Samenvatting
Bij de hydrometallurgische verwerking en de productie van fosforzuur via het natte proces verwerken fabrieken zeer schurende slurries die vaste deeltjes bevatten, zoals gipskristallen, silicaaanslag en niet-gereageerd natuurfosfaat. Deze slurries vernietigen conventionele kleppen snel. Voor het doseren of isoleren van deze stromen worden soms twee technologieën overwogen: de roterende poederklep die is aangepast voor gebruik met vloeibare slurry, en de plugklep, met name het gesmeerde of niet-gesmeerde kegelplugontwerp. Hoewel beide meerfasige stromingen aankunnen, verschillen hun slijtagemechanismen, levensduur van de afdichtingen en onderhoudsprofielen dramatisch. Een roterende luchtsluistoevoer zorgt voor positieve verplaatsingsmeting met hernieuwbare slijtageonderdelen. Een plugventiel zorgt voor aan-uit-isolatie met een roterende conische sluiting. Deze gids vergelijkt de twee technologieën op het gebied van slijtage, levensduur van afdichtingen en operationele geschiktheid voor toepassingen met schurende slurry.
A
poeder roterende klepaangepast voor schurende mest is een robuuste roterende toevoerinrichting met een gegoten behuizing en een rotor die is ontworpen om dikke mest te verpompen of te doseren. In tegenstelling tot droge poederservice zijn de rotorzakken niet afhankelijk van vulling door zwaartekracht. In plaats daarvan wordt de mest vaak onder kopdruk aangevoerd of in de inlaat gepompt. De rotor fungeert als een voortschrijdende holte en transporteert de mest van de inlaat naar de uitlaat. De tipspeling is groter dan bij droog gebruik, doorgaans 0,30 tot 0,50 millimeter, om de vloeistoffase op te vangen en hydraulische blokkering te voorkomen. De rotorpunten zijn bekleed met wolfraamcarbide of keramiek, en de behuizingsboring is bekleed met vervangbare slijthulzen gemaakt van hoog chroomwit ijzer of aluminiumoxide-keramiek. De asafdichtingen zijn mechanische afdichtingen die geschikt zijn voor de slibdruk en de chemische omgeving, en geen lipafdichtingen of pakkingen.
Een plugklep voor mestverwerking is een kwartslagklep met een cilindrische of conische plug die in een passend lichaam roteert. De plug heeft een of meer poorten die in geopende toestand op één lijn liggen met de inlaat en uitlaat. Wanneer gesloten, draait de plug om het stroompad te blokkeren. Bij schurende slurry zijn de plug en het lichaam doorgaans bekleed met elastomeer of keramiek. Gesmeerde plugkleppen gebruiken een afdichtmiddel dat onder druk tussen de plug en het huis wordt geïnjecteerd om wrijving te verminderen en een secundaire afdichting te creëren. Niet-gesmeerde plugkleppen zijn afhankelijk van een verhoogd poortontwerp of een elastomeerhuls om een goede afsluiting te bereiken. De plug draait 90 graden van open naar gesloten, waardoor een hoog koppel nodig is vanwege het wrijvingscontact tussen de plug en de lichaamsoppervlakken.
Fysiek gezien is de roterende klep een continu roterend apparaat met meerdere kamers die de mest volumetrisch verplaatsen. De plugklep is een intermitterend aan-uit-apparaat met een enkel roterend element. De roterende klep kan de stroom doseren door de snelheid aan te passen. De plugklep biedt alleen open of gesloten posities. Deze fundamentele verschillen bepalen welke technologie overleeft in de toepassing van schuurslurry.
Waarom de keuze tussen roterende klep en plugklep belangrijk is
Het specificeren van de verkeerde klep voor schurende slurry leidt tot nachtmerries op het gebied van onderhoud, veiligheidsrisico's en productieverliezen die de initiële apparatuurkosten ruimschoots overschrijden.
Slijtagepercentages in gipsslurry
Bij de natte productie van fosforzuur produceert de reactie van zwavelzuur met fosfaatgesteente een gipsslurry die 25 tot 35 procent vaste stoffen bevat. De gipskristallen zijn scherp en zeer schurend. Een plugklep met een met elastomeer beklede plug kan 3 tot 6 maanden meegaan voordat de voering doorslijt en de klep lekt. Een met keramiek beklede plugklep gaat langer mee, 12 tot 18 maanden, maar het keramiek is bros en kan barsten door thermische schokken of mechanische schokken. Een roterende klep met rotor met keramische punten en een met keramiek beklede boring verwerkt dezelfde mest gedurende 24 tot 36 maanden voordat er een grote revisie plaatsvindt. De continue rotatie van de rotor voorkomt stilstaande zones waar gips zou kunnen bezinken en uitharden. De slijtage wordt verdeeld over meerdere tips in plaats van geconcentreerd op een enkel afdichtingsoppervlak. Voor fabrieken die dagelijks duizenden tonnen gipsslurry verwerken, levert de roterende klep een aanzienlijk lagere slijtagesnelheid per ton doorvoer.
