橡胶-玻璃钢复合衬里在硫酸法钛白生产

橡胶 硫酸法 钛白生产 水解搅拌中 应用的探讨 李步斌 （ 攀钢集团钛业有限责任公司 ） 摘要： 对硫酸法钛白水解搅拌防腐衬里存在的缺陷与不足进行阐述与分析，对橡胶 橡胶 关键词： 硫酸法钛白 ； 橡胶 水解搅拌 0 引 言 化工设备及管件在使用中经常接触液态或气态腐蚀性介质 ,化工防腐显得极为重要。目前 化工设备 常用的防腐方式分为防腐衬里和防腐涂料，防腐衬里 主要作为设备的内衬，而防腐涂料主要应用在设备及管件的外防腐方面。防腐衬里 应用范围较广泛的主要有橡胶衬里 、 玻璃钢衬里 、铅衬里、耐酸砖板衬里等 。衬里是采用一定厚度的 材料 复合在基体表面，形成连续完整的覆盖层，以隔离腐蚀介质，达到防止基体 腐蚀的目的 ，而 橡胶或玻璃钢衬里 由于具有较好的耐酸、耐碱和防渗性能， 在硫酸法钛白生产中广为应用。复合衬里就是采用两种及两种以上的防腐方式，结合防腐材料的各自优点而产生的一种传统而可靠的防腐方法。 常用的复合衬里一般为橡胶 玻璃钢 铅 笔者 旨在探讨橡胶 1 钛白生产水解现状 目前 国内 钛白粉 生产主要采用硫酸法，其主要工艺过程为：钛铁矿准备 酸解 钛液净化 钛液浓缩 晶种和水解 偏钛酸净化 盐处理和过滤 锻烧 后处理。 水解是硫 酸法钛白粉生产工艺的核心部分 ， 其中 自生晶种稀释法水解国内 应用最为普及。在水解过程中， 钛液通过蒸汽直接加热水解，介质条件为 含硫酸 17%23%，温度最高达 114 ，搅拌速度控制为 10 r/水解时间为 5.5 h 左右 1。 水解系统 的工况条件决定了 搅拌材质 必须具有 耐蚀、耐磨、耐温 的 特性 。 攀钢钛白粉厂老线水解搅拌 采用 的 材质为碳钢衬环氧玻璃钢；新线水解搅拌 采用的材质为碳钢衬橡胶 。 目前存在问题为 玻璃钢衬里层易起层开裂，橡胶衬里层易变形、龟裂 ， 搅拌腐蚀破坏速度快， 严重影响生产的顺行，其中 老线搅拌更换周期为 4 根 /a， 更换时间约为 24 h/次； 新线搅拌更换周期为 2 根 /a，更换时间约为 36 h/次 。 2 腐蚀破坏原因分析 老线搅拌 环氧树脂的马丁耐热温度为 105130 ，在较高浓度的酸、碱作用下，其使用温度大大较低，一般为常温，而水解系统的工况条件决定了环氧玻璃钢的腐蚀破坏加剧 2 ；碳钢的热膨胀系数 在20200 时为 0氧玻璃钢的热膨胀系数为 0相同温度下，碳钢膨胀约为玻璃钢的 5 倍，两者热膨胀的差异导致玻璃钢防腐层被碳钢的膨胀应力涨开，使钛液进入到碳钢基体，腐蚀破坏搅拌。 新线搅拌 新线搅拌采用的橡胶为天然橡胶，其 长期使用温度 小于 90 ，而水解系统的工况条 件决定了搅拌使用寿命较短。 故水解搅拌的防腐材料必须满足的条件： 耐17%23%硫酸腐蚀，长期使用温度 大于 114 ，与碳钢的热膨胀系数相近， 耐腐蚀介质的渗透性良好 ，粘接力良好 。 3 橡胶、玻璃钢衬里 技术 橡胶衬里 橡胶衬里是采用一定厚度的耐蚀橡胶复合在基体表面，形成连续完整的覆盖层，以隔离腐蚀介 28 2010 年第 33 卷第 6 期 质，达到防腐蚀的目的。橡胶衬里具有防腐蚀性能可靠、使用寿命长、造价低、现场施工方便、技术易掌握等优点。目前国内常用 橡胶衬里综合参数 见表 13。 