侯偉才

(青海鹽湖資源分公司，青海 格爾木 816000)

0 引言

鹽湖鹵水中含有豐富的鉀、鈉、鎂等多種元素，經過蒸發(fā)濃縮形成鹵水，可直接使用或提純后制成鹽類。目前，在鹽湖抽鹵制鹽工藝中使用抽水泵將鹵水抽送出來之后進行原鹵輸送，為降低鹵水對抽水泵的結鹽與腐蝕破壞情況，需要對防結鹽以及防腐蝕工藝條件進行深入分析，提出改進措施。

1 鹽湖鹵水輸送設備結鹽及腐蝕因素

鹽湖鹵水中含有的鹽類礦物主要為氯化鉀、氯化鈉、氯化鎂等，這些鹽類礦物的主要成分都是鉀、鈉、鎂、鈣等，其主要成分是Na+、Mg2+，所以這幾種鹽類礦物在一定條件下會發(fā)生一定的化學反應。鹽湖鹵水中含有大量的鹽類礦物及金屬元素，是一種特殊的化工原料，由于其特殊的化學成分，使得鹽湖鹵水在使用過程中極易結鹽及腐蝕。根據NaCl 的溶解度可以將其分為三個相：飽和溶液、過飽和溶液和規(guī)則溶液。當溫度升高時，溶解度降低的是飽和溶液，而溶解度升高的是過飽和溶液，當溫度升高時，過飽和溶液中的氯離子會析出到飽和溶液中，與NaCl 反應生成氯鹽。所以說氯化鉀和氯化鈉在高溫下會發(fā)生反應生成氯化鎂和氯化鈣。由于溫度的升高會導致金屬材料發(fā)生膨脹，金屬材料在膨脹過程中會產生一定程度的變形，造成金屬材料與環(huán)境之間的接觸面積變小，從而導致設備被腐蝕[1]。

在鹽湖鹵水設備的工作過程中，由于材料和環(huán)境之間的接觸面積變小，因此在設備工作時，設備表面的金屬表面會形成一些劃痕，而這些劃痕主要以點蝕的形式存在，腐蝕的深度比較淺，只會導致設備表面出現一些灰色或者黃色的銹跡，這些銹跡主要集中在設備的表面。這種點蝕屬于一種較為輕微的腐蝕形態(tài)，因為其形成的時間比較短，而且點蝕形成以后不會產生太大的影響。當設備工作一段時間后，由于腐蝕的影響會導致金屬材料表面產生一些腐蝕坑和腐蝕溝，這種腐蝕形態(tài)被稱為均勻腐蝕。由于均勻腐蝕是一種均勻擴展的過程，所以說不會對設備產生太大的影響。但是在鹽湖鹵水設備工作過程中，因為其工作環(huán)境比較惡劣，所以這種均勻腐蝕也是一種較為嚴重的腐蝕形態(tài)。

根據鹽湖鹵水設備的工作原理和其結構，鹽湖鹵水設備腐蝕與多種因素有關。一般情況下，鹽湖抽鹵設備使用的是浮箱式泵站，浮箱式泵站抽水泵在運行的時候，由于長期浸泡在水中，當浮箱式泵站抽水泵內的介質溫度低于50 ℃的時候，會產生氯化物和硫化氫等腐蝕性物質。當這些腐蝕性物質與大氣接觸時，就會發(fā)生氧化反應，在氯化物和硫化氫中生成氯化氫和硫化氫。而氯化氫和硫化氫具有很強的氧化性，當這些物質與水接觸時，就會發(fā)生反應，生成新的化合物，如二氧化碳、氫氣、一氧化碳等。而這些新生成的化合物就是我們通常所說的鹵水。如果這些新生成的化合物被進一步氧化、水解而生成氫氧化鈉、氫氧化鉀等堿性物質時，就會形成具有強腐蝕性的氫氧化鈉溶液。而在這些氫氧化鈉溶液中還含有較多的硫化氫，當這些強腐蝕性溶液與水接觸時，就會發(fā)生化學腐蝕。根據實驗數據顯示，如果浮箱式泵站抽水泵內的介質溫度高于50 ℃時，就會產生大量的腐蝕性物質。所以說浮箱式泵站抽水泵內一旦出現了鹵水點腐蝕現象就會導致整個浮箱式泵站抽水泵的使用壽命大大縮短。

