FR2761088A1 - Procede de recuperation de sulfate de sodium a partir de particules solides issues de l'incineration des liqueurs noires de papeterie et installation correspondante - Google Patents

Abstract

Procédé de récupération de sulfate de sodium à partir de particules solides issues de l'incinération des liqueurs noires résultant du traitement d'une pâte de papeterie, caractérisé par le fait que : 1) dans un organe de dissolution (4) , on dissout lesdites particules dans l'eau ;2) dans un organe de décarbonatation (20) , on traite la solution obtenue à l'étape 1) par de l'acide sulfurique pour la décarbonater en ajustant la concentration et la température pour éviter la présence de particules solides dans le flux liquide de sortie ; 3) dans un cristallisoir (48) , on réduit la température du liquide obtenu à l'étape 2 tout en ajoutant de l'eau, de façon à faire précipiter le sulfate de sodium sous forme de sel décahydraté (Na2 SO4 . 10H2 O) ,que l'on sépare et que l'on récupère à partir de la liqueur mère contenue dans le cristallisoir (48) , le flux liquide séparé étant évacué partiellement comme recyclage vers l'organe de décarbonatation (20) et partiellement comme purge.

Description

PROCÉDÉ DE RÉCUPÉRATION DE SULFATE DE SODIUM A
PARTIR DE PARTICULES SOLIDES ISSUES DE
L'INCINÉRATION DES LIQUEURS NOIRES DE PAPETERIE ET
INSTALLATION CORRESPONDANTE
La présente invention concerne un procédé de récupération de sulfate de sodium à partir des particules solides dites "fines volantes" obtenues par dépoussiérage de l'air utilisé dans les chaudières d'incinération des liqueurs noires des papeterie.

On sait que, dans l'industrie papetière, on réalise un traitement de la pâte à papier qui donne naissance à des effluents appelées "liqueurs noires", ces liqueurs contenant une quantité importante de sulfate de sodium et de chlorure de sodium. De façon connue, on incinère les liqueurs noires dans des chaudières d'incinération et l'on obtient ainsi, sous forme d'un solide en fusion, une récupération de la majeure partie des sels minéraux contenus dans ces liqueurs ce qui permet, d'une part, d'éviter une pollution due au rejet des liqueurs et, d'autre part, d'effectuer une économie par recyclage des sels minéraux récupérés. Néanmoins, dans ces chaudières d'incinération, l'air utilisé entraîne de fines particules de sels de sorte qu'il est nécessaire de dépoussiérer les fumées de chaudières notamment au moyen de filtres électrostatiques. Ce dépoussiérage permet une récupération de particules solides dites "fines volantes" qui représente environ 10 % en poids par rapport au poids des sels récupérés par l'incinération. Jusqu'à ce jour, les fines volantes de dépoussiérage étaient rejetées à l'état dilué dans l'eau fluviale ce qui constituait à la fois une pollution et une perte de sulfate de sodium.

Les fines volantes d'incinération contiennent typiquement environ 55 % en poids de sulfate de sodium Na2SO4, 25 % en poids de carbonate de sodium Na2CO3, 16,5 % en poids de sulfate de potassium
K2SO4 et 3 % en poids de chlorure de sodium NaCI. Le recyclage en l'état des fines de dépoussiérage n'est pas envisageable en raison de la présence d'une quantité importante de carbonate, d'une part, et de potassium, d'autre part. Il en résulte que si l'on veut éviter les rejets de dépoussiérage en vue de réduire la pollution, il faut proposer un procédé permettant de séparer le sulfate de sodium des autres sels présents pour pouvoir recycler ce sulfate de sodium ; mais, en outre, il faut que ce procédé soit économique de façon que le coût global de l'opération soit suffisamment limité pour que la dépollution ainsi réalisée soit industriellement rentable.

Selon l'invention, on propose de dissoudre les fines de dépoussiérage dans l'eau et de décarbonater la solution en faisant agir l'acide sulfurique d'où il résulte un dégagement de gaz carbonique et une tranformation du carbonate de sodium en sulfate de sodium qui vient s'ajouter à celui initialement présent dans les fines de dépoussiérage ; après quoi la solution aqueuse décarbonatée ainsi obtenue est menée à une concentration appropriée et refroidie de façon à faire précipiter un sulfate de sodium décahydraté (NaSO4.10H2O), qui constitue le sel de Glauber. Le choix du domaine particulier de concentration où s'effectue la précipitation permet d'éviter une précipitation simultanément du sulfate de potassium, de sorte que l'on récupère un sulfate de sodium pratiquement pur susceptible d'être recylé. Un flux de purge est envoyé au rejet dans lequel on retrouve la totalité du sulfate de potassium et du chlorure de sodium, ainsi qu'une fraction perdue du sulfate de sodium.

