Obtenir une séparation impeccable dans une chaîne de lave en plastique s'avère souvent dépendre d'un seul point de contrôle assez loin du glamour : le niveau d'eau à l'intérieur du réservoir de séparation à flotteurs. Polyretec, une usine Wanplas, a installé des centaines de chaînes de lave dans plus de 50 pays depuis sa création en 2010, et la seule régulation qui décide dans la plupart des cas si un opérateur expédie une fraction flottante d'une pureté de 99 % ou un mélange contaminé est le niveau d'eau dans le réservoir de flottation. Ce guide est écrit comme un manuel pour les ingénieurs de terrain. Il explique pourquoi une élimination de quelques millimètres du niveau d'eau modifie la physique de la séparation par densité, présente les quatre surfaces fonctionnelles réglées par le niveau, propose une procédure de réglage répétable en sept étapes, énumère les variables à régler conjointement au niveau et fournit un tableau des symptômes et des corrections. L'objectif est simple : vous permettre de régler, de vérifier et de verrouiller un niveau d'eau qui fournit une séparation stable dans des conditions de fabrication réelles et fluctuantes.
Un réservoir de séparation des matières flottantes-gazantes (que l'on appelle aussi réservoir de flottation ou réservoir de lavage) sépare les plastiques en fonction de leur densité à l'aide de l'eau en tant que milieu de séparation. Les polymères légers, tels que le polyéthylène et le polypropylène, remontent à la surface et sont évacués sous la forme de la fraction flottante ; les polymères plus denses, tels que le PET, le PVC et le PS, ainsi que la sable, le verre et le métal, descendent dans l'eau et sont entraînés à la sortie par une vis au fond, sous forme de la fraction gazante. Le niveau de l'eau n'est pas une ornementation mais définit la hauteur de surface, la profondeur immergée des vis d'évacuation, la zone de sédimentation calme à la base et le temps de séjour disponible pour que les particules se déplacent vers leur cheminement correct. Changez-le de 10 mm et vous pouvez faire passer un flocon de bouteille PET d'une catégorie à l'autre : de « sêche » à « faux flottant ». C'est précisément la sensibilité de ce système qui fait l'objet de cet article.
Avant de passer plus en détail, une règle de maison pour tout ce guide : nous ne réglons jamais le niveau d'eau seul. Le taux d'alimentation, la vitesse de la vis, le débit d'eau d'alimentation, la qualité de l'eau et la température sont tous liés au niveau. Traitez le niveau comme le cadran principal, mais ajustez-le toujours ensemble avec les variables d'appoint décrites à la section 4, sinon le résultat ne sera pas valide lorsque les paramètres changent et que le mélange de la matière première se modifie.
1. Physique de la séparation par flottabilité (sècheuse et fileuse)
La séparation dans un bac de flottation est régie par la densité, la taille des particules, la viscosité du fluide et les effets de surface. Comprenez ces quatre éléments et chaque décision relative au niveau de l’eau devient prédictible au lieu de basée sur l’essai et l’erreur.
1.1 La fenêtre de densité autour de l'eau
L'eau propre à 20°C a une densité de 1,00 g/cm3. La fraction flottante est composée de polymères plus légers ; la fraction en fonds représente tout ce qui est plus dense. Le tableau ci-dessous indique les gammes de densités typiques qui déterminent le côté de la surface de l'eau vers lequel une particule va s'écraser. Notez les marges : le polyéthylène de basse densité et le polypropylène flottent avec une marge confortable, alors que le polystyrene et le PVC se situent très près de, ou bien au-dessus de, la ligne de l'eau, d'où leur sensibilité à toute variation de la densité du milieu.
| Matériau | Densité typique (g/cm3) | Comportement dans l'eau | Note pratique |
|---|---|---|---|
| Polyéthylène à faible densité (LDPE) | 0,915 à 0,925 | Les matières flottantes et se dispersant. | Difficile à maintenir sous-marins ; facile à surcharger. |
| Polyéthylène à basse densité (LLDPE) | 0,915 à 0,935 | Floats | Similaire au PEHD dans la flottation. |
| Polyéthylène à haute densité (HDPE) | 0,940 à 0,965 | Floats | Les objets rigides doivent être entièrement humidifiés pour éliminer l'air emprisonné. |
| Polypropylène (PP) | 0,890 à 0,910 | Les matériaux flottants les plus solides. | Le recyclat le plus favori |
| Polystyrène (PS) | 1,04 à 1,07 | Matières flottantes dans l'eau. | Presque neutre ; nécessite un milieu lourd pour se séparer du PVC |
| Polyvinylchlorure (PVC) | 1,35 à 1,45 | Matières flottantes. | Phase de séchage stable |
| Polyéthylène téréphtalate (PET) | 1.38 à | Matières flottantes. | Produit de la mise à niveau : susceptible de produire une fausse flottaison par le biais de bulles |
| Sable et silex. | 2,5 à 2,7 | Matières flottantes (rapides). | Dépose au fond ; ne doit pas être réhaussée. |
| Aluminium | 2.70 | Matières flottantes. | Retiré dans la fraction de récupération ou par centrifuge vers l'aval |
L’important en ce qui concerne les travaux de niveau de l’eau : la décision entre flottant etséchant est binaire seulement lorsque le milieu atteint réellement 1,00 g/cm3. Tout ce qui fait avancer la densité apparente du milieu, comme les matières en suspension, les sels dissous ou la température, dessine silencieusement une nouvelle ligne entre flottant etséant. Nous reviendrons sur ce point à la section 4 sur la qualité de l’eau.
1.2 Le séjour par gravité et pourquoi la taille des particules est importante
Pour une particule sphérique settling dans un fluide visqueux, la vitesse terminale est déterminée par la loi de Stokes :
v = (rho_p moins rho_f) x g x d à la puissance deux / (18 x mu)
où v est la vitesse de décantation, rho_p la densité des particules, rho_f la densité du fluide, g la gravité, d le diamètre des particules et μ la viscosité cinétique de l'eau. Deux conséquences déterminent la conception des cuves : Premièrement, la vitesse de décantation est proportionnelle au carré de la taille des particules : ainsi, un regrind de PET à 10 mm s'enfoncera environ 100 fois plus rapidement qu'une fécule de 1 mm du même matériau. Deuxièmement, l'écart (rho_p moins rho_f) définit la force motrice. Un grain de PET (1,38) dans l'eau (1,00) se retrouve fortement attiré vers le fond, tandis qu'un grain de PS (1,05) manque littéralement d’élan et cloue à la surface de l'eau, le rendant aisément confondable avec les matières flottantes présentes, dans le cas d'un courant de surface.
