CC BY
35
--------------------------------------- © В.И. Богачев, М.В. Рязанцева,
2006
УДК 622.793.2: 620.19.193.2
В.И. Богачев, М.В. Рязанцева
ИССЛЕДОВАНИЕ КОРРОЗИОННОЙ АКТИВНОСТИ ОБОРОТНЫХ ВОД ОБОГАТИТЕЛЬНОЙ ФАБРИКИ №3 МИРНИНСКОГО ГОКА И ПРОДУКТОВ ИХ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ*
Семинар № 24
ЖЭ настоящее время в эксплуа-
-Я-9 тацию ежегодно вводятся новые объемы металлоизделий и соответственно растут ежегодные убытки, исчисляемые миллионами тонн про-корродировавшего металла и миллиардами денежных средств, затраченных на борьбу с коррозией [1].
Сотрудниками ИПКОН РАН в течении последних лет ведутся работы по внедрению методов интенсификации процессов обогащения алмазосодержащего сырья посредством направленного регулирования физико-химических
свойств технологической оборотной воды применением ее электрохимической обработки [2]. Введение в процесс продуктов электролиза оборотных вод делает очевидной необходимость исследования их коррозионной активности.
На начальном этапе исследованиий с применением потенциостатического метода было выполнено определение скорости коррозии металла- стали (Ст.3) в модельной водной системе -аналоге водной вытяжки из кимберлитов трубки «Мир» и продуктах ее электролиза, физико-химические характеристики которых представлены в таблице.
На рис. 1 показаны катодные поляризационные кривые для которых коррозионная стойкость стали в продуктах электрохимической обработки имеет следующий порядок : продукт бездиа-фрагменной обработки при анодах из графита-католит-исходная модельная система-анолит.
На рис. 2 представлены результаты изучения кинетики изменения потенциала электрода из стали в модельной водной системе и продуктах ее электролиза.
При продолжительности наблюдения в течение 2 часов осуществлялось установление потенциалов при которых на стальном электроде происходит процесс окисления.
Сопоставление полученных результатов с данными представленными на предыдущем рисунке позволило оценить коррозионный ток для стального электрода в исследуемых водных системах.
Из полученных результатов сделан вывод о том, что окисление стального электрода протекает в исследуемых
*Работа выполнена при поддержке гранта НШ-4918.2005.5 Президента РФ «Ведущие школы» (рук. академик РАН В.А. Чантурия).
Потенциал поляризации, мВ Рис. 1. Плотность тока поляризации электрода из стали Ст.3 в различных водных системах
Рис. 2. Кинетика изменения потенциала электрода из стали Ст.3 в различных водных системах
водных системах при незначительных и близких по величине токах, однако наименьший ток наблюдается в продукте бездиафрагменной обработки в аппарате с анодами из графита за счет снижения концентрации хлор-иона, гидроксил-ионов и свободного кислорода, связываемого графитом анодов в СО2 - основных окислителей железа, ток окисления ниже на 34 %, чем в модельной
водной системе. В анолите, обладающим более высокими окислительными свойствами, ток коррозии возрастает и становится выше, чем в модельной водной системе в 1,6 раза. Католит с высоким значением pH 11, насыщенный гидроксил ионами, обладает практически такой же окислительной активностью как модельная водная система.
Дальнейшие исследования проводились на реальной технологической оборотной воде с использованием металлических пластин из стали марки Ст.3. Оценка коррозионной активности оборотной воды и продуктов ее электролиза производилась по количеству железа, перешедшего в жидкую фазу с единицы поверхности пластины в процессе экспозиции.
Результаты, полученные для щелочных продуктов электролиза водных систем, представлены на рис. 3.
Установлено, что в щелочных продуктах электрохимической обработки оборотной воды (католитах) коррозия значительно ниже, чем в исходной водной системе: при использовании слабых католитов с рН в интервале от 9 до 10 происходит снижение выхода железа в раствор в 5-6 раз в сравнении с оборотной водой, что можно объяснить высокими восстановительными свойствами продуктов.
На рис. 4 представлены результаты наглядно иллюстрирующие повышенную коррозионную активность кислых продуктов электрохимической обработки. По всей видимости этот факт связан с высокой концентрацией в растворе хлорид-ионов, а также активных ионов оксония.
