Brevet FR2278839A1 — publié le 19760213

L'invention est relative à la mise en valeur de parties au moins des déchets produits au cours de la fabrication de pâtes papier, d'une part, et du papier lui-même à partir de ces pâtes, d'autre part. Ces déchets sont en particulier constitués par les eaux rEsiduaires ou boues qui sont produites dans ces fabrications. Ces boues représentent des volutes extrtmewent importants qui doivent maintenant faire l'objet de traitements dépolluants extrêmement coûteux, en vertu des législations de plus en plus sévères dans la plupart des pays à l'égard des industries polluantes. Les fabricants sont donc amenés b dépenser des sommes considurables pour se débarrasser de ces boues qui doivent, soit tre transportées vers des zones d'épandage, soit tre incinérées. Dans ce but, les industries de pate à papier et de fabrication de papier stéquipent progressivement d'installations destinées à décanter et à traiter les énormes débits de déchets liquides qu'elles produisent. Ces installations comportent le plus souvent des bassins de décantation et des dispositifs de filtration pour séparer et concentrer les parties solides des liquides polluants. Le cott en énergie du traitement de ces matières semi-solides est alors considérable pour d'abord évaporer une partie de l'eau contenue dans ces matières semi-solides et pour ensuite effectuer leur combustion. Il faut enfin traiter les gaz de combus- tion pour réduire leur capacité polluante. Le foisonnement, l'état semi-pateux, l1odeur, etc. de ces boues constituent en tout état de cause et malgré tous les traitements envisagés un problème pour l'environnement. Une grande partie de ces inconvénients est due aux teneurs de ces boues en matières cellulosiques, dont la décomposition soit se fait naturellement, soit néme est provoquée. Ces matières cellulosiques (fibres cellulosiques, hémicel- luloses, etc.) sont en général irrécupérables par les industries productrices de ces boues. Selon l'invention, il a été constaté qu'une partie de ces déchets, plus particulièrement les "boues primaires", était transformable de façon à fournir des produits utiles dans des fabrications différentes de celles ayant produit ces boues, de sorte que ce qui, antérieurement, ne constituait qu'un déchet gênant, encombrant et nocif, devient en fait une matière première recherchée. L'invention concerne plus particulièrement l'application des matières cellulosiques contenues dans les "boues primaires" en tant que matières premières utilisables dans la fabrication des cartons, plus particulièrement des cartons gris ou cartons-feutres, ces matières cellulosiques pouvant, après séparation de tout ou partie des constituants minéraux, notamment des constituants minéraux libres, qui les accompagnent dans ces "boues primaires", être substituées au moins en partie notamment aux fibres de patte de vieux papiers et à la pâte mécanique utilisée dans ce genre d'industrie. Les "boues primaires" sont essentiellement de deux origines Le premier type de "boues primaires est produit i titre de déchets dans la fabrication de patte à papier X partir de cellulose naturelle, notamment de bois, par les procédés mécaniques, chimiques ou semi-chimiques bien connus dans l'état de la technique. Ces traitements visent en particulier å séparer les fibres de bois et d dissoudre la lignine qui les retenait assemblées. Les déchets de cette production sont donc formés par des volumes considérables de liquide contenant notamment de la lignine k l'état dissous et des proportions non négligeables de fibres cellulosiques. Malgré les efforts entrepris jusqu'd ce jour, les pertes en cellulose restent appréciables, et sont à l'origine, en grande partie, des difficultés rencontrées lors du traitement dépolluant de ces boues résiduaires. Les "boues primaires" sont, dans ce type de déchets, constituées par les matières semi-solides obtenues après décantation et sédimentation des boues produites par les usines de fabrication de pâte à papier. On sait en effet que dans les traitements conventionnels les boues sortant des usines de fabrication de pâte à papier sont soumises 9 de telles opérations de décanta- tion ou de sédimentation pour séparer les matières semi-solides, qui décantent et qui contiennent la plus grande partie des charges cellulosiques et minérales de ces boues, et les "boues secondaires" formées de suspensions de matières plus fines, parmi