Μελέτη αντιδιαβρωτικών επιστρωμάτων με πιγμέντο απο ερυθρά ιλύ για προστασία χαλύβων

Abstract

Red mud is the residue of the bauxite treatment for aluminum production. For each part of alumina produced by this process, about one part of red mud is generally discarded as a waste. In Western countries, about 35 million tons of red mud is produced yearly. In this study it is utilized as a pigment in protective coatings for metals in oil based maleic-phthalic resin and in water based resin vinyl acrylic copolymer, friendly to the environment. There was also used a commercial water base resin paint and maleic-phthalic solvent based paint with minium pigment for compressive with the above mention coatings. The concentrations of the red mud as pigment in a waterborne air-drying vinyl acrylic copolymer was 5.5% and 15% and the concentrations of the red mud as pigment in the oil based maleic-phthalic resin was 9% and 18%. Steel coupons protected by the above systems, with sandblasted and non sandblasted metal surface, were exposed in a salt spray chamber under accelerated corrosion environment of 5%NaCl solution (ASTM B-117) over a 1000 h exposure, as well as in a static bath of 3.5% NaCl aqueous solution, thermostated at 30° C over 60 days exposure. The dried coating was measured to be 90 μm. During the exposure, coupons were taken out of the bath and salt spray chamber at regular time intervals and tested for weight loss, after removal of the paint by toluene solvent and cleaning by inhibited hydrochloric acid of the corrosion products. The conclusions of the experimental tests are the following: The corrosion of the coatings that was exposed in the saltspray chamber was higher than that in the submersion The anticorrosive strength of the coatings that were applied in the sandblasted steel substratum is higher than those coatings that the steel substratum was not sandblasted. The coatings of resins with higher concentration of R.M. as pigment have better anticorrosion characteristics than the coatings with lower concentration of R.M. as pigment. The anticorrosive characteristics of the coatings that contain R.M. as pigment (15% for the water born resin and 18% for the solvent one) are as good as the characteristics of the solvent based lead oxide coating that constitute a typical commercial and widely widespread primer for protection of steel. The overall anticorrosive behaviour of the coatings that are based in the water born resin containing R.M. as pigment, are higher than those based in the solvents ones. From the above conclusions it results that the coatings that are based on water base resins friendly to the environment and contain R.M. as pigment, constitute to a promising solution that is consistent with the regulations on the production of low VOC coatings and simultaneously provides a solution to the problem of the disposal of the Red Mud_