La présente invention a, en conséquence, pour objet un procédé de récupération de sulfate de sodium à partir des particules solides issues de 1' incinération des liqueurs noires résultant du traitement d'une pâte de papeterie, caractérisé par le fait que
1) dans un organe de dissolution, on dissout lesdites particules dans l'eau
2) dans un organe de décarbonatation, on traite la solution obtenue à l'étape 1) par de l'acide sulfurique pour la décarbonater, en ajustant la concentration et la température de façon à éviter la présence de particules solides dans le flux liquide de sortie
3) dans un cristallisoir, on réduit la température du liquide dans l'étape 2) tout en ajoutant de l'eau, de façon à faire précipiter le sulfate de sodium sous forme de sel décahydraté (Na2SO4. 10H20) que l'on sépare et récupére à partir de la liqueur mère, le flux liquide séparé étant évacué partiellement comme recyclage vers l'organe de décarbonatation et partiellement comme purge.

Dans un mode préféré de mise en oeuvre, les particules solides traitées sont celles obtenues par dépoussiérage des fumées produites par une installation d'incinération de liqueurs noires de papeterie, lesdites particules contenant, en poids, environ de 45 à 65 % de Na2SO4, de 20 à 30 % de Na2CO3 et de 10 à 20 % de K2SO4.

On peut avantageusement prévoir que l'on effectue la dissolution des particules dans l'eau de façon à obtenir un flux liquide sursaturé contenant une quantité constante de particules comprises entre 5 et 20 % en poids en plus de la saturation.

On peut obtenir l'acide sulfurique de décarbonatation par traitement d'un acide résiduaire de papeterie, dont on dispose généralement sur le site industriel où l'on met en oeuvre le procédé selon l'invention ; cet acide résiduaire contient généralement environ 40 % en poids d'acide sulfurique et 20 % en poids de sulfate de sodium de sorte que son utilisation conduit à la récupération d'une quantité supplémentaire de sulfate de sodium. Malheureusement, l'acide résiduaire contient aussi environ 1 % en poids de chlorate de sodium
NaC103 et 0,5 % en poids de ClO2 dissous ; or ces deux produits sont extrêmement corosifs et il est absolument essentiel, si on utilise un acide résiduaire, de se débarrasser préalablement de ces composés corrosifs. On est donc amené à traiter l'acide résiduaire par une solution aqueuse de SO2 ou de sulfite(s) car on a constaté qu'un tel traitement fait disparaître le ClO2 et les chlorates après un temps de réaction suffisamment court aux températures de réaction que l'on utilise. En effet, L'acide résiduaire de papeterie est disponible à une température d'environ 50"C et, si on le traite avec de l'eau sulfitée ou une solution aqueuse à 2 % en poids de SO2 (déjà utilisée en papeterie), cette solution étant à environ 25"C, on obtient un acide traité, qui a une température d'environ 41 C : à cette température, les produits corrosifs indésirables, que l'on désire éliminer, disparaissent à plus de 90 % après un temps de réaction de 90 minutes environ.

Avantageusement, L'organe de décarbonatation est un bac, qui reçoit des débits régulés d'eau et d'acide sulfurique pour assurer la dissolution complète des particules et la décarbonatation complète de la solution, le gaz carbonique produit étant évacué, par exemple, par un ventilateur, ledit bac étant maintenu à une température choisie entre 20 et 400C, ladite température étant, néanmoins, suffisamment élevée, compte-tenu des concentrations salines de la phase liquide, pour éviter toute cristallisation dans le bac. La sortie de l'organe de décarbonatation comporte, de préférence, un séparateur recyclant dans ledit organe les éventuelles particules solides subsistant dans le flux liquide de sortie.

