Brevet FR2612212A1 — publié le 19880916

PROCEDE ET INSTALLATION POUR LE RECYCLAGE DE VIEUX PA- PIERS IMPRIMES. L'invention concerne un nouveau procédé de recycla- ge de vieux papiers imprimés, notamment non sélection- nés; elle se rapporte également à une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le recyclage des vieux paPiers imprimés, sélection- nés ou non, est une technique en soi bien connue qu'il n'est donc pas utile de décrire ici longuement en détail. Dans un souci d'économie de matières premières, cette technique devient de plus en plus d'actualité. Sommairement, ce recyclage nécessite deux opéra- tions essentielles, à savoir une oepération indispensable de désencraqe, et une opération facultative de blanchi- ment. Cette dernière opération de blanchiment devient indispensable lorsque l'on souhaite obtenir des pâtes recyclées d'un haut niveau de blancheur. Ces -eux opera- tions peuvent être simultanées ou consécutives. Comme on le sait, le désencrage consiste à décro- cher.l'encre du support fibreux lors de la mise en sus- pension des vieux papiers dans un pulpeur, en présence de réactifs chimiques, notamment de réactifs alcalins et ce, à une consistance comprise entre 5 et 15 %, puis à éliminer l'encre de cette suspension pâteuse, notamment par flottation ou lavage. Le blanchiment quant à lui consiste à traiter la pâte par des agents chimiques qui peuvent être soit oxydants (peroxyde d'hydrogène, hypochlorite de sodium), soit réducteurs (hydrosulfite de sodium), afin d'anoblir cette pâte ou compenser la perte de blancheur orovoquée par le traitement alcalin lors du désencrage. Selon le cas, ce blanchiment peut être effectué à haute ou à basse concentration. - 2 - Dans le procédé décrit dans la demande de brevet EP A-0092 124, schématisé à la figure 1, les vieux DaDiers sont mis en suspension aqueuse par trituration dans un pulpeur (1) en l'absence de produits chimiques. La sus- pension est ensuite épurée (2) puis épaissie (3) à 25- % et envoyée dans un appareil type triturateur (4) à chaud o elle reçoit les produits chimiques de traite- ment, la vapeur et de l'énergie mécanique. La pâte ainsi traitée est alors soumise à trois lavages-dilutions suc- cessifs dans des épaississeurs (5,6 et 7) fonctionnant à contrecourant. En d'autres termes, les eaux de ces lavages (5,6 et 7) sont chaque fois réutilisées dans la dilution précédente. On obtient ainsi une première pâte P1 dite "pâte primaire". Selon l'invention Proposée, les eaux du premier lavage (5) sont récupérées, puis soumises à un traitement de flottation (8) sélective qui permet d'éliminer l'encre (9), et donne une seconde pâte P2 dénommée "pâte secondaire". Ce procédé intéressant présente néanmoins certains inconvénienits: - d'une part, il ne comporte qu'une seule phase d'élimination de l'encre, ce qui est souvent jugé insuf- fisant pour obtenir l'efficacité optimale du désencrage, - d'autre part, la flottation sélective s'effec- tuant sur des eaux contenant la totalité de l'encre éliminée de la pâte, cela limite les possibilités d'éli- miner totalement l'encre de.la pâte P2, notamment dans le cas de traitement de papier fortement encré: - enfin, comme on le voit, on obtient deux pâtes respectivement P1 et P2 de qualité fort différente aussi bien en composition fibreuse qu'en blancheur. Cela impo- se généralement un usage séparé de ces deux pâtes et fréquemment il n'est pas possible d'utiliser la pâte P2 de manière isolée compte-tenu de sa moindre qualité. 