C'est la raison pour laquelle les films à grain et les paillettes fines se comportent moins bien que ne l'indique la formule. Un film de 30 microns d'épaisseur a un rapport surface-volume extrêmement élevé et un facteur de forme éloigné de la sphéricité. Il est donc entraîné par la traînée et la tension superficielle, dérive sous l'effet des courants et peut être roulé vers le trop-plein, bien que sa densité en masse indique qu'il devrait se déposer. Le niveau de l'eau contrôle la distance de trajet horizontale et le silence de la colonne avant qu'elle ne parvienne à une ouverture, ce qui répond spécifiquement au problème du facteur de forme.
1.3 Tension de surface, bulles et faux flottement
La plus fréquente cause d'échec de séparation dans un bassin de flottation n'est pas une mauvaise lecture de la densité mais bien l'air. Les surfaces des plaques PET fraîchement sorties d'un laveur à friction sont chargées de minuscules micro-boubles. Chaque petite bulle est un casque de sauvetage. Une plaque qui devrait descendre se voit au contraire remorquée en surface et rejetée avec la fraction de polyéthylène. Durant la flottation, cette « fausse flottation » est le cœur de la contradiction à résoudre par l'ajustement du niveau de l'eau : en le faisant monter, vous donnez plus de temps aux boules pour s'en détacher et à la plaque pour pouvoir descendre mais vous augmentez également les chances de déverser de la matière légère par l'excès de remplissage. La contre-mesure standard consiste à pulvériser délicatement la surface ou à monter un étagement de déaération avec un niveau d'eau stabilisé, sans altérer la flottation par une agitation violente qui créera encore plus de boules.
1.4 Effets de la température
L'eau n'est pas un milieu constant. En chauffant de 20 à 45 degrés C, sa densité chute à environ 0,990 g/cm3 et sa viscosité diminue d'environ 40 %. La réduction de viscosité accélère le délutage, ce qui est utile, mais cette chute de densité étroite aussi légèrement la fenêtre du flottage et peut faire basculer les matériaux de forte neutralité. En hiver, l'eau froide est plus visqueuse, le délutage est plus lent, et le même niveau qui fonctionnait en été peut manquer de séparer. Prévoir un niveau qui soit vérifié à la température de fonctionnement réelle, ou ajouter un chauffage léger dans une plage de 25 à 35 degrés C lorsque la matière première est sensible à la température.
2. Quatre faces fonctionnelles du niveau de l'eau
Un seul nombre sur l'indicateur de niveau contrôle en réalité quatre fonctions physiques distinctes à l'intérieur du réservoir. Penser à chacune de ces fonctions séparément est le moyen le plus rapide de diagnostiquer pourquoi une modification a affecté une fraction et n'a pas fonctionné pour une autre.
| Face fonctionnelle | Qu'est-ce qui est contrôlé ? | Valeur recommandée | Mode de panne en cas d'erreur |
|---|---|---|---|
| Hauteur de volet de débordement. | Elevation de la surface où quittent la fraction flottante et les eaux en remontée. | 60 à 75 pour cent de la profondeur du réservoir au-dessus du fond | Trop peu : fraction flottante non évacuée, trop beaucoup : excès d'eau. |
| Profondeur d`isolation effective | Colonne d'eau allant de la surface au dessus de la vis de vidange. | 300 à 600 mm | Trop court : nettoyage incomplet. Trop long : accumulation de chaleur et retorsion. |
| Submersion de l'axe / du paddle d'évacuation | À quelle profondeur le convoyeur à float doit-il être au-dessous de la surface | 50 à 120 mm | Troue peu profond : la phase d'affaissement est traînée vers la sortie flottante ; trop profond : perte de temps de séjour et d'eau. |
| Zone de décantation de repos | Couche inférieure à faible turbulence pour une descente stable | 150 à 250 mm | Instabilité : la fraction qui tombe se résuspende et contaminer l'entrée de la flotte |
2.1 Hauteur du surdossage
Le barrage est le bord au-dessus duquel les matières flottantes et l'eau en surplus s'écoulent. En le réglant à 60 à 75 % de la profondeur totale du réservoir, on retrouve l'équilibre optimal : assez haut pour garantir que la fraction flottante ait un long trajet calme vers la pale de sortie, mais pas assez haut pour remplir le réservoir d'eau inutilisée. Sur les systèmes de lavage Polyretec, le barrage est ajustable, de sorte que le niveau de référence et la position du barrage sont réglés ensemble, et non indépendamment.
2.2 Profondeur de séparation efficace
La colonne dégagée nette se situe entre la surface de l'eau et le haut de la vis de la fraction tombante. En dessous de 300 mm, les particules tombantes – en particulier les films et les petites flocons – sont prises dans la zone comblée par la vis et transportées vers le côté du flotteur. Au-dessus de 600 mm, vous obtenez peu d'amélioration supplémentaire en termes de séparation, mais vous payez en volume de cuve, en inventaire d'eau et en temps de séjour. La bande de 300 à 600 mm est où la plupart des chaînes de lavage de PET et de PP/PE se situent.
2.3 Entrée de l’alimentation par vis et immersion des pales
La fraction flottante est relevée par une pale rotative ou une vis qui pénètre juste au-dessous de la surface. Plongez-la à une profondeur de 50 à 120 mm. Trop superficiellement et la pale jette une couche d’eau sur l'écran de séchage, ce qui augmente la charge de séchage en aval et gaspille l'eau pompée. Trop profondément et le vortex de la pale soulève les flocons qui plongent dans le flux de flottation. La profondeur d'immersion est réglée par le niveau d'eau, c'est pourquoi le cadran de niveau est le véritable contrôleur de cette face.
2.4 Zone de sédimentation en repose
Le fond de la cuve, de 150 à 250 mm, devrait être la zone la plus calme. Les particules doivent pouvoir se poser avant que la vis du fond ne les emporte. Si le niveau d'eau est trop bas et la vis du fond agite cette zone, ou si l'eau de retour est versée trop près du fond, le sable et le PET redécolle, ce qui provoque leur évacuation par la mauvaise sortie. Protégez cette zone en tant que règle de conception, puis vérifiez-la pendant la mise en service.