Dans un mode préféré de mise en oeuvre, on réduit la température dans le cristallisoir par évaporation sous pression réduite pour cela, la pression dans le cristallisoir peut être comprise entre 103 et 2.103Pa et la température peut être comprise entre 10 et 30"C, on choisit les conditions de concentration et de température dans le cristallisoir pour se trouver dans le domaine de précipitation de sel de
Glauber. Cela suppose que, pour une température donnée, on se trouve au-dessous d'une concentration limite en sulfate de potassium : si cela est le cas, plus la température de précipitation est basse plus la concentration en sulfate de sodium de la liqueur-mère générant le précipité peut être faible ; or, on désire que la purge contienne le moins possible de sulfate de sodium, puisque le contenu de la purge sera rejeté et que cela correspondra non seulement à une pollution, mais, en plus, à une perte de récupération. Par ailleurs, pour avoir un volume de purge minimum, on souhaite que la liqueur-mère contienne la concentration la plus élevée possible en sulfate de potassium ce qui, d'après le graphique d'équilibre relatif à la précipitation du système (sulfate de potassium/sulfate de sodium/eau) conduit à choisir une température de précipitation comprise, de préférence, entre 10 et 20"C.

On choisit donc, de préférence, un point de fonctionnement du cristallisoir sur le segment BC de la figure 2 qui représente partiellement le diagramme de cristallisation susmentionné. Lorsque l'on baisse la température dans le cristallisoir, dès que l'on atteint la température de saturation, on précipite le sel de Glauber en laissant subsister dans le cristallisoir une liqueur mère correspondant aux concentrations sulfate de sodium/sufate de potassium du point choisi sur le segment BC.

La présente invention a également pour objet une installation permettant la mise en oeuvre du procédé tel que ci-dessus défini. Une telle installation comporte
1) un bac de dissolution alimenté en particules solides à dissoudre et en eau, comportant un moyen d'agitation et, de préférence, une régulation de densité et une régulation de niveau
2) un bac fermé de décarbonatation alimenté par la sortie du bac de dissolution et recevant une entrée d'eau et une entrée d'acide sulfurique, ledit bac comportant un moyen d'agitation et une régulation thermique, par exemple par circulation de la phase liquide du bac dans un réfrigérant, la sortie de la phase liquide du bac comportant un séparateur, qui renvoie dans le bac les particules solides éventuelles, l'atmosphère au-dessus du liquide étant extraite par un ventilateur
3) un cristallisoir alimenté par la sortie du bac de décarbonatation et par une entrée d'eau, l'atmosphère au-dessus du niveau de liquide dans ledit cristallisoir étant mise sous pression réduite par au moins un moyen approprié, notamment un moyen de pompage, une boucle externe étant prévue dans la partie basse du cristallisoir avec circulation par une pompe, le produit sortant du cristallisoir étant prélevé par une canalisation sur ladite boucle externe et étant séparé en un solide cristallisé formant le produit final et un liquide recyclé renvoyé par un conduit de recyclage dans le bac de décarbonanation après prélèvement d'un flux de purge.

Dans un mode préféré de réalisation, l'installation selon l'invention comprend un bac fermé de traitement d'acide comportant une entrée d'acide résiduaire de papeterie, une entrée de solution aqueuse de SO2 ou de sulfite (s) et une entrée d'eau, le liquide contenu dans ledit bac étant brassé par un moyen d'agitation, un moyen de sortie assurant l'extraction de l'atmosphère gazeuse au-dessus du liquide, un moyen de pompage assurant la sortie de l'acide traité par un conduit alimentant le bac de décarbonatation.

On peut prévoir que le réfrigérant du bac de décarbonatation soit monté sur une boucle disposée à l'extérieur du bac.

Le cristallisoir peut avantageusement comporter, parallèlement à son axe, une tubulure interne incluant un moyen pour assurer une circulation du liquide entre le bas et le haut de la tubulure le cristallisoir peut comporter, en amont du (ou des) moyens (s) établissant une pression réduite, un moyen de filtrage évitant l'entraînement de gouttelettes de liquide ; le moyen établissant une pression réduite est un moyen de pompage de l'atmosphère gazeuse du cristallisoir et, de préférence, un éjecteur à vapeur.

Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé.

Sur ce dessin
- la figure 1 représente schématiquement une installation selon l'invention destinée à mettre en oeuvre le procédé de récupération selon l'invention
- la figure 2 représente partiellement le diagramme de cristallisation du système (sulfate de potassium/sulfate de sodium/eau), la zone hachurée représentant la zone de précipitation du sel de
Glauber.

