Comment résoudre la perte de flocons dans le procédé de flottaison et de séparation

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La perte de flocons lors de la séparation par flottation est l'un des problèmes les plus persistants et les plus coûteux dans une installation de lavage de flocons de bouteilles PET. Les opérateurs observent souvent que les flocons de PET les plus propres et de meilleure qualité disparaissent dans la boue, dans le surplus ou dans l'eau de recirculation au lieu de se ramasser dans le fond de vidage, et ils se placent face au défi de les récupérer sans sacrifier le débit ou la pureté du produit. Cet article explique comment résoudre la perte de flocons dans le processus de séparation par flottation au moyen d'une méthode quantifiée, basée sur l'ingénierie. Nous commençons par l'étude des phénomènes physiques qui définissent la fenêtre de séparation, puis nous analysons la perte en six sources individualement mesurable, puis nous fournissons des paramètres exécutables pour le tank de flottation et son pré traitement en amont, et enfin nous présentons une routine de diagnostic de balance de masse qui atteint un résultat de 98 pour cent ou plus. En appliquant les recommandations présentes dans cet article, une installation de recyclage de PET peut porter la récupération de PET d'un taux typique de 92 à 95 pour cent à un taux allant de 98 à 99,3 pour cent, tout en maintenant la teneur en résidus de PVC inférieure à 50 ppm et celle de résidus de PE et de PP inférieure à 100 ppm.

Comment la flottation sépare : la plage de densités

La séparation par flottation, souvent appelée séparation à la flottation dans l'industrie du recyclage, repose sur un seul fait physique : dans un milieu aquatique à la densité de 1,0 g/cm3, les plastiques plus denses que l'eau chutent et ceux moins denses que l'eau remontent à la surface. Le bassinet de flottation est donc un classificateur par densité, et non un réacteur chimique. La qualité de la séparation dépend presque entièrement de la clarté avec laquelle le flux d'alimentation se situe au-dessus du simple seuils de 1,0 g/cm3 et de la manière dont le matériel permet de garder le produit à laisser chuter au fond du bassin, plutôt que de le laisser s'échapper avec la fraction flottante.

Le défi principal dans le processus de récupération du PET est que le PET lui-même présente une densité comprise entre 1,33 et 1,40 g/cm3, celle-ci étant supérieure à celle de l'eau, de sorte qu'un flocon de PET propre doit toujours couler. Le problème de contamination réside dans le fait que plusieurs plastiques couramment utilisés après utilisation s'étendent à proximité ou même au-delà de ce même seuil, et que certains d'entre eux se chevauchent tellement avec le PET que seuls la gravité ne peut pas les séparer. Le PVC est le pire : sa densité varie entre 1,32 et 1,45 g/cm3, et il coule avec le PET. Il est véritablement difficile de le séparer par densimétrie uniquement. De même, le PS (1,04 à 1,07 g/cm3) et le PA (1,13 à 1,15 g/cm3) coulent également, tandis que le PE (0,91 à 0,96 g/cm3) et le PP (0,89 à 0,92 g/cm3) flotent.

Cette carte de densité est au fondement de toutes les décisions de réduction des pertes. Lorsqu'une feuille de PET est perdue, cela ne se produit presque jamais parce que la physique a échoué ; c'est parce que la feuille a été entraînée dans le mauvais flux par le mouvement de l'eau, les effets de surface, la taille des particules ou la conception mécanique. Comprendre quel type de résine se comporte comment vous dit où regarder.

Densité des matières plastiques et comportement de flotage

Résine Intervalle de densité (g/cm3). Comportement dans l'eau (1,0 g/cm3) Note de séparation vs PET.
Eau (moyenne) 1.00 Référence La ligne de partage entre la cuve et la flottabilité.
PET. 1,33 à 1,40 Ablution (produit cible) On recherche le bouillon de sortie
PVC 1,32 à 1,45 Évier Superposition du PET, difficile à séparer uniquement en fonction de la densité
PS 1,04 à 1,07 Évier Descend avec du PET, séparé par des aides optiques ou de densité
PA 1,13 à 1,15 Évier Descend avec du PET, généralement à faible teneur dans les flux de bouteilles
PE 0,91 à 0,96 Float Floate rapidement, à l'écart du PET
PP (Polypropylène) 0,89 à 0,92 Float Floate rapidement, à l'écart du PET

La conséquence pratique est que la séparation par flottation est extrêmement efficace pour repousser les PE et PP dans le flux de flottation, adéquate pour faire plonger le PET et le PS et le PA ensemble, mais insuffisante pour isoler le PET du PVC. Toute conception de flottation qui ignore le chevauchement du PVC ne pourra jamais atteindre une pureté de qualité alimentaire supérieure, quelle que soit la finition du réservoir. C'est pourquoi une solution complète permettant la perte des particules doit associer la flottation à un classificateur proche infrarouge à l'entrée et à un hydrocyclone en aval, tous deux évoqués plus loin dans cet article.

