氧化铝制造系统中常用衬氟阀门和陶瓷阀门的应用探析

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1 粉煤灰酸法生产氧化铝简介

      近年来，开展从高铝粉煤灰（氧化铝含量大于30%）提取氧化铝等高附加值综合利用研究成为煤电和氧化铝行业的热点课题。粉煤灰酸法生产氧化铝就是从高铝粉煤灰中提取氧化铝的一项新技术，工艺分为配料、溶出、分离洗涤净化、蒸发结晶、焙烧及酸回收工序，在生产氧化铝过程中产生的固废和废水均可资源化利用，镓、铁、硅等各种伴生元素也可以生产多种产品，实现了粉煤灰的高效综合利用。

      溶出是粉煤灰酸法生产氧化铝工艺中的一道重要工序，粉煤灰料浆的在溶出罐中与一定压力和温度的蒸汽的进行混合加热，在中温、低压条件下即可进行溶出反应。在反应釜、闪蒸罐和酸性粉煤灰料浆输送等系统中需使用大量的阀门进行系统切换、参数调整等操作，因此要选用具有耐高温、耐盐酸腐蚀和抗冲刷的能力的阀门才能满足溶出工序的生产要求。目前系统中使用的阀门主要有衬氟阀门、陶瓷阀门两种，现就阀门的性能和使用情况进行简要的分析。

2 衬氟阀门

      衬氟阀门对阀体内介质所能达到的地方全部采用衬里工艺，内衬材料一般采用PTFE(F4)、FEP(F46)和PFA等氟塑料，使阀门的钢铁部分不能和腐蚀性介质直接接触。这样就解决了钢铁材料不耐腐蚀的问题。同时利用氟塑料具有的超强耐腐蚀性能，使得衬氟阀门广泛应用在石油、化工等行业。衬氟阀门因使用氟塑料的不同其性能也存在一定的差异。

2.1PTFE(F4)的特点
      PTFE（F4）就是聚四氟乙烯。聚四氟乙烯的耐化学腐蚀性能很强，几乎耐任何浓度的强酸、强碱、强氧化剂和溶剂的腐蚀，在高温条件下也不发生作用。只有熔融的碱金属或他们的氨溶液、氟化氯及元素氟会对它发生作用。聚四氟乙烯的优点是防污、防粘性好，动静摩擦系数值极小，减摩润滑性能好，缺点是成型加工困难，在熔融状态无流动性，很难用模压、注射等一般的加工方法来制造复杂的构件，只能将聚四氟乙烯粉料预压成所需形状，然后再烧结成型。

2.2FEP（F46）的特点
      F46就是FEP，中文名：聚全氟乙丙烯。在衬氟阀门中氟塑料用量最多的就是F46，是四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，是一种改性新型氟塑料。除使用温度低于PTFE约50℃外，其他都保持了PTFE/F4的优良性能。由于熔体的粘度较低，与PTFE相比，成型比较容易，可用模压、注射等方法对其成型加工。其耐热性能仅次于聚四氟乙烯，能在-85-+200℃的温度范围内连续使用。即使在-200℃和+260℃的极限情况下，其性能也不恶化，可以短时间使用。

2.3PFA的特点
      PFA即聚全氟代烷氧基，是聚四氟乙烯改性，兼具F4与F46的优点，即有良好的耐化学腐蚀性和耐高温性能，又可用一般热塑性塑料的加工方法进行加工。PFA与F4的使用温度相同(250℃)，但高温强度比F4大2倍。衬PFA阀门的使用温度比衬F46阀门的高一些。

2.4衬氟阀门的使用要求
      检查铭牌上标注的参数是否符合设备或系统的工况要求，壳体上的流向应与管道内介质的流向一致。尽量在自然状态下水平安装，使阀杆朝上，防止因管道别劲产生较大的安装应力，影响阀门的安全使用。禁止使用加力杆强行开启和关闭衬氟阀门，避免氟塑料密封面过早损坏。安装在酸碱等腐蚀性介质管道上的衬氟阀门更换填料时应做好隔离措施，泄压放料后方可进行检修工作，严禁带压冒险作业。衬氟阀门在使用时若作为调节流量用，应选用调节阀，使用其他阀门会使密封面过早损坏。衬氟阀门与衬氟管道连接时法兰处一般不加垫片。如阀体中法兰处渗漏，可均匀地拧紧中法兰螺母来消除渗漏。

