桂云輝

（江西銅業(yè)集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

蒸汽干燥工序是閃速爐熔煉的準備工序，負責將含水8%~10%的物料降低至0.3%。物料的干燥方式有氣流干燥、蒸汽干燥等。氣流干燥耗能高，逐漸被淘汰。蒸汽干燥機具有設(shè)備占地小，固定投資??；無煙塵發(fā)生率；間接接觸的干燥過程，無著火危險，無S02發(fā)生率；熱損失小，排氣量低；低操作成本，蒸汽自產(chǎn)等優(yōu)勢，得到極大范圍的推廣。

受銅精礦與換熱管（干燥機盤管）接觸的影響，盤管不斷被腐蝕、磨損，導致蒸汽泄漏，生產(chǎn)無法維持，必須對盤管進行更換或盲堵。而對盤管進行檢修耗費時間較長，制約生產(chǎn)穩(wěn)定運行。采用加厚管壁或更換盤管材質(zhì)的方式，盤管的壽命能得到一定的提升，與三年壽命的預期有不小的差距，且有一定的隱患，需要找出其他耐磨手段。

2 蒸汽干燥工藝過程概述

貴冶2#閃速爐蒸汽干燥機屬于回轉(zhuǎn)式蒸汽干燥機，其本體設(shè)置一定的傾斜角度（進料端高于出料端）。干燥機由一臺大功率馬達驅(qū)動干燥機筒體與干燥機盤管同速轉(zhuǎn)動,蒸汽從轉(zhuǎn)子的中心管進入，穿過輻射狀聯(lián)箱，分配給盤管的主管后，再進入支管［1］。熱蒸汽流經(jīng)各盤管的主管與支管，將熱量傳給不斷在轉(zhuǎn)子盤管間隙中運動的銅精礦，使精礦經(jīng)歷升溫——蒸發(fā)——再升溫后逐漸蒸發(fā)脫除所含的水分［2］。蒸汽中的冷凝水在轉(zhuǎn)子離心力的作用下，匯集進入中心管，在蒸汽壓力的作用下，冷凝水從中心管通過虹吸管排出干燥機，返回到動力純水箱，回收純水。

3 實驗方向

金屬材料的應(yīng)用在各個行業(yè)領(lǐng)域中都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，其在實際應(yīng)用中卻常常發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，嚴重影響金屬制品的力學性能[3]。銅精礦含有較高的硫化物。由于蒸汽加熱礦粉而有一定的溫度，耐硫腐蝕是一關(guān)鍵考量要素；因為44.4kg/s的處理量（設(shè)計最大干燥能力160t/h），礦粉與盤管之間的接觸頻率高，抗摩擦腐蝕也將是另一個同等重要需要解決的課題，同時，礦粉具有酸性特征，并有與空氣中的氧氣接觸反應(yīng)，存在氧化腐蝕的可能性。綜合而言，擺在工程技術(shù)人員面前的有硫腐蝕、摩擦腐蝕、酸腐蝕、氧化腐蝕這四個腐蝕問題。目前，干燥機盤管與支管普遍采用316L不銹鋼或雙相不銹鋼，對酸腐蝕及氧化腐蝕具有良好的耐受性。所以，選取在蒸汽加熱盤管上制備能夠抵抗硫腐蝕、磨蝕需要的防護膜，提高蒸汽加熱盤管的抗腐蝕耐受性，從而達到延長干燥機盤管使用壽命的目的。

干燥機盤管上的支管為無縫鋼管。為了提高換熱效率，支管冷彎成一定的弧度（如圖1所示）。但是，這樣就使得支管的彎管部位與銅精礦物料的接觸深度、方式和頻次更加復雜多樣，其承受的沖擊作用更多、更大、更強。因此在支管的彎管部位附近鍍膜能取得最理想的實驗效果。在實際的生產(chǎn)中，彎管附近的泄漏概率最大，也印證了分析結(jié)果。

圖1 干燥機盤管支管示意圖

為了延長支管的使用壽命，可以采用加大支管壁厚的方式。但加大管道壁厚會帶來缺陷：第一、增加備件成本；第二、增大了盤管自重，使干燥機本體重心產(chǎn)生偏移；第三、增加壁厚降低了蒸汽導熱效率，降低干燥機工作性能。目前，提高不銹鋼表面耐蝕性的主要手段有優(yōu)化鋼材組成、鋼材表面鈍化、腐蝕介質(zhì)中添加緩蝕劑、鋼材表面涂層、鋼材表面自組裝防腐膜五種技術(shù)，并已取得了一系列的進展［4］。所以，較薄的耐磨防腐涂層可有效降低增加支管壁厚帶來的缺陷，因此，采用一種耐磨防腐金屬鍍層成為提高支管使用壽命的有效途徑。

圖2 泄漏的干燥機盤管支管

4 耐磨防腐層材料的選取

金屬鍍層一般采用電鍍或化學鍍使基體表面獲得保護層［5］。電鍍防腐膜耐磨蝕實質(zhì)上是一種克制現(xiàn)有基底工件磨蝕速率的一種有效方法，其工作的同時，防腐膜本身同樣在慢慢的被磨蝕。

在考慮合適的耐腐蝕材料時，應(yīng)主要考慮耐腐蝕材料接觸不同腐蝕性介質(zhì)時的性能，耐腐蝕材料的使用成本及對其工作年限的要求等［6］。通過前期實驗，選取陶瓷合金為防腐層，其參數(shù)為：比重 ：10.32~13.4 g/cm3；熔點 ：1013.5 ℃；導熱系數(shù) ：在工作溫度160 ℃~210 ℃之間時，不低于17.9 W/m·℃；硬度(HRC)：58~62。為了不影響鋼管的換熱效率，防腐層厚度0.35~0.45mm。預想的防腐膜使用時長為12~15個月。

2018年11月1日，帶有防腐膜的10根干燥機盤管支管投入生產(chǎn)運行。為了便于觀察實驗進行的效果，實驗選取在干燥機近中心環(huán)位置的盤管支管上鍍防腐膜，鍍膜支管的位置位于干燥機出料端附近區(qū)域（銅精礦再升溫部位）。

5 防腐膜效果驗證

隨著生產(chǎn)的不斷進行，實驗技術(shù)人員在防腐膜工作6個月、12個月、20個月現(xiàn)場測量防腐膜的厚度。由于現(xiàn)場環(huán)境受限，采用人工使用游標卡尺測量支管外徑的方式，并與未鍍膜支管直徑進行對比，測量結(jié)果見表1所示。

表1 鍍膜支管使用后直徑數(shù)據(jù)對比 mm

通過現(xiàn)場測量的鍍膜支管直徑數(shù)據(jù)及現(xiàn)場照片，可以分析出如下結(jié)果：

（1）耐磨蝕防腐鍍膜盤管支管連續(xù)使用20個月后，實地觀測均可見鍍膜完整、無裂紋、無剝落，達到了預期使用15個月的耐磨防腐效果；

（2）鍍膜厚度為0.35mm的防腐膜有少許磨損，但尚未磨損盤管支管的本體；

（3）防腐膜的耐磨耐腐蝕性能基本滿足干燥機出口端工況需求。

圖2 使用20個月后的鍍膜管

6 結(jié)束語

通過對干燥機盤管支管鍍防腐膜，經(jīng)一年半時間的持續(xù)跟蹤，鍍膜層磨損程度較小，達到了保護支管，延長使用壽命的目的，為下一步應(yīng)用于生產(chǎn)中奠定了基礎(chǔ)。