Сернокислотном травлении

В сернокислотном производстве для перемещения газа по газоходу и его сжатия применяется высокопроизводительный нагнетатель 2900-11 -1, выпускаемый НЗЛ, по ТУ 24-2-345—72 с частотой вращения 3000 об/мин и подачей 3300 м3/мин.

Следует также учитывать, что в сернокислотном производстве за последнее время произошли большие изменения как в используемом сырье, так и в технологическом оборудовании. Остановимся на проведенных в свое время испытаниях в производственных условиях, представляющих несомненно практический интерес и в настоящее время. Выбор сплавов для испытаний производился с учетом того, что наиболее агрессивным компонентом среды является серная кислота, причем учитывалось и то, что капли серной кислоты могут наряду с коррозионным разрушением производить и механическое изнашивание (эрозию), поэтому наибольший интерес представляют стали аустенитного класса. Хромистые и хромо-никелевые стали не обладают высокой коррозионной стойкостью в серной кислоте, но учитывая, что газовая смесь содержит 10 — 12 % кислорода, который способствует сохранению пассивности, представилось целесообразным использовать в качестве объектов

Выше отмечалось, что за последние годы в сернокислотном производстве произошли большие изменения, резко сократилось

В сернокислотном производстве кроме описанных выше котлов-утилизаторов типа СКУ и ИКС применяются также котлы-утилизаторы УККС-4/40, ГТКУ-Ю/40, ГТКУ-25/40, КУКС-200-3, КС-100-ГТКУ, КС-200-ГТКУ, КС-200-ВТКУ и энерготехнологические агрегаты СЭТА-Ц-100. Эти котлы устанавливаются за серными и колчеданными печами для охлаждения технологических газов, поступающих на производство серной кислоты. Водотрубные котлы-утилизаторы типа УККС и газотрубные котлы КС-100-ГТКУ и КС-200-ГТКУ устанавливаются за печами кипящего слоя.

По данным Гипрохима, котлы-утилизаторы, применяемые в сернокислотном производстве, не являются причиной нарушения технологического режима производства или остановок технологических агрегатов. Несмотря на характер газовой среды, длительность кампании котлов-утилизаторов (от ремонта до ремонта) приближается к нормальной длительности работы обычных паровых котлов. Вместе с тем в отдельных случаях из-за недостаточного качества питательной воды происходит интенсивное образование накипи, что приводит к выходу из строя кипятильных труб.

Концентрацию SO2 определяли йодометрическим способом, SO3 — двумя разными методиками в зависимости от его концентрации. При концентрации S03re • 10~'% использована методика, применяемая в сернокислотном производстве для установления степени контактирования 80г [94]. При концентрации 80з/г-10~2% и ниже анализ выполнялся по методике Всесоюзного теплотехниче-

Ранее в сернокислотном производстве применялись газотрубные горизонтальные КУ типа СКУ (серные КУ). К этой группе котлов относятся СКУ-0,5/4, СКУ-1/4, СКУ-1,7/4, СКУ-7,6/4 и СКУ-7/25. В числителе типоразмера приводится производительность КУ, а в знаменателе - давление пара. По принципу действия и конструктивному оформлению они сходны с котлом Г-105/ЗООБТ (рис. 3.9).

Кроме рассмотрены^ паровых котлов в сернокислотном производстве используют также выпускавшиеся ранее газотрубные котлы на отходящих газах с естественной циркуляцией ГТКУ (газотрубный КУ) типов ГТКУ-6/40, ГТКУ-10/40 и ГТКУ-25/40. 50

Отходящие газы после выхода из обжиговой печи проходят трехстадийную очистку от пыли в циклоне диамет-' ром 2,7 м, в двух параллельных батареях циклонов диаметром 900 мм (12 шт.) и в трубчатом электрофильтре. Уловленную пыль объединяют с огарком и отправляют в плавку на штейн в отражательные печи. Очищенные от пыли газы используют в сернокислотном производстве.

Отходящие газы отражательных печей содержат 0,5— 1,5 % SC>2. Использовать такие слабые газы в сернокислотном производстве нельзя, и их чаще всего выбрасывают в атмосферу, нанося огромный вред окружающей среде. Для современных условий обязательным является обезвреживание газов с попутным извлечением из них серы. Трудности реализации этого в условиях отражательной плавки делают необходимым замену ее более совершенными видами плавки.

Во многих энерготехнологических процессах существенную роль в теплообмене излучением играет двуоксид серы SOa. В котлах-утилизаторах, применяемых в сернокислотном производстве, условия теплообмена определяются излучением SO2 и взвешенными в этом потоке частицами огарковой пыли. В котлах-утилизаторах, используемых в цветной металлургии, содержание двуоксида серы доходит до 80 %, и он в значительной мере определяет условия теплообмена в указанных агрегатах.

Наибольшее применение в нашей стране, в частности, в сернокислотном производстве, нашли мокрые электрофильтры типов М и ШМК. В конструкциях этих аппаратов используются: свинец, ферросилид, кислотоупорный кирпич, сталь. Для одного электрофильтра средних размеров (ШМК-9,6) требуется около 16 т свинца, более тонны ферросилида и до 100 т кислотоупорного кирпича. f В силу дефицитности и дороговизны применяемых в мокрых электрофильтрах материалов, а также из-за непродолжительного срока службы этих аппаратов, ряд заводов в нашей стране начали самостоятельно решать проблему создания оптимальной конструкции электрофильтров с широким использованием в них новых материалов. Большое внимание этому вопросу уделяется и ведущими зарубежными фирмами.