3 陶瓷阀门

      陶瓷阀使用高性能结构陶瓷，具有良好的自洁性，超耐磨，耐腐蚀，自润滑性强，使用寿命长等优点。
      结构陶瓷材料变型量少，抗拉强度、抗压强度、硬度都非常高，可大大提高设备运行系统的安全稳定性，被广泛用在石油、化工等行业。
      阀门壳体三段结构设计，内置缓冲补偿弹性垫圈，具有稳定良好的密封性，在含杂介质中不容易卡死造成球的破裂。阀杆有陶瓷杆、金属包氟杆、钛合金杆、钽合金杆等多种材质，能够满足不同介质条件下的力学性能和抗腐蚀能力的要求。阀座和内衬材料为高性能结构陶瓷，整阀扭矩轻、阻力小、泄漏量为零。采用高性能结构陶瓷球体，根据使用要求可以实现开、关和调节功能陶瓷球阀使用的结构陶瓷材料,具有优良的耐高温、耐腐蚀和耐磨损性能。
      陶瓷阀的使用要求：溶出系统投运初期，在料浆输送管路中有时会有一些玻璃钢碎片、焊渣、铁锈等杂物，极易造成管路堵塞或卡死阀门使阀芯碎裂。使用前需全开陶瓷阀，将管路冲洗干净后再投入正常运行。使用陶瓷调节阀时，应首先尽量把门开到最大开度，待管路中的杂质清除干净后，再把调节阀恢复到正常开度稍大的地方。陶瓷阀使用时应避免冷热冲击，保持阀门与介质温差在规定范围内，避免陶瓷部件损坏。开关陶瓷阀发生卡涩时，不得强行开关，应采取减小阀门两侧压差、进行反冲洗等措施后，再进行开关操作，以防止阀杆断裂、阀芯碎裂。

4 阀门的使用情况
4.1衬氟阀门
      溶出系统使用的衬氟阀门主要有截止阀、闸阀、止回阀、安全阀和球阀等五类，内衬材料以F46为主，使用的介质温度不能超过150℃，主要安装在溶出罐不凝气排放管道、蒸汽管道、高压水管道及酸气吸收系统中。在高压水管道、酸气吸收等低温（低于130℃）系统下使用效果较好。在溶出罐本体上的安全门、蒸汽门、排气门、止回阀的故障率较高，主要现象为阀体腐蚀穿孔、盘根漏料及关闭不严内漏，除了产品质量原因外，主要是在高温（150-160℃）蒸汽和酸性料浆、气体冲刷下损坏的。在选用工作温度更高的衬PFA阀门后，故障率明显降低，基本满足了生产的要求。

4.2陶瓷阀
      溶出系统使用的陶瓷阀主要是国产陶瓷球阀，也有少量的进口陶瓷阀，安装在溶出罐进出料管道上，酸度和温度都比较高，工作条件比较苛刻。陶瓷阀损坏的现象主要是阀芯碎裂、陶瓷阀杆断裂、盘根漏料、陶瓷内衬套裂缝导致阀体腐蚀、结合面漏料等。比较而言，进口陶瓷阀的性能和寿命明显优于国产阀。但通过厂家对国产陶瓷阀的不断改进，二者之间的差距已逐渐缩小，国产陶瓷阀的性价比更高一些。

5 结语

      衬氟阀门和陶瓷阀门各有优点，能够满足溶出工序相应系统的工况要求，但需进一步对产品材料、工艺、质量进行改进和提升，更好地适应粉煤灰酸法生产氧化铝的工艺要求，保证溶出系统安全稳定的运行。