2.5 Ce que cela signifie sur une ligne Polyretec réelle
Sur une ligne de lavage de bouteilles en PET de catégorie alimentaire Polyretec, l'étape de séparation flottabilité-immergeabilité est conçue en fonction de ces quatre faces. Le tableau ci-dessous montre comment la géométrie du niveau recommandé évolue en fonction de la capacité de la ligne. Les capacités sont tirées des gammes de lignes de lavage Polyretec ; la géométrie du niveau reflète les recommandations d'ingénierie ci-dessus et est ajustée au cours des tests de matériaux, projet par projet.
| Spécification | Classe de 500 kg/h | Classe de 1000 kg/h | Classe de 2000 kg/h | Classe de 3000 kg/h. | Classe de 6000 kg/h |
|---|---|---|---|---|---|
| Capacité nominale (kg/h) | 500 | 1000 | 2000 | 3000 | 6000 |
| Cuves de séparation par flottabilité | 1 | 1 | 2 | 2 | 3 |
| Profondeur d`isolation efficace (mm) | 300 à 450 | 350 à 500 | 400 à 550 | 450 à 600 | 450 à 600 |
| Submersion du filet de sortie (mm) | 50 à 90 | de 60 à 100 | 70 à 110 | 80 à 120 | 80 à 120 |
| Zone de stabilisation de repos (mm) | 150 à 200 | 150 à 220 | 180 à 240 °C | 200 à 250 | 200 à 250 |
| Vitesse de la vis de flottation (tournées par minute) | 6 à 12 | 7 à 14 | 8 à 16 | 9 à 18 m 2 | 10 à 18 |
| Consommation d'eau (m3 par tonne) | 0,6 à 1,0 | 0,5 à 0,9 | 0,4 à 0,8 | 0,4 à 0,7 | 0,3 à 0,7 |
| Puissance installée typique (kW, référence) | 120 à 180 | De 200 à 280 | 350 à 480 | 520 à 700 | 850 à 1100 |
| Conformité | Certification Certification CE / ISO 9001 / ISO 14001 | Certification Certification CE / ISO 9001 / ISO 14001 (division construite selon le système de qualité du groupe Wanplas) | |||
Le message clé : les lignes plus grandes ne comportent pas seulement de plus grands réservoirs, mais plus de réservoirs en série et une colonne de séparation légèrement plus profonde. La procédure de niveau d'eau de la section 3 reste identique, quelle que soit la taille ; seule la consigne par réservoir et le nombre d'états varient.
3. SOP d’ajustement du niveau d’eau étape par étape
C'est la partie la plus importante et la plus reproductible du guide. Suivez-la à la lettre à chaque nouvelle ligne et après chaque changement notable du produit de base. La discipline la plus importante est l'ajustement univarié : changez uniquement le niveau d'eau, maintenez tout le reste constant, mesurez, enregistrez, puis décidez.
| Étage d'échelle | Action | Cible/acceptation. | Pourquoi cela a-t-il un impact ? |
|---|---|---|---|
| 1 Ligne de base pour la tanière vide | Enregistrez la profondeur totale du réservoir, la hauteur de l'axe de la vis, le niveau de la corniche ; installez un graduateur et un vitre éclairé | Scalée et dépôt d'eau | Vous ne pouvez pas calibrer ce que vous ne pouvez pas mesurer de manière répétitive. |
| 2. Exécution à l'eau pure | Remplissez jusqu'à 20 à 30 mm en-dessous du barrage ; observer la vitesse de surface. | Vitesse de surface 0,05 à 0,15 m/s | Le flux superficiel rapide amène la phase combattante à l'extrémité du flottant. |
| 3. Essai au faible charge | Chargement à 40 pour cent de la puissance nominale ; stabiliser pendant 15 à 20 minutes. | Plateau stable, sans sisme | Une faible charge révèle la fenêtre de niveau avant la pleine sollicitation. |
| 4. Essais par triplement de numération | Prendre 1 kg chacun à la sortie du flot, à la sortie du lavabo et à la sortie de retour du débordement, les sécher et les peser. | Ratio de compression, conception de la fente de drainage | Quantifie la séparation au lieu de deviner à l'œil |
| 5. Désensibilisation d'une seule variable | Réglez le niveau plus ou moins de 10 mm ; exécutez pendant 10 min ; prélevez un autre échantillon. | Graphique du niveau par rapport à la pureté et au carry-over. | Trouver l'optimale sans facteurs de confusion |
| 7. Vérification de la réponse en gradient de charge | Nouveaux essais à 60, 80 et 100 % de la capacité. | Fenêtre de confirmation maintenue à pleine charge | La charge complète épaisse le lit ; l'optimisation chute généralement de 5 à 15 mm |
| 7. Verrou et tableau de bord | Écrire le paramètre de réglage dans le SOP et l'HMI ; régler les alarmes de niveau à plus ou moins 15 mm. | Les limites d'alarme sont activées | Maintenir la régularité et avertir en cas de rapprochement du seuil de qualité. |
3.1 Étape 1 : calibration à la valeur de base du réservoir vide
Une fois le réservoir vidangé, mesurez et marquez la profondeur totale du fond jusqu'au rebord et la hauteur de l'axe de la vis d'eau de purge ainsi que la date du bourrelet de dérivation. Fixez un cadran permanent gradué et un verre à visée sur le mur du réservoir. Les opérateurs doivent pouvoir lire le niveau exactement à 5 mm à vue d'œil. Cela semble banal, mais la plupart des problèmes de glissement non expliqués sur les lignes usagées sont liés à un niveau indiqué que personne n'a recalibré après une réparation.
3.2 Étape 2 : essai de fonctionnement avec de l'eau propre
Remplissez le réservoir jusqu'à 20 à 30 mm au-dessous du barrage et faites tournoyer les vis sans aucun matériau. Déposez un traceur flottant (un petit morceau de LDPE) et mesurez le temps de son déplacement, ou utilisez une bandière de débit, pour estimer la vitesse de surface. La cible est de 0,05 à 0,15 m/s. Au-dessus de cette plage, le courant de surface devient un convoyeur qui entraîne les flocons de la flottation vers la pale de flotteur. Si la vitesse est trop élevée, réduisez le débit d'eau de retour ou ajustez l'angle de la pale de circulation avant de toucher le niveau.
