L-Attakk ta 'Komplessazzjoni Alkalina ta' Soluzzjonijiet ta 'Cyanide Hot fuq Silika Mdewba
Iċ-ċjanur tal-potassju (KCN) huwa l-lixiviant essenzjali fil-minjieri tad-deheb (proċess ta 'cyanidation) u l-komponent primarju tal-elettroliti fid-deheb, fidda u electroplating tar-ram. Konċentrazzjonijiet tipiċi jvarjaw minn 5-10% bil-piż f'soluzzjoni milwiema, b'temperaturi operattivi ta '50-80 grad (elevati biex iħaffu r-rati ta' lissija jew itejbu l-kwalità tal-kisi). Is-soluzzjoni hija alkalina ħafna (pH 11–12) minħabba l-idroliżi taċ-ċjanur: CN⁻ + H₂O ⇌ HCN + OH⁻. Il-ħiters tal-immersjoni tal-kwarz kultant jintużaw f'soluzzjonijiet taċ-ċjanur minħabba li s-silika mdewba toffri reżistenza eċċellenti għall-biċċa l-kbira tas-soluzzjonijiet alkalini. Madankollu, ċjanur ikkonċentrat sħun jippreżenta mekkaniżmu ta 'korrużjoni uniku. Il-jonji idrossidu (OH⁻) mill-idroliżi jattakkaw in-netwerk tas-silika, u jiffurmaw silikati solubbli. Barra minn hekk, il-jone taċ-ċjanur (CN⁻) huwa aġent kumpless qawwi li jista 'jifforma kumplessi solubbli tas-silikon-cyanide (għalkemm dawn huma inqas stabbli mill-attakk tal-idrossidu). Ir-rata ta 'korrużjoni hija komparabbli ma' dik ta 'idrossidu tas-sodju dilwit fl-istess pH iżda b'komponent ta' kumplessazzjoni addizzjonali. Din l-analiżi tikkwantifika kif il-konċentrazzjoni KCN (5-10%), it-temperatura (50-80 grad), u l-pH tas-soluzzjoni jaffettwaw ir-rati ta 'korrużjoni uniformi tas-silika mdewba. Il-ħxuna tal-ħajt tal-kisja tal-kwarz meħtieġa biex jinkisbu intervalli ta 'servizz prattiċi (2,000–8,000 siegħa) fil-ħiters tal-minjieri tad-deheb u l-electroplating hija derivata.
Kinetika tal-Korrużjoni tas-Silika Mdewba f'Ċjanur tal-Potassju sħun
Il-korrużjoni tal-kwarz f'soluzzjonijiet KCN hija mmexxija minn joni idrossidu mill-idroliżi taċ-ċjanur. F'5% KCN (madwar 0.8 M), il-pH f'25 grad huwa bejn wieħed u ieħor 11.5-12.0. F'70 grad, il-pH jogħla kemmxejn minħabba żieda fl-idroliżi (pKa ta 'HCN huwa 9.2 f'25 grad, jonqos f'temperaturi ogħla). Il-konċentrazzjoni OH⁻ hija 0.001–0.01 M, simili għal 0.1% NaOH. Il-jone taċ-ċjanur jista 'jipparteċipa wkoll direttament fl-attakk: CN⁻ jista' jikkoordina mal-atomi tas-silikon fil-wiċċ, idgħajjef ir-rabta Si{-O-Si u jiffaċilita l-idroliżi. L-effett nett huwa rata ta 'korrużjoni bejn wieħed u ieħor 20-40% ogħla milli fin-NaOH fl-istess pH.
L-ittestjar tal-immersjoni ta '-purità għolja tal-kwarz imdewweb fi 8% KCN f'70 grad juri rata ta' korrużjoni uniformi ta '0.0005–0.001 mm/siegħa. Fi 80 grad, ir-rata tiżdied għal 0.001–0.002 mm/siegħa. F'50 grad, ir-rata hija 0.0002–0.0004 mm/siegħa. Għal paragun, 0.01 M NaOH (pH 12) f'70 grad jissaddad kwarz f'0.0003-0.0006 mm / siegħa. F'70 grad , għant tal-kwarz ta '2.0 mm jitlef 0.0008 mm/siegħa × 2,500 siegħa=2.0 mm, li jagħti ħajja ta' madwar 2,500 siegħa (3.5 xhur). Ħajt ta '3.0 mm jipprovdi 3,750 siegħa; ħajt ta '4.0 mm jipprovdi 5,000 siegħa. Għal operazzjonijiet tal-minjieri tad-deheb li jaħdmu kontinwament, ħajt ta '3.0–4.0 mm b'sostituzzjoni kull tliet xhur huwa prattiku. Għall-electroplating f'temperaturi aktar baxxi (50-60 grad), il-ħajja hija itwal b'mod sinifikanti.
