Caractérisation, prédiction, et modélisation de l'émission des poussières par les poudres

par Marie-Thérèse Moufarej Abou Jaoude

Thèse de doctorat en Génie des procédés industriels et développement durable

Sous la direction de Khashayar Saleh et de Martin Morgeneyer.

Soutenue en 2012

à Compiègne .

mots clés

• Empoussièrement
• Prédiction
• Agitation
• Modélisation
• Élutriation
• Caractérisation
• Compaction
• Poussière
• Dépoussiérage
• Poudres
• Prévision, Théorie de la
• Fluidisation
• Modèles mathématiques
• Centrifugation
• Compactage

Résumé

L'empoussièrement est une problématique qui prend une place de plus en plus Importante auprès des industriels. Cela peut causer des risques à différents niveaux : sanitaire, hygiénique, sécurité des procédés industriels et économique. Dans ce contexte, notre projet s'intéresse tant à l'étude expérimentale qu'à la modélisation du processus de l'émanation des poussières par les poudres. L'objectif principal est de proposer des méthodes adaptées à l'étude de l'émission des poussières lors de la manipulation des poudres afin de mieux comprendre leurs origines et les mécanismes mis en jeu. Nous avons choisi de nous concentrer sur le test de fluidisation en le combinant soit à un modèle phénoménologique de prédiction de poussières soit à une énergie mécanique par agitation. Une analyse bibliographique nous a permis de montrer que les phénomènes d'élutriation et d'entraînement sont responsables de la quantification de la poussière dans le test de fluidisation. La limite de cette méthode est d'être non directe, longue en durée d'analyse avec de nombreuses prises de mesures, et demandant des connaissances en modélisation. Pour cela, nous avons élaboré un autre test basé sur la fluidisation combinée à l'agitation en utilisant comme outil un rhéomètre à poudre (FT4) dont l'originalité est de réaliser une fluidisation accompagnée d'un passage d'une pale à géométrie torsadée effectuant un mouvement hélicoïdal. La pale a permis d'aérer plus le mélange et d'ajouter de nouvelles contraintes de cisaillement et de compaction. Ce test a permis de réduire le temps nécessaire à 90 minutes avec une prédiction d'environ 80% de la poussière présente dans un mélange.

Titre traduit

Caracterization, prediction and modelling of dust emission

Résumé

The dust emission is a problem that is becoming increasingly important to manufacturers. This can cause various risks at levels : health, hygiene, safety of industrial and economies. Our project focuses on experimentally studying the powder dust emission process as well as modeling it. The main objective is to provide suitable methods for the study of dust emission during powder handling to better understand their origins and the involved mechanisms. We chose to focus on the fluidization test either by combining it to a phenomenological model prediction either by stirring for the addition of a mechanical energy. A literature review has showed that the elutriation processes are responsible for the dust quantification in the fluidizing test. This method is limited because it is not to direct, takes long lime analysis and asks for a modeling knowledge. Therefore, we developed another test based on the combination of the fluidization and the stirring using a powder rheometer (FT4) which originality is the use of a twisted blade with a helical movement. The blade permits to aerate the mixture and adds more shearing and compaction. This test has reduced the time of analysis to 90 minutes with a prediction of 80% of the dust in a mixture.