3.3 Étape 3 : essai du matériau à faible charge
Introduisez la charge à 40% de la capacité maximale. Laissez le lit se stabiliser pendant 15 à 20 minutes. Commencer par un bas niveau vise à ouvrir largement la fenêtre de séparation et à trouver sa pleine extension avant que la ligne ne soit stressée. L'introduction soudaine de la charge permet simplement de masquer l'effet réel du niveau de la charge, c'est pourquoi il est préférable d'utiliser une charge régulière et bien dosée.
3.4 Étape 4 : méthode de prélèvement à trois points
Recueillez trois échantillons de 1 kg : l'un à la sortie du flotteur, l'autre à la sortie du réservoir d'évacuation et le troisième à la sortie de l'eau de retour par le surleverage (cet échantillon indique la quantité de matière finie que vous perdez). Séparer manuellement ou par analyse de densité pour calculer deux valeurs : le pourcentage de pureté du flotteur (la quantité réelle de LDPE/PP dans l'échantillon du flotteur) et le pourcentage d'emport par le fond (la quantité de PET/PVC qui quitte prématurément avec le flotteur). Ces deux courbes sont votre tableau de bord pour toute modification ultérieure.
3.5 Étape 5 : recadrage à une variable unique
Réglez le niveau de manière exacte, soit de 10 mm au plus, soit de 10 mm au moins, exécutez le processus pendant 10 minutes et reprenez l'essai. Tracez la pureté du flotteur et les retombées en ravin en fonction du niveau. L'optimum est le point de crossover où les deux courbes sont acceptables et où l'écart entre elles est le plus grand. Résistez à la tentation de modifier également la vitesse de rotation du variateur ; si vous modifiez deux choses en une seule fois, vous ne saurez jamais laquelle a corrigé le problème, et que le prochain changement de charge de fournaise l'aidera à nouveau.
3.6 Étape 6 : vérification du graissage par dénivelé
Reproduisez l’échantillonnage à 60, 80 et 100 pour cent de la capacité nominale. En pleine charge, l’état optimal se déplace de 5 à 15 mm, car la masse de matière est plus épaisse et la zone libre est plus facilement perturbée. Seul un niveau validé dans toute la plage de charge est sûr pour des mesures en continu.
3,7 Étape 7 : verrouiller le point de consigne et l'alarme
Écrivez le niveau vérifié dans le SOP de la ligne et la recette HMI. Configurez des alarmes de niveau élevé et bas de plus ou de moins 15 mm afin qu'une défaillance de la circulation d'eau en amont déclenche une alerte avant que la qualité du produit n'aille en baisse. Sur les lignes Polyretec, cela est stocké sous forme de recette nommée, de sorte qu'un changement de service ou une nouvelle gamme matière appelle simplement la bonne recette au lieu de devoir la configurer à zéro.
4. Variables liées au niveau de l'eau
Réguler uniquement le niveau, c'est comme réguler la vitesse de croisière d'un moteur. Ces variables d'appui doivent bouger avec le niveau, sinon la séparation n'est pas assurée.
| VariaBle. | Champs de valeurs recommandés | Couplage avec niveau d'eau. | Symptôme en cas d'incoordination. |
|---|---|---|---|
| Taux d'alimentation / charge de la couche. | kg par m2 par h dans les capacités de la cuve | La surcharge annule tout réglage de niveau | Mélanges de fractions entières, quels que soient les niveaux |
| Vitesse de la vis de flottation | 6 à 18 tr/min | Vitesse accrue exige une couche inférieure afin d'éviter l'entraînement. | Plonger la phase portée à la surface |
| Vitesse de la vis du bac à lave-vaisselle | 3 à 10 tours par minute | Un débit trop lent permet à la sable de se déposer et de redevenir suspendu. | Sur le plateau inférieur, la montée en charge augmente. |
| Dalbergue de circulation | Angle et vitesse pour pression sur la surface, et non vers le bas | Un angle incorrect entraîne un écoulement en bas qui oppose une résistance au niveau. | Matériau poussé vers le bas au lieu de transporté |
| Débit d'eau de remplissage | 0,3 à 1,0 m3 par tonne | Un débit trop élevé élève le niveau et la vitesse de surface. | Déversement du panier ; niveau instable. |
| Position de l'entrée d'eau de retour. | De 100 à 200 mm en dessous de la surface. | Trop profond perturbe la zone de repos | La phase re-suspendue rencontre un fond |
| Qualité de l'eau (solides en suspension) | SS inférieur à 30 g/L, densité moyenne proche de 1,00 | Une valeur élevée de SS augmente la densité apparente, les sacs de déchets flottent. | PS/PVC, faux float, perte de PET |
| Température | 25 à 35 degrés C préférés | L'eau froide s'écoule lentement, nécessite un niveau plus profond ou la chaleur | Le déficit de séparation en hiver |
| Moussage | Minimal ; les résidus de surfactifs sont contrôlés. | La couche de mousse imite un niveau insalubre. | Fraisde flottation contaminé, perte par débordement |
4.1 Vitesse de convoyage et épaisseur du plateau
Le réservoir de flottation a une charge maximale en kg par mètre carré par heure. Excédez-la et la couche de flottant deviendra si épaisse que les fractions flottante et descendante se mélangent physiquement avant d'avoir le temps de se séparer, quel que soit le niveau d'eau. Configurez le réservoir en fonction de la capacité de la ligne et n'excédiez jamais la charge de design en espérant que le niveau vous sauvera.
Vitesse des vis
La vis de transfert du flot est réglée entre 6 et 18 tours par minute et la vis de vidange est réglée entre 3 et 10 tours par minute. Les vitesses supérieures entraînent plus de turbulence et plus de traction, donc plus vous augmentez la vitesse des vis, plus faible doit être réglé le niveau pour maintenir intacte la zone de repos. Réglez d'abord les vis pour déplacer le matériau de manière fiable, puis ajustez avec précision le niveau autour d'elles.
4.3 Angle d'inclinaison et vitesse de la pale de circulation
La pale doit pousser le matériau vers la surface de la sortie du flot, sans le presser vers le fond de la zone de lavage. Un angle de pression vers le fond perturbe le réglage des niveaux et resuspend le matériau en réflexion. Réglez l'angle de la pale afin que le courant de surface reste dans la plage de 0,05 à 0,15 m/s mesurée dans la étape
4.4 Eau de traitement et retour des flux
L'eau de remplissage de 0,3 à 1,0 m3 par tonne permet de garder le milieu propre, mais un trop grand flux d'eau soulève le niveau et accélère le courant de surface. L'eau de retour doit entrer à 100 à 200 mm sous la surface afin de ne pas former un jet dans la zone de fond calme. Il faut équilibrer l'infiltration d'eau de remplissage avec le déversement pour que le niveau soit exactement à la valeur prescrite.
