Le recyclage de l’abrasif

Causes et conséquences

Pendant les opérations de grenaillage :
1) Les contaminants ou résidus retirés des pièces traitées, tels que sable, calamine, rouille, peinture, etc.. et les particules fines enlevées à la pièce, sont entraînés dans les systèmes de récupération, où ils se mélangent à l’abrasif. Il convient de les éliminer au fur et à mesure de leur récupération, pour éviter qu’ils provoquent une accélération rapide de l’usure des pièces de l’installation et une forte émanation de poussières en projection, qui peut saturer rapidement le filtre de la ventilation générale.
2) Sous la répétition des impacts, l’abrasif s’use ou se brise, modifiant les qualités du mélange opératoire et engendrant une poussière supplémentaire. Conséquence, le rendement du grenaillage diminue si les grains non utilisables ne sont pas éliminés de l’installation et le résultat du traitement obtenu se dégrade. Afin d’assurer un rendement optimal à l’installation, Il est indispensable de maintenir l’abrasif dans un état de propreté constant et le mélange opératoire dans la granulométrie définie pour le traitement.
Les unités de recyclage ont donc pour fonction de traiter l’abrasif, avant de le stocker, en vue d’alimenter l’appareil de projection pour une nouvelle utilisation.

Constitution

L’unité de recyclage est composée d’un système d’élévation de l’abrasif qui alimente en cascade dans des ordres et sélections différentes :
– un tamis d’évacuation des corps étrangers ;
– un épurateur qui élimine les poussières et les débris ;
– un sélectionneur de formes (grains sphériques) qui élimine les grains non conformes ;
– un calibreur qui sélectionne les granulométries ;
– un séparateur magnétique qui élimine ou sépare les types de particules ou grains ;
– une réserve tampon de stockage d’abrasif réutilisable.
Tous ces éléments sont adaptés à la nature et au débit d’abrasif projeté. Leur conception et leur position dépendent essentiellement du système de relevage qui peut être de 2 versions différentes :

– les unités à remontée mécanique par élévateur (schémas et photo ci-contre) ;
– les unités à remontée dynamique par aspirateur (schémas et photos ci-dessous).

 

Recyclage mécanique par élévateur

Principe

L’abrasif est collecté par gravité dans une trémie au pied d’un élévateur à courroie équipée de godets. Entraîné par une poulie mise en rotation, l’ensemble courroie/godets relève et jette l’abrasif dans une capacité tampon ou directement dans l’épurateur d’abrasif.

Épurateur à déviation dynamique

L’abrasif alimenté en partie haute par l’élévateur, tombe par gravité au travers d’un tamis qui retient les impuretés et les corps étrangers. Dans sa chute libre vers le silo de stockage, l’abrasif pollué, qui se présente sous forme d’un rideau de faible épaisseur, est traversé par un courant d’air créé par l’aspiration d’un filtre. Ce dernier élimine par déviation les particules de résistance dynamique supérieure à celle de l’abrasif, ou de densité inférieure. Le courant d’air, réglable en débit, transporte les impuretés vers un caisson de détente, qui collecte et évacue les poussières lourdes, laissant les fines se faire aspirer par le filtre. Une frange intermédiaire peut dans certains cas être recyclée vers le circuit de grenaille. Ce type d’épurateur est largement utilisé sur les installations à jet libre (air comprimé) et les machines à turbines (schéma ci-contre).

Séparateur magnétique

Il est utilisé sur les installations traitant des pièces non métalliques, ou métalliques amagnétiques, tels que les alliages légers ou l’acier inoxydable. Ou lorsqu’un abrasif amagnétique à épurer contient une quantité d’impuretés magnétiques résultant des opérations de grenaillage sur le caillebotis de sol, le système porte pièce ou autres accessoires de l’installation. Le séparateur magnétique permet la séparation de ces particules indésirables mélangées à l’abrasif (schéma ci-contre).
Le séparateur comprend un tambour magnétique, constitué d’une enveloppe cylindrique amagnétique tournant autour d’un secteur magnétique fixe. Sous l’attraction du secteur, les particules magnétiques sont plaquées et retenues contre l’enveloppe tournante qui les entraîne dans sa rotation. Sitôt sortir de la zone magnétique, les particules sont lâchées dans une réserve de stockage. Les particules amagnétiques non entraînées tombent directement vers l’évacuation des déchets . Ce système peut indifféremment servir à sélectionner l’un ou l’autre des produits séparés, par simple inversion du stockage.

