Transformation du granit : caractérisation et contrôle de la poussière de la silice émise par le polissage

Les régions de l’Estrie et de Montréal regroupent un nombre important d’établissements œuvrant dans le secteur de la fabrication de produits en granit contenant de la silice cristalline (SiO2). La poussière émise lors de la transformation de ce matériau peut contenir un pourcentage élevé de quartz et représenter ainsi un risque élevé pour la santé des travailleurs exposés. En effet, le polissage manuel à sec ou par voie humide des matériaux graniteux présente le pire scénario d’exposition des travailleurs à de la poussière lors de la transformation du granit. Cette poussière est projetée dans toutes les directions sous l’effet des mouvements d’air causés par la rotation de l’outil abrasif de polissage. La poussière de forte taille finit par se déposer sous l’action de la gravité. Par contre, les poussières fines et ultrafines sont entraînées dans le tourbillon créé par la rotation de l’outil et se retrouvent dans la zone respiratoire du travailleur. La force centrifuge entraîne la dispersion de cette poussière au-delà de la zone de polissage; elle se répand ainsi dans l’environnement de travail. Au fur et à mesure que la vitesse de rotation de l’outil augmente, les poussières fines et ultrafines se dispersent davantage allant même jusqu’à contaminer des espaces encore plus éloignés. Dans une telle situation, les travailleurs se trouvant à proximité de l’outil ne sont pas les seuls exposés. En outre, le sillage rotatif présente une complexité dans l’élaboration d’un système de réduction à la source. L’inefficacité de la mise en place d’une hotte d’aspiration à proximité du procédé de polissage a d’ailleurs déjà été démontrée. La présente étude contribue à l’avancement des connaissances nécessaires pour déterminer des moyens d’élimination et de réduction à la source des poussières fines et ultrafines contenant de la silice cristalline et qui sont émises lors de la transformation du granit. L’élimination et la réduction à la source des émissions sont les moyens privilégiés pour assurer un environnement de travail sain et sécuritaire; l’utilisation des équipements de protection individuelle demeurant la dernière solution à adopter en milieu de travail. Pour parvenir à des solutions efficaces, une étude a d’abord été réalisée en laboratoire, portant sur 1) la caractérisation, 2) le contrôle de la poussière de silice cristalline émise par les opérations de polissage à sec et humide. La caractérisation des poussières fines et ultrafines émises par le polissage était nécessaire puisque les solutions de contrôle des émissions dépendent de la granulométrie et de la concentration des polluants émis par le procédé de polissage. Les moyens de contrôle des émissions incluaient la modification de certains paramètres de travail (vitesse de rotation et vitesse d’avance du procédé de polissage, polissage à sec ou par voie humide, quantité d’eau). Deux blocs de granit ont été choisis pour la présente recherche : un granit noir et un granit blanc. Le granit noir se caractérisait par sa très faible teneur en silice cristalline, contrairement au granit blanc dont la teneur était plus forte. Les opérations de polissage à sec et par voie humide du granit ont été effectuées avec une machine-outil dans un environnement contrôlé. En absence de moyens de contrôle et en isolant l’opération de polissage, l’émission, la dispersion et le taux de silice cristalline de la poussière émise par l’opération de polissage des matériaux graniteux ont été caractérisés selon des paramètres de procédé de polissage variables. Cette caractérisation a permis d’établir des relations entre les paramètres du procédé (vitesse, abrasif utilisé, taille du disque, nature du granit, opération à sec ou par voie humide, quantité d’eau) et les émissions de poussières fines et ultrafines, sans compromettre la qualité du produit final. Pour cette raison, l’état de fini de surface a aussi été évalué. Le granit noir émet plus de poussière que le granit blanc. Les particules ultrafines sont émises en plus grand nombre que celles fines. Le polissage de finition du granit génère essentiellement des particules ultrafines. Par la suite, des simulations expérimentales et numériques ont permis d’analyser la dispersion de la poussière sous l’effet de la rotation d’un disque, reconstituant ainsi une opération de polissage sans déplacement de l’outil de polissage. En utilisant des particules générées à base d’une solution de sel (NaCl), ces simulations ont permis de comprendre l’effet de la rotation sur la répartition spatiale des aérosols autour du disque rotatif, selon la granulométrie des particules et la vitesse de rotation. L’analyse de la dispersion des particules ultrafines montre que les concentrations de ces particules sont très élevées dans toute la zone de mesure proche ou éloignée du disque rotatif. À l’aide de ces simulations, trois concepts de réduction à la source ont été analysés pour déterminer leur degré d’adaptation aux opérations de polissage. Ces concepts étaient : 1) le soufflage-aspiration, 2) le carter d’aspiration, 3) les fentes d’aspiration intégrées au disque. Cette analyse paramétrique a permis de déterminer l’efficacité de ces trois concepts selon les paramètres de ventilation. Le comportement des particules a parallèlement été comparé à celui d’un gaz traceur. Le gaz traceur présente une technique intéressante de prédiction du comportement des poussières et de l’efficacité de la ventilation en espace de travail. Le carter d’aspiration et les fentes d’aspiration intégrées au disque permettent de retirer efficacement la poussière émise par le disque rotatif. En somme, cette étude a permis de comprendre les mécanismes de génération et de dispersion des particules lors des opérations de polissage à sec et par voie humide des matériaux graniteux, afin de mieux contrôler le comportement des poussières fines et ultrafines, tant par le procédé industriel lui-même que par la ventilation de l’espace de travail.

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