Epuration des fumées acides

Les principaux polluants rencontrés dans les fumées de combustion sont:

• cendres principalement avec le charbon
• des oxydes de métaux présents initialement dans le combustible
• des oxydes d'azote (NO et NO₂)
• acides chlorhydrique ou fluorhydrique si le combustible contient des composés halogénés
• SO₂ (anhydride sulfureux) lorsque le combustible est du fuel ou du charbon contenant du soufre

Ces derniers polluants sont responsables de l'acidité des fumées, car mélangés à l'eau ils forment des solutions acides.

Traitement à la chaux ou au calcaire

La chaux hydratée (chaux éteinte) est capable de réagir avec les espèces gazeuses acides présentes dans les fumées pour former des sels solides:

Ca(OH)₂ + SO₂ → CaSO₃ + H₂O
Ca(OH)₂ + SO₂ + 0.5O₂ → CaSO₄ + H₂O
Ca(OH)₂ + 2HCl → CaCl₂ + 2H₂O
Ca(OH)₂ + 2HF → CaF₂ + 2H₂O

Avantages:
-c'est le procédé le plus utilisé car le réactif est facilement disponible
-il génère un sous-produit valorisable: le gypse
Inconvénients:
-l'investissement nécessaire est élevé

Traitement à sec

La chaux finement divisée est pulvérisée dans le flux de fumée. Les poussières entrainées, ayant réagi ou non sont récupérées dans un filtre en aval de l'injection.
Ce traitement peut être appliqué à haute température en sortie de la chambre de combustion ou bien de préférence à plus basse température, après refroidissement partiel des fumées, pour une meilleure efficacité.

Traitement semi humide

Un lait de chaux, suspension de chaux dans l'eau, est injecté dans les fumées partiellement refroidies vers 220°C. Les polluants acides se dissolvent et réagissent avec la chaux, pendant que l'eau est évaporée, achevant le refroidissement des fumées vers 120°C.
Les sels de calcium formés ains que la chaux en excès qui n'a pas réagi, sont récupérés par un filtre disposé en aval.

Traitement humide

Un lait de chaux ou bien de carbonate de calcium arrose une tour de lavage dans laquelle sont conduites les fumées. Les polluants acides se dissolvent et sont neutralisés.
Si seul des oxydes de soufre sont présents, du sulfate de calcium hydraté (gypse) précipite qui peut être valorisé.

Procédé au carbonate de soude

Principalement développé par Solvay en Europe, il permet d'éliminer aussi bien les chlorures que les sulfates.

Description:
Il consiste à injecter par voie sèche du bicarbonate de soude (NaHCO₃) dans les fumées. Le bicarbonate peut aussi être remplacé par un minerai nommé "tronite" ou "trona" qui est une forme naturelle de bicarbonate et de carbonate.
La température du flux gazeux doit être maintenue entre 140 et 400°C pour que la réaction soit optimale.
Les poussières et les produits sodiques sont récupérés dans un filtre.
Les composés sodiques sont dissous dans l'eau, les métaux insolubles sont extraits par filtration, et la solution sodique après traitement sur charbon actif et résines échangeuses d'ions est éliminée.

A des températures supérieures à 140°C, le bicarbonate se décompose en carbonate en libérant du CO2. Cette réaction modifie la morphologie des particules de carbonates qui présentent alors une surface décuplée, accroissant sa réactivité.

2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O

Au dela de 400°C, au contraire, une réagglomération apparait qui le rend moins efficace.

NaHCO₃ + HCl → NaCl + CO₂ + H₂O

2 NaHCO₃ + SO₂ + 1/2 O₂ → Na₂SO₄ + 2 CO₂ + H₂O

NaHCO₃ + HF → NaF + CO₂ + H₂O

La stoechiométrie des réaction indique que:

2,3 kg NaHCO₃ neutralise 1kg HCl
2,6 kg NaHCO₃ neutralise 1kg SO₂

Mais pour un rendement d'épuration satisfaisant 25% d'excès de carbonate est nécessaire.

Avantages:
- Investissement plus faible que les procédés humides

Procédé à la soude

Description:
Avantages:
-l'investissement nécessaire est moins élevé que pour le traitement à la chaux
Inconvénients:
-la soude est un réactif plus coûteux que la chaux
-les sous-produits générés ne sont pas valorisables

Procédé à la magnésie