化工泵在除鹽工藝中的應(yīng)用

摘 " "要：現(xiàn)如今，鋰及其化合物在現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)中已經(jīng)占據(jù)了重要的地位，從軍事到民用工業(yè)、從尖端科技到人們的日常生活都離不開鋰產(chǎn)品的應(yīng)用。在全球已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的鋰資源中，鹽湖鹵水中的鋰資源約占90%，自20世紀(jì)80年代以來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)了鹽湖鹵水中含有大量外源鋰資源，經(jīng)過(guò)二十多年的研究和開發(fā)，鹽湖鹵水中的鋰逐漸成為碳酸鋰、金屬鋰和各種鋰化合物的主要來(lái)源。目前，鹽湖鹵水提鋰是鋰鹽生產(chǎn)和研究的熱點(diǎn)，2205、2507等雙相不銹鋼材質(zhì)，綜合了鐵素體和奧氏體的有益性能，具有較高的強(qiáng)度和良好的韌性、較高的抗點(diǎn)蝕，縫隙腐蝕，應(yīng)力腐蝕，均勻腐蝕的能力，將用此材料制作的化工泵應(yīng)用于青海鹽湖提鋰項(xiàng)目，提高了提鋰的效率，有推廣應(yīng)用的實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：鹽湖提鋰;化工泵;除鹽;雙相不銹鋼;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TQ085 " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " " " " " " 文章編號(hào)：1004-7344（2019）03-0282-02

1 "產(chǎn)品開發(fā)背景

鋰作為自然界最輕的金屬，具有極強(qiáng)的電化學(xué)活性和延展性能，鋰及其化合物以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)被公認(rèn)為是新型的綠色能源材料，廣泛應(yīng)用于潤(rùn)滑劑、制藥、電池、原子能、航天等領(lǐng)域[1～2]。據(jù)了解，目前世界范圍內(nèi)開采的鋰僅有30%來(lái)自礦石，其余70%都來(lái)自鹽湖鹵水;而我國(guó)的鋰產(chǎn)業(yè)則是鹽湖鹵水提鋰比例很低，礦石提鋰占比反而高達(dá)80%。究其原因，高原地區(qū)鹽湖鹵水提鋰技術(shù)雖已成熟，但由于企業(yè)生產(chǎn)管理、技術(shù)應(yīng)用等方面的問(wèn)題，導(dǎo)致生產(chǎn)效益較低，難以達(dá)產(chǎn)、擴(kuò)產(chǎn)。因此，要實(shí)現(xiàn)鹽湖鹵水提鋰的產(chǎn)業(yè)化，需要做好技術(shù)研發(fā)與攻關(guān)工作[3]。邦浦集團(tuán)承擔(dān)制作的除鹽工藝用化工泵應(yīng)用于青海鹽湖提鋰項(xiàng)目提高了提鋰的效率，已經(jīng)見到了良好的發(fā)展前景。有推廣應(yīng)用的實(shí)際意義。

2 "化工泵的構(gòu)造

2.1 "泵 殼

作為離心泵重要工作部件之一的泵殼，其內(nèi)腔是螺旋型的液道，把葉輪當(dāng)中甩出來(lái)的液體進(jìn)行統(tǒng)一的收集，是液體流通的通道;蝸殼擴(kuò)散通道還會(huì)漸漸的擴(kuò)大，成為能量的轉(zhuǎn)換裝置。

2.2 "葉 輪

離心泵是通過(guò)葉輪對(duì)液體進(jìn)行統(tǒng)一作功，然后運(yùn)行，葉輪有開式、半開式、閉式等幾種型式。開式葉輪一般用于對(duì)一些含有顆粒液體的懸浮物進(jìn)行輸送，其效率在三種型式中是最低的;半閉式的可以對(duì)含固體懸浮物的一些液體或者漿料進(jìn)行輸送，效率不是太高;閉式的葉輪適合干凈液體的輸送，效率相對(duì)較高。

2.3 "軸與軸承

離心泵的泵軸一端進(jìn)行聯(lián)軸器的聯(lián)結(jié)，一端進(jìn)行葉輪的固定，依據(jù)泵大小的不同，可以選用滑動(dòng)軸承或者滾動(dòng)軸承。

2.4 "軸封裝置

離心泵的軸封裝置既可以避免外面的空氣向泵殼內(nèi)漏入，還可以避免高壓的液體發(fā)生沿泵殼內(nèi)沿四周向外漏出的現(xiàn)象[3～4]。

3 "設(shè)計(jì)思路及實(shí)施方法

筆者推薦除鹽工藝中的化工泵選用的材質(zhì)選用2205、2507，為雙相不銹鋼，其中2205為標(biāo)準(zhǔn)雙相不銹鋼，2507為超級(jí)雙相不銹鋼。雙向不銹鋼具有以下特點(diǎn)及性能：

（1）物理性能及力學(xué)性能

雙相不銹鋼在室溫條件共存鐵素體和奧氏體相，比例各占50%左右，且綜合了鐵素體和奧氏體的有益性能，具有較高的強(qiáng)度和良好的韌性，在常溫條件下屈服強(qiáng)度為一般奧氏體的2倍;有較高的Cr、Mo、N等元素，具有較高的抗點(diǎn)蝕，縫隙腐蝕，應(yīng)力腐蝕，均勻腐蝕的能力;材料具有低的熱膨脹，低于奧氏體不銹鋼，與碳鋼和合金鋼接近。