Levensduur- en lekkagepaden afdichten
Plugkleppen dichten af door het contact tussen de plug en het lichaam. Naarmate de elastomeer- of keramische voering slijt, gaat de afdichting achteruit. Zodra de voering kapot gaat, lekt er slurry door het gebied van de klepsteel of langs de plug, waardoor er op gevaarlijke wijze corrosief zuur vrijkomt. Gesmeerde plugkleppen kunnen de afdichting tijdelijk herstellen door vers afdichtmiddel te injecteren, maar dit is een oplossing voor de korte termijn. Roterende kleppen dichten af via de tipspeling en de mechanische afdichtingen op de as. De speling van de tip kan groter worden ingesteld om slurry op te vangen zonder dat dit ten koste gaat van het pompvermogen. De mechanische afdichtingen zijn geschikt voor de chemische omgeving en kunnen 12 tot 24 maanden meegaan in slurrygebruik. Wanneer een mechanische afdichting defect raakt, is dit een bekende faalwijze met voorspelbare vervanging. Het falen van de plugklepafdichting is vaak plotseling en catastrofaal.
Impact van silicaschaal en schaalneigingen
Fosforzuurslurries bevatten opgelost silica dat als aanslag op interne oppervlakken neerslaat. Bij een plugklep bouwt zich kalk op tussen de plug en het lichaam, waardoor het koppel dat nodig is om de klep te bedienen toeneemt. Uiteindelijk kan de actuator de wrijving niet overwinnen en loopt de klep vast. Bij een roterende klep zorgt de continue rotatie van de rotor voor een zelfreinigende werking. De rotorpunten schuren bij elke omwenteling lichtjes over de boring, waardoor kalkaanslag wordt voorkomen. De grotere speling biedt ook plaats aan enige vorming van kalkaanslag zonder vastlopen. Voor schaaldiensten is de roterende klep veel toleranter.
Onderhouds- en reparatiecomplexiteit
Voor het vervangen van een plugklep in een mestleiding moet de leiding worden doorgesneden, de klep worden verwijderd en een nieuwe eenheid worden geïnstalleerd. De elastomeervoering kan niet ter plaatse worden vervangen. Een met keramiek beklede plugklep is zelfs nog moeilijker te hanteren vanwege de kwetsbaarheid van het keramiek. Dankzij een roterende klep kan aan de rotor worden getrokken en kunnen de punten worden herbouwd of vervangen zonder de behuizing van de lijn te verwijderen. De mechanische afdichtingen zijn toegankelijk via de eindplaten. Voor installaties met een beperkt onderhoudspersoneel biedt de roterende klep een beter beheersbaar reparatieprofiel.
Meetnauwkeurigheid voor toevoeging van reagentia
In de hydrometallurgie is de nauwkeurige toevoeging van reagentia zoals cyanide, kalk of oplosmiddelextractiemiddelen van cruciaal belang voor de terugwinningsefficiëntie. Een roterende klep zorgt voor volumetrische dosering van slurryreagentia met een nauwkeurigheid van plus of min 2 tot 3 procent. De rotorsnelheid wordt aangepast door een frequentieregelaar die reageert op een debietregelaar. Een plugklep kan niet doseren. Het is volledig open of volledig gesloten. Pogingen om een plugklep tijdens mestbedrijf te smoren, versnellen de slijtage en vernielen de plugvoering. Voor het doseren van reagensslurry is de roterende klep de enige haalbare technologie.
Hoe u kunt kiezen tussen een roterende klep en een plugklep voor drijfmest
De selectie hangt af van de slurrykarakteristieken, de inschakelduur en de procesvereisten. De volgende scenario's illustreren de juiste toepassing van elke technologie.
Scenario 1 Gipsmest in fosforzuurplanten
De gipsslurry uit de aanvalstank is zeer schurend en corrosief. Een roterende klep met een hoge verchroomde ijzeren behuizing, rotor met keramische tip en mechanische afdichtingen zorgt voor deze dienst op betrouwbare wijze. De klep kan worden gebruikt als meetapparaat om de aftapsnelheid naar het filtratiegebied te regelen. Een plugklep zou regelmatig vervangen moeten worden en zou geen dosering kunnen bieden. De roterende klep is de duidelijke keuze.
Scenario 2 Dosering van reagensslurry in de hydrometallurgie
Voor het toevoegen van kalkmest of actieve koolmest aan uitloogtanks zorgt een roterende klep voor een nauwkeurige dosering. De snelheid kan worden aangepast door het procescontrolesysteem om de beoogde pH of reagensconcentratie te behouden. Een plugventiel zou alleen zorgen voor een on-off-controle, wat resulteert in overdosering of onderdosering. Voor deze taak is de roterende klep verplicht.
Scenario 3 Isolatie van mestleidingen tijdens onderhoud
Bij het isoleren van een mestleiding voor onderhoud zorgt een plugklep met keramische voering voor een positieve afsluiting. Door de intermitterende werking is de slijtage acceptabel. Een roterende klep zou deze functie ook kunnen vervullen, maar zou te technisch zijn. Voor onderhoudsisolatie is de plugklep de economische keuze.
