Brevet FR2580683A1 — publié le 19861024

La présente invention concerne un procédé et un appareil pour éliminer les encres de vieux papiers et plus particuliè- rement pour désencrer de vieux papiers avec une grande rentabilité et une grande efficacité, afin d'obtenir un haut rendement en pâte papetière d'une blancheur améliorée. Il est bien connu de désencrer de vieux papiers en préparant une suspension aqueuse de pâte de vieux papiers traitée avec un produit chimique, par exemple un agent d'élimination de carbone ou un agent de blanchiment, dans un récipient de traitement, en insufflant de l'air depuis le fond du récipient dans la suspension ou pâte liquide de récupération, afin que des bulles d'air ainsi produites absorbent les particules d'encre flottant dans la pâte liquide pendant qu'elles montent à la surface de La pâte de récupé- ration, et en enLevant l'écume chargée d'encre ainsi formée à la surface de la masse liquide. Dans ce procédé de désencrage, pour accroître l'efficacité d'élimination des encres, il est important de créer une montée uniforme d'une multitude de fines bulles d'air dans la pâte liquide de récupération, afin d'augmenter les chances de contact des particules d'encre avec les fines bulles d'air. Différentes approches ont été tentées pour atteindre ce but. Par exemple, les brevets des EUA n 4 186 094 et n 4 347 128 décrivent une approche selon laquelle un courant tourbillonnaire de pâte liquide de récupération est formé dans un récipient de traitement, des quantités supplémentaires de pâte liquide de récupération sont introduites dans le récipient tangentiellement au courant tourbiLlon- naire, afin de faire pénétrer la pâte nouvellement introduite dans ce courant, et des bulles d'air sont insufflées dans le courant tourbillonnaire. Cependant, l'efficacité d'élimination d'encre de ce procédé n'est pas satisfaisante. La demande de brevet japonais non examinée n 50-25804, publiée le 18 Mar 1975, au nom de Escher Wyss GmbH décrit une autre approche, selon laquelle de l'air est insufflé à travers une multitude de trous perforés dans une plaque fixée au fond d'un récipient de traitement. La demande de brevet allemand DE-OS n 2 409 235, publiée le 23 Octobre 1975, également au nom de Escher Wyss GmbH, décrit encore une autre approche, selon laquelle de l'air est insufflé à travers une multitude de trous formés dans la paroi laté- raLe d'un tuyau d'insufflation d'air fixé dans la partie inférieure d'un récipient de traitement. Cependant, des matières étrangères contenues dans la pâte de récupération bouchent facilement les trous et L'effet d'élimination d'encre obtenu n'est pas satisfaisant. On considère généralement que La blancheur de la pâte désencrée est améliorée lorsqu'on augmente Le rapport (G/L) du volume total de bulles d'air G dans le récipient de traitement au volume L de la pâte liquide de récupération dans le récipient. On considère cependant aussi que l'amélioration de la blancheur de la pâte désencrée arrive à une limite et ne s'améliore plus à partir d'un certain point, même si l'on augmente le rapport G/L plus encore. Autrement dit, on considère généralement qu'une forte augmentation du volume total (G) des bulles d'air n'apporte pas Le résultat recherché en ce qui concerne l'amélioration de La blancheur désirée de la pâte désencrée et n'est pas économique. Pour cette raison, dans Les procédés de désencrage classiques, le rapport G/L est maintenu à une valeur relativement faible, c'est-à-dire à 1,5 ou plus, mais inférieur à 5. De plus, dans les documents décrivant les procédés et les appareils de désencrage classiques, il est indiqué qu'il est très difficile et non économique d'augmenter le rapport G/L au-delà de 5. Dans l'autre approche, la pâte de récupération traitée par les bulles d'air est ensuite lavée une ou plusieurs fois avec de l'eau fraîche. Ce processus de lavage se traduit par une diminution du rendement en pâte désencrée et aussi par une pollution de l'eau des environs par l'eau usée provenant du processus de lavage. Dans ces conditions, l'industrie désirerait disposer d'un procédé et d'un appareil nouveaux permettant un