橡膠-玻璃鋼復(fù)合襯里在硫酸法鈦白生產(chǎn)

橡膠 硫酸法 鈦白生產(chǎn) 水解攪拌中 應(yīng)用的探討 李步斌 （ 攀鋼集團(tuán)鈦業(yè)有限責(zé)任公司 ） 摘要： 對硫酸法鈦白水解攪拌防腐襯里存在的缺陷與不足進(jìn)行闡述與分析，對橡膠 橡膠 關(guān)鍵詞： 硫酸法鈦白 ； 橡膠 水解攪拌 0 引 言 化工設(shè)備及管件在使用中經(jīng)常接觸液態(tài)或氣態(tài)腐蝕性介質(zhì) ,化工防腐顯得極為重要。目前 化工設(shè)備 常用的防腐方式分為防腐襯里和防腐涂料，防腐襯里 主要作為設(shè)備的內(nèi)襯，而防腐涂料主要應(yīng)用在設(shè)備及管件的外防腐方面。防腐襯里 應(yīng)用范圍較廣泛的主要有橡膠襯里 、 玻璃鋼襯里 、鉛襯里、耐酸磚板襯里等 。襯里是采用一定厚度的 材料 復(fù)合在基體表面，形成連續(xù)完整的覆蓋層，以隔離腐蝕介質(zhì)，達(dá)到防止基體 腐蝕的目的 ，而 橡膠或玻璃鋼襯里 由于具有較好的耐酸、耐堿和防滲性能， 在硫酸法鈦白生產(chǎn)中廣為應(yīng)用。復(fù)合襯里就是采用兩種及兩種以上的防腐方式，結(jié)合防腐材料的各自優(yōu)點(diǎn)而產(chǎn)生的一種傳統(tǒng)而可靠的防腐方法。 常用的復(fù)合襯里一般為橡膠 玻璃鋼 鉛 筆者 旨在探討橡膠 1 鈦白生產(chǎn)水解現(xiàn)狀 目前 國內(nèi) 鈦白粉 生產(chǎn)主要采用硫酸法，其主要工藝過程為：鈦鐵礦準(zhǔn)備 酸解 鈦液凈化 鈦液濃縮 晶種和水解 偏鈦酸凈化 鹽處理和過濾 鍛燒 后處理。 水解是硫 酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝的核心部分 ， 其中 自生晶種稀釋法水解國內(nèi) 應(yīng)用最為普及。在水解過程中， 鈦液通過蒸汽直接加熱水解，介質(zhì)條件為 含硫酸 17%23%，溫度最高達(dá) 114 ，攪拌速度控制為 10 r/水解時間為 5.5 h 左右 1。 水解系統(tǒng) 的工況條件決定了 攪拌材質(zhì) 必須具有 耐蝕、耐磨、耐溫 的 特性 。 攀鋼鈦白粉廠老線水解攪拌 采用 的 材質(zhì)為碳鋼襯環(huán)氧玻璃鋼；新線水解攪拌 采用的材質(zhì)為碳鋼襯橡膠 。 目前存在問題為 玻璃鋼襯里層易起層開裂，橡膠襯里層易變形、龜裂 ， 攪拌腐蝕破壞速度快， 嚴(yán)重影響生產(chǎn)的順行，其中 老線攪拌更換周期為 4 根 /a， 更換時間約為 24 h/次； 新線攪拌更換周期為 2 根 /a，更換時間約為 36 h/次 。 2 腐蝕破壞原因分析 老線攪拌 環(huán)氧樹脂的馬丁耐熱溫度為 105130 ，在較高濃度的酸、堿作用下，其使用溫度大大較低，一般為常溫，而水解系統(tǒng)的工況條件決定了環(huán)氧玻璃鋼的腐蝕破壞加劇 2 ；碳鋼的熱膨脹系數(shù) 在20200 時為 0氧玻璃鋼的熱膨脹系數(shù)為 0相同溫度下，碳鋼膨脹約為玻璃鋼的 5 倍，兩者熱膨脹的差異導(dǎo)致玻璃鋼防腐層被碳鋼的膨脹應(yīng)力漲開，使鈦液進(jìn)入到碳鋼基體，腐蝕破壞攪拌。 新線攪拌 新線攪拌采用的橡膠為天然橡膠，其 長期使用溫度 小于 90 ，而水解系統(tǒng)的工況條 件決定了攪拌使用壽命較短。 故水解攪拌的防腐材料必須滿足的條件： 耐17%23%硫酸腐蝕，長期使用溫度 大于 114 ，與碳鋼的熱膨脹系數(shù)相近， 耐腐蝕介質(zhì)的滲透性良好 ，粘接力良好 。 