浅议内衬玻璃钢电解槽在铜电解行业的应用

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1、浅议内衬玻璃钢电解槽在铜电解行业的应用1前言电解槽是铜冶金工业电解法精炼金属铜的关键装置，铜电解整个电化学反应都在电解槽内进行，电解铜的目的是通过电解精炼来提高铜的纯度，同时回收阳极泥中的贵金属。电解槽内电解液含20%H2SO4，由于温度较高，硫酸介质及其产生的酸雾具有强烈的腐蚀性，电解槽防腐蚀构造及施工质量的好坏，将直接影响到电铜的生产，因而铜电解槽的防腐蚀方案的确定及材料选择、施工工艺的改进就显得十分重要。2铜电解槽的工况条件以金隆铜业公司的电解槽为例，该槽为钢筋混凝土结构，槽内尽空尺寸为5600mm×1170mm×1600mm，槽体壁

2、厚为120mm，槽底两端各有一个预留孔(放阳极泥和电解液用)，槽顶一端有一个溢流口，另一端为进液管口。槽内介质及环境是：(1)温度60~65℃　（2）硫酸　约180~210g/l（3）Cu2+　45~50g/l（4）Ni2+5~15g/l(5)电解液循环流量20~25l/min，电解液中还含有少量As、Sb、Bi等，生产过程中伴有强大直流电通过。3电解槽防腐历史电解槽的防腐蚀技术经历了好几个阶段，最早采用衬铅板防腐，由于铅软、强度低易被刮破损坏，再加上铅板电绝缘性能差、焊缝处易出现渗漏致使铅板衬里维修频繁，在冶金行业已基本淘汰衬铅槽。其次是

3、衬PVC板槽，但PVC容易老化脆裂，在高温下力学性能下降，修复难等问题，致使衬PVC板槽应用不多。6在七、八十年代，随着FRP这种新型复合材料在我国普及推广，利用它具有良好的界面粘结性能，优良的抗渗耐蚀性和抗冲击性，维修方便等优点，在电解槽防腐工程中得到大量的应用。4防腐方案设计FRP衬里防腐设计是根据腐蚀介质、温度载荷、环境等条件，通过主材的选择、衬里层数及衬里结构设计、工艺方法的选择来保证电解槽腐蚀防护质量，同时还要兼顾经济性和适用性，做到精心设计、严把材料质量关，挑选专业施工队伍严格按要求施工，才能确保衬里质量。4.1衬里结构及层数设

4、计FRP衬里主要起屏蔽作用，阻止介质的渗透、扩散和浸透，从而避免介质对设备基体的腐蚀破坏，很明显衬层的保护能力与厚度有关，衬层越厚，抗渗耐蚀性能进一步提高，但盲目增加FRP衬层的厚度，防腐效果未必更好，因为其一，衬层固化过程中收缩应力易导致在树脂与纤维结合的界面处产生不易觉察的细微“裂纹”，其二,树脂固化收缩应力增大，极易导致FRP层与槽体之间的离层、脱壳隐患，其三，增加厚度，必然增大防腐成本，这在经济上不合理也没有必要。另外，FRP的抗渗耐蚀性能主要取决于树脂含量的高低，玻璃纤维毡因其较蓬松，将它引入衬里结构，不仅可以吸收更多的树脂，还可

5、将树脂与纤维的界面间隙所形成的毛细管作用限制在一定范围内，从而提高FRP衬层对介质的抗渗耐蚀能力，结合我单位多年电解槽防腐经验及用户信息反馈，电解槽内衬FRP衬里采用布-毡交替的复合衬里结构形式，能达到很好的效果，即：一层短切毡、三层玻纤布、一层短切毡、三层布、一层短切毡、一层表面毡，共计十层，总厚度达6mm，外壁保温采用粘贴δ=100mm聚氨酯保温板，保温层外采用整体包裹二布三胶FRP防腐。4.2树脂及布、毡的选择(1)6打底采用E－44型环氧树脂，通过环氧树脂胶料对混凝土的渗透、锚固与附着，使FRP层与基层有着较高的界面粘结强度，衬贴布

6、毡树脂采用MFE－2型牌号的环氧乙烯基酯树脂，我们曾使用过双酚A型不饱和聚酯树脂来制作电解槽内衬，虽然它具有良好的耐腐蚀性和较好的耐热性。但双酚A型不饱和聚酯树脂的脆性较大，容易在受力作用下受损。从表１中可以清楚的看出，环氧乙烯基酯树脂较双酚A型不饱和聚酯树脂具有更高的拉伸性和抗冲击性。这两个力学性能在手糊FRP电解槽内衬中起到重要作用，因为在大规模电解铜冶炼生产中，不可避免地发生铜板与电解槽的碰撞和残极坠落现象，这就要求选择的树脂既要耐电解液的腐蚀，又要有良好的韧性和抗冲击性。目前，在电解槽防腐中，高性能的环氧乙烯基酯树脂正逐渐取代双酚A

7、型不饱和聚酯树脂处于领先地位。(2)布、毡选择：布毡均选用浸润性好、结合力强、耐酸性能好价格便宜的中碱无捻粗纱玻璃纤维制造。精炼铜电解槽在防腐蚀内衬的选材上要求相当严格，所有用于电解槽防腐施工中的材料必须符合GB50212－2002<<建筑防腐蚀工程施工及验收规范>>的要求，同时要求有出厂说明书、合格证和质量检验报告单，使用前要进行复检并出具验证报告，杜绝劣质材料进入施工现场。材料规格及要求见表2，这些材料在施工现场应分类摆放整齐，玻纤布、毡严禁受潮，引发剂与促进剂应分开存放，乙烯基酯树脂绝不可露天存放，以防阳光曝晒造成树脂凝胶。5施工工艺

8、流程　由于衬贴布毡层数多达10层，如用连续法一次施工成型，因玻璃钢固化为放热过程，衬层内部固化放出热量积聚，极易使FRP衬里变色、翘曲或变形。我们将连续法和间歇法手湖衬贴工艺相结