4.5 Gestion de la qualité de l'eau
Les sols suspension sont l'ennemi silencieux. Alors que les SS montent vers 30 g/l, la densité apparente du milieu peut atteindre 1,02 g/cm3, ce qui suffit pour faire flotter du polystyrène et même du PVC léger. Surveillez l'opacité en ligne ou vérifiez la densité spécifique avec un hydromètre sur une base de service ; lorsque la densité du milieu varie, changez l'eau ou routez-le par un filtre latéral plutôt que de réajuster le niveau, ce qui masquerait seulement le problème.
Température et mousse
L'eau froide dans l'hiver s'écoule lentement ; soit augmenter la durée de stationnement avec une étendue de niveau légèrement plus profonde, ou chauffer le circuit à une température de fonctionnement de 25 à 35 degrés Celsius. La mousse provenant des résidus de surfactants du stade de lavage forme une surface fausse qui ne semble pas être ferme et pollue la fraction flottante ; on peut contrôler cela en dégomant et en enlevant la mousse, et non en abaissant le niveau dans la mousse.
5. Matrice de diagnostic des dysfonctionnements
Lorsque la séparation est désactivée, utilisez cette matrice pour passer du symptôme à la cause racine et à la mesure corrective. Le niveau d'eau apparaît dans la plupart des lignes car c'est le contrôle ayant le plus d'impact, mais prenez note de la fréquence à laquelle la véritable mesure corrective est une variable associée.
| Symptôme. | Causes profondes | Contre-coût |
|---|---|---|
| Flocons de PET / PVC contenus dans la fraction flottante | Niveau trop élevé + vitesse de surface trop élevée + S S au-delà de la limite | Niveau inférieur de 10 à 15 mm, coupe du retour, contrôle de la densité moyenne, élimination des bulles |
| Grande quantité de PE à l'extrémité du siphon | Niveau trop bas + immergence du visoire insuffisante + sous-agitation | Augmenter le niveau, en creusant la plongée de la baguette, ralentir l'arbre à float. |
| Les matières dans l'eau d'effluent | Chute-de-puit surchargée + entrée de retour mal orientée. | Réduire l'alimentation ou l'entrée, repositionner le retour en dessous de la surface, vérifier la hauteur du barrage. |
| La séparation est de + 1,06 million $ par an. | Fluctuations de la charge, couche inégale, variation de la densité des lots. | Alimentation constante, lots de mélange préparés, élargissez légèrement la bande d'alerte de niveau |
| Mousse qui arrive à la surface | Résidus de surfactant provenant de l'étape de lavage, cuve peu remplie. | Ajouter un agent anti-grume, augmenter le remplissage, séparer par décantation, vérifier la chimie de lavage. |
| Sable ameubli ou aggloméré à la base. | La vis plombe, la vitesse est trop lente, la zone de quiescence est perturbée | Augmenter la vitesse d'entraînement du vis de baquette, protéger la zone inférieure, vérifier le niveau. |
| Frais de flottation trop humide | Paddle d'évacuation immergé trop profondément | Augmenter le niveau légèrement ou réduire la plongée de la baguette à 50 à 120 mm. |
| Faible pureté des flocons sur les films | Factor de forme : les films se suspendent dans la colonne, qui les entraîne vers la sortie. | Vérifier le niveau dans la bande de 300 à 600 mm, réduire la vitesse de surface, ajouter le désaérogeage. |
Une habitude utile : lorsque la pureté du flottant chute, il est préférable de vérifier d'abord la densité du milieu et la vitesse de surface avant de toucher au niveau. De nombreux « problèmes de niveau » sont en fait des problèmes de qualité de l’eau ou de débit masquant les premiers. corrigez la cause profonde et le niveau que vous avez déjà réglé fonctionnera à nouveau.
6. Flottaison à plusieurs étapes et intégration des procédés
Un seul réservoir ne fournit habituellement pas la pureté nécessaire pour la nourriture. En installant des réservoirs en série, on obtient une réduction de l'encombrement et on utilise de l'eau en échange de la pureté, et la logique de contrôle du niveau reste identique dans chaque étape - seules les seuils augmentent.
| Configuration | Étapes | Pureté des flocons cible | Utilisez cas | Chute de niveau |
|---|---|---|---|---|
| Unique étage. | 1 réservoir | 85 à 92 % | Regrind non alimentaire et déchets mixtes industriels | Réglez-le à bande moyenne (300 à 500 mm). |
| Deux étapes. | 1 grossier + 1 fin | 92 à 96 pour cent (éponge) puis 99 pour cent (fibre) | Lavage standard d'une bouteille en PET | Niveau de la phase fine ajusté plus étroit, plus ou moins 5 mm |
| Trois étapes | Coarse + fine + polissage | supérieur ou égal à 99 % | Recyclat de PET pour l’alimentation, PP de haute valeur | Alarmes polonaises à plus ou moins 10 mm. |
| Heavy-medium ajouté | Boucle de saumure (NaCl ou CaCl2) | Séparer les PS du PVC | Flux mixtes PS/PVC | Densité moyenne, de 1,05 à 1,20 ; traitement des eaux usées prévu |
6.1 Stag vignette fine et grossière
Le premier réservoir fait le gros du travail : il retire la fraction de l'hydroclyse en masse et la majorité des contaminants à un niveau clémente. Le second réservoir affine la fraction de flottation pour en faire 99 %, en appliquant un seuil plus strict et une surface plus calme. Sur les lignes de production de PET Polyretec, deux ou trois réservoirs à hydroclyse-flottation en série sont la norme pour une production de qualité alimentaire, le réservoir suivant étant un peu plus strict que le précédent.
6.2 Adaptation à des étapes antérieures et suivantes
L'étape de flottation n'est pas une île. Les lavages par friction en amont et le broyage humide déterminent la pureté et la absence de bulles du flux d'alimentation ; le dégelage et le séchage en aval déterminent la quantité d'eau que transporte la fraction flottante. Adapt les volumes d'eau d'une étape à l'autre afin que le réservoir de flottation ne soit ni trop faible ni trop haut. Pour l'étape de pelletisation en aval, Wanplas fournit des systèmes de pelletisation à double vis adaptés qui acceptent la fraction flottante desséchée directement depuis la ligne de lavage, de manière à maintenir la conformité de l'ensemble du procédé.
