Het corrosieprobleem in de hydrometallurgie
Bij hydrometallurgische processen komt de apparatuur in contact met alkaliën, zuren en een reeks corrosieve gassen, dampen en stof. Traditionele aluminiumlegeringen en zuur-resistent roestvrij staal kunnen niet voldoen aan de behoeften van die productieroute, en de beperking houdt de ontwikkeling van de hydrometallurgie tegen. Titaniumapparatuur verandert de vergelijking: het verbetert de productie-efficiëntie, elimineert de veelvoorkomende problemen bij het lopen, ploffen, druipen en lekken van hydrometallurgische fabrieken en vermindert tegelijkertijd de milieuvervuiling.
De reden ligt in de passieve oxidefilm die zich onmiddellijk hervormt na schade in oxiderende zuur- en chloridemedia, waardoor dun- titanium kan dienen waar zwaardere en duurdere alternatieven vroegtijdig falen.
Elektrolytische nikkelproductie
Bij de elektrolytische nikkelproductie komt de apparatuur in contact met oplossingen met een hoog zuurgehalte en actieve ionen. Titanium biedt de corrosieweerstand die het een ideaal materiaal maakt voor de vervaardiging van elektrolytische nikkelapparatuur.
Kathodemoederplaten zijn het duidelijkste voorbeeld. Vergeleken met roestvrijstalen moederplaten geven titaniumkathodemoederplaten betere economische resultaten en superieure prestaties: de afgezette nikkelhuid plakt niet aan de plaat en is gemakkelijk af te pellen, waardoor de stripsnelheid stijgt; het initiële elektrodestuk op een titaniummoederplaat is glad; de plaat heeft een goede stijfheid; en de stroomdichtheid tijdens elektrolyse is uniform. Verwarmingselementen, pompen en kleppen in hetzelfde circuit gebruiken ook een grote hoeveelheid titaniummateriaal.
Elektrolytische koperproductie
De kathoderollen van elektrolytisch koperproductieapparatuur waren oorspronkelijk stalen kathoderollen. Door elektrolytcorrosie ontstond er putvorming op het roloppervlak, wat de kwaliteit van de koperfolie aantastte, en het regelmatig slijpen van de rollen verspilde zowel mankracht als geld. Titaniumrollen lossen dat probleem op. Bovendien zijn de meeste verwarmingselementen en kathodemoederborden die worden gebruikt bij de productie van elektrolytisch koper gemaakt van titanium.
Hydrometallurgie van andere metalen
Titaniumapparatuur wordt ook gebruikt bij het smelten van kobalt, zink, aluminium en kwik en bij de zuivering van wolfraamzuur. De belangrijkste apparatuur in de metallurgische industrie omvat elektrolysers, reactoren, wastorens, warmtewisselaars, roerders, verdampingsapparaten en apparaten voor het verzamelen van stof, die allemaal aanzienlijke voordelen hebben behaald in titanium.
De vergelijking van de levensduur- is opvallend. Titaniumpompen die worden gebruikt voor het transport van chloride, natriumchloride, kaliumchloride en verdund zoutzuur hebben een levensduur die 5 tot 20 keer langer is dan gietijzeren pompen of roestvrijstalen pompen, en het vloeistofverlies wordt met drie vijfde verminderd. Een titaniumopslagtank in een chloreringswerkplaats kan 3 tot 4 jaar worden gebruikt, terwijl een stalen opslagtank slechts ongeveer 2 maanden meegaat.
