Le problème des boues lors du prétraitement
Les lignes de prétraitement au phosphate de fer produisent un flux continu de boues. Les ions ferreux issus de la dissolution des pièces en acier réagissent avec les ions phosphate et les oxydants présents dans le bain pour former du phosphate de fer insoluble. Ce précipité gélatineux se dépose sur toute surface immergée. L'échangeur de chaleur, fonctionnant à 55-65 degrés, est particulièrement vulnérable. La surface chaude accélère la réaction de précipitation. La boue s'accumule rapidement.
Les échangeurs de chaleur en acier inoxydable dans les réservoirs de prétraitement nécessitent un nettoyage mécanique toutes les 2 à 4 semaines. Les boues de phosphate de fer, mélangées au phosphate de titane provenant du raffineur de grains, forment une calamine dure et adhérente. Le détartrage nécessite de vider le réservoir, de retirer le serpentin ou d'y accéder difficilement et de déchiqueter ou de dissoudre le tartre avec de l'acide inhibé. Chaque événement de nettoyage consomme 4 à 6 heures de temps de production.
Un échangeur de chaleur en PTFE dans le même service résiste à l'adhésion des boues. L'intervalle de nettoyage s'étend de plusieurs semaines à plusieurs mois. Lorsqu'un nettoyage est finalement nécessaire, les boues se libèrent facilement de la surface en PTFE à faible énergie sans méthodes mécaniques ou chimiques agressives.
La différence du mécanisme d’adhésion
Les boues de phosphate de fer adhèrent aux surfaces métalliques par de multiples mécanismes. L'attraction électrostatique entre les particules de boue chargées et la surface de l'oxyde métallique assure la fixation initiale. La liaison chimique entre les groupes phosphate dans la boue et les groupes hydroxyde métallique sur la surface oxydée de l'acier inoxydable renforce la liaison. Un verrouillage mécanique au fur et à mesure que la boue sèche et cristallise pendant les périodes de refroidissement complète l'adhésion tenace.
Le PTFE élimine chacun de ces mécanismes. La surface est électriquement non-conductrice-aucune attraction électrostatique ne se développe. La surface du carbone -fluor n'a pas de groupes hydroxyle pour la liaison phosphate. L'énergie de surface de 18 à 20 mN/m est trop faible pour que les particules polaires de phosphate puissent se mouiller et se propager. Les boues qui se déposent par gravité reposent en surface sans fixation chimique ou mécanique.
| Paramètre d'adhésion des boues | Surface en acier inoxydable | Surface en PTFE |
|---|---|---|
| Énergie de surface (mN/m) | 40-50 | 18-20 |
| Attraction électrostatique des boues | Fort (surface d'oxyde chargée) | Aucun (non-conducteur) |
| Liaison chimique avec du phosphate | Oui (liaison-phosphate métallique) | Aucun (surface C-F) |
| Verrouillage mécanique | Oui (rugosité de surface 1-3 μm Ra) | Minimal (rugosité de surface 0,1-0,3 μm Ra) |
| Force d’adhésion des boues (relative) | 1,0 (référence) | 0.05-0.1 |
| Méthode de nettoyage | Broyage mécanique + acide | Rinçage à l'eau ou essuyage doux |
L'impact opérationnel et financier
L'intervalle de nettoyage prolongé augmente directement la disponibilité de la production. Une ligne de prétraitement qui s'arrêtait auparavant pendant 4 heures toutes les 3 semaines pour le nettoyage des radiateurs s'arrête désormais pendant 1 heure toutes les 12 semaines pour un simple rinçage. Les heures productives annuelles augmentent d'environ 60 heures par réservoir-d'une valeur de 30 000 à 60 000 $ en fonction de la valeur du débit de production.
La suppression du nettoyage mécanique préserve la surface de l’échangeur thermique. Les bobines en acier inoxydable subissent des dommages progressifs dus à l'écaillage répété et au détartrage acide-à l'amincissement des parois, à la rugosité de la surface qui accélère l'encrassement futur et au remplacement éventuel. Les bobines en PTFE ne subissent aucun dommage induit par le nettoyage-. La surface reste lisse et résistante à l'encrassement-tout au long de la durée de vie de l'équipement.
La réduction des déchets acides issus des opérations de détartrage réduit la production de déchets dangereux de l'installation. Chaque événement de détartrage produit 50 à 100 litres d'acide usé contenant du phosphate de fer dissous et des ions métalliques. L'élimination de 15 à 20 événements de détartrage par an et par réservoir représente une réduction significative des coûts de traitement des déchets et de la charge de reporting environnemental.
Résumé
Les échangeurs de chaleur en PTFE éliminent l'accumulation de boues de phosphate de fer sur les surfaces des réchauffeurs dans les réservoirs de prétraitement grâce à une combinaison de faible énergie de surface, d'absence de sites de liaison chimique et de non-conductivité électrique. La surface résistante à l'encrassement-étend l'intervalle de nettoyage de plusieurs semaines à plusieurs mois et permet un nettoyage doux par rinçage à l'eau-au lieu d'un détartrage mécanique et chimique agressif.
Les avantages opérationnels incluent une disponibilité accrue de la production, l'élimination des dommages de surface induits par le nettoyage, une durée de vie prolongée de l'équipement et une réduction de la production de déchets dangereux provenant des opérations de détartrage.
Une assistance technique pour les spécifications des échangeurs de chaleur en PTFE dans le phosphate de fer et d'autres applications de prétraitement est disponible sur soumission de la chimie du bain, de la température de fonctionnement, de la fréquence et de la méthode de nettoyage actuelles et des dimensions du réservoir.
