顏景熠，董學(xué)成，杜 蟄，李永剛，吳 波，趙春霞

（1.寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司，寧夏 石嘴山 753000；2 國家鉭鈮特種金屬材料工程技術(shù)研究中心，寧夏 石嘴山 753000）

長期以來鈉還原氟鉭酸鉀體系中控制注鈉的調(diào)節(jié)閥為手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，因?yàn)樯a(chǎn)技術(shù)的落后，相關(guān)設(shè)備生產(chǎn)廠家加工水平和生產(chǎn)工藝的落后，一直在使用手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，給生產(chǎn)中帶來很大的不便。因?yàn)槭鞘止げ僮鞯膯栴}，經(jīng)常導(dǎo)致鈉注入量的不穩(wěn)定，反應(yīng)下鈉量過快造成反應(yīng)容器溫度過高，影響反應(yīng)容器的使用壽命，也存在很大的安全隱患。反應(yīng)下鈉量太慢，會(huì)降低鉭粉的回收率。而且以上兩種情況都會(huì)對(duì)產(chǎn)品性能造成超預(yù)期的不良影響。一旦手動(dòng)閥門損壞，鈉就會(huì)從容器中不受控制的注入到反應(yīng)容器中，造成不良影響和不必要的損失。這些問題一直影響著注鈉量的變化，由于無法實(shí)現(xiàn)下鈉量的精密控制，導(dǎo)致鉭粉的產(chǎn)品性能無法提升。鉭粉技術(shù)進(jìn)步的需求，需要將鈉還原體系中控制注鈉的調(diào)節(jié)閥改為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，以期解決注鈉系統(tǒng)中氧化還原反應(yīng)的穩(wěn)定性控制[1]。

1 對(duì)于以上這兩種閥門的優(yōu)、劣式對(duì)比

1.1 手動(dòng)調(diào)節(jié)閥與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)差異

為了更好的說明電動(dòng)調(diào)節(jié)閥使用工作原理，對(duì)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥工作原理進(jìn)行對(duì)比，閥門介紹如下。手動(dòng)調(diào)節(jié)閥主要由閥體、啟閉構(gòu)件和閥蓋三部分組成。閥座在閥體上，閥桿帶動(dòng)手動(dòng)截止閥的啟閉件做升降運(yùn)動(dòng)，閥瓣與閥座的離合，使手動(dòng)截止閥啟閉。啟閉機(jī)構(gòu)由閥瓣、閥桿和驅(qū)動(dòng)裝置（手輪）組成，閥桿用梯形螺紋擰在閥蓋上，手輪和閥瓣固定在閥桿的上下兩端，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，閥桿可升起或降落，以帶動(dòng)閥瓣靠近或離開閥座來關(guān)閉和開啟，閥瓣與閥座密切相配，靠閥桿的壓力使閥瓣緊壓在閥座上，這時(shí)手動(dòng)截止閥處于完全關(guān)閉狀態(tài)，閥門嚴(yán)密不漏。

為了解決手動(dòng)調(diào)節(jié)閥在鈉還原體系中精密控制的問題，現(xiàn)專門設(shè)計(jì)了電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門，及波紋管密封小口徑單座調(diào)節(jié)閥。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥體組成，閥體又由閥芯、閥座、閥桿、上蓋等組成。上蓋由雙頭螺栓和螺母連接，中間采用波紋管結(jié)構(gòu)來密封閥桿，防止介質(zhì)從內(nèi)部流出。閥體材質(zhì)為耐腐蝕合金，填料材質(zhì)為聚四氟乙烯。芯座材質(zhì)使用不銹鋼。波紋管材質(zhì)也為不銹鋼。執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制采用數(shù)模結(jié)合電控方式，由模擬電路實(shí)現(xiàn)控制功能，數(shù)字電路完成動(dòng)態(tài)監(jiān)控，保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)安全可靠運(yùn)行。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)閥芯，沿著導(dǎo)向筒上下移動(dòng)[2]。

圖1 手動(dòng)調(diào)節(jié)閥示意圖

圖2 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥示意圖

將此電動(dòng)調(diào)節(jié)閥應(yīng)用于鈉還原體系中用于控制注鈉的調(diào)節(jié)閥。

1.2 使用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的優(yōu)勢

因電動(dòng)調(diào)節(jié)閥采用數(shù)模結(jié)合的電控方式，保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)安全可靠運(yùn)行。

