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钛材在湘澧盐矿的应用

[ 信息发布:本站 | 发布时间:2008-12-18 | 浏览:681 ]

湘澧盐矿设计生产能力为年产30万吨精盐,3万吨芒硝。1977年3月份开始,利用钛材制作制盐、提硝设备和盐浆管道,并在生产上正式使用,不仅延长了设备使用寿命,减少了设备换修次数,降低了生产成本,而且改善了生产条件,提高了盐硝质量,取得了显著的经济效益。


钛材应用的情况
湘澧盐矿属硫酸钠型盐矿,生产用原料卤水,主要成份是氯化钠、硫酸钠(见表1)。
1982年湘澧盐矿卤水平均成份 表l


项 目 浓 度 (Be) NaCI(g/1) Na2SO4(g/1) MgSO4(g/1) CaSO4(g/1)
数 值 22-23 264.11 33.06 1.88 1.38


除生产真空盐外,为确保盐质,还要提取芒硝。原设计因受当时条件限制,没有更多地从材质上考虑防腐问题,所以盐酸生产的主要设备及工艺配管,大多采用碳钢。1972年1月正式投产后,第一年腐蚀问题还不突出,随着时间的推移,蒸发罐的加热室、氨蒸发器、换热器及盐浆管道等由于原料卤水中氯化钠、硫酸盐的腐蚀及结晶盐粒的冲刷磨蚀,出现了明显的跑冒滴漏,设备完好率下降,影响到正常生产,甚至被迫一度停产。当时根据兄弟厂矿的经验,也曾作过阴极保护实验,可是效果不明显,设备腐蚀问题未能解决,结果73年比72年盐产量下降3.11%,74年又比73年下降22.06%,年产量只达6万多吨。以后虽经采取很多措施,但跑冒滴漏现象有增无减,设备上挂满盐垢,一些泵和管道裹上麻袋,以防漏泄物直接喷出。当时人们形容制盐生产是:“林海雪源,干疮百孔,披麻戴孝,云雾山中”。生产条件如此恶劣,产量上不去,质量也达不到要求,74年底盐矿采用1Crl8Ni9Ti不锈钢做盐浆管、预冷器、氨蒸发器管,同时将加热室及花板全部采用钢材代碳钢。75年3月开始陆续更换加热室管、板,不料铜管加热室还未全部换完,刚换上仅半年的不锈钢盐桨管又被腐蚀穿孔,其余改用不锈钢的部位,防腐效果也不理想。后来从出国考察报告中了解到,国外真空制盐设备及工艺管道多采用蒙耐尔合金,它的特点是耐腐蚀性能好,可连续生产,不用月检。盐矿党委认为要使制盐生产由被动变为主动,必须从选择材质着手,解决设备防腐问题。75年3月盐矿领导到轻工部请示汇报,在讨论会上食品局盐处的同志介绍了冶金部有色金属研究院关于钛材民用推广经验,并建议研究试用。9月中旬,盐矿成立了钛材领导小组,制定了工作方案,收集了有关技术资料。冶金部将湘澧盐矿列为真空制盐工业推广使用钛材重点单位,并去函冶金部广州有色金属研究院,请他们在技术上予以帮助。在此基础上,盐矿提出50吨钛材应用订货计划,并与宝鸡有色金属加工厂、签定了钛管、钛板及钛铸件订货合同。为钛材的试用工作创造了较好的物质与技术条件。
1977年初,盐矿成立钛设备制作专门生产班组,经过共同努力,先后制作了钛材氨蒸发器5台,预冷器4台,预热器6台,加工了钛冷冻泵4台,钛叶轮、钛弯头、钛法兰上百件,安装了各种不同管径的钛盐浆管440米,陆续投入生产运行,从七七年三月份起,钛材就在盐、硝生产中正式推广了。