Une autre subtilité à prendre en compte est la différence entre la densité apparente et la densité réelle. Une brique PET propre et parfaitement mouillée a une densité réelle de 1,38 g/cm3 et Submerge. La même brique portant une micro-bouche de l'air, un film d'huile ou une charge statique peut paraître beaucoup plus légère et flotter. Ce écart entre la densité réelle et la densité apparente est la cause principale des fausses flottantes, une des trois sources de perte que nous mettons en évidence ci-dessous. Maintenir le contrôle de la chimie de la surface est donc aussi important que le contrôle du design mécanique.

Les six sources de perte de copeaux, quantifiées

Avant de modifier tout appareil, la perte doit être décomposée en composantes que l'on peut mesurer à un point d'échantillonnage et auxquelles assigner un numéro. Dans la pratique, la perte de flocons dans la séparation par flottation provient de six sources distinctes. Traiter cette perte comme une masse confuse serait la cause la plus fréquente pour laquelle les lignes ne progressent pas : un opérateur qui réglera la mauvaise source fini par empirer la ligne, alors qu'il croit faire des progrès. Le tableau ci-dessous associe à chaque source une bande de taux de perte typique, ainsi qu'à celle-ci une méthode de diagnostic et une mesure corrélative, qui sont décrites dans la section suivante.

Six sources de perte de copeaux : taux de perte typique, diagnostic et mesure de contrecoup

# Source de dépoussièrement. Taux de perte typique Méthode de diagnostic Contramesure principale
1 Bon : le PET est jeté avec l'écume de balayage des étiquettes et du capuchon. 0,8 à 3,5 pour cent de paille de bonne qualité Inspectez l'orifice d'écumage ; peser le PET dans un échantillon d'écume. Réglez le surzone d'écoulement, installez un réservoir de lavage, réduisez l'agitation.
2 Fines (<4 mm) lost in overflow and recirculation 30 à 50 pour cent de la perte totale Surdissement du tamis et retour de l'eau pour la fraction inférieure à 4 mm. Contrôlez la taille de concassage, récupérez les fines avec une grille de centrifugation.
3 Écartage faux du PET par des bubbles, de l'huile ou l'électricité statique 0,5 à 2 pour cent Plonger le PET propre dans un laboratoire ; comparer au PET présent dans le fond du tank Lavage à friction, surfactant, tension superficielle réduite
4 Enveloppe fibreuse d'étiquette et transport des paillettes Cette proportion est généralement comprise entre 0,3 et 1,5 %. Vérification au microscope des limbes pour le PET emballé avec des fils Améliorer le lavage à l'eau à haute température, friction plus intense, triage plus fin.
5 Agitation excessive : vortice qui tire le produit situé en profondeur 0,5 à 2,5 pour cent au-dessus de l'optimum Mesurez la vitesse de rotation de l'impeller et la vitesse linéaire de la pointe. Réglez 12 à 35 rpm, 0,3 à 0,8 m/s de vitesse de pointe
6 Hauteur du volet de débordement et fluctuation du niveau d'eau. Se détériore considérablement au-delà de 15 mm de fluctuation Notez l'élévation du pavé et la déviation du détecteur de niveau. Entonnoir réglable de +20 mm, contrôle en boucle fermée de niveau

La source 1 est la plus visible et la plus frustrante : le réservoir de séparation de l'étiquette et du capuchon est conçu pour ramasser les contaminants en surface, mais son débordement entraîne également le transfert de 0,8 à 3,5 % de copeaux de PET d'excellente qualité vers le muret. Cette situation est souvent faussement diagnostiquée comme une « faible production » au lieu d'un « produit mal positionné », ce qui amène les opérateurs à augmenter la quantité de matériau à passer et à accentuer la perte. La solution ne consiste jamais à arrêter le ramassage ; il s'agit plutôt de récupérer le PET issu de l'écume plutôt que de l'éliminer.

La source 2 est généralement la composante la plus importante, représentant 30 à 50 % de toutes les pertes de copeaux. Les fines de moins de 4 mm sont tout simplement trop petites pour se déposer contre les courants ascendants et les étages, alors elles suivent le flux extérieur avec la fraction flottante et via la boucle de recyclage. La spécification des copeaux de type mainstream de 4 à 12 mm existe précisément pour maintenir le produit récupérable dans une taille qui se comporte de manière prévisible dans le réservoir. Lorsque la fraction inférieure à 4 mm dépasse environ 5 % de l'alimentation, les pertes augmentent fortement.

