Quelques problèmes de corrosion dans la fabrication de la pâte à papier par le procédé kraft

Laboratoire d'Energétique Electrochimique, L.A. C.N.R.S. n° 265, Ecole Nationale Supérieure d'Electrochimie et d'Electrométallurgie, Institut National Polytechnique de Grenoble

Résumé

Dans le procédé Kraft de fabrication de la pâte à papier, le bois est attaqué dans des « lessi- veurs » par une solution de soude et de sulfure de sodium (liqueur blanche). La cellulose est séparée, par filtration, d’une solution (liqueur noire) contenant de la lignine (matières organiques combustibles) et des produits minéraux résidus de l'attaque. La liqueur noire, après concentration, est brûlée dans une chaudière de récupération qui régénère partiellement les produits d'attaque sous forme d’un « salin », mélange de sels fondus Na₂CO₃ et Na₂S. La régénération de la liqueur blanche s'achève par dissolution du « salin » et caustification de la solution obtenue qui transforme le carbonate de sodium en soude.

Dans ce cycle de fabrication, des phénomènes de corrosion apparaissent essentiellement dans les lessiveurs, et dans la chaudière de récupération. L’acier inoxydable type 316 Ti utilisé en placage à l'intérieur des lessiveurs subit une corrosion qui pourrait être due à la cavitation ou à la fissuration sous contrainte. Dans les mêmes conditions, les aciers inoxydables austénoferritiques ou ferritiques donnent de meilleurs résultats.

Dans les chaudières de récupération, le surchauffeur subit une corrosion sèche due à l'action des gaz de la chatière. Une protection par revêtement à base de chrome semble efficace. C'est surtout dans la partie basse de la chaudière que la corrosion des tubes en acier type A37 ou A42 se développe, sur la face externe en contact avec le « salin » solidifié. Les techniques de protection utilisées (bloc de fonte, placage inoxydable, tube « bimétal ») ne donnent pas entière satisfaction. Une étude coordonnée de cette corrosion, accélérée par la fusion du « salin » est en cours au laboratoire.

Abstract

In the kraft pulp preparation process, wood is chemically attacked, in digesters, by a solution (white liquor) containing sodium hydroxyde and sodium sulfide. Cellulose is separated by filtration from the solution (black liquor) resulting from this chemical attack, and containing soluble lignine (combustible organic matter) and residual inorganic products. The black liquor is first concentrated, burnt in a recovery boiler, which partly restores the inorganic reagents as a mixture of molten Na₂CO₃ and Na₂S, called « smelt ». Regeneration of the white liquor is completed by dissolution of the « smelt », then caustification of the solution obtained.

During this process, corrosion essentially occur in the digesters and in the recovery boilers. AISI 316 Ti stainless steel, used for the linings inside the digesters undergoes corrosion possibly due to cavitation or stress cracking. Under the same conditions, austenoferritic or ferritic stainless steels yield better results.

In the recovery boilers the superheater undergoes dry corrosion due to chemical reaction with the boiler gases. A chromium coating seems to act as an efficient protection. The corrosion of the A 37 or A 42 steel tubes mainly develops in the lower parts of the boiler, on the external shell in contact with the solidified « smelt ». The protection techniques used up to now (cast iron blocks, stainless steel coatings, bimetal tubing) are not entirely satisfactory. A study of this corrosion, intentionnally enhanced by using a molten « smelt », is in progress in our laboratory.