| Apparatuur | Waarom titanium wordt gebruikt | Typisch voordeel |
|---|---|---|
| Elektrolysers en cellen | Zuur- en chloridebestendigheid bij bedrijfstemperatuur | Langere campagne, minder lekkage |
| Kathode moederplaten | Niet-klevende, gemakkelijk afbladderende aanslag | Hogere stripsnelheid, glad startblad |
| Kathoderollen | Geen putjes in elektrolyt | Betere kwaliteit koperfolie, minder naslijpen |
| Warmtewisselaars en verwarmingstoestellen | Corrosiebestendigheid met hoge warmteoverdracht | Stabiele temperatuurregeling |
| Pompen en kleppen | Bestand tegen chloride en verdund zuur | Levensduur 5 tot 20 maal gietijzer of RVS |
| Reactoren, wastorens, roerders | Chemische stabiliteit bij gemengd zuur | Minder loop-, druppel- en lekstoringen |
| Opslagtanks | Chloride- en zuurbestendigheid | 3 tot 4 jaar in chloreringsdienst |
Materiaalkeuze en fabricage-aantekeningen
Commercieel zuivere kwaliteiten zijn de standaardkeuze voor vaten, platen, buizen en inwendige onderdelen. De palladium--lagerkwaliteit heeft de voorkeur als het medium heet is, reducerend of sterk chloridehoudend, en de molybdeen-nikkel--lagerkwaliteit wordt gebruikt waar ook een hogere sterkte vereist is. Plaat, plaat, buis en staaf zijn gespecificeerd volgens erkende normen zoals ASTM B265 voor plaat, plaat en strip, ASTM B338 voor gelaste en naadloze buizen en ASTM B348 voor staaf en knuppel, waarbij de overeenkomstige nationale normen als gelijkwaardig worden aanvaard.
De kwaliteit van de fabricage bepaalt de levensduur. Oppervlakken moeten schoon worden gehouden en vrij van ijzerverontreiniging door gereedschap of slijpen, het lassen wordt uitgevoerd met argonafscherming en de voltooide apparatuur wordt vóór inbedrijfstelling gecontroleerd op ijzeropname. Omdat titanium geen beschermende voering nodig heeft, blijven inspectie en reiniging van het passieve oppervlak de enige routinematige onderhoudstaken.
Veelgestelde vragen
Vraag: Waarom wordt titanium gebruikt in plaats van zuur-resistent roestvrij staal in de hydrometallurgie?
Omdat de gemengde alkali-, zuur-, gas- en stofbelasting van hydrometallurgische fabrieken groter is dan wat aluminiumlegeringen en zuur{0}}bestendig roestvrij staal kunnen weerstaan, terwijl titanium hiertegen bestand is en lekkage en vervuiling terugdringt.
Vraag: Welk voordeel bieden titaniumkathodemoederplaten bij elektrolytisch nikkel?
De afgezette nikkelhuid plakt niet en laat gemakkelijk los, waardoor de stripsnelheid toeneemt; het startvel is glad, de plaat is stijf en de stroomdichtheid is uniform.
Vraag: Waarom stalen kathoderollen vervangen door titaniumrollen in elektrolytisch koper?
De elektrolytaanval veroorzaakte putjes in de stalen rollen en verslechterde de kwaliteit van de koperfolie, en het herslijpen ervan kostte mankracht en geld; titaniumrollen nemen beide problemen weg.
Vraag: Hoe lang gaan titaniumpompen mee?
Titaniumpompen die chloride, natriumchloride, kaliumchloride en verdund zoutzuur verwerken, gaan 5 tot 20 keer langer mee dan gietijzeren of roestvrijstalen pompen, waarbij het vloeistofverlies met drie vijfde wordt verminderd.
Vraag: Hoe lang gaat een titaniumopslagtank mee bij chlorering?
Een titaniumtank in een chloreringswerkplaats kan 3 tot 4 jaar worden gebruikt, terwijl een stalen tank slechts ongeveer 2 maanden meegaat.
Vraag: Welke normen hebben betrekking op titaniummetallurgische apparatuur?
Plaat, plaat en strip worden besteld volgens ASTM B265, gelaste en naadloze buizen volgens ASTM B338 en staaf en knuppel volgens ASTM B348, waarbij de overeenkomstige nationale normen als equivalenten worden gebruikt.
