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Pièges magnétiques industriels et séparateurs pour poudres

Guide de la séparation magnétique

Élimination des contaminants métalliques (corps étrangers) dans les poudres et autres matériaux solides en vrac grâce aux séparateurs magnétiques

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Résumé de la section
1. Définition
2. Corps étrangers métalliques
3. Séparation magnétique industrielle
4. Créer le bon champ magnétique
5. Vérification de la puissance magnétique
6. Problèmes courants avec les aimants
7. En savoir plus sur les aimants

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Cette page donne un aperçu des pièges magnétiques (grilles, tambours magnétiques, aimants en forme de balle, etc.) utilisés dans les industries de procédés pour prévenir la contamination des produits par des corps étrangers.

1. Définition

Qu'est-ce qu'un séparateur magnétique ?

Les aimants permanents sont utilisés dans les industries de procédés pour séparer les corps étrangers du volume de produits conformes. Les corps étrangers, généralement des pièces métalliques comme des boulons, vis ou copeaux métalliques, peuvent nuire au procédé en endommageant les équipements (rotatifs) ou au produit final. La mise en œuvre de la séparation magnétique à différents points du procédé est une solution efficace pour détecter la présence d'un corps étranger métallique, l'éliminer, ou au moins isoler une production suspectée de contamination. Les pièges magnétiques pour l'industrie agroalimentaire, par exemple, sont très importants pour garantir qu'aucun corps étranger métallique ne puisse être trouvé par le consommateur final, ce qui pourrait représenter un danger pour la sécurité alimentaire.

L'article se concentre sur la manipulation des solides en vrac et le contrôle des matières étrangères, mais les notions introduites sur les aimants restent parfaitement valables en phase liquide.

2. Contrôle des corps étrangers métalliques

Comment les aimants sont-ils utilisés dans les industries de procédés ?

Un corps étranger est une pièce solide de matière de nature différente du produit traité. Il peut s'agir de n'importe quoi, d'un stylo en plastique à des bijoux, en passant par des morceaux métalliques provenant d'un équipement ayant subi une panne et ayant libéré des pièces dans le flux de produit (boulons, écrous, copeaux métalliques si une pièce rotative a rayé une pièce statique).

Les matières étrangères peuvent avoir des conséquences graves pour une usine. Leur présence dans le produit fabriqué peut entraîner :

• D'autres dommages mécaniques : par exemple, si un boulon se coince dans une vanne rotative à sas l'extrémité du rotor peut être endommagée et rayer le stator, entraînant la panne de la vanne, voire la génération de copeaux métalliques qui constituent d'autres corps étrangers
• Des préoccupations de sécurité pour le procédé : l'introduction d'une pièce métallique dans un équipement rotatif à grande vitesse comme un broyeur peut provoquer des étincelles et une explosion de poussière si les conditions sont réunies (voir ATEX)
• Des préoccupations de sécurité pour le consommateur : si le produit est sensible, comme les produits alimentaires ou pharmaceutiques, la présence d'un corps étranger peut mettre en danger la santé du consommateur (ingestion d'une pièce métallique, par exemple)

La séparation magnétique des contaminants métalliques peut être utilisée pour protéger le procédé, le produit et le consommateur. Une bonne compréhension des conceptions d'aimants et de l'efficacité des aimants est nécessaire pour sélectionner et utiliser efficacement ces équipements. Les aimants constituent une couche centrale de défense pour l'élimination des corps étrangers dans les industries de procédés.

3. Séparation magnétique industrielle

Quels sont les modèles de séparateurs magnétiques disponibles ?

De nombreuses conceptions d'aimants permanents existent, mais seules quelques-unes sont réellement utiles dans les industries de procédés.

Conception de l'aimant	Utilisation	Figure
Aimants à grille / Aimants à tiroir	Il s'agit de l'une des conceptions les plus répandues et efficaces pour la séparation magnétique. Plusieurs barres aimantées sont disposées côte à côte, souvent en deux couches. Le produit tombe librement sur l'aimant. La dénomination "tiroir" signifie que les barres magnétiques peuvent être facilement retirées en les tirant, comme un tiroir.
Aimants rotatifs / Tambours magnétiques	Les tambours magnétiques sont constitués de barres magnétiques disposées en cercles concentriques. L'aimant est en rotation et est alimenté par le matériau tombant à travers lui par gravité. Les aimants rotatifs sont souvent utilisés pour éviter le pontage de la poudre sur les barres. Ils ont généralement une efficacité plus élevée que les aimants à tiroir statiques.
Aimants en forme de balle / Aimants en ligne	La séparation des métaux est souvent réalisée lors de la chute libre de la poudre par gravité (voir les aimants à tiroir, les aimants rotatifs), mais il peut être nécessaire d'effectuer la détection des métaux en ligne dans un tuyau de transport pneumatique. À cette fin, les fabricants ont développé des aimants "en forme de balle" où une grande barre magnétique (balle) est positionnée au centre du tuyau, le matériau devant s'écouler autour.
Aimants en plaque (aimants de goulotte)	Les aimants peuvent également être conçus sous forme de plaques. Ils sont parfois utilisés avant certaines machines (notamment les broyeurs) et sont souvent en deux parties formant un Z. L'objectif ici est de forcer le produit à s'écouler en une couche mince et d'augmenter la surface de contact avec les plaques.

