Procédé de traitement des eaux blanches provenant d'une machine de type machine à papier

La présente invention se rapporte au traitement des eaux issues de la fabrication de feuilles fibreuses par égouttage d'une suspension de matière dont des fibres en milieu aqueux, puis pressage et séchage sur une machine de type machine à papier.

L'invention concerne un procédé de traitement des eaux blanches, et plus particulièrement la récupération des matières en suspension dans le circuit de pâte et d'eau de la machine et un procédé de fabrication de feuilles fibreuses dans lequel les eaux blanches sont traitées conformément à l'invention La fabrication d'une feuille fibreuse se décompose en deux grandes étapes . la mise en suspension et l'épuration de la pâte à papier à travers le circuit de pâte et la formation de la feuille fibreuse par égouttage, pressage puis séchage de la suspension fibreuse de pâte à papier obtenue à l'étape précédente.

Afin de réaliser la mise en suspension de la pâte à papier, on introduit chaque pâte a papier constituant la composition fibreuse de ladite feuille fibreuse dans un pulpeur.

Les suspensions ainsi obtenues sont appelées pâtes épaisses car généralement à une concentration calculée selon la norme ISO 4119 (NF Q 50-006) supérieure à 30 g/L. Elles sont ensuite éventuellement raffinées, avant d'être mélangées avec les agents de collage, les charges, les pigments et les éventuels adjuvants, notamment tels que des régulateurs de pH ou de cationicité, puis envoyées dans le cuvier de tête, aussi appelé cuvier de marche.

La pâte épaisse ainsi obtenue est éventuellement raffinée avant d'être acheminée vers un système permettant la stabilisation de son débit, notamment tel qu'un « château de pâte ».

La pâte épaisse est ensuite injectée via une vanne de grammage ou « vanne de pâte » au bas d'une colonne d'eau, généralement un « Pit », cette vanne de grammage permettant notamment le contrôle du grammage final de ladite feuille fibreuse.

La partie du circuit de pâte décrite précédemment et située en amont de ladite colonne d'eau est appelée « circuit de pâte épaisse » par opposition au « circuit de pâte diluée » décrit ci-après.

La pâte diluée située après ladite colonne d'eau décrite précédemment subit plusieurs étapes d'épuration destinées à éliminer les contaminants, notamment tels que des particules métalliques, du sable ou du plastique. On utilise généralement une épuration tourbillonnaire puis une épuration à panier sous pression. Selon la machine de type

machine à papier utilisée, machine à table plate ou à forme ronde, la pâte diluée est ensuite respectivement injectée par une caisse de tête sur la toile de formation de ladite table plate ou déversée dans une cuve de forme dans laquelle ladite forme ronde est partiellement immergée. L'égouttage de ladite pâte diluée est ensuite réalisé respectivement à travers ladite toile de formation ou sur la toile de ladite forme ronde. On obtient ainsi une feuille fibreuse qui doit encore subir une étape de pressage.

Les eaux d'égouttage et de pressage de la feuille fibreuse, qui sont couramment appelées « eaux blanches » car comportant des éléments tels que des fibres, des pigments ou des charges qui n'ont pas été retenus lors de l'égouttage de la pâte à papier, sont récupérées. Une fraction importante des eaux blanches est ensuite mélangée à la pâte épaisse au bas de la colonne d'eau précitée, en amont des différentes étapes d'épuration.

Du fait de l'introduction d'eau dans le circuit papetier, notamment telles que des eaux de dilution de matières premières ou d'adjuvants, des eaux de rinçage ou encore des eaux destinées à éviter la formation de mousse dans des cuviers du circuit, il existe un excès d'eaux blanches véhiculant des quantités plus ou moins grandes de matière. Cet excès d'eaux blanches peut être rejeté mais il est de préférence traité de manière à récupérer la matière qu'il véhicule. En effet, si l'excès d'eaux blanches est parfois volontaire car permettant de limiter l'enrichissement des circuits en substances perturbatrices, notamment telles que des bactéries ou des colloïdes pouvant par exemple conduire à la formation d'agglomérats de fibres et/ou d'adjuvants, les papetiers souhaitent cependant, en particulier pour des raisons écologiques et économiques, récupérer la matière contenue dans cet excès d'eaux blanches.

Le traitement de l'excès d'eaux blanches peut notamment être réalisé par les différents systèmes de récupération de matière décrits ci-après.

La filtration simple, effectuée par des appareils tels que le « Gravity Strainer » de la société Kadant Lamort, est un système très efficace pour la récupération des fibres qui présente un court temps de stabilisation de la matière à traiter dans lesdits appareils. Ce système a cependant pour inconvénient de ne pas récupérer les particules de petite dimension, en particulier telles que les charges et les pigments.

On définit par « temps de stabilisation » d'un dispositif le temps au bout duquel le dispositif considéré soumis à une variation en entrée présente en sortie 100 % de

la réponse due à ladite variation en entrée. Pour des raisons pratiques, on considère par la suite que la stabilisation est atteinte lorsqu'on atteint 95 % de la réponse.

En pratique, on peut par exemple mesurer un temps de stabilisation en injectant à l'instant tO un traceur à un débit massique donné Q dans un dispositif en fonctionnement. Selon le paragraphe précédent, on considère alors le temps de stabilisation atteint lorsqu'on récupère en sortie un débit massique dudit traceur égal à 0,95 Q. En particulier, on veillera d'une manière générale à choisir ledit traceur de façon à ce qu'il soit mesurable directement ou non en sortie dudit dispositif, et à ce qu'il se comporte de la même façon que l'élément dont on cherche à mesurer le temps de stabilisation dans ledit dispositif.

Le système de filtration « à gâteau » est utilisé avec des appareils de type filtres à disques ou filtres à tambour, notamment tels que ceux fournis par le Groupe Laperrière & Verreault (GL&V) II permet de récupérer efficacement les fibres ainsi que les particules de petite taille, mais du fait de son fonctionnement par filtration à travers un « gâteau » de pâte, c'est un dispositif volumineux et qui nécessite un long temps de stabilisation de la matière à traiter. Ces appareils nécessitent de plus un appoint de pâte pour former les « gâteaux » de pâte nécessaires à leur fonctionnement.

