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妄想中。。。。。高压酸浸是一种在高温高压条件下，，，，，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] ，，，，，其焦点装备反应釜属于大型装备。。。。。接纳第三代 HPAL 手艺的反应釜内径为 4.6 m，，，，，高度达 31 m，，，，，运行 历程中温度为 200~260 ℃，，，，，压强为 4.5~5.5 MPa。。。。。硫酸与矿浆混淆物料在强烈搅拌作用下反应，，，，，服役情形极 为卑劣[4-5] 。。。。。钛及钛合金在稀硫酸中极易钝化，，，，，因而成 为硫酸侵蚀介质的理想选用质料。。。。。在结构上，，，，，通常采 用钢制外壳+钛衬里，，，，，即钢钛复合板形式，，，，，既能有用解 决侵蚀问题，，，，，又可降低装备本钱[6-7] 。。。。。大大都反应釜隔 板等内件接纳 Gr.12 钛合金，，，，，而近年投运项目中所使用 的钛覆层有所差别，，，，，如印尼力勤 OBI 项目接纳 134 mm+ 8 mm 钢衬钛（Gr.2）、巴布亚新几内亚 Ramu 项目接纳 118 mm+8 mm 钢衬钛（Gr.17）[8-9] 。。。。。三种钛材本钱差别 极大，，，，，Gr.12 和 Gr.17 钛合金整天职别约为 Gr.2 纯钛 的 1.5 倍和 7 倍，，，，，但关于差别服役工况下的质料适用 性研究鲜有报道。。。。。浚？？？？故ㄒ苯鸶哐狗从Ω质捣役 工况下的质料适用性研究关于增进钛及钛合金在湿法冶金行业中的应用具有主要意义。。。。。为此，，，，，对高温高压 硫酸情形中钛及钛合金的侵蚀特征举行研究，，，，，以期为 湿法冶金大型反应釜选材提供参考。。。。。

1、实验

1.1试验质料

试验质料为Gr.2、Gr.12和Gr.17钛板材，，，，，化学因素如表1所示。。。。。使用线切割在三种板材上沿纵向各切取6支20mm×10mm×5mm试样。。。。。将试样所有外貌用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型细密电子天平称重，，，，，并使用游标卡尺丈量其尺寸。。。。。用浓硫酸(剖析纯)和去离子蒸馏水设置浓度划分为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钛板材的化学因素(w/%)

自制侵蚀试验装备如图1所示。。。。。将Gr.2、Gr.12和Gr.17试样牢靠于试样架上、下牢靠盘之间，，，，，试样与牢靠盘接触部位以树脂垫片隔离，，，，，阻止电偶侵蚀 [10]。。。。。

将硫酸溶液注入反应釜(4L)，，，，，开启电阻加热炉至恒定温度200℃，，，，，压力4.5MPa，，，，，搅拌速率300r/min，，，，，侵蚀时间划分为24、48、150、300、400、500h。。。。。

侵蚀试样外貌用蒸馏水洗濯清洁,凉风吹干。。。。。接纳 Sigma 300扫描电子显微镜(SEM)视察试样外貌形貌,接纳 D2 PHASER型 X射线衍射仪(XRD)剖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型细密电子天平称重。。。。。

试样侵蚀失重率按式(1)盘算,侵蚀速率按式(2)盘算[11]:

式中: R为侵蚀失重率, %; W₀为试样初始质量, g; W₁为试样侵蚀后质量, g; V为侵蚀速率, mm/ a; K为常数, 87600; A为试样外貌积, cm²; t为侵蚀时间, h; p为质料密度, 4.51 g/cm³。。。。。

2、效果与讨论

2.1侵蚀失重率和侵蚀速率

Gr. 2、 Gr. 12和 Gr. 17试样在 0.5%硫酸中的侵蚀失重率和侵蚀速率如图2所示。。。。。从图2可以看出，，，，，Gr.2、Gr.12和Gr.17试样的侵蚀失重率随时间增添转变不大，，，，，均在0.006%~0.007%之间波动。。。。。Gr.2、Gr.12和Gr.17试样的侵蚀速率随着侵蚀时间的增添先快速减小后趋于稳固，，，，，500h时侵蚀速率划分为0.0016、0.0016、0.0017mm/a，，，，，凭证国际侵蚀工程师协会NACE RP0775-2005标准，，，，，三种钛材均属于轻度侵蚀(侵蚀速率小于0.025mm/a)，，，，，说明三种钛材在0.5%硫酸中均具有较好的耐蚀性。。。。。

