01/10/2019 | 4 MINUTOS DE LECTURA

Resolución de problemas de emblanquecimiento en la solución de níquel autocatalítica

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Adam Colburn de Coventya dice que la química del níquel autocatalítico requiere la reposición del níquel y el hipofosfito de sodio durante su funcionamiento.

Pregunta: Rutinariamente bombeamos nuestra solución de níquel autocatalítica (EN) para raspar y pasivar el tanque. Recientemente, retiramos el baño al final del día de producción y cuando lo devolvimos al tanque la solución era clara. Sin embargo, después de alcanzar la temperatura de funcionamiento de 190°F, la solución tenía un aspecto turbio de color blanco lechoso. ¿Por qué ocurrió esto y cómo se puede prevenir en el futuro?

Respuesta: La química de níquel autocatalítica requiere la reposición del metal de níquel e hipofosfito de sodio durante esta operación. La edad del baño es medida por la reposición de níquel hecha a la solución de operación a lo largo del tiempo. Una rotación del metal (MTO, en inglés) ocurre cuando la concentración de níquel original (típicamente 6gr/lt) ha sido agregada de nuevo a la solución. A medida que el baño envejece, las concentraciones de subproductos de la reacción aumentan con cada MTO. El principal y más importante subproducto generado incluye sulfato de sodio y ortofosfito de sodio.

El emblanquecimiento es un término genérico que usualmente describe la precipitación de complejo de ortofosfito de níquel —el subproducto de la oxidación del hipofosfato de sodio. La solución EN parece turbia o con apariencia blanca “lechosa” una vez que el complejo se ha precipitado de la solución. Esta condición puede conducir finalmente a problemas de estabilidad en la química, potencial aspereza en los depósitos resultantes, obstrucción de los filtros e interrupciones en el tiempo de producción.

 

La causa raíz más común para el emblanquecimiento de las químicas EN es la pérdida de solución que deriva en una concentración del complejante demasiado baja. Existen muchos modos de pérdida de solución, y algunos de los más comunes y ampliamente observados son:

  • Arrastre relativamente elevado de la solución de trabajo EN debido a la operación de barril o del rack, de partes que “ahuecan” la solución.
  • Fugas en el tanque de EN o en las tuberías que causan una pérdida significativa de solución con el tiempo.
  • Transferencia incompleta de la solución de trabajo EN durante el bombeo de llenado, o bombeo de vaciado durante el mantenimiento estándar (extracción/pasivación/limpieza).
  • Desbordamiento de la solución de trabajo EN mientras está en el tanque debido al sobrellenado con agua.

Cuando se observa desbordamiento, se puede realizar una titulación estándar de Ni para determinar la cantidad de solución perdida, si se conoce la concentración original, y se puede realizar una adición posterior del material EN “B” suplementario, mediante el siguiente cálculo:

% de volumen de tanque perdido = 100 por ciento - [(Concentración de Ni después del desbordamiento (gr/lt)) /(Concentración de Ni original antes del desbordamiento (gr/lt))] x 100 por ciento

Adición (gal) = [volumen del tanque (gal)] x [porcentaje de volumen del tanque perdido] x uso de componentes MU en porcentaje

Ejemplo: si la concentración original de Ni es de 6.0 gr/lt y la concentración de Ni posterior al desbordamiento es de 5.0 gr/lt, entonces el porcentaje de pérdida de volumen del tanque es aproximadamente 17% y la adición para un tanque de 100 galones es igual a 2.6 galones de componente autocatalítico (MU) suplementario.

Aún en situaciones de pérdida moderada de solución (<10%) pueden causar emblanquecimiento, si existen uno o más factores contribuyentes (ver Tabla 1). Cada línea de proceso tiene un equilibrio para la operación, donde se produce un emblanquecimiento, se puede realizar el mantenimiento de rutina de 0.5 a 1 por ciento v/v de adición del componente suplementario de EN para evitar que ocurra en el futuro.

Para volver a solubilizar el material precipitado, se deben seguir una serie de pasos correctivos. Si la solución no se trata adecuadamente, puede producirse una nueva formación de la insolubilidad, lo que genera la necesidad de tomar medidas adicionales. El proceso para corregir un baño EN es el siguiente:

  1. Enfriar el baño a la temperatura del cuarto; este paso no es indispensable, pero ofrece condiciones más seguras para la adición de ácido sulfúrico diluido (Paso 2) para reducir el pH de la solución.
  2. Disminuir el pH a aproximadamente 3.0 con la adición de 10% v/v de H2SO4. Se puede agregar un 50% de H2SO4 para evitar crecimiento de la solución en soluciones EN a edades mayores a 4 MTO, pero se debe tener cuidado para evitar la ebullición en la interfaz al introducir el ácido sulfúrico agregándolo extremadamente despacio.
  3. Haga circular o mezcle la solución para asegurar homogeneidad y disolución completa del material precipitado.
  4. Inspeccione la solución para asegurarse de que el precipitado (complejo de Ni-ortofosfito) se haya vuelto a solubilizar, mediante muestreo con un recipiente transparente y evaluando la claridad de la solución. Si se confirma la claridad de la solución, continúe con el Paso 4. Si la solución permanece turbia, baje el pH aún más de acuerdo con el Paso 2 hasta que el precipitado se haya vuelto a solubilizar.
  5. Agregue el concentrado suplementario de EN correspondiente utilizando la siguiente fórmula: Adición (gal) = volumen del tanque (gal) x 1.5%. Ejemplo: para un tanque de 100 galones, agregue 1.5 galones de concentrado de la composición EN. Esto es equivalente a un 10% de adición de componente B EN. Es posible que se necesiten mayores adiciones, dependiendo de la gravedad del emblanquecimiento.
  6. Ajuste el pH nuevamente al nivel normal de operación como se indique en el TDS, agregando hidróxido de amonio o carbonato de potasio.
  7. Caliente el baño a la temperatura de operación recomendada, como se indique en el TDS. Si la solución se precipita nuevamente, la adición del componente suplementario de EN puede ser insuficiente para mantener la solubilidad del níquel. En este caso, repita los pasos del 1 al 6.

 

Adam es CEF y Gerente de Servicio Técnico en Coventya. Visite coventya.com

 

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