近年来，印度尼西亚掀起高压酸浸（HPAL）项 目投资热潮，多个项目已投产或处于规划中。高压酸浸是一种在高温高压前提下，高选择性地从褐铁矿型 红土镍矿中提取有价金属元素镍、钴的湿法冶金工 艺[1-3] ，其主题设备反映釜属于大型设备。选取第三代 HPAL 技术的反映釜内径为 4.6 m，高度达 31 m，运行 过程中温度为 200~260 ℃，压强为 4.5~5.5 MPa。硫酸与矿浆混合物料在强烈搅拌作用下反映，服役环境极 为恶劣[4-5] 。钛脊合金在稀硫酸中极易钝化，因而成 为硫酸侵蚀介质的梦想选用资料。在结构上，通常采 用钢造表壳+钛衬里，即钢钛复合板大局，既能有效解 决侵蚀问题，又可降低设备成本[6-7] 。大无数反映釜隔 板等内件选取 Gr.12 钛合金，而近年投运项目中所使用 迪胙覆层有所差距，如印尼力勤 OBI 项目选取 134 mm+ 8 mm 钢诚胙（Gr.2）、巴布亚新几内亚 Ramu 项目选取 118 mm+8 mm 钢诚胙（Gr.17）[8-9] 。三种钛材成本差距 极大，Gr.12 和 Gr.17 钛合金成本分别约为 Gr.2 纯钛 的 1.5 倍和 7 倍，但关于分歧服役工况下的资料合用 性钻研鲜有报路７⒄故ㄒ苯鸶哐狗从掣质捣役 工况下的资料合用性钻研对于推进钛脊合金在湿法冶金行业中的应器拥有沉要意思。为此，对高温高压 硫酸环境中钛脊合金的侵蚀个性进行钻研，以期为 湿法冶金大型反映釜选材提供参考。

1、尝试

1.1试验资料

试验资料为Gr.2、Gr.12和Gr.17钛板材，化学成分如表1所示。利用线切割在三种板材上沿纵向各切取6支20mm×10mm×5mm试样。将试样所有表表用180#至1000#水砂纸逐级打磨后，再用无水乙醇超声洗濯，置于101-18S型干燥箱中烘干24h。使用BSA224S型精密电子天平称沉，并使用游标卡尺丈量其尺寸。用浓硫酸(分析纯)和去离子蒸馏水配置浓度别离为0.5%、2.0%、3.5%(质量分数，下同)的硫酸溶液。

表1 Gr.2、Gr.12和Gr.17钛板材的化学成分(w/%)

自造侵蚀试验设备如图1所示。将Gr.2、Gr.12和Gr.17试样固定于试样架上、下固定盘之间，试样与固定盘接触部位以树脂垫片隔离，预防电偶侵蚀 [10]。

将硫酸溶液注入反映釜(4L)，开启电阻加热炉至恒定温度200℃，压力4.5MPa，搅拌速度300r/min，侵蚀功夫别离为24、48、150、300、400、500h。

侵蚀试样表表用蒸馏水洗濯干净,冷风吹干。选取 Sigma 300扫描电子显微镜(SEM)观察试样表表描摹,选取 D2 PHASER型 X射线衍射仪(XRD)分析侵蚀产品物相组成。试样用去离子水洗濯后置于101-18S型干燥箱中 24h,使用 BSA224S型精密电子天平称沉。

试样侵蚀失沉率按式(1)推算,侵蚀速度按式(2)推算[11]:

式中: R为侵蚀失沉率, %; W₀为试样初始质量, g; W₁为试样侵蚀后质量, g; V为侵蚀速度, mm/ a; K为常数, 87600; A为试样表表积, cm²; t为侵蚀功夫, h; p为资料密度, 4.51 g/cm³。

2、了局与会商

2.1侵蚀失沉率和侵蚀速度

Gr. 2、 Gr. 12和 Gr. 17试样在 0.5%硫酸中的侵蚀失沉率和侵蚀速度如图2所示。从图2能够看出，Gr.2、Gr.12和Gr.17试样的侵蚀失沉率随功夫增长变动不大，均在0.006%~0.007%之间颠簸。Gr.2、Gr.12和Gr.17试样的侵蚀速度随着侵蚀功夫的增长先急剧减幼后趋于不变，500h时侵蚀速度别离为0.0016、0.0016、0.0017mm/a，凭据国际侵蚀工程师协会NACE RP0775-2005尺度，三种钛材均属于轻度侵蚀(侵蚀速度幼于0.025mm/a)，注明三种钛材在0.5%硫酸中均拥有较好的耐蚀性。

Gr.2、Gr.12和 Gr.17试样在2.0%硫酸中的侵蚀失沉率和侵蚀速度如图3所示。从图3能够看出，Gr.2试样的侵蚀失沉率在试验周期内变动最大，从初期至300h,由0.1999%显著增长至0.4767%;Gr.12和Gr.17试样的侵蚀失沉率别离在0.045%~0.050%和0.020%~0.030%之间，整体变动不大。Gr.2、Gr.12和Gr.17试样的侵蚀速度亦随着侵蚀功夫的增长先急剧减幼后趋于不变，500h时侵蚀速度别离为0.1192、0.0114、0.0071mm/a，凭据国际侵蚀工程师协会NACE RP0775--2005尺度，Gr.2纯钛属于中度侵蚀，Gr.12和Gr.17钛合金属于轻度侵蚀。

