化工泵在除鹽工藝中的應用

摘 " "要：現如今，鋰及其化合物在現代工業和科學技術中已經占據了重要的地位，從軍事到民用工業、從尖端科技到人們的日常生活都離不開鋰產品的應用。在全球已經發現的鋰資源中，鹽湖鹵水中的鋰資源約占90%，自20世紀80年代以來，人們發現了鹽湖鹵水中含有大量外源鋰資源，經過二十多年的研究和開發，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源。目前，鹽湖鹵水提鋰是鋰鹽生產和研究的熱點，2205、2507等雙相不銹鋼材質，綜合了鐵素體和奧氏體的有益性能，具有較高的強度和良好的韌性、較高的抗點蝕，縫隙腐蝕，應力腐蝕，均勻腐蝕的能力，將用此材料制作的化工泵應用于青海鹽湖提鋰項目，提高了提鋰的效率，有推廣應用的實際意義。

關鍵詞：鹽湖提鋰;化工泵;除鹽;雙相不銹鋼;應用

中圖分類號：TQ085 " " " " " "文獻標識碼：A " " " " " " " 文章編號：1004-7344（2019）03-0282-02

1 "產品開發背景

鋰作為自然界最輕的金屬，具有極強的電化學活性和延展性能，鋰及其化合物以其獨特的優點被公認為是新型的綠色能源材料，廣泛應用于潤滑劑、制藥、電池、原子能、航天等領域[1～2]。據了解，目前世界范圍內開采的鋰僅有30%來自礦石，其余70%都來自鹽湖鹵水;而我國的鋰產業則是鹽湖鹵水提鋰比例很低，礦石提鋰占比反而高達80%。究其原因，高原地區鹽湖鹵水提鋰技術雖已成熟，但由于企業生產管理、技術應用等方面的問題，導致生產效益較低，難以達產、擴產。因此，要實現鹽湖鹵水提鋰的產業化，需要做好技術研發與攻關工作[3]。邦浦集團承擔制作的除鹽工藝用化工泵應用于青海鹽湖提鋰項目提高了提鋰的效率，已經見到了良好的發展前景。有推廣應用的實際意義。

2 "化工泵的構造

2.1 "泵 殼

作為離心泵重要工作部件之一的泵殼，其內腔是螺旋型的液道，把葉輪當中甩出來的液體進行統一的收集，是液體流通的通道;蝸殼擴散通道還會漸漸的擴大，成為能量的轉換裝置。

2.2 "葉 輪

離心泵是通過葉輪對液體進行統一作功，然后運行，葉輪有開式、半開式、閉式等幾種型式。開式葉輪一般用于對一些含有顆粒液體的懸浮物進行輸送，其效率在三種型式中是最低的;半閉式的可以對含固體懸浮物的一些液體或者漿料進行輸送，效率不是太高;閉式的葉輪適合干凈液體的輸送，效率相對較高。

2.3 "軸與軸承

離心泵的泵軸一端進行聯軸器的聯結，一端進行葉輪的固定，依據泵大小的不同，可以選用滑動軸承或者滾動軸承。

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漏入，還可以避免高壓的液體發生沿泵殼內沿四周向外漏出的現象[3～4]。

3 "設計思路及實施方法

筆者推薦除鹽工藝中的化工泵選用的材質選用2205、2507，為雙相不銹鋼，其中2205為標準雙相不銹鋼，2507為超級雙相不銹鋼。雙向不銹鋼具有以下特點及性能：

（1）物理性能及力學性能

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，具有較高的強度和良好的韌性，在常溫條件下屈服強度為一般奧氏體的2倍;有較高的Cr、Mo、N等元素，具有較高的抗點蝕，縫隙腐蝕，應力腐蝕，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

