濕法磷酸萃取反應(yīng)槽頂部防腐修復(fù)技術(shù)探討

楊義明

（云南磷化集團(tuán)有限公司，云南 晉寧 650600）

濕法磷酸生產(chǎn)中，介質(zhì)復(fù)雜（有磷酸、硫酸、氟和氯的化合物及一定數(shù)量的雜質(zhì)和固體顆粒），具有很強(qiáng)的腐蝕性和磨蝕性［1-2］，設(shè)備工況十分惡劣，因此，設(shè)備的正確使用與維護(hù)尤顯重要。

云南磷化集團(tuán)有限公司濕法磷酸裝置設(shè)計能力為P2O530萬t/a，采用國內(nèi)自主開發(fā)的二水法低位真空冷卻大型濕法磷酸技術(shù)。自2014年7月磷酸裝置投產(chǎn)以來，隨著磷礦品位下降，反應(yīng)溫度升高，固相物中有害物質(zhì)增多，萃取反應(yīng)槽槽頂腐蝕嚴(yán)重、修復(fù)困難、修復(fù)后使用時間短等問題，嚴(yán)重制約裝置的正常運(yùn)行。

面對磷礦資源品位下降的實(shí)際情況，探索先進(jìn)的濕法磷酸萃取反應(yīng)槽槽頂修復(fù)技術(shù)，以適應(yīng)低品位磷礦生產(chǎn)磷酸具有十分重要的意義。

1 萃取反應(yīng)槽結(jié)構(gòu)

萃取反應(yīng)槽采用多室結(jié)構(gòu)，槽體分為11個室（9個主室、2個進(jìn)料室），其中1#至6#室為反應(yīng)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(yù)留孔連通，頂板上有許多大小不同的工藝預(yù)留孔及預(yù)留套管。主槽凈空8.0 m，斜槽部分凈空6.850 m，槽室內(nèi)底標(biāo)高+1.105 m，11室內(nèi)容積約2 800 m3。槽體為砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯橡膠和碳磚，內(nèi)壁采用錐形結(jié)構(gòu)可以有效防止內(nèi)壁碳磚襯里脫落。

2 萃取反應(yīng)槽的腐蝕情況

檢修萃取反應(yīng)槽時發(fā)現(xiàn)槽頂嚴(yán)重腐蝕，主要體現(xiàn)在以下幾種情況：（1）反應(yīng)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(huán)氧膠泥找平層及導(dǎo)電層開裂、空鼓，找平層及導(dǎo)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(dá)300 mm左右。

3 腐蝕原因分析

3.1 生產(chǎn)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(zhì)。萃取反應(yīng)槽內(nèi)磷礦漿和硫酸反應(yīng)產(chǎn)生大量氟化氫、氟硅酸、硅酸鹽等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，在高溫作用下對混凝土槽頂產(chǎn)生腐蝕。尤其是磷礦漿中碳酸鹽和有機(jī)物含量較高時，與硫酸發(fā)生激烈反應(yīng)并產(chǎn)生大量CO2氣體，CO2連續(xù)分散在含有有機(jī)物的反應(yīng)液中，在料漿表面形成一個穩(wěn)定的泡沫層，由于礦漿中大量有害雜質(zhì)（Mg2+）的存在，導(dǎo)致泡沫黏度大、不容易破裂，大量的泡沫占據(jù)了萃取反應(yīng)槽的自由空間，造成萃取反應(yīng)槽頂部膠板的滲透腐蝕，加入消泡劑后產(chǎn)生大量熱量，加劇了槽頂腐蝕。

3.2 膠板腐蝕機(jī)制

槽頂采用預(yù)硫化膠板涂環(huán)氧膠泥進(jìn)行防腐［3-4］。由于環(huán)氧膠泥耐溫極限在60℃左右，而萃取反應(yīng)槽內(nèi)溫度控制在82～85℃，超過了預(yù)硫化膠板所用環(huán)氧膠泥的耐溫極限，導(dǎo)致膠板鼓包；同時頂部膠板因自重下垂，使預(yù)硫化膠板產(chǎn)生撕裂，腐蝕介質(zhì)通過撕裂面滲透到環(huán)氧膠泥找平層及導(dǎo)電層使環(huán)氧膠泥產(chǎn)生裂變，進(jìn)而導(dǎo)致腐蝕介質(zhì)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(shù)修復(fù)槽頂

傳統(tǒng)混凝土反應(yīng)槽槽頂襯膠防腐修復(fù)技術(shù)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(jìn)行噴砂造毛；刷環(huán)氧樹脂打底1道；環(huán)氧膠泥抹面找平2～3道；刮導(dǎo)電層1道；襯4 mm厚氯化丁基/氯丁復(fù)合膠板（KBV）層。修補(bǔ)效果：每年檢查會發(fā)現(xiàn)有膠板大面積脫落，基體比前一年有更嚴(yán)重腐蝕，幾乎每年都要重復(fù)修補(bǔ)，故此修復(fù)技術(shù)已不能適應(yīng)磷酸萃取反應(yīng)槽槽頂?shù)男迯?fù)使用。

通過原因分析，結(jié)合磷酸萃取反應(yīng)槽結(jié)構(gòu)，制定吊襯膠鋼板防腐修復(fù)技術(shù)：（1）清除頂部磷石膏、已腐蝕膠板及基體；（2）根據(jù)反應(yīng)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(jù)反應(yīng)槽形狀而定，寬度以成型鋼板1/2為準(zhǔn)，長度以萃取反應(yīng)槽墻體至攪拌槳孔長度為準(zhǔn)，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(jìn)行噴砂造毛；（5）在基體造毛處刷環(huán)氧樹脂打底1道；（6）環(huán)氧膠泥抹面找平2～3道；（7）刮導(dǎo)電層1道；（8）襯4 mm厚KBV膠板1層，并預(yù)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(jìn)行刮抹，使所有吊板形成一個整體，防止腐蝕介質(zhì)浸入；（12）對吊板底面整體用呋喃膠泥進(jìn)行刮抹，使其形成對D3膠板的封閉保護(hù)。

新型襯膠防腐技術(shù)對萃取反應(yīng)槽頂部基體形成了三重保護(hù)，反應(yīng)槽槽頂修復(fù)示意見圖1。

圖1 萃取反應(yīng)槽頂部采取新型襯膠防腐技術(shù)施工示意

2018年4月對2#室、3#室反應(yīng)槽頂部進(jìn)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(yīng)槽修復(fù)部位進(jìn)行檢查，襯膠鋼板均完好，頂部基體得到了保護(hù)。新型襯膠防腐修復(fù)技術(shù)在萃取反應(yīng)槽頂部襯膠防腐效果方面有了很大提升，延長了設(shè)備使用壽命，從而延長了磷酸裝置的運(yùn)行周期。

5 結(jié)束語

近幾年濕法磷酸萃取反應(yīng)槽使用情況證明，吊襯膠鋼板防腐修復(fù)技術(shù)在萃取反應(yīng)槽頂部襯膠防腐的應(yīng)用是行之有效的，為低品位磷礦生產(chǎn)磷酸的長周期運(yùn)行創(chuàng)造了條件。