Lors de l’anodisation de l’aluminium et de ses alliages, une partie du métal se dissout dans le bain d’anodisation qui est généralement constitué par une solution d’acide sulfurique.
Cette concentration croissante en aluminium conduit à une vidange fréquente du bain, à un traitement de neutralisation sur place et au remplacement de l’acide.
Bien que l'acide sulfurique soit peu coûteux, des économies et des améliorations de fabrication peuvent néanmoins être réalisées en procédant à une purification continue du bain d’anodisation :
- • cette opération supprime les interruptions de chaîne et donc de production causées par le changement du bain, ainsi que les dépenses importantes liées aux traitements et stockages des bains usés ;
- • l'impact des sulfates sur l'environnement est réduit ;
- • la constance de la concentration en aluminium dans la solution améliore l'uniformité du dépôt final et la qualité des finitions après oxydation (par exemple : la coloration) ;
- • une concentration basse et constante en aluminium dans le bain augmente la conductivité de la solution, en réduisant les besoins énergétiques de l'anodisation.
Depuis 1976, les anodiseurs à grande capacité de traitement ont partout utilisé un système appelé APU (Acid Purification Unit) pour purifier les solutions d’anodisation. Désormais, tous les avantages de l'APU sont disponibles pour les anodiseurs dont la capacité de traitement est moins importante grâce au système compact et automatique de purification d’acide sulfurique dénommé Anopur.
[Photo : Le système Anopur.]
Le système Anopur
Ce système est constitué par une unité de purification d’acide, petit équipement pré-monté qui se connecte directement sur la cuve d’anodisation, récupérant en continu l’aluminium dissous. Elle peut se connecter sur une ou plusieurs cuves et est équipée d’un module de contrôle inclus dans une unité de contrôle qui, par affichage numérique, indique à tout moment son état de fonctionnement.
La colonne de résines constituant le cœur de l’unité de purification d’acide est composée d’un matériau granulaire qui a pour propriété d’adsorber l’acide sulfurique et de rejeter une solution faiblement acide contenant le sulfate d’aluminium à éliminer.
La régénération de la résine s’effectue à l'eau pour reformer une solution d’acide sulfurique directement réutilisable.
Mode de fonctionnement
Une pompe à diaphragme, montée sur l’unité de purification d’acide, transfère le bain d’anodisation, au travers d’une cartouche à double niveaux de filtres, vers un réservoir de stockage inclus dans l’unité (figure 2).
Le cycle de purification se déroule en deux phases élémentaires :
- • durant la première phase, l’acide filtré est dirigé à travers la colonne de résine par pompage. Pendant que l'acide est adsorbé par les particules de résine, la solution de sulfate d’aluminium traverse le lit vers la purge ;
- • la résine est régénérée lors de la deuxième phase par injection d’eau ; l’acide élué retourne dans la cuve de travail.
Le cycle total (fixation – régénération), qui dure entre 3 et 5 minutes, est entièrement automatisé.
Mode de fonctionnement
[Figure : Schéma d’une installation intégrant le système Anopur.]
Tableau I
Capacité de purification du système Anopur.
| Quantité d’aluminium à éliminer (en grammes par heure) |
Débits (en litres par heure) |
| Modèle |
C = 6 g/l |
C = 8 g/l |
C = 10 g/l |
C = 12 g/l |
Recirculation dans le bain |
Purge |
| D6 |
175 |
230 |
290 |
350 |
110-130 |
35-45 |
| D8 |
310 |
415 |
515 |
620 |
195-235 |
60-75 |
| D10 |
485 |
645 |
815 |
970 |
300-370 |
95-115 |
[REMARQUE : Le taux d’élimination maximum est décrit pour différentes concentrations en aluminium. Le système de purification peut traiter toute solution dont la concentration en aluminium est comprise entre 6 et 20 g/l. Les taux d’élimination sont proportionnels aux concentrations en aluminium (exemple : le taux d’élimination pour C = 20 g/l = 2 × le taux d’élimination pour C = 10 g/l).]
