碳化硅泵在磷礦磨漿系統(tǒng)的應(yīng)用

謝虎元，丁久偉，代廷濤，楊育慧

（1. 南漳龍蟒磷制品有限公司，湖北 南漳 441500；2. 湖北托馬斯流體技術(shù)有限公司，湖北 襄陽 441000）

磷礦的磨漿系統(tǒng)作為磷酸生產(chǎn)的關(guān)鍵工序，決定了后續(xù)生產(chǎn)中有效磷提取的成敗，也是提高后續(xù)生產(chǎn)效率的關(guān)鍵，渣漿泵作為生產(chǎn)輸送的關(guān)鍵設(shè)備，對系統(tǒng)設(shè)備的高效運(yùn)行起著重要作用。

南漳龍蟒磷制品有限公司（以下簡稱公司）是我國較早涉足磷化工的企業(yè)之一。磷礦漿磨漿裝置的安全高效、低成本運(yùn)行是公司不斷追求的目標(biāo)。公司磨選車間礦漿粒徑較粗，粒徑≤0.150 mm顆粒占比約68%，生產(chǎn)礦漿w（固）在55%～60%；且所用磷礦以?？蛋字窳椎V為主，磷礦莫氏硬度為5～6，w（SiO2）為22%～24%。因此，礦漿黏度較大、流動(dòng)性差，這些固體顆粒對機(jī)器設(shè)備造成嚴(yán)重的磨蝕，尤其對渣漿泵等轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的磨蝕更加嚴(yán)重。公司使用的金屬泵為xx125/570，流量為100 m3/h，揚(yáng)程為80 m。由于料漿的強(qiáng)磨蝕性，葉輪使用2 個(gè)月就需更換，泵體使用3～4 個(gè)月后喉舌部位就會(huì)磨穿，同時(shí)泵體的入口處變薄，泵體的使用壽命較短。經(jīng)過與設(shè)備廠家不斷溝通，對泵體材質(zhì)進(jìn)行更換。雖然先后使用了多種高鉻材料，但是生產(chǎn)的備件最多可以勉強(qiáng)使用4個(gè)月?；谶@種檢修和更換備件頻繁的情況，公司積極在市場尋求可替代的新材料新技術(shù)。經(jīng)過多次技術(shù)交流、論證，公司決定嘗試使用碳化硅泵產(chǎn)品。

1 碳化硅泵材料的優(yōu)勢

氮化硅結(jié)合碳化硅制品，質(zhì)地堅(jiān)硬，在非金屬材料中屬于硬度材料，莫氏硬度約為9，僅次于金剛石，具有超強(qiáng)耐磨性；化學(xué)穩(wěn)定性好，具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，能耐幾乎所有的無機(jī)酸（除氫氟酸外）以及多種有機(jī)酸的腐蝕，并具有優(yōu)良的抗氧化性、足夠的熱穩(wěn)定性。

碳化硅結(jié)合氮化硅制作的渣漿泵具有優(yōu)異的耐腐蝕性能（除氫氟酸和熱濃堿外）、耐磨蝕性能、足夠的熱穩(wěn)定性，尤其在處理濕氯、氯水、鹽水、鹽酸、醋酸等介質(zhì)時(shí)，其耐腐蝕性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過耐酸不銹鋼所具有的性能，陶瓷泵及其部件還有耐磨、不老化、不污染、易處理、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，已廣泛地用于石油、化工、化肥、制藥、食品、造紙、冶煉、化纖以及軍工等眾多工業(yè)領(lǐng)域。

2 碳化硅泵在磨漿工序上的使用

湖北托馬斯流體技術(shù)有限公司生產(chǎn)的碳化硅泵（ZVT100/50，流量100 m3/h，揚(yáng)程80 m）（見圖1），于2018年6月1日在公司脫鎂一級泵工位上安裝（全公司工況最惡劣、渣漿泵壽命最短的工位）使用，至今已使用1年有余，在進(jìn)行例行檢查時(shí)未發(fā)現(xiàn)過流件有明顯的磨蝕現(xiàn)象，使用壽命已達(dá)到原金屬泵的3倍以上。碳化硅泵的使用確保了生產(chǎn)裝置長期平穩(wěn)運(yùn)行，降低了維護(hù)成本，為公司創(chuàng)造了良好效益，同時(shí)降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，為公司下一步對渣漿泵改型提供了全新思路。

圖1 碳化硅泵

渣漿泵進(jìn)口短節(jié)使用不到2個(gè)月，就因?yàn)閻毫拥墓r迅速磨蝕、腐蝕穿孔，只能丟棄。公司聯(lián)系湖北托馬斯流體技術(shù)有限公司的技術(shù)人員根據(jù)渣漿泵的使用現(xiàn)狀、工況環(huán)境、碳化硅材料的施工特點(diǎn)、材料特性，一起制定維修方案。

丟棄的泵短節(jié)修復(fù)方案為：

（1）需加工舊的短節(jié)磨損內(nèi)表面；

（2）對涂覆表面進(jìn)行化學(xué)清洗和噴砂處理，以去除涂覆表面上的油污、雜質(zhì)，增加粘接表面積；

（3）在里面鑲嵌燒結(jié)碳化硅；

（4）采用樹脂碳化硅進(jìn)行粘結(jié)；

（5）對短接兩端法蘭密封面進(jìn)行涂覆樹脂碳化硅處理，以確保法蘭密封性能；

（6）對樹脂碳化硅涂覆層進(jìn)行熱處理固化，并消除固化層內(nèi)部應(yīng)力集中。

短節(jié)修復(fù)后已使用將近1 年，使用情況良好，也給設(shè)備使用維護(hù)提供了新思路、新方法，大大降低了設(shè)備使用維護(hù)成本。

3 碳化硅泵在磷礦磨漿系統(tǒng)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)分析

1） 脫鎂一級泵 根據(jù)目前渣漿泵ZVT100/50的使用情況，初步估算其使用壽命可以達(dá)到原金屬渣漿泵的3 倍以上，按3 倍估計(jì)，碳化硅泵比金屬泵要少更換3套備件，過流件需更換的有葉輪、泵體、前后泵蓋。一個(gè)備件更換周期節(jié)省的成本為備件的價(jià)格+倉儲(chǔ)保管+人工費(fèi)，見表1。

表1 備件更換周期的成本

2） 修復(fù)泵短節(jié) 以前的舊短節(jié)只能丟棄，現(xiàn)經(jīng)修復(fù)可以作為新備件使用，而且，還可以不斷修復(fù)重復(fù)使用，降低采購成本。

4 結(jié)束語

通過不斷檢驗(yàn)碳化硅泵在磷礦脫鎂一級泵工位上的使用，公司也不斷嘗試在磷酸的其他工位使用碳化硅泵，也帶來了較好的使用效果。從最開始的使用到現(xiàn)在，碳化硅泵備件的更換及維護(hù)量減少都給公司帶來了實(shí)際的效益。脫鎂磷礦渣漿泵及短節(jié)的修復(fù)更是給公司提供了設(shè)備維護(hù)的新思路，也為公司創(chuàng)造了實(shí)實(shí)在在的價(jià)值。