Недостатком ингибитора И-1-В является высокая температура застывания, что делает его неудобным в применении, кроме того И-1-В при хранении загустевает. Для устранения этих недостатков в ингибитор введены добавки, понижающие температуру застывания и увеличивающие стабильность. Такая модификация ингибитора И-1-В получила название И-2-В, его технические свойства и назначение такие же, как и И-1-В. Оба ингибитора применяются в настоящее время при сернокислотном травлении малоуглеродистых сталей [80; 115; 118; 131; 132; 170]. Но они не обладают пенообразующими свойствами, имеют в своем составе большое количество веществ, которые загрязняют поверхность металла, а также железный купорос. Кроме того, эти ингибиторы малоэффективны при травлении среднеуглеродистых и высокоуглеродистых сталей, предполагается в ближайшее время заменить их другими, более эффективными [1531.

КИ-1 получил применение при травлении черных металлов в растворах серной кислоты в ваннах периодического действия и на НТА. Ингибитор эффективен при сернокислотном травлении низколегированных, высоколегированных и электротехнических сталей при температурах до 100° С. Однако КИ-1 имеет и недостатки: он нарушает работу регенерационных установок, загрязняет кристаллы железного купороса, наблюдаются случаи загрязнения поверхности металла.

Ингибитор ХОСП-10 применяется при сернокислотном травлении концентрацией в 2—4 раза меньшей, чем И-1-В, ЧМ. На ряде заводов ХОСП-10 успешно заменил ингибитор И-1-В. При травлении высокоуглеродистых сталей он малоэффективен.

38. Афанасьев А. С., Бурмистрова А. Н., Чанкова Е. Н. Эффективность некоторых ингибиторов при сернокислотном травлении низкоуглеродистой стали, покрытой окалиной.— Украинский хим. журнал, 1966, т. 32, № 7, с. 766—769.

132. Промышленные испытания некоторых новых ингибиторов коррозии при сернокислотном травлении труб и катанки / Е. Н. Чанкова, С. А. Афанасьев, А. Н. Бурмистрова и др.— Металлургия и горнорудная пром-сть, научи.-техн. и произв. сб., 1970, № 3, с. 59—60.

На Днепропетровском металлургическом заводе им. Коминтерна применение ПАВ-446 дало хорошие результаты при сернокислотном травлении листов перед лужением и при травлении различных видов посуды перед цинкованием.

Реакции (2.6) и (2.9) протекают медленно и количество трехвалентного железа в растворе невелико. Кроме того, выделяющийся водород восстанавливает трехвалентное железо до двухвалентного. В результате основным продуктом травления является соль двухвалентного железа Fe SO4, имеющая низкую растворимость при невысоких температурах травильных растворов и кристаллизующаяся в виде Fe SO4 • 7HjO. Накопление солей двухвалентного железа приводит к снижению скорости травления. Поэтому обычно травление ведут до содержания серной кислоты 2—3 % и сульфата до 300—400 г/л, после чего травильный, раствор сливают. При сернокислотном травлении труб из углеродистых сталей-: 1 м3 раствора обрабатывают до 50 м2 поверхности при этом расход кислоты составляет от 8 до 34 кг (в пересчете на 100%) на 1 т труб [153], при травлении листового металла от 30 до 70 кг/т проката [156]. При травлении углеродистых сталей рекомендуется использовать контактную серную кислоту, имеющую меньше вредных примесей (особенно мышьяка, который способствует образованию на поверхности шлама и летучих соединений мышьяка).

Скорость движения полосы в НТА достигает 260—300 м/мин, расход кислоты 9—10 кг/т, время удаления 1—3 мин. На качество и время травления существенное влияние оказывает накопление сульфата железа. При концентрации двухвалентного железа в растворе 100 г/л (20,5% Fe SCu) выпадает труднорастворимый моногидрат Fe SO4 • Н2О, который оседает на днищах ванн и поверхности полос. Поэтому концентрация сульфата железа при сернокислотном травлении на НТА не должна превышать 35 %.

ТАБЛИЦА 48. УДЕЛЬНЫЙ РАСХОД КИСЛОТЫ (ЧИСЛИТЕЛЬ) И УГАР МЕТАЛЛА (ЗНАМЕНАТЕЛЬ) ПРИ СЕРНОКИСЛОТНОМ ТРАВЛЕНИИ С НЕКОТОРЫМИ ИНГИБИТОРАМИ [165], КГ/Т

В табл. 49 приведены данные по эффективности ингибитора ХОСП-10 в сравнении с И-1-В при сернокислотном травлении низкоуглеродистой стали при различной температуре.

Для усиления эффективности ингибиторов при сернокислотном травлении практикуется введение в травильные растворы Cl-ионов. Добавка С1-ионов в виде NaCl или Гм'ШС! в серную кислоту увеличивает защитное действие ингибиторов И-1-В, ПБ-5, БА-6, ПКУ-М, катапина К, БПВ, КИ-1, КПИ-1 значительно снижает наводороживание удешевляет стоимость ингнбирования. По данным [100, с. 68], при удалении окалины со сталей 12ХМФ и 15ХМФ в растворе 22 % H2SO4 + 5 % NaCl при 70—90 °С весьма эффективна добавка 0,5% ингибитора ПКУ. Ингибитор ПКУ более чем в 3 раза замедляет растворение стали, а добавка NaCl сокращает время удаления окалины и улучшает состояние поверхности протравленного металла.