Способ очистки металлической поверхности от отложений

 

Использование: при очистке поверхностей свинцовых холодильников и электрофильтров сернокислотного производства от силикатных и сульфатно-карбонатных отложений. Сущность изобретения: способ очистки включает две стадии: на первой стадии проводят обработку 35 - 43 мас.% раствором едкого натра, на второй стадии - раствором, содержащим, мас.%: азотная кислота 45 - 55; сульфированный полидиметилдиаллиламмонийхлорид 2·10^-3-9·10^-3 полиаминсульфонат натрия 4·10^-4-9·10^-4 вода остальное. 1 табл.

Изобретение относится к очистке металлических поверхностей свинцовых холодильников и электрофильтров сернокислотного производства от отложений, содержащих кремнезем, силикаты, карбонаты и сульфаты свинца, щелочноземельных металлов и другие примеси и может быть также использовано для очистки теплообменников, конденсаторов, бойлеров и другого оборудования. Известно изобретение, в котором для очистки свинцовых анодов используется раствор, содержащий динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б) и щелочной агент, например гидроксид аммония [1] Недостатком изобретения является низкая степень очистки анодов от загрязнений даже при длительной обработке их.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ, в котором для очистки поверхности металлических изделий обработку проводит сначала в щелочном растворе перманганата калия при соотношении едкой щелочи к перманганату калия, равном 1:2, с последующей обработкой в 15-20%-ном водном растворе щавелевой кислоты [2] Недостатком способа является низкая степень очистки металлических поверхностей от сульфатно-карбонатных отложений свинца и щелочноземельных металлов.

Целью изобретения является повышение степени очистки металлических поверхностей от отложений.

Поставленная цель достигается тем, что удаление силикатных и сульфатно-карбонатных отложений проводят в две стадии, используя на первой 35-43 мас. раствора едкого натра, а на второй стадии раствор, содержащий, мас. азотная кислота 45-55; сульфированный полидиметилдиаллиламмонийхлорид (СПДМДАА) 2 ˙ 10^-3-8 ˙ 10^-3, полиаминсульфонат натрия (ПАС-Nа) 4 ˙ 10^-4-9 ˙ 10^-4, вода остальное.

Использование щелочи обеспечивает уменьшение адгезии отложений к обрабатываемой поверхности; кроме того, под действием щелочи происходит разрушение кремнезема и силикатных отложений. Азотная кислота с указанными добавками растворяет карбонатные и сульфатные отложения свинца, щелочноземельных металлов и другие примеси. Добавка СПДМДАА обусловлена тем, что данный высокомолекулярный полиэлектролит, являющийся эффективным ингибитором солеотложений, связывает микрокристаллы солей, препятствуя тем самым их агрегированию и повторному нарастанию на поверхность аппаратуры. Сульфированный полидиметилдиаллиламмонийхлорид известное вещество. Роль полиаминсульфоната натрия заключается в том, что это соединение, являющееся анионным поверхностно-активным веществом, образует с одной стороны устойчивые растворимые соединения с металлами, тем самым способствуя удалению отложений, а с другой приводит к гашению пены, которая возникает главным образом за счет углекислого газа, выделяющегося при растворении карбонатов.

П р и м е р. Фрагмент свинцового холодильника массой 40 г сернокислотного цеха завода "Электроцинк" г. Владикавказа, который находился в производстве в течение 3,5 лет и содержащий на поверхности силикатные и сульфатно-карбонатные отложения, помещают в раствор едкого натра и обрабатывают им при непрерывном перемешивании при 20^оС. После этого образец промывают дистиллированной водой и высушивают. На второй стадии обработку проводят при той же температуре композицией, состоящей из азотной кислоты, СПДМДАА и ПАС-Nа. Ее приготовляют смешиванием водных растворов компонентов при перемешивании.

Степень очистки от отложений определяют путем взвешивания образцов. Результаты приводятся в таблице.

При иcпользовании в качеcтве реагента только едкого натра cтепень очиcтки от отложений раcтет c увеличением cодержания щелочи и при ее концентрации 35-43 доcтигает 42 за 24 ч обработки.

Большего эффекта с использованием щелочи достичь не удается.

Азотная кислота является менее эффективным удалителем отложений, чем щелочь, причем максимальная степень очистки достигается при концентрации кислоты 45-55% Увеличение концентрации до 65% не приводит к улучшению снятия отложений.

Значительное увеличение степени очистки от отложений может быть получено при первоначальной обработке отложений 40%-ным едким натром, а затем 45-55% -ной азотной кислотой. В этом случае за 24 ч обработки достигается 93-96%-ное удаление отложений. Обратный порядок обработки поверхности сначала кислота, затем щелочь не дает такого результата.

Дальнейшее повышение степени очистки от отложений и одновременно скорости их удаления обеспечивается при добавлении к раствору азотной кислоты малых количеств СПДМДАА. При концентрации его ниже 2 ˙ 10^-3% эффект практически незаметен, повышение же концентрации выше 8 ˙ 10^-3% не приводит к дальнейшему увеличению процента удаления отложений.

Максимальная степень очистки может быть достигнута при использовании на второй стадии азотной кислоты совместно с СПДМДАА и ПАС-Nа. Требуемые концентрации ПАВа составляют 4 ˙ 10^-4-9 ˙ 10^-4% Меньшие концентрации не влияют на эффект удаления отложений, а увеличение концентрации ПАС-Nа выше 8 ˙ 10^-4% не приводит к дальнейшему возрастанию степени очистки от отложений.

Проводилась очистка фрагмента свинцового холодильника, используя на первой стадии 40 мас. едкий натр, а на второй стадии варьировалась концентрация азотной кислоты при неизменной концентрации остальных компонентов: СПДМДАА 5 ˙ 10^-3 и ПАС Nа 6 ˙ 10^-4 мас. Продолжительность обработки 12 ч. Показано, что при обработке 20%-ной HNО₃ степень очистки 68% 30%-ной НNO₃ 69% 40%-ной HNО₃ 75% При увеличении концентрации азотной кислоты до 45% степень очистки увеличивается до 92% При концентрации HNО₃ 55%-ная степень очистки составляет 97% Аналогично проведенные опыты с 60 и 65%-ной азотной кислотой дают значения степени очистки, равные 97 и 96% соответственно, т.е. увеличения степени очистки не наблюдается. Таким образом, оптимальные значения степени очистки достигаются в интервале концентрации азотной кислоты 45-55% При уменьшении концентрации СПДМДАА ниже 2 ˙ 10^-3% и ПАС Nа ниже 4 ˙ 10^-4% степень очистки приближается к значениям, полученным при использовании только НNО₃. Увеличение же концентрации СПДМДАА выше 8 ˙ 10^-3% и ПАС Na выше 9 ˙ 10^-4% не приводит к дальнейшему увеличению степени очистки.

Применение предлагаемого способа удаления отложений позволяет существенно увеличить сроки эксплуатации соответствующей аппаратуры, избежать ее периодической переработки и капитального ремонта, требующих значительных трудовых и материальных затрат.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ ОТ ОТЛОЖЕНИЙ, включающий двухстадийную обработку щелочным раствором и раствором азотной кислоты, отличающийся тем, что с целью повышения степени очистки свинцовых поверхностей от силикатных и сульфатно-карбонатных отложений, на первой стадии в качестве щелочного раствора используют 35 43%-ный раствор едкого натра, а на второй стадии раствор, содержащий, мас.

Азотная кислота 45 55 Сульфированный полидиметилдиаллиламмонийхлорид (2 8) · 10^-3 Полиаминсульфонат натрия (4 9) · 10^-4 Вода Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1