Brevet FR2650768A1 — publié le 19910215

"Procédé pour traiter les vieux papiers et installation pour la mise en oeuvre du procédé" La présente invention concerne un procédé pour traiter des vieux papiers. Un tel procédé est connu selon DE-A-23 11 674. L'idée de base est d'économiser de l'énergie en procédant par une faible dissolution dans le pulpeur. et en faisant une dissolution beaucoup plus poussée dans la tour de blanchiment pendant un stockage de deux à trois heures. Pour cela il faut toutefois un appareil supplémentaire sous la forme' d'un épaississeur, pour conduire la suspension à une consistance d'environ 25 %, consistance à laquelle on travaille usuellement dans la tour de blanchiment. On remarque également que dans le pulpeur on a une consistance relativement faible et dans la tour de blanchiment une consistance relativement élevée. Cela se traduit toutefois par l'inconvénient que le pulpeur offre une capacité de traitement relativement faible par rapport à celle de la tour de blanchiment. Un autre inconvénient est le coût élevé de l'épaississeur complémentaire. Aussi, la dissolution dans le pulpeur pour une consistance donnée d'environ 5 à 6 % n'est plus économique de nos jours et ne peut se réaliser avantageusement sur le plan technique. Il faut veiller à ne pas trop diviser les déchets contenus usuellement dans les vieux papiers mais il faut les éliminer suffisamment tôt. La présente invention a pour but de créer un système de dissolution peu coûteux et avantageux sur le plan technique, et présentant une consommation d'énergie favorable. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type ci-dessus caractérisé en ce que on effectue une division non poussée des vieux papiers dans un pulpeur pour une consistance comprise entre 8 et 12 % et en fournissant une énergie d'au maximum 15 Kwh/t par morcellement suivie par tamisage des morceaux de vieux papiers, divisés à travers des trous de tamis de diamètre compris entre 18 mm 'et 25 mm, on pompe la suspension tamisée de vieux papiers à l'aide d'une pompe et on fait passer la suspension dans une cuve de stockage en forme de tour et on stocke à une consistance de pompage comprise entre 5 et 7 % pour poursuivre la division (dissolution par action de produit chimique) des morceaux de vieux papiers et des agglomérats de fibres et en outre on conduit la suspension de vieux papiers selon un circuit allant vers le pulpeur, suivant une quantité correspondant à 6 - 20 % du débit dans le pulpeur puis pendant la circulation on réduit les morceaux de vieux papiers à l'aide d'un appareil vortex à -fonctionnement intermittent à partir duquel la quantité de fibres en circulation est soumise à un autre tamisage pour renvoyer, dans le pulpeur, les parties de vieux papiers qui ne peuvent être dissoutes. L'installation concerne également un dispositif de dissolution (pulpeur) fonctionnant de manière avantageuse. De manière connue, dans les pulpeurs travaillant avec une consistance relativement élevée de l'ordre de 12 à 17 % et avec une consommation caractéristique d'environ 25 Kwh/t et plus (par tonnes de vieux papiers) on travaille jusqu'à ne plus avoir qu'une faible teneur résiduelle en agglomérats de fibres, pour cela on utilise un rotor de dissolution qui comporte comme organe de mise en circulation, des hélices de transfert dont la périphérie diminue de manière conique principalement vers le haut et dont le diamètre extérieur diminue de manière continue dans sa partie inférieure.. De cette manière, les vieux papiers sont subdivisés en douceur par des efforts de cisaillement principalement réduits et un frottement de fibres, c'est-à-dire que les déchets sont morcelés de façon aussi réduite que possible par l'action du rotor de dissolution. Selon l'invention, pratiquement sans provoquer d'agglomérats supplémentaires au niveau du rotor ou de la roue de dissolution on procède par exemple en faisant passer les pales rotatives sur un tamis. Cela donne une division encore plus en douceur du vieux papier et de façon particulièrement avantageuse on peut alors extraire successivement les déchets par le circuit de circulation dans le pulpeur. Ainsi, la matière utilisable est tamisée après mise en morceaux de papiers dans les appareils du circuit pour être renvoyée de nouveau dans le pulpeur. Le travail de dissolution se fait de manière réduite dans le pulpeur et correspond à une consommation d'énergie au maximum de 10 à 15 Kwh/t de 3O vieux papiers suivant la résistance ou la résistance humide des vieux papiers; en pratique on ne conduit la dissolution que jusqu'à arriver à de la matière susceptible d'être pompée ce qui correspond à une teneur élevée en agglomérats de fibres. Une chambre d'extraction est séparée des autres parties du pulpeur; en parallèle de celui-ci et suivant sa longueur on maintient le tamis dégagé par les bras ou les pales d'un autre rotor en forme de roue prévu