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72. Industrie du papier et de la pâte à papier

Éditeurs de chapitre : Kay Teschke et Paul Demers


Table des matières

Tableaux et figures

Profil général
Kay Teschke

Principaux secteurs et processus

Sources de fibres pour les pâtes et papiers
Anya Keefe et Kay Teschke

Manutention du bois
Anya Keefe et Kay Teschke

Pulpage
Anya Keefe, George Astrakianakis et Judith Anderson

Blanchiment
George Astrakianakis et Judith Anderson

Opérations de papier recyclé
Dick Heederik

Production et transformation de feuilles : pâte commerciale, papier, carton
George Astrakianakis et Judith Anderson

Production d'électricité et traitement de l'eau
George Astrakianakis et Judith Anderson

Production de produits chimiques et de sous-produits
George Astrakianakis et Judith Anderson

Risques professionnels et contrôles
Kay Teschke, George Astrakianakis, Judith Anderson, Anya Keefe et Dick Heederik

Modèles de maladies et de blessures

Blessures et maladies non malignes
Susan Kennedy et Kjell Torén

Cancer
Kjell Torén et Kay Teschke

Questions environnementales et de santé publique
Anya Keefe et Kay Teschke

Tables

Cliquez sur un lien ci-dessous pour afficher le tableau dans le contexte de l'article.

1. Emploi et production dans certains pays (1994)
2. Constituants chimiques des sources de fibres de pâtes et papiers
3. Agents de blanchiment et leurs conditions d'utilisation
4. Additifs papetiers
5. Dangers potentiels pour la santé et la sécurité par domaine de traitement
6. Études sur le cancer du poumon et de l'estomac, le lymphome et la leucémie
7. Suspensions et demande biologique en oxygène dans la réduction en pâte

Figures

Pointez sur une vignette pour voir la légende de la figure, cliquez pour voir la figure dans le contexte de l'article.

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Catégories Enfants

La structure de base des feuilles de pâte à papier et de papier est un tapis feutré de fibres de cellulose maintenues ensemble par des liaisons hydrogène. La cellulose est un polysaccharide avec 600 à 1,500 15 unités de sucre répétées. Les fibres ont une résistance à la traction élevée, absorbent les additifs utilisés pour transformer la pâte en produits de papier et de carton, et sont souples, chimiquement stables et blanches. Le but de la réduction en pâte est de séparer les fibres de cellulose des autres composants de la source de fibres. Dans le cas du bois, il s'agit des hémicelluloses (avec 90 à 1 unités de sucre répétées), des lignines (hautement polymérisées et complexes, principalement des unités phényl propane ; elles agissent comme la « colle » qui cimente les fibres entre elles), des extraits (graisses, cires , alcools, phénols, acides aromatiques, huiles essentielles, oléorésines, stéarols, alcaloïdes et pigments), et minéraux et autres inorganiques. Comme le montre le tableau XNUMX, les proportions relatives de ces composants varient selon la source de fibres.

Tableau 1. Constituants chimiques des sources de fibres de pâtes et papiers (%)

 

Résineux

Feuillus

Pailles

Bambou

Coton

Les glucides

         

a-cellulose

38-46

38-49

28-42

26-43

80-85

Hémicellulose

23-31

20-40

23-38

15-26

nd

Lignine

22-34

16-30

12-21

20-32

nd

Extraits

1-5

2-8

1-2

0.2-5

nd

Minéraux et autres
inorganiques


0.1-7


0.1-11


3-20


1-10


0.8-2

nd = aucune donnée disponible.

Les conifères et les feuillus sont les principales sources de fibres pour les pâtes et papiers. Les sources secondaires comprennent les pailles de blé, de seigle et de riz ; cannes, comme la bagasse; tiges ligneuses de bambou, lin et chanvre ; et les graines, les feuilles ou les fibres libériennes, telles que le coton, l'abaca et le sisal. La majorité de la pâte est fabriquée à partir de fibres vierges, mais le papier recyclé représente une part croissante de la production, passant de 20 % en 1970 à 33 % en 1991. La production à base de bois représentait 88 % de la capacité mondiale de pâte en 1994 (176 millions tonnes, figure 1); par conséquent, la description des procédés de pâtes et papiers dans l'article suivant se concentre sur la production à base de bois. Les principes de base s'appliquent également aux autres fibres.

Figure 1. Capacités mondiales de pâte, par type de pâte

PPI020F1

 

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Lundi, Mars 28 2011 20: 06

Manutention du bois

Le bois peut arriver au parc à bois d'une usine de pâte à papier sous forme de grumes brutes ou de copeaux provenant d'une scierie. Certaines usines de pâte à papier ont des scieries sur place (souvent appelées « salles de bois ») qui produisent à la fois du bois d'œuvre commercialisable et du bois pour l'usine de pâte. Le sciage est traité en détail dans le chapitre Bois d'oeuvre. Cet article traite des éléments de la préparation du bois qui sont spécifiques aux opérations des usines de pâte à papier.

La zone de préparation du bois d'une usine de pâte à papier a plusieurs fonctions de base : recevoir et doser l'approvisionnement en bois pour le processus de réduction en pâte au rythme exigé par l'usine ; préparer le bois afin qu'il réponde aux spécifications d'alimentation de l'usine pour les essences, la propreté et les dimensions ; et de collecter tout matériau rejeté par les opérations précédentes et de l'envoyer à l'élimination finale. Le bois est transformé en copeaux ou en rondins adaptés à la réduction en pâte en une série d'étapes qui peuvent comprendre l'écorçage, le sciage, le déchiquetage et le tamisage.

Les grumes sont écorcées parce que l'écorce contient peu de fibres, a une forte teneur en matières extractibles, est sombre et contient souvent de grandes quantités de sable. L'écorçage peut être effectué hydrauliquement avec des jets d'eau à haute pression, ou mécaniquement en frottant les grumes les unes contre les autres ou avec des outils de coupe en métal. Les écorceuses hydrauliques peuvent être utilisées dans les zones côtières ; cependant, les effluents générés sont difficiles à traiter et contribuent à la pollution de l'eau.

Les grumes écorcées peuvent être sciées en petites longueurs (1 à 6 mètres) pour la réduction en pâte de la pierre mécanique ou réduites en copeaux pour les méthodes de réduction en pâte mécaniques ou chimiques des raffineurs. Les broyeurs ont tendance à produire des copeaux d'une gamme de tailles considérable, mais la réduction en pâte nécessite des copeaux de dimensions très spécifiques pour assurer un débit constant dans les raffineurs et une cuisson uniforme dans les digesteurs. Les copeaux sont donc passés sur une série de tamis dont la fonction est de séparer les copeaux en fonction de leur longueur ou de leur épaisseur. Les copeaux surdimensionnés sont recyclés, tandis que les copeaux sous-dimensionnés sont soit utilisés comme combustible usé, soit dosés dans le flux de copeaux.

Les exigences du processus de réduction en pâte particulier et les conditions des copeaux dicteront la durée de stockage des copeaux (figure 1 ; notez les différents types de copeaux disponibles pour la réduction en pâte). Selon l'approvisionnement en fibres et la demande de l'usine, une usine maintiendra un inventaire de copeaux non tamisés de 2 à 6 semaines, généralement dans de grands tas de copeaux extérieurs. Les copeaux peuvent se dégrader par des réactions d'auto-oxydation et d'hydrolyse ou par une attaque fongique des composants du bois. Afin d'éviter la contamination, les inventaires à court terme (heures à jours) de copeaux criblés sont stockés dans des silos ou des bacs à copeaux. Les copeaux destinés à la réduction en pâte au bisulfite peuvent être stockés à l'extérieur pendant plusieurs mois pour permettre la volatilisation des extractibles qui peuvent causer des problèmes lors des opérations ultérieures. Copeaux utilisés dans les usines de pâte kraft où la térébenthine et le tall oil sont récupérés en tant que produits commerciaux passent généralement directement à la réduction en pâte.

Figure 1. Zone de stockage des copeaux avec chargeurs frontaux

PPI030F1

Georges Astrakianakis

 

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Lundi, Mars 28 2011 20: 09

Pulpage

La réduction en pâte est le processus par lequel les liaisons à l'intérieur de la structure du bois sont rompues mécaniquement ou chimiquement. Les pâtes chimiques peuvent être produites par des procédés alcalins (c'est-à-dire au sulfate ou kraft) ou acides (c'est-à-dire au sulfite). La plus grande proportion de pâte est produite par la méthode au sulfate, suivie des méthodes mécaniques (y compris semi-chimiques, thermomécaniques et mécaniques) et au sulfite (figure 1). Les procédés de réduction en pâte diffèrent par le rendement et la qualité du produit, et pour les méthodes chimiques, par les produits chimiques utilisés et la proportion qui peut être récupérée pour être réutilisée.