在絕大多數標準奧氏體不銹鋼應用的環境中，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腐蝕，較高的含鉻、鉬、氮含量使他們具有很好的耐氯化物點蝕和縫隙腐蝕性能。其雙相結構在可能發生氯化物應力腐蝕斷裂的環境中是一個優勢，如果雙相不銹鋼的顯微組織含有至少25～30%鐵素體，則耐氯化物應力腐蝕斷裂遠比奧氏體不銹鋼304或316好。鐵素體對氫敏感，因此在氫有可能進入金屬，導致氫脆的環境或應用中，雙相不銹鋼耐蝕性不高。

不銹鋼的耐點腐蝕指數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試驗中的耐應力腐蝕斷裂（性能造成斷裂的應力以屈服強度的百分數表示）（來源Outokumpu）。

4 "青海鹽湖項目提鋰實例

4.1 "項目概況

本項目位于青海東臺吉乃爾鹽湖，是采用鹽鹵水為原料進行制鋰，全部項目采用泵類產品由邦浦集團承擔制作，第一批合同數量為167臺，第二批合同數量為87臺，第三批合同數量為17臺，新增數量24臺。合計總數量295臺。項目泵用材質：全部采用2507、2205、316L、304材質。少量采用HT200+襯氟材質。泵的結構形式主要有：BPMC系列臥式多級離心泵、BPA、BPE系列流程泵、BPL系列立式離心泵。參數范圍：流量：2～1000m3/h，揚程：15～400m，轉速：980、1475、2950r/min，功率：2.2～250kW。隨流程的不同需求，部分位號流程泵進口壓力：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：常溫，PH=6-8，Cl-=200-340000ppm。

4.2 "選用泵型及特點

本次工程主要運用的BPMC系列臥式多級離心泵、BPA、BPE系列流程泵，其材質均為雙相不銹鋼，其參數如下：

BPMC系列臥式多級離心泵：

（1）結構特點

BPMC系列為徑向剖分、節段式、臥式多級離心泵。

（2）應用范圍

輸送清潔和稍有污染、低溫和高溫、化學中性和腐蝕介質。

4.3 "項目運行情況

“膜法提鋰”工藝進行膜分離提取碳酸鋰產業化研究[5～6]，建成電池級碳酸鋰中試生產線[7～10]，重點開展了化工流程泵在系統中應用一系列重大課題研究，由于系統采用多級分離，采用化工流程泵在系統中逐級增壓，實現了系統中核心設備化工流程泵對系統自動化提升與柔性化改造。

項目從試運行到目前已有16月，系統中各類泵產品經歷了多次考驗，現在已穩定生產。首先，最為重要的是水泵的材質，就目前運行情況來看，除了個別零件因鑄造缺陷，造成滲漏外，其它零件均沒有出現嚴重的腐蝕現象，說明材質2205、2507是適合此種“膜法提鋰”工藝的，可大面積推廣。

主要存在的問題：

（1）試運行階段，由于系統原因，有大量雜物進入系統，導致起輸送作用的水泵，經常出現堵塞故障，機封損壞。后來，在進口處設置特殊過濾網，此類問題大大減少。

（2）部分工段出現結晶現象，導致機封失效，及時對機封進行了更改。

（3）項目所在地，冬季氣溫低，部分機封的橡膠密封件損壞，及時進行了更換。

綜上，對機封、系統進行了部分的改造，個別零件因鑄造缺陷，造成滲漏，除這些以外，沒有大的不合理選型和選材，說明BPMC系列臥式多級離心泵、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的材質耐腐性能優秀，能夠應有在Cl-含量高達340000ppm的系統當中。對其它的化工系統也有重要的參考意義。

參考文獻

[1]夏子航，李少鵬.青海鹽湖提鋰熬出“鋰想”已進入鋰電產業鏈[J].電動自行車，2018（6）：17～19.

[2]趙秦藝.淺談鹽湖鹵水中鋰元素的分布及提鋰技術[J].福建質量管理，2018（4）：295.

[3]溫德凡.除鹽水系統離心泵的安全運行探討[J].中國石油和化工標準與質量，2011，31（10）：274.

[4]何智東，劉雪垠，宋冬梅.雙吸離心泵優化分析[J].機械，2018，45（8）：26～29.

收稿日期：2018-12-8