non pas dans la proximité immédiate du rotor du pulpeur mais sur une paroi latérale de ce pulpeur. Selon une autre caractéristique de l'invention, la dissolution dans le pulpeur se fait sous l'action de forces de cisaillement raisonnables créées par un rotor à aubage en hélice. Selon une autre caractéristique de l'invention, la division des vieux papiers dans le pulpeur se fait avec une consistance comprise entre 10 et 12 % et le stockage dans la cuve en forme de tour se poursuit pendant une ou deux heures. Selon une autre caractéristique de l'invention, les pièces lourdes sont extraitesde manière séparée du pulpeur par l'intermédiaire d'un sas à pièces lourdes. Selon une autre caractéristique de l'invention, le tamisage se fait dans une zone du pulpeur, éloignée du rotor de dissolution.- Selon une autre caractéristique de l'invention, la dissolution se fait dans le pulpeur jusqu'à ce que la suspension de vieux papiers puisse être pompée. Selon une autre caractéristique de l'invention, la dissolution se fait dans le pulpeur en moins de 6 minutes. Selon une autre caractéristique de l'invention, la dissolution chimique se fait dans une cuve de stockage, en forme de tour, pendant un temps de passage à travers cette tour compris entre une et deux heures. - L'invention s'applique également à une ins- tallation pour la mise en oeuvre du procédé comprenant une cuve de stockage en forme de tour. pour les matières utilisables provenant du pulpeur et un pulpeur avec un appareil vortex de classement prévu dans le circuit passant par le pulpeur, installation caractérisée en ce qu'au fond du pulpeur, il est prévu un rotor d'axe de rotation vertical comprenant un corps de base qui va en diminuant progressivement à partir de sa base, par son diamètre extérieur ou par des spires hélicoïdales de transfert diminuant de manière conique, ainsi que par une chambre pour les matières récupérables prévue latéralement dans le pulpeur et qui est séparée par un tamis essentiellement plan, incliné d'au plus de 15 par rapport à la direction verticale et comportant des trous d'un diamètre compris entre 18 et 25 mm, en ce que le rotor tourne le long de ce tamis du côté de la partie du pulpeur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le pulpeur présente en section transversale au moins partiellement une forme d'arc de cercle et en ce que le tamis est prévu dans un prolongement venant radialement en saillie vers l'extérieur de manière qu'à l'intérieur de la grande partie du pulpeur, en coupe horizontale de pulpeur, la surface du tamis fait avec la direction radiale du pulpeur passant par le point d'intersection de l'axe du rotor et de la surface du pulpeur un angle compris entre 115 et 130' dans la zone amont de la circulation de la suspension dans le plan de coupe transversale du pulpeur, et que la paroi latérale du pulpeur fasse dans cette zone, un angle compris entre 20* et 50' avec la direction radiale indiquée ci-dessus. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'appareil vortex est une pompe fonctionnant selon le principe du vortex. Selon une -autre caractéristique de l'invention, l'appareil vortex comporte un boîtier cylindrique avec un rotor en forme de roue prévu à une extrémité axiale et dont l'orifice d'entrée est-centré à l'autre extrémité axiale, la section du volume intérieur du boîtier en coupe axiale représentant un rapport compris entre 0,8 et 1,5 par rapport à 1 pour le rapport entre la longueur et le diamètre. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'appareil de classement est un tambour perforé, tournant sur son axe de rotation central et ayant une direction pratiquement horizontale. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma de principe de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, les appareils étant représentés de manière partiellement coupée. - la figure 2 est une coupe horizontale du pulpeur de la figure 1. Les vieux papiers sont fournis à l'état de balles 15 ou en vrac par un transporteur 14 vers le pulpeur 1; dans celui-ci, l'action de la vis transporteuse 3 du rotor 2 décompose ces vieux papiers en morceaux par l'action de la vis qui va en rétrécissant de manière conique vers le haut ou de manière continue, au moins au niveau de sa partie inférieure, pour sa périphérie extérieure. La consistance dans le pulpeur est comprise entre 8 et 12 % et de préférence entre 10 et 12 %. Le rotor du pulpeur présente un axe de rotation vertical et est placé au fond du pulpeur et son entraînement se fait par un axe d'entraînement 30 relié à un moteur 31. Latéralement, dans la paroi de la cuve du pulpeur, on a un tamis 7 ayant des ouvertures régulières d'un diamètre de 18 à 25 mm et quisépare une chambre 8 de produits utilisables de la partie restante de la cuve. En amont du tamis on a un rotor 5 qui tourne pour dégager le tamis et provoquer un certain mélange du contenu du pulpeur à