Source 3, flotteur faux, est la plus subtile. Un pellet de PET à densité réelle de 1,38 g/cm3 devrait se mettre à flot, mais une surface recouverte d'huile, portant une charge statique, ou contenant des micro bulles, peut présenter une densité apparente proche de 1,0 g/cm3 ou inférieure. La perte ici correspond à 0,5 à 2 pour cent et relève presque toujours du problème de nettoyage de la surface, et non de la conception du réservoir. La solution réside en amont, dans la bousssole et la dose de produit lubrifiant, et non dans le réservoir lui-même.

Source 4: Matériaux utilisés pour la fabrication des étiquettes, apparait lorsque les étiquettes de papier ne sont pas entièrement retirées au cours du lavage à haute température. Les fibres de pâte forment un réseau mouillé qui enveloppe la PET dense et fait flotter la bande. Cette perte est variable, mais peut atteindre 1,5 % dans les lignes traitant une charge riche en étiquettes. Source 5 est d'origine mécanique : un impeller roulant à une vitesse supérieure à 35 rpm crée un vortex suffisant pour tirer le PET qui s'enfonce vers le haut dans le scum. Source 6 est hydraulique : si le niveau de l'eau oscille de plus de 15 mm, la hauteur effective du damier change constamment et le point de coupure de séparation dérive, dispersant le produit entre les différents flux.

Les principales statistiques :Les fines de moins de 4 mm représentent 30 à 50 % des pertes de particules. Le débordement de la pellicule de crasse transporte de 0,8 à 3,5 % de la PET de qualité. La falsification des débits en dérive ajoute encore 0,5 à 2 %. Ensemble, ces trois sources expliquent la majeure partie du gouffre entre une ligne de récupération allant de 92 à 95 % et une ligne de récupération allant de 98 à 99,3 %.

Solutions systématiques : de la pré-traitement au design du Bac

La résorption de la perte par floculation n’est pas une simple correction; il s’agit d’une chaîne de contrôles qui va du concasseur jusqu’au circuit de recirculation. Chaque étape empêche la formation d’une source de perte ou récupère les fournitures qui autrement s’évaderaient. La logique est séquentielle : on ne peut pas résoudre la perte de fines dans le réservoir si le concasseur produit trop de fines, et on ne peut pas résoudre le faux flottage dans le réservoir si la broche à frictions laisse une pellicule d’huile. Nous présentons donc la solution sous la forme d’un ensemble ordonné de paramètres exécutables.

Pré-traitement : contrôle de la taille au niveau du concasseur

Le premier point de contrôle le moins cher est la taille des particules. La plupart des copeaux doivent avoir une taille comprise entre 8 et 14 mm, ce qui permet de maintenir l'essentiel du produit dans la plage de récupération bien contrôlée de 4 à 12 mm, tout en assurant un lavage efficace. La fraction des fines de moins de 4 mm doit être maintenue à 5 % ou moins de la charge. Cela est obtenu grâce à un écart entre les lames du concasseur de 0,2 à 0,5 mm et un tamis de 12 à 16 mm. Un écart plus étroit entre les lames réduit la proportion de poussières ultrafines, et le tamis de 12 à 16 mm élimine les pièces excédentaires avant qu'elles n'entrent dans le laveuse, où elles bloqueraient la contamination et pourraient également créer des fragments irréguliers lors de la manutention ultérieure.

Il est important de souligner que la plupart des lignes qui se plaignent des « pertes de flottation » sont en réalité confrontées à un surdimensionnement ou sous-dimensionnement du broyeur. Si la fraction de fines est supérieure à 5%, le bassin de flottation est amené à faire quelque chose qu'il ne peut pas physiquement réaliser, et aucune modification du bassin ne permettra de récupérer ces fines au stade principal. La réponse correcte est de les récupérer en aval avec un écran centrifuge et un hydrociclone, présenté au chapitre 5, et non d'imputer la faute au bassin.

Lavage de friction et chimie de surface

Le laveur par friction sert de contre-mesure contre la fausse flottabilité (source 3) et la pâte d'étiquetage (source 4). Faites tourner le laveur par friction à 800 à 1200 t/min pour nettoyer mécaniquement la surface des copeaux, en éliminant les films d'huile, la pâte adhécée et la charge statique qui favorise la fixation des micro-bulles. Un lavage uniquement à l'eau est rarement suffisant ; ajoutez un agent mouillant à surfactant à une concentration de 0,1 à 0,3 % pour abaisser la tension de surface de l'eau à 35 à 45 mN/m. À cette tension de surface, l'air ne peut pas facilement s'ancrer sur le copeau, les micro-bulles senouffent ou se détachent, et la densité véritable du PET domine son comportement. Le résultat est qu'un copeau de 1,38 g/cm3 descend efficacement au lieu de flotter en surface.