Sur la figure 1, on voit que les particules issues du dépoussiérage des fumées de chaudières d'incinération de liqueurs noires au moyen de filtres électrostatiques sont introduites selon la flèche 1 dans un transporteur à vis 2, qui les envoie en 3, à une température de 165"C dans un bac de dissolution 4 qui comporte un moyen d'agitation 5. Le bac 4 reçoit un entrée d'eau 6 à 18"C. Les particules solides introduites en 1 ont la composition pondérale suivante : Na2CO3 24,73 % Na2SO4 55,17 % K2SO4 16,54 % NaCl 3,54 % FeSO4 0,01 %. Le bac 4 comporte une régulation de densité 7 agissant sur l'arrivée d'eau et une régulation de niveau 8 agissant sur une vanne 9 disposée sur une canalisation 10 alimentée grâce à une pompe 11 à partir du bac 4. La régulation de densité est paramétrée de façon que la canalisation 10 transporte une solution sursaturée en particules solides, cette solution contenant une quantité constante de solides comprise entre 10 et 15 % en poids en plus de la saturation.

L'étape ultérieure du traitement selon l'invention est la décarbonatation de la solution transportée par la canalisation 10. Pour ce faire on utilise de l'acide sulfurique obtenu à partir d'un acide résiduaire de papeterie.

Cet acide résiduaire est amené par une canalisation 12 grâce à une pompe 13 vers un bac de traitement d'acide résiduaire 14 l'acide est introduit dans le bac 14 à une température de 520C ; le bac 14 comporte également une arrivée d'eau 95. Le traitement est réalisé en ajoutant une solution aqueuse à 2 % en poids de SO2 à 25"C, cette solution étant amenée au bac 14 par une canalisation 15. L'acide résiduaire utilisé comprend 1 % de chlorate de sodium et 0,3 % de
ClO2 en solution. Le traitement par la solution de SO2 fait disparaître les chlorates et le CIAO2 en moins de 2 heures lorsqu'on utilise environ 24 % en poids de solution de SO2 par rapport au poids d'acide résiduaire traité. Le bac de traitement 14 est dimensionné pour que l'acide y soit maintenu pendant 8 heures en fonctionnement continu. Le contenu du bac 14 est agité de façon permanente au moyen d'un agitateur 16. La sortie du bac 14 s'effectue par l'intermédiaire d'une pompe 18 qui alimente en parallèle, d'une part, une boucle externe 17 permettant un recyclage dans le bac 14 pour éviter la surchauffe locale du produit dans le cas où la circulation d'acide vers l'aval se trouverait interrompue et, d'autre part, une canalisation 19 où l'acide traité est envoyé à une température 41 C vers le bac de décarbonatation 20. Le bac 14 est muni d'une régulation de niveau 21 agissant sur l'admission d'acide résiduaire par une vanne 22 disposé en aval de la pompe 13. Le bac de traitement 14 comporte également une régulation 23 qui agit par la vanne 24 sur l'arrivée de la solution aqueuse de SO2 en fonction de la concentration résiduelle en ClO2 à l'intérieur du bac 14. Le bac 14 est fermé et l'atmosphère, qui surmonte le liquide, est évacuée vers l'extérieur par la canalisation 25.

L'acide sulfurique ainsi traité est envoyé par un conduit 19 dans le bac de décarbonatation 20, qui reçoit par la canalisation 10 la solution réalisée dans le bac de dissolution 4. Les deux liquides amenés par les canalisation et conduit 10 et 19 réagissent de façon exothermique et le carbonate de sodium est transformé en sulfate de sodium avec dégagement de gaz carbonique. Le gaz carbonique est extrait de l'atmosphère située au-dessus du liquide dans le bac 20 au moyen d'une canalisation 26 et d'un ventilateur 27. Le liquide du bac 20 est agité de façon permanente au moyen d'un agitateur 28 et la température est contrôlée au moyen d'une boucle de réfrigération 29 alimentée par une pompe 30 ; la boucle de réfrigération 29 comporte un réfrigérant 31 alimenté en eau froide à 18"C par une canalisation 32, la sortie d'eau s'effectuant par une canalisation 33, qui retourne à une bâche de récupération d'eau 34. La régulation de la température est effectuée grâce à un régulateur 35, dont le capteur est disposé sur la boucle 29 en aval du réfrigérant 31, le régulateur 35 agissant sur une vanne 36 disposée sur la canalisation 33. Le bac 20 reçoit également une canalisation 37 d'entrée d'eau froide à 18"C équipée d'une vanne 38 pilotée par un régulateur de densité 39 disposé sur une canalisation de sortie 40 du bac 20 ; la canalisation 40 est alimentée par une pompe 41 et débouche dans un hydrocyclone 42, qui renvoie les particules solides résiduelles dans le bac 20 par une canalisation 43 et qui éjecte par une canalisation 47 une solution décarbonatée, qui, dans l'exemple décrit, a une densité de 1,4 et une teneur en matières sèches de 40 % en poids. Le bac de décarbonatation 20 comporte également une entrée de liquide recyclé qui est amené au bac par un conduit 44, qui sera mieux défini ci-après. Le débit d'acide amené par la canalisation 19 est régulé en continu grâce à une vanne 45, qui est pilotée par un régulateur de pH 46 dont le capteur est disposé dans le bac 20 à proximité de la canalisation d'aspiration de la pompe 41. Le niveau du bac 20 est repéré en continu : en cas de niveau haut, l'alimentation provenant du bac de dissolution 4 est interrompue par la vanne 9 ; en cas de niveau bas, une alarme signale le défaut à l'exploitant et stoppe le processus de cristallisation, qui intervient en aval du bac de décarbonatation 20.

