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磷复肥生产是我国七五、八五发展的重点。以前大化肥装置大部分靠国外引进,价格昂贵(从奥地利引进的PO泵合人民币50万元/台)。由于我国磷矿品位低,矿浆中含固量高,再加复合强酸和氯离子的腐蚀,对生产装置,尤其对料浆泵的损坏非常严重。进口泵的材料有的不耐蚀,有的不耐磨,从法国进口的UB合金料浆泵叶轮的使用寿命只有1500小时左右。国内今年引进开发的Cr30铁素体不锈钢由于价格低廉、硬度较高,是目前常用的磷酸泵制造材料;不过Cr30脆性大、成品率低,大大限制了其应用,而且很难通过热处理提高其使用性能。因此在Cr30的基础上研究一种新型的耐磨蚀不锈钢材料,使其具备价格低廉、强韧性好、耐磨蚀性能良好的优点,具有重要的现实意义。
引用中科院金属所、腐蚀与防护所研究开发的既耐蚀又耐磨的新型双相合金钢是既耐蚀又耐磨的苛刻条件下的材料,制造的磷酸料浆泵使用寿命是奥地利和日本进口的同类泵的2--3倍,在市场上所较强的竞争力。目前我公司制造的磷酸料浆泵已有几十个厂家成功应用。这种双相合金钢磷酸料浆泵在硫酸、海水、碱性介质中也有良好的耐蚀性.
磷酸料浆的特性
(1)二水物磷酸装置
输送介质二水物磷酸料浆
含固量磷石膏(主要成分为CaS04.2H2O和未分解的磷矿及酸不溶物)。25%-32%液相 磷酸(P2O5)20%-30%: 游离硫酸H2S041%---4%: 氟硅酸H2SiF61%-3%: 氯根Cl-微量
粘度5-15 mPa.S
密度(料浆) 1.3~1.5t/m3
介质温度70~85℃
(2)半水物磷酸装置
半水物磷酸装置的运行状况条件与二水物磷酸装置的主要区别是液相磷酸密度和反应温度均较高,具体数据以下:液相磷酸P20540%~48%:
反应温度95~105℃上面说的介质均处于剧烈的搅拌条件下。
磷酸料浆泵材质选择
磷酸料浆泵由于生产工艺设计条件各不相同,各使用单位需要根据介质和反应槽中搅拌条件,选择兼有耐腐和耐磨性能的泵过流部件材料以及性能参数相符合的泵。
磷酸介质(含固量小于3%)条件下,超低碳钼二钛和钼三钛的耐腐性能良好。
磷酸料浆(含固量25%~35%)条件下,磨损严重,泵过流部件材料选择双相合金钢CD4MCu、2605和Cr30.
另外泵过流部件腐蚀速度随温度升高而加剧。例如萃取磷酸温度从70℃上升到85℃时,腐蚀速度增加一倍。磷酸浓度增加,腐蚀加剧。例如钼三钛不锈钢在二水物磷酸生产中能抗蚀,但在半水物磷酸中,当用于反应槽搅拌轴衬套时,仅使用一个月就有85%被腐蚀,呈蜂窝状麻点。因此,二水物磷酸反应槽上立式泵过流部件*用CD—4Mcu;Z3CNUD26-05;铬30(F30%CrMo和FCr30)合金;半水物磷酸生产中泵过流部件*用铬30(F30%CrMo和FCr30)合金;
磷酸料浆泵结构特点
磷酸料浆泵可跟进工况条件选择卧式和立式,目前设计的多说为立式安装。
立式安装的磷酸料浆泵属单级、单吸悬臂式液下泵,底座、出液管同圆柱管分开,不需要轴封。泵轴在液下部位不设轴承,以适应输送含固体颗粒的介质。泵浸入介质的深度正常为700~2000mm,也可根据要求定制加长型,需要时还可在泵吸入口处装设吸入管。
由于磷酸、料浆和磷氨料浆中均含有固体颗粒,加之由磷矿石带入的钠、钾及铁、铝、镁等杂质,(尤其是钠、钾)在磷酸生产过程中会产生氟硅酸钠和氟硅酸钾盐,溶解于磷酸中。当温度下降时,溶解度降低而析出,很容易在泵的叶轮尤其是蜗壳上结成坚硬的垢层(这些结垢物还夹杂如硫酸钙等其它固相物)。因此,在磷酸磷氨装置中,一般要选用开式叶轮,尤其在磷酸装置反应槽及磷酸过滤系统中,一定要选用开式叶轮;磷氨料浆泵也应选用开式叶轮