Водная вытяжка фосфогипса и использование ее в качестве ингибитора коррозии при гидротранспортировке угля тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.01 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК УзССР ИНСТИТУТ ХИМИИ

На правах рукописи РУЗМАТОВ ИКРАМ

ВОДНАЯ ВЫШКА ФОСФОГИПСА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЕЕ В КАЧЕСТВЕ ИНГИБИТОРА КОРРОЗИИ ПРИ ГИДРОТРАНСПОРТИРОВКЕ УГЛЯ

02.00 01 — Неорганическая химия 05.17.14 — Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Ташкент — 1991

Работа выполнена на кафедре «Общая химия» Джизак-ского филиала и «Физическая химия» Ташкентского ордена Дружбы народов политехнического института им. Беруни.

Научный руководитель — доктор химических наук,

профессор Курбанов Ф. К.

Научный консультант — кандидат химических наук

Атакузиев А. А.

Официальные оппоненты — доктор химических наук,

профессор Асюанов X. К., -V кандидат химических наук

Иванов Е. С.

Ведущая организация — Московский государственный

педагогический институт имени

В. И. Ленина.

■ ■ у ^

Защита состоится «/У'СР*-1991 г. _ часов на заседании специализированного совета Д 01513.01 Института химии АН УзССР (г. Ташкент, ул. Ю. Ахунба-баева, 18).

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке АН УзССР (г. Ташкент, ул. Муминова, 13).

Автореферат разослан ^ » 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор химических наук Р- ^ ОСИЧКИНА

и»

ОБЩЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБО'Ш

Актуальность темы. Переработка фос^огппса - отхода производства (|юс1-орл1й1 удобрении - бесспорная необходимость для химической промшленностя. Применение ;[ос1от:шеа в производства цемента б качестве минерализующей добавки я замедлителя срока схглтнва-ния не' находит широкого промышленного внедрения из-за присутствия в его составе Р205 п вдугих примесей, которые отрицательно влияоа па качество цементного клинкера. Удалзнпа таких нежелательных примесей из фос-Тсгялса ногат осуществляться путей дополнительной промывки его водой. Утилизация т сточной воды, содеряащой водорастворимые соединения, является важной проблемой с точки зрения ' охраны окруданцей среди. Кроме того, сама вода является дефщихоц для Средней Азии.

Исследование возмоаюсти использования вэцоств, содераащнхся в промывочной вода в качество паевого шюготопаашюго ингибитора коррозии для углепроводов при гицротранспортировке водоуголыпе: суспензий является вахтой научной и практической задачей.

Цель работы:

- изучать химический состав водной вшяаки фосфогипса (ВЬ-а');

- исследовать ингябирущие коррозию свойства ВВ1>Г;

- разриботать технологическую схему получения 13В1Г п сухого продукта из нее;

- изучение влияния кислорода, рН ср8Дн, томпзратурн,перемешивания и др. на степень защити сухого остатка ВШГ в раствора пульпы;

- изучить механизм защитного действия ингибитора путей химического анализа, исследования его влияния на кинетику электродных процессов, на емкость двойного электрического слоя и др;

- изучить влияние ингибитора на коррозиолнш и коррозионно-ыеханичэсшю разрушения углеродистых сталей в раствора А/авёи угольной пулъиы.

Основное методики. Для решения поставленных задач использо-Еались различные методы исследования, такие гак качественный а количественный химический анализ, фотометрия пламени, атсшо-аб~ еорбцаоштя спектроскопия, ^.зпхгеностру 1ггугшйлпз, сеоошл, олоктрошичаслио, иэшшчиекпе и т.д.

Ндунил допичип. Иччрчгз азучэч хгадячзсчшЛ состав водной вита .V! .)С!|ог.:ц«::ц у.игггтт ^".т"»««"!?. !«чмч! ■»размял о.ухсго ос-

татка ВВФГ в качестве ингибитор коррозш при гидротранспортировке угля. Установлены оптимальные условия работы ингибитора в раствора поваренной соли и водоугальной пульпе. Показано, что ингибитор способствует сохранению прочности ж п пластических характеристик стали в процессе ингибировапия. Установлено, что ингибитор тормозит гак катодный, так и аводнкй процессы. Торможен® олектрохимических реакций осуществляется по блокировочному механизму. Формированию защитной пленки способствует раствореннкЯ кислород» Доказано, что защитная пленка ингибитора состоит, в основном, из плохорастворимого

Практическое значение работы состоит в том, что создав новый ингибитор коррозш углеродистой стали в хдоридсодержащих солевых растворах, представляющий собой сухой остаток водной внтяшси фос-фогипса. Защитное действие ингибитора при концентрации 2-3 г/я составляет до 93% в З^-иш раствора */а.с1,81-91$ в водоугсшноа пульпе. Ингибитор предотвращает протекание локальной коррозии. По данным НПО "ГидротруЗопроЕпд" он сошестно с пластификатором УЩР (угле-щелочной реагенг Семеновского завода) позволяет получить ввсококонцентрированвне водоугольвпе суспензии с лучшими характеристиками, чем зталон.

