Brevet FR2217473A1 — publié le 19740906

La presente invention se rapporte à un procédé pour deshydrater ou concentrer des suspensions contenant des fibres, en améliorant la prétention des fines. L'invention a, en particulier, éte developpée pour les machines utilisant une pâte de cellulose ou analogue et servant à la fabrication du papier, mais elle peut aussi être utilisée dans d'autres domaines où des améliorations similaires sont avantageuses. L'invention comprend aussi un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. On sait que pendant la formation d'une feuille de pâte cellulosique sur une machine traitant une suspension de fibres, ou bien pendant la fabrication de papier sur un support sans fin, par exemple, sur ce qu'il est convenu d'appeler une "toile" ou "table de fabrication", des fines s'accumuleat dans l'eau en circulaition (circuit d'eau blanche). La pâte raffinée fournie à la caisse d'alimentation de tête de ces machines doit etre diluee à une cocentration determinée et il est classique d'utiliser à cette fin l'eau récupérée sous la feuille en formation.Au commencement du procédé la concentration des fines augmente dans liteau blanche ainsi recyclée, jusqu a ce qu'un certain équilibre soit atteint. Or, cette concentration des fines peut atteindre des valeurs excessives et peut alors retarder le processus de déshydratation ou de concentration de la pâte. Il est, evidemment, possible de diminuer la teneur en fines du mélange appele à former la feuille en detournant une partie de l'eau blanche, riche en fines, vers l'êgout, et en la remplaçant par de l'eau fraîche. Toutefois, cette technique presente des inconvenients, tant du point de vue de la pollution de I'environnement, qu'en ce qui concerne la structure de la feuille resultante. Le but de la presente invention est d'éliminer les inconvénients résultant d'un système de circulation d'eau blanche en circuit fermé en déviant une certaine partie de cette eau, qui s' est égouttée à travers la feu-ti et qui contient une certaine porportion de fines, de l'autre partie de cette eau et en reversant une partie, au moins, de l'eau blanche ainsi déviée sur la feuille formee sur le support sans fin, de sorte que la fraction de fines quelle contient sera retenue dans cette feuille à l'emplacement avantageux choisi. L'vidée de l'invention peut aussi etre exprimee en disant que la feuille formée ou en formation est utilisee à une distance appropriée du point d'alimentation de la pâte, comme milieu filtrant pour retenir une partie, au moins, des fines contenues dans la partie de l'eau blanche prélevée du courant principal. Dans son mode de réalisation le plus simple, appliqué, par exemple, à une machine à papier, l'invention prévoit que les fines qui ont traversé la toile, à une certain endroit, peuvent être reversées sur la feuille en formation à un emplacenent où celle-ci présente une structure appropriée à cette fin, ce qui revient à dire qu'une partie, au moins, des fines est extraite en continu du circuit, ce qui, de son côté, implique que la masse principale de l'eau blanche et, en particulier, la partie utilisée pour diluer la pâte, n'atteint pas le meme niveau de concentration en fines que dans la technique traditionnelle. L'objectif principale de l'invention est donc de réaliser une évacuation continue des fines, qui sont continuellement introduites dans la circulation, afin de diminuer la concentration en fines de l'eau en circulation, tout en réalisant un apport précieux de matière à la feuille, à un emplacement où les conditions permettent d'améliorer la structure de celle-ci, et en diminuant en même temps, la pollution provoquée par les eaux résiduaires de la machine. On sait, évidemment, qu'il est possible de filtrer en continu une eau contenant des fines en l'étalant sur une feuille déjà formée. Toutefois, cette feuille ne fait pas partie intégrante d'un circuit contenant l'eau, et cette eau ne peut pas etre maintenue en circulation car elle provient d'une source autre que celle formant la feuille et représente un volume entièrement indépendant de celui nécessaire pour la formation de la feuille. L'invention diffère de ce procédé en ce que la feuille et l'eau contenant les fines sont inséparablement dépendantes l'une de l'autre. Les explications qui précèdent concernent plus particulièrement la récupération des fines, qui, conformément à l'invention, sont