Circulation des eaux de procédé lors
du traitement de conversion sans chrome des surfaces en aluminium
ingénieur diplômé Wolfgang
Schneider, H2O GmbH, solutions de traitement des eaux de procédé
Introduction
Le traitement par saupoudrage des pièces
de construction est en constante augmentation depuis les dernières
années. Ce sont, dans la plupart des cas, des matériaux
en acier, aluminium, mais également des surfaces en zinc et
des plastiques qui sont traités. Avant le saupoudrage, les
surfaces doivent être entièrement pré-traitées
afin de garantir une adhérence idéale et une résistance
contre la corrosion. C'est pour cela que les pièces de construction
sont dégraissées dans une installation de pré-traitement
contenant une solution aqueuse, puis recouvertes d'une couche de
protection anti-corrosion et d'adhérence, rincées et
séchées. Pour les pièces en acier, en plus du
dégraissage, une couche de phosphate et de fer est ajoutée.
Les surfaces en aluminium sont généralement lavées
dans une solution de décapant acide, ensuite des couches de
chrome sont utilisées plusieurs fois comme support pour la
peinture par saupoudrage. Dans ces cas, les bains contiennent comme
base une solution Chrom6+, qui, en raison de ses effets nocifs pour
la santé, a été discréditée, et
qui est de plus en plus difficile à évacuer en raison
des conditions environnementales accentuées. Des systèmes
coûteux sont nécessaires pour la réduction en
chrome de Cr6+ en Cr3+.
Le pré-traitement en aluminium
sans chrome
En raison de la problématique
décrite, un nouveau système de passivation sans chrome
est utilisé aujourd'hui. Dans ce cas, les surfaces en aluminium
et en zinc sont traitées dans une solution de décapant
acide et recouvertes, après le rinçage, d'une couche
de conversion sans chrome sous un procédé no-rinse.
Après cette étape de traitement, le produit no rinse
en surplus est supprimé, les pièces de construction
sont séchées dans le séchoir d'eau de retrait
puis recouvertes de peinture en poudre. Le produit est ensuite placé dans
un four raccordé au processus et est chauffé jusqu'à ce
que la surface de peinture souhaitée soit atteinte.
Les plus hautes exigences de qualité en
matière d'eaux de rinçage
Lors du procédé décrit,
la qualité du rinçage lors du pré-traitement,
ainsi que la conduite et le traitement des eaux de rinçage,
sont d'une grande importance. Non seulement la qualité de
la couche de passivation - mais également la durée
de vie du bain no rinse - sont dégradées par les
dépôts contenus dans la dernière étape
de rinçage et de déminéralisation. L'importance
de la qualité de l'eau de rinçage est également
caractérisée par les qualités d'eaux de rinçage
des cuves de rinçage terminal, exigées par l'accord
GSB; à < 30 µS/cm dans l'eau de rinçage
en égouttage.
Une collaboration nécessaire entre toutes
les disciplines
Lors de la conception des installations, une étroite
collaboration est indispensable entre l'exploitant, le fabricant
de l'installation de pré-traitement et de poudre ainsi que
le fournisseur de traitement des eaux et des produits chimiques
correspondants. Les installations réalisées jusqu'à maintenant
montrent clairement qu'une solution sans problème technique
et peu onéreuse peut être créée par
une adaptation optimale de tous les composants, dans le respect
des produits à recouvrir.
Théorie et pratique
La connaissance du processus théorique et l'interprétation mathématique d'une installation sont importantes, mais aussi le feed-back tiré de la pratique. Pour les nombreux systèmes livrés, les valeurs d'interprétation ont été comparées avec les valeurs réelles, et ainsi le jugement des qualités de séparation et des bases d'interprétation a été peaufiné et optimisé.
