foucault