2612 2 1 2 -3-- Dans le brevet EP-A-0172 118 de l'un des co-Deman- deurs, on a proposé un procédé schématisé à la figure 2, o l'on désigne, comme par la suite, les mêmes éléments par les mêmes références numériques. Ici, la suspension triturée (1) est diluée et épurée (10), nuis est soumise à un premier traitement de flottation (l)k pour éliminer la majeure partie de l'encre (12). Après épais- sissage (13), la pâte est blanchie (4), diluée Duis lavée (5). La pâte obtenue P3 est envoyée par des con- duits appropriés dans le circuit d'utilisation, par exemple vers la machine à papier. Les eaux de lavage contenant l'encre résiduelle, les réactifs chimiques et les matières en suspension sont ensuite recyclées en totalité en amont de l'installation et plus précisément au pulpeur (1). Ce Drocédé qui donne d'excellents résultats, notam- ment en ce qui concerne la blancheur finale et la réduc- tion de la consommation de produits chimiques, présente toutefois l'inconvénient,comme précédemment, de ne comporter qu'une seule étape (11) d'élimination de l'encre (12). En outre, le recyclaqe des eaux de lavage surcharge inutilement l'installation en réintroduisant en tête (1) des quantités appréciables de fines et de charges qui, à la longue, peuvent affecter le bon fonctionnement de l'installation et en particulier la capacité de production. L'invention pallie ces inconvénients. Elle vise un procédé de recyclage de vieux papiers imprimés, par dé- sencrage, qui permette d'accroître le gain de blancheur, obtenu avec un désencrage classique sans augmentation importante des pertes de matières, de ne pas surcharger inutilement l'installation et d'obtenir une seule pâte de qualité, contenant l'essentiel des matières fibreuses et des charges réutilisables. -4- Ce procédé pour améliorer la qualité des pâtes pa- petières désencrées, obtenues par recyclage de vieux pa- piers imprimés, dans lequel: on transforme lesdits papiers en une suspension pâteuse, on élimine la majeure partie de l'encre de cette suspension, on lave la pâte désencrée pour éliminer l'encre résiduelle avant de l'envoyer dans le circuit d'utilisation, se caractérise en ce que les eaux de ce lavage qui contiennent l'encre résiduelle, sont tout d'abord sou- mises à une flottation sélective, puis, après élimina- tion de cette encre résiduelle, les matières restantes sont ensuite mélangées à la pâte préalablement lavée. En d'autres termes, l'invention consiste (voir fi- gure 3) à éliminer l'encre en deux temps. Tout d'abord on élimine la majeure partie de l'encre dans une phase primaire conventionnelle (11), notamment Dar flottation. Puis après avoir lavé (5) la pâte désencrée pour en extraire l'encre résiduelle, on soumet les eaux (24) de ce lavage (5) à une flottation (16) dite secondaire, après quoi ces eaux sont réutilisées (18) pour diluer la pâte (15) précédemment lavée (5). Cette flottation secondaire pourrait être effectuée directement sur la pâte après la première flottation ou après le blanchi- ment, dans ce cas, l'encombrement de l'installation serait importante puisqu'il faudrait traiter la totalité de la pâte. En revanche, si on effectue cette flottation sur les eaux de lavage, on peut ainsi réduire notable- ment l'encombrement de l'installation et améliorer également l'efficacité du traitement. -5- On a observé que si après l'élimination primaire et avant le lavage, on effectuait un blanchiment, cette opération facilitait en outre le décrochage de l'encre résiduelle, puis sa mise en dispersion, et par là faci- litait l'opération de lavage et de flottation secon- daire. Dans une variante schématisée à la figure 4, les eaux flottées (18) de.la flottation secondaire sont ensuite traitées pour séparer: - d'une part, les matières en suspension (23) qui sont alors mélangées à la pâte lavée (15) - d'autre part, les eaux (20) contenant les produits chimiques non consommés que l'on recycle alors en tête de l'installation, notamment au pulpeur. La flottation secondaire caractéristique de l'in- vention s'effectue avec du matériel connu pour ce type de traitement. On peut utiliser par exemple une cellule classique à turbine, une cellule à injecteurs, une cel- lule à diffuseurs étagés ou n'importe quel type de dis- positif de flottation sélective. Cette flottation sélec- tive est réalisée sur des eaux (24) issues du lavage (5) de la pâte déjà débarrassée de la majeure partie de son encre. Ces eaux (24) ne contiennent donc que l'encre ré- siduelle. Le volume'de ces eaux (24) est également plus faible que celui de la pâte. Cette opération de flotta- tion sélective secondaire nécessite donc comme déjà dit un matériel plus petit, moins encombrant et entraînant de moindres investissements. De la sorte, le procédé se révèle beaucoup moins coûteux. 