Scenario 4 Drijfmestoverdracht onder hoge druk
Voor het overbrengen van mest bij een druk boven de 10 bar kan een plugklep met een goed beoordeeld lichaam voor isolatie zorgen. Een roterende klep voor dergelijke drukken zou een extreem zware behuizing en gespecialiseerde mechanische afdichtingen vereisen. De kapitaalkosten van een hogedruk roterende klep kunnen het budget overschrijden. Voor hogedrukisolatie verdient de plugklep de voorkeur.
Scenario 5 Schurende drijfmest met grote deeltjes
Slurries die grove deeltjes of rotsfragmenten bevatten, kunnen een roterende kleprotor blokkeren. Het kan zijn dat de zakken niet leeg raken, waardoor de schijf vastloopt. Een plugklep met een poort met volledige doorlaat kan grotere deeltjes doorlaten. Voor slurries met grove deeltjes is de plugklep vergevingsgezinder.
Toepassingsvoorbeeld
Een fosfaatkunstmestfabriek in Marokko bediende gesmeerde plugkleppen op de gipsslurryleidingen van de aanvalstanks naar de filters. Bij elke ploegendienst moesten de kleppen worden geïnjecteerd met afdichtmiddel en elke vier maanden moesten ze volledig worden vervangen vanwege slijtage van het elastomeer door het schurende gips. De onderhoudskosten bedroegen jaarlijks meer dan 180.000 dollar. Doebritz verving de plugkleppen door robuuste roterende luchtsluistoevoeren met rotoren met keramische punten, met keramiek beklede boringen en dubbele mechanische afdichtingen met spoelaansluitingen. De roterende sluizen werkten 32 maanden voordat de eerste rotorrevisie nodig was. De levensduur van de mechanische afdichting was gemiddeld 18 maanden. De fabriek verlaagde de klepgerelateerde onderhoudskosten met 76 procent en elimineerde ongeplande onderbrekingen van de filtertoevoer die voorheen productieverliezen van 400 ton per dag veroorzaakten.
Veelgestelde vragen
Kan een standaard roterende poederklep vloeibare slurry verwerken?
Nee. Standaard roterende poedersluizen maken gebruik van lipafdichtingen of pakkingen die niet bestand zijn tegen vloeistofdruk of schurende slurry. Een roterende klep voor slurrygebruik vereist mechanische afdichtingen, grotere spelingen en harde of keramische componenten.
Hoe gaat een plugventiel om met schurende deeltjes?
Gesmeerde plugkleppen integreren kleine deeltjes in het afdichtmiddel, wat enige bescherming biedt. Niet-gesmeerde plugventielen met elastomeerhulzen slijten snel. Met keramiek beklede plugkleppen zijn bestand tegen slijtage, maar zijn gevoelig voor afbrokkelen door schokken.
Welke klep zorgt voor een betere dosering van mest
Een roterende klep zorgt voor nauwkeurige volumetrische dosering door de rotorsnelheid aan te passen. Een plugklep kan niet doseren en mag nooit worden gebruikt voor het smoren van de meststroom.
Wat is het typische onderhoudsinterval voor een mestdoorvoersluis?
Met keramische punten en mechanische afdichtingen loopt een slurry-roterende klep doorgaans 18 tot 36 maanden voordat groot onderhoud plaatsvindt. Afhankelijk van de abrasiviteit kan het nodig zijn de tip elke 6 tot 12 maanden aan te passen.
Vervaardigt Doebritz plugventielen?
Doebritz is gespecialiseerd in poederschuifsluizen en roterende luchtsluizen. Wij vervaardigen geen plugkranen. Voor slurry-isolatietoepassingen waarbij een plugklep geschikt is, kunnen we gekwalificeerde leveranciers aanbevelen en helpen bij het specificeren van het juiste voeringmateriaal voor uw slurrychemie.
Conclusie
Bij de abrasieve slurrydienst voor de hydrometallurgie en de productie van fosforzuur vervullen de roterende klep en de plugklep verschillende rollen. Draaisluizen blinken uit in continue dosering, hanteren een hoog gehalte aan vaste stoffen en bieden een lange levensduur in zeer schurende gips- en reagensslurries. Plugkleppen bieden eenvoudige aan-uit-isolatie voor onderhoud of service voor grove deeltjes. Voor processen waarbij een nauwkeurige dosering van schurende slurryreagentia vereist is, is de roterende luchtsluistoevoer de enige technologie die betrouwbare dosering met beheersbare slijtage levert. Voor isolatiewerkzaamheden in kalk- of hogedruk-slurryleidingen blijft de plugklep een praktische keuze. Door de slijtagemechanismen en afdichtingsbeperkingen van elk apparaat te begrijpen, wordt de juiste selectie voor elk onderhoud in de fabriek gegarandeerd.
Specificeer de juiste kleptechnologie voor uw abrasieve slurrytoepassing. Neem vandaag nog contact op met Doebritz Shanghai Co., Ltd. om de kenmerken van uw slurry te bespreken, een schatting van de slijtagelevensduur aan te vragen of een offerte te ontvangen voor een zware roterende luchtsluistoevoer ontworpen voor hydrometallurgie of fosforzuurslurryservice.
Uw bericht moet tussen de 20-3.000 tekens bevatten!