lesquelles des micelles cellulosiques non décantées.Ces "boues primaires" font en général l'objet des traitements d'évaporation et de combustion qui ont été évoqués plus haut, tandis que les "boues secondaires" sont soumises à des traitements de dégradation biologique ayant en particulier pour but la destruction des susdites micelles cellulosiques. La durée de la décantation doit,dans le cas de l'invention, faire l'objet d'un compromis entre la nécessité de réaliser cette décantation pendant un temps suffisamment long pour récupérer la majeure partie des fibres cellulosiques et la nécessité de ne pas trop prolonger cette décantation pour éviter une dégradation substantielle de ces fibres sous l'effet des phénomènes de fermentation naturelle qui se produisent dans les bacs de décantation. De préférence, les "boues primaires" font d'abord l'objet d'un traitement mécanique de séparation des fibres cellulosiques qu'elles contiennent. De préférence aussi, ces boues primaires sont ensuite encore soumises i une opération de lavage préalable. Une autre source importante de "boues primaires" est constituée par les eaux résiduaires de papeterie, telles qu'obtenues lors de la fabrication de feuilles de papier i partir de ptte très diluée. Les eaux résiduaires qui, en particulier, traversent les bandes de feutre sur lesquelles sont formées les feuilles de papier au cours de la fabrication, contiennent des proportions non négligeables de fibres cellulosiques. Des efforts importants ont été réalisés par l'industrie papetière pour limiter la proportion des fibres perdues de cette manière, voire pour recycler une partie au moins des fibres ainsi perdues.Il n'a cependant pas été possible de récupérer la totalité des fibres, ne seraitce que parce que les derniers résidus, essentiellement constitués de fibres courtes, ne sont en fait guère utilisables pour la fabrication de papiers de qualité convenable. Dans ces conditions, l'industrie papetière a toujours renoncé k faire un quelconque usage de ces derniers résidus, qui représentent néanmoins souvent de 1 à 2 X de la totalité de la matière cellulosique initialement ntise en oeuvre. Les suspensions obtenues, qui contiennent également souvent des charges minérales du type de celles utilisées dans la fabrication du papier, peuvent être directement utilisées comme "boues primaires" dans le cadre de l'invention. Conformément à une caractéristique importante de l'invention, il est important de séparer au préalable au moins une partie des matières minérales, notamment les matières minérales libres, qui accompagnent les matières d'origine cellulosique dans les "boues primaires". Ces matières sont alors aptes b remplacer au moins en partie les matériaux classiques (fibres de vieux papiers, pâte mécanique) qui sont traditionnellement mis en oeuvre, notamment dans la fabrication de cartons gris et cartons-feutres. D'une façon générale les matières de récupération selon l'invention peuvent être substituées au moins en partie aux matériaux classiques susdits, dans toutes les fabrications dans lesquelles ces derniers sont normalement utilisés. Les éléments solides non cellulosiques présents dans les boues sont par exemple du sable ou du carbonate de calcium. Ces particules plus denses que la cellulose sont avantageusement éliminées par des techniques de séparation par gravitation. On a de préférence recours pour cette séparation b des dispositifs du type cyclone, dans lesquels les particules lourdes peuvent être éliminées dans une opération menée en continu. Ces opérations de séparation peuvent être réalisées directement sur les boues elles-mêmes ou à partir de concentrés de ces boues qui sont remis en suspension dans l'eau avant d'effectuer la séparation sus-indiquée. On aura recours i cette dernière technique en particulier lorsqu'elle n'est pas mise en oeuvre i l'endroit même de la production de la pâte à papier ou du papier, selon le cas. En effet les liquides qui entrent pour une part très importante (60 i 90 X) dans la composition des boues, sont gênantes d plusieurs titres. En premier lieu, ils- alourdissent de façon inutile ces boues, ce qui en rend le transport et/ou le stockage particulièrement onéreux; de plus, ils favorisent les phénomènes de dégradation de la cellulose; enfin, ils contiennent généralement en solution des produits qui, s'ils apparaissent en quantité trop importante, rendent ces boues impropres å tout usage. La