Абразивното-корозивно предизвикателство при излужването на е-отпадъци
Излужването на електронен скрап с царска вода (3:1 HCl:HNO₃) при 60 градуса съдържа 20% твърди вещества (натрошени платки, щифтове, конектори). PFA нагревателите са изправени пред комбинирано абразивно износване от частици и корозивна атака от царска вода. Абразивната-корозивна синергия намалява необходимата дебелина на стената с 40-50% в сравнение с двата механизма самостоятелно. Количественият анализ от 11 съоръжения за рециклиране на електронни отпадъци показва, че 2,5 mm стени от PFA оцеляват 5000 часа при скорост на върха на бъркалката 3 m/s, докато 3,5 mm стени са необходими, без да се отчита синергията. Взаимодействието ускорява отстраняването на материала чрез непрекъснато излагане на пресен полимер на киселина.
Синергичен механизъм и отстраняване на материала
В абразивни-корозивни среди абразивните частици премахват пасивния повърхностен слой на PFA, излагайки свежия полимер на царска вода. След това киселината атакува открития материал, отслабвайки го за последващо абразивно отстраняване. Този цикличен процес премахва материала 40-50% по-бързо от сбора на отделните скорости. Тестване при 60 градуса в царска вода с 20 тегл.% натрошено стъкло (50-200 µm, симулиране на твърди частици от електронни отпадъци) при 3 m/s:
| PFA степен | Само скорост на ерозия (mm/1000h) | Само скорост на корозия (mm/1000h) | Скорост на-абразивна корозия (mm/1000h) | Фактор на синергия (действителен/(E+C)) | Време до 50% загуба на стена (първоначално 2,0 mm, часове) |
|---|---|---|---|---|---|
| Стандартен (Shore D 65) | 0.18 | 0.06 | 0.33 | 1.38x | 3,000 |
| Стъклен -пълен (Shore D 72) | 0.09 | 0.05 | 0.19 | 1.36x | 5,300 |
| Пълен-въглерод (Shore D 75) | 0.06 | 0.05 | 0.16 | 1.45x | 6,300 |
Дебелина на стената и критичен експлоатационен живот
Синергията намалява ефективната дебелина на стената, необходима за 5000-часова работа, тъй като ускореното износване се компенсира чрез започване на по-дебела. За стандартен PFA:
| Целеви експлоатационен живот (часове) | Необходима дебелина на стената (mm) Въз основа само на ерозия | Необходима дебелина на стената въз основа на абразивно-корозивно взаимодействие | Допълнителна дебелина поради синергия (mm) |
|---|---|---|---|
| 2000 | 1.2 | 1.5 | +0.3 |
| 5000 | 1.8 | 2.5 | +0.7 |
| 8000 | 2.2 | 3.2 | +1.0 |
| 10000 | 2.5 | 3.8 | +1.3 |
Скорост на върха на бъркалката и ефекти на концентрацията на частици
Скорост на върха от 3 m/s представлява умерено разбъркване. По-високите скорости експоненциално увеличават синергията:
| Скорост на върха на бъркалката (m/s) | Фактор на синергия (стандартен PFA) | Еквивалентна{0}}ерозионна скорост (mm/1000h) | Необходима стена за 5000h (mm) | Максимална безопасна скорост на върха за 2,5 mm стена (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 2 | 1.2x | 0.22 | 1.8 | 4.0 |
| 3 | 1.4x | 0.33 | 2.5 | 3.0 (базова линия) |
| 4 | 1.7x | 0.50 | 3.5 | 2.2 |
| 5 | 2.0x | 0.72 | 4.8 | 1.6 |
Концентрацията на частиците също има значение. При 10% твърди вещества коефициентът на синергия пада до 1,2x. При 30% твърди вещества коефициентът на синергия се увеличава до 1,6x. За излугването на е-отпадъци концентрацията на твърди вещества варира в зависимост от състава на партидата; уточнете въз основа на максимално очаквания (обикновено 25-30% за плътен скрап).
