Récupération de l`acide de polissage

Concentré sur des solutions
Récupération de l’acide de polissage
K.-P.Martinek, T.Schulz
Fortes d’une tradition qui perdure depuis 1834, les usines de production de cristal au plomb F.X.
Nachtmann figurent parmi les principaux fabricants de verre au plomb et en cristal.
Leurs activités
Une part non négligeable du process de fabrication du verre en cristal au plomb réside dans la
réalisation chimique du poli miroir des verres ennoblis par le biseau du diamant. On procède à cette
opération dans un mélange composé d’acide sulfurique (65 % en poids) et d’acide fluorhydrique
(1,5 % en poids). L’abrasion chimique du verre conduit à des surfaces spécifiques du substrat, et a
notamment aussi des effets positifs sur la résistance du verre à la corrosion. Les verres polis à l’acide
sont fréquemment mieux adaptés à l’utilisation au lave-vaisselle.
L’obtention d’un gris de poli avec de l’acide est un processus à phases multiples. Le véritable bain de
polissage succède au pré traitement qui comprend deux phases (nettoyage, dégraissage). Les verres
sont ensuite lavés dans le cadre d’une série d’opérations de nettoyage comprenant trois phases.
La définition du problème
Comme suite aux mesures d’optimisation, il conviendrait que les circuits des matières soient clos au
sein de l’entreprise. Une phase opérationnelle d’importance est en l’occurrence la préparation de
l’acide usagé et des eaux de rinçage, dans le but de récupérer l’acide sulfurique qui s’y trouve. Pour
que l’acide sulfurique soit utilisé pour régénérer le bain de polissage, l’acide doit se caractériser par
une concentration minimale de 85 % en poids.
Les avantages
Cette récupération permet de réduire jusqu’à 90 % le traitement des eaux usées (neutralisation). On
préserve ainsi considérablement l’environnement tout en faisant des économies. Par ailleurs, on
assiste en conséquence à une diminution du besoin d’acide sulfurique, en tant que matière première
servant à régénérer la solution du process.
Résolution du problème
Seul un évaporateur performant et résistant à la corrosion permet de satisfaire aux exigences de
préparation.
Pour ce faire, la société Schulz+Partner GmbH a mis au point un évaporateur à circulation forcée
chauffé à la vapeur, lequel répond à ces exigences.
L’évaporation doit avoir lieu sous vide. En effet, si l’acide sulfurique possédant la concentration
requise a un point d’ébullition de plus de 230°C à pression normale, les matériaux appropriés ne
peuvent toutefois être employés que jusqu’à 140°C.
Descriptif du processus:
Le vide nécessaire est créé par une pompe à
vide équipée d’un circuit de refroidissement
surveillé par un niveau, et il est régulé par un
dispositif de mesure du vide. Grâce à la souspression de 30 mbar (A) générée par le
système de vide, les solutions du process à
préparer sont aspirées dans la phase de
concentration. Une pompe d’agitation et
d’aspiration transporte le fluide vers
l’évaporateur par le biais d’un échangeur
thermique situé à l’extérieur. La solution
chauffée se relâche à l’intérieur de cet
évaporateur tandis qu’une partie s’évapore à
une température d’ébullition de 135°C env.
(cf. Fig. 1). La vapeur est ensuite liquéfiée
dans une phase de condensation dissociée
puis évacuée de l’évaporateur par contrôle du
niveau, via une pompe à condensât.
Fig. 1: A acide brute B concentré C distillat
D/E vapeur/ condensat F/G eau de refroidissement
1 evaporateur flash 2 échangeur 3 condensateur
4 système à vide
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Schulz+Partner GmbH Im Brunnenfeld 3
D - 79224 Umkirch Tel:+49 7665 93 42 96 60
Fax:+49 7665 93 42 96 70
Concentré sur des solutions
Récupération de l’acide de polissage
La concentration requise de 85 % en poids fait l’objet d’une surveillance radio métrique. Une pompe
évacue le concentré de manière discontinue.
Une chaudière alimentée au gaz fournit à l’installation l’énergie de chauffage, l’eau de
refroidissement nécessaire à la condensation étant produite par un groupe d’eau froide fourni
concomitamment.
L’exploitation
de
l’installation
se
fait
automatiquement
via
une
commande
informatisée intégrant la visualisation du
process. Toutes les données relatives à
l’exploitation sont mémorisées et représentées
sous forme de graphiques.
Du fait de la forte agressivité chimique de
toutes les solutions se trouvant au sein de
l’installation, il a fallu impérativement avoir
recours à des matériaux spécifiques.
L’échangeur thermique de chauffage est en
graphite tandis que l’ensemble de la zone de
l’installation en contact avec les produits est
recouvert de PTFE/PFA. De plus, le choix de
la technique MSR a été rendu plus difficile du
fait de la haute température.
La Fig. 2 représente la partie supérieure de
l’installation. La pompe d’agitation et
d’aspiration, la pompe de concentré et le
dispositif de mesure radio métrique sont
installés quelque 5 m plus bas, sous-terre.
Fig. 2
Le tableau ci-dessous montre le bilan de masse du système d’évaporation:
Densité
Concentration H2SO4
Concentration H2SO4
Flux volumique
Unité
kg/l
% en poids
g/l
l/h
Alimentation
1,32
41,5
550
210
Concentré
1,78
84,5
1500
76
Distillat
1,00
3 max.
31 max.
134
En résumé
L’installation est en service depuis le début de l’an 2000 et permet de gérer le circuit des matières,
dans le cadre du polissage à l’acide.
La concentration élevée du produit et notamment les fortes spécifications en matière de corrosion
impliquent obligatoirement d’user d’une technique adaptée à cette application – technique induisant
par ailleurs son ingénierie spéciale.
La préservation souhaitée du traitement des eaux usées et la réduction connexe nette du volume de
déchets généré (plâtre de neutralisation) permettent d’amortir en peu de temps les coûts
d’investissement.
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