réduction de la teneur en liquide des "boues primaires" peut être réalisée de toute façon en soi connue, par exemple par pressage ou par filtration sur filtres-presses. Lorsque lesnboues primaires"ne sont pas immédiatement utilisées, on incorpore avantageusement des agents antibiotiques aux boues ou aux concentrés de boues obtenus dans les conditions précitées, pour prévenir les dégradations biologiques. Un tel traitement est particulièrement souhaitable, par exemple lorsque les boues ne sont pas utilisées sur les lieux de leur production et que les temps de transport et de stockage jusqu' leur utilisation risquent d'être relativement longs. Les proportions des matières traditionnellés utilisées dans les fabrications des cartons gris ou cartons-feutres qui peuvent être remplacées par les matières de récupération extraites des "boues primaires" dépendront entre autres de la nature des boues utilisées, voire me du stade de la fabrication de la pâte à papier ou du papier où elle a été obtenue. On peut eatre amené b pratiquer des mélanges de matières de différentes origines et à pratiquer un traitement d'homogénéisation de ces mélanges afin que les utilisateurs n'aient pas à modifier en permanence les réglages de leurs machines. Ce n'est donc qu'à titre tout & fait indicatif que lton signalera que lton peut remplacer environ 10 à environ 40 %, de préférence d'environ 20 & environ 30 %, des matières premières utilisées de façon classique pour la fabrication des cartons gris ou cartons-feutres par des quantités équivalentes des matières récupérées i partir des "boues primaires". t' invention fournit donc une source de matières premières nouvelles extremement bon marché et qui permet la rentabilisation de quantités considérables de dérivés cellulosiques qui autrement seraient perdus. On admet que les quantités de cellulose qui sont perdues au cours de la fabrication des putes b papier se situent entre environ 2 et environ 5 % de la quantité de cellulose contenue dans la production globale de pate & papier. Les quantités perdues dans les boues primaires au niveau de la fabrication du papier se situent souvent entre environ 1 et environ 2 % de la quantité de -matières cellulosiques mise en oeuvre.On constate que l'application selon l'invention permet la rentabilisation des "boues primaires" contenant !ne moins de 1 % de matières cellulo siques initiales. L'invention sera encore illustrée dans ce qui suit par des exemples qui ne sont fournis naturellement qu'à titre illustratif. EXEMPLE 1.- Fabrication de carton-feutre utilisant les boues provenant de la fabrication de pite semi-chimique. Les boues de décantation provenant de la fabrication de la pâte à papier semi-chimique à partir de bois de feuillus donnent, après filtration, un résidu humide qui contient en moyenne 20 % de matière sèche. Cette matière sèche contient moins de 10 X de sable et de matières minérales, et de l'ordre de 90 % de matières organiques, principalement d'origine cellulosique (fibres cellu losiques, hémicelluloses,...). La proportion de matières cellulo siques contenues dans le résidu humide varie donc entre environ 15 et environ 18 %. On soumet ce résidu humide i un traitement de pressage en continu ou en discontinu pour éliminer le maximum de liquide. La matière pressée est ensuite mise dans l'eau, b l'intérieur d'un récipient de volume suffisant, sous agitation à l'aide de pales en rotation. Le récipient est avantageusement de forme conique vers le bas de manière d permettre la création d'un effet cyclone et la séparation des constituants lourds et des constituants légers de la matière en suspension, en l'occurrence du sable, d'une part, et des fibres cellulosiques, d'autre part. Les parties lourdes se rassemblent dans le fond, les parties légères sont déversées en continu ou en discontinu par la partie supérieure, soit pour être stockées en vue d'un emploi quasi-immédiat, soit pour être filtrées sur un tamis approprié. Dans cette dernière hypothèse, la couche de fibres filtrées- retenues sur le tamis passe dans un système connu de presse pour former une pâte de carton écrue destinée à être expédiée vers les usines utilisatrices au même titre que d'autres matières premières telles que vieux papiers, pate neuve, etc. Dans le cas de l'emploi quasi-immédiat, la suspension de fibres débarrassées du sable est déversée dans les cuviers des lignes classiques de fabrication du carton, dans