Разработана технологическая схема производства ингибитора, где предусмотрено повторное использование конденсата выпарки водной втяжки фосфогшса в цикле. Произведен технико-экономический расчет производства ингибитора мощность» 1000 т/год. Стоимость одной тонны ингибитора составляет УЗ руб. 38 коп., а расход ого яа I тонну угля не превмпавг 0,3 руб.

Таким образом, частично решен вопрос об очистке фосфогипсц от водорастворимых примесей, отрицательно влшшцях яа качество цементного клинкера.

Апробация па бога. Основлпе полояония диссертации доложены на: Республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов "Эффективность использования ресурсов ври совершенствовании управления производством, технологическими процессами и оборудованием" (Тапг.ент, 1980); 2-й межобластной научно-практической конференции ':зряя и практлса аавдтн от коррозии могпллкческлх и железобетонлп* конструкций я оборудования" (Астрахань. 1ЭЗо)} научно-практическом семинара Ш.ШК "Применение ингибиторов и ЕнгибироЕЯлннх материалов в народном хозяйство" (Черкасс», 1339); Роспубляготском ио.'.'одо-хгхшлескоч осмтшвмэ "Теория

я практика разработке и применения комбянироганниз: гапзЗигорон коррозия металлов" (Днепродзержинск, 1989) j Ш Ыандалеэвсксц съезде по общей и прикладной химии (Ташкент, 1989).

Публикация. По теме диссертация опубликовано 7 работ.

Структура я объе^. Диссертация состоит из ввадеяия, литературного обзора, акспериментальной частя, списка литературы я пра-логания. Экспериментальная часть включает б разделов, содержа?

?! таблиц, 26 рисунков. Цитировано j?7 шшеяошнка библяе-графических источников. Основной текст диссертации иадоязн на 141 страницах машинописного текста. В приложении приведены акта лабораторных испытаний ингибитора посторонними организациями, технологическая схема получения ингибитора, технико-экономические рае-чети па производство ингибитора цоздостьз 1000 т/год.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСГДШШЕ

Водная вытяяка flocJormca,

Фос{югипс в своем состава содержит водорасхвориауи часть, количество которой зависит от тоталоглшскшс условий прсизводегг ва, времена хранении в отвале, а также соотношения фосфогипсгвода. При использовании фосфогипса, получаемого из Каратауских фосфоритов на Ллшлшсскоы химическом заводе, в раствор переходит 5-10,4 иасс. растворимой части, если соотношение фосфогипс:вода составляет -1:2,5 при комнатной температура. После Тзшшркн воды я сутт при температуре 1Ю°С образуется порошкообразноа вещество серого цвета, хорошо растворимое в вода, которое бшо использовало в качестве ингибитора. Насшной вес - 0,8338 г/см3 при комнатной теа-паратура.

Методой пламенной «фотометрии установлено наличие в растворимой части фосфогипса ионов К+, Na,0a4 Качествеанш реакции показывают на присутствие ионов алшиния и аелеза.

Методами количественного химического анализа определено процентное содержание ионов /"е1\ Jiift фосфора в виде P0if~, кремния в вида SlOn ; методом атошю-абсорЗцшищоЦ спектроскопия - май металлов ftNet, (тоблЛ). Крличестшший анализ на еуль^аг-ионы не проводиися.

Таблица I-

Хешгчэский состав растворимой части фосфогипса £ массД.

' 71_ "Г К ]" лГ Уа Т Са Т/_ [ ~

1,6 0,15 1,16 0,79 1,16 13,2 следя

Ронтгвяоструктуряый анализ растворимой части фосфогипса (Н1Т) показывает, что ее минеральный состав идентичен тараиакпту [{К^Ре^Шф^онувнДя дауводяому гипсу ( Са80у2Нго) (табя.г.З).

Таблица 2

Дифракционные максимумы в рентгенограмма растворимой части фосфапшса а минерала тара на кита

й. растворимо! { •части фосфб- ,7,59 гипса •

- -Г - Т - -Г ~ Т - ~Г - Т - -(-5,90|2,85|2,71|2,0б|1,ЭЭ'1,ВЭ,1,77,1,

5,8 12,8412,7312,07 1,9711,8811,7811,73 . 1 _ 1 1 _ 11 _!_ _ 11 _ .

1,68 1,69

таршшкшга |7,б

Таблица 3.