Figure 1. Capacités mondiales de pâte, par type de pâte

PPI020F1

Mise en pâte mécanique

Les pâtes mécaniques sont produites en broyant du bois contre une pierre ou entre des plaques de métal, séparant ainsi le bois en fibres individuelles. L'action de cisaillement brise les fibres de cellulose, de sorte que la pâte résultante est plus fragile que les pâtes séparées chimiquement. La lignine reliant la cellulose à l'hémicellulose n'est pas dissoute ; il se ramollit simplement, permettant aux fibres d'être broyées hors de la matrice de bois. Le rendement (proportion de bois d'origine dans la pâte) est généralement supérieur à 85 %. Certaines méthodes de réduction en pâte mécanique utilisent également des produits chimiques (c'est-à-dire les pâtes chimico-mécaniques) ; leurs rendements sont plus faibles car ils éliminent davantage les matières non cellulosiques.

Dans la réduction en pâte de bois de meulage de pierre (SGW), la méthode mécanique la plus ancienne et historiquement la plus courante, les fibres sont retirées des bûches courtes en les pressant contre un cylindre abrasif rotatif. Dans la fabrication de pâte mécanique par raffineur (RMP, figure 2), qui a gagné en popularité après être devenue commercialement viable dans les années 1960, les copeaux de bois ou la sciure de bois sont introduits au centre d'un raffineur à disques, où ils sont déchiquetés en morceaux plus fins à mesure qu'ils sont poussés à travers barres et rainures de plus en plus étroites. (Dans la figure 2, les raffineurs sont enfermés au milieu de l'image et leurs gros moteurs sont à gauche. Les copeaux sont alimentés par les tuyaux de grand diamètre et la pâte sort des plus petits.) Une modification de RMP est la réduction en pâte thermomécanique (TMP ), dans lequel les copeaux sont cuits à la vapeur avant et pendant l'affinage, généralement sous pression.

Figure 2. Réduction en pâte mécanique du raffineur

PPI040F1

Bibliothèque Canfor

L'une des premières méthodes de production de pâtes chimico-mécaniques impliquait de pré-étuver les bûches avant de les faire bouillir dans des liqueurs de réduction en pâte chimiques, puis de les broyer dans des broyeurs de pierre pour produire des pâtes « chimi-broyées ». La fabrication de pâte chimico-mécanique moderne utilise des raffineurs à disque avec traitement chimique (par exemple, bisulfite de sodium, hydroxyde de sodium) avant, pendant ou après le raffinage. Les pâtes ainsi produites sont appelées pâtes chimio-mécaniques (CMP) ou pâtes chimio-thermomécaniques (CTMP), selon que le raffinage a été effectué à pression atmosphérique ou à pression élevée. Des variantes spécialisées du CTMP ont été développées et brevetées par un certain nombre d'organisations.

Réduction en pâte chimique et récupération

Les pâtes chimiques sont produites en dissolvant chimiquement la lignine entre les fibres de bois, permettant ainsi aux fibres de se séparer relativement intactes. Étant donné que la plupart des composants du bois non fibreux sont éliminés au cours de ces procédés, les rendements sont généralement de l'ordre de 40 à 55 %.

Dans la réduction en pâte chimique, les copeaux et les produits chimiques en solution aqueuse sont cuits ensemble dans un récipient sous pression (digesteur, figure 3) qui peut fonctionner par lots ou en continu. Dans la cuisson discontinue, le digesteur est rempli de copeaux par une ouverture supérieure, les produits chimiques de digestion sont ajoutés et le contenu est cuit à température et pression élevées. Une fois la cuisson terminée, la pression est relâchée, « soufflant » la pulpe délignifiée hors du digesteur et dans un réservoir de rétention. La séquence est ensuite répétée. Dans la digestion continue, les copeaux précuits à la vapeur sont introduits dans le digesteur à un débit continu. Les copeaux et les produits chimiques sont mélangés dans la zone d'imprégnation en haut du digesteur, puis traversent la zone de cuisson supérieure, la zone de cuisson inférieure et la zone de lavage avant d'être soufflés dans le réservoir de soufflage.

Figure 3. Digesteur kraft continu, avec convoyeur à copeaux en construction

PPI040F2

Bibliothèque Canfor

Les produits chimiques de digestion sont récupérés dans la plupart des opérations de réduction en pâte chimique aujourd'hui. Les principaux objectifs sont de récupérer et de reconstituer les produits chimiques de digestion à partir de la liqueur de cuisson usée et de récupérer l'énergie thermique en brûlant la matière organique dissoute du bois. La vapeur et l'électricité qui en résultent fournissent une partie, sinon la totalité, des besoins énergétiques de l'usine.

Réduction en pâte au sulfate et récupération

Le procédé au sulfate produit une pâte plus solide et plus foncée que les autres méthodes et nécessite une récupération chimique pour être compétitif sur le plan économique. La méthode a évolué à partir de la réduction en pâte à la soude (qui utilise uniquement de l'hydroxyde de sodium pour la digestion) et a commencé à prendre de l'importance dans l'industrie des années 1930 aux années 1950 avec le développement des procédés de blanchiment au dioxyde de chlore et de récupération chimique, qui produisaient également de la vapeur et de l'électricité pour l'usine. Le développement de métaux résistants à la corrosion, tels que l'acier inoxydable, pour gérer les environnements acides et alcalins des usines de pâte à papier a également joué un rôle.

Le mélange de cuisson (liqueur blanche) est de l'hydroxyde de sodium (NaOH, "caustique") et du sulfure de sodium (Na2S). La réduction en pâte kraft moderne est généralement effectuée dans des digesteurs continus souvent revêtus d'acier inoxydable (figure 3). La température du digesteur est portée lentement à environ 170°C et maintenue à ce niveau pendant environ 3 à 4 heures. La pâte (appelée pâte brune en raison de sa couleur) est tamisée pour éliminer le bois non cuit, lavée pour éliminer le mélange de cuisson usé (maintenant la liqueur noire) et envoyée soit à l'usine de blanchiment, soit à la salle des machines à pâte. Le bois non cuit est soit renvoyé au digesteur, soit envoyé à la chaudière électrique pour y être brûlé.

La liqueur noire récupérée du digesteur et des laveurs de pâte brune contient des matières organiques dissoutes dont la composition chimique exacte dépend des essences de bois dépulpées et des conditions de cuisson. La liqueur est concentrée dans des évaporateurs jusqu'à ce qu'elle contienne moins de 40 % d'eau, puis pulvérisée dans la chaudière de récupération. Le composant organique est consommé comme combustible, générant de la chaleur qui est récupérée dans la partie supérieure du four sous forme de vapeur à haute température. Le composant inorganique non brûlé s'accumule au fond de la chaudière sous forme d'éperlan fondu. La fonte s'écoule du four et est dissoute dans une solution caustique faible, produisant une "liqueur verte" contenant principalement du Na dissous.2S et carbonate de sodium (Na2CO3). Cette liqueur est pompée vers une usine de recaustification, où elle est clarifiée, puis mise à réagir avec de la chaux éteinte
(Ca(OH)2), formant du NaOH et du carbonate de calcium (CaCO3). La liqueur blanche est filtrée et stockée pour une utilisation ultérieure. CaCO3 est envoyé dans un four à chaux, où il est chauffé pour régénérer la chaux (CaO).

 

Réduction en pâte au bisulfite et récupération

La réduction en pâte au bisulfite a dominé l'industrie de la fin des années 1800 au milieu des années 1900, mais la méthode utilisée à cette époque était limitée par les types de bois qui pouvaient être réduits en pâte et la pollution créée par le rejet de liqueur de cuisson non traitée dans les cours d'eau. De nouvelles méthodes ont surmonté bon nombre de ces problèmes, mais la fabrication de pâte au bisulfite ne représente plus qu'un petit segment du marché de la pâte. Bien que la réduction en pâte au bisulfite utilise généralement la digestion acide, des variantes neutres et basiques existent.

La liqueur de cuisson de l'acide sulfureux (H2SO3) et l'ion bisulfite (HSO3-) est préparé sur place. Le soufre élémentaire est brûlé pour produire du dioxyde de soufre (SO2), qui passe à travers une tour d'absorption qui contient de l'eau et l'une des quatre bases alcalines (CaCO3, la base sulfite d'origine, Na2CO3, hydroxyde de magnésium (Mg(OH)2) ou hydroxyde d'ammonium (NH4OH)) qui produisent l'acide et l'ion et contrôlent leurs proportions. La réduction en pâte au bisulfite est généralement effectuée dans des digesteurs discontinus revêtus de briques. Pour éviter les réactions indésirables, le digesteur est chauffé lentement à une température maximale de 130 à 140°C et les frites sont cuites longuement (6 à 8 heures). Lorsque la pression du digesteur augmente, le dioxyde de soufre gazeux (SO2) est saigné et remélangé avec l'acide de cuisson brut. Lorsqu'il reste environ 1 à 1.5 heures de temps de cuisson, le chauffage est interrompu et la pression est diminuée en purgeant le gaz et la vapeur. La pulpe est soufflée dans une cuve de rétention, puis lavée et tamisée.