retenues par le papier au lieu d'être évacuées avec- l'excès d'eau blanche, mais il est néanmoins évident que d'autres considérations techniques liées à la réutilisation de l'eau blanche, de la manière indiquée, recèlent des possibilités importantes, qui n'ont pas été reconnues auparavant, pour modifier la structure de la feuille. C'est ainsi, par exemple, que certains papiers sont ce qu'il est con venu d'appeler à "double face", ctest-à-dire, que la structure de la surface de l'un des côtés de ces papiers est différente de celle de l'autre.Ceci peut etre dû à divers facteurs, par exemple, en, ce qu'on fait passer le papier dans une presse dont l'un des rouleaux est entouré d'un feutre, tandis que l'autre est couvert de caoutchouc lisse. Néanmoins, les deux faces du papier peuvent absorber aussi bien l'encre d'imprimerie l'une que l'autre. Par contre, ces propriétés deviennent moins bonnes lorsque la structure à "double face" résulte du fait que des fines, de l'argile ou d'autres substances de charge ne sont pas unifor mément déposées sur la feuille. Ces substances sont, en général, entraînées ou aspirées de la face inferieure de la feuille pendant sa formation et ne sont pas remplacées.Dans ce cas, il est possible de soutirer l'eau blanche sous la toile, où la concentration en fines est enlevée, mais où la proportion des fibres relativement longues est faible, et de reverser cette eau blanche, au moyen d'une pompe, sur la face supérieure de la feuille en translation au moyen d'une caisse d'alimentation secondaire dans des conditions ne nuisant pas à la forma tion de cette feuille, réalisant ainsi la circulation et la récupération d'une fraction de pâte qui a son importance pour la structure du papier et ce dfune manière qui compense I'éliminatlon, autrement irréversible, des fines à l'un des côtés de la feuille. L'invention offre plusieurs possibilités pour modifier la structure de la feuille par un choix judicieux des emplacements auxquels liteau blanche est soutirée et de ceux où elle est reversée sur le dessus de la feuille. Ces emplacements ne sont pas toujours les mêmes car la procédure de la formation de la feuille varie avec la qualité du papier à produire et avec le modèle de la machine. Toutefois, il est possible d'opérer avec des moyens de soutirage et avec des caisses d'alimentation secondaire pouvant se déplacer le long de la zone de formation de la feuille en offrant ainsi des combinaisons donnant des résultats optima en ce qui concerne la distribution des fines à travers la section du papier. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donné uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel - la figure I est un schéma d'un circuit équilibré de circulation de l'eau et de la pâte dans la section de la table de fabrication d'une machine à papier journal classique; et, - la figure 2 est un schéma analogue illustrant un mode de réalisation de l'invention. Sur les deux figures, les -valeurs indiquées en différents points sont des moyennes qui peuvent varier considérablement avec la nature de la matière à déshydrater. La pâte, qui est introduite par la conduite 1 dans I'installation représentée sur la figure 1, ou dans une installation analogue, afin d'être déshydratée ou épaissie, est normalement diluée ce qui peut, par exemple, être réalisé au moyen d'une pompe de mélange 2 ou d'un dispositif équivalent.La pâte ainsi diluée est pompée par une conduite 3 vers une caisse de distribution ou d'alimentation 4 d'où elle traverse une fente 5 pour gagner une toile sans fin (table de fabrication) 6 sur laquelle une nappe se forme grâce à l'élimination de l'eau assurée par divers dispositifs de déshydratation qui, pour simplifier la représentation, ont été figurés schématiquement par un seul élément de déshydratation 7 et qui peuvent etre constitués par une combinaison convan1e quelconque de rouleaux rotatifs et de supports, de caisses aspirantes ou d'élé- ments analogues. L'eau soutirée au moyen de ces éléments 7 continent une certaine quantité de fibres et de substances de charge, lorsque de telles substances sont utilisées, et elle est ramenée vers la pompe de mélange 2 au moyen d'une conduite 8, indiquée schématiquement, formant ainsi un circuit~primaire (cir cuit d'eau blanche I).Plus en aval de la caisse d'alimentation de tête de la machine d'autres caisses aspirantes ou d'autres éléments de