Карбонатных растворах

На предприятиях в наиболее трудных условиях работают, системы ферросплавных и электросталеплавильных печей, в теплообменной аппаратуре этих потребителей наблюдается" местное кипение воды и интенсивное •образование отложений карбоната кальция. Для удаления или предотвращения карбонатных отложений проводят периодическую чистку теплообменной аппаратуры, •ее замену, подкисление оборотной воды кислотой, а в последнее время в оборотных системах водоснабжения стали применять химически очищенную воду. Перечисленные средства предотвращения карбонатных отложений имеют существенные недостатки из-за вынужденных простоев металлургических агрегатов в период чистки теплообменной аппаратуры, низкой эффективности метода подкисления оборотной воды и высокой стоимости химически очищенной воды при ее использовании в оборотных системах водоснабжения. Для предотвращения образования отложений предложены новые химические реагенты, относящиеся к классу комп-лексонов.

Для борьбы с коррозией и образованием отложений на коксохимических предприятиях применяют Триполи-фосфат натрия Ма5РзОю. Для определения влияние три-полифосфата на процессы коррозии и накопления осадка на теплообменных трубках была опробована доза— 20 мг/л. Применение более высоких концентраций не рекомендуется, так как это может привести к интенсификации карбонатных отложений.

Входящие в состав карбонатных отложений другие соединения (оксиды и гидроксиды магния, железа и меди) разрыхляются, отслаиваются и легко удаляются механически током воды.

где Q — количество отложений в котле, т; А — количество кислоты в пересчете на 100%, необходимое для растворения 1 т отложений, т/т; при растворении карбонатных отложений для соляной кислоты п = 0,73, для НМК 1,2 и для сульфаминовой кислоты 1,94; при расчете условно принимают, что отложения состоят из карбоната кальция; а — коэффициент запаса, a=l,l-s-ч-1,2; С„сх— содержание кислоты в техническом продукте, %.

Ингибиторы кислотной коррозии применяются также для защиты от коррозии наземного и подземного стального оборудования нефтяных и газовых скважин при их кислотной обработке. Кислоту закачивают в скважины, чтобы растворять карбонаты в порах и трещинах нефтяного пласта. Кислотной обработкой можно достичь существенного увеличения притока нефти или газа из известняковых (карбонатных) отложений. С каждым годом у нас в стране увеличивается добыча нефти и газа в основном за счет разведки и открытия

При / > 0 вода склонна к выделению карбонатных отложений, при / < 0 — является агрессивной, а при / = 0 считается стабильной.

Предотвращение образования карбонатных отложений с помощью гексаметафосфата натрия происходит за счет того, что он образует с ионами кальция растворимые комплексные соединения

Опыт авторов подтверждает пригодность данной формулы для приближенной оценки стабильности воды поверхностных водоисточников. Теплообменные аппараты в прямоточной системе с охлаждающей водой поверхностных источников, как правило, не страдают от образования карбонатных отложений.

В наибольшей мере от карбонатных отложений страдают теплообменные аппараты в оборотных системах охлаждения с градирнями или брызгальными бассейнами при небольших размерах продувки системы.

При известковании стремятся получить из осветлителя воду, лишенную взвешенных веществ и с минимальной щелочностью. Как показывает опыт, концентрация взвешенных веществ в известкованной воде Св должна составлять не более 20 мг/кг, нормально же ^(15 мг/кг. Карбонатная щелочность известкованной воды не должна превышать 1 мг-экв/кг, при удовлетворительном режиме она составляет 0,6—€,9 и на хорошо работающих установках достигает 0,5—0,6 мг-экв/кг. Снижению щелочности способствуют хороший режим зашламления осветлителей, оптимальное значение рН (~9,5), устранение колебания температуры подогрева, -равной обычно 40—45° С, нормальный гидродинамический режим работы осветлителя или отстойника (см. ниже). Покидающая осветлитель известкованная вода должна быть стабильной, т. е. обладать качеством, гори котором не наблюдается образования карбонатных отложений в трубопроводах. Это означает, что процесс кристаллизации карбоната кальция в основном должен завершиться в осветлителе. Стабильность воды может быть охарактеризована показателем стабильности АЯ(СТ (см. гл. 14).

ся в концентратор 11. Концентрат собирается в баке 14 и затем насосом 15 подается на регенерацию катионитных фильтров. В качестве концентратора может быть использован выпарной аппарат или электродиализатор. В настоящее время наиболее целесообразно применение выпарного аппарата (испарителя). Для предотвращения выпадения СаСО3 и Mg(OH)2 в толще катионита концентрат выпарных аппаратов должен подкисляться таким расходом кислоты, чтобы устранялись ионы ОН и СО3 переводились в НСО3. Если в качестве концентратора используются испарители типа И, то для предотвращения образования карбонатных отложений на поверхностях нагрева необходимо подкислять содоизвесткованный раствор перед подачей его в испаритель.

Процесс пассивации железа в карбонатных растворах впервые изучался*Дж. Томасом и др. [218]. При этом обнаружены два максимума тока на анодной потенциодинамической кривой (см., например, рис. 12). Наличие пиков токов анодного растворения свидетельствует о возможности активного растворения железа в кар-бонат-бикарбонатной среде, активно-пассивного перехода и пассивации в областях, строго определенных потенциалов поляризации.