Le mélange de digestion usé, appelé liqueur rouge, peut être utilisé pour la récupération thermique et chimique pour toutes les opérations sauf à base de bisulfite de calcium. Pour la pâte au sulfite à base d'ammoniac, la liqueur rouge diluée est d'abord extraite pour éliminer le SO résiduel2, puis concentré et brûlé. Le gaz de combustion contenant du SO2 est refroidi et passe dans une tour d'absorption où l'ammoniac frais se combine avec lui pour régénérer la liqueur de cuisson. Enfin, la liqueur est filtrée, enrichie de SO frais2 et stocké. L'ammoniac ne peut pas être récupéré car il est transformé en azote et en eau dans la chaudière de récupération.

Dans la pâte au sulfite à base de magnésium, la combustion de la liqueur de pâte concentrée donne de l'oxyde de magnésium (MgO) et du SO2, facilement récupérables. Aucun éperlan n'est produit dans ce processus; plutôt MgO est collecté à partir des gaz de combustion et éteint avec de l'eau pour produire de l'hydroxyde de magnésium (Mg (OH)2). ALORS2 est refroidi et combiné avec le Mg(OH)2 dans une tour d'absorption pour reconstituer la liqueur de cuisson. Le bisulfite de magnésium (Mg(HSO3)2) est ensuite enrichi avec du SO frais2 et stocké. La récupération de 80 à 90% des produits chimiques de cuisson est possible.

La récupération de la liqueur de cuisson au sulfite à base de sodium est plus compliquée. La liqueur usée concentrée est incinérée et environ 50 % du soufre est converti en SO2. Le reste du sodium et du soufre est collecté au fond de la chaudière de récupération sous forme de fusion de Na2S et Na2CO3. L'éperlan est dissous pour produire une liqueur verte, qui est convertie en bisulfite de sodium (NaHSO3) en plusieurs étapes. Le NaHSO3 est fortifiée et stockée. Le processus de régénération produit des gaz soufrés réduits, en particulier du sulfure d'hydrogène (H2S).

 

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Lundi, Mars 28 2011 20: 13

Blanchiment

Le blanchiment est un processus en plusieurs étapes qui affine et éclaircit la pâte brute. L'objectif est de dissoudre (pâtes chimiques) ou de modifier (pâtes mécaniques) la lignine de couleur brune qui n'a pas été éliminée lors du dépulpage, tout en maintenant l'intégrité des fibres de la pâte. Une usine produit une pâte personnalisée en faisant varier l'ordre, la concentration et le temps de réaction des agents de blanchiment.

Chaque étape de blanchiment est définie par son agent de blanchiment, son pH (acidité), sa température et sa durée (tableau 1). Après chaque étape de blanchiment, la pâte peut être lavée avec une soude caustique pour éliminer les produits chimiques de blanchiment usés et la lignine dissoute avant de passer à l'étape suivante. Après la dernière étape, la pâte est pompée à travers une série de tamis et de nettoyeurs pour éliminer tout contaminant tel que la saleté ou le plastique. Il est ensuite concentré et acheminé vers le stockage.

Tableau 1. Agents de blanchiment et leurs conditions d'utilisation

 

Symbole

Concentration
d'agent (%)

pH

Cohérence*
(%)

Température
(° C)

Temps (h)

Chlore (Cl2)

C

2.5-8

2

3

20-60

0.5-1.5

Hydroxyde de sodium (NaOH)

E

1.5-4.2

11

10-12

1-2

Dioxyde de chlore (ClO2)

D

~1

0-6

10-12

60-75

2-5

Hypochlorite de sodium (NaOCl)

H

1-2

9-11

10-12

30-50

0.5-3

L'oxygène (O2)

O

1.2-1.9

7-8

25-33

90-130

0.3-1

Peroxyde d'hydrogène (H2O2)

P

0.25

10

12

35-80

4

L'ozone (O3)

Z

0.5-3.5

2-3

35-55

20-40

Lavage à l'acide (SO2)

A

4-6

1.8-5

1.5

30-50

0.25

Dithionite de sodium (NaS2O4)

Y

1-2

5.5-8

4-8

60-65

1-2

* Concentration de fibres dans une solution aqueuse.

Historiquement, la séquence de blanchiment la plus couramment utilisée pour produire de la pâte kraft blanchie de qualité commerciale est basée sur le processus CEDED en cinq étapes (voir le tableau 1 pour la définition des symboles). Les deux premières étapes du blanchiment complètent le processus de délignification et sont considérées comme des extensions de la réduction en pâte. En raison des préoccupations environnementales concernant les composés organiques chlorés dans les effluents des usines de pâte à papier, de nombreuses usines remplacent le dioxyde de chlore (ClO2) pour une partie du chlore (Cl2) utilisé dans la première étape de blanchiment (CDEDED) et utiliser de l'oxygène (O2) prétraitement lors de la première extraction caustique (CDEODED). La tendance actuelle en Europe et en Amérique du Nord est à la substitution complète par ClO2 (par exemple, DEDED) ou élimination des deux Cl2 et ClO2. Où ClO2 est utilisé, le dioxyde de soufre (SO2) est ajouté lors de la dernière étape de lavage comme "antichlore" pour arrêter le ClO2 réaction et contrôler le pH. Les séquences de blanchiment sans chlore nouvellement développées (par exemple, OAZQP, OQPZP, où Q = chélation) utilisent des enzymes, O2, l'ozone (O3), peroxyde d'hydrogène (H2O2), des peracides et des agents chélatants tels que l'acide éthylène diamine tétracétique (EDTA). Le blanchiment totalement sans chlore avait été adopté dans huit usines dans le monde en 1993. Étant donné que ces nouvelles méthodes éliminent les étapes de blanchiment acide, le lavage à l'acide est un complément nécessaire aux étapes initiales du blanchiment kraft pour permettre l'élimination des métaux liés à la cellulose.

Les pâtes au bisulfite sont généralement plus faciles à blanchir que les pâtes kraft en raison de leur faible teneur en lignine. De courtes séquences de blanchiment (par exemple, CEH, DCEHD, P, HP, EPOP) peuvent être utilisées pour la plupart des qualités de papier. Pour les pâtes au bisulfite de qualité dissolvante utilisées dans la production de rayonne, de cellophane, etc., l'hémicellulose et la lignine sont éliminées, ce qui nécessite des séquences de blanchiment plus complexes (par exemple, C1C2ECHDA). Le lavage final à l'acide sert à la fois au contrôle des métaux et à des fins d'antichlore. La charge d'effluents pour les pâtes au bisulfite de qualité dissolvante est beaucoup plus grande parce qu'une grande partie du bois brut est consommée (rendement typique de 50 %) et que plus d'eau est utilisée.

Le terme éclaircissant est utilisé pour décrire le blanchiment des pâtes mécaniques et autres pâtes à haut rendement, car elles sont blanchies en détruisant les groupes chromophores sans dissoudre la lignine. Les agents éclaircissants comprennent H2O2 et/ou hydrosulfite de sodium (NaS2O4). Historiquement, l'hydrosulfite de zinc (ZnS2O4) était couramment utilisé, mais a été largement éliminé en raison de sa toxicité dans les effluents. Des agents chélatants sont ajoutés avant le blanchiment pour neutraliser les éventuels ions métalliques, empêchant ainsi la formation de sels colorés ou la décomposition de H2O2. L'efficacité du blanchiment mécanique de la pâte dépend de l'essence de bois. Les bois durs (par exemple, le peuplier et le peuplier) et les bois tendres (par exemple, l'épinette et le baumier) à faible teneur en lignine et en extraits peuvent être blanchis à un niveau de luminosité plus élevé que le pin et le cèdre plus résineux.

 

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Lundi, Mars 28 2011 20: 15

Opérations de papier recyclé

L'utilisation de déchets ou de papier recyclé comme matière première pour la production de pâte à papier a augmenté au cours des dernières décennies, et certaines papeteries dépendent presque entièrement des déchets de papier. Dans certains pays, les vieux papiers sont séparés des autres déchets ménagers à la source avant d'être collectés. Dans d'autres pays, la séparation par qualité (par exemple, carton ondulé, papier journal, papier de haute qualité, mixte) a lieu dans des usines de recyclage spéciales.