La décantation simple est très efficace pour les particules denses, en revanche elle ne permet pas de récupérer efficacement les fibres et les particules légères. Les temps de stabilisation de la matière à traiter dans ce type de dispositif sont très longs car les vitesses de sédimentation sont faibles. Afin d'augmenter la vitesse de sédimentation, il est notamment possible d'ajouter à la suspension en décantation un floculant.

A titre d'exemple, des émulsions de polymères catiomques ou aniomques telles que les références Floclair STF ^® de la société Munzmg Chemie ou Nalco-74648 ^® de la société Nalco peuvent être utilisées en tant que floculant, en particulier dans des systèmes tels que le « Turbodrain ^® » décrit ci-après.

A titre de remarque, des adjuvants appelés « agents de rétention » sont couramment utilisés en papeterie afin d'améliorer la rétention des différents composants lors de la formation de la feuille de papier sur la machine à papier, en particulier lors de l'égouttage. Bien qu'entraînant une certaine floculation, ces agents ne sont pas considérés dans la présente demande comme des floculants. En effet, leur ajout n'a pas pour but d'améliorer l'efficacité du système de récupération de la présente invention De façon non

exhaustive, ces agents de rétention peuvent être des polyélectrolytes, des polymères cationiques, anioniques ou encore non-ioniques ou encore être plutôt des systèmes faisant intervenir plusieurs produits afin de mieux maîtriser le type d'action engendrée.

Il existe des systèmes combinant la filtration et l'utilisation d'un floculant. Ces systèmes tels que celui développé par la société Bellmer à travers le « Turbodrain ^® » permettent de récupérer les fibres et les particules de petite taille avec des temps de stabilisation courts et nécessitent une floculation importante.

La fiottation à l'air dissout est aussi utilisée dans le but de récupérer la matière. Ce système montre un fonctionnement efficace pour la récupération des fibres et des particules de petite taille. Le temps de stabilisation nécessaire est relativement long et l'ajout de fioculants est indispensable au bon fonctionnement dudit système.

Tableau 1 : Avantages et inconvénients de l'art antérieur, donné à titre indicatif et reprenant des ordres de grandeur courants dans le domaine papetier

Le but de la présente invention est de proposer un procédé de récupération des matières en suspension dans les eaux blanches, notamment afin de réintroduire lesdites matières en suspension au niveau du circuit d'une machine de type machine à papier, ce procédé étant de préférence efficace pour récupérer les fibres ainsi que lesdits éléments de petite taille, ne nécessitant aucun ajout de produit chimique, en particulier de floculant au sens de l'invention, et présentant un court temps de stabilisation de la matière à traiter.

On remarque dans le Tableau 1 ci-avant qu'aucun système évoqué précédemment n'est entièrement satisfaisant car si certains systèmes permettent une

récupération efficace des fibres et des éléments de petite taille, soit ils nécessitent l'ajout de floculants, nuisant ainsi à l'efficacité des éléments récupérés et pouvant perturber l'équilibre physico-chimique du reste du circuit de ladite machine de type machine à papier, soit ils mettent en œuvre des temps de stabilisation des eaux blanches trop longs et perturbent ainsi la rapidité de stabilisation de la machine de type machine à papier.

De plus, la floculation n'est pas souhaitable car elle nuit à l'efficacité de la matière, notamment si celle-ci est constituée de charges et de pigments ajoutés en vue d'améliorer l'opacité de la feuille fibreuse qui est fabriquée. Les floculants agissent en effet sur la matière en modifiant son état et entraînent par conséquent une baisse de son efficacité. On cherche donc à récupérer ladite matière sans que son efficacité au vue des propriétés pour lesquelles elle est utilisée lors de la fabrication d'une feuille fibreuse (rétention, opacité, coloration,...) ne soit réduite, et ce afin de permettre la réutilisation de ladite matière.

En outre, un système mettant en œuvre des temps de stabilisation courts est préférable. En effet, du fait de la complexité des flux de matière mis en œuvre par la machine de type machine à papier, les démarrages, les ruptures de la feuille fibreuse (ou « casses ») et les changements de matières premières (pâte, adjuvants, charges, pigments,...) entraînent une déstabilisation de ladite machine qui mettra d'autant plus longtemps à se stabiliser que le système de récupération aura un temps de stabilisation long.

Ainsi sur certaines machines de type machine à papier soumises à des changements de matières premières ou « changements de sorte » fréquents (une sorte étant un type de papier particulier, notamment défini par un grammage, une teinte, une composition fibreuse, une recette d'adjuvants,...), et de par les systèmes utilisés actuellement, il est parfois même impossible de récupérer lesdites matières en suspension. Du fait d'un temps de séjour long des eaux blanches dans lesdits systèmes de récupération de matière, les fibres, les charges et les pigments récupérés seraient en effet réintroduits dans le circuit de pâte longtemps après un changement de sorte, venant ainsi retarder le démarrage de la fabrication ou même « polluer » la seconde sorte dont les compositions fibreuse et d'adjuvants sont par exemple différentes de celles de la première sorte. Le temps nécessaire à la mise au bon, c'est-à-dire à la mise en conformité des différentes

caractéristiques, notamment optiques et mécaniques, de ladite feuille fibreuse, serait alors considérablement augmenté

La Demanderesse propose donc un procédé de traitement des eaux blanches permettant la récupération efficace et rapide des matières en suspension, sans nuire à l'efficacité desdites matières en suspension.

L'invention concerne à cet effet un procédé de traitement des eaux blanches issues de la fabrication de feuilles fibreuses avec une machine de type machine à papier, comprenant au moins une étape de récupération des matières solides contenues dans les eaux blanches provenant de ladite machine, caractérisé en ce que ladite au moins une étape de récupération des matières en suspension est réalisée par centrifugation desdites eaux blanches à travers un dispositif, notamment un dispositif compact, formant au moins deux fractions à partir desdites eaux blanches : une fraction d'eaux clarifiées, et une fraction de matière concentrée en suspension dont la concentration est supérieure à celle de ladite fraction d'eaux clarifiées On qualifie de « compact » tout dispositif dont le volume de fonctionnement est relativement faible. Ainsi, on peut qualifier de « compact » tout dispositif dont le volume de fonctionnement est de l'ordre de grandeur du mètre cube. Cependant, cet ordre de grandeur étant fonction du débit de matière à traiter, on s'intéressera préférentiellement à un temps de stabilisation inférieur à 15 minutes, de préférence inférieur à 7 minutes et plus préférentiellement inférieur à 5 minutes.