La troisième étape du procédé selon l'invention est celle qui conduit à la cristallation et à l'extraction d'un sel de Glauber précipité c'est-à-dire d'un sulfate de sodium décahydraté (Na2SO4.10H2O) ; cette cristallisation intervient dans un cristallisoir 48. Le cristallisoir 48 est un récipient cylindrique comportant intérieurement une tubulure 49 disposée coaxialement par rapport au récipient et ouverte à ses deux extrémités ; à la base de la tubulure 48 se trouve une turbine 50 générant la circulation du liquide contenu dans le cristallisoir à l'intérieur de la tubulure 49, vers le haut selon la flèche 51, une circulation inverse selon les flèches 52 étant ainsi générée à l'extérieur de la tubulure 49. Le cristallisoir 48 comporte au-dessus du niveau 53 du liquide une atmosphère d'air, qui est maintenue sous une pression réduite de 18.102Pa grâce à un éjecteur à vapeur 54 alimenté par une canalisation 55 en vapeur d'eau à l2. 105Pa. Le flux récupéré en aval de l'éjecteur 54 est envoyé dans un condenseur 56 à la partie haute duquel les incondensés sont extraits par un éjecteur à vapeur 57 alimenté par la même vapeur à 12.105Pa grâce à une canalisation 58 ; de même, la sortie de l'éjecteur 57 est envoyée dans un condenseur 59, les incondensés étant repris par un éjecteur 60 alimenté par la même vapeur à 12.105Pa grâce à une canalisation 61.

Les sorties 62-63-64 respectivement des condenseurs 58 et 59 et de l'éjecteur 60 sont envoyées dans la bâche de récupération d'eau 34. Les condenseurs 56 et 59 sont alimentés en eau froide à 18"C respectivement par les canalisations 65 et 66. Grâce aux trois éjecteurs en cascade 54-57-60 et aux deux condenseurs 56-59, on récupère en eau la quasi-totalité de la vapeur à 12.105Pa utilisée pour la mise sous pression réduite du cristallisoir 48. La pression réduite établie dans le cristallisoir est régulée par un régulateur 67, qui agit sur une vanne pilotée 68 ajustant le débit d'une entrée d'air en tête du cristallisoir par une canalisation 69. Entre l'aspiration de l'éjecteur 54 et le niveau 53 du liquide, on a prévu un séparateur 70 pour éviter l'entraînement de vésicules de produits avec les buées aspirées et générées par la vaporisation sous pression réduite de l'eau contenue dans la solution amenée au cristallisoir par la canalisation 47. L'encrassement de ce filtre est contrôlé par une mesure de pression différentielle effectuée par un capteur 71, ledit capteur agissant sur une vanne pilotée 72 ; la vanne 72 permet, en cas d'encrassement du séparateur 70, de déclencher un lavage à l'eau dudit filtre par une rampe d'aspersion 73 située au-dessous du filtre.