2 6 1 2 2 1 2 -6- De même, on améliore l'efficacité de la flotta- tion secondaire et par là la blancheur, si de manière connue on incorpore aux eaux de lavage à traiter des adjuvants appropriés. Comme adjuvants, on peut citer: 5.les composés anioniques à base d'acides gras, d'utilisation classique en désencrage, des agents tensio-actifs non ioniques, dont la balance HLB favorise la formation d'une mousse stable et dense tel que par exemple le produit commercialisé par STEPAN sous la dénomination BIOSOFT PG3 ou par SEPPIC sous la dénomination MONTACELL FM 200, des produits en solution dans un hydrocarbure, comme celui qui est commercialisé par American Cyanamid, sous la dénomination PP22, enfin des composés cationiques comme celui com- mercialisé également par American Cyanamid sous la dénomination AP 870. Le procédé selon l'invention présente de nombreux avantages techniques et économiques par rapport à celui cité dans le préambule et décrit dans la demande EP-A- 0092 124. Tout d'abord, ce procédé s'intègre parfaite- ment et facilement dans toutes les chaines de désencrage par flottation existantes.Il ne nécessite pas l'apport d'eau supplémentaire de lavage. Enfin, entre l'entrée et la sortie de l'installation, la composition de la pâte n'est pas modifiée. Comme l'étape de flottation secondaire est effectuée seulement sur l'encre résiduelle extraite au lavage, les matières en suspension dans ces eaux ont une propreté comparable à celle de la pâte lavée produite et peuvent donc lui être incorporées, sans nuire à la blancheur finale. 2612-72 -7- En outre, ce procédé permet d'améliorer la blan- cheur des pâtes désencrées par flottation sans entraîner un accroissement important des pertes, puisque le trai- tement caractéristique de flottation secondaire, donc à pertes réduites, ne s'applique que sur une fraction des matières traitées dans l'installation. Comme déjà dit, les figures 1 et 2 schématisent les deux procédés exposés dans le préambule. En revanche, la figure 3 schématise une installation conforme à l'inven- tion dans sa version simplifiée intégrée dans une chaine classique de désencrage, alors qu'une variante avec clarificateur est schématisée par la figure 4. L'invention concerne également une installation, montrée aux figures 3 et 4, pour le traitement de recy- clage de vieux papiers imprimés, du type comprenant dans l'ordre: un premier ensemble (1) de mise en suspension pâ- teuse de ces vieux papiers triturés pour décro- cher l'encre des fibres, un second ensemble (11) d'élimination primaire, notamment par flottation, pour éliminer la majeu- re partie de l'encre (12) de la suspension traitée, un troisième ensemble (5) de lavage de la pâte, un quatrième ensemble (14) pour envoyer la pâte traitée P4 dans le circuit d'utilisation, se caractérise en ce qu'elle comprend également: - des moyens pour récupérer les eaux (24) de lavage (5) de la pâte désencrée qui contiennent encore de l'en- cre résiduelle, et les soumettre à une flottation secon- daire (16) pour éliminer (17) cette encre résiduelle; - des moyens pour ensuite mélanger les matières restantes (18) de la flottation secondaire (16) à la pâte (15) préalablement lavée. 