Электрохимическая обработка оборотной воды в бездиафрагменном аппарате с анодами из стали (Ст.3) при плотности тока 50 А/м2 снижает активность полученного продукта - выход железа в раствор за счет коррозионного разрушения в 7-8 раз меньше в сравнении с оборотной водой. Одновременно интересно отметить, что при электрохимической обработке в том же аппарате с анодами из стали (Ст.3) при большей плотности тока (100 А/м2)
Рис. 3. Коррозионная активность щелочных продуктов электрохимической обработки оборотной воды на ОФ М3 МГОКа по отношению к конструкционной стали
Я X 1,6
1,4
и £ и С 1,2
5й 1
0 1 0,8
Си а 0,6
О . Я 0,4
0 І я 0,2
|| і I 0
й 1 и со
5 с * 1 а я: 11
□ Ряді
Масса железа, выделившегося в раствор с единицы поверхности в течение 6 часов эксперимента, мг/см2.
■ Ряд2
Масса железа, выделившегося в раствор с единицы поверхности в течение 24 часов эксперимента, мг/см!.
Рис. 4. Коррозионная активность кислых продуктов электрохимической обработки оборотной воды ОФ №3 МГОКа
время, часы.
Ряд 1. Оборотная Ряд 2. Аноды-Ст.З Ряд З.Аноды-Ст.З
технологическая вода. Плотность тока -100 А/м2. Плотность тока -50 А/м2.
Рис. 5. Взаимосвязь массы железа, перешедшей в раствор, времени эксперимента и метода используемого для снижения коррозионной активности оборотной воды
произошло увеличение активности полученного продукта и коррозионный переход железа в раствор в среднем в 23 раза повысился в сравнении с оборотной воды. Теоретически это может объясняться тем, что при малых плотностях тока происходит частичное связывание кислорода, растворенного в жидкой фазе образующимися флокулами электролитического железа при относительно малых объемах выхода кислорода, что и приводит к снижению коррозионной активности раствора; при повышении плотности тока увеличивается скорость образования кислорода на анодах и его концентрации в растворе, что ведет к повышен-
ной коррозионной активности полученного продукта.
Таким образом:
1) Потенциостатическими исследо-
ваниями установлен ряд снижения коррозионной активности продуктов электрохимической обработки водной системы: анолит-минерализованная водная система-католит-продукт бездиафраг-
менной электрохимической обработки.
2) При изучении коррозионной активности оборотной воды ОФ№3 МГО-Ка и продуктов ее электролиза установлено положительное действие продукта бездиафрагменной электрохимической обработки оборотной воды, снижающего выход железа с единицы поверхности стали в течение 24 часов в жидкую фазу
в 7-8 раз в сравнении с технологической оборотной водой; подтверждена пониженная коррозионная активность слабого католита, при использовании которого, масса железа, выделившегося с единицы поверхности стальной пластины в жидкую фазу за 24 часа, снижается в 5-6 раз по отношению к оборотной воде. Таким образом, использование в процессе указанных выше продуктов не требует дополнительных мер, направленных на пре-
1. Григорьев В.П. Защита металлов от коррозии //Соросовский образовательный журнал, 1999 г., №6 с. 62-67.
2. Чантурия В.А., Трофимова Э.А., Двой-ченкова Г.П., Богачев В.И., Миненко В.Г., Ди-
дотвращение коррозии оборудования. Также стоит отметить, что использование продукта бездиафрагменной обработки предпочтительнее в виду того, что процесс получения бездиафрагменного продукта имеет 100 % выход.
3) При использовании в процессе агрессивных кислых продуктов электрохимической обработки оборотной воды фабрики №3 МГОКа- (анолитов) рекомендуется использование соответствующего кислотостойкого оборудования.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ков Ю.П. Теория и практика использования электрохимического метода водоподготовки для интенсификации процессов обогащения алмазосодержащих кимберлитов .//Горный
журнал, 2005, №4, с. 51-55.
— Коротко об авторах ----------------------------------------
Богачев В.И. - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Рязанцева М.В. - научный сотрудник,
ИПКОН РАН.
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ ДИССЕРТАЦИИ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТРАПЕЗНИКОВА Ирина Сергеевна Экологический фактор в развитии экономики сырьевого региона (на примере Кемеровской области) 08.00.05 к.э.н.
