拜耳法处理高硫铝土矿,黄铁矿与苛性碱反应生成硫化钠(Na₂S)、硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)、亚硫酸钠(Na₂SO₃)和硫酸钠(Na₂SO₄)等物质,对生产设备造成较为严重的腐蚀。课题组在前期研究中发现,低价硫S^2-、S₂O₃^2-对20Cr、Q235、16Mn、12Cr1Mo V等材质造成明显腐蚀。为了拓展设备材质的选择,本文以15Cr Mn钢和304不锈钢为研究对象,结合高温浸泡腐蚀与电化学测试方法,研究铝酸钠溶液中低价硫离子对其腐蚀行为的影响,并分析腐蚀机理。1、腐蚀时间为5 d,考查S^2-、S₂O₃^2-、S^2-+S₂O₃^2-浓度对腐蚀的影响:(1)15Cr Mn钢:腐蚀程度随S^2-、S₂O₃^2-浓度升高而加剧,当溶液中仅含有S^2-或S₂O₃^2-时,浓度升高至5 g/L,表面产物主要为Fe₃O₄、Na Fe S₂、Fe S、Fe OOH,呈白色颗粒状、片层状以及花瓣状等形貌;当两种离子共同存在时,升高S₂O₃^2-浓度会降低S^2-的腐蚀行为,产物中硫化物含量减少。(2)304不锈钢:离子浓度升高使腐蚀更剧烈,当S^2-浓度升至3 g/L后,表面出现腐蚀裂痕;溶液中仅含有S₂O₃^2-时,表面并未产生裂痕;5 g/L时产物主要为Fe₃O₄、Fe OOH、Fe S、Al₂O₃,呈颗粒状、花瓣状、方块状等形貌;当两种离子同时存在且浓度为3 g/L,表面再次出现腐蚀裂痕,表明S^2-会导致腐蚀产物出现开裂现象。2、当S^2-、S₂O₃^2-、S^2-+S₂O₃^2-的浓度均为2 g/L时,6 d—15 d同一位置的腐蚀规律:(1)15Cr Mn钢:腐蚀程度随S^2-、S₂O₃^2-浓度升高而加剧,当S^2-浓度升高至5 g/L时,表面产物主要为Fe₃O₄、Na Fe S₂、Fe S、Fe OOH,呈白色颗粒状、片层状以及花瓣状等形貌;当S₂O₃^2-浓度升高至5 g/L时,表面生成较多絮状的Fe₃O₄;当溶液中同时含有S₂O₃^2-和S^2-时,腐蚀6 d后腐蚀坑内有球状氧化物产生,12 d后其尺寸明显增大;(2)304不锈钢:当溶液仅含S^2-时,腐蚀9 d后表面产物增多,呈颗粒状,主要为Fe₃O₄,15 d时出现堆叠;当溶液仅含S₂O₃^2-时,腐蚀9 d后腐蚀坑深度增加,15 d后被颗粒状氧化物所填满;当溶液中同时含有S₂O₃^2-和S^2-时,腐蚀6 d后出现腐蚀裂痕,9 d后开始脱落,15 d后颗粒状氧化物增多且覆盖在其表面。3、电化学腐蚀行为及机理分析:Fe发生水解反应生成可溶性Fe(OH)₃^-,Na₂S水解产生的HS^-和S^2-吸附在基体表面,与Fe²⁺形成吸附复合离子Fe(HS)^-;当反应生成Fe₃O₄、Cr₂O₃、Al₂O₃等氧化物时,两种钢都出现明显的钝化现象。4、通过对离子浓度和腐蚀时间的实验结果分析,产物中硫化物不稳定易脱落,氧化物则会对基体产生一定的保护作用;在含S^2-溶液中,304不锈钢易产生腐蚀裂痕,严重减少设备的使用寿命,此时,优先选择15Cr Mn钢;在仅含有S₂O₃^2-的溶液中,优先选择腐蚀速率较低的304不锈钢。