3 橡膠、玻璃鋼襯里 技術(shù) 橡膠襯里 橡膠襯里是采用一定厚度的耐蝕橡膠復(fù)合在基體表面，形成連續(xù)完整的覆蓋層，以隔離腐蝕介 28 2010 年第 33 卷第 6 期 質(zhì)，達(dá)到防腐蝕的目的。橡膠襯里具有防腐蝕性能可靠、使用壽命長、造價低、現(xiàn)場施工方便、技術(shù)易掌握等優(yōu)點(diǎn)。目前國內(nèi)常用 橡膠襯里綜合參數(shù) 見表 13。 表 1 國內(nèi)常用 橡膠襯里綜合參數(shù) 橡膠品種 特 點(diǎn) 適用范圍 施 工 備注 熱硫化橡膠 耐酸、堿、鹽和水、蒸汽硫化天然硬質(zhì)橡膠襯里 各種鐵質(zhì)設(shè)備橡膠防腐襯里， 90以下使用 工廠襯膠 價格一般 熱水硫化橡膠 耐酸、堿、鹽和水，熱水硫化硬質(zhì)橡膠襯里 各種鐵質(zhì)設(shè)備橡膠防腐襯里， 90以下使用 可現(xiàn)場襯膠 施工 價格適中 預(yù)硫化 丁基橡膠 耐酸、堿、鹽和水，耐大氣老化，預(yù)硫化丁基復(fù)合橡膠襯里 可用于各種鐵質(zhì)貯槽、貯罐、反應(yīng)釜及其他設(shè)備防腐襯里，30 使用，也可用于各種水泥貯槽、貯罐、廢水池的防腐襯膠 可現(xiàn)場襯膠 施工 價格適中 室溫自硫化 丁基 橡膠 耐酸、堿、鹽和水，耐大氣老化，室溫自硫化丁基橡膠襯里 可用于各種鐵質(zhì)貯槽、貯罐、反應(yīng)釜及其他設(shè)備防腐襯里，50 使用，也可用于各種水泥貯槽、貯罐、廢水池的防腐襯膠及高溫真空設(shè)備。 可現(xiàn)場襯膠 施工 價格高 玻璃鋼襯里 玻璃鋼是采用一定厚度的玻璃纖維和樹脂粘接在基體表面，形成連續(xù)完整的覆蓋層，以隔離腐蝕介質(zhì)，達(dá)到防腐蝕的目的。 主要有環(huán)氧玻璃鋼、 酚醛玻璃鋼、呋喃玻璃鋼。 近年發(fā)展快速的 不飽和樹脂以其優(yōu)良的耐腐蝕性能耐溫性能得到了化工企業(yè)的大量應(yīng)用。目前國內(nèi)常用 玻璃鋼襯里綜合參數(shù) 見 表 2。 表 2 國內(nèi)常用 玻璃鋼襯里綜合參數(shù) 玻璃鋼 品種 特點(diǎn) 適用范圍 施 工 備注 環(huán)氧 高粘接強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度4647酸性和耐堿性一般 各種設(shè)備 、建筑物 防腐襯里，80 以下使用 現(xiàn)場施工 粘接力好，施工方便 酚醛 耐酸性好，耐堿性差，粘接力較環(huán)氧差和不飽和樹脂差 各種鐵質(zhì)設(shè)備防腐襯里， 耐溫120 現(xiàn)場施工 粘接力差，一般與環(huán)氧配套使用 呋喃 耐強(qiáng)酸和強(qiáng)堿和有機(jī)溶劑，一般需加熱后固化 能耐強(qiáng)酸和強(qiáng)堿以及兩種介質(zhì)結(jié)合和交替使用的環(huán)境 ，耐溫 180 現(xiàn)場施工 粘接力一般，一般與環(huán)氧配套 使用 不飽和樹脂 耐酸、堿、鹽和水，耐大氣老化 可用于各種貯槽、貯罐、反應(yīng)釜及其他設(shè)備防腐襯里，00 使用 現(xiàn)場施工 用途廣泛，價格低 4 橡膠 橡膠 抗?jié)B透性等特點(diǎn) ，能有效的防止水解工況條件對攪拌的腐蝕作用，延長水解攪拌的使用壽命。 基體處理 水解攪拌采用碳鋼作為基體，為了保證襯 里 橡膠層的質(zhì)量，碳鋼表面處理 一般采用噴砂除銹的方法，既能除去銹污，又能提高表面的粗糙度，以增強(qiáng)橡膠的附著力。