ce niveau, avec l'eau de dilution introduite par la conduite 13. Le produit utilisable est évacué de la chambre 8 par l'ajutage 9 et la conduite 26 jusque dans la cuve de stockage 22 en forme de tour. Un orifice d'extraction 6 est prévu sur le pulpeur; cet orifice est relié à une conduite 26 qui aboutit à un appareil vortex 10; celui-ci possède un rotor 11 tournant coaxialement à son orifice d'entrée et qui conduit la suspension du pulpeur jusqu'à une proportion de 6 à 20 % de son débit par la conduite 16 de l'installation de classement en forme de tambour perforé 17. L'axe 18 de ce tambour est par exemple monté dans des paliers 19. Les déchets non utilisables sont évacués à travers l'orifice avant se trouvant sur le côté gauche. Ces orifices sont prévus entre les rayons 20 fixant le tambour sur son axe 18. Il est également possible de monter le tambour de classement 17 sur des galets appliqués contre sa périphérie. L'eau de dissolution nécessaire est fournie au circuit en aval du pulpeur par exemple par la conduite 34. Les parties lourdes sont extraites du pulpeur par l'intermédiaire d'un sas pour matières lourdes 27. Il apparaît à la figure 2 que la chambre recevant le produit utilisable 8 ou le tamis 7 sont prévus dans une cavité plus ou moins unilatérale 28 du pulpeur. La suspension ne passe pas tangentiellement sur le rotor 5 mais arrive sur celui-ci et sur le tamis 7 avec un angle aigu. Cela améliore la sortie des produits utilisables. On réalise dans la chambre de produits utilisables 8 une consistance comprise entre environ 5 et 7 %; la suspension de vieux papiers arrive dans la cuve de stockage 22 en forme de tour avec une telle consistance. Cette suspension y séjourne pour poursuivre sa dissolution (chimique) entre une et deux heures et au plus entre deux et trois heures puis est envoyée après dissolution complémentaire à travers la conduite 25 et à l'aide de l'hélice 23 par l'ajutage 24 après une éventuelle autre dissolution jusqu'à environ 4 % pour la suite du procédé de traitement. Dans cette suite on a prévu d'autres étages de classement ou de sélection et on y poursuit en partie la réduction des faisceaux de fibres non encore réduites des vieux papiers. La suspension de vieux papiers est transférée de la chambre 8 du pulpeur jusque dans la cuve de stockage 22 par la pompe 29 qui est de préférence une pompe auto-amorçante pour permettre de pomper même en présence de quantité importante, inévitable, d'air emprisonné. On a montré que cela était parfaitement possible. Par rapport à de nombreux systèmes utilisés encore de nos jours travaillant avec une consistance de dissolution dans le pulpeur comprise entre 12 et 17 % on évite ainsi une forte dissolution suivie d'un épaississage et ainsi la phase de procédé antérieure dans l'épaississeur. Il apparaît également selon la figure 2 que l'angle a, entre l'axe géométrique du rotor 5 et du tamis 7 et le rayon du pulpeur passant par la surface du tamis, ait un angle d'environ 120. Cet angle peut être compris de préférence entre 115 et 1300. L'angle de la paroi latérale du pulpeur dans cette zone -amont correspond à un angle compris entre 20 et 50, c'est- à-dire qu'il peut être inférieur de 5' ou supérieur de - par rapport à l'angle compris entre l'axe du rotor et le rayon. Il convient de retenir que le rotor 2 du pulpeur ne tourne pas au-dessus d'un tamis et au voisinage immédiat de celui-ci comme cela est habituel pour qu'il n'exerce aucune action de déchirage et d'élimination d'agglomérats de fibres supplémentaire et provoque ainsi la mise en morceaux de manière particulièrement douce des vieux papiers. La mise en circulation intermittente de la suspension de fibres à l'aide de l'appareil vortex 10 en passant par la conduite 16 et l'installation de classement 17 est connue selon le brevet US-A-46 34 059. L'appareil vortex peut être une pompe fonctionnant selon le principe du vortex (voir US-A-4 370 172 ou encore Papier, Carton et Cellulose 1986, page 57 - figure 5) ou un appareil selon US-A-4 634 059 dans lequel le rapport entre la longueur (axiale) et le diamètre de l'intérieur du carter est compris entre 0,8 et 1,5. Cet appareil (pompe) fonctionne de manière intermittente avec 10 - 120 cycles par heure, les valeurs élevées s'appliquant plus à la pompe vortex. Les produits chimiques de dissolution par exemple 1,5 - 4 % NaOH ou Na2SO3 ou une partie de ces produits peuvent être introduits ici déjà dans le pulpeur ainsi que les éventuels produits chimiques nécessaires pour la flottation en aval. La dissolution dans le pulpeur donne une teneur relativement élevée de morceaux de papiers résiduels mais qui peuvent être éliminés en grande partie par les trous de tamis importants. partie par les trous de tamis importants. R E V E N D I C A T I ONS 1') Procédé de traitement de vieux papiers ayant les caractéristiques suivantes: on effectue une division non poussée des vieux