Дифракционные максимумы в рентгенограмме растворшой •части фосфопшса и двуЕодного гипса

а ^ет^га430"1! 4.» ¡ 3.06 \ 2,68 I 2,22 | 1,66 & двуводясго гшгса 4,27 | 3,04 | 2,67 | 2,22 | 1,66

На дзршватограыаз растворимой части фосфогипса паблюдаюгся еидоторуичоские аффекты при 50°С для удаления гидратационной боек, при 140 к 160°С для дегидратации кристаллизационной шдн, & прк Э30°С для разложения СаЗОцс выделением что но протк-гграпзт составу, вытогатаззау ел данннх релггенограмдш.

Вгаяяиэ добавок на коррозия углеродистой стали в водоуго.тьпой гольп9_д_с0яд.в1к.жозмец, Р?л1сдовано. ешмрст ДП1НТ?ОЕГ ио горрог-яч спид г т^аоуго'п-

вой пульпа пра перемешивания (табл.4). Соли Л/аС?д. яснадь-

зогаян с целью имитирования состава к природной воде, дспояьзув-иой для приготовления пулыш.

Таблица 4.

Влияние добавок да коррозию стала 20 в водоугодькой у пульпе (пульпа из раствора, содержащего 0,5 г/л +'1 г/л Иа£>Оц о углам (Кузбасский) в соотношении 1,5:1) при I =• 20°С, ¿У » 1000 об/мин, Т» 6 час.

Концентрация! добавок, г/Л| рн 1Р- г/ы^.чао ¡Z. % | Характер коррозш

Баз добавки 7,0 2,15 - равномерная коррозия

. СаШ2 2,0 12,5 0,16 92,6 то га

На ÇH 1,0 12,0 0,15 33,0

Наг510ъ i,û И.О 0,22 89,7 легальная коррозия

Шгсо5 з,5 10,5 0,24 83,8 то sa

tyisC0Wai,o 7.5 0,12 94,4 равномерная коррос:.*;.'

Na2S05 i,o 7,5 0,27 87,4 локальная коррозся

РШ 1,5 5,1 0,20 90,7 равномерная корроз;::х

Из табл.4 видно, что все добавки, лзвестяиэ как янгябяторц углеродистой стала в солевых растворах, подавляют коррозию стала 20 в водоуголыюй пульпе. Наиболее высокий эффект защиты у Ca(aHli) CsHiCÇPA'aa NaOH. Имеэт моею локальная коррозия в присутствия Na2SiO}vi WtïgSOj. Сравнительно внсокш защитнш действием (90,73) обладает РЧ-ХГ, где наблюдается равномерная коррозия.

Наличие в пульпа РЧ5Г приводит к снякенио рН с 7,0 до 5,1, когда используется Кузбасский уголь (табл.4) и с 7,2 до 6,81 пра использовании Аягранского угяя (табл.5). В последнем случае наблюдается снижение защитного действия ингибитора до 82,2. Это ыогз* быть связало с величиной рН пульпы лля различат составом угля.

Как следует из данных табл.б, при перэцешшшаи на »Ияетип-ность ингибитора сущоствэнцо алияот {ii раствора (pli поддаршкаш ■ раствором Hcl a NaOH ). ц отсутствие ингибитора с ростом pïl раствора набдодавтсп сютопиа скорости коррозия.

ТаЗлща 5.

Влшшеэ РЧФГ ва коррозия стели 20 в шдоугояызой цулънэ (цулып ез раствора, содержащего 0,5 г/л I г/л На^Оц) с угдеа (Анграяскай) в соотпоиюлив 1,5:1 прд I ■ га°с, Ш ° юоо об/ыш, Т» б «пс,

Количество добавка ГШ" в пулыхз ш 1Ш г ?гля

Г

рн в 112' чала опыта.

Л

р0 в ,2 I

еопцэ } /3,г/гг"ис| | опыта р

2 , %

ЕЗЗ ДОбЗЕКП

од 0,2 0,3 0,4 0,5

7.2 6,93 2.0 -

7.1 6,87 1,25 37,5

6,92 6,94 0.37 81,0

6.88 6,93 0.35 82,0

6,83 6,92 0.36 82,0

6,81 6,90 0.36 82,0

Таблица 6

Влездиэ рН па гапдатяое действие ингибитора РЧФГ 2 г/л в 32-явд раотЕора //аС1 (сталь 20, 20°С, <Г= 6 час)

(скорость коррозия .г/^'Ч и защитное действие.2

Гй ря створа

без перемешивания, а о об/иин

I I 11

без И1гп-} с ингибитором ¡без инги- с пнгибяторса

^ тялм • ! Лггчшпв

„битов^ Л

1:

Л. л

битора

У

X,

4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0

2,0 1.7 1,6 1,1 0,2 0,06 0,05

0,11 0,12 0,20 0,20 0,04 0,СЗ 0,03

94.5 92,9 87,8

82.6 82,6 50,0 40,0

1.0 1.0 1.0

1.0 1.0 0,96 0,7

0.25 0,28 0.45 0,57 0,87 0,93 1.0

75.0

71.1 55.0 43,0 13,0 31,0

-42,0

С добавкой тгибэтсра уЕиличвпив рИ раствора с 4 до 7 прнзо» .ттт к повизешго, а патзм с рйк8 до 10 - к снижено» скорости гор-

ГШ* ии,

Тагкхм с^ртзом, с уволичзниеы рН раствора шеет место снигэ-звютпото действия гагабиторя (с 34,5^ до 40,1),

Сшшзние защитного действия ингибитора с повашзвкзц 1:11 наблюдается и баз перемешивания. Однапо в этом случае аЗДвк'лшпо'гь намного ниже (но более 75$) и с ростом рН скорость коррозии увз-личивается. В отсутствие ингибитора рН незначительно влиязт па скорость коррозии. Такип образец видно, что с ростсм рЦ сшезотсд оффэптивяоеть ингибитора, а перзиешявзниз способствует оо росту. Видимо; рН и перемешивание (увеличение доступа раствор о ¡¡него кислорода) существенно влияют на процесс ингибироваишг, добавка а раствор МавРингибитора снизает рН с 7 до 5,1 при концентрации I г/л и 3,75 при 3 г/л. Коррозия углеродистой стали в таком рэсг-вора вначале идет с выделением водорода и со временем вцделениз водорода прекращается и на поверхности образуется видимая защит' нея пленка серого цвета. Снятая с поверхности нерастворимая в иоде пленка посла промывка водой и сушки дает реакции (растворила в соляной кислота) на Ж3*. Это приводит к шеля, что зещзтиая пленка состоит из плохорастворимого

Видаю, в приэлектродной зоне за счэт катодного восстаноют-ния 02 образуются 0Н-ио;ш:

О^ИН^ + Чё^ЧОН'

которые с ионами , входящим в состав ингибитора, образуюэ ва поверхности плохораствориыый

Этим объясняется повшо-ние эффективности ингибитора при перемешивании, где ускоряется доступ кислорода к поверхности. Повышение же рН должно способствовать растворения аыфотерного А^(0Н)3 по реакции МфЮ^ОнЩАкон)^ что выражается в снижении эффективности ингибитора с повшениеы рН средн.

Действительно, из раствора 3% с ингибитором (3 г/л), начиная с рН=8,5 (добавка Уаон ) выпадает студенистый осадок соломенного цвета (наличие ионов железу который растворяется пра рН > II . В фильтрате после отделения осадка коррозия протекав! практически без торможения. Добавка в раствор растворенного осадка вызывает замедление коррозии, где защитное действие составляет 88,8/5 при рН=5 и 85,2,? при р!1»7. Растворенный осадок дает реакции на

(ализарин). -

По данпш рентгэноструктурлого анализа он состоит из В дериватограиче осадка ниеэтоя ендоэйвнтн при 70°С для гидрпящиошюа поди, нрв 130°С - для ярастпллаэттошюИ води а окзотсрмичосмИ оМ-лкт при 73(Ус для порехода^./»,^, •

Образовали» защитной пленки ез ^P'/j способствует наличиз растворенного катезрода (повшениэ эффективности при пзреаашиЕЗ-ииа, табл.6). Эю подтверждается данными изменения емкости дво2-пего вяектричаского слоя (табл.7).

Таблица 7»

Изменение емкости С железного алэктрода во враиаяи в аэрированных и деаэрированных растворах 3% Ma С.С

С~р~е~д~а i c7pk¡5/^ _____._____

Деаэрированный гелием 3$ NaCt\

баз ингибитора 105,7 113,0 113,0 113,0 113,7 113,3 115,0

+ ингибитор I г/л 103,0 III,5 111,5 110,0 112,0 112,0 114,0

Азрзрованнгй 3%/>'а.сй

без ингибиторе 93,8 108,9 108,9 108,9 107,0 107,0 107,0

♦ ингибитор I г/л 50,8 26,8 19,1 14,6 12,4 11,4 8.3

Наблюдается многократное снижение емкости железного электрода в аэрированном раствора Nadi с добавкой ингибитора. Однако, все это не исключает возможности вхождения в состав защитной пленки плохорастворим их фосфатов железа.

Специельнш опыты показали, что оптимальная концентрация ингибитора в пульпе - 2-3 г/л. Повышение температуры с 20 до 80°С уменьшает защитное действие ингибитора с 91-93$ до 78-81,2, й0 . эффективность ингибитора сохраняется и при повЕиенннх температуря*.