选用钛材的依据


据资料报导及有关出国考察报告介绍,国外真空制盐设备上主要选用不锈钢316L和蒙耐尔合金作为耐腐蚀材料,使用效果良好。美国、日本和西欧各国还大量使用工业纯钛制造各种海水淡化设备,耐氯化物溶液腐蚀的各种换热器。由于钛材在各种浓度的氯化物溶液中具有极高的耐腐蚀性能,因而钛设备以用材少、重量轻、效率高而取得较好的技术经济效益。
为了解决设备的腐蚀问题,近几年来,国内有部分盐矿也用B10、B30铜镍合金作加热室管材,取得了较好的效果。但由于我国铜镍资源比较缺乏,大量应用此种材料还存在一定的困难。为此必须寻找更适合我国资源条件的新的理想的耐腐蚀材料。
在制盐提硝的生产过程中,工作条件比较复杂,在介质成份方面作为主要腐蚀介质的卤水中,所含盐分以氯化钠为主,同时也含有硫酸钠,硫酸钙、硫酸镁;卤水在蒸发罐内的浓度呈保和状态,在顶水洗罐时又被稀释;在首效罐中温度可达139℃,而在冷冻提硝时老卤温度又降到一2?4℃,同时在管道中盐浆、硝浆又以不同的速度流动。所以寻找的材料必须满足上述工作条件的要求。
根据近十多年来国内外对工业纯钛的研究的应用表明,钛材是在盐硝生产中能比较全面满足上述要求的一种理想材料,因为:
1、实验室及生产实践证明,钛在不高于140℃的范围内,在各种浓度的氯化钠溶液中几乎是不被腐蚀的,比不锈钢316L和铜镍合金等都有高得多的耐腐蚀性能。
2、钛在高流速的介质中(含氯化钠)也具有很高的耐腐蚀性,由于钛具有迅速修复其保护性氧化膜的能力,所以钛的耐腐蚀性能极强。
3、钛在硫酸钠溶液中和氨气、氨水中的耐腐蚀性能也是良好的,在各种温度、浓度下腐蚀速度小于0.13mm/年。
4、工业纯钛对接触腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等都不敏感。
5、钛由于表面氧化膜的浸润性很差,表面光滑而又无腐蚀,因而表面不易结垢,比其它金属要好。虽然钛的导热系数与不锈钢相似(导热系数为14千卡/平方、小时、℃),但钛耐腐蚀性好,可以选择更薄的管壁,表面不易结垢,通常不会生成妨碍传热的膜状污垢物,所以钛的传热效率是很高的。国外实验证明,钛的传热系数接近海军黄铜,适合于作热交换器材料。
75年9月,湘澧盐矿通过20多块钛试片试验,分别挂在蒸发罐上循环管、盐浆泵出口、循环泵出口、氨蒸发器、硝浆泵出口等处,经三个月生产运行,试片上没有腐蚀痕迹,表面光亮,证明在我矿具体的卤水成份、浓度、温度、压力等生产条件下,工业纯钛的性能是良好的。


钛材应用效果


钛材在湘澧盐矿的应用以来,收效是显著的;(见表2)


设备
名称 型号、规格 工作环境 设备
单价
(台) 第一台
投产
日期 投产
台数 预计
寿命
(年) 原设备情况 用钛经济效果
材质 单 价
(元/台) 寿命
(月)
钛氨蒸
发器 DWZ-110/4型
F=110m2,
?900*50000mm,
Ti管?38*2mm 管内:卤水14-2℃,6kg/cm2
管间:液氨氨气2-2.5kg/cm2 25万 1977.10 5 15 碳钢 15000 10 15年将少用碳钢设备18台(含27万元),扣除钛设备投资,每台可节约2万元
钛预
热器 F=145m2,
?900*5000mm,
Ti管?38*2mm 管内:卤水50-60℃,6kg/cm2,
管间:Ⅱ效冷凝水,80-100℃ 23.8万 1979.9 4 15 紫铜
B10 52000 10 15年将少用铜材设备18台(含93.6万元)扣除钛设备一次投资,每台可节约69.8万元
钛预
冷气 F=400m2,
?1400*6000mm,
Ti管?45*2 管内:含Na2SO4>60g/1的卤水,35-14℃。
管间:精卤 67万 1980.12 4 15 碳钢 48000 8 15年将少用碳钢设备22台(含105.6万元),扣除钛设备一次投资,节约资金38.6万元
钛冷
冻泵 6SH-6型 78kg/台 卤水 4770元 1977.3 4 已使用5年,仍可继续使用
铸铁 585 3 一台钛泵5年中节约铸铁泵22台(12870元),扣除台泵投资,节约资金8100元。
输卤泵铸钛
叶轮 8SH-9型 9.5kg/台 卤水 698元 1978.10 11 已使用3年半,仍可继续使用 铸铁 40 1 一台钛叶轮3年半时间可节约铸铁叶轮42个(合1680元),扣除钛叶轮投资节约资金982元。
冷冻泵铸钛
叶轮 6SH-6型 6kg/个 卤水 661.5元 1977.3 4 已使用5年,仍可继续使用 铸铁 165 1 一台钛叶轮5年中节约铸铁叶轮60个(合9900元),扣除钛叶轮投资,节约资金9238元。
盐浆输
送管道 Ti?108*3mm
Ti?89*3mm 饱和NaCL溶液固液比为1:1温度:45-80℃ 1977.5 440m 已使用5年,仍可使用多年 碳钢或不锈钢 2-4 各种盐浆管道,按实际使用时间计算,除回收钛管一次投资外,每年尚可节约4.5万元。