Par « de l'ordre de grandeur du mètre cube », on entend un volume inférieur à 10 m ³ , par exemple compris entre 0,1 et 10 m ³ , mieux 0,1 et 5 m ³ , encore mieux 0,1 et I m ³ .

Selon un cas particulier de l'invention, ladite étape de récupération des matières solides se fait sans ajout de produit chimique, et en particulier sans floculant au sens de l'invention

Les dispositifs centrifuges sont des dispositifs connus et utilisés dans plusieurs domaines industriels notamment tels que le traitement des eaux, en particulier pour l'épaississement des boues produites par les stations d'épuration ou tels que le traitement de filtrats issus de la fabrication de pâte à papier, en particulier pour la séparation de la matière solide et des extraits lipophiles comme décrit dans la demande de brevet WO 02/090647. L'utilisation de tels dispositifs dans le domaine du traitement des eaux

blanches permet non seulement de clarifier les eaux blanches, mais aussi de récupérer efficacement et rapidement la matière sans nuire à son efficacité, de sorte qu'il apparaît maintenant possible de réintroduire ladite matière récupérée dans le circuit de pâte diluée en réduisant ainsi considérablement le temps nécessaire à la stabilisation de ladite machine à papier

Selon un cas particulier de l'invention, ladite récupération des matières solides est réalisée par au moins deux dispositifs centrifuges tels que celui décrit précédemment. Lesdits au moins deux dispositifs centrifuges peuvent en particulier être associés en série ou en parallèle Leur association en parallèle peut notamment permettre de traiter la totalité des eaux blanches du circuit de ladite machine à papier tout en bénéficiant de l'efficacité et de la rapidité de la récupération des matières solides inhérentes au fonctionnement desdits dispositifs centrifuges.

Selon un cas particulier de l'invention, ladite récupération des matières solides est réalisée par au moins un dispositif centrifuge du type décanteur à séparation centrifuge. Ce type de dispositif est constitué d'un « bol » en rotation au centre duquel la suspension à traiter est introduite. On désigne par « bol » l'élément à l'intérieur duquel a lieu le processus de centrifugation. Il s'agit généralement d'un élément creux de forme cylindrique ou conique, ou constitué de l'association d'au moins un cylindre et d'au moins un cône mis bout à bout. Sous l'action de la rotation du bol, les particules ayant une densité plus élevée que le liquide de transport (en l'occurrence de l'eau) sont soumises à une force centrifuge pouvant atteindre 10000 fois l'accélération de la pesanteur mais qui sera plus classiquement de l'ordre de 1000 à 5000 fois l'accélération de la pesanteur, et plaquées contre la paroi du cylindre. D'une manière générale, la vitesse de rotation du bol et par conséquent la force centrifuge seront de préférence adaptées à assurer une bonne récupération des particules, c'est-à-dire de manière à obtenir une fraction d'eaux clarifiées dont la concentration soit la plus faible possible. Elles sont alors évacuées à une extrémité dudit bol au moyen d'un convoyeur en rotation a l'intérieur du bol. Ledit convoyeur est une vis sans fin ajustée à un diamètre légèrement inférieur à celui du bol de façon à permettre une rotation à une vitesse différente de celle du bol. Il assure l'évacuation desdites particules plus denses constituant la fraction de matière concentrée en suspension. La fraction d'eaux clarifiées est quant à elle extraite par le centre dudit bol, à une des

extrémités du bol, ladite extrémité du bol pouvant être opposée ou non à l'extrémité où a lieu l'extraction de ladite fraction de matière concentrée en suspension.

Des dispositifs centrifuges du type décanteur à séparation centrifuge sont notamment fabriqués par la société Flottweg sous le nom de « Décanteur », « Sedicanter ^® », « Tricanter ^® » ou encore « Sorticanter ^® » et par les sociétés Alfa Laval et

Andritz sous le nom de « Décanteur centrifuges » notamment tri-phase, co-courant ou encore contre-courant selon la disposition de l'alimentation et des extractions.

Ladite récupération des matières solides en suspension peut également être réalisée par au moins un dispositif centrifuge du type séparateur à disques. Ce type de dispositif est constitué d'un empilement de disques coniques en rotation disposé à l'intérieur du « bol » et à la base duquel on introduit la suspension à traiter. Les particules les plus denses sont plaquées contre la paroi et on extrait ladite fraction d'eaux clarifiées par le centre du dispositif. Ladite fraction de matière concentrée en suspension constituée notamment desdites particules plus denses, est extraite en périphérie du dispositif. En particulier, ladite extraction est réalisée en continu ou par intermittence.

Des dispositifs centrifuges du type séparateur à disques sont notamment fabriqués par les sociétés Flottweg sous le nom de « Centrifugeuses à assiettes » et Alfa Laval sous le nom de « Séparateurs centrifuges à disques » ou encore « Séparateur à empilement de disques ». Selon un cas particulier de l'invention, lesdites eaux blanches à traiter sont des eaux d'égouttage, en particulier des eaux de premier ou de second égouttage, et/ou des eaux de pressage, en particulier des eaux de récupération au niveau des zones de pressage, des eaux issues des caisses aspirantes de feutres ou des eaux issues des cylindres aspirants. Lors de la fabrication desdites feuilles fibreuses, lesdites eaux blanches sont des eaux éliminées par égouttage ou par pressage. Elles sont généralement récupérées en plusieurs points de ladite machine du type machine à papier, lesdits points étant généralement organisés selon les eaux qu'ils collectent et qui peuvent être : a. les eaux d'égouttage, qui peuvent notamment comprendre les eaux de premier égouttage éliminées, selon la machine de type machine à papier considérée, soit sur la table plate grâce à l'action d'éléments d'égouttage tels que des doigts d'égouttage, plus couramment appelés « foils », soit par aspiration à travers la toile d'une forme ronde, et/ou