В присутствии ингибитора скорость коррозии практически на тчочяется с увеличением скорости перемогая юная лульпы(рисЛ). .'ягаЗятер фюрмируот на поверхности м;'игну» пленку, которая •ПГ'ЧО пМ^'ТИШШ ПрОТИВОСТ«ч:?Г fiíJpaíJlTPWM* тоздсйстяи» частиц

■ i. ci-п'-'ii .>~.:лтг стяп пг'г окорости г,п;г-опгя пулы»: (pll=7,0)

• -/г с-чг,1 - *»" > , т.1" . •• -аегся гг"'тло нрнрмяеч^! для

PfM

Рис.1. Завасиуаогь скорости коррозии стала 20 о? скоро«!? двякэнкя водоуголь-ной пулшц (I}, 3% раствора //íUL (z) а водоугшплсй дулизы + I г/л ингийиторд (3) пря ЕН»7.

a v,m/c

Вякяяяа иягибятота на кияатяк? электродных процессов на жалаза

Стационарный потенциал коррозия яелэза в янгибярованннх растворах в шгервале рН*4г7 сдвигается в отрицательно сторону, В этой se области рН происходит торможение катодной и анодной парциальных реакций. При рН меньше 4 я больше 7 стационарные потенциалы сдвигаются в положительнуо сторон; а ускоряется катодный процесс, а также, хотя а в несколько меньшей степени, анодный. Кривые для перемешиваемых и непереыашиваемых растворов 3% NaCL (рис,2), наглядно иллюстрируют элективное» растворимой части фосфогипса в качестве ингибитора катодного действия. Эта тивноегь проявляется в интервала рй от 3,3 до 7,4 и существенно зависит от перемешивания. В неподвижных растворах, гдо скорость подвода деполяризатора - кислорода - мала, аацигисо действии ингибитора невысокое. Интервал til и защитное действие йпги.1итора в непаремеЕяваеышс растворях несколько уменьшается,

ÍU ГСР

'M

rAtf

Из теоротичосют представлений следует, что для дискового влектрода потенциал коррозия должен сдвигаться в положительную сторону с увеличением скорости вращения пропорционально fyVF , при этом угол наклона зависп-

мости ф

должен совпадать с углом наклона анодной поляризационной кри-Ркс.2. Зависимость гзличкан и знака сдвига вой

потенциала ¡колеса ара ко от pü в ингибиро- Как видно из шияых размешиваема (I) и непод- данных ряс.З, в неяп-BEsHHX (2) растворах 3% Nací . Кон- гибированных раство-центрация ингибитора - 2 г/л. pax потенциал

коррозии лднайао смещается в пологи-хельпув сторону. Угол паклона зависимости (PKC¡r@$'/ÍJ~ составляет при - 43 «Bi, при рН*8 - 26 (¿í, что связано с различнш механизм® протекания анодной реакции растворения железа. В ш-гибированных растворах 3% MctC? характер зависимостиср при рН«5 резко изменяется. При концентрации ингибитора 0,5 г/л стационар» да знача для потенциала норроани практически ве изменяются с ивменеиием скорости вращения электрода. С увеличением концентрации ингибитора при увеличении скорости вращения потенциал влектрода сдвигается в отрицательную сторону. Это может быть обьяснеао изменением ¿0 вследствие увеличения диффузионного потока частиц ингибитора к поверхности с увеличением скорости вращения. Измзнзниэ возможно либо ва счет блокировки поверхности ингибитором, либо за счет изменения -потенциала. .

Если ингибитор тормозит коррозионный процесс по блокировочному механизму, то увеличивается степень покрытия в поверхности алоктродов и, как следствие, уменьшается прэдедьньй топ выделан гл г.тлородв I .

0,15

-0,25

-0,35

-Cl/ii

0,Ь

Рлс.З. SacfrcrwocTS стационарных потопцга-лоа коррозгпг та.тазлого электрода о1? скорости ого вращения в аэрзроваппих растворах: I - 3% HaQt,

рН=8; 3 - 3 %Nact<t 0,5 г/л ингибитора"пря 111=5; 4 - 3%Na.cl+ 1,0 г/л ингибитора при рН=»5; 5 - 3%НасК 1,5 г/л ингибитора imi

■ 7^г/л ипгябиторз пря рй=в

Вследстпле унепьсепия величины предельпого катодного тога наблюдается сдвиг потенциала в отрицательную сторону (припая 3). Креме того, изкененио ¿а приводит к ппруиентз линейной зависимости 5гц^фубГ (кривые 3,4,5). В ингнбированннх растворах пря рН*8 с увеличением старост л вращения потенциал электрода смещается в полоаитеяьнуп сторопу, а прямая практически совпадает с прямой для пеннгийироваяяого раствора МаСс с рН*3 (кривая I). Это свидетельствует об уменьшении адсорбция ингибитора пра более высоких здачоняях {Я, что совпадает с дэянши коррозяоаякс исшг-таяяЗ (табл.6). _

Экстраполяция лппейноЗ зависимости {р-свуЫ па значения № « 0 позволяет получить стационарные значения ддя непод-

вижных растворов. Для хлоридннх растворов пря рН*5 и 8 эти значения совпадают с измерениями и рассчитанными с точностью до 0,003В. В ингибировзнннх хлоридннх растворах эти значения несколько отягг-чаптся от измеренных вследствие, как было показано вше, влияния ингибитора на катодный процесс ионизации кислорода.

