氧化鋁廠防腐隔膜泵使用的可行性研究

王志旺

（中國有色（沈陽）泵業有限公司，遼寧 沈陽 110144）

1 耐酸泵的可用性研究背景

近年來隨著國內能源價格的迅速上升，國家對氧化鋁工藝產業鏈的節能問題提出了非常嚴格的要求，并且制定了相關政策和標準，因此節能將成為以后氧化鋁發展的主旋律。現在鋁土礦品位不斷下降以及現有氧化鋁生產方法能耗較大、以及對環境的污染一直得不到有效的解決。這些因素一直制約著氧化鋁的生產和發展。“一步酸溶法”循環流化床粉煤灰制備氧化鋁成套工藝技術能夠緩解我國鋁土礦資源緊缺局面，綜合我國富含高鋁煤礦資源的優勢，具有廣闊的開發前景[1]。“一步酸溶法”工藝采用中溫（≤160℃）低壓（≤1Mpa）直接酸溶的方法提取氧化鋁，因此其工藝過程含有約31%的鹽酸，強酸介質的腐蝕性對漿體的輸送設備提出了較高的要求，漿體溶出指標如下表所示：

表1 高鋁礦中礦漿溶出指標

2 國內外耐酸泵發展現狀及發展前景

隨著科技的不斷發展，耐酸泵在化工、冶金、電力、造紙、食品、制藥、合成纖維等工業中占有越來越重要的地位。現在國內外的耐酸泵主要包括全塑泵、襯里泵、陶瓷泵等產品。近些年來隨著高分子材料科學的發展，國內外非金屬化工泵發展迅速，在防腐泵的產量中占有絕對優勢[2]。

圖1 隔膜泵的泵體

非金屬材料具有優良的耐腐蝕性能，其中耐腐蝕塑料能適應絕大多數強酸、強堿腐蝕環境，與金屬材料相比具有價格、成本優勢[3]。非金屬材料雖然能夠適應惡劣的酸堿腐蝕環境，但是其承受拉應力時容易產生應力開裂，同時受工藝、結構、材料、密封上的限制，使得塑料泵在高溫、高壓、密封和使用壽命等特性上具有一定的局限性，限制了塑料泵的發展和應用。

圖2 酸堿腐蝕環境下塑料泵葉片圖

陶瓷不但具有較高的耐腐蝕性能,而且具有良好的硬度、耐壓強度高、耐磨性好。

陶瓷除氫氟酸熱堿外，對其它液體都具有良好的耐腐蝕性。陶瓷泵是最早應用的非金屬泵之一，但是陶瓷對機械沖擊和熱沖擊比較敏感，因此要盡量降低受沖擊力的工況，并避免冷熱驟變；同時陶瓷的結構工藝性能較差，在應用中也受到一定的限制。

襯膠泵是通過特殊的工藝將橡膠附著于過流件的內壁,使用時正確選擇橡膠類型，以滿足用戶不同工況的要求。隔膜泵作為氧化鋁生產工藝系統中料漿輸送的核心設備已經得到廣泛的應用。

圖3 襯膠泵閥件內部結構

3 耐鹽酸防腐隔膜泵的可行性研究

現在氧化鋁主要通過堿液提取氧化鋁，堿性的漿體對金屬的腐蝕非常小，隔膜泵的過流部件完全可以使用碳鋼或合金鋼等。

“一步酸溶法”氧化鋁溶出工藝系統與現有堿法生產氧化鋁工藝的區別在于使用將粉煤灰與鹽酸混合直接酸溶的方法提取氧化鋁。

根據輸送料漿介質的特性及隔膜泵的結構特點建立技術攻關點并采用理論分析和試驗數據相結合的方式進行分析研究，為進一步的產品設計提供依據。“一步酸溶法”提取氧化鋁生產工藝含有約31%鹽酸的漿體對金屬有很強的腐蝕性。

輸送泵使用過鈦合金材質的離心泵和非金屬材質的氣動隔膜泵，但是效果均不理想。在強酸、高溫、高轉速共同影響下材料的使用壽命非常低。鹽酸作對金屬部件有很強腐蝕性且腐蝕速度快，過流件采用合金鋼和碳鋼的隔膜泵無法適應其工況條件，因此解決過流件的耐腐蝕性是關鍵性技術難題。

同時進出料中閥件的耐沖擊性和腐蝕性也是一個亟需解決的技術難題。

圖4 耐鹽酸防腐隔膜泵的閥箱體

料漿主要與液力端中的隔膜腔、進出料閥、料漿緩沖裝置以及進出料管道接觸，防腐結構主要考慮包括材料的選擇、結構的研究以及密封材料的選擇。考慮到內襯結構的特殊性，需要重新對過流部件的結構重新設計，必須滿足過流部件結構簡單、易于操作同時符合內襯的結構要求。酸性介質及新的防腐結構需要有針對性的進行密封結構及密封材料進行重新研究。

4 耐鹽酸防腐隔膜泵前景展望

耐鹽酸防腐隔膜泵是一項新的技術突破，對于料漿輸送行業來說是具有重大的戰略意義和現實意義。不僅可以解決我國鋁土礦短缺的新創舉，同時對發展煤炭伴生資源經濟產業是一項新的舉措。

同時也是變廢為寶、改善環境的新技術，實現節能減排、綠色循環經濟的新成果，對保證我國工業的健康持續穩定發展起到一定的推動作用。

而耐鹽酸防腐隔膜泵作為該系統中漿體輸送核心設備，不僅填補國內外鹽酸防腐隔膜泵的空白，同時對擴充往復泵應用行業領域的發展有重大的促進作用，能夠推進本行業領域的科技創新。