電動調節閥在鈉還原體系中的應用與研究

顏景熠，董學成，杜 蟄，李永剛，吳 波，趙春霞

（1.寧夏東方鉭業股份有限公司，寧夏 石嘴山 753000；2 國家鉭鈮特種金屬材料工程技術研究中心，寧夏 石嘴山 753000）

長期以來鈉還原氟鉭酸鉀體系中控制注鈉的調節閥為手動調節閥，因為生產技術的落后，相關設備生產廠家加工水平和生產工藝的落后，一直在使用手動調節閥，給生產中帶來很大的不便。因為是手工操作的問題，經常導致鈉注入量的不穩定，反應下鈉量過快造成反應容器溫度過高，影響反應容器的使用壽命，也存在很大的安全隱患。反應下鈉量太慢，會降低鉭粉的回收率。而且以上兩種情況都會對產品性能造成超預期的不良影響。一旦手動閥門損壞，鈉就會從容器中不受控制的注入到反應容器中，造成不良影響和不必要的損失。這些問題一直影響著注鈉量的變化，由于無法實現下鈉量的精密控制，導致鉭粉的產品性能無法提升。鉭粉技術進步的需求，需要將鈉還原體系中控制注鈉的調節閥改為電動調節閥，以期解決注鈉系統中氧化還原反應的穩定性控制[1]。

1 對于以上這兩種閥門的優、劣式對比

1.1 手動調節閥與電動調節閥的結構差異

為了更好的說明電動調節閥使用工作原理，對手動調節閥和電動調節閥工作原理進行對比，閥門介紹如下。手動調節閥主要由閥體、啟閉構件和閥蓋三部分組成。閥座在閥體上，閥桿帶動手動截止閥的啟閉件做升降運動，閥瓣與閥座的離合，使手動截止閥啟閉。啟閉機構由閥瓣、閥桿和驅動裝置（手輪）組成，閥桿用梯形螺紋擰在閥蓋上，手輪和閥瓣固定在閥桿的上下兩端，轉動手輪，閥桿可升起或降落，以帶動閥瓣靠近或離開閥座來關閉和開啟，閥瓣與閥座密切相配，靠閥桿的壓力使閥瓣緊壓在閥座上，這時手動截止閥處于完全關閉狀態，閥門嚴密不漏。

為了解決手動調節閥在鈉還原體系中精密控制的問題，現專門設計了電動調節閥門，及波紋管密封小口徑單座調節閥。電動調節閥由執行機構和閥體組成，閥體又由閥芯、閥座、閥桿、上蓋等組成。上蓋由雙頭螺栓和螺母連接，中間采用波紋管結構來密封閥桿，防止介質從內部流出。閥體材質為耐腐蝕合金，填料材質為聚四氟乙烯。芯座材質使用不銹鋼。波紋管材質也為不銹鋼。執行機構采用電動執行機構，該執行機構的控制采用數模結合電控方式，由模擬電路實現控制功能，數字電路完成動態監控，保證執行機構安全可靠運行。電動執行機構由電機驅動閥芯，沿著導向筒上下移動[2]。

圖1 手動調節閥示意圖

圖2 電動調節閥示意圖

將此電動調節閥應用于鈉還原體系中用于控制注鈉的調節閥。

1.2 使用電動調節閥的優勢

因電動調節閥采用數模結合的電控方式，保證執行機構安全可靠運行。

現場操作人員可以對閥門進行異地操作控制，防止突發意外造成人員不必要的傷害。

實現注鈉方式的自動化控制，確保下鈉量的精密、穩定。同時可以解放勞動力，減少人員勞動強度。確保操作過程的一致性,實現工業化、標準化、信息化生產。

2 兩種閥門的應用試驗及結果

2.1 實驗方案設計

（1）將兩種閥門應用于同一成熟的鈉還原氟鉭酸鉀反應工藝設計；

（2）選定現有的鈉還原反應裝備；

（3）將以上兩種閥門分別安裝在選定的同一個鈉還原反應裝備上；

（4）使用1.3 中提到的反應裝備上分別生產八批爐次進行產品差異性比較；

（5）為了區別這兩種閥門對產品的不同影響，將使用手動調節閥生產的產品，用字母A 表示，使用電動調節閥生產的產品，用字母B 表示，看哪個閥門使用效果更好[3]。

2.2 測試結果

2.2.1 比表面積（BET）的測試

利用貝士德儀器科技（ 北京）有限公司生產的3H-2000BET-M 型全自動氮吸附比表面積測試儀，分析了樣品A、B 樣品的比表面積（BET），相關結果列于表1、圖3。

表1 樣品A、樣品B 的比表面積 單位：m2/g

圖3 不同注鈉方式下樣品比表面積的波動圖

由表1 和圖3 可以看出采用電動調節閥制備的樣品比表面積波動性小，穩定，易于控制。

2.2.2 費氏平均粒徑的測試

利用丹東華宇儀器有限公司的費氏亞篩分儀分析了樣品A、樣品B 的費氏平均粒徑（FSSS），費氏平均粒徑是用費氏亞篩分儀通過氣透法測定裝填在金屬管里的粉末的流速得到的，相關結果列于表2、圖4。

表2 樣品A、樣品B 的費氏平均粒徑 單位：μm

圖4 不同注鈉方式下樣品費氏平均粒徑的波動圖

由表2 和圖4 可以看出采用電動調節閥制備的樣品FSSS 波動性小，穩定，易于控制。

2.2.3 氧含量的測試

利用美國LECO CS 廠家生產的LECO CS-436 型氧氮分析儀，分析了樣品A、樣品B 的氧含量，相關結果列于表3、圖5。

表3 樣品A、樣品B 中氧含量 單位：ppm

圖5 不同注鈉方式下樣品氧含量的波動圖

由表3 和圖5 可以看出采用電動調節閥制備的樣品氧含量波動性小，穩定，易于控制。

2.2.4 實驗結果

從表1 和圖3 可以看出:采用電動調節閥制備的樣品B 比采用手動調節閥制備的樣品A 比表面積波動性小，穩定，易于控制。

從表2 和圖4 可以看出:采用電動調節閥制備的樣品B 比采用手動調節閥制備的樣品A 費氏平均粒徑波動性小，穩定，易于控制[4-6]。

從表3 和圖5 可以看出:采用電動調節閥制備的樣品B 比采用手動調節閥制備的樣品A 氧含量波動性小，穩定，易于控制。

3 結果結論

該文通過對電動調節閥在鈉還原生產中的應用進行了分析，提出電動調節閥對鉭粉的一致性有重要的影響，與手動調節閥相比產品的性能穩定性更好，電動調節閥更易于控制，因此電動調節閥更適用于鈉還原體系的生產。