Brevet FR2895423A1 — publié le 20070629

PROCEDE DE PREPARATION DE PATE A PAPIER A PARTIR DE PAPIERS RECYCLES CONTENANT DES CONTAMINANTS L'invention concerne un procédé de préparation de pâte à papier à 5 partir de papiers recyclés contenant des contaminants. L'invention concerne également une installation destinée à la mise en oeuvre dudit procédé. Bien avant que la communauté internationale décide de limiter l'accroissement des déchets industriels ou domestiques, néfastes à la fois to pour l'environnement et l'économie, l'industrie papetière était attachée depuis de nombreuses années à recycler une partie de sa production. Désormais, le recyclage des papiers ou cartons usagés permet de fournir une partie non négligeable des fibres cellulosiques utilisées pour la préparation des pâtes à papier. 15 Toutefois, malgré les moyens croissants mis en oeuvre à ce niveau, les volumes de papiers recyclés actuellement utilisables restent encore limités et ne permettent pas un approvisionnement suffisant pour répondre à la totalité des besoins à ce niveau. En effet, les installations de recyclage actuellement mises en oeuvre ne sont adaptées que pour traiter des papiers recyclés à 20 faible taux de contaminant, notamment possédant un taux de contaminant inférieur à 15 %, et, de préférence, inférieur à 3 %. En voulant étendre les sources d'approvisionnement en fibres aux papiers recyclés à fort taux de contaminant, notamment possédant un taux de contaminant supérieur à 15 %, on constate alors que les pâtes obtenues à 25 partir de tels papiers recyclés présentent souvent une qualité moindre par rapport aux pâtes obtenues à partir de matériaux naturels et, de ce fait, s'avèrent inaptes à former des papiers de bonne qualité. Ceci s'explique notamment par la présence au sein des pâtes de quantités non négligeables d'impuretés, lesquelles altèrent de manière importante les 30 caractéristiques mécaniques ou physiques des papiers au final. Or, il s'avère que la présence de ces impuretés dans la pâte tire généralement son origine du mauvais processus de séparation préalable entre les matériaux cellulosiques, d'une part, et les matériaux contaminants, d'autre part, des papiers à recycler. Par matériaux contaminants, il faut entendre à la fois des matériaux lourds, tels que des pièces métalliques, des pierres de taille et de forme diverses ou du sable, ou des matériaux légers, tels que des films plastiques, des ficelles ou de la colle. Dans des techniques de recyclage relativement anciennes et désormais dépassées, cette étape de séparation s'opérait généralement en faisant passer un mélange d'eau et de papiers recyclés dans un appareil de désintégration de type pulpeur, au fond duquel avait été placée une grille perforée de trous. Toute particule ou matériau possédant une taille supérieure au diamètre des trous était donc retenue par la grille et, de la io sorte, constituait la partie contaminante non utilisée des papiers recyclés. Toutefois, ce processus de séparation présentait un certain nombre d'inconvénients. D'une part, le risque était grand que la grille du pulpeur s'obstrue relativement rapidement du fait de l'accumulation des déchets. Il était donc is nécessaire d'opérer un nettoyage régulier de la grille du pulpeur, ce qui entraînait des arrêts machines préjudiciables au processus de recyclage dans son ensemble. D'autre part, il n'était pas rare qu'un taux relativement important de fibres cellulosiques potentiellement réutilisables soit retenu au niveau de la 20 grille du pulpeur et, par la suite, éliminé avec les autres contaminants. II en résultait donc une perte en fibres relativement élevée et donc un rendement médiocre pour le procédé global de recyclage. Par ailleurs, ces installations anciennes ne permettaient pas non plus d'obtenir un filtrage efficace des contaminants fins ou de petites tailles, 25 lesquels étaient susceptibles de se retrouver dans la pâte au final. Il était donc difficile d'obtenir une pâte de bonne qualité, c'est-à-dire sensiblement exempte de toute matière contaminante. Pour remédier à ces inconvénients, il a été envisagé plus récemment de séparer l'étape de filtration de l'étape de brassage. 