氧化鋁生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕與防護(hù)技術(shù)

祝金龍，程彩云

（山東南山集團(tuán)，山東 龍口 265700）

1 氧化鋁生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕機(jī)理

在生產(chǎn)氧化鋁的設(shè)備裝置中，對(duì)于設(shè)備特殊位置上的零部件在工況條件苛刻的環(huán)境下，超過了材料的自身的使用性能的要求，因此產(chǎn)生了失效的行為，最終將會(huì)造成整體運(yùn)行設(shè)備的停滯，延誤氧化鋁生產(chǎn)的進(jìn)度。尤其是在工業(yè)化的生產(chǎn)過程中，由于設(shè)備的腐蝕而造成對(duì)生產(chǎn)的影響十分明顯[2]。下文對(duì)在上述工況環(huán)境的實(shí)際工作生產(chǎn)中的情況，規(guī)劃出幾種設(shè)備的腐蝕類型，并對(duì)每一種腐蝕類型得機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)的分析。

1.1 生產(chǎn)設(shè)備孔狀腐蝕機(jī)理分析

在進(jìn)行氧化鋁生產(chǎn)的過程中，溶出管、原料罐、蒸發(fā)器、冷凝水管、礦漿自蒸發(fā)器等不銹鋼材料設(shè)備是生產(chǎn)工藝中的主要設(shè)備，在進(jìn)行原料的承裝、料漿的稀釋等過程中，設(shè)備常常會(huì)出現(xiàn)小孔狀的腐蝕溶坑，一部分溶坑分布較為分散，一部分溶坑分布較為密集，大多數(shù)的腐蝕溶坑中含有腐蝕產(chǎn)物，且呈現(xiàn)出半遮擋狀態(tài)覆蓋，還有較少部分呈現(xiàn)出無腐蝕產(chǎn)物，呈開放式覆蓋。

根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備中不銹鋼材料在酸性條件下的含活性氯離子的孔狀腐蝕機(jī)理可以分析出，不銹鋼設(shè)備的表面覆蓋了一層氧化膜，且氧化膜在進(jìn)行氧化鋁生產(chǎn)的過程中長(zhǎng)期處在溶解與修復(fù)的平衡狀態(tài)當(dāng)中，若平衡受到影響，氧化膜將會(huì)吸附氯離子中具有活性的陰離子，導(dǎo)致溶解的狀態(tài)遠(yuǎn)大于修復(fù)的狀態(tài)，因此在設(shè)備表面的特定點(diǎn)上會(huì)產(chǎn)生孔狀的腐蝕溶坑，從而形成孔狀腐蝕效應(yīng)核。

在設(shè)備的內(nèi)壁中，孔狀的腐蝕效應(yīng)核經(jīng)過慢慢的生長(zhǎng)，設(shè)備壁上會(huì)產(chǎn)生金屬溶解現(xiàn)象。溶解后的金屬離子不斷升高，設(shè)備內(nèi)壁上會(huì)再次發(fā)生與料漿液層的水解感應(yīng)。伴隨著腐蝕的不斷加深，產(chǎn)生了一定的腐蝕產(chǎn)物，并將設(shè)備腐蝕溶坑覆蓋，料漿液中所含的氧氣很難通過擴(kuò)散到達(dá)孔狀腐蝕的附近，造成腐蝕孔的腐蝕產(chǎn)物不斷沉積，從而形成了一個(gè)密閉的電解池，并逐漸演變成孔狀的腐蝕現(xiàn)象。

這種現(xiàn)象的產(chǎn)生對(duì)于生產(chǎn)設(shè)備來說屬于一種極大的隱患，造成設(shè)備的破壞性腐蝕損傷，在很小的失重情況下，設(shè)備都會(huì)由于穿孔效應(yīng)產(chǎn)生腐蝕，造成料漿液介質(zhì)的流失，終止生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)，同時(shí)這種腐蝕是不可逆的，一旦產(chǎn)生就很難被修護(hù)，需要將設(shè)備整體進(jìn)行更換，增加生產(chǎn)過程中的成本。

1.2 生產(chǎn)設(shè)備微區(qū)腐蝕機(jī)理分析

在氧化鋁生產(chǎn)設(shè)備中，由于其工作環(huán)境的特殊，長(zhǎng)期處于帶有腐蝕性的料漿液中，料漿液與葉片泵設(shè)備的葉片或其它設(shè)備的槽管壁等重要的設(shè)備部件進(jìn)行相對(duì)運(yùn)行，造成設(shè)備中零部件表面遭到嚴(yán)重的腐蝕磨損，進(jìn)而影響設(shè)備的運(yùn)行。這種腐蝕現(xiàn)象常常呈現(xiàn)為馬蹄狀的深谷或凹槽狀，設(shè)備中的切入式零部件的表面方向會(huì)根據(jù)流體的流動(dòng)方向形成表面十分光滑的腐蝕谷，腐蝕谷上不會(huì)留下腐蝕產(chǎn)物的沉積。

