Hogyan változtatja meg az 50–80 fokos forró tömény kálium-cianid (5–10%) oldat az aranybányászati ​​és galvanizálási fűtőberendezésekhez szükséges kvarcburkolat falvastagságát?

Lúgos komplexáció Forró cianid oldatok olvasztott szilícium-dioxid támadása

A KCN az aranybányászat (cianidálási folyamat) kulcsfontosságú lixivánsa, és az arany, ezüst és réz galvanizálásában elsődleges elektrolit komponens. A tipikus koncentráció 5-10 tömeg% vizes oldatban, 50-80 oC üzemi hőmérséklet mellett (emelve a kioldódási sebesség vagy a bevonat minőségének javítása érdekében). A cianidos hidrolízis eredményeként CN− + H2O ⇌ HCN + OH− . Ez az oldatot meglehetősen lúgossá teszi (pH 11-12). A cianidos oldatokban néha kvarc merülő melegítőket alkalmaznak, mivel az olvasztott szilícium-dioxid nagy ellenállást mutat a legtöbb lúgos oldattal szemben. De a fűtött, koncentrált cianidnak megvan a maga korrozív mechanizmusa. A hidrolízis során hidroxidionok (OH-) keletkeznek, amelyek megtámadják a szilícium-dioxid-hálózatot és oldható szilikátokat termelnek. A cianidion (CN − ) szintén erős komplexképző szer, amely oldható szilícium-cianid komplexeket képes képezni (bár kevésbé stabil, mint a hidroxid támadás). A korrózió sebessége hasonló a híg nátrium-hidroxidhoz hasonló pH-érték mellett, de komplexképző komponens hozzáadásával. Ebben a munkában számszerűsítik a KCN koncentráció (5-10%), a hőmérséklet (50-80 fok) és az oldat pH-értékének hatását az olvasztott szilícium-dioxid egyenletes korróziós sebességére. Az aranybányászat és galvanizáló fűtőberendezések szükséges kvarcburkolatának falvastagsága gyakorlati szervizintervallumokban (2000-8000 óra) származik.

Az olvasztott szilícium-dioxid korróziójának kinetikája forró kálium-cianidban

A KCN-oldatokban a kvarckorrózió a cianid-hidrolízis során keletkező hidroxidionok következménye. A pH körülbelül 11,5-12,0 25 fokos 5%-os KCN mellett (kb Az OH- koncentrációja 0,001-0,01 M. Ez nagyjából 0,1% NaOH. Maga a cianidion is közvetlenül részt vehet a támadásban: a CN− koordinálódhat a felszínen lévő szilícium atomokkal, gyengíti a Si-O-Si kapcsolatot és lehetővé teszi a hidrolízist. A végeredmény egy 20-40%-kal magasabb korróziós sebesség, mint a NaOH-ban azonos pH mellett.

A 8%-os KCN-ben 70 fokos, nagy tisztaságú olvasztott kvarcban végzett merítési vizsgálat konzisztens 0,0005-0,001 mm/óra korróziós sebességet mutatott. 80 fokban a tempó 0,001-0,002 mm/óra értékre nő. 50 fokon a sebesség 0,0002-0,0004 mm/óra. Összehasonlításképpen, a kvarc 0,0003-0,0006 mm/óra sebességgel korrodál 0,01 M NaOH-ban (pH 12) 70 fokon. Egy 2,0 mm-es kvarchüvely 70 fokos szögben 0,0008 mm/óra × 2500 óra=2.0 mm-t veszít, vagy körülbelül 2500 órát (3,5 hónapot) . 3.0 mm-es fal 3750 óra 4,0 mm-es fal 5000 óra. Gyakorlatilag 0 mm-es cseréje arany. Alacsonyabb hőmérsékleten (50-60 fok) galvanizálva az élettartama lényegesen hosszabb.

Helyi gödröcskék és biztonsági problémák

A cianid oldatok meglehetősen mérgezőek, és a fűtőberendezés meghibásodása biztonsági kockázatot jelent. A fémmelegítők gyorsan korrodálódnak, és fémszennyeződéseket juttathatnak be, amelyek akadályozzák az arany visszanyerését. Ezért kvarc melegítőket használnak. De ha a kvarc eltörik, a fűtőelem (általában NiCr vagy rozsdamentes acél) reakcióba léphet a cianiddal, esetleg mérgező füstöket termelve. A vastagabb kvarcfal nagyobb biztonsági puffert biztosít a termikus igénybevétel vagy a mechanikai erő okozta repedés ellen. A cianidos használathoz legalább 2,5 mm-es falvastagság javasolt, függetlenül a korróziós becslésektől.

A cianid kristályosodása veszélyt jelent a meniszkuszzónában. A kálium-cianid elfolyósodik, és koncentrált lúgos réteget képezhet, amely elősegíti a támadást. A párapajzs vagy a fűtött felső burkolat gátolja a kristályosodást.

Vastagabb falak termikus hatása cianidoldatokban

70 fokon a kálium-cianid oldatok 8%-os hővezető képessége körülbelül 0,60-0,65 W/(m·K)-hasonló a vízéhez. 2,5 mm-es falnál R_cond=0.00181, 4,0 mm-es falnál R_cond=0.00290. h=800 W/(m2K) U ~380-ról 280 W/(m2K) értékre csökken, ami 26%-os csökkenést jelent. Ez a büntetés elfogadható, mert a vastagabb falnak vannak biztonsági előnyei.

Forgatókönyv alapú kiválasztási mátrix

Alkalmazási forgatókönyv Javasolt falvastagságMag indoklás
Arany cianidálás (8 % KCN, 70 fok, folyamatos, 3 hónapos csere) 3,0 – 4,0 mm, nagy tisztaságú kvarc Korróziós sebesség ~0,0008 mm/h A repedés elleni biztonsági határt vastagabb fal biztosítja. U ≈ 300-350 W/(m2·K)
Electroplating (5 % KCN, 55 C, continuous) 2.5 – 3.0 mm Rate ~0.0003 mm/hour → 3.0 mm yields >10.000 óra. A biztonsági ráhagyás kötelező.
Laboratóriumi cianid (alacsony koncentráció, 50 fok) 2,0 – 2,5 mm Elfogadható, de gondosan ellenőrizni kell.
Tervezési változtatások, amelyek kiegészítik: A korróziót csökkenti a hőmérséklet alacsony (70 fok alatti) tartása. Mész (CaO) hozzáadása stabilizálja a cianidot és minimálisra csökkenti a hidrolízist. A vastagság rendszeres ellenőrzése kötelező. A PTFE párazárók védelmet nyújtanak a meniszkusz megtámadása ellen.