6.3 Séparation moyenne à lourde pour le PS et le PVC
Le polystyrène (1,04 à 1,07) et le PVC (1,35 à 1,45) tombent dans l'eau claire, par conséquent, un bac de flottation standard ne peut les séparer. L'ajout de sel (chlore sodium ou chlore calcium) dans le milieu augmente sa densité à 1,05 à 1,20 g/cm3, flottant les PS, tandis que le PVC reste sous la surface. Cette méthode fonctionne, mais planifiez la construction résistant à la corrosion et un circuit de traitement des eaux usées saturées en particules ; c'est un problème de gestion de l'eau différent de celui du réservoir d'eau douce sur lequel se concentre ce guide. Utilisez-le uniquement quand le cours d'eau mélange vraiment du PS et du PVC.
7. Instruments, automatisation et SPC
La lecture manuelle du niveau est adéquate pour la mise en service, mais pour maintenir la séparation entre les shifts, il faut des instruments et une boucle de retour. La bonne nouvelle : le niveau d'eau est l'une des variables les plus faciles à contrôler en boucle.
7.1 Instruments de mesure du niveau et de la qualité.
Monter à chaque cuve un transducteur de niveau – à flap magnétique, par ultrasons ou hydrostatique – doté d'une précision de plus ou moins 5 mm. Ajouter un débitmètre de turbidité en ligne et un hydromètre ou un débitmètre de densité en ligne pour surveiller la densité du milieu, ainsi que des débitmètres sur les lignes d'alimentation et de retour. Ensemble, ils permettent de détecter les causes sous-jacentes réelles (qualité de l'eau, débit) avant qu'elles ne se manifestent comme une mauvaise séparation.
7.2 Contrôle en boucle fermée
Connectez le transmetteur de niveau à la PLC afin que les vannes de remplissage et de débordement maintiennent le niveau cible automatiquement. L'opérateur définit le niveau cible à partir du protocole de réglage ; le contrôleur tient compte de l'évaporation, des éclaboussures et des variations d'afflux. La procédure à 7 étapes décrite à la section 3 devient la procédure de mise en service qui permet de trouver le protocole ; l'automatisation le protège ensuite.
7.3 Plan de contrôle de processus (SCP) et registres
Niveau de log, pureté du float et transport du flux au fil du temps dans des diagrammes de contrôle de processus statistiques. Un niveau moyen déviant ou une amplitude croissante sont les premières avertissements que la qualité de la charge ou de l'eau s'est modifiée, bien avant qu'une plainte du client n'en souffre. Sur les lignes Polyretec, les mêmes données alimentent une surveillance à distance, ce qui permet aux ingénieurs de l'usine d'examiner avec l'opérateur l'évolution de la situation et de conseiller des ajustements sans avoir à se rendre sur place.
7.4 Notes de sécurité et d'environnement
Les cuves de flottation constituent des dangers profond. Installez des garde-corps, des plates-formes antidérapantes et bloquez les vis avant que quiconque travaille dans la cuve ouverte. Afin de respecter les normes environnementales, construisez un circuit d'eau fermé avec un système de décantation, de flottation d'air dissous et de dosage de PAC ou de PAM, afin d'obtenir un taux de réutilisation de 85 à 95 %. Séparer le SL et le gérer comme des déchets programmés. La ligne est construite conformément aux directives européennes relatives aux machines, et l'usine opère conformément aux normes de gestion de la qualité ISO 9001 et de gestion de l'environnement ISO 14001, dans le cadre du système du groupe Wanplas.
8. Optimisation spécifique au matériau
Les quatre faces du secteur 2 sont universelles, mais chaque matière première a sa propre personnalité. Ce sont les réglages qui font la différence en fonction du matériau.
8.1 Films en polyéthylène et copeaux de LDPE imprimés
Le film en polyéthylène à basse densité est le recyclat le plus flottant ; il ne chute presque jamais - le risque est au contraire que les films pendent sur la surface, capturent l'air et peuvent être entraînés vers l'écoulement tout en conservant étiquettes et salissures. Maintenez la vitesse de la surface à l'extrême inférieure (de 0,05 à 0,10 m/s), réglez le niveau dans la partie supérieure de la bande de 300 à 600 mm pour donner aux films une longue phase d'accalmie et ajoutez une aération pour que les bulles se détachent avant la poutre. Surveillez attentivement le submergement de la poutre d'écoulement ; les boules de film soulevent beaucoup d'eau, alors maintenez l'immersion à environ 50 à 90 mm pour protéger l'écran de vidange.
8.2 Particules de flocon de bouteille PET
Le PET est le produit à suspendre et la victime de la fausse flottaison. Après un pistolet de friction, les flocons contiennent des bulles micro qui les maintiennent à flot ; le niveau doit être suffisamment élevé et la surface assez calme pour que les bulles se détachent et que les flocons coulent pendant le temps de résidence. Objectif : la profondeur de séparation comprise entre le milieu et le haut. Vérifiez avec un échantillon à trois points que le PET à l'extrémité de la flottaison respecte vos spécifications. Si le PET se retrouve toujours dans la flottaison, vérifiez d'abord la densité d'entraînements (SS ou température) puis descendrez le niveau de 10 mm.
8.3 HDPE rigide
Les articles en polyéthylène à haute densité (botilles, bouchons, bacs) sont buoyant mais volumineux et peuvent entraîner des poches d'air qui les font flotter. Un temps de saturation complet à l'entrée et un courant de surface constant et modéré empêchent qu'ils ne soient poussés dans la zone de décantation par la turbulence. Les lignes en PEHD rigides fonctionnent généralement un peu plus vite que les lignes de film, car les pièces sont plus grandes et nécessitent un transport positif, ce qui signifie un niveau légèrement plus bas pour éviter l'entraînement.
8.4 Composites et matériaux à couches multiples
Les films multicouches, les laminats et les composites papier-plastique se comportent de manière imprévisible : la densité varie en fonction du rapport des couches, et les fragments peuvent flotter ou chuter selon l'air contenu et les contaminants adhérant. Dans ce cas, élargissez un peu la plage d’alarme du niveau d’eau, utilisez une vitesse de surface conservatrice et comptez davantage sur le tri à l’avance et sur un lavage plus fourni. Un niveau d’eau unique n’arrangera pas une chaîne dont la matière discrète aurait dû être triée à l’avance ; utilisez le réservoir de flottation pour nettoyer tout en douceur, et non pour accomplir des miracles.