Таким образом, в аэрированных кислородом воздуха растворах 3% при ингибитор РЧ.ФГ в концентрациях более 0,5 г/л сдвигает поганц/ал талеза в отрицательно сторопу, что связано с влиянием ингибитора нв реличяну нрепоаг.гпго дя^Тузиомного тока по кислороду РСЛВДСТПП0 <5локгпопет «то^птростя и т!"чуглепая доступ«

дзпгшршатора к поверхности електрода. Црк рай' оффокйшГоси, шшайвтора тормозит каюдакй процесс, ушшшмса, по-вддамсау, вследствие растворения планок, вызывающи еф^ект блокировки; прс В8ях ввачаввдх рЛ потенциал коррозии сдвигается в полоиаедьвую сторону о увеличением скорости вращения электрода.

Исследование адсорбция иагкбитот

Адсорбцию ингибитора изучали методом измерение емкорти адзктрода. В присутствии ингибитора происходит сникалиа емкости и оно зависит от рН раствора (рас.4). Формирование защитной пленки происходит во времени и заканчивается в точении 25 мин при

Известно, что если процесс лимитируется замедленной дпффу-8ЕЗЙ продуктов реакции, то зависимость скорости процесса отУ/У^Г должна быть линейной. Поскольку изменение емкости

. во времени характеризует скорость адсорбции, то можно ожидать что в случае диффузионного контроля зависимость С будет

линейной. Это подтверждается данными рис.5, да котором представлено изменение С во времени в координатах С~ /(!/№). Видно, что линейность зависимости соблюдается для шгйбированныг растворов концентрацией ингибитора I и 2 г/л, т.е. образование защитной пленка в этих растворах лимитируется диффузионными процессами.

Однако с увеличением концентрации ингибитора природа диффузионного процесса по мере формирования пленки изменяется. Мояно предположить, что вначале диффузия протекает в жидкой фазе, а затем, когда разовая пленка сформируется, диффузия затрудняется, что отрекается в изменении угла наклона прямой. При концентрации ингибитора 3 г/л линейность О = нарушается, что связано о

изменением механизма образования защитной пленки. При увеличении рН до 7 «акха нсбладается нелшойаость зависимости С - 1/Т) , *.е. роль диффузионных процессов в образовании защитной пленки вообще не проявляется.

Показано, что в присутствии ингибитора в пределах определенной рН,-происходит разкоо возрастание сопротивления электрода переменному теку, что связано с образованием на поверхности пленки, Обвспачгшаэдей малую проиадазмоск, агрессивной среды.

Рпс.4. ¿¡зцаяенла емкости жалазного электрода при различных рН в ингибироваияых I г/л РЧ$Г (3,4) и неиагисЗированных (1,2) растворах 3% 1,3 _ рн»7} 2,4 -

рН«5.

Рис.5. Зависимость емкости аалззпого электрода от времени в координатах в-1/^L для различнее концентраций ингибитора в растЕорах Nad i 1 - 1 т/л, p£J=5{ 2-2 т/л, 3-3 r/л, 4-1 г/л, сН-=»7.

Влив?)рв ингибитора na норрозпонно-нэтанутескоо рдапусшп стали в водоугольной пульпа

Корроэиоядо-усталостлоэ разрушение стали в пульпах в настояло а врзыя практически не изучено. При оценка эффективности шгя-битораой защити важное значение вдоо$ изучение способности ингибиторов подавлять коррозионно-усталосэдоа разрушение, сохранять иахапЕчаскио характеристики металла на должном уровне.

Данные экспериментов показывают, что в 3& //ас£ ц водоуголх-ной пульпе сопротивление коррозионно-усталостноыу разрушения стала 20 по сравнению с разрушением на воздухе, сильно уменьшается.

Для кривых коррозионной усталости стали 20 (- ¿-^ы) характерным является наличие перегиба в области напряжений 5-9 кг/ш*", S.0« наблюдается условный предел коррозионной усталости. На базе испытаний Б*106 циклов условный предол коррозионной усталости в водоугольной пульпе и 3% h/adí более чем в 3 раза меньше, чеы яа воздухе. В ингябярованяой водоугольной пульпо сопротивление кор-роадояяшу-усталостному разрушению увеличивается, хотя д не достигает значении циклической прочности ва воздухе. Кривые корро-аионной усталости стали в 3% Nadé ж водоугольной пульпо близи между собой, хотя в водоугольных пульпах разрушение протекает ВОсколько более интенсивно. Это, видимо, обусловлено наличием дополнительного фактора - абразивным воздействием твердых частиц.