La séparation magnétique peut être utilisée sur les matières premières en poudre/solides ou sur les produits semi-finis à n'importe quel point du procédé.

4. Créer le bon champ magnétique

Comment fonctionne un piège magnétique ? Comment s'assurer que la puissance de l'aimant est suffisante ?

Pour qu'un aimant sépare effectivement les contaminants métalliques, il doit être conçu pour générer un champ magnétique puissant. Le premier critère de conception est donc la nature du matériau magnétique. Le matériau doit être en terres rares et plus spécifiquement en Néodyme (NdFeB). Un tel matériau peut générer jusqu'à 13 500 Gauss (aimant nu), bien plus que les aimants en ferrite (3 000 Gauss), qui ne devraient pas être recommandés pour les industries de procédés sensibles.

Le deuxième critère de conception important est la géométrie de l'aimant. Le champ magnétique diminue très rapidement avec la distance par rapport à l'aimant. Par conséquent, l'aimant doit être conçu pour garantir que le flux de produit reste très proche de l'aimant. Pour les aimants à tiroir, par exemple, cela est réalisé en ayant plusieurs tubes alignés de près (généralement 50 mm centre à centre) et sur 2 couches. Ainsi, il est garanti que le produit rencontrera effectivement un champ magnétique suffisamment fort pour séparer les métaux.

La combinaison de la puissance de l'aimant et de la géométrie aboutira à une certaine efficacité pour l'aimant. Cette efficacité n'est pas la même pour tous les métaux, car elle dépendra des propriétés magnétiques du matériau à séparer. Dans un aimant statique correctement conçu et exploité, les efficacités suivantes devraient être attendues :

• Acier au carbone : 100 %

• Acier inoxydable 304 : min 85 %

• Acier inoxydable 316 : min 70 %

Les efficacités avec un aimant rotatif sont généralement plus élevées ; avec un aimant en ligne (ligne de transport), elles peuvent être plus faibles.

5. Vérification de la puissance magnétique

Comment mesurer la force magnétique d'un aimant ?

Il peut être nécessaire de valider la puissance d'un aimant pour des raisons de conformité, ou pour suivre une éventuelle perte de puissance au fil du temps (surtout si l'aimant fonctionne à haute température).

Deux types de tests sont couramment admis : le test de traction, dans lequel la force nécessaire pour retirer un morceau de métal de l'aimant est mesurée ; et l'utilisation d'un gaussmètre permettant de lire la valeur du champ magnétique.

6. Problèmes courants avec les pièges magnétiques

Les pièges magnétiques sont généralement des équipements fiables, mais un certain nombre de problèmes peuvent nécessiter des corrections :

Tableau 2 : problèmes courants avec les pièges magnétiques

Problème	Cause racine et action
L’intensité magnétique diminue avec le temps	L’aimant peut être soumis à des températures élevées - contrôler les températures auxquelles l’aimant est exposé
L’intensité magnétique semble inférieure aux spécifications du fournisseur	Vérifier que le gaussmètre est utilisé correctement Si le modèle est équipé d’un extracteur, tester l’aimant sans l’extracteur

7. Pour en savoir plus sur les aimants

La filtration magnétique permet de capter différents contaminants dans les industries de solides en vrac, en éliminant les corps étrangers.

Les aimants sont des composants clés dans un procédé de poudre pour garantir la fiabilité, la sécurité de l’installation et la sécurité du produit. Les séparateurs magnétiques permettent d’éliminer les contaminants métalliques des flux de solides en vrac. Différents modèles existent, incluant des aimants rotatifs ou des tiroirs magnétiques facilement accessibles pour le nettoyage.

Veuillez suivre le lien pour accéder aux détails théoriques et de conception des aimants : Tout ce que vous devez savoir sur les aimants industriels pour le contrôle des poudres