désencrage.. efficace avec une haute rentabilité et avec un rendement éLevé.Mn pâte désencrée de blancheur améliorée. L'invention vise à répondre à ces besoins. Selon l'invention, un procédé pour éliminer les encres de vieux papiers, consistant à introduire une suspension aqueuse de pâte de vieux papiers ou pâte liquide de récupération dans un récipient de traitement, à insuffler des bulles d'air dans la pâte liquide pour qu'elles absorbent des particules d'encre de la pâte liquide pendant qu'elles montent à la surface de la pâte liquide et à enlever l'écume chargée d'encre de la surface de la pâte liquide, est caractérisé en ce que, pendant l'opération d'insufflation d'air, on insuffle une quantité d'air correspondant au rapport: G/L > 5 s 3 ou L représente le volume en m de pâte liquide dans le récipient de traitement et G représente le volume total en Nm3 des buttLles d'air insufflées dans la pate liquide. Il est préférable, dans le procédé selon l'invention, que les bulles d'air soient insufflées dans la pâte liquide de récupération à travers une multitude d'orifices formés dans la paroi latérale d'au moins un cylindre creux disposé horizontalement dans la partie inférieure du récipient de traitement. Il est également préférable de faire tourner ce cylindre autour de son axe horizontal. L'appareil selon l'invention pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend un récipient de traitement destiné à contenir une suspension aqueuse de pâte de vieux papiers ou pâte liquide de récupération et présentant une entrée et une sortie pour la pâte liquide, qui est caractérisé en ce que, en outre, il comprend au moins un cylindre d'insufflation d'air, disposé horizontalement dans la partie inférieure du récipient de traitement, présentant un grand nombre d'orifices d'insufflation d'air dans sa paroi laté- rale et raccordé à une source d'air, le cylindre étant rotatif autour de son axe horizontal, ainsi qu'un dispositif pour enlever l'écume qui se forme à la surface de la pâte liquide dans le récipient de traitement. D'autres caractéristiques et avantages de L'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - La figure 1 est une coupe verticale schématique d'un mode de réaLisation de l'appareil selon l'invention; - la figure 2 est une coupe axiale schématique, prise suivant la Ligne II-II de figure 1, du récipient de traitement; - la figure 3 est une coupe horizontaLe schématique, prise suivant la ligne III-III de figure 2,du même récipient; - la figure 4 est une vue en perspective d'un cylindre horizontal d'insufflation d'air utilisable dans L'appareil selon l'invention; - la figure 5 est une coupe verticale prise suivant la ligne IV-IV de figure 4 de ce cylindre; et - la figure 6 est un graphique pour illustrer la relation entre le rapport GIL et l'amélioration de la blancheur de la pâte désencrée. Pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, des papiers usagés sont transformés par des processus habituels en une pâte aqueuse de récupération qui est ensuite introduite dans un récipient de traitement, ayant de préférence la forme d'une cuve verticale. Ensuite, on insuffle de l'air dans la pâte liquide contenue dans le récipient. Il est préférable que l'air soit insufflé à travers un grand nombre d'orifices formés dans la paroi latérale d'au moins un cylindre disposé horizontalement dans la partie inférieure du récipient de traitement, de préférence pendant que ce cylindre tourne autour de son axe horizontal. L'air introduit est ainsi transformé en une multitude de fines bulles d'air qui sont destinées à absorber des particules d'encre flottant dans la pâte liquide pendant qu'elles montent des orifices jusqu'à la surface de la pâte dans le récipient. Les bulles ainsi chargées d'encre forment une écume à la surface de la pâte liquide et cette écume est ensuite enlevée. Les figures 1, 2 et 3 représentent un récipient de traitement (flottateur) 1, dans la partie inférieure duquel est disposé au moins un cylindre horizontal 2 d'insufflation d'air. Ce cylindre possède un grand nombre d'orifices 3 d'insufflation d'air et est raccordé à une source d'air comprimé (non représentée