La température soutient cet effet. Après le lavage à l'alcalin, l'eau de processus a une température comprise entre 40 et 65 degrés Celsius, ce qui détend et libère les huiles et les colles adhésives, et réduit suffisamment la viscosité de l'eau pour faire décanter les fines particules. L'eau doit être chauffée pour être utilisée dans l'étape de flottation, plutôt que refroidie, car le refroidissement retombe sur les pellicules superficielles et augmente le flottement faussé. La température de l'eau est donc un paramètre du processus et non une question de confort.

Fenêtre de conception et d'opération de la citerne de séparation par flottation

Le réservoir lui-même doit être conçu et utilisé dans une fenêtre étroite. La durée efficace de séjour dans le réservoir doit osciller entre 60 et 180 secondes ; en dessous de 60 secondes, les flocons ne parviennent pas à entreprendre leur trajectoire de plongée jusqu'à la surface, et au-delà de 180 secondes, le réservoir fourmille inutilement sans apporter de gains supplémentaires. Une profondeur de 0,8 à 1,5 m assure une distance de sédimentation verticale nécessaire pour le PET dense sans créer une tête d'eau intenable. L'agitation est réglée en fonction de la vitesse de rotation de l'impeller, laquelle doit varier entre 12 et 35 tours par minute, soit une vitesse linéaire de pointe comprise entre 0,3 et 0,8 m/s, ce qui suffit à tenir les solides en suspension et à détacher les étiquettes, mais pas à former un vortex de levage du produit.

La récupération mécanique à l'intérieur du réservoir combine un convoyeur à vis au fond, qui entraîne le PET déversé vers l'écoulement, avec un racleur à la surface, qui enlevement la fraction flottante de PE/PP et d'étiquette vers le surajout. Le talus d'écoulement doit pouvoir être ajusté mécaniquement de plus ou moins 20 mm, afin que l'opérateur puisse fixer le point de coupure exact de l'alimentation actuelle et le maintenir à cet endroit. Enfin, la connexion en série de 2 à 3 réservoirs élève le taux de récupération à 98,5 à 99,5 %, car l'écoulement de sortie du premier étage est flotté à nouveau dans le deuxième et encore dans le troisième étage, chacun de ces passages permettant de récupérer davantage de PET déversé.

Paramètres clés d'opération de la citerne de séparation par flottation : valeurs recommandées

Paramètre Valeur recommandée Les commandes / Objet Mode de défaillance en cas de limite dépassée
Un temps de séjour efficace 60 à 180 secondes Trajectoire complète de s'écouler et flotter Inférieures à 60 secondes : séparation incomplète
Profondeur de la cuve De 0,8 à 1,5 m Distance de stratification pour le PET dense. Trop faible : les fines s'échappent vers le haut
Vitesse de la turbine 12 à 35 tr/min Suspension sans vortex Au-dessus de 35 tours par minute : le vortex soulève les polymères PET.
Vitesse linéaire 0,3 à 0,8 m/s Equivalent contrôle de l'agit. L’écart avec le nombre de tours par minute nuit à la séparation.
Entretien du volet de débordement. plus ou moins 20 mm. Définit le point de coupe Ductor fixe : ne peut pas suivre la variation de charge
Étapes de la série 2 à 3 étapes Récupération de 98,5 à 99,5 % Système à une seule étape : récupération à hauteur réduite
La température de l'eau 40 à 65 degrés C Débouche les huiles, facilite le décantage Froid : plus de faux flottement
Solides en suspension dans l'eau à 3 % ou moins. Maintenir la transparence du signal moyen Au-dessus de 3 pour cent : nécessite un hydrocyclone.
Dose de surfactant. 0,1 à 0,3 pour cent Tension de surface de 35 à 45 mN/m. Trop peu : mousse ; trop beaucoup : faux flottation

Notez la règle relative aux solides dissous : lorsque l'eau recirculée contient plus de 3 % de solides, le milieu n'est plus proche de l'eau propre et la densité apparente de tout ce qu'il contient change. À ce stade, un hydrocyclone doit être inséré dans le circuit pour éliminer les solides fins avant que l'eau ne retourne dans le réservoir. Ce dispositif est à la fois un contrôle de qualité et un moyen de réduire les pertes, car l'eau sale contribue de façon importante à l'enroulage des fibres et aux faux flottants.

Les recommandations ci-dessus constituent exactement le type de paramètres qui est intégré dans les lignes de lavage de bouteilles PET et de lavage de plastique souple PP et PE par Polyretec, une usine de Wanplas. Polyretec associe la technologie autrichienne à la fabrication chinoise pour fournir des systèmes de lavage économique sans compromettre la valorisation, et l'étape de flottabilité est conçue en fonction de ces vitesses de sédimentation, de dynamisation et de réglage des vannes, plutôt que de la laisser au bon vouloir de l'opérateur.

