4.7.1 涡电流分离原理
涡电流分离（eddy current separation，ECS）原理是当含有非磁导体金属的垃圾流以一定的速度通过一个交变磁场时，这些非磁导体金属中会产生感应涡电流。由于垃圾流与磁场有一个相对运动速度，从而对产生涡电流的金属片块有一个推力。利用此原理可使一些有色金属从混合固体垃圾流中分离出来，其中作用于金属上的推力取决于金属片块的尺寸、形状和不规整程度，分离推力的方向与磁场方向及垃圾流方向呈90°。图4-22出示了涡电流分选结构及原理图，在处理固体废物时主要用于分离有色金属，目前应用较广泛。
将导体放置在变化的磁场中，材料流中导电颗粒内部诱发了涡电流，由此产生有色金属的分离。磁通量B的变化速率影响诱发电压大小，按照法拉第定律，B数值等于方向上与之相反的磁通量变化速率：
图4-22 涡电流分选结构及原理示意图
式中 VL——诱发电压；
B——磁通量；
N——诱导线圈中的转数。
除此之外，楞次定律还指出，感应电流的磁场与引发这一电流的磁通量变化相反。永磁铁产生初级磁场，而导电颗粒产生的感应电流诱发次级磁场，与初级磁场方向相反。于是，这些导电颗粒受到了磁铁梯度场的推动发生了分离现象。涡电流大小由下式确定：
式中 J——涡电流密度；
ρ——颗粒的比电导率。
反向磁场在线性表面单元ds上产生了排斥力FL，由下式（4-4）描述：
式中 I是材料上的感应电流。由旋转磁滚筒的变化磁场引发的排斥力，可简化为式（4-5）：
式中 Fr——排斥力；
H——磁感应强度；
n——磁滚筒的速度；
p——极数；
m——颗粒的质量；
σ——颗粒的电导率；
ρ——颗粒的密度；
s——颗粒形状因子。
与磁性分离中发生的现象相似，排斥力与诸如重力、惯性力等其他外部力竞争均需满足目标物料排斥力不小于竞争力之和，非目标物料排斥力小于竞争力之和。定义某一特定材料的排斥力因子为材料自身的电导率和密度的比值，较高的排斥力因子下可以获得更高的涡电流分离效率。例如，铝的排斥力因子为13 700 m2/（kg·Ω），容易被分离，但更低排斥力因子材料需要涡电流从结构布置方面进行优化以提高分离效率。三种有色金属的排斥力因子数值如表4-1所示。
表4-1 三种有色金属排斥力因子数值
