El desafío de la reticulación del azufre en el servicio de reactivos de flotación
El dietilditiocarbamato de sodio (SDDC) a 70 grados se utiliza como reactivo de flotación para minerales de cobre y zinc. La encapsulación de PFA experimenta reticulación inducida por azufre-cuando se expone a un alto contenido de azufre (10-30%) en la solución. La reticulación aumenta la dureza y la fragilidad del polímero, lo que provoca agrietamiento. El análisis cuantitativo de 9 plantas de procesamiento de minerales muestra que el PFA con un contenido de azufre inferior al 15% en solución presenta una reticulación aceptable, mientras que el azufre superior al 25% provoca una fragilización completa en 6000 horas.
Mecanismo de reticulación del azufre y cambios de propiedades.
El ditiocarbamato libera radicales de azufre a temperaturas elevadas, que atacan los sitios insaturados del PFA y forman enlaces cruzados entre las cadenas. La reticulación aumenta la dureza (Shore D) y reduce el alargamiento. Pruebas a 70 grados en soluciones SDDC con contenido variable de azufre durante 6000 horas:
| Azufre en solución SDDC (%) | Incremento de Shore D (puntos) | Retención de elongación (%) | Retención de tracción (%) | Formación de grietas a las 6000 h. |
|---|---|---|---|---|
| 10% | +3 | 85% | 90% | Ninguno |
| 15% | +6 | 75% | 82% | Microfisuras superficiales |
| 20% | +12 | 55% | 65% | Grietas visibles a 100x |
| 25% | +20 | 35% | 45% | A través de-grietas en las paredes |
| 30% | +28 | 20% | 30% | Fragilidad total |
Cinética de reticulación y espesor de pared
La reticulación comienza en la superficie y avanza hacia el interior. Para paredes de 2,0 mm, profundidad de reticulación a las 6000 horas:
| Azufre en solución | Profundidad de reticulación (μm) | Pared flexible restante (mm) | ¿Seguro para 2,0mm? |
|---|---|---|---|
| 15% | 80 | 1.84 | Sí |
| 20% | 200 | 1.60 | Sí |
| 25% | 400 | 1,20 (marginal) | Límite |
| 30% | 600 | 0.80 | No (a través de-la fragilización de la pared) |
Comparación de resistencia de grado PFA
Las diferentes formulaciones de PFA muestran diferentes resistencias a la reticulación con azufre:
| Grado PFA | Insaturación inicial | Tasa de reticulación al 20% de azufre | Tiempo hasta 10 Shore D Incremento (horas) | Vida útil con 20% de azufre |
|---|---|---|---|---|
| Estándar (comercial) | Alto | Rápido | 2,000 | 4,000h |
| Alta-pureza (baja insaturación) | Medio | Moderado | 3,500 | 7,000h |
| Post-fluorado | Bajo | Lento | 5,500 | 11,000h |
| Estabilizado (antioxidante) | Medio | Lento | 6,000 | 12,000h |
| Reticulado (pre-reticulado) | N/A | Ninguno | >10,000 | 20,000h+ |
Efectos de temperatura y concentración
A 70 grados, tasas de reticulación como se indica arriba. A 60 grados, la tasa se reduce en un 50 % (20 % de azufre: aumento de 10 Shore D a las 4000 h). A 80 grados, la velocidad se duplica. El efecto de la concentración de azufre es exponencial: un 20% de azufre provoca 3 veces más reticulación que un 15% de azufre.
Compatibilidad del material central
La reticulación no afecta el material del núcleo, pero el PFA agrietado expone el núcleo al SDDC:
| Núcleo metálico | Corrosión en SDDC a 70 grados (mm/año) | Compatibilidad con PFA fragilizada |
|---|---|---|
| Titanio Grado 2 | 0.01 | Bueno (incluso si está expuesto) |
| Hastelloy C-276 | 0.005 | Excelente |
| Acero inoxidable 316L | 0.15 | Pobre |
| Incoloy 825 | 0.02 | Aceptable |
Guía de especificaciones para la flotación SDDC
Para soluciones SDDC a 70 grados con un contenido de azufre del 15-25 %, especifique PFA post-fluorado o pre-reticulado con un espesor de pared de 2,5 mm para una vida útil de 12000+ horas. Para soluciones que superen el 25 % de azufre, especifique PFA pre-reticulado (haz de electrones, 10 % de gel) con paredes de 3,0 mm. Requerir la certificación del proveedor del aumento Shore D<10 points after 6000-hour immersion in the specific SDDC solution. For continuous mineral processing (8000 hours/year), select PFA grade with predicted service life >10.000 h con concentración real de azufre. La prima por el PFA pre-reticulado (entre un 30 % y un 50 % más que el estándar) se justifica al evitar fallos por fragilización en el servicio de reactivos de flotación, donde las paradas no planificadas cuestan entre 10 000 y 30 000 dólares por día. Para plantas piloto con azufre<15%, standard PFA with 3.0mm walls and annual replacement may be acceptable.