papiers dans un pulpeur pour une consistance comprise entre 8 et 12 % et en fournissant une énergie d'au maximum 15 Kwh/t par morcellement suivie par tamisage des morceaux de vieux papiers, divisés à travers des trous de tamis de diamètre compris entre 18 mm et 25 mm, on pompe la suspension tamisée de vieux papiers à l'aide d'une pompe et on fait passer la suspension dans une cuve de stockage (22) en forme de tour et on stocke à une consistance de pompage comprise entre 5 et 7 % pour poursuivre la division (dissolution par action de produit chimique) des morceaux de vieux papiers et des agglomérats de fibres et en outre on conduit la suspension de vieux papiers selon un circuit allant vers le pulpeur (1), suivant une quantité correspondant à 6 - 20 % du débit dans le pulpeur puis pendant la circulation on réduit les morceaux de vieux papiers à l'aide d'un appareil vortex (10) à fonctionnement intermittent à partir duquel la quantité de fibres en circulation est soumise à un autre tamisage pour renvoyer, dans le pulpeur (1), les parties de vieux papiers qui ne peuvent être dissoutes. 2') Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dissolution dans le pulpeur se fait sous l'action de forces de cisaillement raisonnables créées par un rotor à aubage en hélice. 3') Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la division des vieux papiers dans le pulpeur se fait avec une consistance comprise entre 10 et 12 % et le stockage dans la cuve en forme de tour se poursuit pendant une ou deux heures. - ' 4*) Procédé selon l'une quelconque des- revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les pièces lourdes sont extraites de manière séparée du pulpeur (1) par l'intermédiaire d'un sas à pièces lourdes (29). ') Procédé selon l'une quelconque des revendications i à 4, caractérisé en ce que le tamisage se fait dans une zone du pulpeur, éloignée du rotor de dissolution. 6*) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la dissolution se fait dans le pulpeur jusqu'à ce que la suspension de vieux papiers puisse être pompée. 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la dissolution se fait dans le pulpeur en moins de 6 minutes. 8-) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la dissolution chimique se fait dans une cuve de stockage, en forme de -tour, pendant un temps de passage à travers cette tour compris entre une et deux heures. 9') Installation pour la mise en oeuvre du procédé comprenant une cuve de stockage (22) en forme de tour pour les matières utilisables provenant du pulpeur et un pulpeur (1) avec un appareil vortex de classement prévu dans le circuit passant par le pulpeur, installation caractérisée en ce qu'au fond du pulpeur (1) il est prévu un rotor (2) d'.axe de rotation vertical comprenant un corps de base qui va en diminuant progressivement à partir de sa base, par son diamètre extérieur ou par des spires hélicoïdales de transfert diminuant de manière conique, ainsi que par une chambre pour les matières récupérables prévue latéralement dans le pulpeur et qui est séparée par un tamis essentiellement plan, incliné d'au plus de 15' par rapport à la direction verticale et comportant des trous d'un diamètre compris entre 18 et 25 mm, en ce que le rotor (5) tourne le long de ce tamis du côté de la partie du pulpeur. ') Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que le pulpeur présente en section transversale au moins partiellement une forme d'arc de cercle et en ce que le tamis (7) est prévu dans un prolongement (28) venant radialement en saillie vers l'extérieur de manière qu'à l'intérieur de la grande partie du pulpeur, en coupe horizontale de pulpeur, la surface du tamis fait avec la direction radiale du pulpeur passant par le point d'intersection de l'axe du rotor et de la surface du pulpeur un angle compris entre 115 et 130 dans la zone amont de la circulation de la suspension dans le plan de coupe transversale du pulpeur, et que la paroi latérale du pulpeur fasse dans cette zone, un angle compris entre 20' et 50 avec la direction radiale indiquée ci-dessus. 11') Installation selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisée en ce que l'appareil vortex est une pompe fonctionnant selon le principe du vortex. 12') Installation selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisée en ce que l'appareil vortex (10) comporte un boîtier cylindrique avec un rotor (11) en forme de roue prévu à une extrémité axiale et dont l'orifice d'entrée est centré à l'autre extrémité axiale, la section du volume intérieur du boîtier en coupe axiale représentant un rapport compris entre 0,8 et 1,5 par rapport à 1 pour le rapport entre la longueur et le diamètre. 13') Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisée en ce que l'appareil de classement est un tambour (17) perforé, tournant sur son axe de rotation central et ayant une direction pratiquement horizontale.