Gr.2、Gr.12和Gr.17试样在3.5%硫酸中的侵蚀失沉率和侵蚀速度如图4所示。从图4能够看出，Gr.2试样的侵蚀失沉率在试验周期内变动最大，从初期至300h，由9.48%显著增长至24.22%;Gr.12试样的侵蚀失沉率由初期的2.17%增长至48h时的3.56%，随后逐步降低;Gr.17试样的侵蚀失沉率在 0.188%~0.233%之间。Gr.2、Gr.12和Gr.17三种钛材的侵蚀速度同样随着侵蚀功夫的增长先急剧减幼后趋于不变，500h时侵蚀速度别离为5.57、0.49、0.147mm/a，凭据国际侵蚀工程师协会NACE RP0775--2005尺度，Gr.2纯钛属于严沉侵蚀，Gr.12和Gr.17钛合金属于高度侵蚀。

Gr.2、Gr.12和Gr.17试样在分歧浓度硫酸中的耐蚀性分级汇总如表2所示。从表2能够看出，随着硫酸浓度的增长，三种钛材的侵蚀速度均增大，在一样浓度硫酸中，耐蚀性由强到弱顺次为Gr.17、Gr.12、Gr.2。对比图2~图4，在分歧浓度的硫酸中，Gr.2、Gr.12和 Gr.17均阐发出初期侵蚀速度较大,150 h后显著降低并趋于不变，注明随着侵蚀过程的推动，钛材表表逐步形成钝化膜，侵蚀速度逐步降低，最终趋于不变。

表2 Gr.2、Gr.12和Gr.17试样在分歧浓度硫酸中的耐蚀性汇总

2.2表表描摹和XRD分析

图5为Gr.2、Gr.12和Gr.17试样别离在0.5%、2.0%和3.5%硫酸中侵蚀500h后的表表描摹。从图5能够看出，硫酸浓度为0.5%时，Gr.2、Gr.12和Gr.17试样表表均形成平坦致密的钝化膜。该膜层与基体结合优良，对基体起到优良的；ぷ饔。硫酸浓度为2.0%时,Gr.2试样钝化膜出现大量的侵蚀坑,不能持续；せ，而Gr.12和Gr.17试样表表钝化膜结构齐全。硫酸浓度为3.5%时，三种试样表表的钝化膜均出现分层、凹坑或脱落景象，尤其是Gr.2试样，表表钝化膜极不不变，导致其耐蚀性最差。Gr.2、Gr.12和Gr.17钛材在分歧硫酸浓度下的侵蚀速度与其在各自前提下所天生的TiO2钝化膜的表表特点(覆盖度、致密性)有关。现实工程中，应结合高压酸浸反映釜服役状态下的硫酸浓度差距化选材，以提高综合性价比。

Gr.2试样在0.5%硫酸中侵蚀500h后，表表侵蚀产品的XRD谱图见图6。从图6可知，Gr.2试样表表侵蚀产品的相组成均为TiO2，其中锐钛矿相占比为89.8%，金红石相占比为10.2%。钛是一种高钝化性金属，在氧化性酸、中性盐及某些稀酸溶液介质中拥有很强的钝化偏差，表表易天生一层致密且不变的钝化膜(即TiO2)，可；せ迕馐芙徊角质，使侵蚀速度显著降低[12-13]。有钻研批注，金红石相在高温或强氧化性环境下更不变，而锐钛矿相易转化[14-15]。因而，所形成的钝化膜的不变性直接影响钛材的耐蚀性。

Gr.12钛合金含有Mo元素，提高了其热力学不变性，使得平衡电位提高，耐蚀性较Gr.2纯钛加强[16]。三种钛材中，Gr.17钛合金的耐蚀性最好，这是由于该合金含有Pd元素，Pd能够显著降低钛脊合金的氢超电势，在侵蚀介质的作用下使Ti优先分化，Pd颗粒滞留在钛表表形成电催化层，促使钛表表钝化，从而提高钛材的耐蚀机能[17]。

3、结论

(1)在恒定温度200℃、压力4.5MPa、搅拌速度300r/min工况下，随着硫酸浓度的增长，Gr.2、Gr.12和Gr.17三种钛材的侵蚀速度均增大;一样硫酸浓度下，耐蚀性由强到弱顺次为Gr.17、Gr.12、Gr.2。

(2)0.5%硫酸浓度下，Gr.2、Gr.12和Gr.17均属于轻度侵蚀;2.0%硫酸浓度下，Gr.2属于中度侵蚀，Gr.17、Gr.12属于轻度侵蚀;3.5%硫酸浓度下，Gr.2、Gr.12属于严沉侵蚀，Gr.17属于高度侵蚀。

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（注，原文标题：高温高压硫酸环境中钛脊合金侵蚀个性钻研）

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