近年來,開展從高鋁粉煤灰(氧化鋁含量大于30%)提取氧化鋁等高附加值綜合利用研究成為煤電和氧化鋁行業(yè)的熱點(diǎn)課題。粉煤灰酸法生產(chǎn)氧化鋁就是從高鋁粉煤灰中提取氧化鋁的一項(xiàng)新技術(shù),工藝分為配料、溶出、分離洗滌凈化、蒸發(fā)結(jié)晶、焙燒及酸回收工序,在生產(chǎn)氧化鋁過程中產(chǎn)生的固廢和廢水均可資源化利用,鎵、鐵、硅等各種伴生元素也可以生產(chǎn)多種產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)了粉煤灰的高效綜合利用。
溶出是粉煤灰酸法生產(chǎn)氧化鋁工藝中的一道重要工序,粉煤灰料漿的在溶出罐中與一定壓力和溫度的蒸汽的進(jìn)行混合加熱,在中溫、低壓條件下即可進(jìn)行溶出反應(yīng)。在反應(yīng)釜、閃蒸罐和酸性粉煤灰料漿輸送等系統(tǒng)中需使用大量的閥門進(jìn)行系統(tǒng)切換、參數(shù)調(diào)整等操作,因此要選用具有耐高溫、耐鹽酸腐蝕和抗沖刷的能力的閥門才能滿足溶出工序的生產(chǎn)要求。目前系統(tǒng)中使用的閥門主要有襯氟閥門、陶瓷閥門兩種,現(xiàn)就閥門的性能和使用情況進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。
2 襯氟閥門
襯氟閥門對(duì)閥體內(nèi)介質(zhì)所能達(dá)到的地方全部采用襯里工藝,內(nèi)襯材料一般采用PTFE(F4)、FEP(F46)和PFA等氟塑料,使閥門的鋼鐵部分不能和腐蝕性介質(zhì)直接接觸。這樣就解決了鋼鐵材料不耐腐蝕的問題。同時(shí)利用氟塑料具有的超強(qiáng)耐腐蝕性能,使得襯氟閥門廣泛應(yīng)用在石油、化工等行業(yè)。襯氟閥門因使用氟塑料的不同其性能也存在一定的差異。
2.1 PTFE(F4)的特點(diǎn)
PTFE(F4)就是聚四氟乙烯。聚四氟乙烯的耐化學(xué)腐蝕性能很強(qiáng),幾乎耐任何濃度的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑和溶劑的腐蝕,在高溫條件下也不發(fā)生作用。只有熔融的堿金屬或他們的氨溶液、氟化氯及元素氟會(huì)對(duì)它發(fā)生作用。聚四氟乙烯的優(yōu)點(diǎn)是防污、防粘性好,動(dòng)靜摩擦系數(shù)值極小,減摩潤滑性能好,缺點(diǎn)是成型加工困難,在熔融狀態(tài)無流動(dòng)性,很難用模壓、注射等一般的加工方法來制造復(fù)雜的構(gòu)件,只能將聚四氟乙烯粉料預(yù)壓成所需形狀,然后再燒結(jié)成型。
2.2 FEP(F46)的特點(diǎn)
F46就是FEP,中文名:聚全氟乙丙烯。在襯氟閥門中氟塑料用量最多的就是F46,是四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物,是一種改性新型氟塑料。除使用溫度低于PTFE約50℃外,其他都保持了PTFE/F4的優(yōu)良性能。由于熔體的粘度較低,與PTFE相比,成型比較容易,可用模壓、注射等方法對(duì)其成型加工。其耐熱性能僅次于聚四氟乙烯,能在-85-+200℃的溫度范圍內(nèi)連續(xù)使用。即使在-200℃和+260℃的極限情況下,其性能也不惡化,可以短時(shí)間使用。
2.3 PFA的特點(diǎn)
PFA即聚全氟代烷氧基,是聚四氟乙烯改性,兼具F4與F46的優(yōu)點(diǎn),即有良好的耐化學(xué)腐蝕性和耐高溫性能,又可用一般熱塑性塑料的加工方法進(jìn)行加工。PFA與F4的使用溫度相同(250℃),但高溫強(qiáng)度比F4大2倍。襯PFA閥門的使用溫度比襯F46閥門的高一些。
2.4 襯氟閥門的使用要求
檢查銘牌上標(biāo)注的參數(shù)是否符合設(shè)備或系統(tǒng)的工況要求,殼體上的流向應(yīng)與管道內(nèi)介質(zhì)的流向一致。盡量在自然狀態(tài)下水平安裝,使閥桿朝上,防止因管道別勁產(chǎn)生較大的安裝應(yīng)力,影響閥門的安全使用。禁止使用加力桿強(qiáng)行開啟和關(guān)閉襯氟閥門,避免氟塑料密封面過早損壞。安裝在酸堿等腐蝕性介質(zhì)管道上的襯氟閥門更換填料時(shí)應(yīng)做好隔離措施,泄壓放料后方可進(jìn)行檢修工作,嚴(yán)禁帶壓冒險(xiǎn)作業(yè)。襯氟閥門在使用時(shí)若作為調(diào)節(jié)流量用,應(yīng)選用調(diào)節(jié)閥,使用其他閥門會(huì)使密封面過早損壞。襯氟閥門與襯氟管道連接時(shí)法蘭處一般不加墊片。如閥體中法蘭處滲漏,可均勻地?cái)Q緊中法蘭螺母來消除滲漏。