現(xiàn)場操作人員可以對(duì)閥門進(jìn)行異地操作控制，防止突發(fā)意外造成人員不必要的傷害。

實(shí)現(xiàn)注鈉方式的自動(dòng)化控制，確保下鈉量的精密、穩(wěn)定。同時(shí)可以解放勞動(dòng)力，減少人員勞動(dòng)強(qiáng)度。確保操作過程的一致性,實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化生產(chǎn)。

2 兩種閥門的應(yīng)用試驗(yàn)及結(jié)果

2.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

（1）將兩種閥門應(yīng)用于同一成熟的鈉還原氟鉭酸鉀反應(yīng)工藝設(shè)計(jì)；

（2）選定現(xiàn)有的鈉還原反應(yīng)裝備；

（3）將以上兩種閥門分別安裝在選定的同一個(gè)鈉還原反應(yīng)裝備上；

（4）使用1.3 中提到的反應(yīng)裝備上分別生產(chǎn)八批爐次進(jìn)行產(chǎn)品差異性比較；

（5）為了區(qū)別這兩種閥門對(duì)產(chǎn)品的不同影響，將使用手動(dòng)調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)的產(chǎn)品，用字母A 表示，使用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)的產(chǎn)品，用字母B 表示，看哪個(gè)閥門使用效果更好[3]。

2.2 測試結(jié)果

2.2.1 比表面積（BET）的測試

利用貝士德儀器科技（ 北京）有限公司生產(chǎn)的3H-2000BET-M 型全自動(dòng)氮吸附比表面積測試儀，分析了樣品A、B 樣品的比表面積（BET），相關(guān)結(jié)果列于表1、圖3。

表1 樣品A、樣品B 的比表面積 單位：m2/g

圖3 不同注鈉方式下樣品比表面積的波動(dòng)圖

由表1 和圖3 可以看出采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥制備的樣品比表面積波動(dòng)性小，穩(wěn)定，易于控制。

2.2.2 費(fèi)氏平均粒徑的測試

利用丹東華宇儀器有限公司的費(fèi)氏亞篩分儀分析了樣品A、樣品B 的費(fèi)氏平均粒徑（FSSS），費(fèi)氏平均粒徑是用費(fèi)氏亞篩分儀通過氣透法測定裝填在金屬管里的粉末的流速得到的，相關(guān)結(jié)果列于表2、圖4。

表2 樣品A、樣品B 的費(fèi)氏平均粒徑 單位：μm

圖4 不同注鈉方式下樣品費(fèi)氏平均粒徑的波動(dòng)圖

由表2 和圖4 可以看出采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥制備的樣品FSSS 波動(dòng)性小，穩(wěn)定，易于控制。

2.2.3 氧含量的測試

利用美國LECO CS 廠家生產(chǎn)的LECO CS-436 型氧氮分析儀，分析了樣品A、樣品B 的氧含量，相關(guān)結(jié)果列于表3、圖5。

表3 樣品A、樣品B 中氧含量 單位：ppm

圖5 不同注鈉方式下樣品氧含量的波動(dòng)圖

由表3 和圖5 可以看出采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥制備的樣品氧含量波動(dòng)性小，穩(wěn)定，易于控制。

2.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表1 和圖3 可以看出:采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥制備的樣品B 比采用手動(dòng)調(diào)節(jié)閥制備的樣品A 比表面積波動(dòng)性小，穩(wěn)定，易于控制。

從表2 和圖4 可以看出:采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥制備的樣品B 比采用手動(dòng)調(diào)節(jié)閥制備的樣品A 費(fèi)氏平均粒徑波動(dòng)性小，穩(wěn)定，易于控制[4-6]。

從表3 和圖5 可以看出:采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥制備的樣品B 比采用手動(dòng)調(diào)節(jié)閥制備的樣品A 氧含量波動(dòng)性小，穩(wěn)定，易于控制。

3 結(jié)果結(jié)論

該文通過對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥在鈉還原生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，提出電動(dòng)調(diào)節(jié)閥對(duì)鉭粉的一致性有重要的影響，與手動(dòng)調(diào)節(jié)閥相比產(chǎn)品的性能穩(wěn)定性更好，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥更易于控制，因此電動(dòng)調(diào)節(jié)閥更適用于鈉還原體系的生產(chǎn)。