Le papier recyclé peut être repulpé dans un processus relativement doux qui utilise de l'eau et parfois du NaOH. Les petits morceaux de métal et les plastiques peuvent être séparés pendant et/ou après la remise en pâte, à l'aide d'une corde à débris, de cyclones ou d'une centrifugation. Les agents de remplissage, les colles et les résines sont éliminés lors d'une étape de nettoyage en soufflant de l'air à travers la suspension de pâte, parfois avec l'ajout d'agents floculants. La mousse contient les produits chimiques indésirables et est éliminée. La pâte peut être désencrée en utilisant une série d'étapes de lavage qui peuvent ou non inclure l'utilisation de produits chimiques (par exemple, des dérivés d'acides gras tensioactifs) pour dissoudre les impuretés restantes et des agents de blanchiment pour blanchir la pâte. Le blanchiment présente l'inconvénient de réduire la longueur des fibres et donc de diminuer la qualité finale du papier. Les produits chimiques de blanchiment utilisés dans la production de pâte recyclée sont généralement similaires à ceux utilisés dans les opérations de blanchiment des pâtes mécaniques. Après les opérations de repulpage et de désencrage, la production de feuilles se poursuit d'une manière très similaire à celle utilisant de la pâte de fibres vierges.

 

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Les produits finaux des usines de pâtes et papiers dépendent du processus de réduction en pâte et peuvent inclure de la pâte commerciale et divers types de produits en papier ou en carton. Par exemple, la pâte mécanique relativement faible est transformée en produits à usage unique comme les journaux et les mouchoirs. La pâte kraft est transformée en produits de papier à usages multiples tels que du papier à lettres, des livres et des sacs d'épicerie de haute qualité. La pâte au sulfite, qui est principalement de la cellulose, peut être utilisée dans une série de produits finaux divers, notamment le papier spécial, la rayonne, les films photographiques, le TNT, les plastiques, les adhésifs et même les mélanges à crème glacée et à gâteau. Les pâtes chimico-mécaniques sont exceptionnellement rigides, idéales pour le support structurel nécessaire au carton ondulé pour conteneurs. Les fibres de la pâte de papier recyclé sont généralement plus courtes, moins flexibles et moins perméables à l'eau, et ne peuvent donc pas être utilisées pour des produits en papier de haute qualité. Le papier recyclé est donc principalement utilisé pour la production de produits en papier doux comme le papier de soie, le papier hygiénique, les serviettes en papier et les serviettes.

Pour produire de la pâte commerciale, la suspension de pâte est généralement tamisée une fois de plus et sa consistance ajustée (4 à 10 %) avant d'être prête pour la machine à pâte. La pâte est ensuite étalée sur un tamis métallique mobile ou un treillis en plastique (appelé « fil ») à « l'extrémité humide » de la machine à pâte, où l'opérateur surveille la vitesse du fil en mouvement et la teneur en eau de la pâte ( figure 1 ; les presses et le couvercle du séchoir sont visibles en haut à gauche ; dans les moulins modernes, les opérateurs passent beaucoup de temps dans les salles de contrôle). L'eau et le filtrat sont tirés à travers le fil, laissant une nappe de fibres. La feuille de pâte est passée à travers une série de rouleaux rotatifs ("presses") qui expulsent l'eau et l'air jusqu'à ce que la consistance des fibres soit de 40 à 45 %. La feuille est ensuite flottée à travers une séquence à plusieurs étages de séchoirs à air chaud jusqu'à ce que la consistance soit de 90 à 95 %. Enfin, la feuille de pâte continue est découpée en morceaux et empilée en balles. Les balles de pâte sont compressées, enveloppées et conditionnées en bottes pour le stockage et le transport.

Figure 1. Extrémité humide de la machine à pâte montrant le tapis de fibres sur le fil.

PPI070F1

Bibliothèque Canfor

Bien que similaire en principe à la fabrication de feuilles de pâte, la fabrication du papier est considérablement plus complexe. Certaines usines utilisent une variété de pâtes différentes pour optimiser la qualité du papier (p. ex., un mélange de pâtes de feuillus, de résineux, de kraft, de sulfite, mécaniques ou recyclées). Selon le type de pâte utilisée, une série d'étapes est nécessaire avant de former la feuille de papier. Généralement, la pâte commerciale séchée est réhydratée, tandis que la pâte à haute consistance provenant du stockage est diluée. Les fibres de pâte peuvent être battues pour augmenter la zone de liaison des fibres et ainsi améliorer la résistance de la feuille de papier. La pâte est ensuite mélangée avec des additifs « humides » (tableau 1) et passée à travers un ensemble final de tamis et de nettoyeurs. La pâte est alors prête pour la machine à papier.

Tableau 1. Additifs papetiers

additifs

Emplacement appliqué

Objectif et/ou exemples d'agents spécifiques

Additifs les plus couramment utilisés

Talc

On a tendance

Contrôle du pas (empêche le dépôt et l'accumulation
de hauteur)
Filler (rendre plus brillant, plus lisse, plus opaque)

Le dioxyde de titane

On a tendance

Pigment (éclaircit la feuille, améliore l'impression)
Filler (rendre plus brillant, plus lisse, plus opaque)

"Alun" (Al2(SO4)3)

On a tendance

Précipite l'encollage de colophane sur les fibres
Aide à la rétention (fixe les additifs aux fibres, améliore la pâte
rétention de fibres)

Colophane

On a tendance

Dimensionnement interne (résister à la pénétration de liquide)

Argile (kaolin)

Humide / sec

Filler (rendre plus brillant, plus lisse, plus opaque)
Pigment ou revêtement de surface (donne de la couleur)

Amidon

Humide / sec

Dimensionnement de surface (résister à la pénétration de liquide)
Additif de résistance à sec (augmente la résistance, réduit
peluches superficielles)
Aide à la rétention (lier les additifs au papier, améliorer
rétention des fibres de pâte)

Colorants et
des pigments

Humide / sec

ex., colorants acides, basiques ou directs, laques colorées,
Voleur3, peut également comprendre des véhicules solvants

latex

Bout sec

Adhésif (renforcer la feuille, lier les additifs au papier,
boucher les pores)
Imperméabilisation (résister à la pénétration de liquide)

Autres additifs

Slimicides

On a tendance

thiones, thiazoles, thiocyanates, hiocarbamates, thiols, isothiazolinones,
formaldéhyde, glutaraldéhyde, glycols, naphtol,
organiques chlorés et bromés, organiques
composés du mercure

Produits antimousse

On a tendance

par exemple, l'huile de pin, le mazout, les huiles recyclées, les silicones, les alcools

Traitement des fils
agents

On a tendance

par exemple, imidazoles, butyldiglycol, acétone, térébenthine,
acide phosphorique

Humide et sec
additifs de résistance

On a tendance

par exemple, les résines de formaldéhyde, l'épichlorhydrine, le glyoxal,
gommes, polyamines, phénoliques,
polyacrylamides, polyamides, dérivés cellulosiques

Enduits,
adhésifs et
plastifiants

Bout sec

par exemple, hydroxyde d'aluminium, acétate de polyvinyle,
acryliques, huile de lin, gommes, colles protéiques, cire
émulsions, azite, glyoxal, stéarates, solvants,
polyéthylène, dérivés cellulosiques, feuille, caoutchouc
dérivés, polyamines, polyesters,
polymères butadiène-styrène

Autres

Humide / sec

Inhibiteurs de corrosion, dispersants, ignifuges,
agents anti-ternissement, aides au drainage, défloculants, pH
agents de contrôle, conservateurs

 

L'épandeur de flux et la caisse de tête distribuent une fine suspension (1 à 3 %) de pâte raffinée sur une toile mobile (semblable à une machine à pâte, mais à une vitesse beaucoup plus élevée, parfois supérieure à 55 km/h) qui transforme les fibres en une fine feuille feutrée. La feuille se déplace à travers une série de rouleaux de presse jusqu'à la section de séchage, où une série de rouleaux chauffés à la vapeur évaporent la majeure partie de l'eau restante. Les liaisons hydrogène entre les fibres se sont pleinement développées à ce stade. Enfin, le papier est calandré et enroulé. Le calandrage est le processus par lequel la surface du papier est lissée et son épaisseur réduite. La feuille de papier séchée et calandrée est enroulée sur une bobine, étiquetée et transportée vers l'entrepôt (figure 2 ; notez les déchets de papier sous la bobine et le panneau de commande de l'opérateur non fermé). Des additifs « secs » peuvent être ajoutés avant le calandrage sur la machine à papier ou lors d'opérations de revêtement « hors machine » séparées dans le secteur de la transformation de l'industrie.

Figure 2. Extrémité sèche d'une machine à papier montrant une bobine de papier pleine et un opérateur utilisant une découpeuse à air pour couper l'extrémité.

PPI070F2

Georges Astrakianakis

Divers produits chimiques sont utilisés dans le processus de fabrication du papier pour conférer au papier des caractéristiques de surface et des propriétés de feuille spécifiques. Les additifs les plus couramment utilisés (tableau 1) sont généralement utilisés au niveau du pourcentage, bien que certains tels que l'argile et le talc puissent contribuer jusqu'à 40 % au poids sec de certains papiers. Le tableau 1 indique également la diversité des additifs chimiques qui peuvent être utilisés pour des objectifs de production et des produits spécifiques ; certains d'entre eux sont utilisés à de très faibles concentrations (par exemple, des slimicides sont ajoutés à l'eau de traitement en parties par million).