表 1 国内常用 橡胶衬里综合参数 橡胶品种 特 点 适用范围 施 工 备注 热硫化橡胶 耐酸、碱、盐和水、蒸汽硫化天然硬质橡胶衬里 各种铁质设备橡胶防腐衬里， 90以下使用 工厂衬胶 价格一般 热水硫化橡胶 耐酸、碱、盐和水，热水硫化硬质橡胶衬里 各种铁质设备橡胶防腐衬里， 90以下使用 可现场衬胶 施工 价格适中 预硫化 丁基橡胶 耐酸、碱、盐和水，耐大气老化，预硫化丁基复合橡胶衬里 可用于各种铁质贮槽、贮罐、反应釜及其他设备防腐衬里，30 使用，也可用于各种水泥贮槽、贮罐、废水池的防腐衬胶 可现场衬胶 施工 价格适中 室温自硫化 丁基 橡胶 耐酸、碱、盐和水，耐大气老化，室温自硫化丁基橡胶衬里 可用于各种铁质贮槽、贮罐、反应釜及其他设备防腐衬里，50 使用，也可用于各种水泥贮槽、贮罐、废水池的防腐衬胶及高温真空设备。 可现场衬胶 施工 价格高 玻璃钢衬里 玻璃钢是采用一定厚度的玻璃纤维和树脂粘接在基体表面，形成连续完整的覆盖层，以隔离腐蚀介质，达到防腐蚀的目的。 主要有环氧玻璃钢、 酚醛玻璃钢、呋喃玻璃钢。 近年发展快速的 不饱和树脂以其优良的耐腐蚀性能耐温性能得到了化工企业的大量应用。目前国内常用 玻璃钢衬里综合参数 见 表 2。 表 2 国内常用 玻璃钢衬里综合参数 玻璃钢 品种 特点 适用范围 施 工 备注 环氧 高粘接强度，拉伸强度4647酸性和耐碱性一般 各种设备 、建筑物 防腐衬里，80 以下使用 现场施工 粘接力好，施工方便 酚醛 耐酸性好，耐碱性差，粘接力较环氧差和不饱和树脂差 各种铁质设备防腐衬里， 耐温120 现场施工 粘接力差，一般与环氧配套使用 呋喃 耐强酸和强碱和有机溶剂，一般需加热后固化 能耐强酸和强碱以及两种介质结合和交替使用的环境 ，耐温 180 现场施工 粘接力一般，一般与环氧配套 使用 不饱和树脂 耐酸、碱、盐和水，耐大气老化 可用于各种贮槽、贮罐、反应釜及其他设备防腐衬里，00 使用 现场施工 用途广泛，价格低 4 橡胶 橡胶 抗渗透性等特点 ，能有效的防止水解工况条件对搅拌的腐蚀作用，延长水解搅拌的使用寿命。 基体处理 水解搅拌采用碳钢作为基体，为了保证衬 里 橡胶层的质量，碳钢表面处理 一般采用喷砂除锈的方法，既能除去锈污，又能提高表面的粗糙度，以增强橡胶的附着力。喷砂 除锈 质量必须达到 金属表面处理质量等级标准中的一级 彻底除尽金属表面 油脂、氧化皮、锈蚀产物等杂质，表面无任何可见残留物，呈现均匀的金属本色，并有一定粗糙度。 橡胶衬里 攀 钢 技 术 29 橡胶选用 湖北咸宁防腐设备有限公司生产的基橡胶， 厚度 4 0碳钢近似， 具体指标见表 3。 表 3 基橡胶 性能 参数 胶板牌号 拉伸强度 /断伸长率 /% 扯断强度 /钢的粘合强度 /kN度邵尔 A 耐温性 / 10 360 10 05 100 耐酸碱系数 20%0d室温 30%0d室温 40%0d室温 60%0d室温 40%0d室温 玻璃钢衬里 橡胶衬里作为基体，通过在橡胶衬里外面复合玻璃钢衬里，达到延长水解搅拌使用寿命的作用。玻璃钢衬 层厚度 5 脂 选用不饱和树脂，而不饱和树脂种类常用为四类，具体耐蚀性能比较如表 4 所示 4。 表 4 树脂耐蚀性能比较 树脂 种 类 盐酸 （ 35 %） 硫酸 （ 50 %） 邻苯 型 劣 劣 间苯 型 中 中 双酚 A 型 良 良 乙烯 基 酯型 良 良 1） 玻璃钢衬里的树脂选用 上维生产的 烯基酯 型 不饱和聚酯树脂 。 这类树脂既具有环氧树 脂良好的粘接力和继续强度，又具有不饱和聚酯树脂的良好固化性能 ，耐温性高达 160 ，热膨胀系数与碳钢接近。 2） 在腐蚀环境中玻璃钢的耐磨性能优于钢材，为提高玻璃钢的耐磨性，可以在树脂基体中加入 适当的填料。 水解物料的浆料粒子对搅拌具有较强的磨损作用，在 温度高达 114 的情况下，磨损与腐蚀联合作用的磨蚀会加剧。 