30 De la sorte, les installations de recyclage actuelles utilisent désormais des pulpeurs sans grille de filtrage, en particulier des pulpeurs à hélice de brassage dit pulpeur hélico . Ces pulpeurs se contentent donc d'effectuer une remise en suspension des fibres de papiers en présence d'eau sans altérer ni les matériaux cellulosique ni les contaminants. Le mélange obtenu est ensuite envoyé vers un appareil de filtration 5 séparé du pulpeur, lequel va effectuer l'opération de tri entre les matériaux cellulosiques réutilisables et les contaminants. Divers appareils sont actuellement disponibles à ce niveau. La Demanderesse a cependant constaté des résultats particulièrement intéressants en utilisant un appareil de filtration du type poire de vidange, to notamment ceux conçus et réalisés par la société Kadant Lamort. Un tel appareil de filtration se présente comme un volume clos, généralement cylindrique ou sensiblement cylindrique, comportant à l'intérieur une grille de séparation devant lequel se déplace un organe de nettoyage communément appelé foil , cet organe ayant pour but 1s d'empêcher que les contaminants ne viennent obstruer la grille. L'espace interne du volume situé en aval de la grille est par ailleurs soumis à une dépression au moyen d'une pompe par exemple. Cette technologie présente toutefois des inconvénients sensiblement similaires à la technologie précédente. 20 En particulier, la grille de l'appareil de filtration du type poire de vidange peut se colmater au fur et à mesure des opérations de filtration. Ceci entraîne comme précédemment des arrêts machine pour cause de nettoyage et donc une perte de production, ainsi qu'une filtration moins fine et moins précise. 25 Ces inconvénients sont également accentués du fait que le volume de contaminants introduit au pulpeur est généralement supérieur à celui acceptable par unappareil de filtration du type poire de vidange. L'augmentation sensible du taux de contaminant présent dans les papiers à recycler entraîne également inévitablement une accentuation 30 concomitante des problèmes exposés précédemment. L'obtention d'une certaine qualité de pâte à partir de sources de matières premières fortement contaminées nécessite donc actuellement d'accroître exagérément les étapes de filtration ou de limiter le rendement du procédé de recyclage. Les installations actuelles, ainsi que les installations plus anciennes, ne sont donc plus adaptées pour fournir des pâtes de bonne qualité à partir de tels papiers recyclés, si l'on désire conserver, voire augmenter, les rendements de production et conserver, voire diminuer, les coûts de production. L'invention se propose donc de fournir un nouveau procédé de préparation de pâte à papier à partir de papiers recyclés ne présentant pas les inconvénients de l'art antérieur susmentionné, en particulier un procédé de préparation de pâte à papier capable de fournir une pâte à papier de io bonne qualité à partir de papiers recyclés fortement contaminés. A cet effet, et conformément à l'invention, il est proposé un procédé de préparation de pâte à papier à partir de papiers recyclés contenant des contaminants, remarquable en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes : 15 i) une première étape de brassage du papier en présence d'eau afin d'obtenir un mélange de fibres et de contaminants en suspension, ii) une seconde étape de tamisage grossier dudit mélange afin de séparer les contaminants grossiers du reste de la suspension, iii) une troisième étape de tamisage fin afin de séparer les 20 contaminants fins de la suspension grossièrement tamisée obtenue à l'étape (ii), iv) une quatrième étape de lavage desdits contaminants grossiers et fins afin de séparer les matières fibreuses récupérables du reste des contaminants non récupérables, 25 v) et, de manière préférentielle, une cinquième étape permettant de recycler judicieusement les eaux de lavage récupérées lors de la quatrième étape. Dans un mode de réalisation préférée de l'invention, la première étape et la seconde étape s'effectuent simultanément. 30 Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la première et la seconde étape s'effectuent au moyen d'un pulpeur à hélice, dans lequel au moins une grille percée de trous grossiers est disposée sous l'hélice. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la troisième étape s'effectue au moyen d'un appareil de filtration du type poire de vidange, à l'intérieur duquel est disposée une grille percée de trous fins. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le diamètre des trous de la grille du pulpeur est supérieur au diamètre des trous de la grille de l'appareil de filtration du type poire de vidange et, de préférence, est au moins deux fois supérieur au diamètre des trous de la grille de l'appareil de filtration du type poire de vidange. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le diamètre des trous io de la grille du pulpeur est compris entre 8 et 15 mm, et, de préférence, est environ égal à 10 mm, et le diamètre des trous de la grille de l'appareil de filtration du type poire de vidange est compris entre 2 et 6 mm, et, de préférence environ égal à 4 mm. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la quatrième étape is s'effectue au moyen d'un tambour de lavage, lequel opère une séparation entre les matières fibreuses récupérables et les contaminants non récupérables. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le tambour de lavage comporte 2 zones perforées successives munies sur au moins une 20 partie de leur surface de trous. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la première zone perforée du tambour possède des trous d'un diamètre d'environ 8 mm et la seconde zone perforée possède des trous d'un diamètre d'environ 10 mm. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la suspension 25 grossièrement tamisée obtenue à l'étape (ii) est récupérée dans un cuvier de mélange intermédiaire avant d'être finement tamisée. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les contaminants grossiers et fins séparés lors des deuxième et troisième étapes sont collectés dans un réservoir de stockage avant d'être lavés. 30 Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les eaux de lavage récupérées lors de la quatrième étape sont séparées et envoyées selon leur teneur fibreuse, soit dans le pulpeur, soit dans le cuvier intermédiaire. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le papier recyclé possède un taux de contaminant à l'état sec supérieur ou égal à 15 % en poids. Ainsi configurée, l'invention permettra donc de filtrer d'abord les contaminants lourds ou de grosses tailles au niveau du pulpeur, évitant ainsi les problèmes de colmatage de la grille de l'appareil de filtration du type poire de vidange, celle-ci se contentant de filtrer les contaminants plus fins ou plus petits. L'invention porte également sur une installation destinée à la mise en io oeuvre dudit procédé de préparation de pâte à papier ; ladite installation est remarquable en ce qu'elle comporte au moins un pulpeur à hélice muni d'une grille de tamisage et un dispositif de tamisage additionnel du type poire de vidange, à l'intérieur duquel est disposée une grille percée de trous fins. Selon une variante de l'invention, le diamètre des trous de la grille du 15 pulpeur est supérieur au diamètre des trous de la grille du dispositif de tamisage additionnel et, de préférence, est au moins deux fois supérieur au diamètre des trous de la grille du dispositif de tamisage additionnel. Selon une autre variante de l'invention, le diamètre des trous de la grille du pulpeur est compris entre 8 et 15 mm, et, de préférence, est environ 20 égal à 10 mm, et le diamètre des trous de la grille du dispositif de tamisage additionnel est compris entre 2 et 6 mm, et, de préférence environ égal à 4 mm. Selon une autre variante de l'invention, l'installation comporte au moins un tambour de lavage, lequel opère une séparation entre les matières 25 fibreuses récupérables et les contaminants non récupérables. Selon une autre variante de l'invention, le tambour de lavage comporte au moins 2 zones perforées successives munies sur au moins une partie de leur surface de trous. Selon une autre variante de l'invention, une première zone du tambour 30 possède des trous d'un diamètre d'environ 8 mm et une seconde zone du tambour possède des trous d'un diamètre d'environ 10mm. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre d'un procédé de préparation de pâte à papier selon l'invention, en référence aux dessins sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'une installation destinée à la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention. L'installation comprend en particulier un convoyeur 1 qui alimente en matériau à recycler 1 a un appareil désintégrateur 2, du type pulpeur à hélice. Le matériau à recycler la se présente généralement sous forme de balles ou de papier en vrac comportant à la fois des matériaux cellulosiques ~o réutilisables et des matériaux contaminants non réutilisables. Les matériaux contaminants peuvent à cet égard représenter plus de 15 % en poids dudit matériau. De manière générale, le matériau à recycler 1 a pourra être choisi parmi les matériaux classés 2.06 ou 5.03 selon la norme EN 643, notamment les emballages carton pour liquides alimentaires du type Tetra Pak is comportant des films plastiques et/ou métalliques. Le pulpeur 2 comporte un agitateur désintégrateur 2a centrifuge en hélice. Un tel agitateur 2a n'effectue aucune séparation : il crée des forces de friction entre les constituants du matériau à recycler la, provoquant un détachement des encres et une désintégration des matériaux cellulosiques 20 mais sans provoquer de désintégration des contaminants. Après avoir ajouté de l'eau de lavage dans le pulpeur 2 par l'intermédiaire de la conduite 3, on brasse donc ensuite le mélange eau de lavage/matériau à recycler au moyen de l'hélice 2a. Une plaque d'extraction perforée 2b, ou grille 2b, placée au-dessous 25 de l'hélice 2a permet alors d'opérer un premier tamisage grossier du matériau à recycler la. Dans une variante préférée de l'invention, la grille 2b possédera des trous de diamètre sensiblement égal à 10 mm. Une conduite de décharge 4, ou une paroi amovible 4, disposée dans la partie basse du pulpeur 2, au-dessus de la grille 2b, permet d'évacuer les 3o matériaux retenus par la grille 