造纸厂常见水垢的识别及清除方法

水是造纸厂使用最频繁的原材料之一。然而，水中含有各种悬浮固体、胶体、微生物、气体和溶解离子，这些物质常常会给生产带来挑战，其中结垢是最常见且最棘手的问题之一。

1. 造纸系统中常见的水垢类型

造纸过程中产生的水垢一般可分为软水垢和硬水垢。

• 软水垢是由有机物、无机颗粒和微生物组成的松散沉积物，通常形成于水流缓慢的区域，例如热交换器或冷却系统的入口。
• 当水中无机盐的浓度超过其溶解度时，就会形成硬垢，导致结晶并沉积在设备表面。

随着时间的推移，无机含量高的软水垢可能会硬化成硬水垢，增加去除的难度。

2. 造纸氧化皮的主要成分

典型组件包括：

• 碳酸钙（CaCO₃）——最常见
• 草酸钙
• 硫酸钙
• 磷酸钙
• 二氧化硅（SiO₂）
• 硅酸镁
• 氢氧化铝
• 氧化铁

这些物质通常以不同的比例混合，但当一种化合物占主导地位时，水垢就以其主要成分来表示（例如，“碳酸钙水垢”）。

3 水垢的识别方法

识别水垢类型对于选择正确的除垢和清洁策略至关重要。最准确的方法是实验室分析，但初步测试也可以提供有用的信息：

秤类型	颜色	鉴别方法
碳酸钙/草酸钙	白色或灰白色	添加 5% HCl：冒泡 = CaCO₃；无或低冒泡 = 草酸盐
硫酸钙	黄白色或白色	加入 5% HCl：几乎无气泡。加入 BaCl₂：白色沉淀 = CaSO₄
硅酸盐水垢	灰白色	不溶于HCl，加热时部分溶解，完全溶于HF
氧化铁	呈褐色的	缓慢溶解于 HCl，快速溶解于 HNO₃；所得溶液呈黄色/绿色

4. 造纸中的除垢方法

确认水垢类型后，通常会进行清理，然后再实施长期防垢措施。

化学清洗和物理清洗是造纸氧化皮处理的主要方法之一：

• 化学清洗：使用酸或碱溶解水垢。
• 物理清洗：利用机械力破坏并去除沉积物。

常见化学清洁剂：

• 有机酸：氨基磺酸、乙酸、柠檬酸、EDTA
• 无机酸：HCl、HNO₃、H₂SO₄、H₃PO₄、HF

酸性清洗主要依赖于 H⁺ 离子，但酸性阴离子（例如 HF 中的 F⁻）也能发挥关键作用 - 例如，HF 可有效溶解其他酸无法去除的二氧化硅水垢。

重要注意事项：

• 务必在添加酸之前添加腐蚀抑制剂
• 评估与设备材料的兼容性
• 考虑添加表面活性剂和润湿剂（例如烷基苯磺酸钠）以提高渗透性

清洁建议示例：

• 对于草酸钙或磷酸盐垢：在室温下使用 1.0–3.5% 的 HCl
• 对于不锈钢或铝设备：使用碱性 EDTA 溶液，pH 值 >10，温度 >60°C

5. 溶解度测试和清洁效果评估

首次清洁前，建议进行水垢溶解度测试，以确认所选用的化学药剂。清洁过程中：

• 监测化学浓度
• 确保全流量覆盖
• 使用腐蚀试样进行安全监测

清洁后评估重点关注：

• 除垢效果
• 清洁过程中的腐蚀控制
• 钝化膜的质量和耐久性