Le processus de fabrication du carton est similaire à celui de la fabrication du papier ou de la pâte à papier. Une suspension de pâte et d'eau est dispersée sur une toile mobile, l'eau est éliminée et la feuille est séchée et stockée en rouleau. Le processus diffère dans la manière dont la feuille est formée pour donner de l'épaisseur, dans la combinaison de plusieurs couches et dans le processus de séchage. Le carton peut être fabriqué à partir de feuilles simples ou multicouches avec ou sans âme. Les feuilles sont généralement constituées de pâte kraft de haute qualité (ou d'un mélange kraft et CTMP), tandis que le noyau est constitué soit d'un mélange de pâte semi-chimique et recyclée à faible coût, soit de pâte entièrement recyclée et d'autres déchets. Des revêtements, des pare-vapeur et des couches multiples sont ajoutés en fonction de l'utilisation finale pour protéger le contenu de l'eau et des dommages physiques.

 

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En plus de la récupération de la liqueur, les usines de pâte récupèrent une partie importante de l'énergie provenant de la combustion des déchets et des sous-produits du procédé dans les chaudières électriques. Des matériaux tels que l'écorce, les déchets de bois et les boues séchées provenant des systèmes de traitement des effluents peuvent être brûlés pour fournir de la vapeur aux générateurs électriques.

Les usines de pâtes et papiers consomment de grandes quantités d'eau douce. Une usine de pâte kraft blanchie de 1,000 150 tonnes par jour peut utiliser plus de XNUMX millions de litres d'eau par jour; une papeterie encore plus. Afin d'éviter les effets indésirables sur l'équipement de l'usine et de maintenir la qualité du produit, l'eau entrante doit être traitée pour éliminer les contaminants, les bactéries et les minéraux. Plusieurs traitements sont appliqués en fonction de la qualité de l'eau entrante. Les lits de sédimentation, les filtres, les floculants, le chlore et les résines échangeuses d'ions sont tous utilisés pour traiter l'eau avant qu'elle ne soit utilisée dans le processus. L'eau utilisée dans les chaudières d'alimentation et de récupération est ensuite traitée avec des désoxygénants et des inhibiteurs de corrosion tels que l'hydrazine et la morpholine pour éviter la formation de dépôts dans les tubes de la chaudière, pour réduire la corrosion des métaux et pour empêcher le transfert d'eau vers la turbine à vapeur. .

 

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Étant donné que de nombreux produits chimiques de blanchiment sont réactifs et dangereux à transporter, ils sont produits sur place ou à proximité. Dioxyde de chlore (ClO2), l'hypochlorite de sodium (NaOCl) et les peracides sont toujours produits sur place, tandis que le chlore (Cl2) et l'hydroxyde de sodium ou la soude caustique (NaOH) sont généralement produits hors site. Le tall oil, un produit dérivé de la résine et des acides gras extraits lors de la cuisson du kraft, peut être raffiné sur place ou hors site. La térébenthine, un sous-produit kraft plus léger, est souvent collectée et concentrée sur place, et raffinée ailleurs.

Dioxyde de chlore

Dioxyde de chlore (ClO2) est un gaz jaune verdâtre hautement réactif. Il est toxique et corrosif, explose à forte concentration (10%) et se réduit rapidement en Cl2 et O2 en présence de lumière ultraviolette. Il doit être préparé sous forme de gaz dilué et stocké sous forme de liquide dilué, ce qui rend impossible le transport en vrac.

ClO2 est généré en réduisant le chlorate de sodium (Na2ClO3) avec soit SO2, méthanol, sel ou acide chlorhydrique. Le gaz sortant du réacteur est condensé et stocké sous forme de solution liquide à 10 %. ClO moderne2 les générateurs fonctionnent à 95 % d'efficacité ou plus, et la petite quantité de Cl2 qui est produit sera collecté ou épuré du gaz de ventilation. Des réactions secondaires peuvent se produire en fonction de la pureté des produits chimiques d'alimentation, de la température et d'autres variables de processus. Les sous-produits sont renvoyés dans le processus et les produits chimiques usés sont neutralisés et évacués.

L'hypochlorite de sodium

L'hypochlorite de sodium (NaOCl) est produit en combinant Cl2 avec une solution diluée de NaOH. Il s'agit d'un processus simple et automatisé qui ne nécessite presque aucune intervention. Le processus est contrôlé en maintenant la concentration caustique de sorte que le Cl résiduel2 dans la cuve de traitement est minimisée.

Chlore et caustique

Chlore (Cl2), utilisé comme agent de blanchiment depuis le début des années 1800, est un gaz très réactif, toxique, de couleur verte qui devient corrosif en présence d'humidité. Le chlore est généralement fabriqué par électrolyse de la saumure (NaCl) en Cl2 et NaOH dans les installations régionales, et transporté chez le client sous forme de liquide pur. Trois méthodes sont utilisées pour produire Cl2 à l'échelle industrielle : la cellule à mercure, la cellule à diaphragme, et le développement le plus récent, la cellule à membrane. CL2 est toujours produit à l'anode. Il est ensuite refroidi, purifié, séché, liquéfié et transporté au broyeur. Dans les usines de pâte à papier grandes ou éloignées, des installations locales peuvent être construites, et le Cl2 peut être transporté sous forme de gaz.

La qualité du NaOH dépend du procédé utilisé parmi les trois. Dans l'ancienne méthode des cellules à mercure, le sodium et le mercure se combinent pour former un amalgame qui se décompose avec l'eau. Le NaOH résultant est presque pur. L'un des inconvénients de ce processus est que le mercure contamine le lieu de travail et a entraîné de graves problèmes environnementaux. Le NaOH produit à partir de la cellule à diaphragme est éliminé avec la saumure usée et concentré pour permettre au sel de cristalliser et de se séparer. L'amiante est utilisé comme diaphragme. Le NaOH le plus pur est produit dans les cellules membranaires. Une membrane à base de résine semi-perméable permet aux ions de sodium de passer sans les ions de saumure ou de chlore, et de se combiner avec de l'eau ajoutée à la chambre cathodique pour former du NaOH pur. L'hydrogène gazeux est un sous-produit de chaque processus. Il est généralement traité et utilisé soit dans d'autres procédés, soit comme combustible.

Production de tall oil

La pâte kraft d'espèces hautement résineuses telles que le pin produit des savons de sodium de résine et d'acides gras. Le savon est collecté à partir de réservoirs de stockage de liqueur noire et de réservoirs d'écrémage de savon situés dans le train d'évaporateur du processus de récupération chimique. Le savon raffiné ou le tall oil peuvent être utilisés comme additif pour carburant, abat-poussière, stabilisateur de route, liant de chaussée et fondant pour toiture.

À l'usine de transformation, le savon est stocké dans des réservoirs primaires pour permettre à la liqueur noire de se déposer au fond. Le savon monte et déborde dans un deuxième réservoir de stockage. L'acide sulfurique et le savon décanté sont introduits dans un réacteur, chauffés à 100°C, agités puis décantés. Après s'être déposé pendant la nuit, le tall oil brut est transvasé dans un récipient de stockage et laissé au repos pendant une autre journée. La fraction supérieure est considérée comme du tall oil brut sec et est pompée vers le stockage, prête à être expédiée. La lignine cuite dans la fraction inférieure fera partie du lot suivant. L'acide sulfurique épuisé est pompé vers un réservoir de stockage et toute lignine entraînée peut se déposer au fond. La lignine laissée dans le réacteur est concentrée pendant plusieurs cuissons, dissoute dans une soude caustique à 20 % et renvoyée dans le réservoir de savon primaire. Périodiquement, la liqueur noire collectée et la lignine résiduelle de toutes les sources sont concentrées et brûlées comme combustible.

Récupération de térébenthine

Les gaz des digesteurs et les condensats des évaporateurs de liqueur noire peuvent être collectés pour la récupération de la térébenthine. Les gaz sont condensés, combinés, puis débarrassés de la térébenthine qui est recondensée, collectée et envoyée dans un décanteur. La fraction haute du décanteur est soutirée et envoyée au stockage, tandis que la fraction basse est recyclée vers le strippeur. La térébenthine brute est stockée séparément du reste du système de collecte car elle est nocive et inflammable, et est généralement traitée hors site. Tous les gaz incondensables sont collectés et incinérés soit dans les chaudières électriques, le four à chaux ou un four dédié. La térébenthine peut être traitée pour être utilisée dans le camphre, les résines synthétiques, les solvants, les agents de flottation et les insecticides.

 

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Lundi, Mars 28 2011 20: 20

Risques professionnels et contrôles

Le tableau 1 donne un aperçu des types d'exposition auxquels on peut s'attendre dans chaque domaine d'exploitation des pâtes et papiers. Bien que les expositions puissent être répertoriées comme spécifiques à certains processus de production, les expositions des employés d'autres zones peuvent également se produire en fonction des conditions météorologiques, de la proximité des sources d'exposition et du fait qu'ils travaillent dans plus d'une zone de processus (par exemple, contrôle de la qualité, travail général piscine et personnel d'entretien).