2b, correspondant à la fraction de pâte non tamisée, vers un réservoir de stockage 14. Cette fraction comporte en principe une forte proportion de contaminants et une faible proportion de matériaux cellulosiques potentiellement réutilisables. Par ailleurs, une conduite de décharge 5, débouchant dans la partie basse du pulpeur 2, au-dessous de la grille 2b, amène les matériaux non retenus par la grille 2b, correspondant à la fraction de pâte grossièrement tamisée, vers un cuvier de mélange intermédiaire 6. Cette fraction comporte notamment une quantité relativement importante de matériaux cellulosiques et une quantité normalement faible de contaminants. De manière à optimiser au maximum le rendement du processus global de recyclage, il est donc procédé à une opération de filtration additionnelle à la fois sur la fraction de pâte non tamisée et sur la fraction de ~o pâte grossièrement tamisée. Ces opérations vont notamment permettre d'intégrer dans la pâte le maximum de matériaux cellulosiques présents au départ dans le matériau à recycler et d'éliminer de la pâte la totalité ou la quasi-totalité des contaminants dudit matériau à recycler. Dans un premier temps, la fraction de pâte grossièrement tamisée est 15 envoyée au moyen d'une conduite 8 à un appareil de filtration 9 du type poire de vidange, lequel effectue un tamisage fin de ladite fraction. La grille, ou tamis 9a, de l'appareil de filtration du type poire de vidange 9 est, à cette fin, munie de trous de diamètre inférieur à celui des trous de la grille 2b du pulpeur 2. En particulier, lorsque le diamètre des trous de la grille 2b du 20 pulpeur 2 est environ égal à 10 mm, celui des trous du tamis 9a de l'appareil de filtration du type poire de vidange 9 est environ égal à 4 mm. De manière concomitante et à intervalles réguliers, la fraction de la pâte retenue par la grille 9a de l'appareil de filtration du type poire de vidange 9 est alors envoyée dans le réservoir de stockage 14, venant ainsi s'ajouter à 25 la fraction de la pâte non tamisée retenue par la grille 2b du pulpeur 2. A la sortie de l'appareil de filtration du type poire de vidange 9, la fraction de la pâte non retenue par la grille 9a, dite fraction de pâte finement tamisée, constitue donc la pâte potentiellement utilisable lors du processus aval de préparation de pâte à papier. Avant d'être soumis à des étapes 30 optionnelles additionnelles 13 de tri et de séparation de fibres, la pâte ainsi obtenue est au préalable envoyée dans un cuvier de sortie 12 au moyen d'une conduite de décharge 11. La fraction de pâte stockée au niveau du réservoir 14 est envoyée quant à elle au moyen d'une conduite 15 à l'intérieur d'un tambour de lavage 16, appelé communément trommel, lequel opère une séparation entre les matières fibreuses réutilisables et les contaminants non réutilisables. Ce tambour de lavage 16 fonctionne sur le principe d'un déplacement axial de pâte à l'intérieur d'un cylindre creux muni sur au moins une partie de sa surface de trous. Par l'effet de la force centrifuge, le mélange est brassé, agité et lavé, les fractions les plus fines de cette pâte passant au travers des trous, les fractions plus grossières restant à l'intérieur du cylindre. Dans une variante préférée de l'invention, le tambour 16 comporte selon sa direction axiale au moins une première zone perforée possédant des trous de diamètre io d'environ 8 mm et une deuxième zone perforée possédant des trous de diamètre d'environ 10 mm. Ainsi configuré, le tambour de lavage 16 s'est avéré en effet particulièrement efficace pour séparer les contaminants des matières cellulosiques encore présentes dans la fraction de pâte à traiter. A la sortie du tambour de lavage 16, les eaux de lavage sont 15 séparées : les eaux de la première zone, plus chargées en fibres, sont envoyées par une conduite 7 au cuvier de mélange 6 afin d'être à nouveau traitées par l'appareil de filtration du type poire de vidange 9, tandis que les eaux de la deuxième zone, moins chargées en fibres, sont renvoyées à la dilution du pulpeur 2 par la conduite 3. 20 Les matières retenues à l'intérieur du tambour sont quant à elles rejetées hors de l'installation au moyen d'une goulotte de rejet 17 avant d'être compactées ou détruites. Il est bien entendu que l'exemple de réalisation donné ci-dessous n'est nullement limitatif pour la présente invention, d'autres modifications ou ajouts 25 d'étapes dans le procédé ou de dispositifs dans l'installation pouvant être envisagés sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Procédé de préparation de pâte à papier à partir de papiers recyclés contenant des contaminants caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes : i) une première étape de brassage du papier en présence d'eau afin d'obtenir un mélange de fibres et de contaminants en suspension, ii) une seconde étape de tamisage grossier dudit mélange afin de séparer les contaminants grossiers du reste de la suspension, io iii) une troisième étape de tamisage fin afin de séparer les contaminants fins de la suspension grossièrement tamisée obtenue à l'étape (ii), iv) une quatrième étape de lavage desdits contaminants grossiers et fins afin de séparer les matières fibreuses récupérables du reste 15 des contaminants non récupérables, v) et, de manière préférentielle, une cinquième étape permettant de recycler judicieusement les eaux de lavage récupérées lors de la quatrième étape. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première 20 étape et la seconde étape s'effectuent simultanément. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première et la seconde étape s'effectuent au moyen d'un pulpeur à hélice (2), dans lequel au moins une grille (2b) percée de trous grossiers est disposée sous l'hélice (2a). 25 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la troisième étape s'effectue au moyen d'un appareil de filtration du type poire de vidange (9), à l'intérieur duquel est disposée une grille (9a) percée de trous fins. 5) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le diamètre 30 des trous de la grille (2b) du pulpeur (2) est supérieur au diamètre des trous de la grille (9a) de l'appareil de filtration du type poire de vidange (9) et, de préférence, est au moins deux fois supérieur au diamètre des trous de la grille (9a) de l'appareil de filtration du type poire de vidange (9). 6) Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le diamètre des trous de la grille (2b) du pulpeur (2) est compris entre 8 et 15 mm, et, de préférence, est environ égal à 10 mm, et le diamètre des trous de la grille (9a) de l'appareil de filtration du type poire de vidange (9) est compris entre 2. et 6 mm, et, de préférence environ égal à 4 mm. 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la quatrième étape s'effectue au moyen d'un tambour de lavage (16), lequel opère une séparation entre les matières fibreuses récupérables et les contaminants non récupérables. io 8) Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le tambour de lavage (16) comporte au moins deux zones successives munies sur au moins une partie de leur surface de trous. 9) Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'une première zone du tambour (16) possède des trous d'un diamètre 15 d'environ 8 mm et une deuxième zone du tambour (16) possède des trous d'un diamètre d'environ 10 mm. 10) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la suspension grossièrement tamisée obtenue à l'étape (ii) est récupérée dans un cuvier de mélange intermédiaire (6) avant 20 d'être finement tamisée. 11) Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les eaux de lavage récupérées lors de la quatrième étape sont séparées et envoyées selon leur teneur fibreuse, soit dans le pulpeur (2), soit dans le cuvier intermédiaire (6). 25 12) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les contaminants grossiers et fins séparés lors des deuxième et troisième étapes sont collectés dans un réservoir de stockage (14) avant d'être lavés. 13) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, 30 caractérisé en ce que le papier recyclé possède un taux de contaminant à l'état sec supérieur ou égal à 15 (Yo en poids. 14) Installation destinée à la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un pulpeur à hélice (2) muni d'une grille de tamisage (2b)et un dispositif de tamisage additionnel de type poire de vidange (9), à l'intérieur duquel est disposée une grille (9a) percée de trous fins. 15) Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le diamètre des trous de la grille (2b) du pulpeur (2) est supérieur au diamètre des trous de la grille (9a) du dispositif de tamisage additionnel (9) et, de préférence, est au moins deux fois supérieur au diamètre des trous de la grille (9a) dudit dispositif (9). 16) Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le diamètre des trous de la grille (2b) du pulpeur (2) est compris entre 8 io et 15 mm, et, de préférence, est environ égal à 10 mm, et le diamètre des trous de la grille (9a) du dispositif de tamisage additionnel (9) est compris entre 2 et 6 mm, et, de préférence environ égal à 4 mm. 17) Installation selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un tambour de lavage (16), 15 lequel opère une séparation entre les matières fibreuses récupérables et les contaminants non récupérables. 18) Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le tambour de lavage (16) comporte au moins deux zones successives munies sur au moins une partie de leur surface de trous. 20 19) Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'une première zone du tambour (16) possède des trous d'un diamètre d'environ 8 mm et une deuxième zone du tambour (16) possède des trous d'un diamètre d'environ 10 mm.