Charge et trajectoires des particules dans les séparateurs électrostatiques

The objective of this work was to improve the understanding of the physical phenomena involved in rotating cylindrical electrode electrostatic separators. The studies focused on the mechanisms of charge of the particles and the factors that influence the trajectories of the particles in the electric field of these installations. An original method based on the numerical analysis of the electric field is proposed for the calculation of the charge acquired in ionized field by insulating particles of various shapes and dimensions placed on or near an electrode. The theoretical predictions are confirmed by measurements carried out on an experimental installation which models the charge conditions specific to electrostatic separators and which makes it possible to evaluate the efficiency of various types of ionizing electrodes. Experiments carried out with another device show that this efficiency is related to the intensity of the current generated by the electrode and to the uniformity of its distribution at the surface of the collecting electrode. An improved numerical model is proposed for the study of the behavior of conductive particles in harmonic or ionized field and for the calculation of their trajectories in electrostatic separators with rotating cylindrical electrode. The model has been validated by experiments carried out in various electrode configurations. The results of these studies contribute to the development of some industrial applications. They show, for example, the possibility of using an electrostatic separator with an extended ionized field zone for the recovery of brass from industrial waste. Various solutions are being analyzed to recycle insulating materials and metals from waste electrical cables. Finally, a new technology is proposed to increase the concentration of mica obtained from pegmatites.L'objectif de ce travail a été d'améliorer la compréhension des phénomènes physiques mis enjeu dans les séparateurs électrostatiques à électrode cylindrique tournante. Les études ont porté essentiellement sur les mécanismes de charge des particules et sur les facteurs qui influencent les trajectoires de celles-ci dans le champ électrique de ces installations. Une méthode originale, basée sur l'analyse numérique du champ électrique, est proposée pour le calcul de la charge acquise en champ ionisé par des particules isolantes de forme et de dimensions variées posées sur une électrode ou à proximité de celle-ci. Les prédictions théoriques sont confirmées par des mesures effectuées sur une installation expérimentale qui modélise les conditions de charge spécifiques aux séparateurs électrostatiques et qui permet une évaluation de l'efficacité de divers types d'électrodes ionisantes. Des expériences réalisées avec un autre dispositif montrent que cette efficacité est liée à l'intensité du courant généré par l'électrode et à l'uniformité de sa distribution à la surface de l'électrode collectrice. Un modèle numérique amélioré est proposé pour l'étude du comportement des particules conductrices en champ harmonique ou ionisé et pour le calcul de leurs trajectoires dans les séparateurs électrostatiques à électrode cylindrique tournante. Le modèle a été validé par des expériences réalisées dans diverses configurations d'électrodes. Les résultats de ces études contribuent au développement de quelques applications industrielles. Elles montrent, par exemple, la possibilité d'utiliser un séparateur électrostatique à zone étendue de champ ionisé pour la récupération du laiton des déchets industriels. Diverses solutions sont analysées pour recycler les matériaux isolants et les métaux provenant des déchets de câbles électriques. Enfin, une technologie nouvelle est proposée pour augmenter la concentration de mica obtenu de pegmatites