Nota :
– Une séparation à déviation dynamique, placée immédiatement après la séparation magnétique, est indispensable pour éliminer la pollution résiduelle de l’abrasif.
– Les séparateurs magnétiques sont aussi utilisés sur des installations bi-produits (grenaille et corindon), pour séparer les 2 types d’abrasif avant stockage dans leur réserve respective.

Trommel et tamis vibrants

Quand la quantité et la grosseur des impuretés à éliminer, ou corps étrangers, est importante, il est indispensable d’ajouter un système d’évacuation de ces derniers placé en amont des séparateurs. Il peut s’agir soit d’un trommel (tamis rotatif) soit d’un tamis vibrant incliné, tous deux à éjection continue.

Classification de l’abrasif

Lorsque les conditions particulières du traitement exigent :
– une granulométrie rigoureuse de l’abrasif, ex: pour obtenir la création d’une rugosité précise ;
– une forme garantie du projectile, ex : en précontrainte (Shot-peening), où les grains cassés doivent être éliminés,
des appareils complémentaires sont montés sur le circuit de recyclage, tels que :
– des tamiseurs ou cribles vibrants (photo ci-contre) ;
– des épurateurs de grenailles sphériques ;
– des séparateurs de grains cassés.

 

Recyclage cyclonique par aspirateur

Principe

L’abrasif est aspiré par un tuyau raccordé à une bouche placée en bout du système de récupération au sol. Il est ensuite élevé jusqu’à un ensemble séparateur/épurateur cyclonique, agissant sous l’effet de la forte dépression créée par un filtre ou une pompe à vide.

Séparateur cyclonique à rejet unique

Le mélange à épurer (A) est introduit tangentiellement dans le haut d’un cylindre fermé, pourvu d’un cône aigu en partie basse. L’abrasif emporté par le courant d’air dans un tourbillon est plaqué le long de la paroi par la force centrifuge. Les poussières ou impuretés plus fines et légères (B) ne sont pas plaquées par l’effet centrifuge et sont aspirées par la cheminée principale pour être évacuées (G) vers le filtre.
Une cheminée auxiliaire, équipée d’un cône réglable (F) est montée dans des applications avec microbilles nécessitant un tri de forme. Une fois la vitesse de rotation réduite par frottement contre la paroi, les débris qui offrent plus de résistance dynamique que les billes sont ainsi aspirés (C) et évacués par la cheminée principale vers le filtre (G). Des entrées d’air atmosphériques réglables (D) peuvent permettre d’affiner les réglages. L’abrasif épuré (E) s’écoule par gravité dans une réserve de stockage.

Séparateur cyclonique à rejet double

Le principe de fonctionnement est identique au précédent, mais avec une séparation au niveau des rejets en vue de récupérer l’abrasif cassé.
La cheminée principale collecte et rejette les poussières et impuretés dépourvues de débris d’abrasif, en direction du filtre principal. La cheminée auxiliaire, réglable en hauteur (H) collecte et évacue les débris d’abrasifs dépourvus de poussières (I) vers un filtre auxiliaire.
Ces séparateurs à rejets doubles sont toujours utilisés, chaque fois que la qualité du traitement nécessite une garantie de forme pour l’abrasif (exemple en précontrainte ou microbillage d’aspect fin) et que l’abrasif non utilisable peut être récupéré à d’autres fins utiles.

Nota :
Une vanne type écluse isole le séparateur et alimente la réserve d’abrasif. Du fait que le système d’épuration est en constante dépression, le tamis de retenue des corps étrangers est placé entre le séparateur et la réserve de stockage.

 

Machineries de traitement et recyclage des abrasifs