Máy tuyển từ con lăn - Phân loại kim loại màu trong rác thải điện tử
Rác thải điện tử (e-waste) đang trở thành vấn đề môi trường nghiêm trọng trên toàn cầu. Tuy nhiên, bên trong mỗi chiếc điện thoại, máy tính bỏ đi là một "mỏ vàng" kim loại quý. Máy tuyển từ con lăn (Eddy Current Separator) là công nghệ then chốt giúp tách và thu hồi các kim loại màu có giá trị như nhôm, đồng, đồng thau từ dòng rác thải này.
Tổng quan về rác thải điện tử toàn cầu
Thực trạng đáng báo động
Theo Global E-waste Monitor 2024 của Liên Hợp Quốc (UN) và ITU:
| Chỉ số |
Giá trị hiện tại |
Dự báo |
Nguồn |
| E-waste toàn cầu |
62 triệu tấn |
82 triệu tấn |
UN/ITU |
| Tỷ lệ tái chế |
22.3% |
30% (mục tiêu) |
WEEE Forum |
| Giá trị kim loại |
91 tỷ USD |
120 tỷ USD |
World Economic Forum |
| E-waste Việt Nam |
1.8 triệu tấn |
2.5 triệu tấn |
Bộ TN&MT |
| CO2 tiết kiệm/tấn |
2 tấn |
- |
EPA |
Theo Diễn đàn Kinh tế Thế giới: Mỗi triệu điện thoại di động chứa 16 tấn đồng, 350 kg bạc, 34 kg vàng và 15 kg palladium - tất cả đều có thể thu hồi.
Thành phần kim loại trong e-waste
Theo Swiss Federal Laboratories (EMPA) và UNIDO:
| Loại thiết bị |
Fe (%) |
Al (%) |
Cu (%) |
Quý (g/tấn) |
| Bo mạch máy tính |
5 |
7 |
20 |
Au: 250, Ag: 1000 |
| Điện thoại di động |
8 |
3 |
15 |
Au: 300, Ag: 3500 |
| TV/Monitor |
28 |
10 |
5 |
Au: 20 |
| Tủ lạnh/Máy giặt |
50 |
5 |
3 |
Rất ít |
| Cáp điện |
2 |
0 |
70 |
- |
Nguyên lý hoạt động máy tuyển từ con lăn
Cơ chế dòng điện xoáy (Eddy Current)
Máy tuyển từ con lăn hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ:
NGUYÊN LÝ EDDY CURRENT
Vật liệu di chuyển trên băng tải
↓
Đi qua rotor từ trường quay tốc độ cao
↓
Từ trường biến thiên tạo dòng điện xoáy trong kim loại màu
↓
Dòng điện xoáy sinh ra từ trường đối kháng
↓
Lực đẩy Lorentz đẩy kim loại màu ra khỏi dòng vật liệu
↓
Kim loại màu bay xa hơn, rơi vào thùng riêng
↓
Vật liệu không dẫn điện rơi gần (theo quỹ đạo bình thường)
Công thức vật lý
Lực đẩy lên kim loại màu được tính theo công thức:
| Thông số |
Công thức |
Ảnh hưởng |
| Lực đẩy (F) |
F ∝ σ × V × (dB/dt)² |
Tỷ lệ với độ dẫn điện |
| Độ dẫn điện (σ) |
Al > Cu > Brass > Zn |
Nhôm bị đẩy mạnh nhất |
| Thể tích (V) |
Lớn hơn = đẩy xa hơn |
Kích thước tối thiểu 5mm |
| dB/dt |
Tốc độ rotor cao = đẩy mạnh |
3000-4000 vòng/phút |
Bảng độ dẫn điện kim loại
Theo CRC Handbook of Chemistry and Physics:
| Kim loại |
Độ dẫn điện (% IACS) |
Khả năng tách |
| Bạc (Ag) |
106% |
Rất tốt |
| Đồng (Cu) |
100% |
Rất tốt |
| Vàng (Au) |
70% |
Tốt |
| Nhôm (Al) |
61% |
Rất tốt |
| Đồng thau |
28% |
Tốt |
| Kẽm (Zn) |