2 鹽湖鹵水輸送設備防結鹽及防腐蝕措施

2.1 抽水泵改進

2.1.1 裝置原理

抽水泵是鹽湖鹵水輸送過程中經常使用的一種裝置，其能夠對鹵水施加滲透作用，從而使水中的雜質被吸附在水泵的進水孔中。提升作用：鹵水在抽水泵內部會經歷提升作用，從而使水中的雜質被吸入泵腔內，實現抽泵的功能。節(jié)流作用：鹵水在抽水泵內部會經歷節(jié)流作用，從而減少泵腔內的壓力，提高抽泵的效率。過濾作用：鹵水在抽水泵內部會經歷過濾作用，從而去除雜質和污染物，保證泵腔內的清潔。冷卻作用：鹵水在抽水泵內部會經歷冷卻作用，從而降低泵腔內的溫度，提高泵腔內的使用壽命。由于循環(huán)鹵水中NaCl 濃度過高，導致飽和溶液中NaCl 含量增加而使溶液中NaCl 濃度發(fā)生變化的過程。這兩種反應都會使抽水泵的泵體與葉輪產生結鹽現象。

在鹽湖抽鹵制鹽過程中，由于NaCl 等腐蝕性物質的存在，常會發(fā)生結鹽及腐蝕現象，嚴重影響設備的使用壽命。抽水泵的結鹽及腐蝕原因主要包括以下3 個方面：

(1)鹽水中NaCl 的含量。鹽水中NaCl 含量越高，結鹽越嚴重。

(2)抽水泵的作用。在抽水泵的運行過程中，會對鹽水進行擾動，加速了鹽水的流動。

(3)氯化鈉結晶。抽水泵在工作過程中會在內壁形成鹽垢，隨著運行時間的增加，鹽垢越來越厚。

2.1.2 抽水泵主要問題及對策

鹵水抽水泵存在著一些問題，這些問題可能會影響其正常運行。

(1)漏水。鹵水抽水泵中的漏水是一個常見的問題。漏水會導致水泵內的液體漏出，影響水泵的正常運行。解決這個問題的方法是檢查水泵的密封情況，并更換漏水的水泵。 噪音：鹵水抽水泵運行時會產生噪音。這種噪音可能會影響周圍居民的休息和工作效率。解決這個問題的方法是使用適當的減震材料和技術，以減少水泵噪音的影響。鹵水抽水泵工作時需要合理控制鹵水抽水泵的溫度，并定期檢查泵頭的情況。

(2)不靈活。鹵水抽水泵可能會出現不靈活的情況。這是由于泵頭內部潤滑和軸承損壞導致的。解決這個問題的方法是定期檢查鹵水抽水泵，并使用適當的潤滑和軸承保養(yǎng)產品來維護泵頭和軸承。

(3)不穩(wěn)定。鹵水抽水泵運行時間長了之后可能會出現不穩(wěn)定現象。這是因為水本身有雜質和礦物質，以及使用環(huán)境等因素導致的。解決這個問題需要對泵頭進行定期清洗和保養(yǎng)，并選擇可靠、穩(wěn)定、耐用等產品。同時，在長期的使用過程中，結晶的NaCl 晶體不斷沉積在列管表面，并與周圍介質發(fā)生反應，導致泵體以及葉輪腐蝕穿孔、堵塞甚至脫落。這種腐蝕介質將直接作用于列管表面，造成抽水泵內部出現大面積銹蝕、穿孔，最終導致設備無法正常運行[2]。

綜上所述，鹵水抽水泵包括漏水、噪音等問題。如果發(fā)現這些問題，需要對泵頭進行定期檢查和維護，并選擇可靠、穩(wěn)定、耐用等產品來維護泵頭和軸承，以保證其正常運行。

根據鹽湖抽鹵制鹽工藝中抽水泵的結鹽和腐蝕問題的分析，筆者提出以下3 種對策[3]：

(1) 可以加強抽水泵在使用過程中的過濾作用原理。選擇高質量的抽水泵，確保其能夠承受較高的流量和壓力，以避免過濾網出現堵塞或壓力過高等問題。 保證抽水泵的過濾系統(tǒng)正常運行，包括添加濾芯、更換濾芯等措施。如果過濾系統(tǒng)出現故障，可能會導致水濁度增加，影響水質。選擇合適的抽水泵型號，并根據實際情況選擇合適的過濾層和過濾器，以確保抽水泵過濾效果良好。定期檢查和維護抽水泵，及時發(fā)現和解決問題。如果抽水泵出現故障或異常情況，需要及時更換配件或維修。還可以設置旁通管路，在進料管不結鹽的情況下，可以將進料管內的部分鹽水導入抽水泵管道內，從而防止抽水泵結鹽?？杉友b防垢過濾器，將易結垢的固體雜質過濾出去，防止進入料液中。

(2)對抽水泵的整體結構進行定期檢查，發(fā)現泵體內壁結垢或腐蝕嚴重的應及時清理。

(3)在進料口處加裝除垢劑(如聚四氟乙烯樹脂等)，定期對除垢劑進行更換。同時選擇合適的材質。使用耐腐蝕材料進行防腐處理，可以有效解決內壁結垢結瘤問題，同時也可以延長設備的使用壽命。工作人員可根據鹵水中NaCl 等腐蝕性物質的種類和性質，選擇合適的材料制作抽水泵。目前常用的材質主要有碳鋼、不銹鋼和鐵合金。碳鋼材質耐腐蝕性好，但價格較高；不銹鋼材質價格適中，但耐腐蝕性較差；鐵合金材質的價格較低，但耐腐蝕性較差。在選用不同材質作為原材料時，要根據具體情況進行選擇。

2.2 定期檢查

由于鹵水在蒸發(fā)過程中析出的鹽類礦物比較多，當設備內溫度升高到一定程度時，鹽類礦物就會在設備內壁上不斷沉積，進而導致設備結鹽。造成設備結鹽的主要原因是鹵水中含有大量的NaCl，而在蒸發(fā)濃縮過程中，鹵水中的NaCl 會在高溫、高壓條件下與空氣中的氧氣發(fā)生化學反應形成氧化鈣和硫酸鈣等晶體。這些晶體黏附在設備內壁上，進而導致設備內壁出現結晶層。隨著結晶物不斷增多，結晶層之間也會逐漸變大，當結晶層之間的厚度超過一定限度時，就會導致設備出現破裂、變形等現象。產生結鹽的根本原因是鹵水中含有大量的NaCl。如果在鹵水制鹵工藝中如果不能對其進行及時有效的控制，就會造成鹵水制鹵設備出現嚴重的腐蝕現象。因此，必須加強對鹵水輸送設備的腐蝕監(jiān)測，及時發(fā)現設備運行過程中出現的問題。在化工企業(yè)中經常采用定期檢查和不定期抽查相結合的方式進行腐蝕監(jiān)測[4]。一般情況下，可以采用定期檢查和不定期抽查相結合的方式，在每年生產結束之后都要對化工企業(yè)中的設備進行檢查，而每年生產開始之前則要對化工企業(yè)中的設備進行一次全面檢查。在化工企業(yè)中還可以采用在線腐蝕監(jiān)測技術。

2.3 調整數值變化

由于青海鹽湖鹵水設備運行環(huán)境特殊，設備腐蝕的主要原因是空氣中的氧氣對設備內壁腐蝕造成的，而鹵水中含有大量的氯化鈉，所以設備內壁出現結晶物后，對設備內壁也會造成一定程度的腐蝕。針對設備內壁的腐蝕情況，可以通過改變pH 值以及溫度來進行防腐。