sur les dessins). Le cylindre 2 peut tourner autour d'un axe horizontal 4. Une pâte liquide de récupération S, contenant des particules d'encre et provenant d'une source (non représentée), est introduite dans le récipient 1 à travers une tubulure d'entrée 5; la pâte traverse le récipient et en est ensuite déchargée à travers une tubulure 6. Lorsque le récipient 1 est rempli de pâte liquide de récupération S, de l'air provenant d'une source (non représentée) est insufflé en elle à travers le cylindre horizontal d'insufflation 2 et les orifices 3, pendant que le cylindre horizontal 2 est animé d'une rotation. Il se forme ainsi une multitude de bulles d'air 7 distribuées dans toute la pâte liquide S contenue dans le récipient 1. Les bulles d'air 7 montent à la surface 8 de la pâte S et absorbent pendant leur montée les particules d'encre qu'elles rencontrent et qui flottent dans la pâte liquide S, en les liant aux interfaces entre les bulles d'air 7 et le milieu liquide de la pâte aqueuse. En atteignant la surface 8 de la pâte de récupération, les bulles d'air 7 chargées d'encre y forment une écume 9. Cette écume chargée d'encre est enlevée de la surface de la pâte S par un dispositif d'écumage 10. Ce dernier comporte un certain nombre de pales 11 tournant autour d'un arbre 12. La rotation des pales 11 produit la décharge de l'écume 9 formée à la surface 8 dans une goulotte d'évacuation d'écume 13. L'écume ainsi évacuée passe sous un dispo- sitif d'aspersion d'eau 14 et s'écoule ensuite dans un séparateur airliquide 15 en vue de la séparation du liquide chargé d'encre et de l'air. L'air sépare est déchargé à l'atmosphère extérieure par une pompe 16. Le liquide chargé d'encre 17 est recueilli dans un récipient 18 et est ensuite déchargé à l'extérieur ou, si nécessaire, est introduit dans un appareil de désencrage secondaire (flottateur secondaire) (non représenté). Dans le procédé et l'appareil selon L'invention, il est important que l'air soit introduit dans la pâte liquide de récupération S en une quantité correspondant au rapport: G/L a 5 (I) o L représente le volume en m3 de la pâte S dans le récipient de traitement 1 et G représente le volume total en Nm3 des bulles d'air 7 insufflées dans la pâte S contenue dans le récipient de traitement 1. Le rapport G/L est de préférence de 10 ou davantage. Il s'est révélé que l'augmentation du rapport G/L à 5 ou davantage est très efficace pour améliorer la blancheur de la pâte désencrée; lorsque ce rapport est inférieur à 5, la blancheur de la pâte obtenue et l'efficacité de désencrage ne sont pas satisfaisantes. Pour introduire l'air avec le grand rapport (G/L) précité dans la pâte liquide de récupération, il est préférable de faire tourner le cylindre horizontal d'insufflation 2 et de réaliser les orifices d'insufflation d'air 3 de la paroi latérale de ce cylindre sous forme de tuyères saillantes afin de produire en même temps un effet d'agitation de la pâte liquide S et d'améliorer la transformation de l'air en petites bulles 7. Dans le procédé selon l'invention, il est préférable que la pâte S dans le récipient de traitement 1 soit agitée. A cet effet, comme on peut le voir sur les figures 4 et 5, les orifices 3 sont formés chacun par une courte tuyère 3b avec un passage 3a pour l'éjection de l'air. Le cylindre horizontal 2 peut également être équipé d'un certain nombre de palettes d'agitation 19, comme représenté sur la figure 2, qui s'étendent radialement vers l'extérieur à partir de la paroi latérale 2a du cylindre 2. Lorsque le cylindre horizontal 2 est animé d'une rotation à une vitesse circonférentielle prédéterminée, de préfé- rence comprise entre 6 et 11 m/s, les tuyères 3 ou les palettes 19 agitent la pâte liquide de récupération S, de manière à accélérer le contact des bulles d'air 7 avec les particules d'encre et à promouvoir la vitesse de montée des bulles d'air à travers la pâte S. Une autre manière de promouvoir le contact des bulles d'air 7 avec les particules d'encre consiste à rendre la taille des bulles d'air aussi petite que possible, à tel point que leur vitesse de montée devient très faible. On peut ajuster