Η ερυθρά Ιλύς (ΕΙ) είναι ένα ρευστοστερεό απόβλητο, παραπροϊόν της διεργασίας Bayer για την παραγωγή αλουμίνας (Al2O3) από τον βωξίτη. Η ερυθρά ιλύς περιέχει διάφορα χρήσιμα συστατικά, δηλ Fe2O3, Al2O3, TiO2, Na2O κ.λ.π., αλλά μέχρι πρόσφατα ρίχνεται στη θάλασσα και γενικά δημιουργεί ένα περιβαλλοντικά σοβαρό πρόβλημα διάθεσης. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή δοκιμάσθηκε η ΕΙ σε αντιδιαβρωτικό χρώμα για προστασία μετάλλων. Γίνεται η σύγκριση των αποτελεσμάτων της προστασίας του μετάλλου χάλυβα από επιχρίσματα περιέχοντα πιγμέντο από ΕΙ παρασκευασμένα από συμβατικό φορέα μαλεϊκής – φθαλικής ρητίνης σε οργανικό διαλύτη και επικαλυπτικών με ρητίνη σε υδατοδιαλυτό φορέα, φιλικά στο περιβάλλον. Επίσης γίνεται σύγκριση των παραπάνω αποτελεσμάτων με αποτελέσματα που προέκυψαν από υδατοδιαλυτό επιστρώμα εμπορίου και εμπορικού επιστρώματος μίνιου. Τα επικαλυπτικά χρώματα που παρασκευάστηκαν ήταν δύο ειδών, από μαλεϊκή – φθαλική ρητίνη με περιεκτικότητα πιγμέντου ΕΙ 9% και 18% και από βυνιλοακρυλική υδατοδιαλυτή ρητίνη με 5,5% και 15%, πρόσθετο ΕΙ ως αντιδιαβρωτικό πιγμέντο. Ο χάλυβας που χρησιμοποιήθηκε ως υπόστρωμα ήταν κοινός μαλακός χάλυβας με και χωρίς προετοιμασία επιφάνειας από ψηγματοβολή σε βαθμό καθαρότητας SaE 2,5. Τα δοκίμια επιστρώθηκαν σε τελικό πάχος ~90 μm. Τα δοκίμια εκτέθηκαν σε θάλαμο αλατονέφωσης, για δοκιμές κατά ASTM B117. Σε αυτήν την δοκιμή τα δοκίμια μένουν σε περιβάλλον συνεχούς ψεκασμού διαλύματος 5% NaCl στους 30οC για τουλάχιστον 1000 h. Επίσης εκτέθηκαν σε εμβάπτιση σε διάλυμα 3,5% NaCl στους 30οC για τουλάχιστον 60 ημέρες. Μετά το τέλος της έκθεσης έγινε έλεγχος μείωσης βάρους μετά την αφαίρεση του προστατευτικού επικαλυπτικού και στις δύο περιπτώσεις. Μετά την επεξεργασία των πειραματικών αποτελεσμάτων προέκυψαν τα παρακάτω γενικά συμπεράσματα: Η διάβρωση που υπέστησαν τα επιστρώματα κατά τις δοκιμές στο περιβάλλον της αλατονέφωσης ήταν μεγαλύτερη από αυτή που υπέστησαν τα επιστρώματα κατά τις δοκιμές στο περιβάλλον της εμβάπτισης. Η αντοχή σε διάβρωση των επιστρωμάτων για τα δοκίμια με ψηγματοβολημένο χαλύβδινο υπόστρωμα είναι μεγαλύτερη από αυτή των δοκιμίων που το υπόστρωμα χάλυβα που δεν είχε ψηγματοβοληθεί για τα αντίστοιχα περιβάλλοντα διάβρωσης. Τα επιστρώματα των ρητινών με μεγαλύτερη συγκέντρωση πιγμέντου Ε.Ι. έχουν καλύτερα αντιδιαβρωτικά χαρακτηριστικά από ότι τα επιστρώματα με χαμηλότερη συγκέντρωση πιγμέντου Ε.Ι. Τα επιστρώματα που βασίζονται στην υδατοδιαλυτή ρητίνη, έχουν εν γένει καλύτερα αντιδιαβρωτικά χαρακτηριστικά σε σχέση με εκείνα που βασίζονται στη ρητίνη διαλύτου. Τα αντιδιαβρωτικά χαρακτηριστικά των επιστρωμάτων που περιέχουν πιγμέντο Ε.Ι (18% και 15%) είναι εφάμιλλα με τα αντιδιαβρωτικά χαρακτηριστικά του επιστρώματος του μίνιου που αποτελεί ένα τυπικό εμπορικό και πλατιά διαδεδομένο αστάρι για αντιδιαβρωτική προστασία χαλύβων. Από τα παραπάνω προκύπτει ότι τα επιστρώματα που βασίζονται σε υδατοδιαλυτές ρητίνες φιλικές προς το περιβάλλον και περιέχουν πιγμέντο Ε.Ι. αποτελούν μια πολλά υποσχόμενη λύση που συνάδει με τους κανονισμούς για την παραγωγή επιστρωμάτων χαμηλού VOC, και μπορεί να λύσει εν μέρει το πρόβλημα της διάθεσης παρέχοντας ταυτόχρονα προστασία σε μεταλλικά επιστρώματα σε βαθμό εφάμιλο του γνωστού ως αντιδιαβρωτικού και σύντομα απαγορευμένου μινίου.