Производство диоксида титана сульфатным способом: ключевые аспекты перекачивания кислых суспензий высокой концентрации с использованием керамических насосов
Пульпа TiO₂, полученная сульфатным методом, является постоянно меняющейся мишенью. От стадии пищеварения до гидролиза уровень кислоты резко возрос, а температура потенциально достигла 110 градусов по Цельсию. Твердые вещества в суспензии представляют собой не мягкие округлые зерна, а смесь непрореагировавшей руды, кремнезема и мелких кристаллов TiO₂. Некоторые твердые вещества имеют твердые края и острые края. Насосу приходится противостоять абразивному износу и коррозии, причем эти факторы являются динамическими.
Керамические детали, контактирующие с рабочей средой, обычно имеют здесь смысл, но они не являются полной модернизацией. Карбид кремния – это то, с чего следует начать большинству покупателей. Он настолько тверд, что воздействие частиц не деформирует поверхность, как это происходит с резиной или многими металлами: срок службы мелких твердых частиц может быть в несколько раз дольше, чем у сплава с высоким содержанием хрома. Глинозем используется в некоторых положениях с меньшей нагрузкой, хотя карбид кремния остается более безопасным выбором для худших точек схемы.
Подвох – хрупкость. Керамическое рабочее колесо или корпус не сгибается при неправильном обращении. Работа всухую, крупный посторонний предмет, кусок агломерата слишком большого размера или внезапный термический удар могут привести к его разрушению. Резина поглотит часть энергии, а керамика этого не сделает. Это не означает, что керамика слабая, это просто означает, что система должна избегать попадания в нее крупных твердых частиц и эксплуатировать насос нужно с осторожностью. Если есть мусор, который может попасть во всасывающее отверстие, не попав вверх по течению, обязательно устраните его, прежде чем выбирать материал. Никакой керамический насос не компенсирует загрязненную систему всасывания.
Керамические детали, контактирующие с рабочей средой, способны справляться с серной кислотой в тех же условиях, что и этот метод, без температурных ограничений, налагаемых многими резиновыми покрытиями. Гладкость ее поверхности также выгодна для минимизации образования накипи – при изменении кислоты или остывании пульпы в холостом трубопроводе кристаллы образуются быстрее на более шероховатых поверхностях.
Область уплотнения заслуживает большего внимания, чем корпус. Одиночное механическое уплотнение в горячей кислотной суспензии – плохой выбор. Практической установкой являются двойные механические уплотнения с барьерной жидкостью, а поверхности должны быть выполнены из карбида кремния на карбиде кремния. Барьерная жидкость удерживает кислоту от атмосферы и отводит тепло от поверхностей. Если потерять барьерное давление или поток, кислота может кристаллизоваться между поверхностями и быстро их разжевать. Промывка уплотнений не является второстепенной деталью в этой работе — это часть поддержания работоспособности насоса.
Условия всасывания имеют такое же значение, как и материал. Твердые частицы TiO₂ быстро оседают при падении скорости. Осевший слой сужает трубу и меняет то, что получает насос. Работа с низким расходом или частичное засорение всасывающей линии приводит к кавитации. В керамике кавитация может быть не только шумом и потерей напора. Кавитация генерирует энергию, сконцентрированную на хрупкой поверхности, и может привести к образованию трещин. Используйте короткую всасывающую линию, наклоненную к насосу и имеющую достаточную скорость для транспортировки твердых частиц. Если этого требует операция, дросселируйте выпуск, находясь в пределах кривой. Никогда не дросселируйте на стороне всасывания.
Выключение — еще одна тихая точка отказа. Кислотная суспензия, оставшаяся в корпусе, охлаждается и может оседать вокруг рабочего колеса. Начинание с этой массы создает изгибающую нагрузку на материал, практически не обладающий пластичностью. Промывайте чистой водой до остановки насоса, пока суспензия еще движется, а не после того, как линия простояла всю ночь. То же правило касается резервных насосов: керамический насос — плохое место для хранения технологического раствора.
Что касается источников, лучше избегать разговоров о керамике и металлах. Вместо этого уточните подробности: каков размер частиц в насосе? Какова конструкция всасывания? Каковы механизмы уплотнения? Какой протокол промывки? Керамические детали, контактирующие с рабочей средой, оправдывают вложения при работе с мелкими твердыми частицами, обеспечивают стабильную конструкцию всасывания и правильную процедуру отключения. Тот же насос, работающий с крупными частицами, непостоянным всасыванием и отсутствием промывки, подтолкнет его к худшему результату. Таким образом, применение правильной установки позволяет керамическому насосу превратить сложную операцию в решаемую проблему технического обслуживания.
