磷酸鉀在生產(chǎn)過程中對反應(yīng)池的腐蝕與防護

胡偉良 候國輝

（紹興佳惠節(jié)能科技有限公司，浙江 紹興 312000）

在生產(chǎn)磷酸鉀過程中，在50℃的常溫下往磷酸反應(yīng)槽里加入氯化鉀，氯化氫氣體由轉(zhuǎn)化反應(yīng)池的頂部出口進入氯化氫氣體換熱器中，經(jīng)換熱后進入吸收器，大部分氯化氫氣體被冷凝產(chǎn)生鹽酸，只有少數(shù)氣體從尾氣煙囪排走。磷酸鉀漿狀沉積物存留在反應(yīng)槽底部，抽去反應(yīng)槽里的水，再把磷酸鉀沉積物排流到蒸發(fā)池里，蒸發(fā)多余水分剩下白色塊狀物，就是磷酸鉀，然后輸送到復(fù)合肥工廠進行加工。

1 腐蝕原理

本設(shè)備系采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由混凝土和鋼筋組成，腐蝕分為兩種情況：一是由于混凝土的耐久性不足，其本身被腐蝕破壞，同時也由于鋼筋的裸露，腐蝕而導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的破壞；二是混凝土本身并未腐蝕，但由于外部介質(zhì)的作用，導(dǎo)致混凝土本身化學(xué)性質(zhì)的改變或引入了可能激發(fā)鋼筋腐蝕的離子，使鋼筋表面的鈍化作用喪失，引起鋼筋的銹蝕。本設(shè)備的腐蝕，主要為化學(xué)溶蝕和物理結(jié)晶腐蝕兩種。磷酸、鹽酸介質(zhì)對混凝土的腐蝕，主要是磷酸、鹽酸介質(zhì)對水泥水化物中的含水鋁酸三鈣（3CaO.Al2O3.6H2O）、水化硅酸鈣（2CaO.SiO2.nH2O）、鋁酸鈣（Ca2AlO3）、氫氧化鈣（Ca（OH）2）等的水化物起化學(xué)反應(yīng)，生成可溶性的氯化鈣或磷酸鹽，通過擴散或滲透而流失。反應(yīng)生成的磷酸鈣還具有一定的膨脹性能，產(chǎn)生巨大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)裂紋、疏松、剝落等破壞現(xiàn)象。

在一般情況下，混凝土空隙中充滿了由于水泥水解產(chǎn)生的氫氧化鈣飽和溶液，其堿性pH值在12左右。鋼筋在高堿度的環(huán)境中，表面沉積形成一層致密的氫氧化鐵履膜，轉(zhuǎn)入鈍化狀態(tài)。當混凝土受到外部酸的作用會使液相的堿度pH值低于10，造成混凝土中性化，鋼筋由鈍化轉(zhuǎn)入活化狀態(tài)，開始電離化學(xué)腐蝕過程，主生銹蝕。其產(chǎn)物一般為：Fe2O3、Fe3O4·H2O、Fe（OH）2、Fe（OH）3等，其體積比原金屬體積大3倍左右。由于鐵銹膨脹，對混凝土保護層產(chǎn)生巨大的壓力，其壓力可高達30MPa（大于普通混凝土的抗拉強度），產(chǎn)生順筋裂縫，成為酸滲入到混凝土內(nèi)部的通道，加速鋼筋的腐蝕，混凝土結(jié)構(gòu)喪失承載能力，至到完全被破壞。

氯離子本身半徑小、穿透力強，很容易吸附在鋼筋陽極區(qū)的鈍化膜上，取代鈍化膜中的氧離子，使鋼筋起保護作用的氫氧化鐵變?yōu)闊o保護的氯化鐵。因為氯化鐵的溶解的溶解度比氫氧化鐵溶解度高2000多倍。氯離子一般先與混凝土中氫氧化鈣反應(yīng)，生成易溶性的氯化鈣。由于混凝土密實度不均勻，氯離子對鋼筋的作用也是不均的，于是在鋼筋表面形成電位不等的區(qū)段，受腐蝕的部位為陽極，其余部位為陰極，這種局部腐蝕對結(jié)構(gòu)的危害非常大。

