Проблема накопичення карбонатів
Ціанідні ванни з мідненням з часом накопичують карбонатні солі. Карбонат натрію та карбонат калію утворюються шляхом поглинання атмосферного вуглекислого газу сильнолужною ванною (pH 12-13). Реакція така: 2NaOH + CO₂ → Na2CO₃ + H₂O. Концентрація карбонатів поступово зростає під час нормальної роботи ванни.
Проблема посилюється на поверхні нагрівача. Металеві занурювальні нагрівачі з температурою стінок 80-100 градусів створюють локалізовані зони, де розчинність карбонатів перевищена. Карбонат випадає у вигляді твердої кристалічної луски на поверхні трубки. Накип ізолює труби, зменшує теплообмін і, зрештою, вимагає механічного чи хімічного видалення накипу. Процедура видалення накипу-зазвичай із використанням соляної кислоти створює небезпечні відходи та забирає час виробництва.
PTFE теплообмінник працює при нижчій температурі стінки (55-70 градусів), де розчинність карбонату вища. Опади на поверхні труби значно зменшуються. Карбонат залишається розчиненим в об’ємній ванні, де ним можна керувати за допомогою звичайних процедур виморожування або осадження, а не утворюватися на поверхні нагрівача.
Температурно{0}}залежний механізм розчинності
Розчинність карбонату натрію у воді сильно залежить- від температури. При 30 градусах (типова температура ванни для ціаніду міді) розчинність становить приблизно 50 г/100 мл. При 80 градусах (температура стінки металевого нагрівача) розчинність падає приблизно до 45 г/100 мл. При 95 градусах (температура стінки титанового нагрівача) він падає ще приблизно до 42 г/100 мл.
Ванна з температурою 30 градусів може бути нижчою межі насичення карбонатами. Тонкий прикордонний шар на поверхні нагрівача, нагрітий до 80-95 градусів, перевищує локальну межу насичення. Карбонат осідає безпосередньо на поверхні труби. Осадження відбувається безперервно, поки ванна містить розчинений карбонат, а нагрівач підтримує високу температуру стінки.
Нижча температура стінки PTFE (55-70 градусів) утримує прикордонний шар ближче до температури об’ємної ванни. Розчинність при 60 градусах становить приблизно 47 г/100 мл — ближче до об’ємного значення та менш ймовірно, що вона перевищить насичення. Рушійна сила опадів зменшується на 50-70%.
| Карбонатний параметр | Нагрівач з нержавіючої сталі | Титановий нагрівач | PTFE теплообмінник |
|---|---|---|---|
| Температура стінки при тиску пари 3 бар (градус) | 80-95 | 85-100 | 55-70 |
| Розчинність Na₂CO3 при температурі стінки (г/100 мл) | 44-45 | 42-44 | 47-48 |
| Відносна рушійна сила опадів | 1.0 (базова лінія) | 1.1-1.3 | 0.3-0.5 |
| Швидкість утворення карбонатного накипу | Високий | Високий | Низький |
| Частота видалення накипу | 6-12 тижнів | 4-10 тижнів | 12-24 місяці |
PTFE Surface Synergy
Низька поверхнева енергія PTFE (18-20 мН/м) забезпечує вторинний захист від утворення карбонатних накипів. Навіть якщо відбувається осадження, кристали слабко прилипають до гідрофобної поверхні PTFE. Кристали зміщуються за допомогою нормальної циркуляції ванни або перемішування. Вони не накопичуються в твердому, механічно зчепленому шарі накипу, який утворюється на металевих поверхнях.
Поєднання зниженої рушійної сили опадів (через нижчу температуру стінки) і зниженої адгезії (через низьку поверхневу енергію) робить PTFE високостійким до утворення карбонатних накипів у ціанідній міді. Інтервал видалення накипу триває від тижнів до місяців або років.
Переваги управління хімією ванни
Накопичення карбонату у ванні управляється шляхом періодичного заморожування-від-охолодження частини ванни для кристалізації карбонату, який потім відфільтровується-або шляхом хімічного осадження гідроксидом кальцію. Ці процедури проводяться на наливній ванні і на них не впливає вибір матеріалу теплообмінника.
Перевага PTFE полягає в тому, що карбонат залишається в об’ємній ванні, де його можна контролювати за допомогою цих процедур, а не відкладається на поверхні нагрівача, де він спричиняє втрати тепла та потребує окремого, більш агресивного видалення накипу. Обслуговування ванни стає більш передбачуваним і менш частим.
Резюме
Ціанідні мідні ванни утворюють карбонатний шлам на металевих поверхнях нагрівача через знижену розчинність карбонату при високій температурі стінки (80-100 градусів). PTFE теплообмінники, з їх нижчою температурою стінок (55-70 градусів), зменшують рушійну силу опадів на 50-70%. Низькоенергетична поверхня PTFE додатково перешкоджає адгезії кристалів. Карбонат залишається в насипній ванні, де він справляється звичайними процедурами, а не утворює ізоляційний нагар на нагрівачі.
Технічна підтримка специфікації теплообмінника PTFE у ваннах для ціанідного та лужного покриття доступна після надання хімічного складу ванни, робочої температури, поточної частоти видалення накипу та процедур керування карбонатом.
