Die Herausforderung der Schwefelvernetzung im Flotationsreagenzservice
Natriumdiethyldithiocarbamat (SDDC) bei 70 Grad wird als Flotationsreagenz für Kupfer- und Zinkerze verwendet. Bei der PFA-Verkapselung kommt es zu einer schwefelinduzierten Vernetzung, wenn sie einem hohen Schwefelgehalt (10–30 %) in der Lösung ausgesetzt wird. Durch die Vernetzung erhöhen sich die Härte und Sprödigkeit des Polymers, was zu Rissen führt. Quantitative Analysen von 9 Mineralverarbeitungsbetrieben zeigen, dass PFA mit einem Schwefelgehalt unter 15 % in Lösung eine akzeptable Vernetzung aufweist, während Schwefel über 25 % innerhalb von 6000 Stunden zu einer vollständigen Versprödung führt.
Schwefelvernetzungsmechanismus und Eigenschaftsänderungen
Dithiocarbamat setzt bei erhöhten Temperaturen Schwefelradikale frei, die ungesättigte Stellen in PFA angreifen und Vernetzungen zwischen Ketten bilden. Durch die Vernetzung wird die Härte (Shore D) erhöht und die Dehnung verringert. Tests bei 70 Grad in SDDC-Lösungen mit unterschiedlichem Schwefelgehalt über 6000 Stunden:
| Schwefel in SDDC-Lösung (%) | Shore-D-Erhöhung (Punkte) | Dehnungserhaltung (%) | Zugfestigkeit (%) | Rissbildung bei 6000h |
|---|---|---|---|---|
| 10% | +3 | 85% | 90% | Keiner |
| 15% | +6 | 75% | 82% | Mikrorisse an der Oberfläche |
| 20% | +12 | 55% | 65% | Sichtbare Risse bei 100x |
| 25% | +20 | 35% | 45% | Durch-Wandrisse |
| 30% | +28 | 20% | 30% | Vollständige Versprödung |
Vernetzungskinetik und Wandstärke
Die Vernetzung beginnt an der Oberfläche und schreitet nach innen fort. Für 2,0-mm-Wände, Vernetzungstiefe bei 6000 Stunden:
| Lösung Schwefel | Vernetzungstiefe (µm) | Verbleibende flexible Wand (mm) | Sicher für 2,0 mm? |
|---|---|---|---|
| 15% | 80 | 1.84 | Ja |
| 20% | 200 | 1.60 | Ja |
| 25% | 400 | 1,20 (geringfügig) | Grenze |
| 30% | 600 | 0.80 | Nein (durch-Wandversprödung) |
Vergleich der PFA-Qualitätsbeständigkeit
Verschiedene PFA-Formulierungen weisen eine unterschiedliche Beständigkeit gegenüber Schwefelvernetzung auf:
| PFA-Qualität | Anfängliche Ungesättigtheit | Vernetzungsrate bei 20 % Schwefel | Zeit bis zum Anstieg auf 10 Shore D (Stunden) | Lebensdauer bei 20 % Schwefel |
|---|---|---|---|---|
| Standard (kommerziell) | Hoch | Schnell | 2,000 | 4,000h |
| Hohe-Reinheit (geringe Ungesättigtheit) | Medium | Mäßig | 3,500 | 7,000h |
| Post-fluoriert | Niedrig | Langsam | 5,500 | 11,000h |
| Stabilisiert (Antioxidans) | Medium | Langsam | 6,000 | 12,000h |
| Vernetzt (vor-vernetzt) | N/A | Keiner | >10,000 | 20,000h+ |
Temperatur- und Konzentrationseffekte
Bei 70 Grad sind die Vernetzungsraten wie oben. Bei 60 Grad verringert sich die Rate um 50 % (20 % Schwefel: 10 Shore D-Anstieg bei 4.000 Stunden). Bei 80 Grad verdoppelt sich der Preis. Der Effekt der Schwefelkonzentration ist exponentiell: 20 % Schwefel verursachen eine dreimal stärkere Vernetzung als 15 % Schwefel.
Kompatibilität des Kernmaterials
Die Vernetzung wirkt sich nicht auf das Kernmaterial aus, aber gecracktes PFA setzt den Kern dem SDDC aus:
| Kernmetall | Korrosion im SDDC bei 70 Grad (mm/Jahr) | Kompatibilität mit versprödetem PFA |
|---|---|---|
| Titan Grad 2 | 0.01 | Gut (auch wenn es exponiert ist) |
| Hastelloy C-276 | 0.005 | Exzellent |
| Edelstahl 316L | 0.15 | Arm |
| Incoloy 825 | 0.02 | Akzeptabel |
Spezifikationsleitfaden für die SDDC-Flotation
Geben Sie für SDDC-Lösungen bei 70 Grad und einem Schwefelgehalt von 15-25 % nach-fluoriertes oder vor-vernetztes PFA mit einer Wandstärke von 2,5 mm für eine Lebensdauer von 12,000+ Stunden an. Für Lösungen mit mehr als 25 % Schwefel verwenden Sie vorvernetztes PFA (E-Beam, 10 % Gel) mit 3,0 mm Wandstärke. Erfordern Sie eine Lieferantenzertifizierung für Shore D-Anstieg<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 Stunden bei tatsächlicher Schwefelkonzentration. Der Aufpreis für vorvernetztes PFA (30–50 % gegenüber dem Standard) ist dadurch gerechtfertigt, dass Versprödungsausfälle im Flotationsreagenzservice verhindert werden, bei dem ungeplante Abschaltungen 10.000–30.000 US-Dollar pro Tag kosten. Für Pilotanlagen mit Schwefel<15%, standard PFA with 3.0mm walls and annual replacement may be acceptable.
