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          Last update : July 19, 2012
Deinking pulp fractionation: characterization
and separation of fines by screening

Fractionnement de la pâte désencrée :
caractérisation et séparation des éléments fins par classage


Saurabh Kumar

Grenoble INP-Pagora


PhD thesis defended on June 14, 2012
Thèse soutenue le 14 Juin 2012

LGP2

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Abstract

   


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Deinking is a key process in a sustainable strategy for papermaking, where the ink contained in the fine fraction (defined as passing a 76µm screen) is eliminated from the fibrous suspension. Fines sub-fractions analysed by a new manual classification method showed that the major contamination of ink occurs in the fraction which passes 11µm openings. Visual analysis of the microscopic images revealed that fibrils are in majority almost ink free whereas flakes from mineral fillers or cellulosic origin have ink deposition with varying coverage. Pulp fractionation is a viable option which opens avenues for separation of fines from pulp and offers opportunity of dedicated treatment to each fraction.

Separation of fines by a pressure screening system equipped with a micro-hole screen plate showed a higher selectivity towards the separation of fines into the accepts than conventional slot-screen cylinders. Comprehensive understanding of rotor hydrodynamics helped to understand the capacity constraints and inlet concentration limits. Studies showed that such a micro-hole screen plate is well adapted to rationalize deinking operations, where dedicated treatment on different fractions could be envisaged.

The study highlighted that new optimised deinking lines could be envisaged by introducing a specific fractionation technology and that pulp fines can be valorised, with an important impact in future manufacturing concepts as specifically engineered multilayer papers.

Résumé

Le désencrage des papiers de récupération vise notamment à éliminer les particules d'encre majoritairement présentes dans la fraction fine de la suspension de fibres, définie comme la fraction non-retenue sur tamis de 76µm. L'analyse de cette fraction par une nouvelle méthode de tamisage montre que ces particules d'encre traversent en majorité un tamis de 11µm. L'étude microscopique indique que les fines fibrillaires sont libres d'encre accrochée alors que les éléments lamellaires cellulosiques et minéraux sont plus ou moins couverts d'encre. Le fractionnement de la pâte en vue de séparer cette fraction fine du reste de la pâte et un traitement dédié de chacune des fractions offrent des possibilités de rationalisation du procédé de désencrage.

L'expérimentation d'une nouvelle technologie de fractionnement par classeur sous pression équipé d'un tamis micro-trous a mis en évidence sa grande efficacité de séparation des éléments fins. L'étude des taux de passage des fibres selon leur longueur a par ailleurs montré que le tamis à micro-trous est plus sélectif qu'un tamis conventionnel à fentes et l'étude des mécanismes de classage a permis d'expliciter les limites de production. Les applications du classage à micro-trous étudiées ont clairement montré le fort potentiel de rationalisation de la ligne de désencrage, par traitements séparés de la fraction fibre et de la fraction fine contenant la majorité des encres.

Les travaux ont finalement porté sur la caractérisation des différents types d'éléments fins ainsi que sur leur traitement et les possibilités de valorisation dans différentes couches de papiers stratifiés.

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