2.3.1 pH 值

在溫度和濃度一定時，pH 值的變化對鹵水防腐效果影響較大。通過實驗發(fā)現，鹵水中氯化鈉的含量對pH 值有一定的影響。當氯化鈉含量超過10% 時，鹵水的pH 值會逐漸降低；當氯化鈉含量超過25%時，鹵水中氯化鈉含量較高，pH 值也會降低。通常，pH 值在7.2～8.3 之間是比較適宜的。

2.3.2 鹵水濃度

鹽湖鹵水設備防結鹽及防腐蝕分析鹵水溶解鹽濃度調整是指通過采取措施防止鹵水中的溶解鹽在設備表面結垢和腐蝕，以提高設備的使用壽命和可靠性。當鹵水中的氯化鈉含量低于10%時，設備內壁就不會發(fā)生結晶物生成；當氯化鈉含量高于20%時，設備內壁就會發(fā)生結晶物生成；當氯離子含量高于20%時，設備內壁就會發(fā)生結垢現象。以下是一些常見的鹽湖鹵水設備防結鹽和防腐蝕方法。

(1)過濾。通過安裝過濾器，將鹵水中的固體雜質和溶解鹽分離。

(2)低溫蒸發(fā)?？梢允褂玫蜏卣舭l(fā)的方式來將鹵水中的溶解鹽濃度降低到接近飽和狀態(tài)，從而防止結垢和腐蝕。

(3)離子交換。通過安裝離子交換器，將鹵水中溶解鹽轉化為離子狀態(tài)，從而防止腐蝕和結垢。

(4) 化學處理。通過安裝化學處理設備，如電滲析、膜過濾等，對鹵水中鹽分進行分離和去除。

(5)攪拌。通過安裝攪拌器，將鹵水中鹽分與氣體進行混合，從而防止結垢和腐蝕。

(6)緩蝕劑。通過安裝緩蝕劑罐或緩蝕劑泵，對鹵水進行緩蝕處理，以減少鹵水對設備的腐蝕。

總之，鹽湖鹵水設備防結鹽和防腐蝕需要采取多種措施綜合考慮，以確保設備的使用壽命和可靠性。

2.4 優(yōu)化設備材料構造

鹽湖鹵水設備防結鹽及防腐蝕設備材料選擇是一個重要的問題，需要根據實際情況進行綜合考慮。以下是一些常用的材料選擇。

(1)玻璃纖維。玻璃纖維是一種常見的防腐蝕材料，可以有效防止金屬表面結鹽。在鹽湖鹵水設備中，通?？梢圆捎貌ＡЮw維作為紡織材料。

(2)不銹鋼。不銹鋼是一種耐腐蝕的材料，可以用于防止金屬表面結鹽。

(3) 鋁制品。鋁制品也可以用作防腐蝕設備的材料。

(4)復合材料。復合材料是一種混合材料，可以用于兩種或多種不同類型的金屬表面防腐蝕處理[5]。

對于腐蝕較為嚴重的金屬材料，應采用特殊的材料，如不銹鋼、鎳基合金等，為了避免腐蝕，可以在金屬表面覆蓋一層抗腐蝕的薄膜，例如：陶瓷、搪瓷、玻璃等。這些材料具有抗腐蝕性強、耐高溫等特點，在防腐方面具有很好的效果。對于設備材料本身的使用壽命，要考慮到設備運行的實際情況，不能一味地追求使用年限，要綜合考慮到設備的使用壽命及腐蝕程度。對不同腐蝕程度的金屬材料應采用不同的防腐措施。對于可能出現腐蝕的部位，應采取有效措施進行防腐蝕處理。在易腐蝕部位采用耐腐蝕性能較好的材料，如采用“水泥+有機耐材”的復合內襯。

這種復合內襯將水泥、耐材、有機耐材的優(yōu)點結合在一起，既解決了傳統(tǒng)地坑或槽罐底部易結鹽的問題，又解決了傳統(tǒng)地坑或槽罐底部易產生結垢及腐蝕的問題。在復合內襯與地坑或槽罐之間加裝隔熱層，這種隔熱層不僅起到了防結鹽及腐蝕作用，同時還起到了保溫作用，從而使復合內襯與地坑或槽罐之間的溫差不會太大，從而避免了因為溫差太大而造成的結垢和腐蝕。