3 陶瓷閥門
陶瓷閥使用高性能結(jié)構(gòu)陶瓷,具有良好的自潔性,超耐磨,耐腐蝕,自潤滑性強(qiáng),使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
結(jié)構(gòu)陶瓷材料變型量少,抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、硬度都非常高,可大大提高設(shè)備運(yùn)行系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性,被廣泛用在石油、化工等行業(yè)。
閥門殼體三段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),內(nèi)置緩沖補(bǔ)償彈性墊圈,具有穩(wěn)定良好的密封性,在含雜介質(zhì)中不容易卡死造成球的破裂。閥桿有陶瓷桿、金屬包氟桿、鈦合金桿、鉭合金桿等多種材質(zhì),能夠滿足不同介質(zhì)條件下的力學(xué)性能和抗腐蝕能力的要求。閥座和內(nèi)襯材料為高性能結(jié)構(gòu)陶瓷,整閥扭矩輕、阻力小、泄漏量為零。采用高性能結(jié)構(gòu)陶瓷球體,根據(jù)使用要求可以實(shí)現(xiàn)開、關(guān)和調(diào)節(jié)功能陶瓷球閥使用的結(jié)構(gòu)陶瓷材料,具有優(yōu)良的耐高溫、耐腐蝕和耐磨損性能。
陶瓷閥的使用要求:溶出系統(tǒng)投運(yùn)初期,在料漿輸送管路中有時(shí)會(huì)有一些玻璃鋼碎片、焊渣、鐵銹等雜物,極易造成管路堵塞或卡死閥門使閥芯碎裂。使用前需全開陶瓷閥,將管路沖洗干凈后再投入正常運(yùn)行。使用陶瓷調(diào)節(jié)閥時(shí),應(yīng)首先盡量把門開到最大開度,待管路中的雜質(zhì)清除干凈后,再把調(diào)節(jié)閥恢復(fù)到正常開度稍大的地方。陶瓷閥使用時(shí)應(yīng)避免冷熱沖擊,保持閥門與介質(zhì)溫差在規(guī)定范圍內(nèi),避免陶瓷部件損壞。開關(guān)陶瓷閥發(fā)生卡澀時(shí),不得強(qiáng)行開關(guān),應(yīng)采取減小閥門兩側(cè)壓差、進(jìn)行反沖洗等措施后,再進(jìn)行開關(guān)操作,以防止閥桿斷裂、閥芯碎裂。
4 閥門的使用情況
4.1 襯氟閥門
溶出系統(tǒng)使用的襯氟閥門主要有截止閥、閘閥、止回閥、安全閥和球閥等五類,內(nèi)襯材料以F46為主,使用的介質(zhì)溫度不能超過150℃,主要安裝在溶出罐不凝氣排放管道、蒸汽管道、高壓水管道及酸氣吸收系統(tǒng)中。在高壓水管道、酸氣吸收等低溫(低于130℃)系統(tǒng)下使用效果較好。在溶出罐本體上的安全門、蒸汽門、排氣門、止回閥的故障率較高,主要現(xiàn)象為閥體腐蝕穿孔、盤根漏料及關(guān)閉不嚴(yán)內(nèi)漏,除了產(chǎn)品質(zhì)量原因外,主要是在高溫(150-160℃)蒸汽和酸性料漿、氣體沖刷下?lián)p壞的。在選用工作溫度更高的襯PFA閥門后,故障率明顯降低,基本滿足了生產(chǎn)的要求。
4.2 陶瓷閥
溶出系統(tǒng)使用的陶瓷閥主要是國產(chǎn)陶瓷球閥,也有少量的進(jìn)口陶瓷閥,安裝在溶出罐進(jìn)出料管道上,酸度和溫度都比較高,工作條件比較苛刻。陶瓷閥損壞的現(xiàn)象主要是閥芯碎裂、陶瓷閥桿斷裂、盤根漏料、陶瓷內(nèi)襯套裂縫導(dǎo)致閥體腐蝕、結(jié)合面漏料等。比較而言,進(jìn)口陶瓷閥的性能和壽命明顯優(yōu)于國產(chǎn)閥。但通過廠家對(duì)國產(chǎn)陶瓷閥的不斷改進(jìn),二者之間的差距已逐漸縮小,國產(chǎn)陶瓷閥的性價(jià)比更高一些。
5 結(jié)語
襯氟閥門和陶瓷閥門各有優(yōu)點(diǎn),能夠滿足溶出工序相應(yīng)系統(tǒng)的工況要求,但需進(jìn)一步對(duì)產(chǎn)品材料、工藝、質(zhì)量進(jìn)行改進(jìn)和提升,更好地適應(yīng)粉煤灰酸法生產(chǎn)氧化鋁的工藝要求,保證溶出系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。
拼閥網(wǎng)編輯:小韋
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