По-твърдите степени на PFA като смекчаване
PFA със стъклен- и въглероден-пълен намаляват фактора на синергия чрез увеличаване на първоначалната твърдост, което прави отстраняването на абразива по-трудно. По-устойчивата повърхност също намалява скоростта на корозия чрез ограничаване на проникването на киселина. За 3 m/s скорост на върха и 20% твърди вещества:
| PFA степен | Твърдост (Shore D) | Синергичен фактор | Необходима стена за 5000h (mm) | Цена Премиум срещу Стандартен | Степен на оцеляване 5000h (2,5 mm стена) |
|---|---|---|---|---|---|
| Стандартен | 65 | 1.38x | 2.5 | Базово ниво | 50% |
| Стъклен -пълен (10%) | 70 | 1.30x | 2.2 | +25% | 75% |
| Стъклен -пълен (15%) | 72 | 1.25x | 2.0 | +35% | 85% |
| Пълен-въглен (10%) | 73 | 1.20x | 1.9 | +40% | 90% |
| Пълен-въглен (15%) | 75 | 1.15x | 1.8 | +50% | 95% |
Ефекти на температурата и киселинната концентрация
Температурата на царската вода ускорява както ерозията (чрез омекотяване на PFA), така и корозията. При 70 градуса скоростта на ерозия се удвоява и скоростта на корозия се утроява, увеличавайки коефициента на синергия до 1,8x за стандартния PFA. При 50 градуса коефициентът на синергия пада до 1,2x. За излужване на електронни-отпадъци поддържайте температура от 55-60 градуса максимум за дълготрайност на PFA нагревателя. Концентрацията на царска вода също има значение; свежата царска вода (3:1) е най-агресивна. С напредването на излугването и изразходването на киселина скоростта на корозия намалява. За партидни процеси със свежа киселина всеки цикъл, посочете по-дебели стени (2,8 мм стандартен PFA) или степени с пълнеж. За непрекъснати процеси с киселинна регенерация, по-ниската концентрация в стационарно-състояние позволява по-тънки стени (2,0 мм стъкло).
Проверка и предсказуема подмяна
Поради непредсказуемия характер на абразивната-корозивна синергия, редовното наблюдение на дебелината на стените е от съществено значение. Ултразвуково измерване на дебелината на всеки 1000 часа с 2,5 mm начални стени:
| време (часове) | Очаквана оставаща стена (начало 2,5 mm, запълнено със стъкло-) | Действие |
|---|---|---|
| 0 | 2,50 мм | Базово ниво |
| 1000 | 2,31 мм | Продължи |
| 2000 | 2,12 мм | Продължи |
| 3000 | 1,93 мм | Увеличете наблюдението до 500 часа |
| 4000 | 1,74 мм | Планирайте подмяна в рамките на 1000ч |
| 4500 | 1,65 мм | Поръчайте резервен нагревател |
| 5000 | 1,55 мм | Сменете при следваща поддръжка |
Когато дебелината на стената достигне 1,8 mm (стандартен PFA) или 1,5 mm (пълнеж PFA), границата на диелектрична безопасност става маргинална за работа на 230 V.
Ръководство за спецификация за E-нагреватели за извличане на отпадъци
За излугване с царска вода на електронен скрап при 60 градуса, 20% твърди частици, 3 m/s скорост на върха на бъркалката, посочете напълнен със стъкло-PFA (Shore D 72 минимум) с начална дебелина на стената от 2,2 mm за целеви живот от 5000-часа. За стандартен PFA, посочете минимум 2,8 mm. Изискване на сертификат от доставчика за абразивно-корозивно изпитване с използване на действителни е-отпадъчни твърди частици и царска вода при работни условия, с фактор на синергия под 1,3x за препоръчания клас. Когато изисквате оферти, предоставете дизайна на бъркалката (скорост на върха, геометрия на острието), очаквания диапазон на концентрация на твърди частици и желания сервизен интервал. Доставчици с опит в хидрометалургията могат да извършат персонализирани тестове за износване, като използват-предоставени от клиентите твърди проби. Премията за напълнени класове PFA (25-50% над стандарта) е оправдана от 2-3 пъти по-дълъг живот при излугване на абразивни-корозионни е-отпадъци, където смяната на нагревателя изисква източване на агресивна царска вода, неутрализиране и изхвърляне на опасни отпадъци, струващи $10 000-20 000 на инцидент. За съоръжения, обработващи електронни отпадъци с високо съдържание на силициев диоксид (напр. платки от фибростъкло), уточнете PFA с въглероден пълнеж с 2,5 mm стени и 4000-часов график за подмяна, независимо от измереното износване, тъй като силициевият диоксид ускорява синергията над тестваните параметри.