- les eaux de second égouttage éliminées grâce à l'action d'éléments d'égouttage tels que des caisses aspirantes combinant une succession de foils et un dispositif d'aspiration, et/ou b. les eaux de pressage qui peuvent notamment comprendre - les eaux éliminées par pressage de ladite feuille fibreuse et récupérées par des bacholles situées au niveau des zones de pressage,

- les eaux éliminées par pressage de ladite feuille fibreuse et récupérées par aspiration à travers des presses à trous, plus couramment appelées « presses aspirantes », et/ou - les eaux éliminées par aspiration de l'eau contenue dans les feutres ou habillages des presses à travers des éléments appelés « caisse aspirantes » ou « caisse de conditionnement des feutres ».

Lesdites eaux blanches peuvent notamment être stockées avant d'être centrifugées. En effet, selon un procédé courant de fabrication de feuilles fibreuses sur une machine de type machine a papier, le stockage desdites eaux blanches a heu dans des cuviers, et plus particulièrement dans des cuviers appelés « Pit » et « pied de colonne » récupérant les eaux blanches d'égouttage et/ou de pressage

Selon un cas particulier de l'invention, ladite fraction de matière concentrée en suspension provenant du système de récupération est introduite dans ledit circuit de pâte diluée de ladite machine de type machine à papier notamment, tel qu'expliqué précédemment, afin de minimiser le temps nécessaire à la stabilisation de ladite machine de type machine à papier. En particulier, cette diminution dudit temps nécessaire à la stabilisation est possible grâce aux temps de stabilisation relativement courts mis en œuvre par lesdits dispositifs centrifuges compacts Le lieu d'introduction de ladite fraction de matière concentrée en suspension dans ledit circuit de pâte diluée peut notamment être un cuvier tel que le « PIT » ou le

« pied de colonne ».

Ainsi sur des machines de type machines à papier soumises à des changements de matières premières et/ou de sortes fréquents, la présente invention permet de récupérer et de réutiliser lesdites matières premières nécessaires a la fabrication desdites feuilles fibreuses, et de réaliser par conséquent des économies financières.

Selon un autre cas particulier de l'invention, ladite fraction de matière concentrée en suspension est réintroduite dans le circuit de pâte épaisse de ladite machine de type machine à papier. En particulier, elle est réintroduite dans le cuvier de tête, dans un cuvier de cassés humides ou encore très près en amont de la vanne de pâte. On désigne par « cassés humides » les cassés récupérés en amont de la sécherie et principalement constitués des rognures de la feuille fibreuse en cours de fabrication. De plus et selon le procédé papetier courant, lorsque ladite machine de type machine à papier est « en casse », autrement dit lorsque ladite feuille fibreuse en cours de fabrication a subi une rupture, on effectue un nettoyage de ladite machine de type machine à papier. Lors de ce nettoyage, en particulier des rouleaux et des cylindres de ladite machine de type machine à papier situés en aval du lieu où a eu lieu ladite rupture, ladite machine de type machine à papier continue à produire ladite feuille fibreuse sur toute la partie située en amont du lieu de ladite rupture. Cette feuille fibreuse est récupérée dans des cuviers au niveau du lieu de ladite rupture, généralement pour être utilisée ultérieurement, après remise en suspension, comme matière première. Lorsque ladite rupture a lieu en amont de la sécherie, c'est-à-dire dans la partie humide de ladite machine de type machine à papier, ladite feuille fibreuse en cours de fabrication qui est récupérée fait notamment partie, avec lesdites rognures, desdits cassés humides.

Selon un autre cas particulier de l'invention, ladite fraction de matière concentrée est stockée, notamment dans un cuvier, avant d'être utilisée ultérieurement. En particulier, ladite fraction de matière concentrée est introduite, lors de son utilisation ultérieure, dans ledit circuit de pâte diluée ou dans ledit circuit de pâte épaisse de ladite machine de type machine à papier.

Selon un cas particulier de l'invention, ladite fraction d'eaux clarifiées est utilisée pour le rinçage de feutres, de toiles, de presses, de racles, de rouleaux et/ou de cylindres, ou selon un autre cas particulier pour la dilution, en particulier d'adjuvants et/ou de pâte à papier.

En particulier, les dispositifs centrifuges, notamment compacts, permettent d'obtenir une fraction d'eaux clarifiées dont les concentrations en matière et les distributions de taille de particules sont telles que ladite fraction d'eaux clarifiée utilisée dans lesdits rinceurs n'entraîne ni l'obstruction des buses desdits rinceurs, ni un encrassement trop rapide desdits rinceurs.

Selon un cas particulier de l'invention, lesdites matières en suspension comprennent des fibres notamment cellulosiques, en particulier des fibres de bois ou de coton, et/ou organiques naturelles autres que cellulosiques et/ou synthétiques, par exemple telles que des fibres de polyester ou de polyamide, et/ou éventuellement de fibres minérales, par exemple telles que des fibres de verre.

Selon un cas particulier de l'invention, lesdites matières en suspension comprennent des charges et/ou des pigments, notamment minéraux ou organiques

Selon un cas particulier de l'invention, lesdites matières en suspension comprennent des charges et/ou des pigments organiques de petite taille. On désigne en particulier par l'expression « charges et/ou des pigments organiques de petite taille » des charges et/ou des pigments dont au moins l'une des dimensions est inférieure à 1 μm

Selon un cas particulier de l'invention, lesdites matières en suspension comprennent des charges et/ou des pigments organiques de faible densité On désigne en particulier par l'expression « charges et/ou des pigments organiques de faible densité » des charges et/ou des pigments dont la densité est inférieure à 1,5 et de préférence proche de 1.

