Vannbehandling: Hvordan keramiske pumper håndterer kalkslurry uten vanlig skala og tresko

Kalkslurry er en av de væskene som ser enkle ut til du faktisk må pumpe den. Det dukker opp i kommunale avløpsanlegg, kraftstasjonsskrubbere og kjemisk nøytralisering. De faste stoffene er for det meste kalsiumhydroksid, som ikke oppløses godt, og det er vanligvis noe ureagert grus blandet inn. Flytt det gjennom en pumpe lenge nok, og det gruset begynner å finne steder å sitte.

Metallpumper har det vanskelig med dette. Innsiden av en støpejerns- eller rustfri pumpe er ikke jevn der det teller. På et mikroskopisk nivå er den full av groper og riper. Kalkpartikler setter seg på disse stedene. Når noen få fester seg, begynner kalsiumkarbonat å bygge på toppen. Forekomsten blir tykkere, og om ikke lenge blir passasjen innsnevret eller blokkert. Korrosjon gjør det verre. I en slurry som skifter mellom surt og alkalisk brytes metallet sakte ned. Disse korrosjonsproduktene blandes med kalsiumsalter, og skalaen blir til noe som er nærmere betong. Vedlikeholdsmannskaper kjenner rutinen: trekk pumpen, bløtlegg den i syre, flis av det som ikke vil løse seg opp, sett det tilbake og vent til neste runde.

Keramikk endrer overflaten slurryen berører. Alumina, zirkoniumoksid og silisiumkarbid brennes ved høy temperatur. Det som kommer ut er en veldig hard, veldig tett overflate med nesten ingen porer. Silisiumkarbid er nær diamant på hardhetsskalaen. For en kalkpartikkel er det ikke mye å holde på. Den kan fortsatt treffe veggen, men å stikke er en annen sak.

Overflateenergi er viktig her. Keramikk har generelt lavere overflateenergi enn rustfritt stål. Den polare delen av denne energien er det som trekker skala-dannende salter mot en overflate. Lavere polar komponent, svakere binding. I følge laboratoriemålingene tilsvarer adhesjonskraften til saltpartikler på lav-energikeramikk 50 % av kraften deres på glass eller stål. I tilfelle kalsiumkarbonat avsettes, avsettes det vanligvis som et løst porøst lag i stedet for et tett skall. Slurryen som strømmer rundt kan ofte feie bort eventuelle avleiringer før de kan skape problemer.

Geometri hjelper også. Stempel- og membranpumper har ofte trange klaringer rundt ventilseter og kuler. Det er der faste stoffer samles først. Keramiske pumper har en tendens til å bruke bredere strømningsbaner og færre av de tette lommene. Noen design bruker også stempelet som en skrape. Når den beveger seg, tørker kanten av foringen. Myke avleiringer blir skjøvet av før de herder til hard avleiring.

Ingenting av dette stopper kjemien. Kalsiumhydroksid reagerer fortsatt med karbondioksid for å danne kalsiumkarbonat. Vann fordamper fortsatt og etterlater oppløste faste stoffer. En keramisk pumpe forhindrer ikke kalkdannelse. Det gjør bare veggen til et dårlig sted for skala å forankre. Tenk på snø på et røft fortau kontra en glassrute. Begge får snø. Den ene holder den, den andre kaster den.

Nedleggelse er et annet svakt punkt for metall. Fanget slurry tørker i pumpekammeret og stivner. Ved oppstart kan disse bitene blokkere rotoren. Keramiske overflater holder ikke vann eller rester like tett, så en skylling etter avstengning går lenger. For systemer som starter og stopper hele dagen, kan det alene spare mye sorg.

Keramikk har sine egne grenser. Det er sprøtt. Store metallrester eller steiner i slurryen kan ta knekken på den. De fleste installasjoner setter et filter eller grusfelle oppstrøms. Det er uansett god praksis, men med keramikk må beskyttelsen være pålitelig. Metal kan ta et slag og fortsette. Keramikk kan ikke.

I virkelig bruk varer silisiumkarbid våte deler ofte omtrent fire ganger lenger enn metall. Vedlikeholdskostnadene faller, men oppetid er den største saken. Hver syrerengjøring er en nedleggelse. Hver stans er tapt behandlingstid og, ved et kraftverk eller avløpsanlegg, en potensiell overholdelsesrisiko. Færre nedbrytninger betyr færre sjanser for at noe går galt.

Det er derfor keramiske pumper har gått fra en spesialitet til et standardvalg for kalkslurry. Slitestyrken er god. Det som virkelig endrer ting er overflaten. Scale har vanskelig for å gripe tak. Når den ikke kan gripe tak, kan den ikke bygge. Når den ikke kan bygge, forblir ledningen åpen og pumpen fortsetter å gå.