Lietteen ongelma esikäsittelyssä
Rautafosfaattiesikäsittelylinjat tuottavat jatkuvan lietevirran. Terästyökappaleen liukenemisesta syntyneet rautaionit reagoivat kylvyssä olevien fosfaatti-ionien ja hapettimien kanssa muodostaen liukenematonta rautafosfaattia. Tämä hyytelömäinen sakka laskeutuu jokaiselle upotetulle pinnalle. Lämmönvaihdin, joka toimii 55-65 asteessa, on erityisen herkkä. Lämmin pinta kiihdyttää saostumisreaktiota. Liete kertyy nopeasti.
Ruostumattomasta teräksestä valmistetut lämmönvaihtimet esikäsittelysäiliöissä vaativat mekaanisen puhdistuksen 2-4 viikon välein. Rautafosfaattiliete, joka sekoitetaan viljanjauhimesta tulevaan titaanifosfaattiin, muodostaa kovan, tarttuvan kalvon. Kalkinpoisto vaatii säiliön tyhjennyksen, kierukan irrottamista tai vaikeasti käsiksi pääsemistä ja kalkin murskaamista tai liuottamista estettyyn hapoon. Jokainen puhdistustapahtuma vie 4-6 tuntia tuotantoaikaa.
Samassa käytössä oleva PTFE-lämmönvaihdin vastustaa lietteen tarttumista. Siivousväli ulottuu viikoista kuukausiin. Kun lopulta tarvitaan puhdistusta, liete vapautuu helposti matalan energian -PTFE-pinnalta ilman aggressiivisia mekaanisia tai kemiallisia menetelmiä.
Kiinnitysmekanismien ero
Rautafosfaattiliete kiinnittyy metallipintoihin useiden mekanismien kautta. Varautuneiden lietehiukkasten ja metallioksidipinnan välinen sähköstaattinen vetovoima muodostaa alkukiinnityksen. Kemiallinen sidos lietteen fosfaattiryhmien ja hapettuneen ruostumattoman teräksen pinnan metallihydroksidiryhmien välillä vahvistaa sidosta. Mekaaninen lukitus lietteen kuivuessa ja kiteytyessä jäähdytysjaksojen aikana täydentää lujan tarttumisen.
PTFE eliminoi kaikki nämä mekanismit. Pinta on sähköisesti -johtamaton-, sähköstaattista vetovoimaa ei synny. Hiili-fluoripinnassa ei ole hydroksyyliryhmiä fosfaattisidosta varten. Pintaenergia 18-20 mN/m on liian alhainen polaaristen fosfaattihiukkasten kastumiseen ja leviämiseen. Painovoiman vaikutuksesta kerrostunut liete lepää pinnalla ilman kemiallista tai mekaanista kiinnitystä.
| Lietteen tarttuvuusparametri | Pinta ruostumatonta terästä | PTFE-pinta |
|---|---|---|
| Pintaenergia (mN/m) | 40-50 | 18-20 |
| Sähköstaattinen vetovoima lietteeseen | Vahva (varautunut oksidipinta) | Ei mitään (ei--johtava) |
| Kemiallinen sidos fosfaatilla | Kyllä (metalli{0}}fosfaattisidokset) | Ei mitään (C-F-pinta) |
| Mekaaninen lukitus | Kyllä (pinnan karheus 1-3 μm Ra) | Minimaalinen (pinnan karheus 0,1-0,3 μm Ra) |
| Lietteen adheesiolujuus (suhteellinen) | 1.0 (perustaso) | 0.05-0.1 |
| Puhdistusmenetelmä | Mekaaninen haketus + happo | Vesihuuhtelu tai hellävarainen pyyhkiminen |
Toiminta- ja kustannusvaikutus
Pidennetty puhdistusväli lisää suoraan tuotannon käytettävyyttä. Esikäsittelylinja, joka aiemmin pysähtyi 4 tunniksi 3 viikon välein lämmittimen puhdistamista varten, pysähtyy nyt 1 tunniksi 12 viikon välein yksinkertaista huuhtelua varten. Vuotuiset tuotantotunnit lisääntyvät noin 60 tunnilla 30 000–60 000 dollarin arvosta säiliötä kohden-, tuotantomäärän arvosta riippuen.
Mekaanisen puhdistuksen poistaminen säilyttää lämmönvaihtimen pinnan. Ruostumattomasta teräksestä valmistetut kelat kärsivät progressiivisista vaurioista toistuvasta lohkeamisesta ja happamasta kalkinpoistosta-seinien ohenemisesta, pinnan karhentumisesta, joka nopeuttaa tulevaa likaantumista, ja mahdollisesta vaihtamisesta. PTFE-kelat eivät kärsi puhdistumisesta{3}} aiheutuvia vaurioita. Pinta pysyy tasaisena ja likaa{5}}kestävänä koko laitteen käyttöiän ajan.
Kalkinpoiston jätehapon väheneminen vähentää laitoksen ongelmajätteen syntymistä. Jokainen kalkinpoistotapahtuma tuottaa 50-100 litraa käytettyä happoa, joka sisältää liuennutta rautafosfaattia ja metalli-ioneja. 15–20 kalkinpoistotapahtuman poistaminen vuodessa säiliötä kohti merkitsee merkittävää jätteenkäsittelykustannusten ja ympäristöraportointitaakan pienenemistä.
Yhteenveto
PTFE-lämmönvaihtimet estävät rautafosfaattilietteen kerääntymisen esikäsittelysäiliöiden lämmittimen pinnoille yhdistämällä matalan pintaenergian, kemiallisten sidoskohtien puuttumisen ja sähkön johtamattomuuden. Likaantumisenkestävä-pinta pidentää puhdistusväliä viikoista kuukausiin ja mahdollistaa hellävaraisen vesihuuhtelupuhdistuksen aggressiivisen mekaanisen ja kemiallisen kalkinpoiston sijaan.
Käyttöetuja ovat lisääntynyt tuotannon käytettävyys, puhdistuksen{0}}aiheuttamien pintavaurioiden eliminointi, laitteiden pidempi käyttöikä ja kalkinpoistotoimintojen aiheuttaman vaarallisen jätteen syntymisen väheneminen.
Teknistä tukea PTFE-lämmönvaihtimen spesifikaatioille rautafosfaattisovelluksissa ja muissa esikäsittelysovelluksissa on saatavilla, kun kylvyn kemia, käyttölämpötila, nykyinen puhdistustiheys ja -menetelmä sekä säiliön mitat on toimitettu.
