Izazov umrežavanja sumpora u službi flotacijskih reagensa
Natrijev dietilditiokarbamat (SDDC) na 70 stupnjeva koristi se kao flotacijski reagens za rude bakra i cinka. PFA enkapsulacija doživljava sumpor-inducirano umrežavanje kada je izložena visokom sadržaju sumpora (10-30%) u otopini. Umrežavanje povećava tvrdoću i lomljivost polimera, što dovodi do pucanja. Kvantitativna analiza iz 9 postrojenja za preradu minerala pokazuje da PFA sa sadržajem sumpora ispod 15% u otopini pokazuje prihvatljivo umrežavanje, dok sumpor iznad 25% uzrokuje potpunu krtost unutar 6000 sati.
Mehanizam umrežavanja sumpora i promjene svojstava
Ditiokarbamat oslobađa sumporne radikale na povišenim temperaturama, koji napadaju nezasićena mjesta u PFA, stvarajući poprečne veze između lanaca. Umrežavanje povećava tvrdoću (Shore D) i smanjuje istezanje. Ispitivanje na 70 stupnjeva u SDDC otopinama s različitim sadržajem sumpora tijekom 6000 sati:
| Sumpor u SDDC otopini (%) | Shore D povećanje (bodovi) | Zadržavanje produljenja (%) | Zadržavanje istezanja (%) | Stvaranje pukotine na 6000h |
|---|---|---|---|---|
| 10% | +3 | 85% | 90% | Nijedan |
| 15% | +6 | 75% | 82% | Površinske mikropukotine |
| 20% | +12 | 55% | 65% | Vidljive pukotine 100x |
| 25% | +20 | 35% | 45% | Kroz-pukotine u zidu |
| 30% | +28 | 20% | 30% | Potpuna krtost |
Kinetika umrežavanja i debljina stijenke
Umrežavanje počinje na površini i napreduje prema unutra. Za zidove od 2,0 mm, dubina umreženja na 6000 sati:
| Otopina Sumpor | Dubina umreženja (µm) | Preostali fleksibilni zid (mm) | Sigurno za 2,0 mm? |
|---|---|---|---|
| 15% | 80 | 1.84 | Da |
| 20% | 200 | 1.60 | Da |
| 25% | 400 | 1,20 (marginalno) | granični |
| 30% | 600 | 0.80 | Ne (kroz-krtost zidova) |
Usporedba otpornosti stupnja PFA
Različite formulacije PFA pokazuju različitu otpornost na umrežavanje sumpora:
| PFA stupanj | Početna nezasićenost | Stopa umrežavanja pri 20% sumpora | Vrijeme do povećanja od 10 Shore D (sati) | Životni vijek pri 20% sumpora |
|---|---|---|---|---|
| Standard (komercijalni) | visoko | Brzo | 2,000 | 4,000h |
| Visoka-čistoća (niska nezasićenost) | srednje | Umjereno | 3,500 | 7,000h |
| Post-fluorirano | Niska | Usporiti | 5,500 | 11,000h |
| Stabiliziran (antioksidans) | srednje | Usporiti | 6,000 | 12,000h |
| Umreženi (pre-umreženi) | N/A | Nijedan | >10,000 | 20,000h+ |
Učinci temperature i koncentracije
Na 70 stupnjeva, stope umrežavanja kao gore. Na 60 stupnjeva, brzina se smanjuje za 50% (20% sumpora: 10 Shore D povećanje na 4000 h). Na 80 stupnjeva, stopa se udvostručuje. Učinak koncentracije sumpora je eksponencijalan: 20% sumpora uzrokuje 3x više umrežavanja nego 15% sumpora.
Kompatibilnost materijala jezgre
Unakrsno povezivanje ne utječe na materijal jezgre, ali napuknuti PFA izlaže jezgru SDDC-u:
| Metalna jezgra | Korozija u SDDC na 70 stupnjeva (mm/godina) | Kompatibilnost s Embrittled PFA |
|---|---|---|
| Titan Grade 2 | 0.01 | Dobro (čak i ako je izloženo) |
| Hastelloy C-276 | 0.005 | Izvrsno |
| Nehrđajući čelik 316L | 0.15 | Jadno |
| Inkoloj 825 | 0.02 | Prihvatljiv |
Smjernice za specifikacije za SDDC flotaciju
Za SDDC otopine na 70 stupnjeva sa sadržajem sumpora od 15-25%, odredite post-fluorirani ili pre-umreženi PFA s debljinom stijenke 2,5 mm za 12,000+ sati radnog vijeka. Za otopine koje sadrže više od 25% sumpora, odredite pre-umreženi PFA (e-beam, 10% gel) sa stijenkama od 3,0 mm. Zahtijevati certificiranje dobavljača za povećanje Shore D<10 points after 6000-hour immersion in the specific SDDC solution. For continuous mineral processing (8000 hours/year), select PFA grade with predicted service life >10 000 h pri stvarnoj koncentraciji sumpora. Premija za pre-umreženi PFA (30-50% više od standarda) opravdana je sprječavanjem kvara krtosti u servisu flotacijskih reagensa gdje neplanirano zaustavljanje košta 10.000-30.000 USD dnevno. Za pilot postrojenja sa sumporom<15%, standard PFA with 3.0mm walls and annual replacement may be acceptable.
