濕法磷酸萃取反應槽頂部防腐修復技術探討

楊義明

（云南磷化集團有限公司，云南 晉寧 650600）

濕法磷酸生產中，介質復雜（有磷酸、硫酸、氟和氯的化合物及一定數量的雜質和固體顆粒），具有很強的腐蝕性和磨蝕性［1-2］，設備工況十分惡劣，因此，設備的正確使用與維護尤顯重要。

云南磷化集團有限公司濕法磷酸裝置設計能力為P2O530萬t/a，采用國內自主開發的二水法低位真空冷卻大型濕法磷酸技術。自2014年7月磷酸裝置投產以來，隨著磷礦品位下降，反應溫度升高，固相物中有害物質增多，萃取反應槽槽頂腐蝕嚴重、修復困難、修復后使用時間短等問題，嚴重制約裝置的正常運行。

面對磷礦資源品位下降的實際情況，探索先進的濕法磷酸萃取反應槽槽頂修復技術，以適應低品位磷礦生產磷酸具有十分重要的意義。

1 萃取反應槽結構

萃取反應槽采用多室結構，槽體分為11個室（9個主室、2個進料室），其中1#至6#室為反應槽，7#至9#室為消化槽，每個室配置一臺攪拌器。槽體外形尺寸為25.01 m×20.11 m×8.80 m。主室之間有預留孔連通，頂板上有許多大小不同的工藝預留孔及預留套管。主槽凈空8.0 m，斜槽部分凈空6.850 m，槽室內底標高+1.105 m，11室內容積約2 800 m3。槽體為砼結構，內襯橡膠和碳磚，內壁采用錐形結構可以有效防止內壁碳磚襯里脫落。

2 萃取反應槽的腐蝕情況

檢修萃取反應槽時發現槽頂嚴重腐蝕，主要體現在以下幾種情況：（1）反應槽2#、3#室槽頂大部分膠板鼓包、脫落，4#、5#室局部膠板鼓包、脫落；（2）環氧膠泥找平層及導電層開裂、空鼓，找平層及導電層與混凝土基體之間有空隙，空隙中有白色絮狀料漿滲入；（3）槽頂混凝土基體大面積腐蝕，凹凸不平，各處腐蝕程度不同，2#、3#室混合三通腐蝕最深處達300 mm左右。

3 腐蝕原因分析

3.1 生產工藝對槽頂腐蝕的影響

云南磷礦屬沉積型磷塊巖，其主要成分是Ca5F（PO4）3·XCaCO3，并含有Fe3+、Al3+、Mg2+、K+、Na+等有害雜質。萃取反應槽內磷礦漿和硫酸反應產生大量氟化氫、氟硅酸、硅酸鹽等強腐蝕性介質，在高溫作用下對混凝土槽頂產生腐蝕。尤其是磷礦漿中碳酸鹽和有機物含量較高時，與硫酸發生激烈反應并產生大量CO2氣體，CO2連續分散在含有有機物的反應液中，在料漿表面形成一個穩定的泡沫層，由于礦漿中大量有害雜質（Mg2+）的存在，導致泡沫黏度大、不容易破裂，大量的泡沫占據了萃取反應槽的自由空間，造成萃取反應槽頂部膠板的滲透腐蝕，加入消泡劑后產生大量熱量，加劇了槽頂腐蝕。

3.2 膠板腐蝕機制

槽頂采用預硫化膠板涂環氧膠泥進行防腐［3-4］。由于環氧膠泥耐溫極限在60℃左右，而萃取反應槽內溫度控制在82～85℃，超過了預硫化膠板所用環氧膠泥的耐溫極限，導致膠板鼓包；同時頂部膠板因自重下垂，使預硫化膠板產生撕裂，腐蝕介質通過撕裂面滲透到環氧膠泥找平層及導電層使環氧膠泥產生裂變，進而導致腐蝕介質接觸混凝土基體，造成混凝土基體腐蝕。

4 采用新型襯膠防腐技術修復槽頂

傳統混凝土反應槽槽頂襯膠防腐修復技術施工工藝：清除槽頂磷石膏、已腐蝕膠板及基體；對混凝土基體進行噴砂造毛；刷環氧樹脂打底1道；環氧膠泥抹面找平2～3道；刮導電層1道；襯4 mm厚氯化丁基/氯丁復合膠板（KBV）層。修補效果：每年檢查會發現有膠板大面積脫落，基體比前一年有更嚴重腐蝕，幾乎每年都要重復修補，故此修復技術已不能適應磷酸萃取反應槽槽頂的修復使用。

通過原因分析，結合磷酸萃取反應槽結構，制定吊襯膠鋼板防腐修復技術：（1）清除頂部磷石膏、已腐蝕膠板及基體；（2）根據反應槽頂部尺寸，放樣劃線，確定吊板孔位置，同時用水鉆打直徑50 mm吊板孔；（3）吊板制作，吊板制作時確保每塊吊板都有4根拉桿，吊板尺寸根據反應槽形狀而定，寬度以成型鋼板1/2為準，長度以萃取反應槽墻體至攪拌槳孔長度為準，焊接拉桿位置要與水鉆打孔位置一致，并確保鋼板安裝時鋼板之間間隙不能大于20 mm，邊緣處與墻體比鄰鋼板確保能伸到墻體100 mm左右，對吊板正反面及拉桿整體襯4 mm厚D3膠板備用；（4）對頂部基體進行噴砂造毛；（5）在基體造毛處刷環氧樹脂打底1道；（6）環氧膠泥抹面找平2～3道；（7）刮導電層1道；（8）襯4 mm厚KBV膠板1層，并預留吊板孔；（9）清除墻體上面基層吊板安裝位置的碳磚，待吊板安裝就位后重新砌碳磚；（10）安裝已襯D3膠板的吊板，安裝前吊板上面均勻刮抹20 mm厚的呋喃膠泥，吊板安裝時確保下底面在同一平面上，確保吊板能深入到墻體，使墻體對吊板形成支撐［4］；（11）吊板安裝后板間隙用呋喃膠泥進行刮抹，使所有吊板形成一個整體，防止腐蝕介質浸入；（12）對吊板底面整體用呋喃膠泥進行刮抹，使其形成對D3膠板的封閉保護。

新型襯膠防腐技術對萃取反應槽頂部基體形成了三重保護，反應槽槽頂修復示意見圖1。

圖1 萃取反應槽頂部采取新型襯膠防腐技術施工示意

2018年4月對2#室、3#室反應槽頂部進行吊襯膠鋼板防腐處理。2019年6月、2020年4月兩次拉槽對萃取反應槽修復部位進行檢查，襯膠鋼板均完好，頂部基體得到了保護。新型襯膠防腐修復技術在萃取反應槽頂部襯膠防腐效果方面有了很大提升，延長了設備使用壽命，從而延長了磷酸裝置的運行周期。

5 結束語

近幾年濕法磷酸萃取反應槽使用情況證明，吊襯膠鋼板防腐修復技術在萃取反應槽頂部襯膠防腐的應用是行之有效的，為低品位磷礦生產磷酸的長周期運行創造了條件。