déshydratation ou d'épaississement 9 sont prévus sous la toile 6, éléments au moyen desquels une quantité supplémentaire d'eau est éliminée de la nappe en formant un second circuit (cricuit d'eau blanche II). L'eau qui est enlevée à cet endroit est renvoyée vers le circuit primaire au moyen d'une conduite 11, indiquée schématiquement; toutefois, cette eau contient beaucoup moins de fibres et de substances de charge que celle revenant par la conduite 8. Or, une partie de cette eau (eau blanche II) n'est pas nécessaire aux fins de dilution-de la pâte et doit, par conséquent, être évacuée hors de l'installation au moyen d'une conduite 12 raccordée à la conduite 11.La teneur en fibres et/ou en substances de charge de cette eau est toujours la plus basse dans le système considéré. D'autres détails de l'installation, tels que le rouleau de tête 13, le rouleau aspirant 14 et les autres rouleaux ou les pontuseaux supportant la table de fabrication, comme celui indiqué en 15, ainsi que les autres accessoires non-représentés peuvent être entièrement classiques. Pour chaque section de l'installation de la figure 1, on a indiqué, à titre d'exemple, la quantité de substances sèches et la quantité totale de suspension, ainsi que la concentration en pour-cents de la suspens ion, circulant en 24 heures, après que l'installation a atteint son régime d'équilibre.Les quantités inévitables de liquide contenant ces substances qui débordent ont été négligées pour la clarté et la simplicité de l'expose. Dans ces conditions, on voit que quand la machine est alimentée avec 72,6 tonnes de pâte en suspension dans 2400 m d'eau (3,03%) et que la machine est alimentée en continu pendant 24 heures avec cette quantité de matière, celle-ci sort de la machine en ma 3 jeure partie sous la forme d'une nappe déshydratée correspondant à 400 m de suspension contenant 72 tonnes de substances sèches (18%) et, en outre, sous 3 la forme de 2000 m d'eau contenant 0,6 tonnes de substances sèches (0,03%). La figure 2 montre le principe d'un mode de réalisation de l'invention qui est, avant tout, destinée à augmenter l'élimination continue des fines du circuit en faisant en sorte que celles-ci soient retenues par la nappe, ce qui diminue, en même temps, la proportion de substances fibreuses contenues dans l'eau blanche sortant de l'installation. Les parties correspondantes des figures 1 et 2 ont été désignées par les mêmes références.L'agencement de la figure 2 diffère notamment de celui de la figure 1 par le fait que l'eau drainée d'une partie déterminée de la toile et ayant une concentration donné de fibres ou d'autres substances, concentration qui depend de la manière dont cette eau sera recyclée, est soutirée de la conduite 8 par un embranchement 17 et est transférée au moyen d'une pompe 18 intercalée entre cette dernière et une conduite 1sa dans une caisse d'alieentation secondaire 20 placée au-dessus de la toile, par exemples au-dessus des éléments de déshydratation ou d'épaississement 9.Dans le cas particulier considéré, le dépôt au moyen de la caisse 20 doit être effectué de façon que la vitesse du jet corresponde, en gros, à celle de la toile et doit avoir lieu à un emplacement situé en amont de ce qu il est convenu d'appeler la "ligne d'eau", référencée 10 sur la figure 1, ctest-à-dire, à un endroit où la suspension reposant sur la toile présente encore une surface aqueuse. En opérant ainsi, la ligne d'eau est repoussée légèrement en aval de la caisse par le dépôt comme indiqué sur la figure 2. Au-delà de l'emplacement où a lieu le dépôt secondaire la nappe de pâte est soumise à l'action d'éléments de déshydratation ou d'épaississement traditionnels; la capacité de ceux-ci pourrait, au besoin, être augmentée, comparativement à l'agencement représenté sur la figure 1, en raison du fait que, conformément à l'invention, la nappe reçoit une quantité supplémentaire a 'eau de la caisse d'alimentation secondaire 20. Toutefois, étant donné qu'à cet endroit la nappe présente déjà une structure cohérente, bien que poreuse, qui permet la continuation du drainage ou de l'égouttage, il est clair que les fibres ou les fines contenues dans l'eau blanche se déposent et sont retenues par la nappe, étant ainsi éliminées en continu de l'installation, au moins dans une très large mesure.Dans ces conditions, la pâte initiale peut être diluée davantage à la pompe 2 à cause de la diminution