一、前言

　　料浆法磷铵生产流程作为我国磷铵生产的主流工艺流程，具有充分利用我国丰富的中低位磷矿资源的特点。磷铵生产设备在满足料浆法生产的工艺要求和操作条件的前提下，需具备连续、安全可靠地运转，安装维修方便，使用寿命长的特点。

　　我国磷铵装置普遍采用湿法磷酸生产工艺，即采用硫酸分解磷矿萃取磷酸。在生产过程中存在硫酸、磷酸及多元酸等不同种类和浓度的酸，在温度、压力、流体速度、机械应力、电解效应等各种条件影响下，对系统设备具备严重的腐蚀作用（研究和实践证明，在湿法磷酸生产中，除了多元酸的的腐蚀，对机器设备腐蚀最为严重的杂质元素CL-和F-，它们是不容忽视的加快腐蚀速率的关键影响因素）。除严重的腐蚀问题之外，湿法磷酸生产中，磷酸料浆、磷酸、磷铵料浆中含有硫酸钙和一些酸不溶性固体颗粒，因而粘度较大、流动性差。例如，磷酸料浆的液固比，通常控制在（2.5~3.5）：1的范围内，即固体颗粒总量最高达22~28%左右，这些固体颗粒对机器设备造成严重的磨蚀，尤其对料浆泵等转动设备更是如此。泵的高速旋转叶轮及蜗壳等部位，在固体颗粒的高速冲刷作用下，磨蚀与腐蚀速率极快，在我国磷铵装备技术引进的前期，通常采用钼二钛、K合金、316L等合金材料制造的叶轮，其使用寿命最多也只有1~2个月。针对磷铵生产中的强腐蚀、强磨蚀，近些年来，我国双相不锈钢材料CD4MCu及Cr30铁素体型高铬不锈钢用于磷酸及磷铵料浆输送泵、循环泵的叶轮和蜗壳。设备正常运转周期也提升至8个月~12个月以上。从材料应用而言，金属泵的挖潜已到了设备使用的上限，处于金属材料应用的瓶颈状态。如何实现长周期安全运行、低成本运行成为磷铵生产企业、装备企业需共同面对的问题。

　　襄阳泽东化工集团有限公司是国内较早涉足磷化工的工业企业。磷酸一铵产品作为我公司主要产品，在我公司生产经营中占有举足轻重的作用，磷铵装置的安全高效、低成本运行是我公司不断追求的目标，也对应对我国磷复肥/磷化工行业产能过剩、国内外市场竞争加剧的格局，具有重要的意义。

　　磷酸料浆泵、轴流泵、萃取搅拌桨等磷铵生产中严苛的工位，金属泵的消耗尤为严重，我公司也在市场上积极寻求合作伙伴，以期解决这个困扰全行业的瓶颈问题。通过市场调查、产品试用验证。我公司选择湖北托马斯流体技术有限公司作为合作伙伴，实践碳化硅材料与泵结合的成型技术；碳化硅材料应用于金属泵维修；碳化硅材料应用于搅拌桨维修、叶轮维修等技术，以提高泵类设备、搅拌类设备等恶劣工位设备的使用寿命，及降低维护使用成本。湖北托马斯流体技术有限公司从2013年开始实验碳化硅材料与泵结合的成型技术，到2014年做出泵成品，2016年开始在我公司投入试用。至今已1年有余。在磷铵生产的严苛工位，我公司配合托马斯公司历经碳化硅泵试用-改进---再试用的循环过程，做到为不同工位量身定做不同碳化硅材质的泵产品。

　　二、碳化硅泵材料的基本性能介绍：

　　1、碳化硅泵材料的强耐磨性：碳化硅材料本身的晶体结构与金刚石正四面体结构相近，是以共价键为主结合而成的化合物，其硬度仅次于金刚石，具有超强的耐磨性。经西安交大的对比试验，其耐磨性是Cr30耐磨钢的3.51倍。

　　2、碳化硅泵材料的强耐腐蚀性：化学稳定性好，能耐几乎所有的无机酸（除氢氟酸和热浓碱外）以及多种有机酸的腐蚀，并具有优良的抗氧化性。它具有优异的耐腐蚀性能、耐磨蚀性能、足够的热稳定性，其耐腐蚀性远远超过耐酸不锈钢所具有的性能。