Si l'eau et la matière qu'elle contient sont, pour des raisons économiques et environnementales, récupérée de façon courante dans le domaine papetier, cette récupération est souvent difficile voire impossible sur des machines soumises à de fréquents changements de sorte. Les principales raisons ayant conduit à cette situation sont les suivantes : la plupart du temps, l'utilisation des dispositifs de l'art antérieur est satisfaisante dans la mesure où la réutilisation de la matière récupérée n'est pas remise en cause par des changements de sorte fréquents, certaines charges et certains pigments utilises dans le domaine papetier sont des particules peu denses et de petite taille qui sont donc difficilement récupérables

Lorsque les changements de sorte sont fréquents et que la matière récupérée ne peut pas être réutilisée d'une sorte sur l'autre, la réduction du temps de stabilisation de la machine devient primordiale. La difficulté et les longs temps nécessaires pour récupérer la matière en utilisant les procédés de l'art antérieur conduisent donc un certain nombre de papetiers à ne pas récupérer la matière contenue dans leurs eaux blanches.

L'invention permet de récupérer des particules de petite taille et/ou peu denses. Aucun des dispositifs de l'art antérieur ne permet d'obtenir, en un temps court, des

concentrations en matière solide faibles, par exemple inférieures à 0,15 g/L, à partir d'eaux blanches à une concentration calculée selon la norme ISO 4119 (NF Q 50-006) d'environ 6 g/L et ayant un taux de charges (ratio de la masse de charges et pigments sur la masse de fibres, charges et pigments) déterminé par filtration puis par application au rétentat de la norme ISO 1762 (NF T12-027) supérieur à 86 %.

A titre de remarque concernant la détermination du taux de charge et selon la composition de la suspension dont on cherche à déterminer le taux de charges, on pourra utiliser des filtres plus ou moins poreux pour réaliser ladite filtration. En particulier, l'utilisation de filtres en fibres de verre peut être judicieux lorsque les particules contenues dans ladite suspension sont de petite dimension.

Cet effet, combiné à l'efficacité desdits dispositifs centrifuges, permet donc la récupération des matières solides lorsque les changements de matières premières et/ou de sorte sont fréquents. En outre, les papetiers mettant en œuvre des particules peu denses et/ou de petite dimension peuvent, grâce à la présente invention, récupérer lesdites particules peu denses et/ou de petite dimension ce qui devient d'autant plus intéressant que lesdites particules ont un coût élevé.

La présente invention est donc particulièrement intéressante lorsque lesdites eaux blanches contiennent des particules peu denses et/ou de petite dimension.

On définit ici des particules de « petite dimension » par le fait que l'une au moins de leurs dimensions est inférieure à 10 μm, de préférence inférieure à 1 μm. On vise ainsi en particulier les charges et les pigments couramment utilisés dans le domaine papetier dont les tailles sont généralement de l'ordre de grandeur du micromètre ou du dixième de micromètre. Toutefois, lesdites charges et lesdits pigments sont notamment présents dans les circuits papetiers sous leur forme fioculée. En effet, lesdites charges et lesdits pigments réagissent en particulier avec certains adjuvants couramment utilisés dans le domaine de la papeterie comme de la poly-amide-amine épichlorhydrine (PAAE). Lesdits éléments précédents ainsi floculés atteignent donc des dimensions inférieures à 10 μm d'où la plage de valeur précédemment citée.

L'expression « de l'ordre de grandeur » d'une unité désigne une valeur inférieure à dix fois ladite unité.

A titre de remarque, ces dimensions peuvent correspondre à des particules unitaires (c'est-à-dire considérées dans leur état non floculé) dont au moins une des dimensions est de l'ordre de grandeur du dixième de micromètre.

De même, on définit ici des particules « peu denses » par des densités inférieures à 1,5 et de préférence proches de 1.

Selon un cas particulier de l'invention et conformément aux ordres de grandeur rencontrés dans le domaine papetier, lesdites eaux blanches ont une concentration calculée selon la norme ISO 4119 (NF Q 50-006) comprise entre 0,1 et 25 g/L, et de préférence comprise entre 0,5 et 12 g/L. Selon un cas particulier de l'invention, lesdites eaux blanches présentent un taux de charges déterminé par filtration puis par application au rétentat de la norme ISO 1762 (NF T 12-027) compris entre 60 et 95 %, de préférence compris entre 80 et 95 %, de manière à garantir un fonctionnement optimum desdits dispositifs centrifuges compacts.

La centrifugation de particules telles que des charges ou des pigments est plus difficile que la centrifugation des fibres, d'autant plus lorsque lesdites particules sont de petite dimension et de forme compacte par opposition à la forme allongée desdites fibres. Cependant lesdits dispositifs centrifuges mis en œuvre dans le cadre de l'invention sont efficaces pour la récupération des matières (fibres et particules), en suspension dans lesdites eaux blanches, et cela en particulier parce que les fibres présentes dans les eaux blanches entraînent lesdites particules vers ladite fraction de matière concentrée en suspension. Afin d'optimiser le procédé objet de la présente invention, il peut s'avérer souhaitable d'utiliser des eaux blanches comprenant une certaine quantité de fibres comparativement à la quantité de pigments et/ou charges.

Toujours dans le but de garantir un fonctionnement efficace du procédé faisant l'objet de la présente invention, il peut être avantageux de connaître les concentrations desdites deux fractions formées par ledit dispositif centrifuge. Ces concentrations pourront notamment être mesurées automatiquement, en particulier en continu par des appareils de mesure de concentration ou manuellement, en particulier par des prélèvements sur lesdites fractions formées par ledit dispositif centrifuge. Ainsi, selon deux cas particuliers de l'invention, ladite fraction de matière concentrée en suspension présente une concentration calculée selon la norme ISO 4119 (NF Q 50-006) comprise entre 0,2 et 500 g/L, de préférence entre 2 et 100 g/L, et ladite

fraction d'eaux clarifiées présente une concentration calculée selon la norme ISO 4119 (NF Q 50-006) inférieure à 5 g/L, de préférence inférieure à 0,5 g/L et plus préférentiellement inférieure à 0,15 g/L.