Choix
du recyclage des eaux de procédé
En particulier lors des procédés
décrits de pré-traitement en aluminium sans
chrome, d'importants volumes d'eaux de rinçage sont
nécessaires en raison des hautes exigences en matière
de qualité pour les surfaces purifiées. En
cohérence avec les standards techniques actuels, les
installations modernes sont dotées d'un dispositif
de recyclage des eaux de procédé. Ceci signifie
qu'aucune eau usée, qu'il s'agisse d'eau de rinçage
ou de bain actif, n'est reconduite dans un système
de canalisation après le traitement. Il faut que l'ensemble
des eaux de procédé produites soient purifiées
et reconduites dans le circuit. H2O GmbH - process water
engineering - utilise pour le recyclage de bains de rinçage
et des bains actifs, des installations de distillation sous
vide de la série VACUDEST®. Dans ce cas, il s'agit
d'installations de distillation sous vide avec une compression
de vapeur. L'évaporation a lieu environ à 86°C
sous vide, la condensation à 100°C sous pression
atmosphérique. En raison du recyclage de l'énergie
dégagée lors de la condensation, aucune énergie
de chaleur ou de refroidissement n'est utilisé. Le
VACUDEST® ne possède, en dehors du moteur de transmission
de la pompe sous vide, aucun poste de consommation d'énergie.
C'est pourquoi environ seulement 10% de l'énergie
d'un évaporateur conventionnel et environ 30% de l'énergie
d'un évaporateur doté d'un moyen de refroidissement
seulement sont nécessaires.
Exemple
tiré de la pratique
Les suivantes se rapportent à l'installation
concrète d'un traitement industriel. La gamme
de produits contient des pièces de construction
en acier, aluminium ainsi que des surfaces en zinc. C'est
pourquoi H2O GmbH a planifié, installé et
mis en service l'ensemble du traitement des eaux.
Circulation des eaux de rincage
Les
eaux de rinçage de la cuve 1 sont rassemblées
temporairement dans une cuve d'eaux de rinçage et
sont, de là, prélevées par le VACUDEST®.
Le produit à distiller est conduit vers un séparateur
d'huiles restantes en trois étapes pour retirer les éventuels
dépôts possibles et stocké temporairement
dans une cuve où se trouvent d'autres produits à distiller.
A partir de là, le produit à distiller est
réexpédié vers la cuve de rinçage
2 par une couronne d'injection et est stocké temporairement
dans la cuve de rinçage 1.
Le
concentré peut être remis dans le bain actif
selon les produits chimiques et la construction d'installation
utilisées. Dans ce cas, l'utilisateur doit faire exactement
attention à la composition et à la concentration
des bains, afin d'éviter des modifications indésirables
du contenu. Une telle réutilisation est seulement
possible si un seul produit chimique est utilisé pour
l'ensemble des bains actifs. En général, le
concentré du VACUDEST® est rassemblé dans
un container de transport et évacué.
En
cas de hautes exigences de qualité, par exemple dans
le cadre des GSB, la cuve de rinçage 3, séparée
du circuit de distillation, est traitée par un échangeur
d'ions où le produit à distiller est retraité en
osmose inverse ou mélangé avec une eau déminéralisée
provenant du traitement des eaux fraîches. Ainsi est
garantie une conductance dans les rinçages terminaux
inférieure à 20 µS/cm.
Pour équilibrer
les pertes dues à l'évaporation et aux dépôts,
l'eau courante est détartrée et dessalée
par une installation d'osmose inverse et de déminéralisation,
puis est stockée dans la remise de la cuve de rinçage
3.. A partir de là a lieu le dosage par rapport au
niveau de la cuve de rinçage 2. La perte en eau des
bains actifs est équilibrée avec l'eau de la
cuve de rinçage 1 pour le dégraissage et la
cuve de rinçage 2 pour le décapage.
Les éluates
de l'échangeur d'ions sont, en fonction de chaque
concentration et des matériaux utilisés ainsi
que les acides employés pour la régénération,
conduites vers le VACUDEST® pour leur traitement ou bien
directement vers le concentré.
Lors
du rejet des bains actifs pendant le dégraissage et
de la phosphatation ferrique, ces derniers sont rassemblés
dans une cuve séparée et sont distillés
pendant le week-end. Le VACUDEST® est pour cela équipé d'une
commande prévue pour mener directement les produits
des bains actifs vers leur zone respective. Là aussi,
la température est de 50 à 60° C pour une
nouvelle utilisation et les productions suivantes sont très
utiles.
Le
dégraissage par décapants est, contrairement à la
phosphatation ferrique, un procédé usant et
est dans la plupart des cas hautement concentré lors
du rejet. Une réduction du volume par distillation
n'est de ce fait généralement pas très
sensée, c'est pourquoi les résidus sont directement évacués.
Des décapants contenant des fluorides sont souvent
utilisés. Les acides des rivières, comme les
acides de sels, échappent à la vapeur. Cela
signifie qu'une séparation à 100% par une distillation
ne peut pas être obtenue. Les solutions de distillations
conserveront donc toujours une partie des acides. Ceci a
des conséquences négatives sur la valeur de
référence obtenue mais surtout sur les pièces
de l'installation de distillation. Malgré l'utilisation
d'acier-inox onéreux pour toutes les pièces
de construction de l'installation, y compris les rotors de
la pompe à vide, il est conseillé de neutraliser
les bains avec une solution alcaline avant la distillation.
Ceci a généralement lieu dans les cuves de
stockage de telle manière que d'autres cuves ne soient
pas nécessaires.
Dans
les circuits décrits, aucune eau usée n'est
produite, tous les liquides impurs sont traités et
reconduits directement vers le procédé. Dans
l'exemple décrit, plus de 1.000 m³ d'eau fraîche
sont économisés par an. Il est ainsi possible
de se dispenser d'une autorisation d'utilisation des eaux,
du décret d'auto-contrôle et des contrôles
afférents, y compris des frais pour les analyses.
Les
eaux de rinçage sont toujours présentes dans
le volume souhaité et sont toujours de bonne qualité,
de telle manière que l'utilisateur de l'installation
soit toujours en mesure de proposer à ses clients
une qualité de traitement élevée et
constante.
Dans l'évaporateur, les eaux de
rinçage sales sont concentrées par le retrait
de l'eau jusqu'au stade de la limite de la solubilité du
contenu. C'est pourquoi les impuretés comme la boue
ou autres matières solides dans l'installation sont
rassemblées et concentrées sous un facteur
compris entre 90 et 99. L'installation doit être construite
de cette manière afin de pouvoir fonctionner de manière
sûre et fiable avec le concentré au quasi-centuple
des eaux de rinçage.
Pour obtenir les meilleures qualités
de rinçage, d'importants volumes d'eaux de rinçage
de qualité idéale sont nécessaires.
H2O GmbH, à Maulburg, est spécialiste dans
le traitement des eaux de procédé et a développé le
procédé VACUDEST® pour le traitement
des bains actifs et le recyclage des bains de rinçage.
La gamme de livraison comprend les installations de distillation
sous vide de la série VACUDEST®, les installations
de déminéralisation, d'osmose inverse, d'échangeurs
d'ions ainsi que des systèmes pré-filtres
configurés et des appareils de préparation
des éffluents tels que des joints à bande,
des dégraisseurs et des centrifugeuses.
Une collaboration étroite entre
les utilisateurs et les fabricants de produits chimiques,
de pré-traitements et de technique d'eau est importante
pour le développement de nouvelles installations.
H2O GmbH prend en charge l'ensemble pour les eaux de rinçage
et pour l'eau fraîche et livre les appareils nécessaires,
les monte et les met en services. Avant le développement
d'une installation, un examen précis des produits
chimiques est effectué dans le laboratoire de technique
d'application. C'est seulement après que tous les
composants nécessaires et la conduite individuelle
de l'eau sont fixés.
Pour celui qui traite des matériaux,
il est important de savoir qu'en collaboration avec les
entreprises spécialisées, une préparation
de surface avec rejet liquide nul est aujourd'hui disponible
et qu'en faire l'usage ne lui fait courir aucun risque
technique.
Auteur :
Wolfgang Schneider,
ingénieur diplômé
Directeur d'H2O GmbH process
water engineering,
Wiesenstrasse 32
D-79585 Steinen,
Tél : +49(0)7627/9239-130, Fax -100, E-mail : info@h2o-gmbh.com
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