Durch Schwermetallionenabscheidung induzierte kathodische Abscheidungskorrosion von Titan-Tauchsiedern in Multimetallionen-Abfallverwertungsprozesslösungen

Titan-Tauchsieder werden häufig in Multimetallionen-Abfallflüssigkeitsrückgewinnungstanks, Schwermetallfällungsbehältern und hydrometallurgischen Recyclingkreisläufen eingesetzt. Titan bildet normalerweise über weite pH-Bereiche hinweg einen stabilen schützenden TiO₂-Film. In Prozesslösungen, die reduzierbare Schwermetallionen wie Kupfer, Silber und Wismut enthalten, können Edelmetallionen jedoch reduziert werden und sich unter Hochtemperaturbedingungen als Metallpartikel auf der Titanoxidoberfläche ablagern. Abgelagerte Edelmetallpartikel stellen einen galvanischen Kontakt mit dem Titansubstrat her und fungieren als effiziente kathodische Stellen. Das umgebende Titansubstrat wird anodisch und unterliegt einer beschleunigten lokalen Auflösung unter und um abgelagerte Metallpartikel. Die allgemeine Korrosionsrate bleibt niedrig, während sich unter vereinzelten metallischen Ablagerungen örtliche Korrosion entwickelt. Herkömmliche Einzelkomponenten-Lösungstests können diesen durch Abscheidung ausgelösten galvanischen Abbaumodus nicht simulieren.

Eine erhöhte Temperatur in der Nähe des Heizmantels beschleunigt die elektrochemische Reduktion edler Schwermetallionen. Feine Metallpartikel scheiden sich ab und haften auf der Titanoxidoberfläche. Diese abgeschiedenen Metallpartikel besitzen im Vergleich zum Titansubstrat ein viel höheres Redoxpotential. Lokale galvanische Zellen werden durch geringfügige Defekte im passiven TiO₂-Film aufgebaut. Abgeschiedene Metallpartikel dienen als hocheffiziente Kathoden und angrenzende Titanoberflächen dienen als kleinflächige Anoden. Eine hohe anodische Stromdichte konzentriert sich auf begrenzte Substratbereiche und erzeugt lokalisierte Korrosionsgruben unter metallischen Ablagerungen. Der Großteil der Titanoberfläche behält weiterhin eine intakte Oxidfilmabdeckung ohne großflächigen Materialverlust.

Während der frühen Betriebsphase verteilen sich vereinzelte winzige metallisch glänzende Flecken über einen Teil der Manteloberfläche. Nach dem Entfernen dieser abgelagerten Metallpartikel können an den Ablagerungsstellen Mikrogrubencluster gefunden werden. Herkömmliche Wanddickenmessungen sind nicht empfindlich genug, um diese diskreten, lokalisierten Defekte zu erfassen. Mit der Anhäufung der Betriebsstunden werden die Mikrogruben-Cluster erweitert und miteinander verbunden. Der lokale Materialverlust verschlimmert sich kontinuierlich und führt schließlich zu einer Perforation der Hülle und einem unerwarteten Produktionsstillstand.

Mehrere technische Ansätze können die Korrosion durch Schwermetallionenablagerungen mildern. Wenden Sie Vorbehandlungsfiltrations- und Fällungsschritte an, um reduzierbare Edelmetallionen aus der einströmenden Prozessflüssigkeit zu entfernen. Passen Sie das Redoxpotential der Lösung an, um die Reduktions- und Ablagerungsreaktion von Metallpartikeln zu unterdrücken. Optimieren Sie das Strömungsfeld der Flüssigkeit, um die Wahrscheinlichkeit der Partikelanhaftung auf der Heizoberfläche zu verringern. Führen Sie während der Überholungszyklen eine Oberflächeninspektion mit hoher Vergrößerung durch, um vereinzelte Ablagerungsstellen von Metallflecken zu identifizieren.

Abschluss:Ein intakter Titanoxidfilm kann das Risiko galvanischer Ablagerungen in Multi-Schwermetallionen-Rückgewinnungsmedien nicht vermeiden. Reduzierbare Edelmetallverunreinigungen können ausfallen und gehäufte Mikrogrubenschäden auslösen. Das Entfernen von Schwermetallverunreinigungen und die Oberflächeninspektion mit hoher Vergrößerung sind wesentliche vorbeugende Maßnahmen.