27% |
Tốt |
| Nickel (Ni) |
22% |
Trung bình |
| Thép không gỉ |
2.5% |
Kém (cần nam châm) |
Cấu tạo máy tuyển từ con lăn
Các bộ phận chính
| Bộ phận |
Chức năng |
Thông số kỹ thuật |
| Băng tải |
Vận chuyển vật liệu |
PVC/PU, tốc độ 1-3 m/s |
| Rotor từ |
Tạo từ trường xoay |
NdFeB, 3000-4000 RPM |
| Vỏ rotor |
Bảo vệ, không từ tính |
Inox 304/316, composite |
| Tấm chia |
Phân loại sản phẩm |
Điều chỉnh được |
| Phễu thu |
Thu kim loại màu |
2-3 ngăn |
| Khung máy |
Đỡ toàn bộ hệ thống |
Thép sơn hoặc inox |
Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn
| Thông số |
Dải giá trị |
Đơn vị |
| Chiều rộng băng |
500 - 2000 |
mm |
| Đường kính rotor |
150 - 400 |
mm |
| Tốc độ rotor |
2500 - 4500 |
RPM |
| Cường độ từ bề mặt |
3000 - 5000 |
Gauss |
| Công suất motor |
3 - 30 |
kW |
| Công suất xử lý |
2 - 30 |
tấn/giờ |
Quy trình tái chế e-waste với máy tuyển từ con lăn
Sơ đồ dây chuyền hoàn chỉnh
RÁC THẢI ĐIỆN TỬ (Input)
↓
Tiền xử lý thủ công
(Tháo pin, LCD, linh kiện nguy hại)
↓
Máy cắt/nghiền thô
↓
[Bước 1: NAM CHÂM TRỐNG - Tách sắt thép]
↓
Sàng rung phân cỡ
↓
[Bước 2: EDDY CURRENT - Tách nhôm, đồng lớn]
↓
Máy nghiền mịn
↓
[Bước 3: EDDY CURRENT TINH - Tách kim loại nhỏ]
↓
Bàn rung trọng lực
↓
[Bước 4: TUYỂN TĨNH ĐIỆN - Tách nhựa/kim loại]
↓
Phân loại quang học (AI)
↓
CÁC PHÂN ĐOẠN (Output):
├── Sắt thép → Luyện thép
├── Nhôm → Đúc nhôm
├── Đồng → Luyện đồng
├── Kim loại quý → Tinh luyện
└── Nhựa/phi kim → Tái chế/Đốt
Hiệu suất tách theo từng bước
Theo ISWA (International Solid Waste Association) và thực nghiệm:
| Bước |
Thiết bị |
Kim loại mục tiêu |
Hiệu suất |
| 1 |
Nam châm trống |
Fe, Ni từ tính |
98-99% |
| 2 |
Eddy Current thô |
Al, Cu > 10mm |
90-95% |
| 3 |
Eddy Current tinh |
Al, Cu 3-10mm |
85-90% |
| 4 |
Tuyển tĩnh điện |
Kim loại mịn |
80-85% |
| Tổng hợp |
Toàn hệ thống |
Tất cả kim loại |
92-97% |
Các loại máy tuyển từ con lăn
1. Eddy Current tiêu chuẩn
Phù hợp cho e-waste kích thước trung bình:
| Thông số |
Giá trị |
| Kích thước vật liệu |
5-100mm |
| Công suất |
5-20 tấn/giờ |
| Rotor |
Đơn, 300mm |
| Tốc độ rotor |
3000 RPM |
| Ứng dụng |
Lon nhôm, dây điện, PCB |
2. Eddy Current tốc độ cao (High-Frequency ECS)
Cho vật liệu nhỏ và kim loại màu khó tách:
| Thông số |
Giá trị |
| Kích thước vật liệu |
2-30mm |
| Rotor |
Đa cực, 12-24 cực |
| Tốc độ rotor |
4000-4500 RPM |
| Hiệu suất Al |
95% |
| Ứng dụng |
PCB nghiền, zorba fine |
3. Eddy Current đồng tâm (Concentric ECS)
Thiết kế đặc biệt cho vật liệu nặng:
| Thông số |
Giá trị |
| Đặc điểm |
Rotor và vỏ đồng tâm |
| Ưu điểm |
