Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
В целом имеющиеся результаты специальных исследований и данные опытной эксплуатации позволяют установить следующую ориентировочную иерархию щелочных систем гидротермального выращивания кварца (в порядке возрастания опасности KPH в скобках указана примерная массовая концентрация раствора в %): NaOH (3 — 5); Na2CO3 (5—10); K2CO3 (5 - 10); Na2CO3 (5 — 10) +С (0,5—1,5); K2CO3 (5—10)+С (0,5-1,5); NaOH (15-30); NaOH (15 —30)+С (0,5—1,5). Здесь С —соли лития и марганца, например, LiNO3, MnNO3 и т. п.
Следует отметить, что хотя защитные свойства акмитной пленки до конца не установлены, целесообразно пользоваться этим естественным покрытием. В натриевых щелочных системах гидротермального выращивания кварца акмитовый налет образуется самопроизвольно. При работе с калиевыми системами можно рекомендовать проведение предварительных кратковременных циклов с содовой средой по созданию акмитной пленки.
Коррозионные исследования целесообразно проводить еще на стадии проектных работ, чтобы обеспечить оптимальный выбор материала несущего сосуда. Как видно из вышерассмотренных примеров, применяемые обычно для этих целей стали могут довольно значительно отличаться по своей коррозионной стойкости в условиях гидротермального выращивания. Так, из двух рассмотренных марок 25Х2МФА и 38ХНЗМФА в этом плане предпочтение следует отдать второй. Особенно значительно она превосходит первую по стойкости в присутствии солей лития, марганца и
256 других добавок. При этом следует иметь в виду, что у стали З8ХНЗМФА значительно хуже теплостойкость при температурах 450 — 500 °С, поэтому ее нельзя рекомендовать во всех случаях.
Кроме выбора подходящего материала коррозионный аспект работы несущего сосуда должен учитываться при назначении того или иного варианта конструктивного устройства сосуда. Особое внимание следует обратить на сведение к минимуму наличия зазоров и щелей в нижней затворной части. В отдельных случаях может оказаться эффективным применение специальных защитных гильз, стаканов и других устройств, препятствующих контакту наиболее агрессивной части среды с металлом корпуса и затворного узла.
Коррозиоино-защитные футеровки плавающего типа
В некоторых технологических процессах гидротермального выращивания кварца и его разновидностей, а также других минералов применяются сильно агрессивные растворители (кислотные, фторидные и другие), исключающие возможность непосредственного контакта рабочей среды с материалом несущего сосуда. В этих случаях для обеспечения антикоррозийной защиты оборудования широко используются защитные футеровки различных типов [33].
Под плавающей футеровкой понимают герметично закрытый сосуд, выполненный из коррозиестойкого материала, размещаемый в несущем сосуде и служащий рабочей камерой. Внутри футеровки размещается обычное кристаллизационное оборудование, и она заполняется агрессивной рабочей средой в соответствии с расчетным коэффициентом заливки. Пространство между футеровкой и несущим сосудом заполняется коррозионно безопасной жидкостью (например, дистиллированной водой), и возникающее в ней при рабочих параметрах давление служит внешней поддержкой футеровки, что позволяет обеспечивать ее прочность при сравнительно небольшой толщине стенки.
Материалы, из которых изготавливаются футеровки, могут быть различными: благородные металлы, медь, коррозиестойкие стали, пластмассы и т. д. Из-за сложностей с герметизацией не получили широкого распространения плавающие футеровки из керамики, стеклоуглерода и других хрупких материалов. Выбор футеровочного материала определяется используемой технологической средой, параметрами процесса, а также экономическими соображениями. Так, в лабораторной практике широко используются футеровки из благородных металлов для защиты малогабаритных сосудов. Для укрупненной лабораторной и промышленной аппаратуры синтеза целесообразно использование сравнительно недорогих металлических и термопластических фу-теровок.
По своему конструктивному устройству плавающие футеровки делятся на толстостенные, рассчитанные на восприятие
17 Заказ № 122 257
R манометру
Рис. 86. Затвор с уменьшенным диаметральным габаритом для Толстостенной плавающей футеровки (футерованного вкладыша): / — корпус футеровки (вкладыша); 2 — муфта; 3— крышка; 4 — фланец; 5 — отжимной болт; 6 — ф\ тсровочиый материал
Рис. 87. Плавающая футеровка с камерой малого объема для контроля давления:
1 — камера малого объема; 2 — корпус несущего сосуда; 3 — корпус плавающей футеровки; 4 — футеровочный материал
перепада давлений величиной 5—15 МПа и более, и тонкостенные (оболочечные), несущая способность которых не превышает 1 МПа.
Преимуществом толстостенных плавающих футеровок является их высокая надежность в условиях трудноконтролируемого перепада давлений в рабочей и поддерживающей средах. Конструкция этих футеровок во многом повторяет устройство несущего сосуда, включает цилиндрический корпус с расчетной толсто-стенностью и затворные узлы.
Толстостенные футеровки целесообразно использовать, когда в качестве футеровочного материала выбран сравнительно дешевый и недефицитный металл, обладающий к тому же достаточно высокими прочностными показателями. Кроме высоколегированных коррозиестойких сталей для таких футеровок успешно используются некоторые сплавы титана, обладающие хорошей стойкостью в кислых средах. Такие футеровки сравнительно просты в изготовлении и удобны в эксплуатации. Однако в целом круг материалов, пригодных для таких футеровок, весьма ограничен. Не менее важно и то, что применение толстостенных футеровок приводит к большим потерям полезного рабочего объема несущего сосуда. Поэтому, хотя для толстостенных футеровок могут использоваться затворы самых различных типов, более целесообразными являются конструкции с уменьшенным диаметральными габаритами, например отжимной затвор, изображенный на рис. 86.
