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L'eau est l'une des matières premières les plus utilisées dans les usines de papier. Cependant, elle contient une variété de solides en suspension, de colloïdes, de micro-organismes, de gaz et d'ions dissous, ce qui entraîne souvent des difficultés de production, parmi lesquelles la formation de tartre est l'un des problèmes les plus fréquents et problématiques.
1. Types courants de tartre dans les systèmes de fabrication du papier
Dans les procédés de fabrication du papier, le tartre peut généralement être classé en tartre mou et tartre dur.
- Le tartre mou est un dépôt meuble composé de matières organiques, de particules inorganiques et de micro-organismes. Il se forme généralement dans les zones à faible débit d'eau, comme les entrées d'échangeurs de chaleur ou les systèmes de refroidissement.
- Le tartre dur se forme lorsque la concentration de sels inorganiques dans l’eau dépasse leur solubilité, ce qui entraîne une cristallisation et un dépôt sur les surfaces des équipements.
Au fil du temps, le tartre mou à forte teneur inorganique peut durcir et devenir dur, ce qui augmente la difficulté de son élimination.
2. Principaux composants des dépôts de tartre des papeteries
Les composants typiques comprennent :
- Carbonate de calcium (CaCO₃) – le plus courant
- Oxalate de calcium
- Le sulfate de calcium
- Le phosphate de calcium
- Silice (SiO₂)
- Silicate de magnésium
- Hydroxyde d'aluminium
- Oxydes de fer
Ces composés sont souvent mélangés dans des proportions variables, mais lorsqu'un composé est dominant, le tartre est désigné par son composant principal (par exemple, « tartre de carbonate de calcium »).
3. Méthodes d'identification des dépôts de tartre
Identifier le type de tartre est essentiel pour choisir la stratégie de détartrage et de nettoyage adaptée. La méthode la plus précise est l'analyse en laboratoire, mais des tests préliminaires peuvent également fournir des informations utiles :
| Type d'échelle | Couleur | Méthode d'identification |
|---|---|---|
| Carbonate de calcium / Oxalate de calcium | Blanc ou gris-blanc | Ajouter 5 % de HCl : pétillant = CaCO₃ ; pas/peu de pétillant = oxalate |
| Le sulfate de calcium | Blanc jaunâtre ou blanc | Ajouter 5 % de HCl : peu ou pas de pétillement. Ajouter BaCl₂ : précipité blanc = CaSO₄. |
| tartre de silicate | Gris-blanc | Insoluble dans HCl, se dissout partiellement lorsqu'il est chauffé, se dissout complètement dans HF |
| Oxyde de fer | Brunâtre | Se dissout lentement dans HCl, plus rapidement dans HNO₃ ; la solution résultante apparaît jaune/verte |
4. Méthodes d'élimination du tartre dans la fabrication du papier
Après avoir confirmé le type de tartre, un nettoyage est généralement effectué avant de mettre en œuvre des mesures antitartre à long terme.
Le nettoyage chimique et le nettoyage physique sont les deux principales méthodes utilisées dans le traitement du tartre des papeteries :
- Nettoyage chimique : consiste à utiliser des acides ou des alcalis pour dissoudre le tartre.
- Nettoyage physique : utilise la force mécanique pour briser et éliminer les dépôts.
Nettoyants chimiques courants :
- Acides organiques : acide sulfamique, acide acétique, acide citrique, EDTA
- Acides inorganiques : HCl, HNO₃, H₂SO₄, H₃PO₄, HF
Le nettoyage acide repose principalement sur les ions H⁺, mais l'anion acide (par exemple, F⁻ dans HF) peut également jouer un rôle clé : par exemple, HF est efficace pour dissoudre le tartre de silice, que les autres acides ne peuvent pas éliminer.
Considérations importantes:
- Ajoutez toujours les inhibiteurs de corrosion avant les acides
- Évaluer la compatibilité avec les matériaux de l'équipement
- Envisagez d'ajouter des tensioactifs et des agents mouillants (par exemple, l'alkylbenzène sulfonate de sodium) pour améliorer la pénétration.
Exemples de recommandations de nettoyage :
- Pour les dépôts d'oxalate de calcium ou de phosphate : utiliser 1.0 à 3.5 % de HCl à température ambiante
- Pour les équipements en acier inoxydable ou en aluminium : utiliser une solution alcaline d'EDTA, pH > 10, température > 60 °C
5. Tests de solubilité et évaluation de l'efficacité du nettoyage
Avant le premier nettoyage, il est recommandé d'effectuer un test de solubilité du tartre afin de confirmer le choix du produit chimique. Pendant le nettoyage :
- Surveiller les concentrations chimiques
- Assurer une couverture complète du flux
- Utiliser des coupons de corrosion pour la surveillance de la sécurité
Les évaluations post-nettoyage se concentrent sur :
- Efficacité de l'élimination du tartre
- Contrôle de la corrosion pendant le nettoyage
- Qualité et durabilité du film de passivation