　　3、耐磨耐腐的树脂碳化硅的基本性能介绍（适用于泵体、叶轮、搅拌修复）

　　耐磨耐腐的树脂碳化硅材料是由高耐磨、抗腐蚀的碳化硅材料和经改良的树脂通过聚合反应形成的一种新型高强度耐磨耐腐材料，强度高，韧性好，对金属 <http://baike.baidu.com/view/6314.htm>和非金属材料的表 <http://baike.baidu.com/view/24860.htm>面具有优异的粘接强度，常温抗折粘结强度达到20MPa，超强的耐磨耐腐特性，应用于各种受介质冲刷磨蚀、腐蚀设备。并具有良好的可塑性，可随型做成各种设备，是耐腐、耐磨合金材料良好的替代品

　　A.优异的防腐蚀、抗磨损性能；

　　B.耐腐蚀、汽蚀、耐冲刷；

　　C.韧性好、解决了普通材料的脆性高而易碎缺点；

　　D.与基材粘接强度高、耐老化、耐候性好；

　　E.无溶剂、固化后无收缩，无微观裂纹和毛细通道。

　　F.密度小、重量轻、设备负荷小，运行平稳、检修方便；

　　G.施工工艺简捷、高效、减少停机时间。

　　三、碳化硅材料在我公司的实际应用：

　　1.1碳化硅稠浆泵的应用：

　　我公司磷酸车间稠浆泵的泵体使用的材质为CD4MCu，泵体使用时间为6-8个月。一般喉舌部位使用4个月就磨穿了，堆焊修补后勉强能再使用2个月就丢弃了，需更换新的泵体，这对金属资源造成了巨大的浪费，且频繁更换备件，形成了资金上的浪费。通过材质代换，我公司试用托马斯公司生产的LVT系列碳化硅泵体，在这个工位上使用已达到了原金属泵体的2倍以上的使用寿命，现还在继续使用。碳化硅材料还具备修复简便，循环使用的特点，大大降低了使用维护成本，也给现场检修工人降低了劳动强度。给整个磷酸泵的材料的使用提供了新思路。经过稠浆泵试用验证，我公司也尝试在磷酸的其他工位开始使用，同样取得了较好的使用效果。

　　LVT系列碳化硅耐磨耐蚀泵结构特点：

　　l泵所有与介质接触的部位全部为碳化硅材料，耐磨耐腐、泵使用寿命长；

　　l设有轴向调整装置，通过对过流件进行轴向调节，始终保持泵在高效点运行；

　　l碳化硅叶轮质量轻，轴运行扰度小，泵运行更平稳；

　　l叶轮与泵盖之间设计有较大的锥形空间，可以有效阻止固相介质进入轴封，提升轴封的寿命；

　　l轴采用刚性化设计，轴承采用滚子轴承盒向心推力轴承轴承，可承受较大径向力，确保传动部件运行稳定；

　　l设计有多种密封形式，可针对不同的工况，不同的用户要求，做出合理选择；

　　1.2碳化硅稠浆泵应用的经济性分析：

　　以LVT150/350型稠浆泵的应用为例，初步估算可以达到金属泵的3倍使用寿命，而且泵体磨损还可以循环修复使用。使用寿命按金属泵3倍时间计算，金属泵至少需要更换2套备件，过流件需更换：叶轮、泵体、泵盖等，节省的费用为：备件费用+仓储保管+人工费。

　　由此可知，使用碳化硅材质代换高合金泵，在磷酸生产工段，既能满足工况上耐腐、耐磨的需求，又极大的提高了料浆泵的使用寿命，减少了备件资金消耗，降低了工人劳动强度。极具推广应用价值。

　　2.1萃取槽冷却轴流泵泵体、短节的修复：

　　低位闪蒸轴流泵Xxx1100用于输送磷酸料浆，安装于磷酸萃取槽上，用于料浆的闪蒸冷却。磷酸料浆：含氟，含磷石膏、含微量未反应硫酸，运行温度89~93度，含固量30-40%。轴流泵腐蚀磨损位置集中在叶轮、泵体、叶轮短节等，输送介质具有强磨蚀性物质，为此要求设备过流件考虑足够的耐磨耐腐性。

　　轴流泵的泵体及短节由于长期在多元酸性环境下运行，加上介质的磨蚀性，特别是短节与叶轮的间隙很小，使用1.5---2年后间隙变大就需维修或更换，维修要整体焊接再机加，加工费用较高、工人工作繁琐，劳动强度大，维修后使用周期较短，并非是可行的运作方式。萃取槽冷却轴流泵的泵体更换是一笔很大的开销，特别是进口短节的更换更是让人觉得可惜，短节没有使用多久，就因为恶劣的工况，迅速磨蚀、腐蚀穿孔，只能丢弃，我公司联系湖北托马斯流体技术有限公司的技术人员根据轴流泵的使用现状、工况环境、碳化硅材料的施工特点、材料特性，一起制定维修方案，并现场施工。

