Antecedentes do projeto
No projeto de produção de ácido sulfúrico baseado em pirita da Inner Mongolia Energy Company, o processo de purificação e remoção de poeira dos gases residuais na oficina de ácido sulfúrico opera sob as seguintes condições reais de trabalho:
- Temperatura Ambiente & Clima: Devido ao clima seco e às grandes variações de temperatura diurna na Mongólia Interior, as propriedades do meio variam facilmente com as mudanças na temperatura ambiente.
- Composição do Meio: A matéria-prima de pirita contém impurezas complexas. Consequentemente, o líquido de lavagem circulante contém altas concentrações de íons fluoreto e cloreto, juntamente com um grande volume de partículas sólidas.
- Status do Equipamento Anterior: Anteriormente, as bombas originalmente usadas pelo cliente não conseguiram se adaptar a essas condições de trabalho. O ciclo de substituição das peças de desgaste era de apenas 10 dias. O tempo de inatividade frequente para manutenção aumentou os custos de mão de obra e peças de reposição, interrompendo o cronograma de produção contínua e limitando a capacidade total de produção.
Fluxo do Processo de Fabricação de Ácido a Partir de Pirita
Dependendo da escala de produção, um projeto completo de pirita para ácido requer aproximadamente 30 a 100 bombas industriais de vários tipos. O fluxo do processo principal e os pontos-chave de bombeamento são descritos abaixo:
Pirita (FeS₂)
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Britagem & Moagem
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Torrefação em Leito Fluidizado (aprox. 850°C) ──► Gera Gás SO₂ + Cinza de Fe₂O₃
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Resfriamento da Caldeira de Recuperação de Calor
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Sistema de Purificação (Lavagem, Resfriamento, Eliminadores de Névoa) [bomba de circulação da torre de lavagem – Posição da Bomba UHB-ZKD]
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Conversão de SO₂ para SO₃
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Torre de Absorção
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Ácido Sulfúrico Concentrado a 98%
Principais Problemas Técnicos de Bombeamento & Soluções de Bombas Changyu
Corrosão por Ácido Sulfúrico de Alta Concentração
Condição Real do Meio: Ácido sulfúrico a 93%, ácido sulfúrico a 98%, oleum e ácido sulfúrico diluído.
Falha Comum do Equipamento: Os corpos de bomba padrão em aço inoxidável 304 e 316 falham rapidamente, resultando em corrosão da carcaça da bomba, vazamento do selo mecânico, vazamento no flange e perfuração corrosiva.
Solução de bombagem Changyu: São utilizadas bombas revestidas com fluoroplástico, onde as partes molhadas são revestidas com materiais ETFE, PFA ou F46. Áreas críticas são configuradas com estruturas de Hastelloy e selo magnético para alcançar operação sem vazamentos, tornando-as adequadas para transmissão de longo prazo de ácido sulfúrico concentrado a 98%. (Esta é a solução de bomba resistente à corrosão e ao desgaste. )
Desgaste por Lodo de Cinza Calcinada
Condição Real do Meio: Lodo de cinza de óxido de ferro gerado após a torrefação da pirita (FeS₂ → Fe₂O₃). Este lodo tem um teor de sólidos de 20% a 60%, com alta dureza de partículas e alta concentração.
Falha Comum do Equipamento: Quando bombas químicas padrão manuseiam este tipo de lodo, o impulsor e a voluta geralmente sofrem desgaste mecânico severo dentro de alguns meses, levando a um declínio na eficiência da bomba.
Bomba Changyu Solução: A bomba apresenta um design de canal de fluxo largo. O impulsor e o revestimento interno são feitos de liga resistente ao desgaste de alto cromo ou aço duplex, complementados por revestimentos resistentes ao desgaste. Esta configuração reduz o desgaste mecânico das partículas sólidas no impulsor e na voluta, diminui o risco de entupimento e prolonga os intervalos de manutenção. (Outra solução de bomba resistente à corrosão e ao desgaste. aplicação.)
Condições Duais: Abrasão + Corrosão
Condição Real do Meio: Lodo de ácido sulfúrico de baixa concentração formado no bomba de circulação da torre de lavagem (SO₂ + água + pó de minério + solução ácida).
Falha Comum do Equipamento: Corrosão e desgaste atuam simultaneamente no corpo da bomba, reduzindo a vida útil da bomba padrão para alguns meses.
Bomba Changyu Solução: UHMWPE ou fluoroplásticos combinados com liga de alto cromo são usados, com selos mecânicos de SiC e buchas de eixo resistentes à corrosão, garantindo operação estável sob condições de dupla destruição.
Entupimento na Torre de Lavagem
Condição Real do Meio: O líquido circulante da torre de lavagem contém altos volumes de gesso, lama de ferro, poeira e outros sólidos.
Falha Comum do Equipamento: Materiais sólidos se acumulam no impulsor, tubulações e câmara do selo, causando bloqueio, queda de vazão, vibração e sobrecarga do motor.