噴砂 除銹 質(zhì)量必須達(dá)到 金屬表面處理質(zhì)量等級標(biāo)準(zhǔn)中的一級 徹底除盡金屬表面 油脂、氧化皮、銹蝕產(chǎn)物等雜質(zhì)，表面無任何可見殘留物，呈現(xiàn)均勻的金屬本色，并有一定粗糙度。 橡膠襯里 攀 鋼 技 術(shù) 29 橡膠選用 湖北咸寧防腐設(shè)備有限公司生產(chǎn)的基橡膠， 厚度 4 0碳鋼近似， 具體指標(biāo)見表 3。 表 3 基橡膠 性能 參數(shù) 膠板牌號 拉伸強(qiáng)度 /斷伸長率 /% 扯斷強(qiáng)度 /鋼的粘合強(qiáng)度 /kN度邵爾 A 耐溫性 / 10 360 10 05 100 耐酸堿系數(shù) 20%0d室溫 30%0d室溫 40%0d室溫 60%0d室溫 40%0d室溫 玻璃鋼襯里 橡膠襯里作為基體，通過在橡膠襯里外面復(fù)合玻璃鋼襯里，達(dá)到延長水解攪拌使用壽命的作用。玻璃鋼襯 層厚度 5 脂 選用不飽和樹脂，而不飽和樹脂種類常用為四類，具體耐蝕性能比較如表 4 所示 4。 表 4 樹脂耐蝕性能比較 樹脂 種 類 鹽酸 （ 35 %） 硫酸 （ 50 %） 鄰苯 型 劣 劣 間苯 型 中 中 雙酚 A 型 良 良 乙烯 基 酯型 良 良 1） 玻璃鋼襯里的樹脂選用 上維生產(chǎn)的 烯基酯 型 不飽和聚酯樹脂 。 這類樹脂既具有環(huán)氧樹 脂良好的粘接力和繼續(xù)強(qiáng)度，又具有不飽和聚酯樹脂的良好固化性能 ，耐溫性高達(dá) 160 ，熱膨脹系數(shù)與碳鋼接近。 2） 在腐蝕環(huán)境中玻璃鋼的耐磨性能優(yōu)于鋼材，為提高玻璃鋼的耐磨性，可以在樹脂基體中加入 適當(dāng)?shù)奶盍稀?水解物料的漿料粒子對攪拌具有較強(qiáng)的磨損作用，在 溫度高達(dá) 114 的情況下，磨損與腐蝕聯(lián)合作用的磨蝕會加劇。 采用 向樹脂中 加入硬質(zhì)超細(xì)粉末以提高襯層抗熱應(yīng)力及磨損能力 ，玻纖布選用 無堿玻璃布以提高玻璃鋼襯里的抗熱應(yīng)力開裂能力，防止襯層力學(xué)龜裂失效，形成對冷熱物料交匯區(qū)苛刻腐蝕環(huán)境的綜合防護(hù)能力。 目前國內(nèi)常用的填料性能如 表 5 所示 4。 表 5 國內(nèi)常用的填料性能 性能 輝綠巖粉 石英粉 瓷粉 石墨粉 相對密度 酸性 好 較好 較好 好 耐堿性 好 不 耐 不耐 好 耐熱性 高 一般 一般 高 導(dǎo)熱性 一般 一般 一般 好 吸水性 低 較高 較高 低 耐磨性 高 一般 一般 較差 收縮性 小 大 一般 小 價格 高 低 一般 較高 綜合以上填料的性能及水解的工況條件，選用瓷粉 作 為耐磨填料。 3）玻璃鋼襯里、橡膠襯里和復(fù)合襯里技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比 見表 6（以某廠 5500 解鍋配套攪拌為例）。 表 6 玻璃鋼、橡膠和復(fù)合襯里技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比 使用壽命/月 攪拌器價格 /萬元 攪拌器更換時間 /h 環(huán)氧玻璃鋼襯里 3 6 24 橡膠襯里 6 復(fù)合襯里 24 24 36 30 2010 年第 33 卷第 6 期 5 結(jié)論 1）橡膠 t/a 硫 酸法鈦白水解攪拌系統(tǒng)使用達(dá) 2 年以上，使用壽命 遠(yuǎn)大于玻璃鋼襯里 3 個 月和橡膠襯里 6 個 月的使用周期 ，且工藝成熟，能很好服務(wù)于水解的工況條件。 