26122 12 -8- Avantageusement, l'installation comprend également: - un ensemble (4) pour blanchir la pâte désencrée, disposée entre le deuxième (11) et le troisième (5) ensembles; - un dispositif (voir figure 4) disDosé après le poste de flottation secondaire (16), apte à séparer: les matières en suspension pour les mélanger (23) à la pâte lavée (14), les eaux contenant les produits chimiques non consommés que l'on recycle (20) en tête de l'ins- tallation (1). La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, donnés à titre indicatif et non limitatif, à l'appui des figures annexées. -9- Exemple 1: On utilise une installation schématisme à la figure 3. De manière connue, on réalise un mélange de vieux papiers constitués par des brochures ordinaires i-mpri- mées. Ce mélange est constitué approximativement pour moitié de pâte chimique et pour moitié de pâte mécanj- que. La teneur en cendres de l'ensembl1 est voisine de 25 %. Le traitement dans le premier ensemble pulpeur (1) est effectué en présence d'une composition de réactifs constitués par 1 % en poids d'hydroxyde de sodium, 2,5 %l en poids de silicate de sodium, 0,6 %' en poids d'acide gras et 1,0 % de peroxyde d'hydrogène. La température est maintenue aux environs de 45 C et la consistance de la pâte est voisine de 6 %. Dans toute la description, les pourcentages donnés en poids sont calculés par rapport au poids de la pâte sèche. Après défibrage dans le pulpeur (1) et dépastilla- ge, la suspension est diluée, puis est envoyée dans l'ensemble de flottation primaire (11) pour éliminer l'encre en (12), par exemple dans deux cellules de flottation verticales. Les mousses de flottation sont éliminées en 12). La pâte est ensuite épaissie sur un filtre à vide (21). Cette pâte présente une blancheur de 57, mesurée comme toutes les blancheurs indiquées dans la description selon la norme AFNOR Q 03-039. La pâte épaissie est diluée par addition d'eaux blanches et d'eau claire à une consistance de 4 %, puis est épaissie à 16 % sur une vis inclinée. - 10' - La blancheur de la pâte épaissie est alors de 60,5. Les eaux (24) de lépaississage sont ensuite flottées en continu dans une cellule (16) à injecteurs de LAMORT en présence d'un adjuvant approprié. La blancheur des matières contenues dans les eaux d'épaississage est de 55 avant la flottation (16), mais de 59 après cette flottation. La pâte finale P4 présente une blancheur de 60. Exemple 2: On répète l'exemple 1. Après la flottation primaire, la pâte est épaissie (21) sur filtre à vide, puis dans une presse à vis, de manière à ce que la consistance soit appropriée pour le blanchiment à haute consistance (4). Après passage dans une vis mélangeuse et réchauf- feuse, la pâte est envoyée dans la tour de blanchiment (4) o elle reçoit 2 % en poids de peroxyde d'hydrogène et 1 % d'hydroxyde de sodium, 2,5 % de silicate de so- dium et 0,2 de stabilisant orgnophosphorique. Après un temps de latence dans la tour de blanchiment (4) de une heure à la température de 600C, la pâte présente une blancheur de 61 mesurée selon la norme AFNOR Q 03-039. Cette pâte traitée dans la tour de blanchiment (4) est diluée par addition d'eaux blanches et d'eau claire à une consistance de 4 %, puis est épaissie à 14% sur une vis inclinée. - 11 - La blancheur de la pâte épaissie est alors de 65. Les eaux de cet épaississage contiennent les réac- tifs de blanchiment non consommés ainsi que des fibres, des charges et de l'encre résiduelle. Ces eaux (24) sont ensuite flottées en continu dans une cellule (16) à injecteurs de LAMORT en présence d'un adjuvant approprié. La blancheur des matières contenues dans les eaux d'épaississage est de 56 avant la flottation (16), mais de 63 après cette flottation. La pâte finale P4 présente une blancheur de 64,5. Exemple 3: On répète l'exemple 1, mais en utilisant cette fois une installation montrée à la figure 4. Les eaux (18) ayant subi le traitement de flot- tation secondaire (16) sont ensuite traitées dans un clarificateur KROFTA (19) en présence de polyélectroly- tes. Deux fractions (20-23) sont