de la teneur en fines qui permet un meilleur égouttage sur la toile, en amont de la caisse 20, et qui permet éventuellement aussi d'augmenter la vitesse de la machine. La quantité d'eau qui doit quitter l'installation reste approximativement la même, mais la concentration de cette eau en fibres et en fines est diminuée dans une mesure correspondant à la quantité de celles-ci qui ont été récupérées et entralnées par la nappe. En comparant les valeurs numériques indiquées sur les deux figures, on voit qu'en introduisant exactement la meme sorte et la meme quantité & patte par la conduite I, la nappe quittant en 16 la toile 6 dans les conditions de l'invention a une teneur legèrement plus faible en substances sèches (17,6 % au lieu de 18 %) et contient une quantité un peu plus grande de matieres sèches en poids (72,2 tonnes au lieu de 72 tonnes). L'augmentation du poids des substances sèches (0,2 tonne ) peut améliorer la structure de la feuille.Alors que les différences entre les nappes quittant la toile sont relativement faibles, la différence des teneurs en fibres ou en autres substances des eaux blanches quittant l'installation est considérable car avec un débit pratiquement constant (1990 m au lieu de 2000 m ), la teneur en matières sèches a diminue de 33 % (de 0,6 à 0,4 tonne). La comparaison entre les valeurs numériques des figures 2 et 1 indique également qu'il est possible d'apporter des modifications au procédé, le cas échéant. Dans le cas de exemple de la figure 2, la quantité de substances sèches circulant dans la conduite 8 a été réduite considérablement tandis que le débit de la suspension a légèrement augmenté. Cette différence est due à l'élimination constante des fines, qui est le but même de l'invention, et qui améliore les conditions de rétention et dégouttage de la pâte. Pour simplifier, l'embranchement 17 allant vers la pompe 18 a été piqué sur la conduite 8, mais il est bien évident que dans certains cas particuliers, il pourrait être avantageux de relier la conduite 17 séparément à l'un quelconque des éléments de déshydratation ou à un endroit quelconque donné sous la toile, la conduite 8 assurant séparément l'écoulement de l'eau blanche évacuée des autres éléments de déshydratation ou qui a traversé librement la toile. Dans certains cas, il peut être avantageux de déposer l'eau blanche drainée, près de la fente sur la nappe avant l'endroit où, normalement, s'éta- blit la ligne d'eau. En effet, cette eau blanche contient des fines relativement grossière's qui sont plus facilement retenues par la nappe au dernier stade de la formation de la feuille et un choix judicieux de la direction et de la vitesse de dépôt, au moyen de la caisse d'alimentation secondaire, permet, dans une certaine mesure, de produire les changements de structure désirés dans la feuille. il est également possible d'adopter un agencement grâce auquel les substances de charge qui ont été entraînées par l'eau peuvent être ramenées à un emplacement de la nappe correspondant essentiellement à ltemplacement où où l'eau blanche a été soutirée, Il a été expliqué dans le préambule du présent mémoire descriptif que pendant la formation de la nappe sur la toile, il se produit une certaine dissolution des substances de charge, par exemple, de l'argile, à la partie inférieure de la feuille. On peut contrebalancer cette tendance en introduisant, au moyen d'une caisse d'alimentation secondaire 20, à l'en- droit où se produit la dissolution, une nouvelle quantité de fines contenues dans l'eau blanche soutirée à un emplacement judicieusement choisi des éléments de déshydratation 7.Dans ce cas, le dépôt ne vise pas necessairement à modifier la structure de la feuille, mais simplement à maintenir la teneur désirée en substances de charge ou en fines dans toute l'épaisseur de celle-ci. Une autre possibilité consiste à ramener les substances de charge qui ont été dissoutes et les fines contenues dans l'eau blanche sur la nappe à un emplacement situé en amont de celui où cette eau a été récupérée, en considérant la direction de translation de la nappe. Cette solution peut être avantageuse pour augmenter la rétention des substances de charge ou des fines par les nappes relativement minces et dont la capacité de rétention'des particules fines est inhérentement faible. D'autres sortes de nappes peuvent aussi profiter de cette disposition pour augmenter la