湿法磷酸萃取反应槽顶部防腐修复技术探讨

杨义明

（云南磷化集团有限公司，云南 晋宁 650600）

湿法磷酸生产中，介质复杂（有磷酸、硫酸、氟和氯的化合物及一定数量的杂质和固体颗粒），具有很强的腐蚀性和磨蚀性［1-2］，设备工况十分恶劣，因此，设备的正确使用与维护尤显重要。

云南磷化集团有限公司湿法磷酸装置设计能力为P2O530万t/a，采用国内自主开发的二水法低位真空冷却大型湿法磷酸技术。自2014年7月磷酸装置投产以来，随着磷矿品位下降，反应温度升高，固相物中有害物质增多，萃取反应槽槽顶腐蚀严重、修复困难、修复后使用时间短等问题，严重制约装置的正常运行。

面对磷矿资源品位下降的实际情况，探索先进的湿法磷酸萃取反应槽槽顶修复技术，以适应低品位磷矿生产磷酸具有十分重要的意义。

1 萃取反应槽结构

萃取反应槽采用多室结构，槽体分为11个室（9个主室、2个进料室），其中1#至6#室为反应槽，7#至9#室为消化槽，每个室配置一台搅拌器。槽体外形尺寸为25.01 m×20.11 m×8.80 m。主室之间有预留孔连通，顶板上有许多大小不同的工艺预留孔及预留套管。主槽净空8.0 m，斜槽部分净空6.850 m，槽室内底标高+1.105 m，11室内容积约2 800 m3。槽体为砼结构，内衬橡胶和碳砖，内壁采用锥形结构可以有效防止内壁碳砖衬里脱落。

2 萃取反应槽的腐蚀情况

检修萃取反应槽时发现槽顶严重腐蚀，主要体现在以下几种情况：（1）反应槽2#、3#室槽顶大部分胶板鼓包、脱落，4#、5#室局部胶板鼓包、脱落；（2）环氧胶泥找平层及导电层开裂、空鼓，找平层及导电层与混凝土基体之间有空隙，空隙中有白色絮状料浆渗入；（3）槽顶混凝土基体大面积腐蚀，凹凸不平，各处腐蚀程度不同，2#、3#室混合三通腐蚀最深处达300 mm左右。

3 腐蚀原因分析

3.1 生产工艺对槽顶腐蚀的影响

云南磷矿属沉积型磷块岩，其主要成分是Ca5F（PO4）3·XCaCO3，并含有Fe3+、Al3+、Mg2+、K+、Na+等有害杂质。萃取反应槽内磷矿浆和硫酸反应产生大量氟化氢、氟硅酸、硅酸盐等强腐蚀性介质，在高温作用下对混凝土槽顶产生腐蚀。尤其是磷矿浆中碳酸盐和有机物含量较高时，与硫酸发生激烈反应并产生大量CO2气体，CO2连续分散在含有有机物的反应液中，在料浆表面形成一个稳定的泡沫层，由于矿浆中大量有害杂质（Mg2+）的存在，导致泡沫黏度大、不容易破裂，大量的泡沫占据了萃取反应槽的自由空间，造成萃取反应槽顶部胶板的渗透腐蚀，加入消泡剂后产生大量热量，加剧了槽顶腐蚀。

3.2 胶板腐蚀机制

槽顶采用预硫化胶板涂环氧胶泥进行防腐［3-4］。由于环氧胶泥耐温极限在60℃左右，而萃取反应槽内温度控制在82～85℃，超过了预硫化胶板所用环氧胶泥的耐温极限，导致胶板鼓包；同时顶部胶板因自重下垂，使预硫化胶板产生撕裂，腐蚀介质通过撕裂面渗透到环氧胶泥找平层及导电层使环氧胶泥产生裂变，进而导致腐蚀介质接触混凝土基体，造成混凝土基体腐蚀。

4 采用新型衬胶防腐技术修复槽顶

传统混凝土反应槽槽顶衬胶防腐修复技术施工工艺：清除槽顶磷石膏、已腐蚀胶板及基体；对混凝土基体进行喷砂造毛；刷环氧树脂打底1道；环氧胶泥抹面找平2～3道；刮导电层1道；衬4 mm厚氯化丁基/氯丁复合胶板（KBV）层。修补效果：每年检查会发现有胶板大面积脱落，基体比前一年有更严重腐蚀，几乎每年都要重复修补，故此修复技术已不能适应磷酸萃取反应槽槽顶的修复使用。

通过原因分析，结合磷酸萃取反应槽结构，制定吊衬胶钢板防腐修复技术：（1）清除顶部磷石膏、已腐蚀胶板及基体；（2）根据反应槽顶部尺寸，放样划线，确定吊板孔位置，同时用水钻打直径50 mm吊板孔；（3）吊板制作，吊板制作时确保每块吊板都有4根拉杆，吊板尺寸根据反应槽形状而定，宽度以成型钢板1/2为准，长度以萃取反应槽墙体至搅拌桨孔长度为准，焊接拉杆位置要与水钻打孔位置一致，并确保钢板安装时钢板之间间隙不能大于20 mm，边缘处与墙体比邻钢板确保能伸到墙体100 mm左右，对吊板正反面及拉杆整体衬4 mm厚D3胶板备用；（4）对顶部基体进行喷砂造毛；（5）在基体造毛处刷环氧树脂打底1道；（6）环氧胶泥抹面找平2～3道；（7）刮导电层1道；（8）衬4 mm厚KBV胶板1层，并预留吊板孔；（9）清除墙体上面基层吊板安装位置的碳砖，待吊板安装就位后重新砌碳砖；（10）安装已衬D3胶板的吊板，安装前吊板上面均匀刮抹20 mm厚的呋喃胶泥，吊板安装时确保下底面在同一平面上，确保吊板能深入到墙体，使墙体对吊板形成支撑［4］；（11）吊板安装后板间隙用呋喃胶泥进行刮抹，使所有吊板形成一个整体，防止腐蚀介质浸入；（12）对吊板底面整体用呋喃胶泥进行刮抹，使其形成对D3胶板的封闭保护。

新型衬胶防腐技术对萃取反应槽顶部基体形成了三重保护，反应槽槽顶修复示意见图1。

图1 萃取反应槽顶部采取新型衬胶防腐技术施工示意

2018年4月对2#室、3#室反应槽顶部进行吊衬胶钢板防腐处理。2019年6月、2020年4月两次拉槽对萃取反应槽修复部位进行检查，衬胶钢板均完好，顶部基体得到了保护。新型衬胶防腐修复技术在萃取反应槽顶部衬胶防腐效果方面有了很大提升，延长了设备使用寿命，从而延长了磷酸装置的运行周期。

5 结束语

近几年湿法磷酸萃取反应槽使用情况证明，吊衬胶钢板防腐修复技术在萃取反应槽顶部衬胶防腐的应用是行之有效的，为低品位磷矿生产磷酸的长周期运行创造了条件。