Établir la diagnose du déperdition selon un programme d'échantillonnage à balance de masse

Un programme de réduction des pertes est aussi réel que les mesures qui en découlent. La discipline la plus utile est le contrôle de l’équilibre de masse : prélever des échantillons du matériau à des points définis, les sécher et les peser, afin de confirmer que ce qui entre dans l’étape correspond à ce qui en sort, dans tous les flux combinés. Une étape de flottation qui ne peut pas se fermer sur l’équilibre de masse est une étape dont personne ne comprend le fonctionnement, et aucune décision de réglage ne peut être fiable dans ce cas. Le taux de fermeture cible est de 98 % ou plus ; en dessous de ce niveau, la différence est elle-même une particularité, généralement une lacune dans les prélèvements ou un flux de déversement non comptabilisé.

Façonnez quatre points de prélèvement. Le premier est la sortie de la piscine, où le PE/PP flottant, les étiquettes et tout PET déplacé sont rasé. Le deuxième est l'eau débordante, le filtre mince qui s'écoule au-dessus du barrage et transporte les fins et les solides dissous. Le troisième est la sortie du lavabo, le produit de PET désiré. Le quatrième est le retour de recirculation d'eau, qui se revoie dans le bac et est le lieu perdu des fins qui n'ont jamais quitté le système. À chaque point, prélevez de 5 à 10 kg d'échantillon, séchez-le jusqu'à une masse constante et enregistrez la masse sèche. Convertissez chaque courant en un taux en utilisant le débit mesuré, puis additionnez les flux sortants et comparez-les avec l'entrée sèche.

Points d'échantillonnage et calcul du bilan de masse

Point d'échantillonnage Ce qu'elle révèle Taille de l'échantillon. Étape de calcul
Sortie de la couche de graisse. PET flotté à tort (sources 1, 3, 4) 5 à 10 kg, pesé à sec PET dans la couche de pellicule, divisée par le PET dans la couche de
Eau de débordement. Pertes de fines (source 2) 5 à 10 kg, filtré et séché Masse sèche des fines et débit
Plonger la décharge Produit à partir de PET recyclé. 5 à 10 kg, pesé à sec Coefficient de récupération primaire
Retour de recirculation Accumulation de pénalités cachées (source 2, 6). 5 à 10 kg, filtré et séché Ajout aux rendements avant le test de fermeture.
Vérification de la fermeture Validité de l’ensemble du bilan Tous les points ont la même décalage. Somme des sorties divisée par les entrées, cible de 98 pour cent ou plus

L'équilibre de masse ne prétend pas uniquement confirmer la valorisation ; il permet d'identifier la source de la perte. Si la sortie du cépage contient du PET pur et de taille normale, le problème est lié à la falsification par le flottant ou à une agitation excessive, et il convient d'examiner la dose de surfactant et la vitesse de l'impacteur. Si l'écoulement par reflux et le retour de recirculation sont dominés par des particules de moins de 4 mm, le problème concerne les fines, et il convient d'examiner l'écran du broyeur et le tri des fines en aval. Si le cépage contient des poudres emballées, le problème concerne l'extraction des étiquettes dans le cycle de lavage à chaud. Chaque type de problème exige une solution différente, et l'équilibre de masse permet d'éviter d'actionner les mesures inappropriées.

Effectuez cette vérification une fois par semaine pendant la production stable et immédiatement chaque fois que la productivité fléchit ou que la couleur du produit change. Il s'agit d'une procédure de difficulté faible et de coût réduit qui paie amplement, car elle permet d'obtenir des résultats honnêtes pour toutes les autres décisions d'ajustement. Considérons toute fermeture inférieure à 98 % comme une mesure imprécise, et non comme un véritable résultat, et répétons l'échantillonnage avant de changer d'équipement.

Récupération secondaire, hydrocyclones et détection en ligne

Même dans un premier étage de flottation parfaitement réglé, une partie du produit s'évapore dans le floc et dans l'effluent fin. La différence entre une étiquette de 95% et une étiquette de 99% résulte presque entièrement de ce que nous faisons avec ces flux secondaires. L'objectif est d'arrêter de considérer le scum et l'écoulement comme des déchets et de les traiter plutôt comme une source d'aliments de faible qualité qui contient encore du PET réparable.

