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铜电解槽防腐蚀施工方案
作者:admin
发布日期:2020-01-02

       

  要:通过对铜电解槽内衬FRP的结构设计、选材、施工,叙述铜电解槽采用内衬FRP 防腐 防渗衬里及外壁保温的方案和基本要求。 关键词:铜电解槽 玻璃钢衬里 复合衬里结构 防腐蚀 APPLICATION ELECTROLYLICTROUGH ANTICORROSIONAbstract:Pass structuraldesign electrolytictrough inside lining FRP coppercorrectly, select suitable materials, construct, narrate electrolytictrough copperbriefly schemekept warm insidelining FRP antiseptic prevention otherwall basicdemand Keywords: electrolytic trough copperglass fibre reinforced plastic lining compound lining structure anticorrosion 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%H ,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。 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 1170mm1600mm,槽体壁厚为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: 温度60 65(2)硫酸 约180 210g/l(3)Cu 50g/l(4)Ni (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。 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。其次是衬 PVC 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。 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。 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)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,衬贴布毡树脂采用MFE-2 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 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 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 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

  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。 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合,分二集层施工,每一集层内采用连续法衬贴,固化后再衬 贴下一集层。 质量要求由于电解槽FRP 衬里施工大都在现场并且采用手糊法成型,要正确掌握FRP 衬里施 工技术,如拐角局部加强,玻纤布铺衬过程中的平整度和松紧程度,要严格控制玻璃纤 维布、毡的含胶量,一旦其中某个工序因施工不规范而出现问题,都可能造成FRP 衬里 防腐防渗的失败,因此各道工序质量控制尤为重要。 6.1 对槽自身要求 槽体要求采用混凝土一次浇成,不得采用水泥砂浆二次找平抹面,以免产生空鼓、 起砂和裂缝。局部需要修补时,应采用环氧砂浆或胶泥找平,表面应平整密实,模板凹 凸不平处应打磨平整,蜂窝麻面要求用环氧胶泥找平,在深为 20mm 的厚度内,含水率 不应大于6%,表面无浮灰、尘土或油污。 6.2 打底 第一道打底应用丙酮稀释环氧树脂至40%左右,使环氧胶料完全渗入混凝土毛细管 内,排除空气,固化后,进行第二次打底,稀释环氧树脂至25%左右即可,要求涂刷均 匀,不得漏涂、流淌。 6.3 刮腻子 凹陷不平处用环氧胶泥(俗称腻子)找平,转角处用胶泥抹成圆弧过渡,放泥管、 放液管预留孔圆整抹平,腻子不宜太厚,否则易出现龟裂现象,腻子固化后,用砂纸 打平,保持腻子表面的整体平整。 6.4 衬贴布毡 应按工艺流程分二集层施工,每一集层采用连续法贴完毕后,进行自然固化和表面修整,检查验收合格后再进行下一集层的铺设,用连续成型和间歇成型结合铺设形 成的布-毡交替的复合衬里结构能确保衬里质量,施工时应使树脂充分浸润玻璃纤维 布、毡,并注意排除气泡及空隙,贴衬应平整光滑、色泽均匀,层与层间应粘结牢固, 无空鼓、脱层和固化不全等现象上,对施工中出现的皱褶、气泡、流挂、毛刺等缺陷 进行及时的修补,然后才能进入下道工序。 6.5 面层 衬里施工完毕后,经固化检查处理合格,再刷第一道面层胶料,固化后再刷第二 道面层胶料,面胶宜厚涂,以确保面层为富树脂层,提高衬里的致密性和抗渗性。 6.6 小件安装 放泥管、放液管、溢流盒等小件与槽体联接均采用 FRP 粘结方式,小件预埋后, 四周需进行密封防护。 6.7 内衬检查 FRP 衬里及小件安装完毕后,经过 15 ~20 天的自然固化养护,严格按照化工标 CD130119-85

  的要求检查和验收,检查渗漏可将槽装满水,盛水24h,目测不渗漏为合格,如有渗漏,应仔细查找渗漏点,作出标记,用 角向磨光机沿其周围打磨,重新贴衬,修补面积略大于原缺陷部位的面积。 6.8 外包温施工 电解槽玻璃钢内衬最终检查合格后,即可进行槽外壁保温,槽体外表面找平处理后, 涂刷粘接剂,铺贴聚氨酯保温板,要求保温板与槽体粘贴牢固,板表面要求平整且错缝 粘贴,整体平整度用 2m 直尺检查,其最大间隙不大于 5mm,保温板铺贴完毕后,涂刷 环氧乙烯基酯树脂一道,然后用连续法贴衬二层0.2mm 厚的玻纤布,注意要整体包裹保 温层,固化后,封面胶二道。 结束语铜电解槽采用 FRP 衬里防腐防渗工艺已有好几年的历史了,已日趋成熟,但衬里 结构形式及选用的材料差别甚大,导致结果不一样,工程实践表明,采用布-毡交替的 复合衬里结构,选用环氧乙烯基树脂,每一集层的连续成型和整体的间歇成型相结合, 施工和验收严格按照GB50212-2002

  进行,加强施 工过程中质量的监督检查,杜绝违规操作。确保电解槽内衬 FRP 的质量,延长电解槽 的使用寿命。 乙烯基酯树脂与双酚A型树脂浇铸体力学性能比较 MFE-2型环氧乙烯基酯树脂 197#双酚A 型不饱和聚酯树脂 拉伸强度 82 Mpa 60 Mpa 拉伸弹性模量 3.28 10 Mpa3.510 Mpa延伸率 4.6% 3.0% 弯曲强度 115.0 Mpa 105.0 Mpa 弯曲模量 3.710 Mpa3.210 Mpa冲击强度(无缺口) 22.2 KJ/M 18.0KJ/M 热变形温度105 95 铜电解槽FRP衬里材料选用表 环氧树脂外观为淡黄色至棕色粘稠透明液体,环 氧值为0.41~0.47,软化点为12~20 打底及配制腻子用 T-31固化剂 460~480mgkoH/g,粘度为1.11~1.3pa•s 环氧树脂固化剂,用量为25% 无色透明,纯度>99%环氧树脂稀释剂,用量为25~40% 氧乙烯基酯树脂 黄色透明,酸值小于 30mg koH/g,粘度 0.2~0.75pa•s,固体含量 58~66%,凝胶时 间15~60min(25) 衬贴布毡用树脂,是电解槽内衬 FRP 主要树脂 引发剂50%的过氧化环乙酮糊,外观为白色糊 引发剂与促进剂为乙烯基树脂的固化体系,用量各为树脂3~5%。 促进剂环烷酸钴的苯乙烯溶液,外观为稀的紫 红色液体。 玻璃纤维布中碱、无蜡、无捻粗纱方格布,厚度为 0.2mm或0.4mm。 增加衬里的强度 玻纤表面毡中碱、无蜡、面积质量为50g/m 用在衬里表层,确保面层为富树脂层。 参考文献 [1]倪永泉主编.实用防腐蚀技术.北京:化学工业出版社,1994 [2]陈正钩,杜玲仪主编.耐蚀非金属材料及应用.北京:化学工业出版社,1985

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