8.5 Note sur le modèle de lavage de films Polyretec
Pour les films mous en PP/PE et en LDPE imprimé, Polyretec applique la même logique de flotage/immersion dans une ligne de lavage dédiée. L'installation de référence à Taïwan utilisait le type de machine de lavage de film PTW1000, une machine de lavage de film en PP/PE entièrement automatiquement conçue autour des principes du niveau et de l'entraînement par vis présentés ci-dessus. Les capacités de la ligne de broyage et de lavage mous du film Polyretec varient entre 500 et 1500 kg/h, et l'étape de flottation est ajustée conformément aux procédures standard de l'entreprise lors de la mise en service.
| Spécification | Ligne de lessivage PP/PE (classe 500 kg/h) | Ligne de lavage souple en PP/PE (catégorie de 1000 à 1500 kg/h) | Modèle de laine de film PTW1000 |
|---|---|---|---|
| Capacité nominale (kg/h) | 500 | 1000 à 1500 | Modèle de lavage de film de référence |
| Type d'alimentation | Film, sacs tissés, film agricole | Film, sacs tissés, film agricole | Films plastiques en PP/PE, entièrement automatisés |
| Séparation de la flottation | 1 réservoir, niveau ajusté de 300 à 500 mm | 1 à 2 réservoirs, niveau réglé entre 350 et 600 mm | Contrôle automatique de niveau intégré. |
| Vitesse de la vis de flottation (tournées par minute) | 6 à 14 | 7 à 16 | Controle de la recette |
| Consommation d'eau (m3 par tonne) | 0,5 à 1,0 | 0,4 à 0,8 | Circuit fermé, haute réutilisation |
| Option en aval | Granulage à une étape disponible | Granulage à une étape disponible | Liaisons vers la pelétisation. |
| Conformité | Certification Certification CE / ISO 9001 / ISO 14001 | Certification Certification CE / ISO 9001 / ISO 14001 | Certification Certification CE / ISO 9001 / ISO 14001 |
9. Equipement, configuration et assistance de Polyretec
Tout ce qui est décrit dans ce guide s'intègre dans la façon dont Polyretec, une usine Wanplas, conçoit et met en place ses lignes de lavage. L'étape de séparation entre le flottant et le coulant n'est pas une simple option ; elle est conçue en fonction de la géométrie du tambour, puis calibrée en fonction du matériau utilisé.
9.1 Domaines d'application
Les appareils de lavage et de recyclage de Polyretec servent la fabrication de produits plastiques – transforment les déchets post-consommation et post-industriels en copeaux et pellets réutilisables – et l'utilisation de ressources renouvelables, réduisant la dépendance à la matière première plastique. L'étape de flottation est au cœur des installations traitant des bouteilles en PET, des films en PP/PE, des sacs tissés, des films agricoles et du HDPE rigide, qui dépendent tous de la séparation par densité propre.
9.3 L'optimisation de la température peut-elle compenser la mauvaise qualité des matières plastiques recyclées ?
Utilisez ce tableau pour associer un cahier des charges au configuration d'une ligne de lavage Polyretec. Les capacités sont conformes à la gamme des lignes de lavage Polyretec ; la convulsion reflète les principes définis dans les sections 2 à
| Vos exigences | Configuration Polyretec recommandée | Étape de flottation | Cible de pureté |
|---|---|---|---|
| Bouteilles PET alimentaires, 500 à 1000 kg/h | Ligne de lavage de bouteilles PET alimentaire, classe 500 à 1000 kg/h | 2 réservoirs floatants en série | Pureté du flottant supérieure ou égale à 99 % |
| PET de qualité alimentaire, 2000 à 6000 kg/h | Une ligne de lavage de bouteilles en PET de qualité alimentaire, de 2000 à 6000 kg/h | 2 à 3 accumulateurs en série | Pureté du flottant supérieure ou égale à 99 % |
| Film PP/PE imprimé LDPE, 500 kg/h | Lignes de concassage et lavage léger en PP/PE, de classe 500 kg/h | 1 réservoir, bande de niveau supérieur | Pureté du flottant comprise entre 92 et 96 % |
| Film PP/PE, 1000 à 1500 kg/h | Lignes de concassage et lavage léger en PP/PE, de classe 1000 à 1500 kg/h (lavage de films de classe PTW1000) | 1 à 2 réservoirs, niveau automatique | Pureté du flottant comprise entre 92 et 96 %, option de granulés en un seul temps |
| Chaine mixte PS et PVC | Ligne de lavage et circuit de liqueur lourde-moyenne | Produit lourd de densité comprise entre 1,05 et 1,20 | Stockage PS/PVC comprenant plus de 95 % de PS |
| Emballages rigides mixtes post-consommation | Ligne de lavage avec pré-séparation et flottation à 2 étapes | Réservoir grossier et fin. | Pureté du flottant comprise entre 95 et 98 % |
9.3 Services et support
Polyretec assure un support pratique et éprouvé sur le terrain pour chaque ligne. Avant l'expédition, la ligne est testée sur une dose de matière réelle contenant votre charge initiale afin de vérifier le niveau d'eau et les points de réglage des vis, sans que cela n'implique de prise de risque. Les ingénieurs effectuent l'installation et la mise en service sur place, y compris l'ajustement en 7 étapes du niveau décrit dans ce guide. La formation des opérateurs aborde les contrôles quotidiens du niveau, les prélèvements à trois points et les réponses aux pannes à partir du tableau répertorié à la section 5. La surveillance à distance permet à l'usine de surveiller les tendances du niveau et de la pureté et de vous conseiller sans délais. La politique du groupe Wanplas inclut 500 USD de pièces gratuites par an ainsi qu'un remplacement gratuit des pièces endommagées pendant la durée de la garantie, ainsi qu'une politique de portes ouvertes qui permet aux clients de visiter l'usine à tout moment.
