在液體二氧化硫、氨基磺酸和焦亞硫酸鈉的生產(chǎn)中,搪玻璃反應(yīng)罐是重要的生產(chǎn)設(shè)備之一。但由于設(shè)備質(zhì)量或安裝、使用的不規(guī)范等原因,在投入生產(chǎn)運行后不久,設(shè)備內(nèi)壁搪的玻璃會不同程度地出現(xiàn)局部脫落現(xiàn)象。這不僅對產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生影響,而且會使裸露的鋼殼很快腐蝕穿孔,造成停產(chǎn)。如果為此而更新設(shè)備,將給企業(yè)造成很大損失和浪費。在長期的生產(chǎn)實踐中,我們總結(jié)出了一套局部搪玻璃脫落的修復(fù)技術(shù),簡單易行且投資少?,F(xiàn)介紹如下。
1修補(bǔ)前的準(zhǔn)備工作
首先用機(jī)械的方法將設(shè)備內(nèi)壁上的酸性垢物鏟凈、擦干,用w(Na2C03)30%左右的純堿水溶液清洗表面,然后用角磨機(jī)將內(nèi)壁上的鐵銹清理掉,使設(shè)備待修補(bǔ)處的表面潔凈、干燥,露出鐵的本色。
2耐酸材料的選用及配合比的選取
2.1填充料的選用
填充料是修補(bǔ)設(shè)備內(nèi)壁表面腐蝕凹痕時用來作為填料的耐酸粉末,應(yīng)具有較高的耐酸度和細(xì)度。根據(jù)這些要求,我們選用69號耐酸水泥作為填充料。其化學(xué)成分見表1。
2.2膠合劑的選用
膠合劑是將干燥的填充物料和凝固劑均勻粘合在一起的物質(zhì)。根據(jù)實際情況的要求,我們選用模數(shù)為2.7,比重為1.36的鈉水玻璃(Na20+nSi02+mH20)作為膠合劑,其化學(xué)成分見表2。
2.3助凝劑(凝固劑)的選用
助凝劑不僅可以使耐酸膠泥的凝固速度加快,而且也會使其固化后具有一定的耐水性。根據(jù)需要,我們選用粒度通過1700孔/cm2、烘干后的白色氟硅酸鈉(Na2SiF6)作為助凝劑。其化學(xué)成分見表3。
2.4適宜配合比的選取
耐酸水泥中膠合劑的加入量是有一定限制的。加入量過多,過剩的水玻璃就會帶入過量的水分,一方面造成修補(bǔ)處的耐酸膠泥在干燥固化過程中產(chǎn)生龜裂;另一方面也會增加固化后耐酸膠泥的孔隙率和滲透性。加入量過少,耐酸膠泥的流動性差,凝結(jié)固化快,不易施工,同時也會對施工質(zhì)量產(chǎn)生不良的影響。
水玻璃是一種非常容易分解的物質(zhì),即使是空氣中的二氧化碳也會使其分解,這就使耐酸膠泥表面很快凝結(jié)固化,阻止了空氣中二氧化碳的繼續(xù)滲入,使耐酸膠泥的整體凝結(jié)固化時間變長。所以僅靠自然條件要想讓耐酸膠泥很快完全固化是不可能的,必須向其中加入適量的助凝劑。助凝劑的加入不僅能加快水玻璃的分解,也能縮短耐酸膠泥的凝固時間。其反應(yīng)原理如下:
2Na2Si03+Na2SiF6+6H20-6NaF+3Si(OH)4
上述反應(yīng)發(fā)生的同時,還進(jìn)行著氟硅酸鈉和硅酸鈉的水解以及氟化氫和游離堿的相互作用,反應(yīng)方程式如下:
Na2SiF6+4H20—NaF+4HF+Si(OH)4
Na20.nSi02+(2n+l)H20-2NaOH+nSi(OH)4
NaOH+HF-NaF+H20