Tableau 1. Risques potentiels pour la santé et la sécurité dans la production de pâtes et papiers, par domaine de transformation

Zone de processus

Dangers pour la sécurité

Dangers physiques

Risques chimiques

Dangers biologiques

Préparation du bois

       

Bassin à bûches

Noyade; équipement mobile;
glisser, tomber

Bruit; vibration; froid; Chauffer

Échappement du moteur

 

Chambre bois

Points de pincement ; glisser, tomber

Bruit; vibration

Terpènes et autres extraits de bois; poussière de bois

Bactéries ; champignons

Criblage de copeaux

Points de pincement ; glisser, tomber

Bruit; vibration

Terpènes et autres extraits de bois; poussière de bois

Bactéries ; champignons

Parc à copeaux

Points de pincement ; équipement mobile

Bruit; vibration; froid; Chauffer

Échappement du moteur ; terpènes et autres extraits de bois; poussière de bois

Bactéries ; champignons

Pulpage

       

Pierre mécanique
mise en pâte

Glisser, tomber

Bruit; champs électriques et magnétiques; humidité élevée

   

RMP, CMP, CTMP

Glisser, tomber

Bruit; champs électriques et magnétiques; humidité élevée

Produits chimiques et sous-produits de cuisson; terpènes et autres extraits de bois; poussière de bois

 

Réduction en pâte au sulfate

Glisser, tomber

Bruit; humidité élevée; Chauffer

Acides et alcalis ; produits chimiques et sous-produits de cuisson; gaz soufrés réduits; terpènes
et autres extraits de bois; poussière de bois

 

Récupération de sulfate

explosions ; points de pincement ; glissement,
chute

Bruit; Chauffer; vapeur

Acides et alcalis ; amiante; cendre; produits chimiques et sous-produits de cuisson; carburants; réduit
gaz soufrés; le dioxyde de soufre

 

Réduction en pâte au sulfite

Glisser, tomber

Bruit; humidité élevée; Chauffer

Acides et alcalis ; produits chimiques et sous-produits de cuisson; le dioxyde de soufre; terpènes et autres extraits de bois; poussière de bois

 

Récupération de sulfite

explosions ; points de pincement ; glissement,
chute

Bruit; Chauffer; vapeur

Acides et alcalis ; amiante; cendre; produits chimiques et sous-produits de cuisson; carburants; le dioxyde de soufre

 

Repulpage/désencrage

Glisser, tomber

 

Acides et alcalis ; produits chimiques et sous-produits de blanchiment; colorants et encres; poussière de pâte/papier; les myxicides; solvants

Bactéries

Blanchiment

Glisser, tomber

Bruit; humidité élevée; Chauffer

Produits chimiques et sous-produits de blanchiment; les myxicides; terpènes et autres extraits de bois

 

Feuille de formage et
conversion

       

Machine à pâte

Points de pincement ; glisser, tomber

Bruit; vibration; haut
humidité; Chauffer; vapeur

Acides et alcalis ; produits chimiques et sous-produits de blanchiment; floculant; poussière de pâte/papier; les myxicides; solvants

Bactéries

Machine à papier

Points de pincement ; glisser, tomber

Bruit; vibration; haut
humidité; Chauffer; vapeur

Acides et alcalis ; produits chimiques et sous-produits de blanchiment; colorants et encres; floculant; pâte/papier
poussière; additifs pour papier; les myxicides; solvants

Bactéries

Finition

Points de pincement ; équipement mobile

Bruit

Acides et alcalis ; colorants et encres; floculant;
poussière de pâte/papier; additifs pour papier; les myxicides; solvants

 

Entrepots

Équipement mobile

 

Combustibles; échappement du moteur ; poussière de pâte/papier

 

Autres opérations

       

Production d'électricité

Points de pincement ; glisser, tomber

Bruit; vibration; électriques et
champs magnétiques; Chauffer; vapeur

Amiante; cendre; carburants; terpènes et autres extraits de bois; poussière de bois

Bactéries ; champignons

Traitement de l'eau

Noyade

 

Produits chimiques de blanchiment et sous-produits

Bactéries

Traitement des effluents

Noyade

 

Produits chimiques et sous-produits de blanchiment; floculant; gaz soufrés réduits

Bactéries

Dioxyde de chlore
génération

explosions ; glisser, tomber

 

Produits chimiques de blanchiment et sous-produits

Bactéries

Récupération de térébenthine

Glisser, tomber

 

Produits chimiques et sous-produits de cuisson; gaz soufrés réduits; terpènes et autres extraits de bois

 

Production de tall oil

   

Acides et alcalis ; produits chimiques et sous-produits de cuisson; gaz soufrés réduits; terpènes et autres extraits de bois

 

RMP = raffinage de la pâte mécanique ; CMP = réduction en pâte chimico-mécanique ; CTMP = réduction en pâte chimio-thermomécanique.

 

L'exposition aux dangers potentiels énumérés dans le tableau 1 dépendra probablement du degré d'automatisation de l'usine. Historiquement, la production industrielle de pâtes et papiers était un processus semi-automatique qui nécessitait de nombreuses interventions manuelles. Dans de telles installations, les opérateurs s'asseyaient devant des panneaux ouverts adjacents aux processus pour voir les effets de leurs actions. Les vannes en haut et en bas d'un digesteur discontinu seraient ouvertes manuellement, et pendant les étapes de remplissage, les gaz dans le digesteur seraient déplacés par les copeaux entrants (figure 1). Les niveaux de produits chimiques seraient ajustés en fonction de l'expérience plutôt que de l'échantillonnage, et les ajustements de processus dépendraient des compétences et des connaissances de l'opérateur, ce qui entraînait parfois des perturbations. Par exemple, une surchloration de la pâte exposerait les travailleurs en aval à des niveaux accrus d'agents de blanchiment. Dans la plupart des usines modernes, le passage des pompes et vannes à commande manuelle aux pompes et vannes à commande électronique permet un fonctionnement à distance. La demande de contrôle de processus dans des tolérances étroites a nécessité des ordinateurs et des stratégies d'ingénierie sophistiquées. Des salles de contrôle séparées sont utilisées pour isoler l'équipement électronique de l'environnement de production de pâtes et papiers. Par conséquent, les opérateurs travaillent généralement dans des salles de contrôle climatisées qui offrent un refuge contre le bruit, les vibrations, la température, l'humidité et les expositions chimiques inhérentes aux opérations de l'usine. D'autres contrôles qui ont amélioré l'environnement de travail sont décrits ci-dessous.

Figure 1. Travailleur ouvrant le bouchon sur un digesteur discontinu à commande manuelle.

PPI100F1

Archives MacMillan Bloedel

Les risques pour la sécurité, notamment les points de pincement, les surfaces de marche mouillées, l'équipement mobile et les hauteurs, sont courants dans toutes les opérations de pâtes et papiers. Des protections autour des convoyeurs mobiles et des pièces de machines, un nettoyage rapide des déversements, des surfaces de marche qui permettent le drainage et des garde-corps sur les passerelles adjacentes aux lignes de production ou en hauteur sont tous essentiels. Des procédures de verrouillage doivent être suivies pour l'entretien des convoyeurs à copeaux, des rouleaux de machines à papier et de toutes les autres machines comportant des pièces mobiles. L'équipement mobile utilisé dans le stockage des copeaux, les quais et les zones d'expédition, l'entreposage et d'autres opérations doit être équipé d'une protection en cas de retournement, d'une bonne visibilité et de klaxons ; les voies de circulation pour les véhicules et les piétons doivent être clairement marquées et signalées.

Le bruit et la chaleur sont également des dangers omniprésents. Le principal contrôle technique concerne les enceintes d'opérateur, comme décrit ci-dessus, généralement disponibles dans les zones de préparation du bois, de réduction en pâte, de blanchiment et de formation de feuilles. Des cabines fermées climatisées pour l'équipement mobile utilisé dans les tas de copeaux et d'autres opérations de triage sont également disponibles. En dehors de ces enceintes, les travailleurs ont généralement besoin d'une protection auditive. Le travail dans des zones de traitement à chaud ou à l'extérieur et dans les opérations d'entretien des navires nécessite que les travailleurs soient formés pour reconnaître les symptômes de stress thermique ; dans ces zones, l'horaire de travail devrait permettre des périodes d'acclimatation et de repos. Le temps froid peut créer des risques d'engelures dans les travaux extérieurs, ainsi que des conditions de brouillard près des tas de copeaux, qui restent chauds.

Le bois, ses extraits et les micro-organismes associés sont spécifiques aux opérations de préparation du bois et aux premières étapes du dépulpage. Le contrôle des expositions dépendra de l'opération particulière et peut inclure des cabines d'opérateur, l'enceinte et la ventilation des scies et des convoyeurs, ainsi qu'un stockage de copeaux fermé et un faible inventaire de copeaux. L'utilisation d'air comprimé pour nettoyer la poussière de bois crée des expositions élevées et doit être évitée.