9.4 Intégration en aval
Après l’évaporation, la fraction flottante dégelée est acheminée vers la granulométrie. La ligne de granulométrie de nouvelle génération de Polyretec permet de traiter à la fois les films fins en LDPE et les regrinds PE/PP épais, et pour les chaînes intégrées, Wanplas fournit des systèmes de granulométrie à vis d’homogénisation correspondant qui sont connectés directement à la ligne de lavage. La discipline appliquée au niveau de l’eau, décrite ici, garantit la qualité de cette matière première, afin que la granulométrie finale réponde aux spécifications.
9.5 Expérience sur des projets
Polyretec a réalisé plus de 100 projets de recyclage dans plus de 50 pays, avec une assistance technique assurée par 24 ingénieurs et un engagement fiable mis en place depuis 2010. Les installations référencées comprennent des systèmes de recyclage et de granulage de film en LDPE, des projets de recyclage de non-tissés et de gants en PP, des installations de lavage de film en LDPE avec déchiquetage pour matières à forte teneur en autocollants, et des installations entièrement automatiques de lavage de film en PP/PE. Chacune d'entre elles a été mise en service selon la même méthode de réglage de l'intensité et du débit décrite ci-dessus.
Questions fréquemment posées
Quelle est la meilleure teneur en eau pour un réservoir de séparation à flot ?
Il n'y a pas de niveau fixe. Positionnez le seuil de refoulement à 60 à 75 % de la profondeur du réservoir au-dessus du fond, maintenez une profondeur de séparation efficace de 300 à 600 mm, immergez l'aérage ou la vis d'évacuation de 50 à 120 mm, et protégez une zone de repos de 150 à 250 mm au fond. Puis ajustez avec la méthode à une variable unique en 7 étapes décrite dans la section
Pourquoi des flocons de PET apparaissent dans la fraction flottante ?
Le PET est plus dense que l'eau, donc le flottage en PET est presque toujours dû à des bulles d'air attachées aux surfaces de copeaux, à une vitesse de surface excessive poussant les matières légères vers l'écoulement ou à des matières en suspension qui augmentent la densité apparente du milieu au-dessus de 1,02 g/cm3. Vérifiez ces trois éléments avant de modifier le niveau.
La température de l'eau a-t-elle une influence sur la séparation par flottation ?
Oui. Le chauffage de la température de 20 à 45 degrés C fait baisser la densité de l'eau à environ 0,990 g/cm3 et réduit la viscosité d'environ 40 %, ce qui accélère le dépôt, mais réduit la marge de densité entre les phases flottantes et immersibles. En hiver, l'eau froide s'écoule lentement et a généralement besoin d'une conservation plus longue ou d'un chauffage modéré jusqu'à 25 ou 35 degrés C.
Comment mesurer la qualité de la séparation sur site ?
Utilisez la méthode de prélèvement par points de contrôle. Prélèvez 1 kg chacune des rejets du flotteur, de la fosse de recyclage et du retour des débordements, séchez-les et pesez-les, puis calculez le pourcentage de pureté du flotteur et le pourcentage de récalcitrance de la fosse de recyclage. Répétez cette opération après chaque changement univois de 10 mm afin de pouvoir tracer le niveau sur les deux courbes.
Faut-il augmenter ou abaisser le niveau de l'eau à pleine capacité ?
À pleine capacité nominale, le lit de matériau s'épaissit, de sorte que le niveau optimal se déplace généralement en bas de 5 à 15 mm par rapport à la position de charge de 40 %. Vérifiez toujours la fenêtre de niveau à 60, 80 et 100 % de capacité avant de bloquer le paramètre réglé.
Quelle vitesse de vis dois-je choisir pour le réservoir de flottation ?
Les gammes typiques sont de 6 à 18 tps pour l’axe de transfert de la fraction flottante et de 3 à 10 tps pour l’axe de la fraction descendant. Des vitesses plus élevées créent de la turbulence et entraînent le matériel, alors réglez la vitesse uniquement tant que le matériau se déplace effectivement.
Un seul réservoir de flottation peut-il séparer le PS du PVC ?
Pas dans l'eau pure. Les PS (1,04 à 1,07) et le PVC (1,35 à 1,45) plongent tous deux dans l'eau, donc il faut un milieu lourd, tel que la sélénite de NaCl ou de CaCl2, qui augmente la densité du milieu à 1,05 à 1,20 g/cm3 pour faire flotter les PS alors que le PVC plonge. Il faut tenir compte de la corrosion et du traitement des eaux usées dans ce circuit.
Comment Polyretec accompagne-t-il le démarrage du tank de flottation ?
Polyretec, une usine Wanplas, effectue des essais matériels sur la matière première réelle de votre ligne, ajuste le niveau et la vis en place sur site, dispense un entraînement à l操ateur, fournit un support de surveillance à distance et appuie la ligne sur le plan des pièces grâce à 500 USD d'emplacements gratuits par an, ainsi qu'à un accès dans les usines.
Conclusion
Le niveau de l'eau dans une cuve de flottation est un petit nombre dont les conséquences peuvent être remarquables. Il régit quatre fonctions physiques à la fois – la hauteur de l'amont, la profondeur de séparation, la submergence de la vis et la zone de stabilisation à l'état de repos – et il est étroitement lié au débit, à la vitesse de la vis, à la qualité de l'eau et à la température. La méthode qui garantit le succès, ce n'est pas l'intuition, mais la procédure : calibrer une cuve vide, effectuer un essai avec de l'eau propre, alimenter avec une charge faible, prélever des échantillons à trois points, ajuster le niveau de 10 mm à la fois, vérifier les performances à pleine charge puis fixer le niveau de régulation avec des alarmes. Une seule cuve de flottation peut ainsi maintenir une pureté de la flottation comprise entre 92 et 96 % ; deux ou trois cuves permettent d'atteindre une pureté de 99 %, ce qui correspond à la qualité alimentaire.
Pour les installations qui envisagent d'installer ou de moderniser une ligne de lavage, Polyretec – une usine Wanplas ayant une expérience des projets dans plus de 50 pays depuis 2010 – conçoit l'étape de séparation par flottage-dévidoir à partir de la géométrie et l'optimise sur votre matériau réel pendant la mise en service. Envoyez-nous une description de votre matière première et votre objectif de pureté. L'équipe d'ingénieurs vous proposera une configuration, vous invitera à la centrale pour une campagne de vérification et sera aux côtés de la ligne avec 500 pièces gratuites par an et une formation complète des opérateurs. Le séparateur de haute performance commence par un niveau d'eau optimal, et le niveau d'eau optimal commence par une méthode mesurée et reproductible.