la taille des bulles d'air 7 à la valeur désirée en agissant sur le diamètre intérieur des passages 3a, la longueur des tuyères 3b, le rapport de l'aire de section droite totale des orifices 3 d'insufflation d'air à la surface latérale totale 2a du cylindre horizontal 2, la vitesse circonfé- rentielle de ce cylindre, Le débit de l'air insufflé et la pression de cet air. Par exemple, il est préférable que, dans l'opéra- tion d'insufflation d'air, le débit de l'air insufflé corresponde à la relation: 0,5 6 g/A S 2 (II) o g représente Le débit d'insufflation d'air en Nm3/min et A repré- sente la section droite horizontale en m2 du récipient de traitement 1. Il est préférable que cette relation soit: 1 4 g/A. 2 Si le rapport g/A est inférieur à 0,5, il peut devenir difficile d'obtenir pour Le rapport G/L une valeur de 5 ou davantage. A L'inverse, si le rapport g/A est supérieur à 2, la taille des bulles d'air 7 formées risque parfois de devenir excessive, ce qui entraîne un phénomène de secouement indésirable dans la pâte liquide S. Lorsque le rapport g/A est maintenu entre 0,5 et 2, Le rapport G/L peut être maintenu à 5 ou davantage, sans que cela entraîne des phénomènes de pulsation dans la pâte S. IL est préférable que le diamètre intérieur des tuyères d'insufflation d'air 3 soit compris entre 5 et 40 mm, de préférence entre 15 et 35 mm. Le diamètre intérieur du passage 3a des tuyères doit être déterminé en tenant compte de la vitesse de rotation du cylindre horizontal 2, du niveau de la suspension aqueuse de pâte de récupération S dans le récipient 1, de la con- centration en pâte de cette suspension et d'autres paramètres de fonctionnement. La longueur 3b des tuyères 3, à partir de la surface Latérale 2a du cylindre 2, est de préférence comprise entre 2,5 et 20 mm, de préférence entre 3 et 10 mm. Les orifices 3 définis par de telles tuyères sont hautement efficaces pour promouvoir le contact entre Les particules d'encre et les bulles d'air 7 dans la pâte liquide S. Dans le procédé de l'invention, il est préférable que la pâte de récupération S dans le récipient de -traitement 1 s'écoule vers le bas à contre-courant avec les bulles d'air 7 qui s'élèvent de chaque cylindre horizontal 2 et s'écouLe ensuite vers le haut dans le même sens que les bulles. Lorsque l'air est insufflé à partir de deux ou davantage de cylindres horizontaux 2, cet écoulement de la pâte S vers le bas puis vers le haut peut être répété deux fois ou plus. Pour produire cet écoulement vers le bas puis vers le haut, le récipient de traitement 1 est de préférence partagé en au moins deux compartiments séparés par au moins une cloison verticale. Les figures 1, 2 et 3 montrent trois cloisons verticales 21, 22 et 23 à l'intérieur du récipient 1. Chacune des deux cloisons 21 et 22 est située au-dessus d'un cylindre horizontal 2 et s'étend depuis un point situé audessus de la surface 8 de La pâte liquide S jusqu'à un point situé près du cylindre 2 corres- pondant à travers la masse liquide. La troisième cloison verticale, 23, est située entre les deux cylindres horizontaux 2, situés à faible distance l'un de l'autre, et s'étend verticalement depuis le fond 24 du récipient 1 jusqu'à un point près de La surface 8 de la pâte liquide S. Comme on peut le voir sur la figure 2, le volume intérieur du récipient de traitement 1 est ainsi partagé en quatre compartiments A, B, C et D par les cloisons verticales 21, 22 et 23. Les compartiments A et B respectivement les compar- timents C et D communiquent l'un avec l'autre à la partie inférieure du récipient 1, sous l'extrémité inférieure de la cloison 21 ou 22 concernée et autour du cylindre horizontal 2. De plus, les compar- timents B et C communiquent l'un avec l'autre à la partie supérieure du récipient 1, au-dessus du bord supérieur de la cloison 23. La pâte liquide S introduite par la tubuLure d'entrée 5 s'écoule vers le bas à travers le compartiment A, à contre-courant avec les bulles d'air 7 montantes, puis vers le haut à travers le compartiment B, donc dans le même sens que les buttlles d'air 7. Ensuite, la pâte S descend à travers le compartiment C pour remonter ensuite