耐鹽酸防腐閥箱結(jié)構(gòu)研究與應(yīng)用

王連丹

摘 要：隔膜泵在氧化鋁生產(chǎn)工藝中應(yīng)用廣泛，進(jìn)出料閥箱是隔膜泵中關(guān)鍵零部件之一。酸法制氧化鋁工藝中，含有約31%的鹽酸，強(qiáng)酸的腐蝕性對(duì)漿體輸送設(shè)備提出了較高要求。在閥箱的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分考慮閥箱殼體和內(nèi)部過流件所受到漿體的腐蝕和磨蝕性等因素，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，將橡膠的內(nèi)襯防腐技術(shù)應(yīng)用到結(jié)構(gòu)中。利用四氟材料的成型技術(shù)和可加工、耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用到閥內(nèi)部件設(shè)計(jì)中，并根據(jù)具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提高過流件使用壽命。

關(guān)鍵詞：隔膜泵；防腐；閥箱；內(nèi)襯

中圖分類號(hào)：TH323 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

隨著“一步酸溶法”粉煤灰提取氧化鋁工藝的發(fā)展，防腐隔膜泵作為酸性漿體輸送設(shè)備，其運(yùn)行穩(wěn)定、輸出壓力高、防腐耐磨等特點(diǎn)，在酸法制氧化鋁領(lǐng)域必將得到日益廣泛的應(yīng)用。防腐隔膜泵過流部分主要由進(jìn)出料閥箱、隔膜室、進(jìn)出料管道等關(guān)鍵部件所組成。由于直接使用酸溶的方法提取氧化鋁，漿體含有約31%的鹽酸，強(qiáng)酸介質(zhì)的腐蝕性對(duì)直接與漿體接觸的設(shè)備提出了較高的要求。進(jìn)出料閥箱由于受到內(nèi)部壓力和沖擊以及含鹽酸的酸性料漿的腐蝕等多重作用，對(duì)閥箱過流部件的材料和結(jié)構(gòu)提出更高的要求。因此，在采用金屬閥箱殼體滿足承壓強(qiáng)度的同時(shí)，需要解決酸性漿體的腐蝕和磨損；同時(shí)需要解決閥球、閥座等過流部件的腐蝕、沖擊等特性。本文在傳統(tǒng)球閥閥箱基礎(chǔ)上，加入橡膠防腐內(nèi)襯技術(shù)，并采用陶瓷球替換金屬球，同時(shí)應(yīng)用四氟材料添加陶瓷粉等耐磨成分，設(shè)計(jì)閥座及導(dǎo)架等過流件，以確保其能夠滿足設(shè)計(jì)要求，提高閥箱易損件使用壽命和連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)率研制的新型防腐閥箱產(chǎn)品，對(duì)防腐隔膜泵設(shè)計(jì)與研發(fā)具有一定的理論指導(dǎo)意義。本文在傳統(tǒng)球閥閥箱基礎(chǔ)上，結(jié)合橡膠、四氟、陶瓷防腐技術(shù)，研究新型防腐閥箱結(jié)構(gòu)，對(duì)防腐隔膜泵設(shè)計(jì)與研發(fā)具有一定的理論指導(dǎo)意義。

1 進(jìn)出料閥箱防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化

酸法制氧化鋁工藝中漿體含鹽酸，鹽酸的腐蝕性極強(qiáng)，對(duì)材料要求極為嚴(yán)格。由于耐鹽酸腐蝕的金屬性價(jià)比低，如鈦合金等相對(duì)于常規(guī)材料生產(chǎn)制造成本高出十幾倍到幾十倍，不適合在大型產(chǎn)品中應(yīng)用，而單純的非金屬材料強(qiáng)度無法滿足承壓等工藝要求。綜合上述原因優(yōu)先考慮金屬殼體內(nèi)襯防腐材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。常用的錐閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于防腐處理，所以將研究方向重點(diǎn)放在球閥結(jié)構(gòu)。

1.1 進(jìn)出料閥箱體防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

考慮閥箱體承壓及防腐要求，選用碳鋼材料殼體內(nèi)襯橡膠防腐層（也可采用其他防腐材料如四氟、陶瓷等）。結(jié)合閥箱體自身工藝性與防腐要求，需要對(duì)內(nèi)襯防腐層進(jìn)行區(qū)分，與漿體接觸部位采用軟質(zhì)橡膠，配合及密封部位采用硬質(zhì)橡膠，并根據(jù)內(nèi)襯橡膠搭接標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行搭接。

傳統(tǒng)閥箱體及防腐內(nèi)襯閥箱體如圖1、圖2所示。

1.2 防腐閥球選型與優(yōu)化

隔膜泵使用的閥球通常為金屬閥球，考慮防腐要求防腐閥箱使用陶瓷球替代金屬閥球。但是陶瓷球受工藝限制，直徑無法做大，因此在直徑大于100mm的閥球使用金屬球心外襯橡膠的結(jié)構(gòu)。陶瓷球防腐性能優(yōu)良，但不能受硬性沖擊，因此在陶瓷球與閥座之間設(shè)置閥橡膠緩解硬性沖擊，同時(shí)在閥關(guān)閉時(shí)起密封作用。

1.3 其他過流部件防腐材料選擇與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

球閥結(jié)構(gòu)中與料漿接觸的部件除閥箱體、閥球，還包括閥座、閥橡膠、導(dǎo)架、閥蓋，其中閥橡膠采用耐鹽酸介質(zhì)的橡膠即可。受強(qiáng)酸腐蝕影響，不能使用金屬材料與漿體接觸，閥座、導(dǎo)架及閥蓋可選擇金屬材料為骨架，外襯防腐橡膠層；由于為閥箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)件，可不考慮壓力因素的影響，也可選擇使用非金屬耐酸材料。如選擇金屬骨架外襯橡膠，不利因素為：結(jié)構(gòu)緊湊、內(nèi)襯施工難、加工難度高，導(dǎo)致成品率低，影響施工效率和生產(chǎn)成本，如圖3所示。非金屬材料可使用四氟產(chǎn)品燒結(jié)成型后加工達(dá)到要求的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（圖4），其結(jié)構(gòu)簡單，操作難度低，加工性能好，成品率高。

結(jié)論

（1）在防腐隔膜泵閥箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中將金屬骨架與橡膠內(nèi)襯防腐技術(shù)結(jié)合使用，可以確保結(jié)構(gòu)件的承壓強(qiáng)度要求，又避免酸性漿體與金屬件直接接觸，起到防腐效果。

（2）利用四氟產(chǎn)品防腐、耐磨和可加工優(yōu)點(diǎn)替代閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊的零部件，在滿足防腐耐磨要求的同時(shí)，提高產(chǎn)品的成品率。

（3）同時(shí)將橡膠內(nèi)襯、陶瓷、四氟等防腐材料應(yīng)用到防腐閥箱結(jié)構(gòu)中，并對(duì)原有結(jié)構(gòu)改進(jìn)優(yōu)化，解決了防腐進(jìn)出料閥箱的技術(shù)難題，同時(shí)帶動(dòng)了防腐技術(shù)的不斷創(chuàng)新和提高，對(duì)防腐隔膜泵的設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。

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