Dispositifs de récupération secondaires

Le réservoir de rélavage du froment, ou réservoir de rélavage, prend la fraction flottante écumée et la ré-ensamble avec de l'eau fraîche, chaude et dosée en agents tensioactifs, puis la remette en suspension. Puisque la PE/PP et les étiquettes sont déjà séparées lors du premier écumage, le deuxième passage libère une quantité significative de PET qui était mécaniquement retenue lors du premier écumage. Un écran centrifuge récupère les micro-paillettes provenant de l'eau de refoulement et de recirculation en faisant centrifuger la suspension et en présentant un écran fin que le réservoir principal ne peut pas supporter. Sur le circuit d'eau lui-même, montez un écran vibrant à 60 à 100 mailles ainsi qu'un dispositif de dépense de froment pour éliminer les solides fins et les débris flottants de l'eau avant qu'elle ne réentre dans le réservoir.

Hydrocyclone complémentaire

Le hydrocyclone, ou séparateur hydrocyclonique, est l'instrument de précision de la chaîne de récupération. Son degré de précision de séparation est plus élevé que celui de la flottation par gravité, car il classe par force centrifugale dans un champ fortement accéléré plutôt que par sédimentation lente dans une colonne immobile. Un hydrocyclone bien réglé peut ramener les résidus de PVC inférieurs à 50 ppm, tout en récupérant simultanément les micro-paillettes perdues dans le réservoir. Il est particulièrement précieux, car il réduit le surdosage de PVC que ne peut résorber que la flottation. Au niveau des égouts, où la gravité fait fondre PET et PVC dans un mélange, le hydrocyclone les sépare par les petites différences de densité et de forme que l'accélération centrifuge amplifie.

L'hydrocyclone n'est pas un substitut à la flottation. Il est inefficace en tant que seule étape primaire pour le flux global de copeaux gros, et il fonctionne mieux en tant qu'étape de détail et de récupération complémentaire placée sur l'effluent et sur le circuit de recirculation. À cette position, il nettoie les produits et récupère les fines, soutenant directement les objectifs KPI ci-dessous.

Détection en ligne et réglage en boucle fermée.

Les balances de masse manuelles sont essentielles mais lentes. Pour maintenir la fenêtre en permanence, ajoutez une détection en ligne. Un sélecteur proche infrarouge placé avant l'étage de flottation retire la majeure partie du PVC du flux d'alimentation alors qu'il est encore sec et peu coûteux à traiter, protégeant ainsi la fenêtre de densité de flottation et réduisant la charge sur le hydrocyclone. La surveillance en ligne de la densité dans la boue confirme que le milieu reste proche de 1,0 g/cm 3 et alarme si sa composition se modifie. Les capteurs de niveau du réservoir et de turbidité de l'alimentation d'eau de recirculation alimentent un circuit fermé qui maintient automatiquement le rebord et la transparence de l'eau, attaquant directement les sources de perte 5 et

Ces capteurs transforment les six sources de pertes — des éléments que vous découvrez après coup — en des éléments que le système de gestion empêche en temps réel. Pour une ligne visant un rendement de qualité alimentaire de premier ordre, cette instrumentation fait la différence entre atteindre les KPI occasionnellement et les atteindre à chaque changement de poste.

Indicateurs clés de performance (KPI) de la cible et normes pertinentes

Métrique Avant typique Cible Après Levier principal si le niveau est supérieur à la valeur cible
Taux de récupération du PET 92 à 95 pour cent 98 à 99,3 pour cent Les six sources abordées
Résidu de PVC Plus élevé, variable. inférieure à 50 ppm Pre-trituration par NIR plus hydrocyclone
Résidus de PE/PP. Plus élevé, variable. inférieure à 100 ppm Séparation par flottation avec récupération du lavage
Consommation d'eau (ouverte) de 2 à 4 t par t d'auto-alumine 0,3 à 0,8 t par t de copeaux (fermé) Recirculation avec gratte et débourbeur de la couche scoumoune
Fermeture du bilan de masse Souvent non mesuré. 98 pour cent ou mieux Discipline de prélèvement à quatre points.

Le cadre de normes est important car la simple récupération ne suffit pas ; le PET récupéré doit être certifiablement recyclable. La norme EN 15343 définit la traçabilité et la méthode de calcul du contenu recyclé pour le recyclage des plastiques, et EuCertPlast certifie la conformité à cette norme. Le règlement UE 2022/1616 régit les plastiques recyclés destinés au contact alimentaire, qui est le marché de premier plan que la plupart des installations de lavage de PET visent. La norme ASTM D7611 propose le système d'identification et de codage des résines utilisé pour vérifier quelle est la composition réelle des flocons, et l'ISO 15270 fournit des principes généraux pour le recyclage des déchets plastiques. C'est grâce à la conception de l'étage de flottation et de récupération conformément à ces normes que l'on obtient un produit commercialisable et certifiable. Des concurrents comme EREMA et Sorema fabriquent des installations similaires, et atteindre les mêmes niveaux de récupération et de pureté en combine avec leur technologie est le critère de référence pragmatique pour une installation Polyretec.