對于傳統(tǒng)的地坑或槽罐，由于其材質一般都是Q235 鋼板，在使用過程中，會因氯化鈉和硫酸根離子的侵蝕，造成不銹鋼內襯表面出現銹蝕，并產生大量的垢和銹渣。如果不及時對其進行清理，就會對地坑或槽罐的正常使用造成一定的影響。如果對地坑或槽罐進行清理，需要花費大量的人力物力和財力。為了解決地坑或槽罐在使用過程中易結鹽及腐蝕的問題，可將其上部進行內襯處理。內襯采用304 不銹鋼材料，采用內置式設計，在地坑或槽罐內部增加一層不銹鋼內襯，利用不銹鋼具有的抗腐蝕、抗結鹽的性能，將地坑或槽罐上部與其進行隔開[6]。內襯采用與地坑或槽罐同材質同厚度的不銹鋼板材制作而成，且內襯表面經過打磨處理后呈鏡面效果。

為避免地坑或槽罐在使用過程中出現結鹽及腐蝕現象，青海鹽湖資源分公司根據鹽湖鹵水輸送設備的工況，采用了抗腐蝕性能較好的新型材料。如一種特殊的抗腐蝕材料，對鹽湖鹵水的化學成分具有良好的抗腐蝕性和耐磨性，而且此材料具有耐高溫、耐高壓等特點；另一種新型抗結鹽及防腐蝕材料可以較好地解決地坑或槽罐在使用過程中的結鹽問題。

2.5 除垢劑

隨著青海鹽湖的開發(fā)，鹵水濃度逐漸增大，而鹵水中的無機鹽類成分也不斷增加，由于青海鹽湖鹵水水品比較高，其所含的無機鹽成分也相對較高。所以，在鹽湖中鹵水輸送設備中容易形成結鹽問題，如果不能及時對其進行清理和控制，那么就會使設備出現腐蝕損壞現象，甚至會出現安全事故。 經過對青海鹽湖鹵水輸送設備進行長期的觀察和研究發(fā)現：青海鹽湖中的鹽類物質在不斷濃縮的過程中會形成結晶體，當鹽類物質濃度較高時就會造成設備的腐蝕損壞；如果在溫度較低的條件下，鹽類物質濃度很低時就會形成結垢層，當鹽類物質濃度較高時就會造成設備的腐蝕損壞；另外還可以通過添加除垢劑來降低鹵水中無機鹽類物質的濃度。該產品的主要成分是一種有機化合物，如天然精油、植物提取物、礦物質等。它可以通過滲透和吸附作用，將雜質從鹵水設備中清除。

在鹽湖鹵水的輸送過程中，如果沒有除垢劑，鹽湖鹵水中的鹽類就會溶解在水中，并且會出現鹽類沉積現象，影響正常的生產，甚至會造成設備無法運行。為了避免這種情況發(fā)生，在使用除垢劑時應注意以下3 點：

(1) 將除垢劑與水按照1∶10 的比例混合攪拌均勻；

(2)將除垢劑加入到設備中，在生產過程中不間斷地使用；

(3)根據不同的設備和產品特性添加不同濃度的除垢劑。

青海鹽湖鹵水輸送設備防結鹽除垢劑的主要成分是有機酸和表面活性劑，有機酸可與金屬離子發(fā)生反應形成絡合物，從而使鹽類在金屬表面上形成一層致密的保護膜。當溶解鹽類時，污垢便從金屬表面上脫落下來。表面活性劑可降低鹽類的溶解度并溶解污垢，兩者相結合使用時可明顯提高除垢效率。

3 結語

在鹽湖鹵水輸送設備的運行過程中，不僅要確保設備的正常運行，還要提高其抗腐蝕能力。為了實現這一目標，需要采取相應的防腐措施。在保證設備正常運行的同時，還要根據實際情況確定防腐措施，以確保設備能夠在惡劣的環(huán)境中正常工作，減少因設備腐蝕而導致的經濟損失和安全事故，提高鹵水輸送設備的使用壽命，保證其安全可靠的運行。