concentration des fines dans la partie la plus éloignée de la toile, en mème temps que la partie opposée de la nappe est, intentionnellement, laissée relativement pauvres en fines.Selon le but visé par le traitement lors de l'utilisation de cet agencement, le dépôt produit par la caisse d'alimentation secondaire peut être réalisé soit de fa çon à changer la structure de la nappe en créant des turbulences soit, au contraire, de façon à perturber celle-ci le moins possible, par exemple, en utilisant un jet incliné sortant de la caisse d'alimentation avec une vitesse voisine de celle de la toile de fabrication. Selon les propriétés recherchées dans le produit final, l'invention comprend des agencements modifiés en ce qui concerne l'emplacement où l'eau blanche est soutirée sous la toile ou d'autres parties de l'installation et/ou l'emplacement de la caisse d'alimentation secondaire le long de la toile de fabrication. En conséquence, il peut être avantageux d'utiliser une caisse d'alimentation secondaire pouvant être déplacée le long de la toile. Aux mêmes fins, le châssis supportant la ou les toiles pourrait comporter des accessoires permettant d'interposer des auges pour collecter lteau blanche à différents endroits.Rien ne s'oppose à la réalisation dedésirs ou de conditions de travail particulières, par exemple, à ce que des fractions d'eau blanche, contenant des fines, soient soutirées de différentes parties de l'installation et soient retournées à des emplacements différents le long de la nappe en train de se former sur la toile. il est également possible de soutirer deux fractions d'eau blanche ayant des caractéristiques différentes, par exemple, ltune près de la caisse d'alimentation d'entrée, qui sera relativement riche en fines grossières, et l'autre riche en fines plus tenues eut en substances de charge près de la ligne d'eau et de retourner ces deux fractions à un emplacement favorable pour la rétention, par exemple, au-delà de la ligne d'eau. il est également concevable que les fractions d'eau blanche soutirée des circuits soient déposées sur la nappe reposant sur un feutre, en amont d'une presse, l'eau étant évacuée par une caisse aspirante placée sous le feutre. Cette possibilité peut offrir des avantages particuliers en y recourant avant une presse inversée, où, par conséquent, le dépôt a lieu sur le côté toile de la nappe, dans une machine à une seule toile, où les fines sont généralement raréfiées. Quand la pâte est particulièrement difficile à débarrasser de son eau, comme c'est le cas des nappes épaisses produites sur certaines machines, par exemple, des nappes pesant 500 g/m et plus, cette pâte étant caractérisée par des rendements différents et provenant de matières premières différentes, la technique conforme à l'invention pour évacuer de l'eau blanche en circulation les substances fines qui retardent l1égouttage et pour déposer cette eau blanche à un emplacement judicieusement choisi pour améliorer le drainage, en prévoyant, au besoin, des éléments de déshydratation supplémentaires, peut se tra dMire par une augmentation considérable de la capacité de production de la machine considérée. Enfin, il convient de souligner que la pompe de recirculation 18 peut etre utilisée pour incorporer des substances chimiques et autres destinées à infiseteer ou à modifier les propriétés chimiques ou structurales de la feuille. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à exemple représenté et décrit, sans sortir pour autant du cadre de l'invention. C'est ainsi que l'invention peut être appliquée à n 'importe quel type de machine produisant une nappe ou une feuille qui doit être déshydratée dans des conditions exigeant le retour ou la recirculation d'une partie, au moins, de l'eau drainée de la feuille. REVENDICATIONS 1. Procédé pour déshydrater des suspensions en améliorant la rétention des substances fines, procédé qui prévoit de diluer la suspension à une faible concentration en matières solides,à verser la suspension ainsi diluée sur une toile filtrante sans fin aux fins de filtration à travers cette toile et à enlever une nappe cohérente de matières solides de cette toile en vue de son traitement ultérieur, la suspension étant diluée avec l'eau qui s'est égouttée de la nappe et à travers la toile, caractérisé en ce que l'eau drainée à travers la nappe et la toile, entre certaines limites, et qui,a une grande concert tration en une certaine fraction des substances fines, est subdivisée en une partie destinée à la dilution de la suspension et en une partie qui, est déposée, sans modification, entre d'autres limites de la nappe reposant sur la toile, afin de récupérer la fraction de substances fines qu'elle continent par une nouvelle filtration. 