Pitting Lokalizzat u Konsiderazzjonijiet ta' Sigurtà
Is-soluzzjonijiet taċ-ċjanur huma estremament tossiċi, u kwalunkwe ħsara fil-heater toħloq riskju għas-sigurtà. Ħiters tal-kwarz huma preferuti fuq ħiters tal-metall minħabba li ma jissaddadx malajr u ma jintroduċux kontaminanti tal-metall li jistgħu jaffettwaw l-irkupru tad-deheb. Madankollu, jekk il-kwarz jinqasam, l-element ta 'tisħin (tipikament NiCr jew azzar li ma jissaddadx) jista' jirreaġixxi maċ-ċjanur, potenzjalment jiġġenera gassijiet tossiċi. Ħajt eħxen tal-kwarz jipprovdi marġni ta 'sigurtà akbar kontra l-qsim minn stress termali jew impatt mekkaniku. Għas-servizz taċ-ċjanur, hija rakkomandata ħxuna minima tal-ħajt ta '2.5 mm irrispettivament mill-kalkoli tal-korrużjoni.
Iż-żona menisku hija vulnerabbli għall-kristallizzazzjoni taċ-ċjanur. Iċ-ċjanur tal-potassju huwa deliquescent u jista 'jifforma film alkalin ikkonċentrat li jaċċellera l-attakk. Tarka tal-fwar jew għant ta 'fuq imsaħħan jipprevjeni l-kristallizzazzjoni.
Penali Termali ta 'Ħitan Eħxen f'Soluzzjonijiet ta' Ċjanur
Soluzzjonijiet taċ-ċjanur tal-potassju fi 8% u 70 grad għandhom konduttività termali ta 'madwar 0.60–0.65 W/(m·K)-simili għall-ilma. Għal ħajt ta' 2.5 mm, R_cond=0.00181; għal ħajt ta' 4.0 mm, R_cond=0.00290. B'h=800 W/(m²·K), U tinżel minn madwar 380 għal 280 W/(m²·K), tnaqqis ta' 26%. Din il-penali hija aċċettabbli minħabba l-benefiċċji tas-sigurtà ta 'ħajt eħxen.
Matriċi tal-Għażla Ibbażata fuq Xenarju-
| Xenarju ta' Applikazzjoni | Ħxuna tal-Ħajt Rakkomandata | Raġunar ewlieni |
|---|---|---|
| Ċjanidazzjoni tad-deheb (8% KCN, 70 grad, kontinwu, sostituzzjoni ta '3 xhur) | 3.0 – 4.0 mm, kwarz ta' purità għolja- | Rata ta 'korrużjoni ~ 0.0008 mm/siegħa. Ħajt eħxen jipprovdi marġni ta 'sigurtà kontra l-qsim. U ≈ 300–350 W/(m²·K). |
| Electroplating (5% KCN, 55 grad, kontinwu) | 2.5 – 3.0 mm | Rate ~0.0003 mm/hour → 3.0 mm provides >10,000 siegħa. Marġni ta' sigurtà essenzjali. |
| Ċjanur tal-laboratorju (konċentrazzjoni baxxa, 50 grad) | 2.0 – 2.5 mm | Aċċettabbli b'monitoraġġ bir-reqqa. |
Modifiki Kumplimentari tad-Disinn:Iż-żamma ta 'temperatura baxxa (taħt is-70 grad) tnaqqas il-korrużjoni. Iż-żieda tal-ġir (CaO) tistabbilizza ċ-ċjanur u tnaqqas l-idroliżi. Monitoraġġ regolari tal-ħxuna huwa essenzjali. Tarki tal-fwar PTFE jipprevjenu attakk menisku.
