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Polissage du granit : qualité, émission et dispersion des poussières et moyens de contrôle à la source

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Saïdi, Mohamed Néjib (2018). Polissage du granit : qualité, émission et dispersion des poussières et moyens de contrôle à la source. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La présente thèse fait partie d’un large projet de collaboration entre l’IRSST, l’ÉTS et polytechnique de Montréal. Ce projet vise à comprendre les mécanismes de génération et de dispersion des particules émises lors du polissage manuel des granits afin de mieux les contrôler, en agissant, sur le procédé industriel de polissage lui-même et/ou sur la ventilation. Plus spécifiquement, nos travaux de thèse concernent la caractérisation de l’émission et le contrôle à la source de la poussière (fine (PF) et ultrafine (PUF)) émise par polissage à sec du granit qui présente un défi de taille pour la santé et la sécurité des travailleurs. La première partie permet l’étude expérimentale du polissage sur une machine-outil. Elle a pour objectif de comprendre l’émission et la dispersion de poussière lors du polissage dans le but d’optimiser les paramètres de polissage et de réduire les émissions en agissant sur le procédé. La deuxième partie permet une simulation expérimentale de l’émission de poussière soumise à un mouvement de rotation d’un disque simulant le polissage des matériaux. Elle a pour objectif de comprendre le comportement de ces particules dans le sillage rotatif et d’évaluer les moyens de contrôle à la source des émissions. Les résultats montrent que prendre une vitesse de rotation d’environ 1500 tr/min et prendre une vitesse d’avance de 17 mm/s, constitue un bon compromis permettant de minimiser les émissions tout en obtenant un bon état de surface lors de processus de polissage. Il est aussi démontré que la poussière émise lors du polissage contamine de la même façon la proximité que le voisinage de l’outil. Le pic de concentration de poussière générée lors du polissage est détecté pour des diamètres de particule appartenant à PM2,5 (diamètre < 2,5 μm). L’analyse des poussières respirables lors du polissage montre que le taux de quartz dépasse largement la norme réglementaire de 0.1 mg/cm3 (8h/jour - 5j/semaine).

Trois dispositifs de réduction de poussière à la source par ventilation locale ont été étudiés : soufflage-aspiration, carter d’aspiration et aspiration intégrée. Ils donnent une bonne efficacité de contrôle (>90%) de l’émission de poussière. La combinaison des paramètres optimisés du procédé de polissage et des dispositifs de réduction à la source peut maximise l’efficacité de la réduction de la poussière.

L’originalité de ce travail réside dans l’étude du polissage, des émissions et dispersion des particules, ainsi que la proposition des solutions de réduction à la source. Pour y arriver, nous avons opté pour une approche multidisciplinaire allant de la conception d’outillage, le polissage, la captation à la source et la simulation.

Titre traduit

Granite polishing : quality, dust emission and dispersion and source control methods

Résumé traduit

This thesis is a part of a large collaborative project between the IRSST, ÉTS and École Polytechnique de Montréal. This project aims to understand the mechanisms of particles generation and dispersion emitted during manual granite polishing in order to better control them, by acting on the industrial polishing process itself and/or by the ventilation. This thesis concerns the 1-characterization of the emission and 2-the control at the source of dust particles (fine (FP) and ultrafine (UFP)) emitted by dry polishing granite, which presents a major importance for health and safety of workers. The first part allows the study of experimental polishing on a machine tool. Its objective is to understand the phenomena of dust emission and dispersion during polishing to optimize polishing parameters and reduce emissions by acting on the polishing process. The second part is an experimental simulation of the dust emission issued from the rotational movement of a disc simulating the polishing of the materials. Its objective to understand the behavior of dust particles in the rotary wake and to evaluate the control devices at the source of the emissions. Results shows that choosing a spindle speed of approximately 1500 tr/min and an average feed rate of 17 mm/s is a good compromise, which leads to minimize emissions while achieving a good surface finish during the polishing process. It is also shown that the dust emitted contaminates in the same way the vicinity and near the polishing tool. Increasing the diameter of the abrasive tool enhances the dust emission. The peak concentration of dust generated during polishing is detected for particle diameters belong to PM2.5 (FP less than 2.5 μm in diameter). The analysis of respirable dust during granite polishing shows that the quartz rate far exceeds standard of 0.1 mg/cm3 (8h/day - 5d/week).

Three devices for reducing dust at the source by local ventilation are studied: push-pull, dust shroud and integrated suction slots. These devices provide good control efficiency (> 90%) of the dust emission. The combination of optimized parameters of the polishing process and reduction devices at the source maximizes the efficiency of dust reduction during granite polishing.

The originality of this work lies in the study of polishing, emissions and dispersion of particles, as well as the proposal of reduction solutions at the source. To achieve this, we chose a multidisciplinary approach from tooling design, polishing, capture at the source and simulation.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thèse présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de le doctorat en génie ". Comprend des références bibliographiques (pages 153-159).
Mots-clés libres: polissage de granit, santé et sécurité, émission et dispersion de poussière, particules fines et ultrafines, silice cristalline (quartz), captation à la source
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Songmene, Victor
Codirecteur:
Codirecteur
Bahloul, Ali
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 08 avr. 2019 20:34
Dernière modification: 08 avr. 2019 20:34
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2264

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