　　废弃的轴流泵泵体修复方案为：

　　⑴需涂覆耐磨层的表面为泵体流道所有过流面。

　　⑵对涂覆表面进行化学清洗和喷砂处理，以去除涂覆表面上的油污、杂质，增加粘接表面积。对泵体流道两端法兰密封面进行打磨处理、以便涂覆耐磨层，

　　⑶在涂覆表面上焊接不锈钢波纹钢丝网，以增加涂覆层和金属本体的粘接力，并防止涂覆层剥落。

　　⑷采用树脂结合碳化硅进行耐磨层涂覆。

　　⑸对泵体流道两端法兰密封面进行涂覆树脂碳化硅处理，以确保法兰密封性能。

　　⑹将短节与泵体流道进行螺栓连接，根据二者过流表面法兰接合处的情况对耐磨层进行打磨，以确保泵体流道与短节内壁的平滑过渡。

　　⑺对树脂碳化硅涂覆层进行热处理固化，并消除固化层内部应力集中，并交付使用

　　现轴流泵泵体及短节经修复后使用已近一年，使用情况良好，也给我们设备使用维护提供了新思路、新方法，大大降低了磷酸的设备使用维护成本。

    

　　2.2萃取槽冷却轴流泵泵体、短节的修复的经济性分析：

　　以修复的轴流泵Xxx1100泵体及短节为例，以前的旧泵体及短节只能丢弃，最后，作为不锈钢废品卖掉，现经修复焕发第二春，作为新备件使用。而且树脂碳化硅涂敷修复还可以重复使用。极大的降低了备件费用。

　　3.萃取槽搅拌桨叶的修复：

　　萃取搅拌金属桨叶的快速磨蚀在磷酸萃取工段是一个无法回避的问题，由此带来生产工艺上物料浓度波动、操作温度变化等操作工艺的变化，即影响磷酸生产品质，也加速了萃取槽内部磷石膏沉积速度，降低了萃取槽正常运转周期。严重时，浆叶扭断、减速机损伤无可避免。如何降低搅拌桨叶磨蚀速度，提高桨叶结构强度，我公司会同托马斯公司技术人员在淘汰的桨叶上想办法、做文章。完美的解决了这一症结问题，即提高了搅拌桨叶使用寿命，又降低了维修成本，取得了良好的经济效益。

  

  

　　4.循环泵叶轮、泵壳修复工艺：

　　①车削加工叶轮精配合面，初检平衡

　　②焊接不锈钢网板，表面打毛处理、喷砂

　　③浇铸涂覆耐磨耐腐碳化硅涂层材料

　　④固化成型、去除碳化硅材料内部应力

　　⑤加工精配合面，保证安装尺寸

　　⑥表面涂覆细颗粒防护层

　　⑦动平衡测试，精度等级G6.3

  

　　                               立车加工                             叶片破损处焊接不锈钢网板

  

　　                                 喷砂                                    涂覆碳化硅材料

  

　　                          浆液循环泵叶轮修复前                       浆液循环泵叶轮修复后

  

　　四、结束语

　　以上碳化硅泵的使用、轴流泵的修复、搅拌叶轮的修复、磷铵料浆泵叶轮的修复，是我公司会同托马斯公司一起，使用碳化硅代换高合金材料进行的有益尝试，在我公司磷铵生产严苛工位，均取得了满意的运行效果，节约了可观的备件费用，具备在磷复肥行业内推广使用的价值。我公司在今后的设备优化项目推进中，会根据碳化硅的性质特点，尝试更多的应用环境，为磷铵设备的技术进步贡献自己的微薄之力。

［作者简介］闻明（1969-），男，湖北襄阳人，高级工程师，现任襄阳泽东化工生产副总。长期从事公司生产设备管理及技术改造工作。

　　        曾志（1971-），男，湖北襄阳人，高级技师，现任襄阳泽东化工磷酸车间主任。在公司生产一线长期从事生产管理工作。

［通讯作者］王波（1976-）男，湖北襄阳人，工程师，现任襄阳泽东化工设备部副部长。从事公司生产设备管理及技术改造工作。E-mail:1816425233@qq.com