les proportions convenables pour l'obten- tion d'une qualité de carton souhaitée. Les matières obtenues sont aptes i remplacer en partie les fibres des pattes mécaniques et les vieux papiers dans la fabrication de carton-feutre. Ainsi est-il possible, dans une fabrication classique de carton-feutre mettant en oeuvre une composition classique contenant 50 X de fibres provenant de pâte de chiffons, 20 % 9 30 % de fibres de patte mécanique et 20 à 30 X de fibres de pâte de vieux papiers, de remplacer 15 X de la pate mécanique et 15 X de la patte de vieux papiers par les proportions pondérales équivalentes des susdites matières, sans modifier sensiblement les caractéristiques du carton-feutre obtenu à partir de la composition classique. EXEMPLE 2.- Fabrication de carton gris & partir d'une composition contenant une matière extraite des boues formées dans une fabrication de pâte au bisulfite. La pâte au bisulfite conduit A des boues dont la teneur en matières solides est, en moyenne, de 30 % en poids. La partie solide contient en moyenne 10 à 15 % de sable, 30 A 40 % de carbonate de calcium et 30 à 50 X de matières organiques, principale ment cellulosiques (fibres courtes de feuillus, fibres longues de résineux, hémicelluloses, etc.). La boue est liste en suspen sion dans une enceinte du type cyclone afin de séparer les particules lourdes t grains de sable, grains de carbonate de calcium non incorporés dans les fibres.La suspension déversée i la partie supérieure de l'enceinte cyclone est ensuite wdégrilllet pour retirer les petits morceaux de bois qu'elle contenait encore. A ce stade, deux roies sont possibles qui comprennent respectivement les opérations suivantes s 1 - passage de la suspension dans un appareil de désagréga tion si nécessaire, - tamisage des fibres, - pressage de la couche de fibres pour en éliminer la ma jeure partie de l'eau et obtention d'une pate de carton écrue, 2 - utilisation quasi-immédiate de la suspension en la déver sant dans un cuvier d'une ligne de fabrication classique de carton. Les matières obtenues sont utilises avec succès dans la fabrication de carton gris pour tubes spiralés. Le remplacement de 20 k 30 X en poids de la pte de vieux papiers normalement utili sée dans cette fabrication, par la quantité correspondante de la matière cellulosique récupérée, ne modifie pas sensiblement les propriétés des cartons gris obtenus. EXEMPLE 3. On a également utilisé avec succès un mélange à parties égales de matières de récupération des exemples 1 et 2 dans la production de cartons-feutres du type de ceux qui sont produits 9 partir de la combustion classique indiquée dans l'exemple 1. En particulier, 15 X de la p & e mécanique et 15 X de la pâte de vieux papiers ont été remplacés par une quantité équivalente du susdit mélange. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Application à la fabrication de cartons ou analogues, notamment de cartons gris ou cartons-feutres, des matières cellulosiques contenues dans les "boues primaires, après élimination d'une partie au moins des constituants minéraux initialement contenus dans ces"boues primaires" 2. Application selon la revendication 1, caractérisée en ce que les matières cellulosiques originaires de "boues primaires" sont utilisées en lieu et place d'environ 10 à environ 40 % en poids des matières constitutives des pâtes utilisées pour la fabrication desdits cartons. 3. Application selon la revendication 1, caractérisée en ce que les matières cellulosiques originaires de "boues primaires" sont utilisées en lieu et place d'environ 20 à environ 30 % en poids des matières constitutives des pâtes utilisées pour la fabrication desdits cartons. 4. Application selon l'une quelconque des revendications 2 et 32 caractérisée en ce que les matières originaires desnboues primaires" sont utilisées en remplacement des fibres de vieux papiers et de la pâte mécanique normalement utilisées pour la constitution des pâtes utilisées dans la fabrication desdits cartons. 5. Cartons, notamment cartons gris ou cartons-feutres, caractérisés en ce qu'environ 10 à environ 40 % de leur teneur en matières cellulosiques proviennent de "boues primaires': 6. Cartons, notamment cartons gris ou cartons-feutres, caractérisés en ce qu'environ 20 i environ 30 X de leur teneur en matières cellulosiques proviennent de "boues primaires" 7."Boues primaires'1 débarrassées de leurs constituants miné raux & X état libre