（2）耐腐蝕特性

在絕大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)奧氏體不銹鋼應(yīng)用的環(huán)境中，雙相不銹鋼都顯示較高的耐蝕性能，由于含鉻量高，在氧化性酸中很有利，并且含有足夠量的鉬和鎳，能耐中等還原性酸介質(zhì)腐蝕，較高的含鉻、鉬、氮含量使他們具有很好的耐氯化物點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性能。其雙相結(jié)構(gòu)在可能發(fā)生氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂的環(huán)境中是一個(gè)優(yōu)勢(shì)，如果雙相不銹鋼的顯微組織含有至少25～30%鐵素體，則耐氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂遠(yuǎn)比奧氏體不銹鋼304或316好。鐵素體對(duì)氫敏感，因此在氫有可能進(jìn)入金屬，導(dǎo)致氫脆的環(huán)境或應(yīng)用中，雙相不銹鋼耐蝕性不高。

不銹鋼的耐點(diǎn)腐蝕指數(shù)PRE（Pitting Resistance Equivalent）=%Cr+3.3×%Mo+16×%N。

軋制退火的雙相不銹鋼和奧氏體不銹鋼在120℃（248°F）氯化鈉溶液液滴蒸發(fā)試驗(yàn)中的耐應(yīng)力腐蝕斷裂（性能造成斷裂的應(yīng)力以屈服強(qiáng)度的百分?jǐn)?shù)表示）（來(lái)源Outokumpu）。

4 "青海鹽湖項(xiàng)目提鋰實(shí)例

4.1 "項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于青海東臺(tái)吉乃爾鹽湖，是采用鹽鹵水為原料進(jìn)行制鋰，全部項(xiàng)目采用泵類產(chǎn)品由邦浦集團(tuán)承擔(dān)制作，第一批合同數(shù)量為167臺(tái)，第二批合同數(shù)量為87臺(tái)，第三批合同數(shù)量為17臺(tái)，新增數(shù)量24臺(tái)。合計(jì)總數(shù)量295臺(tái)。項(xiàng)目泵用材質(zhì)：全部采用2507、2205、316L、304材質(zhì)。少量采用HT200+襯氟材質(zhì)。泵的結(jié)構(gòu)形式主要有：BPMC系列臥式多級(jí)離心泵、BPA、BPE系列流程泵、BPL系列立式離心泵。參數(shù)范圍：流量：2～1000m3/h，揚(yáng)程：15～400m，轉(zhuǎn)速：980、1475、2950r/min，功率：2.2～250kW。隨流程的不同需求，部分位號(hào)流程泵進(jìn)口壓力：1.5MPa、1.8MPa、2.0MPa、2.4MPa、2.5MPa、3.7MPa、4.7MPa。最高工作壓力：6.3MPa。輸送介質(zhì)：常溫，PH=6-8，Cl-=200-340000ppm。

4.2 "選用泵型及特點(diǎn)

本次工程主要運(yùn)用的BPMC系列臥式多級(jí)離心泵、BPA、BPE系列流程泵，其材質(zhì)均為雙相不銹鋼，其參數(shù)如下：

BPMC系列臥式多級(jí)離心泵：

（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

BPMC系列為徑向剖分、節(jié)段式、臥式多級(jí)離心泵。

（2）應(yīng)用范圍

輸送清潔和稍有污染、低溫和高溫、化學(xué)中性和腐蝕介質(zhì)。

4.3 "項(xiàng)目運(yùn)行情況

“膜法提鋰”工藝進(jìn)行膜分離提取碳酸鋰產(chǎn)業(yè)化研究[5～6]，建成電池級(jí)碳酸鋰中試生產(chǎn)線[7～10]，重點(diǎn)開展了化工流程泵在系統(tǒng)中應(yīng)用一系列重大課題研究，由于系統(tǒng)采用多級(jí)分離，采用化工流程泵在系統(tǒng)中逐級(jí)增壓，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)中核心設(shè)備化工流程泵對(duì)系統(tǒng)自動(dòng)化提升與柔性化改造。

項(xiàng)目從試運(yùn)行到目前已有16月，系統(tǒng)中各類泵產(chǎn)品經(jīng)歷了多次考驗(yàn)，現(xiàn)在已穩(wěn)定生產(chǎn)。首先，最為重要的是水泵的材質(zhì)，就目前運(yùn)行情況來(lái)看，除了個(gè)別零件因鑄造缺陷，造成滲漏外，其它零件均沒(méi)有出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，說(shuō)明材質(zhì)2205、2507是適合此種“膜法提鋰”工藝的，可大面積推廣。

主要存在的問(wèn)題：

（1）試運(yùn)行階段，由于系統(tǒng)原因，有大量雜物進(jìn)入系統(tǒng)，導(dǎo)致起輸送作用的水泵，經(jīng)常出現(xiàn)堵塞故障，機(jī)封損壞。后來(lái)，在進(jìn)口處設(shè)置特殊過(guò)濾網(wǎng)，此類問(wèn)題大大減少。

（2）部分工段出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象，導(dǎo)致機(jī)封失效，及時(shí)對(duì)機(jī)封進(jìn)行了更改。

（3）項(xiàng)目所在地，冬季氣溫低，部分機(jī)封的橡膠密封件損壞，及時(shí)進(jìn)行了更換。

綜上，對(duì)機(jī)封、系統(tǒng)進(jìn)行了部分的改造，個(gè)別零件因鑄造缺陷，造成滲漏，除這些以外，沒(méi)有大的不合理選型和選材，說(shuō)明BPMC系列臥式多級(jí)離心泵、BPA、BPE系列流程泵、BPL系列立式離心泵等泵型適合”膜法提鋰”工藝。2205、2507的材質(zhì)耐腐性能優(yōu)秀，能夠應(yīng)有在Cl-含量高達(dá)340000ppm的系統(tǒng)當(dāng)中。對(duì)其它的化工系統(tǒng)也有重要的參考意義。

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收稿日期：2018-12-8