ainsi récupérées. La première fraction (23) relativement concentrée (3 à 4 %) représente environ g0 % des matières contenues dans les eaux et a une blancheur de 63 %. La seconde fraction claire (20) qui représente le reste, soit environ 20 %, concentrée à 0,25 %, contient une part importante de réactifs de blanchiment non consommés (0,6 g/l de peroxyde et 0,35 g/l de soude). Ces eaux clarifiées (20) sont recyclées dans le pulpeur (1). - 12 - La trituration au pulpeur (1) est réalisée en uti- lisant les eaux (20) précédemment récupérées dans le clarificateur KROFTA (19), sans addition complémentaire de peroxyde d'hydrogène et en limitant l'addition d'hydroxyde de sodium à 0,4 % et celle de silicate de sodium à 2 %. En revanche, on melange les matières récupérées (23) au clarificateur KROFTA (19) à la pâte blanchie lavée (15). On obtient ainsi une pâte P4 de blancheur 64,5, donc identique à celle de l'exemple 2. Exemple 4: Dans une installation classique de désencrage mon- trée à la figure 3, on prépare une pâte blanchie (4) ayant une blancheur de 72. On lave (5) cette pâte sur une vis inclinée avec épaississage de 4 à 16 %. On obtient alors une blancheur de 79 pour un rendement de 85 %. Les matières contenues dans les eaux (24) de ce lavage représentent 15 % des matières totales et ont une blancheur de 68. Elles sont ensuite traitées dans une cellule de flottation classique VOITH en présence d'un adjuvant de flottation connu sous la dénomination PP22 de American Cyanamid à raison de 5 kg pour une tonne de matières sèches contenues dans les eaux. On obtient des eaux dont la blancheur des matières est de 78. Les matières (18) obtenues après flottation secon- daire (16) peuvent être incorporées à la pâte lavée (15) puisque les blancheurs sont très voisines pour donner une pâte unique P4 de blancheur 78,5. - 13 - Exemple 5: On répète l'exemple précédent en changeant la na- ture de l'agent de flottation. On utilise un agent ten- sio-actif, non ionique, commercialisé par SEPPIC sous la dénomination MONTACELL-F200. On obtient des matières (18) dont la blancheur est de 78,5. De la sorte, les pâtes respectivement primaires (15) et secondaires (18) peuvent être mélangées pour donner une pâte unique P4 de blancheur 79. Exemple 6: On répète l'exemple 4 mais sur une pâte ayant une blancheur de 71 avant le lavage (5) et de 77 après lava- ge. Les matières contenues dans les eaux (24) du lavage (5) représentent 15 % de la matière lavée et ont une blancheur de 67. Après flottation secondaire (16) dans deux cellules à injecteurs LAMORT, lacées en série en presence de 0,5 % d'agent de flottation PP22, on obtient en (18) une blancheur de 75. La pâte P4 résultante a une blancheur de 76,5. Les pertes en flottation secondaire représentent 15 % de la matière contenue dans les eaux. Ainsi, les pertes finales sont donc seulement de 2,2 % pour un gain de blancheur de 5,5 points, ce qui est totalement inattendu car, avec le rejet total des eaux (24) de lavage (5), on aurait eu un gain supplémentaire de seulement 0,5 point de blancheur mais avec une perte de % de matières. .J L1,. r,.j j I. - ' J't ul Q ui C) U. tJ _ (r, - _ _ [L v- blancheur (n pâte pâte matières contenues matières contti.llt,; ptle n avant lavée dans les eaux (24) dans ls eaux,, f inale. , lavage (15) de lavage lavage apr.;s t I Ex. 2 61 65 56 63 64,5 o - Ex. 3 61 65 56 6(3 64, r,5 ( Ex. 4 72 79 68 78 78 r À (n Ex. 5 72 79 68 78, 5 7' 3 e r-t ( Ex'. 