2. Procédé selon la revendication l? caractérisé en ce qu'on utilise la partie de l'eau qui a traversé la nappe et la toile une seconde fois pour diluer la suspension. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on soutire cette dernière partie de l'eau à un emplacement situé sous la toile, près de l'emplacement où la suspension est versée sur la toile en mouvement et en ce qu'une fraction, au moins, de cette partie est déposée à nouveau sur la nappen en formation, mais au-delà de l'emplacement où elle a été soutirée, en considérant la direction du mouvement de la toile. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qué l'eau qui traverse ainsi la nappe et la toile au-delà de l'emplacement où elle avait été soutirée, en considérant la direction de translation de la toile est mélangée au reste de l'eau blanche en circulation. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qU7Go soutire cette dernière partie de l'eaWau-delà de l'emplacement où, une fraction au moins, de cette eau est déposée à nouveau sur la nappe et sur la toile en consi dérant la direction de translation de la toile. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on soutire cette dernière partie de l'eau sous la toile en translation, à un emplacement qui correspond approximativement à celui où une fraction, au moins, de cette eau est déposée à nouveau sur le dessus de la nappe et de la toile. 7. Appareil pour déshydrater des suspensions en améliorant la rétention des substances fines comportant des moyéns pour introduire une suspension dans des moyens d'alimentation, un organe mobile sans fin sur lequel ladite suspension est versée par lesdits moyens d'alimentation, des moyens de déshydration placés sous ledit organe mobile sans fin, une liaison entre les moyens de déshydration et les moyens d'introduction de ladite suspension afin de diluer cette dernière avant son introduction dans lesdits moyens d'alimentation avec l'eau extraite par lesdits moyens de deshydration, et des moyens pour enlever la nappe formée après deshydration sur ledit organe mobile caractérisé en ce qu'il comprend des moyens situés sous ledit organe mobile pour dévier une partie de l'eau drainée à travers celui-ci, cette eau ayant une concentration élevée en une certaine fraction des substances fines, des seconds moyens d'alimentation, placés au-dessus dudit organe mobile en aval des premiers moyens d'alimentation, et des moyens pour transférer une partie,au moines, de la fraction d'eau déviée vers les seconds moyens d'alimentation. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de déviation de l'eau sont placés sous organe mobile près des première moyens d'alimentation et en ce que les seconds moyens d'alimentation sont placés en aval de l'organe mobile, du côté de la ligne d'eau où la surface d'eau libre de la nappe disparaît. 9. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de déviation de l'eau et lesdits moyens d'alimentation secondaires sont placés au meme endroit respectivement sous et dessus de l'organe mobile. 10. Appareil selon la revendication 7,caractérisé en ce que les moyens de déviation de l'eau sont disposés à un point situé au-del des moyens d'alimentation secondaires en considérant la direction de translation de l'organe mobile. 11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 a lO,earactérisé en ce que les moyens d'alimentation secondaires sont réglables par rapport à la direction dàns laquelle ledit organe mobile se déplace. 12. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 11,caractéri- sé en ce que lesdits moyens de déshydratation sont adaptés à etre reliés sélectivement auxdits moyens d'alimentation secondaires. 13. Appareil selon la revendication 7,caractérisé eu ce qu'aux moyens alimentant en eau les moyens d'alimentation secondaires est raccorde un agencement supplémentaire pour mélanger à cette eau une substance chimique eu autre en suspension ou en solution afin que cette substance soit reteaue dans la nappe en apportant des modifications chimiques ou structurales à celle-ci.