2 防護措施

反應(yīng)池的防腐，自里向外就分為基層、墊層、抹平層、面層（包括結(jié)合層）等。這類防腐要求比較高，屬建筑防腐蝕Ⅰ類。

2.1 基層

反應(yīng)池四壁做基層時，可用普通水泥砂漿土或粘土作基層，為了方便起見一般不用混凝土，基層一定要密實、平整。

2.2 墊層

做墊層時，反應(yīng)池四壁要支模，墊層主要是為了加強地基，幫助結(jié)構(gòu)層均勻傳遞處來荷載，一般采用碎石灌瀝青的方法進行防護。

2.3 找平層

7天后，反應(yīng)池壁拆模后再重新在墊層上關(guān)模，找平層是為了使基層或墊層表面平整。一般采用25號水泥砂漿或豆石混凝土及環(huán)氧砂漿，也可用YJ呋喃粉調(diào)制成的砂漿。

2.4 隔離層

再過7天后，可以做隔離層，隔離層的功能是防止可能由面層滲入的腐蝕液體繼續(xù)滲入。常用的隔離層采用瀝青玻璃布油毛氈或樹脂玻璃鋼（環(huán)氧、酚醛、呋喃或改性材料）及聚氯乙烯膠泥粘玻璃布等。

由于反應(yīng)池的防腐分池壁防腐和池腐防腐，可以分成兩個部份來操作，先做好池腐再做池壁；池壁防腐時，要注意所用材料要緊貼壁上，不得有任何松動、下脫的現(xiàn)象。本設(shè)備還可用環(huán)氧酚醛玻璃鋼作為隔離層的防護措施，粘接材料采用環(huán)氧酚醛樹脂，增強材料采用玻璃纖維布，環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂用量比為7：3。配料中可加入增塑劑、提高粘結(jié)牢度和韌性強度，預(yù)防脫落和脆裂。

2.5 面層（包括結(jié)合層）

防腐蝕面層起著承受腐蝕介質(zhì)、液體流動沖擊、和清理時發(fā)生的碰撞等各種外界的直接作用，是最重要的構(gòu)造層。面層可用改性水玻璃混凝土和整體樹脂防腐，再加上外鋪花崗巖或瓷磚即可。

花崗巖是由二氧化硅和復(fù)雜的硅酸鹽組成，孔隙很小、質(zhì)地致密、強度高，絕大部份酸、堿和鹽對它基本上沒有腐蝕性。用防腐蝕砂把花崗巖貼在反應(yīng)池的外表層，會達到理想的效果。

3 注意示項

采用普通硅酸鹽水泥制作混凝土，密實性好，堿度高，對鋼筋的保護性好。由于所處酸性環(huán)境，混凝土的粗骨料要求采用質(zhì)密的石灰?guī)r或為成巖，造當采用減水劑、鋼筋阻銹劑等外加劑，掌控好混凝土拌合過程中的水灰比，提高混凝土的密實度和強度，提高耐腐蝕性能。

4 結(jié)論

反應(yīng)池的防腐主要是避免酸液中介質(zhì)對鋼筋和混凝土的腐蝕，隔離酸液對混凝土各個成份的化學(xué)反應(yīng)是破保護混凝土原有性能的關(guān)鍵。阻止氯離子滲入混凝土附在鋼筋表面上，也就保護了鋼筋的鈍化狀態(tài)，從而有效地達到防腐作用。

[1]史榮華.磷酸鈉和磷酸鉀[J].無機鹽工業(yè)，1983-04-01.

[2]陳聯(lián)梅，王中華，陳天朗.偏磷酸鉀制備方法研究[J].化學(xué)研究與應(yīng)用，2004-12-28.