En particulier, l'obtention d'une fraction d'eaux clarifiées à des concentrations calculées selon la norme ISO 4119 (NF Q 50-006) inférieures à 0,15 g/L permet l'utilisation de ladite fraction d'eaux clarifiées dans lesdits rmceurs sans entraîner d'encrassement ni d'obstruction des buses de rinçage et ce d'autant plus que les particules non centrifugées sont les plus petites et par conséquent celles ayant le moins tendance à conduire à l'obstruction. A titre de remarque et bien que la concentration desdites eaux clarifiées en dessous de laquelle lesdites buses des rmceurs sont obstruées, dépend du diamètre desdites buses des rmceurs utilisés, la valeur de 0,15 g/L a été déterminée en fonction des caractéristiques des rmceurs couramment utilisés dans le domaine papetier.

Selon un cas particulier de l'invention, le débit volumique de ladite fraction de matière concentrée en suspension représente au plus 30 % et de préférence moins de 15 % du débit volumique desdites eaux blanches en entrée dudit dispositif centrifuge compact.

Selon un autre de ses aspects, l'invention concerne également un procédé de fabrication de feuilles fibreuses par égouttage d'une suspension de matière dont des fibres en milieu aqueux, puis pressage et séchage sur une machine de type machine à papier, mettant en œuvre un procédé de traitement des eaux blanches tel que défini précédemment.

L'invention concerne encore une installation comportant un circuit de traitement des eaux blanches provenant d'une machine de type machine à papier, caractérisé en ce que le circuit comprend un dispositif permettant de récupérer des matières en suspension par centrifugation desdites eaux blanches à travers ledit dispositif formant au moins deux fractions à partir desdites eaux blanches : une fraction d'eaux clarifiées et une fraction de matière concentrée en suspension. Ledit dispositif peut notamment présenter des caractéristiques semblables à celles mentionnées précédemment.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de l'exemple non limitatif et des figures 5 et 6 qui suivent, les figures 1 et 2 correspondant à l'art antérieur.

EXEMPLE SELON L'INVENTION

On considère la réalisation, sur une machine à papier à table plate, d'une feuille fibreuse selon un des aspects d'un procédé faisant l'objet de la présente invention. Le bilan matière correspondant à cet exemple est représenté sur la figure 7. On introduit dans un cuvier de tête un mélange de deux pâtes à papier : 20 % de pâte de résineux et 80 % de pâte de feuillus toutes deux préalablement raffinées, ainsi que 61 % par rapport à la masse de fibres de dioxyde de titane et de l'eau de manière à obtenir une suspension de pâte épaisse de concentration totale calculée selon la norme ISO 4119 (NF Q 50-006) égale a 45 g/L. Une fois mélangée, ladite suspension de pâte épaisse subit un raffinage dit « de tête » puis elle est injectée à raison de 59 m3/h et diluée au bas du « PIT » par ajout des eaux blanches de premier égouttage de ladite machine à papier, de manière a obtenir une suspension de pâte diluée de concentration calculée selon la norme ISO 4119 (NF Q 50-006) égale à 12 g/L.

Ladite suspension de pâte diluée dudit « PIT » subit ensuite une première épuration à travers des épurateurs tourbillonnaires permettant d'éliminer les contaminants principalement des particules de type sable présentes dans ladite suspension de pâte diluée Ces contaminants sont rejetés vers la station d'épuration où ils seront traités Ils constituent de plus un débit négligeable comparativement aux débits mis enjeu dans l'exemple présent. Une seconde épuration à travers des épurateurs à panier sous pression retient les derniers amas fibreux présents dans ladite suspension de pâte diluée. A titre de remarque, les deux épurations décrites précédemment sont regroupées sur la figure 7 et apparaissent ainsi comme une seule étape : « Epurations ».

Dans le but d'améliorer la rétention des charges et des pigments sur la toile de formation, on ajoute à ladite suspension de pâte diluée 5 m3/h d'une solution d'amidon cationique dilué avant de l'injecter sur la toile de formation par la caisse de tête de ladite machine à papier à un débit de 395 m3/h. La suspension de pâte diluée ainsi injectée sur ladite toile de formation est à une concentration calculée selon la norme ISO 4119 (NF Q 50-006) de 12 g/L. Par un premier égouttage grâce à des lames céramiques situées sous la toile de formation et plus couramment appelées « foils », on récupère 285 m3/h d'eaux blanches dites de premier égouttage présentant une concentration calculée selon la norme ISO 4119

(NF Q 50-006) de 5 g/L et un taux de charges déterminé par fîltration puis par application au rétentat de la norme ISO 1762 (NF T 12-027) égal à 80 %. Les eaux de premier égouttage sont récupérées dans ledit « PIT ».

La deuxième zone d'égouttage constituée de « foils » tels que décrits précédemment couplés à un système d'aspiration permet de récupérer 100 m3/h d'eaux blanches dites de second égouttage présentant une concentration calculée selon la norme ISO 4119 (NF Q 50-006) de 5 g/L et un taux de charges déterminé par fîltration puis par application au rétentat de la norme ISO 1762 (NF T 12-027) égal à 85 %. Ces eaux de second égouttage sont récupérées dans le « pied de colonne ». A la sortie de ladite table plate, on obtient une feuille fibreuse à 18% de siccité qui est transférée de la toile de formation vers le feutre « pick-up » de la section des presses. Les différentes eaux de pressage décrites ci-avant sont récupérées au niveau de ladite section des presses puis envoyées vers le « pied de colonne ». Leur débit est de 13,5 m3/h, elles ont une concentration calculée selon la norme ISO 4119 (NF Q 50-006) de 11 ,5 g/L et présentent un taux de charges déterminé par fîltration puis par application au rétentat de la norme ISO 1762 (NF T 12-027) égal à 90 %. Ladite feuille fibreuse quitte la section des presses pour la sécherie à une siccité de 45 %. On obtient par séchage de ladite feuille fibreuse pressée sur des cylindres sécheurs alimentés en vapeur d'eau, une feuille à 97 % de siccité en sortie machine. Finalement, la feuille fibreuse sèche ainsi obtenue est enroulée avant de subir d'éventuelles transformations ultérieures, en particulier telles qu'une découpe en feuilles, une imprégnation ou encore un couchage.

