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 XIXe 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 font partie de notre quotidien, et nous les utilisons dans de nombreuses applications.
Les plaques à induction fonctionnent en soumettant une pièce métallique immobile à un champ magnétique à haute fréquence. Les courants de Foucault générés dans la pièce provoquent un échauffement par effet Joule.
Pour freiner les camions, un disque de cuivre est fixé à la roue, à côté d’un électroaimant alimenté par un courant. Les courants de Foucault induisent des forces de Laplace qui freinent le mouvement, mais ce système ne remplace pas le freinage classique, car son efficacité diminue lorsque la roue ralentit.
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…
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.
Qu'est-ce qui influence la précision de la séparation 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.
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Comment fonctionne le séparateur à courants de Foucault ?