碳化硅泵在磷矿磨浆系统的应用

谢虎元，丁久伟，代廷涛，杨育慧

（1. 南漳龙蟒磷制品有限公司，湖北 南漳 441500；2. 湖北托马斯流体技术有限公司，湖北 襄阳 441000）

磷矿的磨浆系统作为磷酸生产的关键工序，决定了后续生产中有效磷提取的成败，也是提高后续生产效率的关键，渣浆泵作为生产输送的关键设备，对系统设备的高效运行起着重要作用。

南漳龙蟒磷制品有限公司（以下简称公司）是我国较早涉足磷化工的企业之一。磷矿浆磨浆装置的安全高效、低成本运行是公司不断追求的目标。公司磨选车间矿浆粒径较粗，粒径≤0.150 mm颗粒占比约68%，生产矿浆w（固）在55%～60%；且所用磷矿以保康白竹磷矿为主，磷矿莫氏硬度为5～6，w（SiO2）为22%～24%。因此，矿浆黏度较大、流动性差，这些固体颗粒对机器设备造成严重的磨蚀，尤其对渣浆泵等转动设备的磨蚀更加严重。公司使用的金属泵为xx125/570，流量为100 m3/h，扬程为80 m。由于料浆的强磨蚀性，叶轮使用2 个月就需更换，泵体使用3～4 个月后喉舌部位就会磨穿，同时泵体的入口处变薄，泵体的使用寿命较短。经过与设备厂家不断沟通，对泵体材质进行更换。虽然先后使用了多种高铬材料，但是生产的备件最多可以勉强使用4个月。基于这种检修和更换备件频繁的情况，公司积极在市场寻求可替代的新材料新技术。经过多次技术交流、论证，公司决定尝试使用碳化硅泵产品。

1 碳化硅泵材料的优势

氮化硅结合碳化硅制品，质地坚硬，在非金属材料中属于硬度材料，莫氏硬度约为9，仅次于金刚石，具有超强耐磨性；化学稳定性好，具有优异的耐腐蚀性能，能耐几乎所有的无机酸（除氢氟酸外）以及多种有机酸的腐蚀，并具有优良的抗氧化性、足够的热稳定性。

碳化硅结合氮化硅制作的渣浆泵具有优异的耐腐蚀性能（除氢氟酸和热浓碱外）、耐磨蚀性能、足够的热稳定性，尤其在处理湿氯、氯水、盐水、盐酸、醋酸等介质时，其耐腐蚀性远远超过耐酸不锈钢所具有的性能，陶瓷泵及其部件还有耐磨、不老化、不污染、易处理、环保的优点，已广泛地用于石油、化工、化肥、制药、食品、造纸、冶炼、化纤以及军工等众多工业领域。

2 碳化硅泵在磨浆工序上的使用

湖北托马斯流体技术有限公司生产的碳化硅泵（ZVT100/50，流量100 m3/h，扬程80 m）（见图1），于2018年6月1日在公司脱镁一级泵工位上安装（全公司工况最恶劣、渣浆泵寿命最短的工位）使用，至今已使用1年有余，在进行例行检查时未发现过流件有明显的磨蚀现象，使用寿命已达到原金属泵的3倍以上。碳化硅泵的使用确保了生产装置长期平稳运行，降低了维护成本，为公司创造了良好效益，同时降低工人劳动强度，为公司下一步对渣浆泵改型提供了全新思路。

图1 碳化硅泵

渣浆泵进口短节使用不到2个月，就因为恶劣的工况迅速磨蚀、腐蚀穿孔，只能丢弃。公司联系湖北托马斯流体技术有限公司的技术人员根据渣浆泵的使用现状、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。

丢弃的泵短节修复方案为：

（1）需加工旧的短节磨损内表面；

（2）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；

（3）在里面镶嵌烧结碳化硅；

（4）采用树脂碳化硅进行粘结；

（5）对短接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；

（6）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。

短节修复后已使用将近1 年，使用情况良好，也给设备使用维护提供了新思路、新方法，大大降低了设备使用维护成本。

3 碳化硅泵在磷矿磨浆系统应用的经济分析

1） 脱镁一级泵 根据目前渣浆泵ZVT100/50的使用情况，初步估算其使用寿命可以达到原金属渣浆泵的3 倍以上，按3 倍估计，碳化硅泵比金属泵要少更换3套备件，过流件需更换的有叶轮、泵体、前后泵盖。一个备件更换周期节省的成本为备件的价格+仓储保管+人工费，见表1。

表1 备件更换周期的成本

2） 修复泵短节 以前的旧短节只能丢弃，现经修复可以作为新备件使用，而且，还可以不断修复重复使用，降低采购成本。

4 结束语

通过不断检验碳化硅泵在磷矿脱镁一级泵工位上的使用，公司也不断尝试在磷酸的其他工位使用碳化硅泵，也带来了较好的使用效果。从最开始的使用到现在，碳化硅泵备件的更换及维护量减少都给公司带来了实际的效益。脱镁磷矿渣浆泵及短节的修复更是给公司提供了设备维护的新思路，也为公司创造了实实在在的价值。