Наблюдается возрастание времени до разрушения стали в 2-3 раза s ютабированной пульпе по сравнении с неингибироЕанябй. Факт в том, что тораозониа коррозионяо-усталостяого разрушения гладких Образцов больше, чем образцов с наведенной трещиной, утверждает, что шгибирование связано прежде всего с увеличением инкубационного периода вароздения усталостной трещины. >

Испытание образцов на растяжение (табл.8) показывает, что вндерава образцов из стали 20 в водоугольной пульпе в течении 5 час» приводит к потере прочности к уменьшение относи-

тельного суаения f на It),í.

На поверхности образцов наблюдается небольшое число питтин-гов, риска, шиаашша, по-вадацеыу, образкшш воздействием иордис частиц пульпы. Поскольку ипвэдороагеаяие в пульпе мало-

Табляцч 8,

Механические характеристики стали 20 посла вцдерэта образцов в движущейся водсу гольяой пульп« ( V = I м/с) с рН"7 в течение 5 час ( { ■ 20°С)

Среда ¡ет/км2 | 5 ' % | ^' * \ Внешша

Исходим состояние

(воздух) 38,5 28,5 58,2

Водоугольная пульпа 32,5 27,1 52,4

Водоугольная пульпа «-

глгябиторг I г/л ' 38,2 29,0 5Э,3

3 г/л 39,0 28,1 58,0

5 г/л 38,6 28,3 57,9

Отдельные риска, несколько шптппгоп

чистая поверхность

то £3 местагш продукта коррозии

вероятно, небольшое изменение механических свойств стали следует, очевидно, объяснить измененном микрорельефа поверхности вследствие протекания локальных коррозионных процессов, приводявдх к образованию концентратов напряжений.

Введение в пульцу ингибитора в концентрации 1-3 г/л сохраняет прочностные и пластические свойства практически па исходной уровне. Ингибитор образует на поверхности металла защитную пленку, которая предохраняет металл от механического воздействия абразивных частиц и препятствует протеканию локальных коррозионных процессов. При концентрации ингибитора 5 г/л эффективность против локальной коррозии насколько уменьшается, однако механические свойства металла сохраняется на исходном уровне.

Проведенные испытания проволочных образцов из стали Сг.З па "гиб с перегибом" показали, что в неингдбироваяннх пульпах пластичность со временем испытаний уменьшается и это уменыпепиэ зависит от времени и рН;. в слабокислых пульпах (рН=4) уменьшений пластичности за 5 часов испытаний составляет более 5С$ от исходной, а в нейтральной - около 35$. В ичгвбярованныг пульпах пластичность уменьшается при рН»4 на л при рН=»7.~ на 13%, т.е. ингибитор при этих рН существенно удучиет пластические свойства стали по сравнению с пеипгибпроЕЯнной пульпой.

Такт образом, разработала лама ингибитор - е о дорасти ора-шя часть фос$оишса - сохраняет.механические характеристики стала в водоугольной цульпе, препятствует протекания процесса корро-заонао-усталостного разрушения, предотвращает протекание локальных коррозионных процессов и образование концентратов напряжений.

Выводы

1, С использованием разлнч&нх методов исследования (химический, рентгеноструктурнхй, термический, атомно-абсорбционный, шшманная фотометрия) изучен состав растворимой частя фосфогияса.

2, Показана возможность использования растворимой части .¿ос-фогапса в качестве эффективного ингибитора углеродистых сталей в растворах поваренной соли и в водоугольной пульпе. Разработано технологическая схема получения ингибитора из фосфэгипса. Произведены технико-экономичзскяо расчзты на производство ингибитора мощности 1000 г/год.

3. Систематически изучено защитное действие ингибитора -растворимой частя фосфогяпса - при коррозии углеродистых сталей (сталь Ст,3 и сталь 20) в растворе поваренной-соли и водоугольной цульпе (раствор, содержащий 0,5 г/л ИаО? + X г/лНа^Щ - уголь

в соотношениях I:I и 1,5:1), Доказано, что оптимальная концентрация ингибитора - 2-3 г/л. Ингибитор работает лучше в пределах рН=4+6, Перемешивание (увеличение доступа растворенного кислорода к поверхности) способствует повышению эффективности ингибитора.

4. Установлено, что ингибированиз'коррозии растворимой" частью фосфогипса в растворе НаС? и водоугольной пульпе связано, в основном, с образованием на поверхности.защитной пленки из малорастворимого амфотерного Формировании пленки способствует растворенный кислород в силу образования в призлектродной зона гыдроксильяых ионов за счаг катодной рзагади.