2） 乙烯基酯型不飽和聚酯樹脂 做成的玻璃鋼襯里層 具有良好抗 溫性 ，可以避免在溫度達(dá) 114 條件下產(chǎn)生的分層，能在 114 左右的 水解 中長期連續(xù) 使用 。 綜上所述，橡膠 很好地適用于 鈦白 生產(chǎn)的 水解 攪拌 系統(tǒng)，大大克服了單一襯里使用壽命短的 問題 ，在綜合考慮成 本、運(yùn)行 、使用壽命 等情況下，選用橡膠 切實(shí)可行的。 參考文獻(xiàn) 1 裴潤 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,1991. 2 陳匡民 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2001. 3 秦國治 ， 田志明 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社 ,2002(4). 4 中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1995. 編輯 姜敏 收稿日期： 2010 09 13 河北省計劃 “十二五 ”末鋼鐵產(chǎn)能減至 9500 萬 t 據(jù)網(wǎng)易財經(jīng) 9 日報道， “十二五 ”期間，河北省鋼鐵產(chǎn)能硬性指標(biāo)為 9500 萬 t， 并且 “只減不增 ”2009 年，河北粗鋼產(chǎn)量為 t，排名全國第一。今年 1 9 月，河北已累計生產(chǎn)粗鋼 11 306 萬 t。 雖然 2009 年粗鋼產(chǎn)量排名全國第一的河北鋼鐵集團(tuán)尚未公布未來 五年的產(chǎn)能規(guī)劃，但董事長王義芳今年 5 月曾表示，公司 “十二五 ”期間沒有新增產(chǎn)能的計劃，下一步的發(fā)展重點(diǎn)是優(yōu)化結(jié)構(gòu)、提升產(chǎn)品檔次。2009 年，河北鋼鐵集團(tuán)粗鋼產(chǎn)量為 4024 萬 t，排名全國第一。受限產(chǎn)影響，今年集團(tuán)預(yù)計產(chǎn)量為 2505 萬t。與河北鋼鐵集團(tuán)不同，今年下半年，寶鋼、武鋼、鞍鋼陸續(xù)了公布 “十二五 ”產(chǎn)能規(guī)劃。到 2015 年，三大鋼廠的產(chǎn)能規(guī)模將直指 6000 萬 t。 為了完成節(jié)能減排任務(wù)，自 2010 年 9 月 3 日開始，河北省各地政府陸續(xù)對轄區(qū)內(nèi)鋼鐵、焦化等高耗能高污染行業(yè)下達(dá)了限產(chǎn)限電的通知。網(wǎng)易財經(jīng)在一份唐山 2010 年計劃控制完成鋼產(chǎn)量計劃表中看到，今年 9 12 月和全年的產(chǎn)能控制計劃已經(jīng)下達(dá)到轄區(qū)內(nèi)各企業(yè)，并由各區(qū)縣工信管理部門負(fù)責(zé)落實(shí)產(chǎn)量控制計劃。除了對產(chǎn)能的嚴(yán)格控制，河北省近期發(fā)布的關(guān)于控制鋼鐵產(chǎn)能推進(jìn)節(jié)能減排加快鋼鐵工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的措施還重拳推進(jìn)兼并重組，并鼓勵鋼企進(jìn)行上下游產(chǎn)業(yè)鏈重組。 到 “十二五 ”末，全省有冶煉能力的鋼鐵企業(yè)要減少到 10 家左右；力爭省內(nèi)生產(chǎn)規(guī)模排名前 5 位的鋼鐵企業(yè)鋼產(chǎn)量占全省產(chǎn)量的比例提高到 2015 年的 75%以上， 2009 年這一比例為 48%。目前，河