Pour l'étape de granulage suivante, l'usine Kerke de Wanplas fournit des extrudeurs à double vis qui se prêtent à l'intégration aux systèmes de lavage de Polyretec, afin qu'une ligne complète puisse passer de la paille nettoyée au granule sous un même étendard de qualité. Cette intégration fait l'objet d'un sujet de sélection séparé et n'est pas développé ici ; l'objectif de cet article est le contrôle des pertes lors de la étape de flottation qui lui est associée.

Questions fréquemment posées

Pourquoi le PET flotte-t-il parfois, alors que sa densité est supérieure à celle de l'eau ?

La vraie densité du silicate de potassium, de 1,33 à 1,40 g/cm3, est bien supérieure à celle de l'eau, donc une écaillée propre et entièrement humidifiée toujours descend. Les fausses microbulles ne se forment que lorsque la surface est imbuvable, recouverte de microbulles, de couches d'huile ou chargée électrostatiquement, ce qui diminue la densité apparente effective. Un lavage approprié à 800 à 1200 tours par minute et une dose de surfactant comprise entre 0,1 et 0,3 pourcent, ce qui porte la tension de surface à 35 à 45 mN/m, supprime ces effets et permet à la densité réelle de prévaloir.

Quelle est la taille minimale d'un flocon pour qu'il soit rentable à condenser ?

Les flocons inférieurs à 4 mm, la fraction fine, constituent la principale source d'erreur, représentant de 30 à 50 % des pertes totales car ils suivent le flux du surfiltre et de la recirculation. Le contrôle vise à maintenir la fraction inférieure à 4 mm à un taux de 5 % du flux d'alimentation maximum ou moins et à filtrer le flux principal pour obtenir des fragments de 4 à 12 mm. Les fines déjà formées doivent être récupérées en aval avec un écran centrifuge et un hydrocyclone plutôt que dans le réservoir primaire.

Quelle vitesse de remorquage dois-je utiliser dans le réservoir de séparation par flottation ?

Maintenir la vitesse d'agitation de l'impeller entre 12 et 35 tours par minute, ce qui correspond à une vitesse linéaire de la pointe de 0,3 à 0,8 m/s. Au-delà de cette plage, la formation de vortex entraîne le déplacement vers le haut des flocons de PET dans la mâche, ce qui peut augmenter les pertes de 0,5 à 2,5 %. En dessous de cette plage, les solides en suspension et les emballages ne se détachent pas de la surface des flocons, ce qui aggrave le plissage des fibres et la falsification de la flottabilité. La vitesse doit être réglée depuis le début sous la forme d'un paramètre fixe, et non pas par écoute.

Un hydrocyclone peut-il complètement remplacer la séparation par flottation ?

Non. Les hydrocyclones offrent une précision de séparation plus fine que la flottation par gravité et peuvent déplacer les résidus de PVC sous la limite de 50 ppm en récupérant également les fines, mais elles ne peuvent pas traiter de manière économique l'ensemble du flux de copeaux grossiers à eux seules. La meilleure pratique consiste à utiliser la flottation comme étape principale et les hydrocyclones comme étape complémentaire de précision et de récupération sur le circuit d'underflow et de recirculation, où leur classification par centrifugation résout le chevauchement du PVC que la gravité ne peut pas traiter.

Comment déterminer si la perte de récupération provient des fines ou du flottage erroné ?

Effectuer un bilan de masse avec quatre points dʼéchantillonnage : la sortie du floc, lʼeau de refoulement, la décharge de la canalisation et le retour de la recirculation. Si le floc et lʼeau de refoulement contiennent principalement des particules de moins de 4 mm, la perte est principalement due aux poussières et les leviers sont la passoire du broyeur et le rendement de la centrifugeuse. Si le floc contient du PET complet et dense, la perte est due à un flottage faussé né de la contamination de la surface ou dʼune agitation excessive, et les leviers sont le tamis à friction et la vitesse de lʼimpacteur.

Auprès de quels paramètres de qualité de l’eau dois-je me préoccuper pour limiter les pertes de granules ?

Les trois paramètres les plus importants sont la température, le taux de matières en suspension et la tension superficielle. Maintenez l'eau à une température comprise entre 40 et 65 degrés Celsius après le lavage à l'alcalin chaud, maintenez le taux de matières en suspension à 3 % ou moins et utilisez un surfactant pour ramener la tension superficielle à 35 à 45 mN/m. Le dépassement de l'un de ces seuils augmente significativement la perte de fines et le faux flottage, et le taux de matières en suspension supérieur à 3 % doit provoquer la décontamination du circuit par hydrocyclone.