Ít mài mòn, tuổi thọ cao |
| Ứng dụng |
Đồng nặng, đồng thau |
| Nhà sản xuất |
Steinert, Bunting |
4. Hệ thống kết hợp
Cho nhà máy tái chế quy mô lớn:
| Cấu hình |
Thiết bị |
Công suất |
| Tầng 1 |
Nam châm băng tải |
30 tấn/h |
| Tầng 2 |
Trống nam châm |
25 tấn/h |
| Tầng 3 |
ECS thô |
20 tấn/h |
| Tầng 4 |
ECS tinh |
15 tấn/h |
| Tầng 5 |
Sensor sorting |
10 tấn/h |
Giá trị kim loại thu hồi từ e-waste
Giá kim loại thế giới (Tháng 12/2024)
Theo London Metal Exchange (LME) và COMEX:
| Kim loại |
Giá (USD/tấn) |
Giá (VNĐ/kg) |
| Đồng (Cu) |
8,500 |
215,000 |
| Nhôm (Al) |
2,500 |
63,000 |
| Kẽm (Zn) |
2,800 |
70,000 |
| Nickel (Ni) |
16,000 |
405,000 |
| Vàng (Au) |
76,000,000 |
1,900,000/gram |
| Bạc (Ag) |
920,000 |
23,000/gram |
| Palladium (Pd) |
32,000,000 |
800,000/gram |
Giá trị thu hồi theo loại e-waste
| Loại e-waste |
Kim loại chính |
Giá trị/tấn (VNĐ) |
| Bo mạch máy tính |
Cu, Au, Ag, Pd |
50-150 triệu |
| Điện thoại di động |
Cu, Au, Ag |
80-200 triệu |
| Cáp điện |
Cu, Al |
30-80 triệu |
| Lon nhôm |
Al |
25-35 triệu |
| Tủ lạnh/Máy giặt |
Fe, Cu, Al |
5-15 triệu |
Thiết kế hệ thống cho nhà máy tái chế e-waste
Công suất và cấu hình đề xuất
| Quy mô |
Công suất |
Cấu hình |
Đầu tư ước tính |
| Nhỏ |
1-3 tấn/h |
2 nam châm + 1 ECS |
2-5 tỷ VNĐ |
| Trung |
5-10 tấn/h |
3 nam châm + 2 ECS |
8-15 tỷ VNĐ |
| Lớn |
15-30 tấn/h |
5 nam châm + 3 ECS + Sensor |
25-50 tỷ VNĐ |
Yêu cầu cơ sở hạ tầng
| Hạng mục |
Yêu cầu |
Ghi chú |
| Diện tích |
500-5000 m² |
Tùy công suất |
| Điện |
380V, 3 pha |
50-200 kVA |
| Chiều cao |
> 6m |
Cho băng tải nghiêng |
| Nền |
Bê tông M250 |
Chịu rung động |
| Hút bụi |
Cyclone + Bag filter |
Môi trường |
So sánh hiệu quả đầu tư
Chi phí - Lợi ích
Trước khi lắp ECS:
| Vấn đề |
Tình trạng |
Thiệt hại/năm |
| Mất nhôm trong xỉ |
80% không thu hồi |
500 triệu VNĐ |
| Mất đồng mịn |
70% không thu hồi |
800 triệu VNĐ |
| Bán hỗn hợp giá thấp |
30-50% giá thị trường |
1 tỷ VNĐ |
Sau khi lắp ECS:
| Lợi ích |
Giá trị/năm |
So với trước |
| Thu hồi nhôm |
400 triệu VNĐ |
+80% |
| Thu hồi đồng |
600 triệu VNĐ |
+75% |
| Bán phân loại |
500 triệu VNĐ |
+50% |
| Tổng lợi ích |
1.5 tỷ VNĐ |
- |
| Thời gian hoàn vốn |
18-24 tháng |
- |
Tiêu chuẩn và quy định về tái chế e-waste
Quy định Việt Nam
Theo Luật Bảo vệ Môi trường 2020 và các Nghị định hướng dẫn:
| Văn bản |
Nội dung |
Yêu cầu |
| Nghị định 08/2022/NĐ-CP |
EPR - Trách nhiệm mở rộng nhà sản xuất |
Nhà SX phải tái chế |
| Thông tư 02/2022/TT-BTNMT |
Danh mục chất thải nguy hại |
E-waste là CTNH |
| QCVN 07:2009 |
Ngưỡng CTNH |