但是氟硅酸鈉的加入量也必須有一定的比例。如果加入量太少,那么耐酸膠泥中產(chǎn)生的游離堿將不能很好地被中和,使之抗水性能降低,機(jī)械強(qiáng)度也相應(yīng)降低,同時固化時間也將變長。如果加入量過多,那么無機(jī)酸與析出的氟化鈉相互作用生成氫氟酸,氫氟酸與二氧化硅反應(yīng)生成氣態(tài)的四氟化硅,使得耐酸膠泥凝固后的氣孔率增加,滲透性增大,機(jī)械強(qiáng)度也隨著降低,其反應(yīng)式如下:
NaF+HR—HF+NaR
Si02+4HF—SiF4+2H20
式中R代表無機(jī)酸根。
從以上分析可知,耐酸膠泥中的水玻璃及氟硅酸鈉需要有嚴(yán)格的配合比。我們經(jīng)過反復(fù)試驗,在選用69號耐酸水泥作填料時,其適宜的配合比(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為耐酸水泥:水玻璃:氟硅酸鈉等于24:11:1。
3施工操作及注意事項
將按照配比要求稱取的耐酸水泥與氟硅酸鈉置于塑料器皿中,充分拌勻,再按配比加入水玻璃,攪拌均勻,然后將調(diào)制好的耐酸膠泥均勻地涂抹在搪玻璃脫落的內(nèi)壁上,待其固化。
為了使耐酸膠泥中過量的水玻璃迅速分解,還要進(jìn)行酸化處理。即向其固化后的表面每隔3~5h涂刷w(H2S04)30%左右的硫酸溶液1次,共3次,其反應(yīng)式如下:
H2S04+Na2Si03+H20—Na2S04+Si(OH)4
耐酸膠泥經(jīng)過酸化處理后,增加了防水性能,設(shè)備即可投入生產(chǎn)運行。
在耐酸膠泥的調(diào)制和施工過程中,溫度要保持在20℃左右,避免產(chǎn)生溫度突變的現(xiàn)象。每次調(diào)制好的耐酸膠泥應(yīng)在10min內(nèi)用完,并且每次調(diào)制時的材料應(yīng)按配比質(zhì)量一次加入,禁止中途添加,以及新1日耐酸膠泥摻雜使用。修補(bǔ)時,耐酸膠泥的凸面應(yīng)高出設(shè)備內(nèi)壁2~3mm。
4影響修補(bǔ)后設(shè)備使用壽命的因素
a.玻璃局部脫落的面積。玻璃脫落的面積越大,設(shè)備修補(bǔ)后的使用周期越短,反之就越長。根據(jù)我們多年的實踐經(jīng)驗可知,如果玻璃脫落的面積在100Cm2以內(nèi),修復(fù)后的設(shè)備都能使用2~3個月。
b.玻璃脫落的部位。法蘭口是搪玻璃較薄弱的地方,檢修時用力不均也會造成玻璃的脫落。如果局部脫落出現(xiàn)在這種不易磨損的部位,設(shè)備修補(bǔ)后能使用半年以上,甚至更長。
c.設(shè)備內(nèi)盛放的介質(zhì)。設(shè)備內(nèi)介質(zhì)濃度由于在生產(chǎn)過程中不斷發(fā)生變化,從而使腐蝕強(qiáng)度發(fā)生變化,對耐酸膠泥產(chǎn)生一定的影響,繼而影響到修補(bǔ)后設(shè)備的使用壽命。
修補(bǔ)后的設(shè)備在使用過程中,應(yīng)盡量避免溫度的急劇升降,這對延長設(shè)備修復(fù)后的使用壽命也是有利的。
5設(shè)備修復(fù)后的運行狀況
修復(fù)后的搪玻璃反應(yīng)罐,投入生產(chǎn)運行以來,取得了良好的效果,保證了生產(chǎn)的長周期運行。這不僅提高了設(shè)備的利用率,而且也為企業(yè)節(jié)省了大量的資金。實踐證明,這種修補(bǔ)技術(shù)是可行的。