若料漿液的流動(dòng)雷諾系數(shù)足夠大，則會(huì)在液態(tài)料漿液的傳送和轉(zhuǎn)移的過程中在生產(chǎn)設(shè)備的特定位置上形成流速較大的湍流。

湍流的形成不僅會(huì)加劇陰極上的去極化劑的供給量，還會(huì)有含有等懸浮狀態(tài)的固體顆粒對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的表面產(chǎn)生切應(yīng)力，在這種物理和電化學(xué)的共同作用下，生產(chǎn)設(shè)備表面的腐蝕和磨損程度會(huì)更加快速的進(jìn)行。

1.3 生產(chǎn)設(shè)備局部縫隙腐蝕機(jī)理分析

在一些不銹鋼和碳鋼材質(zhì)的生產(chǎn)設(shè)備中，其部分的組成零部件由于生產(chǎn)工藝的需要，在進(jìn)行安裝的過程中難免會(huì)產(chǎn)生一定的縫隙，例如在設(shè)備的螺母壓緊面上、鉚釘頭的連接部位上等等。若縫隙的寬度在0.1mm以內(nèi)，會(huì)造成生產(chǎn)過程中礦漿溶液的溢出，同時(shí)提升了物質(zhì)遷移的難度，形成深淺不一的長(zhǎng)條狀的腐蝕區(qū)域，在生產(chǎn)設(shè)備的連接位置也會(huì)形成明顯的腐蝕坑，縫隙處也會(huì)被腐蝕產(chǎn)物所遮擋。

不銹鋼和碳鋼材質(zhì)的生產(chǎn)設(shè)備中含有活性氯離子，根據(jù)氯離子在酸性環(huán)境下的縫隙腐蝕機(jī)理可以推斷出，在與料漿液、大氣相接觸的設(shè)備縫隙被腐蝕的初級(jí)階段，料漿液當(dāng)中的氧氣成分只能通過縫隙內(nèi)部進(jìn)行擴(kuò)散，而對(duì)于外界環(huán)境的補(bǔ)充十分困難。而縫隙的外圍氧氣在生產(chǎn)設(shè)備的表面隨時(shí)可以進(jìn)行補(bǔ)充，因此氧氣還原反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn)，造成氧濃差電解池在生產(chǎn)設(shè)備的縫隙處不斷形成，導(dǎo)致了生產(chǎn)設(shè)備中零部件的縫隙處腐蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生。

2 氧化鋁生產(chǎn)設(shè)備腐蝕的防護(hù)技術(shù)

通過上述對(duì)氧化鋁生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕機(jī)理進(jìn)行分析后，提出了如下幾點(diǎn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備腐蝕進(jìn)行防護(hù)的技術(shù)。

2.1 電化學(xué)防護(hù)技術(shù)

對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行電化學(xué)防護(hù)技術(shù)是防止設(shè)備腐蝕中較好的技術(shù)，其防護(hù)原則是讓易受到腐蝕的生產(chǎn)設(shè)備陰極極化，使其電位低于保護(hù)電位區(qū)，讓生產(chǎn)設(shè)備處于較穩(wěn)定的鈍化區(qū)間。但該項(xiàng)技術(shù)的缺點(diǎn)在于，受使用條件及環(huán)境的影響較大，只能根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)設(shè)備特點(diǎn)選用最合理的布置才能起到良好的效果。

2.2 金屬涂層技術(shù)

在金屬與非金屬的生產(chǎn)設(shè)備表面噴涂一層或多層金屬涂層，從而達(dá)到防止或減輕腐蝕的目的。選取穩(wěn)定性較高的化學(xué)涂層，這種金屬涂層屬于陰極性涂層，涂層的致密性良好。在生產(chǎn)設(shè)備的內(nèi)外壁上進(jìn)行多次涂抹能夠有效的減少或避免設(shè)備被腐蝕。

2.3 復(fù)合材料技術(shù)

在含有不銹鋼、碳鋼材質(zhì)的生產(chǎn)設(shè)備中，將其主要零部件替換為碳鋼與有機(jī)材料結(jié)合的復(fù)合材料，以此提升溶出罐、原料罐等容器內(nèi)壁的鈍化膜的穩(wěn)定性，對(duì)于緩解某些零部件的腐蝕也具有一定的作用。復(fù)合材料中的離子在腐蝕過程中溶解在溶液中，并吸附在蒸發(fā)器的金屬表面，抑制了金屬的溶解，有效提行了腐蝕的門檻，降低腐蝕的效果。

3 結(jié)語

通過對(duì)氧化鋁生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕機(jī)理進(jìn)行分析，并給出了相應(yīng)的防護(hù)技術(shù)，使生產(chǎn)設(shè)備更加高效率、高壽命、穩(wěn)定性更強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)氧化鋁工藝生產(chǎn)中設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新。