Bomba Changyu Solução: O design do impulsor aberto ou semiaberto com canais de fluxo largos reduz a deposição de sólidos e paradas não programadas.
Estabilidade do Ácido em Alta Temperatura
Condição Real do Meio: As temperaturas do processo variam de 80°C a 100°C.
Falha Comum do Equipamento: Plásticos de engenharia padrão deformam-se e as vedações de borracha convencionais envelhecem mais rapidamente.
Bomba Changyu Solução: As partes molhadas feitas de PFA, ETFE, PTFE garantem estabilidade térmica e integridade da vedação.
Controle de Vazamento
Condição Real do Meio: O vazamento de ácido sulfúrico causa corrosão severa e riscos de segurança.
Bomba Changyu Solução: Acionamento magnético ou selos mecânicos duplos com lavagem externa garantem operação sem vazamentos em posições críticas.
Posições das Bombas na Planta de Ácido Sulfúrico
| Posição do Processo | Meio Transportado | Principais Problemas Técnicos | Bomba Changyu Solução |
|---|---|---|---|
| Circulação da Torre de Lavagem | Lodo ácido | Corrosão + Desgaste | UHB-ZKD bomba resistente à corrosão e ao desgaste |
| Circulação da Torre de Resfriamento | Solução ácida | Forte corrosão química | Bomba UHB-ZKD / Revestida com Fluoroplástico |
| Transferência de Ácido Diluído | Ácido sulfúrico diluído | Corrosão por ácido sulfúrico | Série UHB-ZKD |
| Transferência de Ácido Concentrado | Ácido sulfúrico a 98% | Corrosão oxidativa forte | Bomba de acionamento magnético / Bomba revestida com fluoroplástico |
| Transferência de Oleum | Óleo | Corrosividade extrema | Bomba de Hastelloy / Bomba revestida com PFA |
| Transferência de Cinza | Lodo de Fe₂O₃ | Alto teor de sólidos, alto desgaste | Bomba de liga de alto cromo de canal de fluxo largo / UHB |
| Circulação de Ácido Residual | Ácido residual | Corrosão por componentes complexos | Bomba resistente à corrosão UHB-ZKD |
| Sistema de Dessulfurização | Lodo de gesso | Entupimento por cristalização de sólidos + Desgaste | Bomba de lodo anti-entupimento com impulsor aberto |
| Carregamento de Armazenamento de Ácido | Ácido acabado | Altos requisitos de vedação, prevenção de vazamentos | Bomba com selo mecânico duplo / Bomba de acionamento magnético |
| Sistema de Circulação de Ácido | Ácido sulfúrico | Alto requisito de operação contínua | Solução de operação de ciclo longo da Série UHB |
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Especificações Técnicas & Parâmetros de Referência
- Design Resistente à Corrosão: Revestimento de UHMWPE + estrutura de suporte PVC/PP, quimicamente estável contra H₂SO₄ a 98% e íons fluoreto/cloreto. (Concentração máxima de ácido 98%, temperatura do meio ≤80°C)
- Estrutura Resistente ao Desgaste: Impulsor, voluta e canais de fluxo feitos de UHMWPE de alto desgaste para lodo mineral com 5%–15% de sólidos, diâmetro máximo de partícula 2 mm
- Adaptabilidade à Variação Térmica: UHMWPE estável dentro de ±30°C; ambiente -15 a 40°C, meio 10 a 80°C
- Design anti-clogging: Impulsor aberto ou semiaberto com canais de fluxo largos; máx. sólidos 15%, partícula ≤2 mm
- Faixa de Vazão & Altura Manométrica: Simples estágio / dois estágios; vazão 5–80 m³/h, altura manométrica 10–50 m
- Configuração de Manutenção: Corpo modular; ciclo de substituição de peças de desgaste de 3 a 6 meses
Resultados do Projeto e Efeito da Aplicação
Resultados Operacionais de Caso Real (empresa de energia da Mongólia Interior):
- Vida útil das peças de desgaste: de 10 dias → 14 meses
- Estabilidade Operacional: paradas não programadas reduzidas em >85%
- Custo Operacional: peças sobressalentes e manutenção manual reduzidas, garantindo continuidade da produção
Projeções de Desempenho do Sistema:
- Vida útil das peças de desgaste: 3 a 6 meses sob condições semelhantes
- Flutuação de vazão/altura manométrica: ≤±5%
- Redução do custo de manutenção: ~40%
Conclusão
A bomba resistente à corrosão e ao desgaste UHB-ZKD de UHMWPE atende aos requisitos de corrosão, desgaste, flutuação térmica e baixa manutenção para aplicações de bombas de circulação de torre de lavagem no Sistema de Bomba de Transferência de Ácido da Fábrica de Ácido Sulfúrico, garantindo operação estável de longo ciclo e confiabilidade da produção.
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Para parâmetros específicos do produto e manuais de seleção:
Bomba resistente à corrosão UHMWPE da série UHB