Изазов формирања јаросита у лужењу бакра
Ferric sulfate solutions (40% Fe₂(SO₄)₃, pH 1.5) at 90°C are used for copper leaching from oxide ores. PFA heaters experience ferric ion permeation, leading to ferric hydrolysis and jarosite formation on the metal core. Quantitative analysis from 10 copper leaching facilities shows that PFA with water vapor transmission rate (WVTR) below 0.5 g·mm/m²·day at 90°C limits ferric permeation to 0.02 mg/cm²·day, preventing jarosite. High-WVTR PFA (>1.0) дозвољава пропусност гвожђа од 0,15 мг/цм²·дан, узрокујући зарастање језгра у року од 6 месеци.
Пермеација гвожђа и механизам јарозита
Јони гвожђа (Фе³⁺, хидратисани пречник 0,9 нм) дифундују кроз ПФА са молекулима воде. У металном језгру, виша температура (180-220 степени) изазива хидролизу гвожђа: Фе³⁺ + 3Х2О → Фе(ОХ)₃ + 3Х⁺. У окружењу богатом сулфатима, Фе(ОХ)₃ реагује и формира јарозит (КФе₃(СО₄)₂(ОХ)₆), тврдо жуто наслаге. Нагомилавање јарозита пуца на ПФА изнутра, узрокујући квар диелектрика. Брзина продирања Фе³⁺ корелира са ВВТР јер молекули воде носе хидратизоване јоне.
ВВТР и корелација пермеације гвожђа
Тестирање на 90 степени са 40% Фе₂(СО₄)₃, пХ 1,5, мерење ВВТР према АСТМ Ф1249 и пермеације гвожђа помоћу ИЦП-МС:
| ПФА Граде | ВВТР на 90 степени (г·мм/м²·дан) | Брзина пермеације гвожђа (мг/цм²·дан) | Време до детекције Јаросите на језгру (сати) | Време до електричног квара (сати) |
|---|---|---|---|---|
| Стандардно (високи ВВТР) | 1.8 | 0.18 | 800 | 2,500 |
| Средње чистоће | 1.2 | 0.10 | 1,500 | 4,500 |
| Висока кристалност (55%) | 0.8 | 0.06 | 2,500 | 7,000 |
| Низак ВВТР (специјалност) | 0.4 | 0.02 | 6,000 | 15,000+ |
| Ултра{0}}низак ВВТР (третирано) | 0.2 | 0.008 | 12,000+ | 25,000+ |
Дебљина зида и време продирања
Време пропусности скале са дебљином на квадрат. За стандардни ПФА (ВВТР 1,8, флукс гвожђа 0,18 мг/цм²·дан), време за достизање критичне концентрације гвожђа у језгру (0,1% Фе) варира у зависности од дебљине:
| Валл Тхицкнесс | Стандардни ПФА (сати до јаросита) | Низак ВВТР ПФА (сати до јаросита) | Однос (низак/стандардан) |
|---|---|---|---|
| 1.5мм | 450 | 3,500 | 7.8x |
| 2.0мм | 800 | 6,000 | 7.5x |
| 2.5мм | 1,250 | 9,000 | 7.2x |
| 3.0мм | 1,800 | 12,500 | 6.9x |
Одабир оцене ПФА од стране ВВТР
За услугу лужења бакра на 90 степени, изаберите ПФА на основу ВВТР на радној температури:
| Опсег ВВТР (г·мм/м²·дан) | Препоручена апликација | Очекивани животни век грејача | Препорука за дебљину зида |
|---|---|---|---|
| <0.5 | Континуирано 24/7 лужење | 3-5 година | 2.0мм |
| 0.5-1.0 | Сервис са прекидима | 1-2 године | 2.5мм |
| 1.0-1.5 | Краткорочно{0}}или пилот | 6-12 месеци | 3.0мм |
| >1.5 | Не препоручује се | <6 months | N/A |
Методе смањења ВВТР
ВВТР се може смањити повећањем кристалности (жарењем), употребом смоле веће молекуларне тежине или применом површинског третмана флуорацијом. Жарени ПФА (160 степени за 8х) смањује ВВТР за 40-50%. Површинско флуорисање (третман Ф₂ гасом) ствара густ површински слој (2-5µм) који смањује ВВТР за 70-80% без утицаја на својства масе. За услугу са гвожђем сулфатом, наведите третман флуорацијом за максимални век трајања.
Избор језгра метала
Формирање јарозита захтева јоне калијума (К⁺). Ако материјал језгра садржи калијум (није типичан), замените са Инцолои 825 без калијума{1}} или титанијумом. Титанијумска језгра су отпорна на адхезију јарозита; наслаге се одвајају, а не стварају дебеле слојеве. За низак-ВВТР ПФА са зидовима од 2,0 мм, титанијумска језгра пружају 5+ година радног века.
Смернице за спецификације за грејаче за испирање бакра
За 40% гвожђе сулфата на 90 степени, пХ 1,5, наведите ПФА грејаче са ВВТР испод 0,7 г·мм/м²·дан на 90 степени (АСТМ Ф1249) и дебљином зида од 2,5 мм. За континуиране операције, захтевајте површински третман флуорацијом да бисте смањили ВВТР испод 0,3. Наведите језгра од титанијума да бисте спречили адхезију јарозита. Када тражите понуде, наведите концентрацију гвожђа, пХ, радну температуру и жељени радни век. Премија за ниски-ВВТР ПФА са флуорацијом (40-60% у односу на стандард) оправдана је 5-8 пута дужим животним веком у континуираном лужењу бакра, где квар грејача узрокује губитке у производњи од 5.000-20.000 УСД по сату. За пилотске или краткорочне операције, стандардни ПФА са зидовима од 3,0 мм и квартална инспекција може бити адекватан.
