Understanding and modelling of the mechanisms of flotation applied to the de-inking of recovered papers

La flottation est la principale étape du processus de recyclage,ayant pour but l élimination de l encrede la pâte. Pour une moyenne de seulement 2% d encre présent dans la pâte, le rendement estd environ 80 %. Les pertes sont ainsi principalement composées de fibres, charges minérales etéléments fins. Le procédé de flottation est le seul processus permettant une séparation sélective desparticules d encre de la pâte à papier, lors du recyclage des papiers récupérés. Ce processus estappliqué par toutes les usines européennes de désencrage et, bien qu'il soit reconnu comme étant leplus sélectif, il génère des pertes solides qui restent encore trop important (15 à 20% de pertes) parrapport au 2% en poids de l'encre appliquée en général sur imprimé. Ainsi, la sélectivité de la flottationa besoin d'être améliorée. Cette amélioration permettrait à la fois d'augmenter le rendement duprocédé de désencrage ainsi que de réduire les volumes de boues produites au cours de désencrageet donc de simplifier tous les problèmes liés à la valorisation de ces boues. Les travaux retranscritsdans ce mémoire ont, dans un premier temps, pour but d'améliorer la connaissance fondamentale desphénomènes se produisant au cours de flottation, en particulier pour obtenir une meilleureconnaissance i) sur les mécanismes de transport des différentes particules (encres, fibres decellulose, éléments fins et charges minérales) au cours de la flottation, en présence de différentstensio-actifs utilisés, ii) des rôles des la chimie utilisée ainsi que leur propre utilisation lors de laflottaison. Dans un deuxième temps, la modélisation des mécanismes de transport dans la pâte etdans la mousse, en tenant compte de paramètres mécaniques (débit de pâte, d air, turbulence, laconception des cellules ) et physico chimiques, pour ainsi finalement développer une simulation duprocédé de flottation permettant d'évaluer l'incidence de la chimie utilisée ainsi que des paramètresmécaniques des cellules. Cette simulation permettra par la suite d améliorer à la fois l efficacité descellules existantes mais aussi des lignes de désencrages.Flotation is the main step of de-inking to remove the ink from the pulp. Whereas the target is toremove 2% of ink from the pulp, there is a loss of 20% of total matters (fibers, fillers and ashes). Theflotation process is the only process allowing to more or less selectively separate the particles frominks during recycling of recovered papers. This process is applied by all the European deinking millsand, although being recognized as being the most selective, it generates solid losses which remainstill too important (15 to 20% of losses) compared to the 2% of ink in weight applied to printed papers.Thus, the selectivity of flotation requires to be improved. Such improvement would at the same timeallow to increase the deinking process yield but also to reduce in parallel the volumes of sludgegenerated during de-inking and thus to simplify all the problems connected with the valorisation ofthese sludges. On the one hand, the objectives of this study are to improve fundamental knowledge ofthe phenomena occurring during flotation, in particular to obtain a better knowledge i) on mechanismsof transport of the various particles (ink, fibres and fines cellulose, mineral loads) during flotation in thepresence of various surface-active components from de-inking, ii) of the role of surface-activesubstances and their elimination during flotation. On the other hand, modelling of the mechanisms oftransport in the pulp and in the froth, taking into account mechanical parameters (air ratio, turbulence,design of the cells) and physico chemical parameters has been highlighted to finally develop asimulation of the flotation process allowing to evaluate the incidence of the design of the cells,simulation which should then make it possible to improve the effectiveness of the existing cells.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF