ציוד טיטניום בתעשייה המטלורגית: ניקל, נחושת והידרופטלורגיה

בעיית הקורוזיה בהידרופטלורגיה

בתהליכים הידרו-מטלורגיים הציוד נמצא במגע עם אלקלי, חומצה ומגוון גזים קורוזיביים, אדים ואבק. סגסוגות אלומיניום מסורתיות ופלדות אל חלד עמידות-לחומצות אינן יכולות לענות על הצרכים של נתיב ייצור זה, והמגבלה מעכבת את התפתחות ההידרו-מטלורגיה. ציוד טיטניום משנה את המשוואה: הוא משפר את יעילות הייצור, מסיר את הכשלים הנפוצים בריצה, קפיצה, טפטוף ודליפה של מפעלים הידרו-מטלורגיים, ומפחית את זיהום הסביבה בו זמנית.

הסיבה נעוצה בסרט התחמוצת הפסיבי שמתחדש מיד לאחר נזק בחומצה מחמצנת של חומצה וכלוריד, מה שמאפשר לטיטניום דק -לשרת במקום שבו חלופות כבדות ויקרות יותר נכשלות מוקדם.

ייצור ניקל אלקטרוליטי

בייצור ניקל אלקטרוליטי הציוד יוצר קשר עם תמיסות עם תכולת חומצה גבוהה ויונים פעילים. טיטניום מספק את עמידות בפני קורוזיה שהופכת אותו לחומר אידיאלי לייצור ציוד ניקל אלקטרוליטי.

לוחות האם הקתודה הם הדוגמה המובהקת ביותר. בהשוואה לפלטות אם מנירוסטה, לוחות אם קתודית טיטניום נותנות תוצאות כלכליות טובות יותר וביצועים מעולים: עור הניקל המושקע אינו נדבק לצלחת וקל לקלף, כך שקצב ההפשטה עולה; חתיכת האלקטרודה הראשונית על לוח האם טיטניום חלק; לצלחת יש קשיחות טובה; וצפיפות הזרם במהלך האלקטרוליזה אחידה. גם תנורים, משאבות ושסתומים באותו מעגל משתמשים בכמות גדולה של חומר טיטניום.

ייצור נחושת אלקטרוליטית

גלילי הקתודה של ציוד לייצור נחושת אלקטרוליטית היו במקור גלילי קתודה מפלדה. בגלל קורוזיה של אלקטרוליטים, הופיעו חריצים על פני הגלילים, מה שהשפיעו על איכות נייר הנחושת, וטחינה קבועה של הגלילים בזבוז כוח אדם וכסף. גלילי טיטניום פותרים את הבעיה הזו. בנוסף, רוב תנורי החימום ולוחות האם הקתודיים המשמשים בייצור נחושת אלקטרוליטית עשויים מטיטניום.

הידרומטלורגיה של מתכות אחרות

ציוד טיטניום משמש גם בהתכה של קובלט, אבץ, אלומיניום וכספית ובטיהור חומצה טונגסטית. הציוד העיקרי בתעשייה המתכתית כולל אלקטרוליזים, כורים, מגדלי שטיפה, מחליפי חום, ערבובים, מכשירי אידוי והתקני איסוף אבק, כולם השיגו יתרונות משמעותיים בטיטניום.

השוואת חיי השירות-מדהימה. משאבות טיטניום המשמשות להובלת כלוריד, נתרן כלוריד, אשלגן כלורי וחומצה הידרוכלורית מדוללת בעלות חיים ארוכים פי 5 עד 20 ממשאבות ברזל יצוק או משאבות נירוסטה, ואובדן הנוזל מצטמצם בשלוש חמישיות. מיכל אחסון טיטניום בבית מלאכה להכלה יכול לשמש 3 עד 4 שנים, בעוד מיכל אגירה מפלדה מחזיק כחודשיים בלבד.

הערות לבחירת חומרים וייצור

ציונים טהורים מבחינה מסחרית הם הבחירה הסטנדרטית עבור כלים, צלחות, צינורות וחלקים פנימיים. דרגת נשיאת פלדיום-מועדפת כאשר המדיום חם, מפחית או נושא כלוריד חזק, ודרגת נושאת-ניקל-מוליבדן משמשת גם כאשר נדרש חוזק גבוה יותר. צלחת, יריעה, צינור ומוט מוגדרים לתקנים מוכרים כגון ASTM B265 עבור צלחת, יריעות ורצועות, ASTM B338 עבור צינור מרותך וחסר תפרים ו-ASTM B348 עבור סרגל ובילט, כאשר התקנים הלאומיים המקבילים מקובלים כמקבילים.

איכות הייצור קובעת את חיי השירות. יש לשמור על משטחים נקיים וללא זיהום ברזל כתוצאה מהשחזה או השחזה, הריתוך מתבצע עם מיגון ארגון, והציוד המוגמר נבדק לאיסוף ברזל לפני ההפעלה. מכיוון שטיטניום אינו זקוק לבטנת מגן, בדיקה וניקוי של המשטח הפסיבי נותרו משימות התחזוקה השוטפות היחידות.

שאלות נפוצות

ש: מדוע משתמשים בטיטניום במקום בפלדת אל-חלד עמידה-לחומצה בהידרומטלורגיה?
מכיוון שחובת האלקליות, החומצה, הגז והאבק המעורבים של מפעלים הידרו-מטלורגיים חורגת ממה שסגסוגות אלומיניום ופלדות אל-חלד עמידות-חומצות יכולות לעמוד, בעוד שטיטניום מתנגד לה ומפחית דליפות וזיהום.

ש: איזה יתרון נותנות לוחות האם קתודית טיטניום בניקל אלקטרוליטי?
עור הניקל המושקע אינו נדבק ומתקלף בקלות, ולכן קצב ההפשטה עולה; יריעת ההתחלה חלקה, הצלחת קשיחה וצפיפות הזרם אחידה.

ש: למה להחליף גלילי קתודה מפלדה בגלגלי טיטניום בנחושת אלקטרוליטית?
התקפת אלקטרוליטים גרמה לגלילי הפלדה ולקלקל את איכות נייר הנחושת, והשחזה מחדש צרכה כוח אדם וכסף; גלילי טיטניום מסירים את שתי הבעיות.

ש: כמה זמן עוד מחזיקות משאבות טיטניום?
משאבות טיטניום המטפלות בכלוריד, נתרן כלורי, אשלגן כלורי וחומצה הידרוכלורית מדוללת מחזיקות מעמד פי 5 עד 20 יותר מאשר משאבות ברזל יצוק או נירוסטה, עם אובדן נוזלים מופחת בשלוש חמישיות.

ש: כמה זמן מחזיק מיכל אחסון טיטניום בשירות הכלרה?
מיכל טיטניום בבית מלאכה להכלה יכול לשמש 3 עד 4 שנים, ואילו מיכל פלדה מחזיק כחודשיים בלבד.

ש: אילו תקנים מכסים ציוד מתכות טיטניום?
צלחת, יריעה ורצועה מזמינים לפי ASTM B265, צינור מרותך וחסר תפרים ל-ASTM B338 ובר ובילט ל-ASTM B348, עם תקנים לאומיים תואמים המשמשים כשווי ערך.