Gr.2、Gr.12和 Gr.17试样在2.0%硫酸中的侵蚀失重率和侵蚀速率如图3所示。。。。。从图3可以看出，，，，，Gr.2试样的侵蚀失重率在试验周期内转变最大，，，，，从初期至300h,由0.1999%显著增添至0.4767%;Gr.12和Gr.17试样的侵蚀失重率划分在0.045%~0.050%和0.020%~0.030%之间，，，，，整体转变不大。。。。。Gr.2、Gr.12和Gr.17试样的侵蚀速率亦随着侵蚀时间的增添先快速减小后趋于稳固，，，，，500h时侵蚀速率划分为0.1192、0.0114、0.0071mm/a，，，，，凭证国际侵蚀工程师协会NACE RP0775--2005标准，，，，，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%硫酸中的侵蚀失重率和侵蚀速率如图4所示。。。。。从图4可以看出，，，，，Gr.2试样的侵蚀失重率在试验周期内转变最大，，，，，从初期至300h，，，，，由9.48%显著增添至24.22%;Gr.12试样的侵蚀失重率由初期的2.17%增添至48h时的3.56%，，，，，随后逐步降低;Gr.17试样的侵蚀失重率在 0.188%~0.233%之间。。。。。Gr.2、Gr.12和Gr.17三种钛材的侵蚀速率同样随着侵蚀时间的增添先快速减小后趋于稳固，，，，，500h时侵蚀速率划分为5.57、0.49、0.147mm/a，，，，，凭证国际侵蚀工程师协会NACE RP0775--2005标准，，，，，Gr.2纯钛属于严重侵蚀，，，，，Gr.12和Gr.17钛合金属于高度侵蚀。。。。。

Gr.2、Gr.12和Gr.17试样在差别浓度硫酸中的耐蚀性分级汇总如表2所示。。。。。从表2可以看出，，，，，随着硫酸浓度的增添，，，，，三种钛材的侵蚀速率均增大，，，，，在相同浓度硫酸中，，，，，耐蚀性由强到弱依次为Gr.17、Gr.12、Gr.2。。。。。比照图2~图4，，，，，在差别浓度的硫酸中，，，，，Gr.2、Gr.12和 Gr.17均体现出初期侵蚀速率较大,150 h后显着降低并趋于稳固，，，，，说明随着侵蚀历程的推进，，，，，钛材外貌逐渐形成钝化膜，，，，，侵蚀速率逐步降低，，，，，最终趋于稳固。。。。。

表2 Gr.2、Gr.12和Gr.17试样在差别浓度硫酸中的耐蚀性汇总

2.2外貌形貌和XRD剖析

图5为Gr.2、Gr.12和Gr.17试样划分在0.5%、2.0%和3.5%硫酸中侵蚀500h后的外貌形貌。。。。。从图5可以看出，，，，，硫酸浓度为0.5%时，，，，，Gr.2、Gr.12和Gr.17试样外貌均形成平整致密的钝化膜。。。。。该膜层与基体团结优异，，，，，对基体起到优异的；；；；；；ぷ饔。。。。。硫酸浓度为2.0%时,Gr.2试样钝化膜泛起大宗的侵蚀坑,不可继续；；；；；；せ澹，，，而Gr.12和Gr.17试样外貌钝化膜结构完整。。。。。硫酸浓度为3.5%时，，，，，三种试样外貌的钝化膜均泛起分层、凹坑或脱落征象，，，，，尤其是Gr.2试样，，，，，外貌钝化膜极不稳固，，，，，导致其耐蚀性最差。。。。。Gr.2、Gr.12和Gr.17钛材在差别硫酸浓度下的侵蚀速率与其在各自条件下所天生的TiO2钝化膜的外貌特征(笼罩度、致密性)有关。。。。。现实工程中，，，，，应团结高压酸浸反应釜服役状态下的硫酸浓度差别化选材，，，，，以提高综合性价比。。。。。

Gr.2试样在0.5%硫酸中侵蚀500h后，，，，，外貌侵蚀产品的XRD谱图见图6。。。。。从图6可知，，，，，Gr.2试样外貌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具有很强的钝化倾向，，，，，外貌易天生一层致密且稳固的钝化膜(即TiO2)，，，，，可；；；；；；せ迕馐芙徊角质矗，，，使侵蚀速率显著降低[12-13]。。。。。有研究批注，，，，，金红石相在高温或强氧化性情形下更稳固，，，，，而锐钛矿相易转化[14-15]。。。。。因此，，，，，所形成的钝化膜的稳固性直接影响钛材的耐蚀性。。。。。

Gr.12钛合金含有Mo元素，，，，，提高了其热力学稳固性，，，，，使得平衡电位提高，，，，，耐蚀性较Gr.2纯钛增强[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可以显著降低钛及钛合金的氢超电势，，，，，在侵蚀介质的作用下使Ti优先剖析，，，，，Pd颗粒滞留在钛外貌形成电催化层，，，，，促使钛外貌钝化，，，，，从而提高钛材的耐蚀性能[17]。。。。。

3、结论

(1)在恒定温度200℃、压力4.5MPa、搅拌速率300r/min工况下，，，，，随着硫酸浓度的增添，，，，，Gr.2、Gr.12和Gr.17三种钛材的侵蚀速率均增大;相同硫酸浓度下，，，，，耐蚀性由强到弱依次为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属于严重侵蚀，，，，，Gr.17属于高度侵蚀。。。。。

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（注，，，，，原文问题：高温高压硫酸情形中钛及钛合金侵蚀特征研究）

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