إحكام الغلق العميق: سبائك معدنية في تعدين حمض الفوسفوريك

مقدمة: تستعد بطن الوحش الحمضي

في قلب مصنع حمض الفوسفوريك (WPA) في العملية الرطبة ، تشع الحرارة والبخار من المفاعلات العملاقة. الهواء مزين بأبخرة الفلوريد ورذاذ حمضي. تحت قدميك ، شبكة من المنقيات ، خطوط الطين ، المبخرات ، والبلورات تعمل ليلا ونهارا. المواد لا ترتديها فقط-إنها تتفكك.

ومع ذلك ، مخفية في المفاصل ، أغطية المضخات ، وأعمدة المقود ، قضبان السبيكة agitator ، تحتفظ بها كلها بهدوء.

تم تصميمها خصيصًا لمقاومة المزيج الوحشي لحمض الفوسفوريك وحمض الكبريتيك والكلوريدات والفلوريدات ، تضمن القضبان وقت التشغيل في واحدة من أقسى البيئات الكيميائية على وجه الأرض.

لماذا إنتاج حمض الفوسفوريك تآكل جدا

يتضمن إنتاج حمض الفوسفوريك عبر مسار العملية الرطبة ما يلي:

• هضم صخور الفوسفات في حمض الكبريتيك الساخن

• توليد فلوريد الهيدروجين (HF) كمنتج ثانوي

• إنتاج السيليكوفلورايد ، الكلوريدات ، ومخاليط كلوريد الكبريتات

• سوائل عملية إعادة التدوير في درجات حرارة عالية (90-120 درجة مئوية)

تخلق هذه الشروط خليطًا أكالة:

• هجمات الكروم المنضب الفولاذ المقاوم للصدأ

• يسبب تأليب شق والتآكل في 316L وحتى 904L

• يسرع الهجوم الحبيبي وتسوس اللحام في سبائك مستقرة بشكل غير صحيح

ما نحتاجه هو سبيكة قضيب يمكنها تحمل حمض الفوسفوريك المخصب بالهاليدات-دون الرشح أو التحجيم أو التشقق بالتعب.

سبيكة تلتقي: مصممة خصيصًا للصلابة الحمضية

السبائك (UNS N06030) هي سبيكة من النحاس والنيكل والكروم والحديد والموليبدينوم تم تطويرها خصيصًا لمقاومة التآكل في أنظمة الأحماض والهاليد المختلطة ، وخاصة إنتاج حمض الفوسفوريك الرطب.

تكوين نموذجي:

• النيكل (ني): ~ 43 ٪

• الكروم (كر): ~ 30 ٪

• الحديد (Fe): ~ 15 ٪

• الموليبدينوم (مو): ~ 5.5 ٪

• النحاس (مكعب): ~ 1.5 ٪

الميزات الرئيسية:

• محتوى عالي من الكروم للتخميل في ظروف الأكسدة

• تآزر Mo + Cu لمقاومة الكلوريد والتأليب الناجم عن الفلوريد

• استقرار حراري وميكانيكي جيد في الملاط العدواني

• مصممة لتحل محل مواد عالية الصيانة مثل التيتانيوم و 904L في إنتاج الأسمدة

دراسة حالة-نبات سماد مغربي

في مصنع WPA رئيسي بالقرب من Safi ، المغرب-جزء من مجمع فوسفات من المنجم إلى الأسمدة-دفعت مشاكل التآكل في أنظمة المرذاذ والمبخر إلى التعديل التحديثي.

مشكلة:

• قضبان دعم 904L و Ti Gr.7 متآكلة أو مبطنة خلال 18 شهرًا

• فشلت الأجزاء الداخلية للمضخات بسبب بخار HF ومكثف الكلوريد

• تكلفة الصيانة الروتينية> 250 ، 000 دولار/سنة في وقت التوقف واستبدال جزء

الحل:

تم تركيب قضبان سبيكة في:

• أقواس غلاف المبخر وخطوط الدورة الحمضية

• السحابات علبة التروس متردد تتعرض للبخار الحمضي

• الأختام رمح مضخة الطين حيث تتقاطع التآكل والتآكل

النتائج:

• معدل التآكل: أقل من 0.02 في السنة بعد 24 شهرًا

• لا الفلوريد تأليب أو لحام التدهور لاحظت

• تحسن 3x في عمر الخدمة على السبائك السابقة

• تضاعفت فترات الصيانة ، مع عدد أقل من عمليات الإغلاق غير المجدولة

مقاومة الأحماض + الفلوريد + كلوريد

بيئات قليلة تتحدى المعادن أكثر من مزيج كبريتات حمض الفلوريد في WPA. ويقاوم ردي:

• حمض الفوسفوريك يصل إلى 120 درجة مئوية

• حمض الكبريتيك عند التركيزات> ٪ ٪

• أبخرة الهيدروفلوريد والسيليكوفلوريد

• تيارات عملية إعادة تدوير غنية بالكلوريد

يتم تحقيق ذلك من خلال طبقة أكسيد الكروم-الموليبدينوم المستقرة التي تقاوم التآكل الموضعي-حتى في الأنظمة الحمضية غير المحصورة حيث قد يفشل التيتانيوم أو 316L.

الخواص الميكانيكية وقابلية التشغيل

قضبان السبائك المعدنية هي:

• قابل للحام بسهولة باستخدام غتاو مع حشو

• تشكيله بسهولة في الشفاه ، والركاب ، والمراسي ، وبطانات اقتران

• قابل للخطاف دون جالينج أو فقدان مقاومة التآكل

• مناسبة للتشكيل الساخن والتلميع الكهربائي حيث تكون التشطيبات الملساء مطلوبة

مقارنة مع 904L ، سبيكة 20 ، و Ti Gr.7

المستقبل في الأسمدة والليثيوم والنفايات الحمضية

مع تزايد الطلب العالمي على الأسمدة المستدامة والليثيوم بدرجة البطارية ، تتوسع قضبان السبائك في:

• نباتات السوبر فوسفات ثلاثية مع حمولات عالية من الفلورين والكلوريد

• أنظمة استرداد الأحماض المستهلكة حيث يجب أن يقاوم المراجل وتصاميم الخطوط تآكل البخار

• دوائر ليتش الليثيوم HCl ، hoy مع نسبة عالية من soin ، ومحتوى محلول ملحي

• مفاعلات تحويل النفايات إلى أسمدة معالجة هضم حمضي مختلط

عندما تصبح الخلائط الحمضية أكثر قوة بسبب الكيمياء الدائرية ، فإن القليل من السبائك توفر الموثوقية والقابلية للتشكيل في شكل قضيب.

خاتمة: مثبتة في الحدود الحمضية

عندما تجتمع الموثوقية الهيكلية مع الفوضى المسببة للتآكل ، يتم توصيل السبائك. مصممة لأقسى بيئات الترشيح الحمضية ، فهي تجمع بين المعادن المتطورة مع قابلية التشغيل في العالم الحقيقي.

في مصانع حمض الفوسفوريك ، الفشل ليس مجرد تآكل-إنه فقدان الإنتاج والتلوث والمخاطر البيئية.

ومع قضبان السبائك التي تُغلق الأعماق ، تبقى تلك المخاطر مدفونة.