Карбонат-гидроксидная теория КР [120], предложенная сотрудниками института Баттеля (США), базируется на основных представлениях традиционной "карбонатной" теории. В гидроксид-карбонатных растворах пики токов анодного растворения находятся в области более отрицательных потенциалов, по сравнению с соответствующими потенциалами, выявляемыми в карбонат-бикарбонатной среде. С повышением концентрации гидроксил-ионов "узкая область" потенциалов КР расширяется, достигая регламентированных значений потенциалов катодной защиты. Однако анализ катодных отложений на поверхности магистральных газопроводов, выполненный авторами указанного исследования, а также в УГНТУ, позволяет отнести только незначительное число разрушений по причине КР к гидроксид-карбонатному растрескиванию в связи с отсутствием в большинстве случаев в их составе гидроксидов.

Отмечено, что диапазон значений потенциала, при которых в карбонатных растворах образуются трещины, лежит положи-тельнее оптимального потенциала катодной защиты и отрицательнее коррозионного потенциала. Например, на высокопрочном стальном трубопроводе (предел текучести стали 541 МПа) в 1 н. растворе Na2CO3 + NaHCOg при 40 °С трещины развиваются при потенциалах от —0,31 до —0,46 В [21]. Накопление NaOH может вызвать КРН и при более отрицательных потенциалах *. В 35 % NaOH при 85 °С КРН стали было максимальным при потенциале около —0,7 В, тогда как в растворе (NH4)2CO3 —при значении —0,3 В (см. рис. 7.7 и 7.8). Из этих данных следует, что NaOH чаще вызывает разрушение тех участков трубопроводов, которые катодно «перезащищены», тогда как карбонаты обусловливают коррозию при более высоких потенциалах.

П'чэцесс пассивации железа в карбонатных растворах изучало! Дж. Томасом и др. При этом обнаружены два максимума тока на анодной потенциодинамической кривой (см., например, рис.1.Б). Наличие пиков токов анодного растворения свидетельствует о возможности активного растворения железа в КБС, активно - пассивного перехода и пассивации в областях строго определенных потенциалов поляризации.

Карбонат-гидрооксидная теория КР. предложенная сотрудниками института Баттеля (США). базируется на основных представлениях традиционной "карбонатной" теории. В гидрл>ксид-карбонатных растворах пики токов анодного растворения находятся в области более отрицательных потйциалов по сравнению с соответствующими потенциалами, выявляемыми в КБС. С повышением концентрации гщцхжсил -ионов "узкая область" потенциалов КР расширяется, достигая регламентированных значений потенциалов катодной защиты. Однако анализ катодных отложений на поверхности МГ. выполненный авторами указанного исс-едования. а также в УГНТУ, позволяет отнести только незначительное число оаэрушений по причине КР к ГИДР-О-К'-ИД-карбонатному растрескиванию в связи с отсутствием в большинстве случаев в их составе гидро-ксидов.

Испытания в буферных растворах уксусной кислоты и ее солей (кривые 5, 8) показали, что анион уксусной кислоты не оказывает влияния на скорость коррозии меди, влияют лишь ионы водорода. Так, в ацетатном буферном растворе при рН = 4,0 скорость коррозии меди через 1 ч испытаний равна 62-10~2 г/(м2-ч) (кривая 8), что совпадает со скоростью коррозии медных образцов в растворе серной кислоты с тем же рН. Скорость коррозии меди в буферных карбонатных растворах (кривые 3, 4, 6, 7} значительно выше скорости коррозии меди в воде. Так, через 1 ч испытаний в растворе Na2CO3 (кривая 7) k = 14,3-Ю"2 г/(м2-ч), в растворе NaHCOg 5-10"2 г/(м2-ч) (кривая 3), а в карбонатных растворах, состоящих из смеси этих солей (кривые 4, 6), соответственно 8,4-10~2 и 7,0-10~2 г/(м2-ч). Если сравнить скорости коррозии меди в карбонатном растворе и в растворе NaOH при одинаковых рН (кривые 2, 6), то видно, что в присутствии карбонатов скорость коррозии меди увеличилась почти в 2,5 раза.

0,1—З/о индия пассивирует олово в карбонатных растворах при рН 8,4—11,2.

В карбонатных растворах этот ряд изменяется следующим образом:

Детальное изучение процесса [200, с. 56] показало, что увеличение содержания ДВБ в смоле АВ-17 с-2 до 16% приводит к снижению поглотительной способности смолы с 21,4 до 10,7%, т. е. в два раза. У анионита AM емкость по молибдену составляет 15,4%. Наличие в карбонатных растворах анионов С1~, NO~, 'SO2~ приводит к резкому снижению извлечения молибдена анионитом АВ-17Х2. По мнению исследователей, для извлечения молибдена из карбонатных и щелочных растворов, полученных от выщелачивания молибденсодержащего сырья, целесообразно применять анионит АВ-17Х2.

Данные о сопротивлении коррозии индиевых сплавов сравнительно немногочисленны. Финк и сотр. [22] сообщают, что добавка небольших количеств олова или индия к другим металлам заметно повышает коррозионную стойкость против действия 3°й-ного солевого раствора или насыщенного раствора щавелевой кислоты. Дерг и Маркус [17] нашли, что добавка 0,1—З/о индия пассивирует олово в карбонатных растворах при рН 8,4—11,2.

Осадки диураната аммония (NH4)2U2O7 используются для получения сухих порошков UO2, U3O8 или UO3. Осадки диуранатов нерастворимы в воде и щелочных растворах, но хорошо растворяются в разбавленных кислотах с образованием солей уранила [например, UO2(NO3)2] или в карбонатных растворах с образованием

Осадки диураната аммония (NH4)2U2O7 используются для получения сухих порошков UO2, U3O8 или UO3. Осадки диуранатов нерастворимы в воде и щелочных растворах, но хорошо растворяются в разбавленных кислотах с образованием солей уранила [например, UO2(NO3)2] или в карбонатных растворах с образованием