0. Изучено влияние ингибитора на корроэионно-усталостное раз-руиениз в ывхаляческиа свойства углеродистой стала в водоугольнья суспензиях. Установлено, что ингибитор в концентрации 1-2 г/л »£<-фактЕвяо подавляет коррозишшо-усчалостное разрушение стала в интервале рП»5-6. Показано, что механизм ингибирования коррозиоино-усяиостаого разрушения обусловлен пракмуществояно подавлении снглйиторсы стадии зарождения и разваяш шгегплго, уводнчепвок »етешшт инкубационного рази-шм коррозцэгшо-усшюмшнх яра-

щпн. Ингибитор сохраняет прочностные и пластические характеристики стали в пульпах~на исходном уровне.

6. Изучен механизм защитного действия ингибитора. Выведена теоретическая зависимость смещения электродного потенциала келз-за в аэрированных растворах от скорости вращения дискового электрода при у сломя, что катодная деполяризующая реакция протекает при диМуз ионном контроле. Эта зависимость подтверждена измерением стационарных потенциалов на дисковом железном электрода. Для иягибированннх растворов сна не соблюдается, что объясняется образованием яа поверхности стала защитных пленок. Показано, что образующиеся защитные пленки обладают барьерными свойствами и препятствуют диффузии кислорода к поверхности металла.

7. Исследована кинетика электродных процессов на кшззе а ингибироваяных хлорвдных растворах. Установлено, что растворимая часть фосфогипсл является ингибитором смешанного типа, подавляющим как катодный, так и анодный процессы. Тормозение парциальных электродных процессов в присутствии ингибитора наиболее эффектна-по проявляется при pH=4f7. При этих значениях рН тормояэяив электрохимических реакций осуществляется по блокировочному механизму| при {й>7 механизм тормокания изменяется вследствие частичного растворения защитной пленки.

8. Проведены испытания ингибитора в стороняих организациях о цель» оценки возможности ого практического использования. Показало, что водорастворийая часть фосфогипса совместно с пластификатором водоугольяой пульпы У1ЦР (угле-щслсптой реагент) улучгает реологические свойства пульпы и рекокгндогзпа а проативняк* пе-пытанштм в качества кпгибятора коррозия трубных сталзй при гвдро-транспортировкэ угля.

Основные штерталы диссертации ony&raitoiami в слодувзгк работах:

1. Рузматов И., Курбаяов Ф.К., Икраков А. Использование фосфогпа-са п качестве ингибитора коррозии углеродистой стали при гид-рстпзлспортгфовпо угля/Дзб.хга.пурп., 1987,- Л 6.- С. 4,8-49.

2. Рузматов 1!.. Курбапоя Ф.К., Икрзчоз А. ИнгЕбиротаяст коррозии трубопроводоп при гпдротропсчортгрсртп 7ГЛ.(1//Т91.Д0КЛ,РеСПубЛ. нпутло-прпт'тгп. nOJlî. ЧОЛОДИХ уОМ"Х П СП-ЩТЭЛЯГТОВ "ЭД'ЗкгЛБ-POCTT» ТСПСЛГ.ЧОГППЯЧ ГОСУГСОГ чяч УПГ->15НЗЯЯЧ

производством, технологичзсхсица працеоеаии и обору до^аяЕЗЦ*.-Ташкент, 1988.» Ч.1У.- С.143, 3, Рузыатов И., Курбанов Ф.К, Механизм защитиого действия фосфо-гипса ори коррозии углеродисто! стали в хлоридсодаржащих раст-ворах//Узб.хим.журн., 1988.- № б.- С.64-63. Рузыатов И., Курбанов Ф.К, Ингибирование коррозии углародиетой стали в хдоридсодернащих солевых растворах//Тез,докл.П-й ыакобд. нау чн о-практич. конф. - А страхам, 1988.- С. 64, 5« Рузыатов И., Курбааов Ф.К. Исследовал из заданных свойств фоо-фогипса в минерализованных срадах//Тез.докл.ингибиторов я иа-' гибироваьяых материалов в народам хозяйстве,-Черкассы, 1^39,-С.б,

6, Рузыатов И., Курбааов Ф.К. Ингибирование коррозии углеродистой стали в водопроводной воде//Тез. докл,научно-техн, еащшара "Теория и практика разработки и применения комбинирована их ингибиторов коррозии металлов,- Днепродзержинск, 1989.- С.II. 7* Руаиатов И,, Курбанов Ф.К. Влияние фосфогипса на коррозия углеродистой стали в минерализованных растворах/Экспресс-инфор-цоцня "Защита от коррозии и охрана окружавшей среды".Сер."Нефтяная и газовая промааденность".- 1990.- № 6.» С.7-0,

Г. Ф«>{)\К. 1 ч.Ш) Ь

и ,1 Iири{00 -Ькм .V ? /

Опкчлмии и 1Н1101р.|ф|Н1 '1:пп1]|| Гти.чм, \.1. Я Каин^. 10