1、延长了设备的使用寿命,减少检修次数,节约能源,增加有效生产时间。例如,芒硝车间的冷冻泵(6SH一6型)过去是用铸铁的,每三个月更换一次,叶轮寿命仅一个月。换上钛泵后,运行近6年,未发现腐蚀,仅叶轮稍有机械磨损,每年只需补焊一次,其余部位与安装时一样。又如氨蒸发器,使用5年未发现腐蚀,同时钛管还充分发挥了管壁光滑,不易结垢的优越性,洗氨蒸发器(洗罐)时间可减少二分之一,降低了能耗,增加了有效生产时间。再如,盐浆输送管,碳钢管用2个月,不锈钢管用6个月都产生点蚀、穿孔等现象,而钛管使用5年多尚无腐蚀,而且表面还保留有原银白光泽。此外,其余凡用钛材的地方,设备及部件使用寿命,均比碳钢延长数倍至数十倍,从根本上解决了盐硝生产中的跑冒滴漏现象,车间面貌为之一新。
2、使用钛材在经济上合理。为减少设备、材料费用,降低生产成本提供了有利的条件。使用钛材一次投资虽较多,但从长远、从全面看,是经济的。例如,钛盐浆管,我矿77年5月开始,至今已安装?108*3,?89*3 等盐浆管道440m,使用5年多未发现腐蚀,还可使用多年。而不锈钢盐浆管使用寿命仅半年,从材料费用上看,以每m一次投资计:不锈钢管?89*4,152元/m(?108X 4.5,208元/m);钛材?89*3,445元/m,(?108*3,544元/m),钛材管使用5年多,未发现腐蚀,如果不锈钢管则需更换11次,计投资1672元(2288元),是钛材投资的3.76倍(4.2倍)。即使用钛材盐浆管,一年半即可收回一次投资。又如钛泵,77年3月芒硝车间开始用6SH-6钛冷冻循环泵,已运行5年零八个月未发现腐蚀,原用6SH-6铸铁泵使用寿命仅3个月,钛泵一次投资4770元/台,铸铁泵585元/台,如运行5年零8个月需更换铸铁泵22台,即需要投12870元,是钛泵一次投资的2.7倍,即使用钛泵2年零2个月即可收回一次投资。再如钛氨蒸发器,碳钢设备1.5万元/台,使用寿命10个月,钛材设备25万元/台,77年10月开始使用,至今完好无损,预汁还可以使用10年,以使用寿命15年计算,可少用碳钢设备18台,合资金27万元,除去钛设备一次投资外,尚可节约资金2万元。
钛材价格是不锈钢的4-5倍,但其比重仅为不锈钢的二分之一(钛比重4.51g/cm3,不锈钢比重7.93g/cm3),相同规格的设备,钛材比不锈钢材料用量减少一半。这样,钛材实际价格只有不锈钢的2-2.5倍。由于钛材耐腐蚀性强,制造设备时,在满足设计压力的前提下,材料厚度可适当选薄一些,也可节省投资。由于钛制品使用寿命长,减少设备更新费用和频繁的检修费用,实际上节省了开支,降低了成本。
湘澧盐矿已使用钛设备、钛铸件、钛盐浆管道共约60吨,与原使用碳钢、不锈钢、铜材比较,每年可节约设备更换费用35万元(钛设备按预计使用寿命计算,钛铸件和盐浆管道按已使用时间计算)。如果加上因减少设备维修而节约的人工费用及辅助材料费用,以及增加产量,降低成本的收益,其经济效益就更加显著。
3、为提高盐、硝产品质量创造了有利条件。过去芒硝车间冷冻系统的主要设备腐蚀严重,生产极不正常,芒硝产量低、质量差。向制盐车间提供的精卤达不到要求,以至产品精盐中含芒硝量超过部颁标准要求,严重影响产品质量和企业信誉。改用钛材设备、盐浆管道后,腐蚀问题基本解决,加上工艺及设备的技术改造,加强企业管理,生产逐步走向正常。芒硝产量的提高,满足了制盐生产需要的精卤,因而保证了精盐质量。81年精盐,一级品率达到73.85%。消灭了三级盐,1982年精盐一级品率上升到93.93%。雪牌精制盐81年被评为湖南省优质产品。同时,芒硝质量也大提高,产品由滞销变为畅销,供不应求。芒硝81年平均硫酸钠含量上升为98.86%(其中出口无水芒硝中硫酸钠含量平均99.3%)。钻塔牌无水硫酸钠82年被评为湖南省优质产品。82年9月份在轻工业部盐务总局同类产品评比中,湘澧盐矿芒硝被评为第一名。
总之,湘澧盐矿到77年3月应用钛材以来,确实收到了显著的经济效益。实践已经证明,钛材是盐、硝生产中优异的耐腐蚀材料,它可以延长设备的使用寿命,有利于产品质量的稳定与提高,技术经济效益十分显著。可以确认, 钛材在真空制盐工业中的推广应用是有意义,有前途的。我们决心把这项工作坚持下去,并不断总结、提高。