Comme il sera ci-après expliqué, on choisit sur le diagramme de cristallisation représenté à la figure 2, un point de fonctionnement du cristallisoir 48, c'est-à-dire que l'on décide que la concentration du liquide dans le cristallisoir doit être de 16,5 % de sulfate de sodium et de 7,2 % de sulfate de potassium et que la température du liquide dans le cristallisoir 48 doit être maintenue à 20"C. Dans ces conditions, on précipite dans le cristallisoir un sel de
Glauber. Ce précipité est extrait à la base du cristallisoir par une canalisation 74 au moyen d'une pompe 75, qui alimente en parallèle d'une part un recyclage 76 retournant à la base du cristallisoir et d'autre part une canalisation de sortie 77 envoyant le sel de Glauber sur un filtre à bande 78. Le débit de la canalisation 77 est réglé par une vanne 92 pilotée par un régulateur 93, dont le capteur repère la densité de la bouillie circulant dans la bouche 74-75-76 ; dès que la densité correcte est atteinte, on assure l'alimentation de la canalisation 77 et on mesure le débit de cette canalisation par le débimètre 94. Le filtre à bande 78 évacue le sel de Glauber dans un transporteur à vis 79, dont la sortie 80 fournit le sulfate de sodium récupéré. Le filtre à bande 78 comporte un lavage des cristaux par une eau amenée par la canalisation 81, qui est alimentée par une pompe 82 à partir de la bâche de récupération d'eau 34. On obtient ainsi à la sortie 80 un sulfate de sodium pratiquement exempt de toute impureté et notamment exempt de carbonate de sodium et de sulfate de potassium ; ce sulfate de sodium est donc directement réutilisable dans un cycle de traitement papetier.

Au-dessous du filtre à bande 78, on recueille par des canalisations 83-84 les effluents liquides, que l'on renvoie par le conduit de recyclage 44 dans le bac de décarbonatation 20. Cependant, pour maintenir le point de fonctionnement du cristallisoir 48 à la valeur que l'on s'est fixée, il est nécessaire d'évacuer à l'extérieur une purge pour évacuer le sulfate de potassium contenu dans la liqueur-mère du cristallisoir 48 et correspondant au poids de sulfate de sodium fourni par la sortie 80 ; pour ce faire, on prélève sur la canalisation 83, qui récupère le liquide accompagnant le précipité tel que déversé par la canalisation 77, un débit de purge, qui est envoyé au rejet par une canalisation 85, dont le débit est régulé par une vanne 86 pilotée par un régulateur de débit 87.

Dans le cristallisoir 48, I'évaporation de l'eau due à la pression réduite génère des frigories, qui permettent d'abaisser la température de la solution amenée par la canalisation 47, laquelle se trouve à environ 31"C. Cette température est régulée pour maintenir le liquide du cristallisoir à la température définie pour le point de fonctionnement choisi. Dans l'exemple décrit, cette température est de 20"C ce qui détermine la pression réduite à utiliser lorsque l'on connaît le débit d'alimentation fourni par la canalisation 47 (repéré par un mesureur de débit 88) et le débit d'eau introduit dans le cristallisoir 48 ; en effet, étant donné que l'on extrait de l'eau pour refroidir, d'une part, et que le sel de Glauber entraîne 10 molécules d'eau par molécule de sulfate de sodium, d'autre part1 il faut maintenir la concentration en eau dans le liquide du cristallisoir 48 en injectant de l'eau que l'on reprend à partir de la pompe 82, cette injection étant effectuée par une canalisation 89, dont le débit est réglé par une vanne 90 pilotée par un régulateur de débit 91. Le niveau de la liqueur-mère dans le cristallisoir 48 est repéré par un régulateur 99 agissant sur une vanne 100 disposée sur la canalisation d'alimentation 47. La température dans le cristallisoir 48 est mesurée par une sonde 101. La pompe 82 assure, d'une part, l'alimentation de la canalisation 89, d'autre part, l'alimentation de la rampe 73 et enfin, par la canalisation 95, l'alimentation en eau du bac 14 de traitement d'acide résiduaire.

La bâche de récupération 34 comporte deux compartiments: le premier est alimenté par les canalisations 62-63-64 et se déverse par trop-plein dans le second, qui est alimenté par la canalisation 33 ; pour maintenir un niveau convenable dans ce second compartiment, on utilise un contrôleur de niveau 96, qui pilote une vanne 97 placée sur une canalisation 98 alimentée par la pompe 82, cette canalisation 98 fournissant de l'eau tiède.