Tableau II
Composition usuelle des effluents (en gramme par litre).
| Effluents |
Acide sulfurique |
Aluminium |
| Alimentation |
160-240 |
6,0-12,0 |
| Acide régénéré |
155-235 |
4,6-9,1 |
| Purge (éluat) |
11-17 |
4,6-9,2 |
À travailler sur des cycles courts et répétitifs supprime les inconvénients liés à la dégradation du bain d’anodisation pendant la phase de régénération des résines observée avec les procédés conventionnels.
Le système peut fonctionner en continu jusqu’à l’obtention du niveau de pureté recherché ou de façon intermittente pour maintenir une concentration moyenne en aluminium dans le bain d’anodisation.
Caractéristiques
Le modèle Anopur convenant à une installation d’anodisation donnée est facile à définir, les deux données de base importantes à prendre en compte étant d’une part :
- la quantité d’aluminium à éliminer par heure (tableau I), et d’autre part,
- la concentration en aluminium à maintenir dans le bain d’anodisation (C) (tableau II).
Le tableau III donne (en %) le bilan acide d’une installation sans équipement et d’une installation avec équipement Anopur. Il montre les résultats obtenus en fonction des données de base suivantes :
[Encart : Données de base
- dépôt 10 μm – 20 mn – 0,3 A/dm²
- taux de dissolution – 7 g par m² s
- entraînement – 0,1 l par m² s
Composition chimique du bain :
À la vidange
- Acide sulfurique : 180 g/l
- Aluminium : 12 g/l
Avec l’unité Anopur
- Acide sulfurique : 180 g/l
- Aluminium : 10 g/l]
Tableau III
| Facteurs considérés |
Bain vidangé |
Avec Anopur |
| Perte en acide par vidange |
62 |
– |
| Perte en acide dans l’éluat |
– |
7 |
| Perte en acide par entraînement |
12 |
12 |
| Acide utilisé pour la dissolution |
26 |
26 |
| Acide régénéré |
– |
55 |
L’éluat sera ensuite traité directement dans la station de traitement physico-chimique de l’anodiseur (où a déjà lieu le traitement des rinçages). La consommation en acide neuf est réduite de 55 % et elle est limitée aux pertes par entraînement dans les rinçages, à l’éluat de l’Anopur et à l’acide nécessaire à la dissolution de l’aluminium. De plus, l’anodiseur n’a plus à regrouper ni à stocker ses acides usés avant élimination en centre extérieur de traitement. Les flux matières internes et externes sont également réduits, limitant ainsi les risques de pollutions accidentelles et donc l’impact sur l’environnement.
Conclusion
Les anodiseurs ayant pour objectif de réduire leurs coûts d’exploitation comme de réutiliser et recycler le maximum de produits chimiques possibles disposent désormais d’une technologie appropriée dont les avantages sont multiples :
- la stabilité des bains d’anodisation permet d’améliorer la qualité d’exécution et de réduire les consommations d’électricité ;
- la consommation de produits neufs (H₂SO₄) est réduite, limitant ainsi l’impact global des sulfates sur l’environnement ;
- le bain étant à concentration constante en aluminium, l’entraînement vers les rinçages est contrôlé et l’apport en eau dans les rinçages peut être diminué (à rapport de dilution égal) ;
- l’élimination en centre de traitement extérieur est fortement réduite ;
- les investissements sont modérés face aux économies possibles, et il existe de nombreuses aides de financement.
De plus, le fait d’intégrer une technologie propre au sein de leur entreprise améliorera leur image de marque vis-à-vis des employés, des clients et des autorités locales.
Ainsi, les entreprises volontaristes peuvent agir concrètement en faveur de l’environnement et tirer tous les avantages d’une gestion appropriée de leurs effluents liquides.
