مشکل تجمع کربنات
حمام های آبکاری مس سیانید نمک های کربناته را در طول زمان جمع می کنند. کربنات سدیم و کربنات پتاسیم از طریق جذب دی اکسید کربن اتمسفر توسط حمام قلیایی قوی (pH 12-13) تشکیل می شوند. واکنش عبارت است از: 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O. غلظت کربنات به تدریج از طریق عملیات معمولی حمام افزایش می یابد.
مشکل در سطح بخاری شتاب می گیرد. بخاری های غوطه ور فلزی، با دمای دیواره 80-100 درجه، مناطقی را ایجاد می کنند که در آن حلالیت کربنات بیش از حد باشد. کربنات به صورت یک مقیاس سخت و کریستالی روی سطح لوله رسوب می کند. ترازو لوله ها را عایق می کند، انتقال حرارت را کاهش می دهد و در نهایت نیاز به رسوب زدایی مکانیکی یا شیمیایی دارد. روش رسوب زدایی{6}معمولاً با استفاده از اسید کلریدریک، زباله های خطرناکی تولید می کند و زمان تولید را مصرف می کند.
یک مبدل حرارتی PTFE در دمای دیواره پایین تر (55{3}}70 درجه) کار می کند، جایی که حلالیت کربنات بالاتر است. بارش در سطح لوله به طور قابل توجهی کاهش می یابد. کربنات در حمام حجیم حل شده باقی می ماند، جایی که می توان آن را با روش های معمولی یخ زدگی یا بارش مدیریت کرد، نه اینکه روی سطح بخاری تشکیل شود.
مکانیسم حلالیت وابسته به دما
حلالیت کربنات سدیم در آب به شدت وابسته به دما-است. در دمای 30 درجه (دمای حمام حجیم معمولی برای مس سیانید)، حلالیت تقریباً 50 گرم در 100 میلی لیتر است. در دمای 80 درجه (دمای دیواره بخاری فلزی)، حلالیت تقریباً به 45 گرم در 100 میلی لیتر کاهش می یابد. در دمای 95 درجه (دمای دیواره هیتر تیتانیوم)، بیشتر به 42 گرم در 100 میلی لیتر کاهش می یابد.
حمام در دمای 30 درجه ممکن است زیر حد اشباع کربنات باشد. لایه مرزی نازک در سطح بخاری که تا 80-95 درجه گرم می شود، از حد اشباع محلی فراتر می رود. کربنات مستقیماً روی سطح لوله رسوب می کند. تا زمانی که حمام حاوی کربنات محلول باشد و بخاری دمای دیواره بالا را حفظ کند، بارش مداوم است.
دمای پایین دیوار PTFE (55-70 درجه) لایه مرزی را به دمای حمام حجیم نزدیکتر نگه میدارد. حلالیت در دمای 60 درجه تقریباً 47 گرم در 100 میلی لیتر به مقدار توده نزدیکتر است و احتمال کمتری دارد که از حد اشباع فراتر رود. نیروی محرکه بارش 50-70٪ کاهش می یابد.
| پارامتر کربنات | بخاری استیل ضد زنگ | هیتر تیتانیوم | مبدل حرارتی PTFE |
|---|---|---|---|
| دمای دیوار در 3 بارگ بخار (درجه) | 80-95 | 85-100 | 55-70 |
| حلالیت Na2CO3 در دمای دیواره (g/100mL) | 44-45 | 42-44 | 47-48 |
| نیروی محرکه نسبی بارش | 1.0 (خط پایه) | 1.1-1.3 | 0.3-0.5 |
| نرخ تشکیل رسوب کربناته | بالا | بالا | کم |
| فرکانس رسوب زدایی | 6-12 هفته | 4-10 هفته | 12-24 ماه |
هم افزایی سطح PTFE
انرژی سطحی کم PTFE (18-20 mN/m) یک دفاع ثانویه در برابر پوسته پوسته شدن کربنات ایجاد می کند. حتی زمانی که بارش رخ می دهد، کریستال ها به طور ضعیفی به سطح PTFE آبگریز می چسبند. کریستال ها در اثر گردش طبیعی حمام یا هم زدن از محل خارج می شوند. آنها در لایه مقیاس سخت و مکانیکی در هم قفل شده ای که روی سطوح فلزی تشکیل می شود، جمع نمی شوند.
ترکیبی از کاهش نیروی محرکه بارش (از دمای دیواره پایین) و کاهش چسبندگی (از انرژی کم سطح) باعث می شود PTFE در سرویس مس سیانید در برابر پوسته شدن کربنات بسیار مقاوم باشد. فاصله رسوب زدایی از هفته ها تا ماه ها یا سال ها ادامه دارد.
مزیت مدیریت شیمی حمام
انباشت کربنات در حمام با انجماد دورهای مدیریت میشود-خنک کردن{{1} بخشی از حمام برای کریستال کردن کربنات، که سپس فیلتر میشود-یا با رسوب شیمیایی با هیدروکسید کلسیم. این روش ها در حمام حجیم انجام می شوند و تحت تأثیر انتخاب مواد مبدل حرارتی قرار نمی گیرند.
مزیت PTFE این است که کربنات در حمام حجیم باقی میماند، جایی که میتوان با این روشها آن را مدیریت کرد، نه اینکه روی سطح بخاری رسوب کند، جایی که باعث از دست دادن انتقال حرارت میشود و نیاز به رسوبزدایی جداگانه و تهاجمیتری دارد. نگهداری حمام قابل پیش بینی تر و کمتر می شود.
خلاصه
حمام های مس سیانید به دلیل کاهش حلالیت کربنات در دمای بالای دیواره (80{5}}100 درجه) لجن کربناته را روی سطوح بخاری فلزی تشکیل می دهند. مبدل های حرارتی PTFE، با دمای دیواره پایین تر (55-70 درجه)، نیروی محرکه بارش را 50-70٪ کاهش می دهند. سطح PTFE کم انرژی بیشتر از چسبندگی کریستال جلوگیری می کند. کربنات در حمام حجیم باقی می ماند، جایی که با روش های معمول مدیریت می شود، به جای تشکیل مقیاس عایق روی بخاری.
پشتیبانی مهندسی برای مشخصات مبدل حرارتی PTFE در حمام های آبکاری سیانید و قلیایی پس از ارائه شیمی حمام، دمای عملیاتی، فرکانس رسوب زدایی فعلی و روش های مدیریت کربنات موجود است.