Kim loại nặng |
Tiêu chuẩn quốc tế
| Tiêu chuẩn |
Phạm vi |
Yêu cầu chính |
| WEEE Directive (EU) |
Châu Âu |
Thu hồi 85%, tái chế 80% |
| R2 Standard |
Mỹ |
An toàn dữ liệu, môi trường |
| e-Stewards |
Quốc tế |
Cấm xuất khẩu sang nước nghèo |
| Basel Convention |
Toàn cầu |
Kiểm soát vận chuyển xuyên biên giới |
Case Study: Công ty Tái chế URENCO
Thông tin dự án
| Thông số |
Chi tiết |
| Công ty |
URENCO - Hà Nội |
| Công suất |
10,000 tấn e-waste/năm |
| Loại rác |
PCB, điện thoại, máy tính |
| Mục tiêu |
Thu hồi 95% kim loại |
Hệ thống lắp đặt
- Máy tuyển từ băng tải 1200mm - Tách sắt thép
- Trống nam châm 800mm - Tách sắt mịn
- Eddy Current 1000mm - Tách nhôm, đồng lớn
- Eddy Current HF 800mm - Tách kim loại nhỏ
- Sensor sorter - Phân loại theo màu/chất liệu
Kết quả
| Chỉ số |
Trước |
Sau |
Cải thiện |
| Thu hồi Fe |
85% |
99% |
+14% |
| Thu hồi Al |
50% |
94% |
+44% |
| Thu hồi Cu |
60% |
92% |
+32% |
| Doanh thu/tấn |
8 triệu |
15 triệu |
+87% |
| Chất thải cuối |
40% |
8% |
-80% |
Xu hướng công nghệ mới
Công nghệ AI và Sensor Sorting
Theo Waste Management World và các nhà sản xuất hàng đầu:
| Công nghệ |
Ứng dụng |
Hiệu quả |
| XRT (X-ray) |
Phân loại theo mật độ |
Tách kim loại trong nhựa |
| AI Vision |
Nhận dạng loại thiết bị |
Tự động phân loại |
| LIBS (Laser) |
Phân tích thành phần |
Tách hợp kim chính xác |
| Hyperspectral |
Phân loại nhựa |
Tách loại polymer |
Eddy Current thế hệ mới
| Cải tiến |
Lợi ích |
| Rotor nhiều cực (24+) |
Tách vật liệu < 3mm |
| Tốc độ biến tần |
Tối ưu theo vật liệu |
| Điều khiển PLC |
Tự động hóa |
| IoT monitoring |
Giám sát từ xa |
Kết luận
Máy tuyển từ con lăn (Eddy Current Separator) là công nghệ không thể thiếu trong ngành tái chế rác thải điện tử hiện đại. Với khả năng tách các kim loại màu có giá trị như nhôm, đồng, đồng thau, thiết bị này giúp:
- Thu hồi tối đa giá trị từ e-waste
- Giảm thiểu ô nhiễm môi trường
- Đáp ứng các tiêu chuẩn EPR và WEEE
- Tạo nguồn nguyên liệu tái chế bền vững
Kết hợp với máy tuyển từ băng tải để tách kim loại sắt từ, hệ thống tách kim loại hoàn chỉnh có thể thu hồi 95%+ kim loại từ rác thải điện tử.
Nguồn tham khảo
- UN/ITU - Global E-waste Monitor 2024
- WEEE Forum - International E-Waste Day Report 2024
- ISWA - Guidelines for E-waste Recycling
- EMPA - Swiss E-Waste Programme Research Papers
- EPA - Electronics Recycling Guidelines
- London Metal Exchange - Metal Prices December 2024
- Basel Convention - Technical Guidelines on E-waste
- Bộ TN&MT - Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia 2023
Xem thêm