Sur la figure 2, on a représenté le graphique de cristallisation du système ternaire (Na2SO4/K2SO4/eau). La zone hachurée correspond à la zone de cristallisation du sulfate de sodium décahydraté dit sel de Glauber. La purge, que l'on sort de l'installation par la canalisation 85, contient en solution du sulfate de potassium et du sulfate de sodium, ce dernier étant évidemment perdu pour la récupération que l'on désire. On a donc intérêt à avoir le volume de purge minimum, d'une part, pour perdre le minimum de sulfate de sodium et, d'autre part, pour générer le minimum de pollution. On désire donc que la purge ait une concentration maximum en sulfate de potassium. Or, comme il est bien visible sur la figure 2, la limite maximum du domaine de cristallisation du sel de Glauber est constituée par la courbe E-B-C-D. Chaque point de cette courbe correspond à une température déterminée au-dessous de laquelle il y a précipitation dans la zone hachurée, les lignes en traits mixtes correspondent à des isothermes. L'extrémité E correspond à la température la plus basse à savoir 1,8"C et l'extrémité D à la température la plus haute à savoir 30,9"C. Le maximum de cette courbe est atteint au point B et correspond à la teneur maximum en sulfate de potassium du liquide à cristalliser c'est-à-dire de la liqueur-mère contenue dans le cristallisoir 48. Cependant, on constate que, si l'ordonné du point B correspond à la valeur 7,32, l'ordonné du point C est très voisine ; or, la température, qui correspond au point B, est de 10 C alors que celle correspondant au point C est de 20"C. Pour l'économie du fonctionnement de l'installation, qui vient d'être décrite, on a donc décidé de choisir le point de fonctionnement C qui ne nécessite qu'une pression réduite dans le cristallisoir de 18.102Pa alors que le point de fonctionnement B nécessiterait une pression beaucoup plus basse qui ne pourrait être obtenue que par des moyens extrêmement coûteux. En fait, pour une question de sécurité, le point de fonctionnement du cristallisoir 48 pourra être le point C' voisin du point C à l'intérieur de la zone hachurée, sur la même courbe isotherme. Le point C' correspond à une teneur de la liqueur-mère de 7,2 % en poids en sulfate de potassium et à une teneur de 16,5 % en poids en sulfate de sodium.

Sur le graphique de la figure 2, on a indiqué par A le point correspondant à la sortie du bac de décarbonatation 20 ; ce point est dans une zone où la cristallisation intervient au-dessous d'une température d'environ 30"5 on règle la température de sortie du bac de décarbonatation de façon à se trouver juste au-dessus de cette température de cristallisation. Dans le cristallisoir, les concentrations correspondant au point A sont amenées à être égales à celles qui correspondent au point C' mais simultanément la température est abaissée de façon à provoquer la cristallisation du sel de Glauber.

Avec une installation du type de celle qui vient d'être décrite, si l'on traite 1,36 tonne/heure de fines de dépoussiérage ayant la composition indiquée précédemment, on récupère 1,9 tonne/heure de sel de Glauber et on envoie à la purge environ 0,7 tonne de sulfate de potassium et de sulfate de sodium en solution. On constate que l'on a considérablement réduit la quantité de sel rejeté et donc la pollution correspondante et que, simultanément, on a récupéré une quantité importante de sulfate de sodium directement réutilisable.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Procédé de récupération de sulfate de sodium à partir de particules solides issues de l'incinération des liqueurs noires résultant du traitement d'une pâte de papeterie, caractérisé par le fait que 1) dans un organe de dissolution (4), on dissout lesdites particules

dans l'eau 2) dans un organe de décarbonatation (20), on traite la solution

obtenue à l'étape 1) par de l'acide sulfurique pour la décarbonater

en ajustant la concentration et la température pour éviter la

présence de particules solides dans le flux liquide de sortie 3) dans un cristallisoir (48), on réduit la température du liquide obtenu

à l'étape 2 tout en ajoutant de l'eau, de façon à faire précipiter le

sulfate de sodium sous forme de sel décahydraté (Na2SO4.10H2O),

que l'on sépare et que l'on récupère à partir de la liqueur mère

contenue dans le cristallisoir (48), le flux liquide séparé étant

évacué partiellement comme recyclage vers l'organe de

décarbonatation (20) et partiellement comme purge.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les particules solides traitées sont celles obtenues par dépoussiérage des fumées produites par une installation d'incinération de liqueurs noires de papeterie, lesdites particules contenant environ, en poids, de 45 à 65 % de Na2SO4, de 20 à 30 % de Na2CO3 et de 10 à 20 % de

K2S04.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on effectue la dissolution des particules dans l'eau, de façon à obtenir un flux liquide sursaturé contenant, en plus de la saturation, une quantité constante de particules comprise entre 5 et 20 % en poids.

