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L'acqua è una delle materie prime più utilizzate nelle cartiere. Tuttavia, contiene una varietà di solidi sospesi, colloidi, microrganismi, gas e ioni disciolti, che spesso causano problemi di produzione, tra cui la formazione di incrostazioni, uno dei problemi più frequenti e problematici.
1. Tipi comuni di calcare nei sistemi di fabbricazione della carta
Nei processi di fabbricazione della carta, le incrostazioni possono essere generalmente classificate in incrostazioni morbide e incrostazioni dure.
- Le incrostazioni soffici sono depositi sciolti composti da materia organica, particelle inorganiche e microrganismi. Si formano tipicamente in aree con flusso d'acqua lento, come gli ingressi degli scambiatori di calore o dei sistemi di raffreddamento.
- Le incrostazioni dure si formano quando la concentrazione di sali inorganici nell'acqua supera la loro solubilità, provocando la cristallizzazione e la deposizione sulle superfici delle apparecchiature.
Nel tempo, le incrostazioni morbide con un elevato contenuto inorganico possono indurirsi e trasformarsi in incrostazioni dure, aumentandone la difficoltà di rimozione.
2. Componenti principali dei depositi di scaglie di cartiera
I componenti tipici includono:
- Carbonato di calcio (CaCO₃) – il più comune
- Ossalato di calcio
- solfato di calcio
- Fosfato di calcio
- Silice (SiO₂)
- Silicato di magnesio
- Idrossido di alluminio
- Ossidi di ferro
Questi vengono spesso mescolati in proporzioni variabili, ma quando un composto è dominante, la scala viene chiamata in base al suo componente principale (ad esempio, "scala di carbonato di calcio").
3. Metodi di identificazione dei depositi di calcare
Identificare il tipo di calcare è fondamentale per scegliere la corretta strategia di rimozione e pulizia. Il metodo più accurato è l'analisi di laboratorio, ma anche test preliminari possono offrire spunti utili:
| Tipo di scala | Colore | Metodo di identificazione |
|---|---|---|
| Carbonato di calcio / ossalato di calcio | Bianco o grigio-bianco | Aggiungere il 5% di HCl: frizzante = CaCO₃; nessuna/bassa frizzantezza = ossalato |
| solfato di calcio | Bianco-giallastro o bianco | Aggiungere il 5% di HCl: poca o nessuna effervescenza. Aggiungere BaCl₂: precipitato bianco = CaSO₄ |
| scaglie di silicato | Grigio-bianco | Insolubile in HCl, si dissolve parzialmente se riscaldato, si dissolve completamente in HF |
| Ossido di ferro | brunastro | Si dissolve lentamente in HCl, più velocemente in HNO₃; la soluzione risultante appare gialla/verde |
4. Metodi di rimozione delle incrostazioni nella fabbricazione della carta
Dopo aver confermato il tipo di calcare, in genere si procede alla pulizia prima di implementare misure anti-calcare a lungo termine.
La pulizia chimica e la pulizia fisica sono i due metodi principali utilizzati nel trattamento delle scaglie di cartiera:
- Pulizia chimica: prevede l'uso di acidi o alcali per sciogliere il calcare.
- Pulizia fisica: utilizza la forza meccanica per rompere e rimuovere i depositi.
Detergenti chimici comuni:
- Acidi organici: acido solfammico, acido acetico, acido citrico, EDTA
- Acidi inorganici: HCl, HNO₃, H₂SO₄, H₃PO₄, HF
La pulizia acida si basa principalmente sugli ioni H⁺, ma anche l'anione acido (ad esempio, F⁻ in HF) può svolgere un ruolo chiave: ad esempio, l'HF è efficace per sciogliere le incrostazioni di silice, che altri acidi non riescono a rimuovere.
Considerazioni importanti:
- Aggiungere sempre gli inibitori di corrosione prima degli acidi
- Valutare la compatibilità con i materiali dell'attrezzatura
- Si consiglia di aggiungere tensioattivi e agenti bagnanti (ad esempio, sodio alchilbenzensolfonato) per migliorare la penetrazione
Esempi di raccomandazioni per la pulizia:
- Per le scaglie di ossalato di calcio o fosfato: utilizzare 1.0–3.5% di HCl a temperatura ambiente
- Per apparecchiature in acciaio inossidabile o alluminio: utilizzare una soluzione alcalina di EDTA, pH >10, temperatura >60°C
5. Test di solubilità e valutazione dell'efficacia della pulizia
Prima della prima pulizia, si consiglia di eseguire un test di solubilità del calcare per confermare la scelta della sostanza chimica. Durante la pulizia:
- Monitorare le concentrazioni chimiche
- Garantire la copertura completa del flusso
- Utilizzare i coupon di corrosione per il monitoraggio della sicurezza
Le valutazioni post-pulizia si concentrano su:
- Efficacia nella rimozione del calcare
- Controllo della corrosione durante la pulizia
- Qualità e durata del film di passivazione