6 71 77 67 75r) 76, 5 r x (b 01 t (D rr a., -I - 15 - Le procédé selon l'invention présente de nombreux avantages Dar rapport à ceux décrits dans le preambule. Par rapport à la demande de brevet EP-A-0092 124, on peut citer: - le fait que la pâte traitée P4 a la même composi- tion que la pâte initiale en (1); - le fait d'être facilement intégrable dans une chaine de désencrage existante - l'absence de pâtes secondaires P2 difficilement réutilisables; - une plus grande efficacité de désencraqe, car la flottation secondaire s'effectue sur l'encre résiduelle et non sur la totalité de l'encre. Par rapport au procédé décrit dans le brevet EP-A- 00172 118, on peut citer l'absence de surcharge de matières dans les circuits amont,car les matières sont réincorporées en aval. En d'autres termes, le procédé selon l'invention permet d'améliorer le gain de blancheur par un traite- ment de lavage (5) tout en limitant à un taux très faible les pertes de matières dues à celui-ci. En effet, la flottation secondaire (16) permet d'isoler l'encre résiduelle (17) dans un faible volume et de réincorporer (18 ou 23) à la pâte (15) la matière désencrée. Le procédé et l'installation selon l'invention peuvent donc être utilisés avantageusement pour le trai- tement de recyclage de vieux papiers imprimés d'origines les plus variées, triés ou non. 2612 2 1 2 - 16 - REVENDICATIONS 1/ Procédé pour améliorer la qualité des pates pa- petières désencrées, obtenues par recyclaqe de vieux oa- piers imprimés, dans lequel: - on transforme lesdits papiers en une suspension pâteuse (1), - on élimine (11) la majeure partie de l'encre (12) de cette suspension, - et on lave (5) la pâte désencree pour éliminer l'encre résiduelle avant de l'envoyer dans le circuit d'installation (14), caractérisé en ce que les eaux (24) de ce lavage (5), qui contiennent l'encre résiduelle, sont tout d'abord soumises à une flottation sélective (16) puis, apres élimination (17) de cette encre résiduelle, les matières restantes (18-23) sont ensuite mélangées à la pâte préalablement lavée (15). 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que on effectue un blanchiment (4) entre l'élimina- tion primaire (11) et le lavage (5). 3/ Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les eaux (18) issues de la flottation secondaire (16) sont ensuite traitées pour séparer: - d'une part, les matières en suspension (23) qui sont alors mélangées à la pâte lavée.(15); - d'autre part, les eaux (20) contenant les pro- duits chimiques non consommés, que l'on recycle alors en tête de l'installation (1). 4/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élimination primaire (11) s'ef- fectue par flottation. 26122 12 - 17 - / Installation pour le traitement de recyclage de vieux papiers imprimés, du type comprenant dans l'1rdre: - un premier ensemble (1) de mise en suspensi-,n na- teuse de ces vieux papiers triturés pour dêcroch-r l'encre des fibres; un second ensemble (11) d'élimination primaire pour éliminer la majeure partie de l'encre (12) de la suspension traitée - un troisième ensemble (5) de lavage de la pâte - un quatrième ensemble (14) pour envoyer la pâte traitée P4dans le circuit d'utilisation, caractérisée en ce qu'elle comprend également: - des moyens pour récupérer les eaux (24) de ce lavage (5) de la pâte dêsencrée qui contiennent encore de l'encre résiduelle, et les soumettre à une flottation secondaire (16) pour éliminer (17) cette encre résiduelle; - et des moyens pour ensuite mélanger les matières restantes (18) de la flottation secondaire (16) à la pâte (15) préalablement lavée. 6/ Installation selon la revendication 5, caracté- risée en ce qu'elle comprend un cinquieme ensemble de blanchiment (4) disposé entre le second (11) et le troi- sième (5) ensembles. 7/ Installation selon la revendication 6, caracté- risee en ce qu'elle comprend également un dispositif (19) disposé de suite après le poste de flottation se- condaire (16) apte à séparer: - les matières en suspension (23) pour les mélanqer à la pâte lavée (15), - les eaux contenant les produits chimiques non consommés que l'on recycle (20) en tête de l'ins- tallation (1). 2612 2 1 2 - 18 - 8/ Installation selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que le second ensemble (11) est un dispositif de flottation.