4. Procédé l'une des revendications I à 3, caractérisé par le fait que l'on obtient l'acide sulfurique de décarbonatation par traitement d'un acide résiduaire de papeterie.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on traite l'acide résiduaire de papeterie par une solution aqueuse de S02 ou de sulfite(s) pour le débarrasser des chlorates et du ClO2 qu'il contient.

6. Procédé selon l'une des revendications l à 5, caractérisé par le fait que l'on réduit la température dans le cristallisoir par évaporation sous pression réduite.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la pression dans le cristallisoir (48) est comprise entre 103 et 2.103Pa et que la température est comprise entre 10 et 30"C.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'on utilise un organe de décarbonatation comportant un bac (20), qui reçoit des débits régulés d'eau et d'acide sulfurique pour assurer la dissolution complète des particules et la décarbonatation complète de la solution, le gaz carbonique produit étant évacué, ledit bac étant maintenu à un température choisie entre 20 et 40"C, ladite température étant néanmoins suffisamment élevée, compte-tenu des concentrations salines de la phase liquide, pour éviter toute cristallisation dans le bac.

9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'on dispose sur la sortie de l'organe de décarbonatation (20) un séparateur (42) recyclant dans ledit organe (20) les éventuelles particules solides subsistant dans le flux liquide de sortie.

10. Installation permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait qu'elle comporte: 1) un bac de dissolution (4) alimenté en particules solides à dissoudre

et en eau, comportant un moyen d'agitation (5); 2) un bac fermé de décarbonatation (20) alimenté par la sortie (10) du

bac de dissolution (4) et recevant une entrée d'eau (37) et une

entrée (19) d'acide sulfurique, ledit bac (20) comportant un moyen

d'agitation (28) et une régulation thermique (31), la sortie du flux

liquide comportant un séparateur (42), qui renvoie dans le bac (20)

les particules solides éventuelles, l'atmosphère au-dessus du liquide

étant extraite par un ventilateur (27); 3) un cristallisoir (48) alimenté par la sortie (47) du bac de

décarbonatation (20) et par une entrée d'eau (89), l'atmosphère au

dessus du niveau de liquide dans ledit cristallisoir (48) étant mise

sous pression réduite par au moins un moyen approprié (54), une

boucle externe (74-76) étant prévue dans la partie basse du

cristallisoir (48) avec circulation par une pompe (75), le produit

sortant du cristallisoir (48) étant prélevé par une canalisation (77)

sur ladite boucle externe et étant séparée en un solide cristallisé

formant le produit final et un liquide recyclé renvoyé par un conduit

de recyclage (44) dans le bac de décarbonatation (20) après

prélèvement d'un flux de purge.

11. Installation selon la revendication 10, caractérisée par le fait qu'elle comprend un bac fermé (14) de traitement d'acide comportant une entrée (12) d'acide résiduaire de papeterie, une entrée (15) de solution aqueuse de S02 ou de sulfite(s) et une entrée d'eau (95), le liquide contenu dans ledit bac (14) étant brassé par un moyen d'agitation (16), un moyen de sortie assurant l'extraction de l'atmosphère gazeuse au-dessus du liquide, un moyen de pompage (18) assurant la sortie de l'acide traité par un conduit (19) alimentant le bac de décarbonatation (20).

12. Installation selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisée par le fait que le réfrigérant (31) du bac de décarbonatation (20) est monté sur une boucle (29) disposée à l'extérieur du bac (20).

13. Installation selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé par le fait que le cristallisoir (48) comporte, parallèlement à son axe, une tubulure interne (49) incluant un moyen (50) pour assurer une circulation du liquide entre le bas et le haut de la tubulure (49).

14. Installation selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisée par le fait que le cristallisoir (48) comporte, en amont du ou (des) moyen(s) (54) établissant une pression réduite, un moyen de filtrage (70) évitant l'entraînement de gouttelettes de liquide.

15. Installation selon l'une des revendications 10 à 14, caractérisé par le fait que le moyen établissant une pression réduite de l'atmosphère gazeuse du cristallisoir (48) est un moyen de pompage (54).