采用 向树脂中 加入硬质超细粉末以提高衬层抗热应力及磨损能力 ，玻纤布选用 无碱玻璃布以提高玻璃钢衬里的抗热应力开裂能力，防止衬层力学龟裂失效，形成对冷热物料交汇区苛刻腐蚀环境的综合防护能力。 目前国内常用的填料性能如 表 5 所示 4。 表 5 国内常用的填料性能 性能 辉绿岩粉 石英粉 瓷粉 石墨粉 相对密度 酸性 好 较好 较好 好 耐碱性 好 不 耐 不耐 好 耐热性 高 一般 一般 高 导热性 一般 一般 一般 好 吸水性 低 较高 较高 低 耐磨性 高 一般 一般 较差 收缩性 小 大 一般 小 价格 高 低 一般 较高 综合以上填料的性能及水解的工况条件，选用瓷粉 作 为耐磨填料。 3）玻璃钢衬里、橡胶衬里和复合衬里技术经济对比 见表 6（以某厂 5500 解锅配套搅拌为例）。 表 6 玻璃钢、橡胶和复合衬里技术经济指标对比 使用寿命/月 搅拌器价格 /万元 搅拌器更换时间 /h 环氧玻璃钢衬里 3 6 24 橡胶衬里 6 复合衬里 24 24 36 30 2010 年第 33 卷第 6 期 5 结论 1）橡胶 t/a 硫 酸法钛白水解搅拌系统使用达 2 年以上，使用寿命 远大于玻璃钢衬里 3 个 月和橡胶衬里 6 个 月的使用周期 ，且工艺成熟，能很好服务于水解的工况条件。 2） 乙烯基酯型不饱和聚酯树脂 做成的玻璃钢衬里层 具有良好抗 温性 ，可以避免在温度达 114 条件下产生的分层，能在 114 左右的 水解 中长期连续 使用 。 综上所述，橡胶 很好地适用于 钛白 生产的 水解 搅拌 系统，大大克服了单一衬里使用寿命短的 问题 ，在综合考虑成 本、运行 、使用寿命 等情况下，选用橡胶 切实可行的。 参考文献 1 裴润 北京 :化学工业出版社 ,1991. 2 陈匡民 北京：化学工业出版社， 2001. 3 秦国治 ， 田志明 北京： 化学工业出版社 ,2002(4). 4 中国腐蚀与防护学会 北京：化学工业出版社， 1995. 编辑 姜敏 收稿日期： 2010 09 13 河北省计划 “十二五 ”末钢铁产能减至 9500 万 t 据网易财经 9 日报道， “十二五 ”期间，河北省钢铁产能硬性指标为 9500 万 t， 并且 “只减不增 ”2009 年，河北粗钢产量为 t，排名全国第一。今年 1 9 月，河北已累计生产粗钢 11 306 万 t。 虽然 2009 年粗钢产量排名全国第一的河北钢铁集团尚未公布未来 五年的产能规划，但董事长王义芳今年 5 月曾表示，公司 “十二五 ”期间没有新增产能的计划，下一步的发展重点是优化结构、提升产品档次。2009 年，河北钢铁集团粗钢产量为 4024 万 t，排名全国第一。受限产影响，今年集团预计产量为 2505 万t。与河北钢铁集团不同，今年下半年，宝钢、武钢、鞍钢陆续了公布 “十二五 ”产能规划。到 2015 年，三大钢厂的产能规模将直指 6000 万 t。 为了完成节能减排任务，自 2010 年 9 月 3 日开始，河北省各地政府陆续对辖区内钢铁、焦化等高耗能高污染行业下达了限产限电的通知。网易财经在一份唐山 2010 年计划控制完成钢产量计划表中看到，今年 9 12 月和全年的产能控制计划已经下达到辖区内各企业，并由各区县工信管理部门负责落实产量控制计划。除了对产能的严格控制，河北省近期发布的关于控制钢铁产能推进节能减排加快钢铁工业结构调整的措施还重拳推进兼并重组，并鼓励钢企进行上下游产业链重组。 到 “十二五 ”末，全省有冶炼能力的钢铁企业要减少到 10 家左右；力争省内生产规模排名前 5 位的钢铁企业钢产量占全省产量的比例提高到 2015 年的 75%以上， 2009 年这一比例为 48%。目前，河