Les opérations de réduction en pâte chimique présentent la possibilité d'expositions aux produits chimiques de digestion ainsi qu'aux sous-produits gazeux du processus de cuisson, y compris les composés soufrés réduits (pâte kraft) et oxydés (pâte au sulfite) et les composés organiques volatils. La formation de gaz peut être influencée par un certain nombre de conditions de fonctionnement : les essences de bois utilisées ; la quantité de bois mis en pâte; la quantité et la concentration de liqueur blanche appliquée ; le temps requis pour la réduction en pâte; et la température maximale atteinte. En plus des vannes de bouchage automatiques des digesteurs et des salles de contrôle des opérateurs, d'autres contrôles pour ces zones comprennent une ventilation par aspiration locale au niveau des digesteurs discontinus et des réservoirs de soufflage, capables de s'évacuer au rythme où les gaz du navire sont libérés ; pression négative dans les chaudières de récupération et sulfite-SO2 tours d'acide pour prévenir les fuites de gaz ; enceintes complètes ou partielles ventilées au-dessus des laveurs de post-digestion ; moniteurs de gaz en continu avec alarmes en cas de fuites ; et la planification et la formation en matière d'intervention d'urgence. Les opérateurs qui prélèvent des échantillons et effectuent des tests doivent être conscients du potentiel d'exposition à l'acide et à la soude dans les flux de processus et de déchets, et de la possibilité de réactions secondaires telles que le sulfure d'hydrogène gazeux (H2S) production si la liqueur noire issue de la pâte kraft entre en contact avec des acides (par exemple, dans les égouts).

Dans les zones de récupération chimique, des produits chimiques acides et alcalins et leurs sous-produits peuvent être présents à des températures supérieures à 800°C. Les responsabilités professionnelles peuvent obliger les travailleurs à entrer en contact direct avec ces produits chimiques, ce qui rend indispensables les vêtements résistants. Par exemple, les ouvriers ratissent les éclaboussures d'éperlan en fusion qui s'accumulent à la base des chaudières, risquant ainsi des brûlures chimiques et thermiques. Les travailleurs peuvent être exposés à la poussière lorsque du sulfate de sodium est ajouté à la liqueur noire concentrée, et toute fuite ou ouverture libère des gaz de soufre réduit nocifs (et potentiellement mortels). Le potentiel d'explosion d'eau de fusion existe toujours autour de la chaudière de récupération. Des fuites d'eau dans les parois tubulaires de la chaudière ont provoqué plusieurs explosions mortelles. Les chaudières de récupération doivent être arrêtées à tout signe de fuite et des procédures spéciales doivent être mises en place pour le transfert de l'éperlan. Le chargement de chaux et d'autres matériaux caustiques doit être effectué avec des convoyeurs, des élévateurs et des bacs de stockage fermés et ventilés.

Dans les usines de blanchiment, les opérateurs sur le terrain peuvent être exposés aux agents de blanchiment ainsi qu'aux composés organiques chlorés et autres sous-produits. Les variables du processus telles que la force chimique du blanchiment, la teneur en lignine, la température et la consistance de la pâte sont constamment surveillées, les opérateurs prélevant des échantillons et effectuant des tests en laboratoire. En raison des dangers de nombreux agents de blanchiment utilisés, des moniteurs d'alarme continus doivent être en place, des respirateurs d'évacuation doivent être fournis à tous les employés et les opérateurs doivent être formés aux procédures d'intervention d'urgence. Les enceintes d'auvent avec ventilation d'échappement dédiée sont des contrôles d'ingénierie standard trouvés au sommet de chaque tour de blanchiment et étape de lavage.

Les expositions chimiques dans la salle des machines d'une usine de pâte ou de papier comprennent les résidus chimiques de l'usine de blanchiment, les additifs de fabrication du papier et le mélange chimique dans les eaux usées. Les poussières (cellulose, charges, revêtements) et les gaz d'échappement des équipements mobiles sont présents dans la partie sèche et les opérations de finition. Le nettoyage entre les cycles de produit peut être effectué avec des solvants, des acides et des alcalis. Les contrôles dans cette zone peuvent inclure une enceinte complète au-dessus du séchoir à feuilles ; enceinte ventilée des zones où les additifs sont déchargés, pesés et mélangés ; utilisation d'additifs sous forme liquide plutôt que sous forme de poudre; l'utilisation d'encres et de colorants à base d'eau plutôt qu'à base de solvants ; et éliminer l'utilisation d'air comprimé pour nettoyer le papier coupé et les déchets.

La production de papier dans les usines de papier recyclé est généralement plus poussiéreuse que la production de papier conventionnelle utilisant de la pâte nouvellement produite. L'exposition aux micro-organismes peut se produire du début (collecte et séparation du papier) à la fin (production du papier) de la chaîne de production, mais l'exposition aux produits chimiques est moins importante que dans la production de papier conventionnel.

Les usines de pâtes et papiers emploient un vaste groupe d'entretien pour entretenir leur équipement de traitement, y compris des charpentiers, des électriciens, des mécaniciens d'instruments, des calorifugeurs, des machinistes, des maçons, des mécaniciens, des mécaniciens de chantier, des peintres, des tuyauteurs, des mécaniciens en réfrigération, des ferblantiers et des soudeurs. En plus de leurs expositions spécifiques au commerce (voir le Traitement des métaux et travail du métal et Professions chapitres), ces personnes de métier peuvent être exposées à tous les risques liés au procédé. À mesure que les opérations de l'usine sont devenues plus automatisées et fermées, les opérations de maintenance, de nettoyage et d'assurance qualité sont devenues les plus exposées. Les arrêts d'usine pour nettoyer les cuves et les machines sont particulièrement préoccupants. Selon l'organisation de l'usine, ces opérations peuvent être effectuées par du personnel de maintenance ou de production interne, bien que la sous-traitance à du personnel extérieur à l'usine, qui peut avoir moins de services de soutien en matière de santé et de sécurité au travail, soit courante.

En plus des expositions liées aux procédés, les opérations des usines de pâtes et papiers entraînent des expositions notables pour le personnel d'entretien. Étant donné que les opérations de réduction en pâte, de récupération et de chaudière impliquent une chaleur élevée, l'amiante a été largement utilisé pour isoler les tuyaux et les cuves. L'acier inoxydable est souvent utilisé dans les récipients et les tuyaux tout au long des opérations de réduction en pâte, de récupération et de blanchiment, et dans une certaine mesure dans la fabrication du papier. Le soudage de ce métal est connu pour générer des fumées de chrome et de nickel. Lors des arrêts pour maintenance, des sprays à base de chrome peuvent être appliqués pour protéger le sol et les parois des chaudières de récupération de la corrosion lors des opérations de démarrage. Les mesures de la qualité des processus dans la chaîne de production sont souvent effectuées à l'aide de jauges infrarouges et radio-isotopes. Bien que les jauges soient généralement bien protégées, les mécaniciens d'instruments qui les entretiennent peuvent être exposés à des radiations.

Certaines expositions spéciales peuvent également survenir chez les employés d'autres opérations de soutien de l'usine. Les ouvriers des chaudières électriques manipulent les écorces, les déchets de bois et les boues du système de traitement des effluents. Dans les usines plus anciennes, les ouvriers enlèvent les cendres du fond des chaudières, puis referment les chaudières en appliquant un mélange d'amiante et de ciment autour de la grille de la chaudière. Dans les chaudières électriques modernes, ce processus est automatisé. Lorsque le matériau est introduit dans la chaudière à un niveau d'humidité trop élevé, les travailleurs peuvent être exposés à des refoulements de produits de combustion incomplète. Les travailleurs chargés du traitement de l'eau peuvent être exposés à des produits chimiques tels que le chlore, l'hydrazine et diverses résines. En raison de la réactivité de ClO2, le ClO2 Le générateur est généralement situé dans une zone restreinte et l'opérateur est stationné dans une salle de contrôle à distance avec des excursions pour collecter des échantillons et entretenir le filtre à gâteau de sel. Chlorate de sodium (un oxydant puissant) utilisé pour générer du ClO2 peut devenir dangereusement inflammable si on le laisse se renverser sur une matière organique ou combustible puis sécher. Tous les déversements doivent être humidifiés avant tout travail d'entretien et tout l'équipement doit être soigneusement nettoyé par la suite. Les vêtements mouillés doivent être maintenus humides et séparés des vêtements de ville, jusqu'à ce qu'ils soient lavés.

 

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Lundi, Mars 28 2011 20: 24

Blessures et maladies non malignes

blessures

Seules des statistiques limitées sont disponibles sur les taux d'accidents en général dans cette industrie. Comparé à d'autres industries manufacturières, le taux d'accidents en 1990 en Finlande était inférieur à la moyenne; au Canada, les taux de 1990 à 1994 étaient semblables à ceux des autres industries; aux États-Unis, le taux de 1988 était légèrement supérieur à la moyenne; en Suède et en Allemagne, les taux étaient de 25 % et 70 % supérieurs à la moyenne (BIT 1992; Workers' Compensation Board of British Columbia 1995).