Le niveau d'eaux blanches dans le « PIT » et dans le « pied de colonne » est régulé par un système de pompes. L'excès d'eaux blanches est utilisé pour alimenter deux décanteurs centrifuges de 250 L en parallèle. Il représente un débit de 79 m3/h à une concentration calculée selon la norme ISO 4119 (NF Q 50-006) de 5,6 g/L et avec un taux de charges déterminé par filtration puis par application au rétentat de la norme ISO 1762 (NF T12-027) de 86%.

Au cours de la fabrication, une quantité d'eaux claires et d'eaux clarifiées de 18 m3/h est introduite tout au long du circuit, en différents points : avec un amidon cationique utilisé en tant qu'agent de rétention, pour « détruire » mécaniquement la mousse se formant dans le « pied de colonne » (« abats mousse ») et dans les rinceurs

(caisse de tête, rinçage de la toile et rinçage des feutres). Ce débit d'eau est pris en compte dans les valeurs de débit et de concentration citées précédemment Ce débit de 18 m3/h est constitué de 12 m3/h d'eau fraîche et de 6 m3/h d'eau clarifiée sortant desdits decanteurs centrifuges, ladite eau clarifiée étant réutilisée pour alimenter les « abats mousse » (3 m3/h) et les rmceurs de toile (3 m3/h).

Ledit dispositif centrifuge constitué desdits deux decanteurs centrifuges placés en série fournit deux fractions : une fraction de 71 m /h d'eaux clarifiées à une concentration calculée selon la norme ISO 4119 (NF Q 50-006) de 0,12 g/L et présentant un taux de charges déterminé par filtration puis par application au rétentat de la norme ISO 1762 (NF T12-027) égal à 86 %, et une fraction de 7,9 m3/h de matière concentrée en suspension à une concentration calculée selon la norme ISO 4119 (NF Q 50-006) de 55 g/L et présentant un taux de charges déterminé par filtration puis par application au rétentat de la norme ISO 1762 (NF T 12-027) égal à 85 %.

Ladite fraction d'eaux clarifiée est utilisée pour diluer les cassés humides ainsi que pour alimenter les rmceurs de ladite toile de formation tandis que ladite fraction de matière concentrée en suspension est réintroduite dans ledit « PIT » de façon prioritaire, c'est-à-dire à proximité de l'extraction de ladite pâte diluée dudit « PIT » vers l'épuration. A titre de remarque, l'utilisation d'eaux blanches clarifiées pour alimenter des rmceurs est rendue possible de par l'efficacité dudit dispositif centrifuge compact qui fournit des eaux clarifiées dont les concentrations en matière calculées selon la norme ISO 4119 (NF Q 50-006) sont très faibles, c'est-à-dire inférieures à 0,15 g/L. De plus, les particules non-sédimentées dans ladite fraction de matière concentrée en suspension sont les particules les plus fines et ne bouchent donc pas les buses des rinceurs couramment utilisés sur des machines de type machine à papier. DESCRIPTION DES FIGURES

Par souci de clarté, les proportions relatives des différents éléments représentés n'ont pas toujours été respectées, les vues étant schématiques. Les figures 1 et 2 représentent de façon schématique la partie humide et le circuit de pâte diluée de deux machines à papier selon l'art antérieur.

La figure 3 représente le principe de fonctionnement d'un dispositif centrifuge compact du type décanteur à séparation centrifuge, utile à l'invention.

La figure 4 représente le principe de fonctionnement d'un dispositif centrifuge compact du type séparateur à disques, utile à l'invention. Les figures 5 et 6 représentent de façon schématique la partie humide et le circuit de pâte diluée de deux machines à papier selon l'invention.

La figure 7 représente un bilan matière du procédé selon l'invention décrit dans l'exemple selon l'invention.

Sur les figures 1, 2, 5 et 6, représentant de façon schématique la partie humide et le circuit de pâte diluée d'une machine à papier à table plate, les lettres W représentent les principaux points d'introduction possibles de matière telle que des charges, des pigments, des fibres et des adjuvants couramment utilises dans le domaine papetier, les nombres 20 et 21 représentent quant à eux les principales entrées d'eaux possibles, respectivement pour la dilution, en particulier d'adjuvants, et pour le rinçage, en particulier des feutres 8d et de la toile de formation 7c.

Un procédé selon l'art antérieur est représenté sur la figure 1. Il comprend notamment les étapes suivantes : le mélange d'eau A, de fibres B et d'adjuvants, de charges et de pigments C en provenance du circuit de pâte épaisse 1 arrive, via une vanne de dilution 2 dans le « PIT » 3 où sont également récupérées les eaux blanches, ladite vanne de dilution permettant de réguler la concentration de la pâte diluée obtenue en sortie du « PIT », la pâte diluée subit ensuite une épuration tourbillonnaire dans des hydrocyclones 4 permettant l'élimination des contaminants X, puis une épuration sous pression dans un ou plusieurs épurateur(s) à panier 5, la pâte diluée ainsi épurée est ensuite injectée par la caisse de tête 6 sur la table de formation 7 de la machine à papier 10, elle subit alors un premier égouttage 7a puis un second égouttage 7b à travers la toile de formation 7c qui permettent d'obtenir une feuille fibreuse, - ladite feuille fibreuse est transférée de la toile de formation 7c vers un feutre de presse 8d, puis elle subit au moins un pressage à travers la section des presses 8,

avant d'être acheminée vers la sécherie 9, quittant ainsi la partie humide de ladite machine à papier 10.

La figure 1 fait apparaître les eaux blanches récupérées : les eaux de premier égouttage E, les eaux de second égouttage F, les eaux G du cylindre aspirant de toile 7d et du cylindre aspirant « Pick-up » 8a, les eaux de pressage H récupérées dans des bacholles 8b et les eaux de pressage J extraites des feutres 8d de la section des presses 8 par des caisses aspirantes de feutres, comme par exemple la caisse aspirante 8c représentée sur la figure 1.

Ces eaux blanches sont acheminées soit vers le « PIT » 3, soit vers le « pied de colonne » 30, des pompes assurant la communication entre ces deux cuviers K.

