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高锰钢和低碳钢在铜铁伴生矿矿浆中的初期纯腐蚀行为

总体概况

为深入探讨选矿机械设备在铜矿浆、铁矿浆以及铜铁混合矿浆中的腐蚀行为,我们进行了相关模拟矿浆静态浸泡实验,并进行了相关电化学测试,以研究相关选矿机械设备易损件常用材质Mn13Cr2高锰钢和Q235低碳钢(以下简称高锰钢和低碳钢,基材规格为20mm×40mm×1mm)在铜矿浆、铁矿浆以及铜铁混合矿浆中的纯腐蚀行为,为选矿机械设备合理高效防护对策的提出提供理论指导。

 
在实验室内采用失重法和电化学研究方法模拟研究了高锰钢和低碳钢在铜矿浆、铁矿浆和铜铁伴生矿矿浆中的初期纯腐蚀行为,探索不同矿浆环境对设备腐蚀行为的影响机制,并重点研究了Cl-的影响。目前已有研究较少模拟矿浆环境对设备腐蚀的影响,模拟铜矿浆对钢材腐蚀磨损的影响有少量文献报道,而目前我国正在大力开采的铜矿山多为铜铁伴生矿山,模拟铜铁混合矿浆环境对设备腐蚀的影响未见文献报道,铁矿浆环境对设备腐蚀影响的报道也屈指可数。因此,本文重点研究混合矿浆对设备的腐蚀是否加剧,以及设备在混合矿浆环境中的腐蚀失效机理。试验选用铜矿山开采设备常用金属材料高锰钢和低碳钢作为试验材料,研究了高锰钢和低碳钢在铜矿浆、铁矿浆和铜铁混合矿浆中的初期纯腐蚀行为。
 
静态腐蚀浸泡失重实验和电化学测试所用模拟矿浆组成如下表所示,在试验过程中按要求进行配制。
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1a模拟矿浆1中电位-时间图                  1b 模拟矿浆2中电位-时间图

图1  高锰钢和低碳钢在模拟铜铁混合矿浆中的电位-时间图

 

高锰钢和低碳钢在模拟铜铁混合矿浆中的电位-时间曲线如图1所示。通过高锰钢和低碳钢在模拟铜铁混合矿浆中的电位-时间图,观察发现:无论铜铁混合矿浆中是否含Cl-,高锰钢的自腐蚀电位均比低碳钢低;说明在模拟铜铁混合矿浆环境中,高锰钢较低碳钢更容易发生腐蚀。并且,随浸渍时间的延长,低碳钢的自腐蚀电位逐渐升高,与高锰钢的自腐蚀电位间差距变大,低碳钢的腐蚀较高锰钢更不容易发生,说明低碳钢表面生成了稳定的钝化膜,自腐蚀电位升高,耐腐蚀性增强。而高锰钢的自腐蚀电位随时间的变化较为平稳,没有稳定的钝化膜在高锰钢表面生成。因此,高锰钢在铜铁混合矿浆中的腐蚀比低碳钢严重许多,这与二者的失重速率结果一致。

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2a 模拟矿浆4中极化曲线图                2b 模拟矿浆5中极化曲线图

图2 高锰钢和低碳钢在模拟铜铁混合矿浆中的极化曲线图

高锰钢和低碳钢在模拟铜铁混合矿浆中浸渍2h时的极化曲线如图2所示。通过对高锰钢和低碳钢在模拟铜铁混合矿浆中的极化曲线图的分析,我们计算出高锰钢和低碳钢的Eb,Icorr和Rp值,如表1和表2所示。

表1 模拟矿浆4中的极化曲线分析结果

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在模拟矿浆4中,通过表1可知:高锰钢的自腐蚀电位比低碳钢更负,自腐蚀电流比低碳钢更大,阻抗值比低碳钢更小。因此,高锰钢在模拟矿浆4(模拟含Cl-的铜铁混合矿浆)中比低碳钢更容易发生腐蚀,腐蚀速率较大。 

表2 模拟矿浆5中的极化曲线分析结果

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在模拟矿浆5中,通过表2可知:高锰钢的自腐蚀电位比低碳钢更负,自腐蚀电流比低碳钢更大,阻抗值比低碳钢更小。因此,高锰钢在模拟矿浆5(模拟不含Cl-的铜铁混合矿浆)中比低碳钢更容易发生腐蚀,腐蚀速率较大。