钛及钛合金材料在真空制盐工业中的重要作用
钛材被广泛运用于航天航空航海、潜艇和医疗行业,随着工艺技术的提高,钛越来越多地应用于一般民用工业,其中真空制盐用钛是最早进行钛应用推广的一个领域。
我国制盐工业以海盐为主,井矿盐和湖盐次之。自上个世纪五十年代起,真空制盐工厂逐渐兴起。随着真空制盐厂家的不断建成投产,高温浓盐卤水对真空制盐用碳钢设备的严重腐蚀直接影响了设备能力的发挥及生产的正常运行。腐蚀造成设备频繁维修,大量的跑冒滴漏,成了一个急待解决的生产关键和技术课题。正确选用适合于制盐工业的耐蚀材料也急迫地提上了议事日程。
钛及钛合金具有优异的抗海水及耐氯化物溶液腐蚀及流体冲刷的性能。自1975年以来,湖南湘澧盐矿、湖北应城盐厂、四川自贡井盐厂等开始大量采用钛材制作设备。营口盐化工厂在引进的15万吨精制盐项目中,其制盐的蒸发设备也选用了钛材。到了90年代,我国制盐行业的换热器也开始广泛使用钛材。
在制盐生产过程中 ,盐浆管道的腐蚀问题尤为突出。使用碳钢管时,仅半个月管的下部就会被腐蚀成蜂窝孔状,不得不频繁补漏,每年需更换盐浆管道多达6次。即使使用不锈钢,4个月后也会出现腐蚀穿孔现象。同时,由于腐蚀和其他金属化合物渗透到卤水中,对盐类的质量产生很大影响。此外,碳钢等罐壁的粗糙度也使得污垢问题更为严重,随着时间的推移,污垢会越来越厚,最终形成大片盐垢,减小循环量,影响卤液的传热,甚至阻塞加热腔的入口,造成停产停机,严重时会烧毁电动机。
为了在真空制盐中选择钛材提供更实际、更可靠的科学依据,湖南省湘澧盐矿、四川省自贡井盐厂等单位在制盐现场进行了钛材的挂片试验。试验数据显示,钛材在氯化物及真空制盐现场实际条件下的耐腐蚀性能非常显著。使用钛材后,由于其耐腐蚀、不产生杂质的特点,彻底解决了盐的质量难以提高和生产设备损耗严重的技术问题。可以说,钛材的应用为真空制盐的选材工作带来了一次新的革命。
在真空制盐工艺中,加热室是最关键的设备。随着钛材及钛合金的诞生和发展,因其具有优良的抗氯离子性能,被国家推广到制盐行业应用。国内制盐基本上采用四效真空制盐工艺,钛材主要应用于换热器和换热管。换热管一般长9米,壁厚在0.8至1.5毫米之间。钛材表面杂质少、抗腐蚀性能强,因此不易发生腐蚀穿孔及管道堵塞现象。在同等传热性能下,钛加热室相比钢管加热室具有重量轻、体积小的优点。
同时,在制盐工艺中,卤水预热器也是重要的工艺设备。在100℃以下的环境中,钛在NaCl(氯化钠)溶液中具有较强的抗腐蚀性能。因此,在制作卤水预热器的管束、封头时采用钛材,能有效避免NaCl溶液对预热器零部件的腐蚀,从而保证设备的正常使用。
随着对钛材性能及应用认识的加深,钛材及其合金也逐步推广应用在真空制盐工业上。真空制盐工业一跃成为使用钛及钛钢复合板的大户之一。