La tri par filtrage à infrarouges proche est-elle nécessaire avant la séparation par flottation ?

❚ Ce n'est pas strictement obligatoire, mais il est fortement recommandé lorsque l'alimentation contient un taux significatif de PVC. Puisque la densité du PVC, comprise entre 1,32 et 1,45 g/cm3, se chevauche avec celle du PET, un sépareur par NIR frontal éliminant la majeure partie du PVC avant le réservoir, peut garantir une séparation fiable, en protégeant l'espace de flottation et en facilitant l'atteinte de la teneur en résidus de PVC inférieure à 50 ppm, tout en réduisant la charge exercée par le cyclone hydrocyclonique ultérieur. ❚ Il est recommandé d'adopter un système d'entretien en trois étapes : inspection quotidienne, nettoyage simple hebdomadaire et nettoyage approfondi mensuel. L'inspection quotidienne doit être réalisée par l'opérateur de l'installation à tous les changements de poste. Il doit contrôler la qualité du débit et la pression de l'eau, vérifier s'il y a une obstruction évidente à la surface du filtre et nettoyer les saletés de surface en temps opportun. L'inspection quotidienne peut détecter à temps les premiers signes d'obstruction et ainsi éviter d'importantes obstructions.

À quelle fréquence dois-je vérifier une perte de bilan de masse ?

Effectuer un bilan de masse complet une fois par semaine pendant la production stable et immédiatement dès que le rendement de récupération baisse ou que la couleur du produit change. Chaque vérification récolte de 5 à 10 kg par point, sèche et pèse le matériau, et doit se situer à 98% ou mieux. Un résultat inférieur à 98% signifie une lacune dans le prélèvement ou la mesure, et non un résultat réel du processus, et la vérification doit être répétée avant de décider du changement dʼéquipement.

Conclusion

La perte de plaques lors de la séparation par flottation peut être résolue, car elle ne s'explique pas par une mystérieuse question de physique, mais par six sources mesurables et identifiables. Commencez par la fenêtre de densité : le PET entre 1,33 et 1,40 g/cm3 doit chuter, le PE et le PP doivent flotter, et le PVC entre 1,32 et 1,45 g/cm3 doit être géré par des moyens de tri et de centrifugation et non pas uniquement par la densité. Attaquez ensuite les six pertes dans l'ordre : récupérez le PET provenant des évacuations du ne plus roseau, contrôlez les fines au concasseur et valorisez-les en aval, éliminez la falsification de flottation par lavage à l'efficacité frictive et à l'aide d'un surfactant, évacuez la pulpe des étiquettes dans le cycle de lavage à haute température, retenez la vitesse d'entraînement de la turbine entre 12 et 35 tours par minute et maintenez la stabilité du niveau de la gorge et du niveau d'eau, respectivemene soit à plus ou à moins 20 mm et 15 mm.

Cette technologie est claire : 8 à 14 mm de paille courante, 60 à 180 s de temps de séjour, 0,8 à 1,5 m de profondeur du réservoir, 40 à 65 degrés Celsius d'eau, 0,1 à 0,3 % de tensioactif, 2 à 3 étapes de ségrégation, et un circuit de recirculation nettoyé par un écran à 60 à 100 mailles et un hydrocyclone. Mesurez tout cela avec un bilan de masse à quatre points qui se rapproche de 98 % ou plus, et automatisez la manipulation par des pré-cesses de tri à IR, la surveillance de la densité et des boucles de niveau et de turbidité. Si toutes les étapes sont appliquées de façon consistante, ces étapes élèvent la récupération du PET de 92 à 95 % à 98 à 99,3 %, tendent à faire baisser la teneur en résidus PVC et PE/PP à moins de 50 ppm et à 100 ppm, et réduisent la consommation d'eau à 0,3 à 0,8 t par t de paille dans un circuit fermé, tout cela dans le cadre des normes EN 15343, EuCertPlast, EU 2022/1616, ASTM D7611 et ISO 15270.

Polyretec, une usine Wanplas, conçoit ses lignes de lavage de PET et de PP/PE en fonction de ces paramètres, en associant une technologie de processus autrichienne à une fabrication chinoise pour offrir une récupération et une pureté sans tierce coût de production. Wanplas, en tant que marque mère, garantit cet appui par l'intermédiaire de normes de qualité communes et d'engagements en matière de service après-vente dans son réseau de l'entreprises spécialisées. Si votre étape de flottation fait perdre du PET de qualité dans la toux ou le circuit d'eau, le chemin décrit ci-dessus transforme les pertes en produit récupéré, cycle après cycle.


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