Une partie L de l'excès desdites eaux blanches est utilisée pour la dilution des cassés humides M dans le cuvier à cassés humides 31, et l'autre partie Y est envoyée directement vers la station d'épuration sans traitement préalable.

Un second procédé selon l'art antérieur est représenté sur la figure 2 qui reprend les mêmes notations que la figure 1. Ce procédé couramment employé dans le domaine papetier diffère de l'art antérieur représenté sur la figure 1 par les étapes suivantes : l'excès d'eaux blanches Y est enrichi en matière grâce à l'appoint U provenant du circuit de pâte épaisse, puis traité par un filtre à disque 11. Ce procédé permet d'obtenir une fraction clarifiée stockée dans un cuvier 32 et une fraction de matière concentrée en suspension T réintroduite en amont du circuit de pâte diluée. Ladite fraction clarifiée stockée dans le cuvier 32 est utilisée Z en partie pour la dilution 21 d'adjuvants introduits dans la pâte à papier W, l'autre partie étant rejetée vers une station d'épuration.

Un dispositif centrifuge compact du type décanteur à séparation centrifuge est représenté en coupe sur la figure 3. La suspension aqueuse à traiter 1 est introduite dans ledit dispositif centrifuge compact par un conduit axial 5 qui alimente le bol 12 grâce à un diffuseur 7.

Le moteur 9 et le boîtier de découplage 13 permettent la rotation du bol de forme cylindro-conique 12 et de la vis convoyeuse 6 à deux vitesses différentes. La rotation du bol 12 permet la formation, sous l'action des forces centrifuges, d'une couche de matière 10 contre la paroi 4 et la rotation de la vis convoyeuse permet d'acheminer ladite couche de matière 14 vers un cône de sortie 8 puis vers la sortie 11 de matière concentrée 3 située à l'opposé de l'alimentation. Le temps de séjour de ladite matière 10

dans le bol 12 dudit dispositif centrifuge compact est déterminé par la différence de vitesse de rotation entre le bol 12 et la vis convoyeuse 6.

La fraction d'eaux clarifiées est extraite 2 du côté de l'alimentation 1. Un dispositif centrifuge compact du type séparateur à disques est représenté en coupe sur la figure 4. Il s'agit d'un dispositif dit à décharge discontinue. La suspension à traiter 1 est introduite dans ledit dispositif centrifuge compact par le conduit axial 5 de section annulaire qui alimente le bol 12 au niveau du diffuseur 7 situé à la base dudit bol 12.

Le moteur 9 permet la rotation de l'empilement de disques, entraînant ainsi, du fait de la forme dudit bol 12, la matière 10 contre le bord intérieur des assiettes 6. L'extraction de la matière concentrée 3 se fait par ouverture dudit bol 12 à intervalles réguliers. La partie supérieure 12a dudit bol 12 est rapidement soulevée de la partie inférieure 12b de manière à permettre l'extraction de ladite matière concentrée 3 au niveau des points 11. La fraction d'eaux clarifiées est extraite 2 en haut du bol 12.

Un premier procédé selon l'invention est représenté sur la figure 5 qui reprend les mêmes notations que la figure 1. Ce procédé diffère de l'art antérieur représenté sur la figure 1 par les étapes suivantes : l'excès d'eaux blanches Y alimente un dispositif centrifuge compact de type séparateur à disques 14. Ledit dispositif 14 permet d'obtenir une fraction clarifiée Z et une fraction de matière concentrée en suspension T stockée dans le cuvier 33 et réintroduite dans le « PIT » 3 du circuit de pâte diluée. Comme représenté sur la figure 5, ladite fraction de matière concentrée en suspension T est réintroduite de manière prioritaire dans le « PIT » 3, c'est-à-dire que pour éviter une recirculation sans fin de ladite fraction de matière concentrée en suspension T entre le dispositif centrifuge compact 14 tel que décrit à la figure 4, le « PIT » 3 et le « pied de colonne » 30, on introduit cette fraction T dans le « PIT » 3 à proximité du point d'extraction vers l'épuration 4.

Ladite fraction clarifiée Z est notamment utilisée pour des dilutions 21 d'adjuvants introduits dans la pâte à papier W. Un second procédé selon un des aspects de l'invention est représenté sur la figure 6 qui reprend les mêmes notations que la figure 1. Ce procédé diffère de l'art antérieur représenté sur la figure 1 par les étapes suivantes : la totalité des eaux de premier

égouttage E ainsi que l'excès d'eaux blanches Y provenant du « pied de colonne » alimente un dispositif centrifuge compact de type décanteur à séparation centrifuge 17 tel que décrit a la figure 3 Ledit dispositif 17 permet d'obtenir une fraction clarifiée Z et une fraction de matière concentrée en suspension T. Ladite fraction de matière concentrée en suspension T est mélangée à la pâte épaisse en provenance du circuit de pâte épaisse 1 via la vanne de dilution 2. La pâte diluée ainsi obtenue est ensuite épurée 4 et 5 avant d'être injectée sur la table plate 7 par la caisse de tête 6.

Ladite fraction clarifiée Z est notamment utilisée pour des dilutions 21 d'adjuvants introduits dans la pâte à papier W. Ce second procédé selon l'invention a notamment pour avantage de permettre le traitement de la totalité des eaux blanches. La matière est ainsi récupérée de façon efficace et rapide, la matière à traiter étant de plus désaeree dans le même temps lors de la traversée du décanteur centrifuge.

A titre de remarque et bien qu'un seul dispositif centrifuge compact du type décanteur à séparation centrifuge 17 soit représenté sur la figure 6, le débit d'eaux blanches à traiter peut en particulier nécessiter la mise en place en parallèle de plusieurs dispositifs centrifuges

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de mise en œuvre qui viennent d'être décrits. Les caractéristiques des divers exemples décrits peuvent notamment se combiner au sein de variantes non illustrées.

L'expression « comportant un » ou « comprenant un » doit être comprise comme étant synonyme de « comportant au moins un » ou « comprenant au moins un » sauf si le contraire est spécifié.