Les facteurs de risque les plus couramment rencontrés pour les accidents graves et mortels dans l'industrie des pâtes et papiers sont l'équipement de fabrication du papier lui-même et la taille et le poids extrêmes des balles et des rouleaux de pâte ou de papier. Dans une étude menée en 1993 par le gouvernement des États-Unis sur les décès au travail de 1979 à 1984 dans les usines de pâtes, papiers et cartons (US Department of Commerce 1993), 28 % étaient dus à des travailleurs coincés dans ou entre des rouleaux ou des équipements en rotation (« points de pincement »). ) et
18 % étaient dus à des travailleurs écrasés par des chutes ou des chutes d'objets, en particulier des rouleaux et des balles. Les autres causes de décès multiples comprenaient l'électrocution, l'inhalation de sulfure d'hydrogène et d'autres gaz toxiques, des brûlures thermiques/chimiques massives et un cas d'épuisement par la chaleur. Le nombre d'accidents graves associés aux machines à papier a diminué avec l'installation d'équipements plus récents dans certains pays. Dans le secteur de la transformation, le travail répétitif et monotone et l'utilisation d'équipements mécanisés avec des vitesses et des forces plus élevées sont devenus plus courants. Bien qu'aucune donnée sectorielle ne soit disponible, on s'attend à ce que ce secteur connaisse des taux plus élevés de blessures de surmenage associées au travail répétitif.

Maladies non malignes

Les problèmes de santé les mieux documentés rencontrés par les travailleurs des usines de pâte à papier sont les troubles respiratoires aigus et chroniques (Torén, Hagberg et Westberg 1996). L'exposition à des concentrations extrêmement élevées de chlore, de dioxyde de chlore ou de dioxyde de soufre peut se produire à la suite d'une fuite ou d'un autre processus perturbé. Les travailleurs exposés peuvent développer des lésions pulmonaires aiguës induites par des produits chimiques avec une inflammation grave des voies respiratoires et une libération de liquide dans les espaces aériens, nécessitant une hospitalisation. L'étendue des dommages dépend de la durée et de l'intensité de l'exposition, ainsi que du gaz spécifique impliqué. Si le travailleur survit à l'épisode aigu, il peut se rétablir complètement. Cependant, lors d'incidents d'exposition moins intenses (généralement également à la suite de perturbations ou de déversements de processus), une exposition aiguë au chlore ou au dioxyde de chlore peut déclencher le développement ultérieur de l'asthme. Cet asthme induit par des irritants a été enregistré dans de nombreux rapports de cas et études épidémiologiques récentes, et les preuves actuelles indiquent qu'il peut persister pendant de nombreuses années après l'incident d'exposition. Les travailleurs exposés de manière similaire qui ne développent pas d'asthme peuvent présenter une irritation nasale, une toux, une respiration sifflante et une réduction des débits d'air constamment accrues. Les travailleurs les plus exposés à ces incidents d'exposition sont les travailleurs de l'entretien, les travailleurs des usines de blanchiment et les travailleurs de la construction sur les sites des usines de pâte à papier. Des niveaux élevés d'exposition au dioxyde de chlore provoquent également une irritation des yeux et la sensation de voir des halos autour des lumières.

Certaines études sur la mortalité ont indiqué un risque accru de décès par maladie respiratoire chez les travailleurs des usines de pâte à papier exposés au dioxyde de soufre et à la poussière de papier (Jäppinen et Tola 1990; Torén, Järvholm et Morgan 1989). Une augmentation des symptômes respiratoires a également été signalée chez les travailleurs des usines de sulfite qui sont exposés de façon chronique à de faibles niveaux de dioxyde de soufre (Skalpe, 1964), bien qu'une obstruction accrue des voies respiratoires ne soit normalement pas signalée parmi les populations des usines de pâte à papier en général. Des symptômes d'irritation respiratoire sont également signalés par des travailleurs exposés à de fortes concentrations atmosphériques de terpènes dans les processus de récupération de la térébenthine souvent présents sur les sites des usines de pâte à papier. Il a également été rapporté que la poussière de papier mou était associée à une augmentation de l'asthme et des maladies pulmonaires obstructives chroniques (Torén, Hagberg et Westberg 1996).

L'exposition aux micro-organismes, en particulier autour des tas de copeaux et de déchets de bois, des écorceuses et des presses à boues, crée un risque accru de réactions d'hypersensibilité dans les poumons. Les preuves en ce sens semblent se limiter à des rapports de cas isolés de pneumopathie d'hypersensibilité, qui peuvent entraîner des cicatrices pulmonaires chroniques. La bagassose, ou pneumopathie d'hypersensibilité associée à l'exposition à des micro-organismes thermophiles et à la bagasse (un sous-produit de la canne à sucre), est encore observée dans les usines utilisant la bagasse comme fibre.

Parmi les autres risques respiratoires couramment rencontrés dans l'industrie des pâtes et papiers, mentionnons les fumées de soudage de l'acier inoxydable et l'amiante (voir « Amiante », « Nickel » et « Chrome » ailleurs dans le Encyclopédie). Les travailleurs de l'entretien sont le groupe le plus susceptible d'être exposé à ces expositions.

Les composés soufrés réduits (y compris le sulfure d'hydrogène, les disulfures de diméthyle et les mercaptans) sont de puissants irritants oculaires et peuvent provoquer des maux de tête et des nausées chez certains travailleurs. Ces composés ont des seuils d'odeur très bas (plage ppb) chez les individus non exposés auparavant ; cependant, parmi les travailleurs de longue date de l'industrie, les seuils d'odeur sont considérablement plus élevés. Des concentrations de l'ordre de 50 à 200 ppm produisent une fatigue olfactive, et les sujets ne peuvent plus détecter l'odeur distinctive « d'œufs pourris ». À des concentrations plus élevées, l'exposition entraînera une perte de conscience, une paralysie respiratoire et la mort. Des décès associés à l'exposition à des composés de soufre réduit dans des espaces confinés se sont produits sur des sites d'usines de pâte à papier.

Il a été rapporté que la mortalité cardiovasculaire était augmentée chez les travailleurs des pâtes et papiers, certaines preuves exposition-réponse suggérant un lien possible avec l'exposition à des composés soufrés réduits (Jäppinen 1987; Jäppinen et Tola 1990). Cependant, d'autres causes de cette mortalité accrue peuvent inclure l'exposition au bruit et le travail posté, qui ont tous deux été associés à un risque accru de cardiopathie ischémique dans d'autres industries.

Les problèmes de peau rencontrés par les travailleurs des usines de pâtes et papiers comprennent les brûlures chimiques et thermiques aiguës et la dermatite de contact (irritante et allergique). Les travailleurs des usines de pâte à papier dans les usines de traitement kraft subissent fréquemment des brûlures alcalines de la peau à la suite d'un contact avec des liqueurs de réduction en pâte chaudes et des suspensions d'hydroxyde de calcium provenant du processus de récupération. La dermatite de contact est signalée plus fréquemment chez les travailleurs des papeteries et de la transformation, car de nombreux additifs, agents anti-mousse, biocides, encres et colles utilisés dans la fabrication du papier et des produits en papier sont des irritants et des sensibilisants cutanés primaires. Une dermatite peut résulter d'une exposition aux produits chimiques eux-mêmes ou de la manipulation de papier ou de produits en papier fraîchement traités.

Le bruit est un danger important dans l'industrie des pâtes et papiers. Le département américain du travail a estimé que des niveaux de bruit supérieurs à 85 dBA étaient observés dans plus de 75 % des usines des industries du papier et des produits connexes, contre 49 % des usines de fabrication en général, et que plus de 40 % des travailleurs étaient régulièrement exposés à des niveaux de bruit supérieurs à 85 dBA (US Department of Commerce 1983). Les niveaux de bruit autour des machines à papier, des déchiqueteuses et des chaudières de récupération sont généralement bien supérieurs à 90 dBA. Les opérations de conversion ont également tendance à générer des niveaux de bruit élevés. La réduction de l'exposition des travailleurs autour des machines à papier est généralement tentée par l'utilisation de salles de contrôle fermées. En transformation, où l'opérateur est généralement posté à côté de la machine, ce type de mesure de contrôle est rarement utilisé. Cependant, lorsque les machines de conversion ont été fermées, cela a entraîné une diminution de l'exposition à la fois à la poussière de papier et au bruit.

Une exposition excessive à la chaleur est rencontrée par les travailleurs des papeteries travaillant dans les zones des machines à papier, avec des températures de 60 ° C enregistrées, bien qu'aucune étude des effets de l'exposition à la chaleur dans cette population ne soit disponible dans la littérature scientifique publiée.

 

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