de la même manière par le compartiment D avant de sortir enfin du récipient 1 par la tubulurede sortie 6. Pendant que la pâte liquide S traverse successivement les compartiments A à D, les bulles d'air 7 absorbent les particules d'encre contenues dans la pâte. L'écume 9 chargée d'encre qui se forme ainsi à La surface 8 de la masse liquide dans le récipient est enlevée de la manière décrite dans ce qui précède par le dispositif d'écumage 10. La circulation alternativement descendante et montante décrite ci- dessus de la pâte S est hautement efficace pour promouvoir le contact des particules d'encre avec Les bulles d'air 7 et pour améliorer l'efficacité de désencrage. Le mode de réalisation de l'appareil représenté sur les figures 1, 2 et 3 comporte deux cylindres horizontaux 2 et le récipient de traitement 1 est partagé en quatre compartiments. Un appareil selon l'invention peut cependant contenir aussi un seul cylindre horizontal et deux compartiments, ou trois ou davantage de cylindres horizontaux 2 et 6 ou davantage de compartiments. La vitesse de montée des bulles d'air 7 chargées d'encre varie en fonction de la concentration et de La température de la pâte S. Plus faible est la concentration et plus élevée est la température de La pâte S, plus grande sera l'efficacité de désen- crage. La suspension S possède de préférence une concentration (en pâte sèche) comprise entre 0,5 et 1,5% et une température de 10 à 50 C. Dans le procédé selon l'invention, les effets combinés de l'agitation intense de la pâte liquide par la rotation du ou des cylindres horizontaux 2 avec les orifices 3 et de l'insuf- flation d'air avec le rapport élevé précité G/L de 5 ou plus produi- sent un excellent contact des bulles d'air 7 avec les particules d'encre contenues dans la pâte S et favorisent l'efficacité de désencrage et la blancheur de la pâte désencrée obtenue. Exemple L'invention est illustrée en outre par l'exemple suivant qui est seulement représentatif et ne limite aucunement le cadre de l'invention. On effectue le défibrage de vieux papiers pour en former une pâte aqueuse liquide, que l'on traite avec un agent de désencrage et un agent de blanchiment. La solution aqueuse obtenue possède une concentration de pâte à l'état sèche de 1,1%. On introduit cette suspension ou pâte liquide blanchie à différents débits (M) dans un récipient de traitement comme celui représenté sur les figures 1, 2 et 3, possédant une aire de section droite A de 0,4 m2 et une capacité de 800 l; plus préci- sément, les débits utilisés sont de 26, 40, 80 et 160 l/min. Le récipient de traitement contient deux cylindres d'insufflation d'air, possédant chacun une longueur de 1 m, un diamètre intérieur de 78 mm et 200 tuyères d'insufflation d'air ayant chacune une longueur de mm et un diamètre intérieur de 11,4 mm. La distance entre la surface de la pâte liquide de récupération contenue à l'intérieur du récipient et l'axe horizontal des cylindres est de 1,5 m. On insuffle l'air avec un débit de 0,15 à 1,21 Nm3/min à une température de 30 C. Lorsqu'on effectue l'opération avec un rapport G/L de 5 et un rapport g/A de 0,38, on obtient une amélioration de la blancheur de la pâte obtenue de 9% comparativement à la pâte de récupération blanchie. Lorsqu'on effectue l'opération avec un rapport G/L de 5 et un rapport g/A de 1,16, l'amélioration de la blancheur de la pâte obtenue est de 7,3%. Avec un rapport G/L de10 et un rapport g/A de 0,38, l'amélioration de la blancheur de la pâte obtenue est de 12,2%. Avec un rapport G/L de 10 et un rapport g/A de 1,16, l'amélioration de la blancheur de la pâte obtenue est de 9,8%. On voit sur le diagramme de la figure 6 que l'amélioration (en %) de la blancheur de la pâte obtenue est satis- faisante lorsque le rapport G/L est de 5 ou plus. La figure 6 fait également ressortir qu'un rapport g/A très élevé, de 3, 08, n'est pas adéquat pour améliorer la blancheur de la pâte, même si le rapport G/L est de 5 ou davantage. e R E V E N D I C AT IO NS 1. Procédé pour éliminer les encres de vieux papiers, consistant à introduire une suspension aqueuse de pâte de vieux papiers ou pâte liquide de récupération (S) dans un récipient de traitement (1), à insuffler des bulles d'air (7) dans la pâte liquide pour qu'elles absorbent des particules d'encre de pâte liquide pendant qu'elles montent à la surface (8) de la pâte liquide et à enlever l'écume (9) chargée d'encre de la surface de la pâte liquide, caractérisé en ce que, pendant l'opération d'insufflation d'air, on insuffle une quantité d'air correspondant au rapport: G/L a 5 (I) o L représente le volume en m3 de pâte liquide (S) dans le réci- pient de traitement (1) et G représente le volume total en Nm des bulles d'air insufflées dans la pâte liquide. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le rapport G/L est de 10 ou plus. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on insuffle les bulles d'air dans la pâte liquide (S) à travers un grand nombre d'orifices (3) formés dans la paroi latérale d'au moins un cylindre creux (2) disposé horizontalement dans la partie infé- rieure du récipient de traitement (1) 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequeL on agite la pâte liquide (S) pendant l'insufflation d'air. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel on produit l'agitation en faisant tourner le cylindre (2) autour de son axe (4) horizontal. 6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, pendant l'opération d'insufflation d'air, le débit de l'air insufflé correspond à la relation: 0,5 o g représente le débit d'insufflation d'air en Nm3/min et A repré- sente la section droite horizontale en m du récipient de traitement (1). 7. Procédé selon la revendication 3, dans lequel, pendant l'opération d'insufflation d'air, la pâte liquide (S) dans le récipient (1) s'écoule vers le bas à contre-courant avec les bulles d'air (7) montant de chaque cylindre horizontal (2), puis s'écoule vers le haut dans le même sens que les bulles d'air montant du cylindre horizontal. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel on insuffle de l'air à partir de deux ou davantage de cylindres hori- zontaux (2) et on répète deux ou davantage de fois l'écoulement vers le haut et vers le bas de la pâte liquide (S). 9. Appareil pour éliminer les encres de vieux papiers, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 8, possédant un récipient de traitement (1), destiné à contenir une suspension aqueuse de pâte de vieux papiers ou pâte liquide de récupération (S) et présentant une entrée (5) et une sortie (6) pour la pâte liquide, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un cylindre (2) d'insufflation d'air, disposé horizontalement dans la partie inférieure du récipient de traitement (1), présentant un grand nombre d'orifices (3) d'insufflation d'air dans sa paroi laté- rate et raccordé à une source d'air, le cylindre étant rotatif autour de son axe horizontal (4), ainsi qu'un dispositif (10) pour enlever l'écume (9) qui se forme à la surface (8) de la pâte liquide (S) dans le récipient de traitement (1). 10. Appareil selon la revendication 9, dans lequel le récipient (1) est partagé en aux moins deux compartiments (A, B, Cs D) qui communiquent l'un avec l'autre à la partie supérieure ou à la partie inférieure des compartiments et qui sont séparés l'un de l'autre par au moins une cloison verticale (21, 22, 23). 11. Appareil selon la revendication 10, dans lequel la cloison verticale (21, 22) est située au-dessus du cylindre horizontal d'insufflation d'air (2) et s'étend verticalement d'un point situé au-dessus de la surface (8) de la pâte liquide (S) à L'intérieur du récipient de traitement (1) et à travers la pâte liquide jusqu'à proximité du cylindre d'insufflation d'air (2). 12. Appareil selon la revendication 1, dans lequel la cloison verticale (23) est située entre deux cylindres horizontaux d'insufflation d'air (2), disposés à faible distance l'un de l'autre, et s'étend verticalement depuis le fond du récipient (1) jusqu'à près de la surface (8) de la pâte Liquide (S) dans le récipient. 13. Appareil selon la revendication 9, dans lequel les orifices d'insufflation d'air (3) sont formés par des éléments faisant saillie de la surface latérale (2a) du cylindre horizontal (2).