Identifizierung und Reinigungsmethoden für häufige Kesselsteinablagerungen in Papierfabriken

Wasser ist einer der am häufigsten verwendeten Rohstoffe in Papierfabriken. Es enthält jedoch eine Vielzahl von Schwebstoffen, Kolloiden, Mikroorganismen, Gasen und gelösten Ionen, die oft zu Produktionsproblemen führen – wobei die Bildung von Ablagerungen eines der häufigsten und problematischsten Probleme ist.

1. Gängige Arten von Ablagerungen in Papierherstellungssystemen

Bei der Papierherstellung kann der Zunder im Allgemeinen in weichen und harten Zunder unterteilt werden.

• Weicher Kesselstein ist eine lose Ablagerung aus organischen Stoffen, anorganischen Partikeln und Mikroorganismen. Er bildet sich typischerweise in Bereichen mit langsamer Wasserströmung, wie etwa an den Einlässen von Wärmetauschern oder Kühlsystemen.
• Harter Kalk bildet sich, wenn die Konzentration anorganischer Salze im Wasser ihre Löslichkeit übersteigt, was zur Kristallisation und Ablagerung auf Geräteoberflächen führt.

Mit der Zeit kann weicher Kalk mit einem hohen anorganischen Anteil zu hartem Kalk aushärten, was die Entfernung erschwert.

2. Hauptbestandteile von Papierfabrik-Zunderablagerungen

Typische Komponenten sind:

• Calciumcarbonat (CaCO₃) – am häufigsten
• Kalziumoxalat
• Calciumsulfat
• Calciumphosphat
• Siliziumdioxid (SiO₂)
• Magnesiumsilikat
• Aluminiumhydroxid
• Eisenoxide

Diese werden oft in unterschiedlichen Anteilen gemischt, aber wenn eine Verbindung dominiert, wird der Kalk nach seinem Hauptbestandteil bezeichnet (z. B. „Calciumcarbonat-Kalk“).

3. Methoden zur Identifizierung von Kesselsteinablagerungen

Die Identifizierung des Kalktyps ist entscheidend für die Wahl der richtigen Kalkentfernungs- und Reinigungsstrategie. Die zuverlässigste Methode ist die Laboranalyse, aber auch Voruntersuchungen können hilfreiche Erkenntnisse liefern:

4. Methoden zur Entfernung von Zunder bei der Papierherstellung

Nach der Feststellung der Kalkart wird in der Regel eine Reinigung durchgeführt, bevor langfristige Maßnahmen gegen Kalkablagerungen ergriffen werden.

Die beiden wichtigsten Methoden zur Behandlung von Zunder in Papierfabriken sind die chemische und die physikalische Reinigung:

• Chemische Reinigung: Dabei werden Säuren oder Laugen zum Auflösen von Kalk verwendet.
• Physikalische Reinigung: Durch mechanische Kraft werden Ablagerungen aufgebrochen und entfernt.

Gängige chemische Reiniger:

• Organische Säuren: Sulfaminsäure, Essigsäure, Zitronensäure, EDTA
• Anorganische Säuren: HCl, HNO₃, H₂SO₄, H₃PO₄, HF

Bei der Reinigung mit Säuren werden hauptsächlich H⁺-Ionen verwendet, aber auch das Säureanion (z. B. F⁻ in HF) kann eine wichtige Rolle spielen. So löst HF beispielsweise wirksam Kieselsäureablagerungen auf, die mit anderen Säuren nicht entfernt werden können.

Wichtige Überlegungen:

• Geben Sie immer Korrosionsinhibitoren vor Säuren hinzu
• Bewerten Sie die Kompatibilität mit Gerätematerialien
• Erwägen Sie die Zugabe von Tensiden und Netzmitteln (z. B. Natriumalkylbenzolsulfonat), um die Penetration zu verbessern

Beispielhafte Reinigungsempfehlungen:

• Bei Calciumoxalat- oder Phosphatablagerungen: 1.0–3.5 % HCl bei Raumtemperatur verwenden
• Für Geräte aus Edelstahl oder Aluminium: Verwenden Sie eine alkalische EDTA-Lösung, pH >10, Temperatur >60 °C

5. Löslichkeitstests und Bewertung der Reinigungswirksamkeit

Vor der ersten Reinigung wird empfohlen, einen Kalklöslichkeitstest durchzuführen, um die Auswahl der Chemikalien zu bestätigen. Während der Reinigung:

• Überwachen Sie die chemischen Konzentrationen
• Stellen Sie eine vollständige Flussabdeckung sicher
• Verwenden Sie Korrosionscoupons zur Sicherheitsüberwachung

Die Auswertungen nach der Reinigung konzentrieren sich auf:

• Wirksamkeit der Kalkentfernung
• Korrosionsschutz während der Reinigung
• Qualität und Haltbarkeit der Passivierungsschicht