碳化硅泵在磷礦磨漿系統的應用

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有限公司，湖北 襄陽 441000）

磷礦的磨漿系統作為磷酸生產的關鍵工序，決定了后續生產中有效磷提取的成敗，也是提高后續生產效率的關鍵，渣漿泵作為生產輸送的關鍵設備，對系統設備的高效運行起著重要作用。

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之一。磷礦漿磨漿裝置的安全高效、低成本運行是公司不斷追求的目標。公司磨選車間礦漿粒徑較粗，粒徑≤0.150 mm顆粒占比約68%，生產礦漿w（固）在55%～60%；且所用磷礦以保康白竹磷礦為主，磷礦莫氏硬度為5～6，w（SiO2）為22%～24%。因此，礦漿黏度較大、流動性差，這些固體顆粒對機器設備造成嚴重的磨蝕，尤其對渣漿泵等轉動設備的磨蝕更加嚴重。公司使用的金屬泵為xx125/570，流量為100 m3/h，揚程為80 m。由于料漿的強磨蝕性，葉輪使用2 個月就需更換，泵體使用3～4 個月后喉舌部位就會磨穿，同時泵體的入口處變薄，泵體的使用壽命較短。經過與設備廠家不斷溝通，對泵體材質進行更換。雖然先后使用了多種高鉻材料，但是生產的備件最多可以勉強使用4個月。基于這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。經過多次技術交流、論證，公司決定嘗試使用碳化硅泵產品。

1 碳化硅泵材料的優勢

氮化硅結合碳化硅制品，質地堅硬，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，具有超強耐磨性；化學穩定性好，具有優異的耐腐蝕性能，能耐幾乎所有的無機酸（除氫氟酸外）以及多種有機酸的腐蝕，并具有優良的抗氧化性、足夠的熱穩定性。

碳化硅結合氮化硅制作的渣漿泵具有優異的耐腐蝕性能（除氫氟酸和熱濃堿外）、耐磨蝕性能、足夠的熱穩定性，尤其在處理濕氯、氯水、鹽水、鹽酸、醋酸等介質時，其耐腐蝕性遠遠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、環保的優點，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領域。

2 碳化硅泵在磨漿工序上的使用

湖北托馬斯流體技術有限公司生產的碳化硅泵（ZVT100/50，流量100 m3/h，揚程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，在進行例行檢查時未發現過流件有明顯的磨蝕現象，使用壽命已達到原金屬泵的3倍以上。碳化硅泵的使用確保了生產裝置長期平穩運行，降低了維護成本，為公司創造了良好效益，同時降低工人勞動強度，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

渣漿泵進口短節使用不到2個月，就因為惡劣的工況迅速磨蝕、腐蝕穿孔，只能丟棄。公司聯系湖北托馬斯流體技術有限公司的技術人員根據渣漿泵的使用現狀、工況環境、碳化硅材料的施工特點、材料特性，一起制定維修方案。

丟棄的泵短節修復方案為：

（1）需加工舊的短節磨損內表面；

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

（3）在里面鑲嵌燒結碳化硅；

（4）采用樹脂碳化硅進行粘結；

（5）對短接兩端法蘭密封面進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行熱處理固化，并消除固化層內部應力集中。

短節修復后已使用將近1 年，使用情況良好，也給設備使用維護提供了新思路、新方法，大大降低了設備使用維護成本。

3 碳化硅泵在磷礦磨漿系統應用的經濟分析

1） 脫鎂一級泵 根據目前渣漿泵ZVT100/50的使用情況，初步估算其使用壽命可以達到原金屬渣漿泵的3 倍以上，按3 倍估計，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。一個備件更換周期節省的成本為備件的價格+倉儲保管+人工費，見表1。

表1 備件更換周期的成本

2） 修復泵短節 以前的舊短節只能丟棄，現經修復可以作為新備件使用，而且，還可以不斷修復重復使用，降低采購成本。

4 結束語

通過不斷檢驗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在，碳化硅泵備件的更換及維護量減少都給公司帶來了實際的效益。脫鎂磷礦渣漿泵及短節的修復更是給公司提供了設備維護的新思路，也為公司創造了實實在在的價值。