程 彤

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

電解槽是銅、鋅、鉛電解技術(shù)的核心設(shè)備，對(duì)其防腐蝕效果的好壞決定著生產(chǎn)的正常與否［1］。目前國(guó)內(nèi)有色冶金行業(yè)在濕法冶煉工藝中大部分采用的是鋼筋水泥混凝土加玻璃鋼內(nèi)襯或內(nèi)膽式電解槽，少部分采用整體澆鑄乙烯基樹脂混凝土電解槽。隨著環(huán)保要求的不斷加強(qiáng)及濕法冶煉對(duì)電解產(chǎn)品的品質(zhì)、環(huán)保、無泄漏等綜合性能要求的提高，傳統(tǒng)水泥混凝土內(nèi)襯玻璃鋼電解槽因其自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)已逐漸被淘汰，取而代之的是整體澆鑄乙烯基酯樹脂混凝土電解槽。

2 生產(chǎn)制作工藝

2.1 制作工藝

整體澆鑄樹脂混凝土電解槽因砂石與乙烯基樹脂的反應(yīng)容易產(chǎn)生高溫，混凝土應(yīng)力在反應(yīng)過程中極易因高溫及應(yīng)力造成槽體開裂及收縮過大等技術(shù)障礙（壁厚較厚），生產(chǎn)難度較大，目前國(guó)內(nèi)能規(guī)?；a(chǎn)整體樹脂混凝土電解槽的廠家只有4～5家，各生產(chǎn)廠家工藝都不相同。貴溪冶煉廠防腐公司（以下簡(jiǎn)稱貴冶防腐公司）自主研發(fā)的整體樹脂混凝土電解槽采用低收縮性及耐腐性能優(yōu)越的乙烯基樹脂作為粘接劑，除普通乙烯基樹脂所需加入的固化劑、促進(jìn)劑外，貴冶防腐公司根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)及樹脂混凝土電解槽產(chǎn)品的反應(yīng)過程容易產(chǎn)生高溫及混凝土內(nèi)應(yīng)力造成的產(chǎn)品收縮過大及應(yīng)力開裂的特點(diǎn)，通過加入延時(shí)劑來控制澆鑄體的反應(yīng)速度，確保反應(yīng)速度線性均勻，避免出現(xiàn)產(chǎn)品開裂或反應(yīng)不良等問題。通過加入偶聯(lián)劑來提高樹脂與砂石的粘接強(qiáng)度，提高了產(chǎn)品的整體力學(xué)性能。根據(jù)生產(chǎn)情況在惡裂天氣情況下（溫度超過37℃及以上）通過加入降峰劑來控制發(fā)熱溫度過高造成產(chǎn)品出現(xiàn)開裂。加入的延時(shí)劑、偶聯(lián)劑、降峰劑的工藝經(jīng)過工藝人員長(zhǎng)期的摸索形成貴冶防腐公司獨(dú)有的樹脂槽生產(chǎn)工藝配方。

貴冶防腐公司整體澆鑄樹脂混凝土電解槽骨料采用二氧化硅含量95%以上的高純度耐酸石英砂、石英粉，300目—10mm共計(jì)5個(gè)品種規(guī)格混合攪拌而成，確保產(chǎn)品密實(shí)度得到保證，澆鑄時(shí)與配好的樹脂攪拌均勻再通過高頻振動(dòng)澆灌而成。整槽采用一體式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，2018-2019年通過對(duì)電解車間現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境進(jìn)行評(píng)估對(duì)整槽進(jìn)行了優(yōu)化，改進(jìn)后樹脂槽所有外接連接管道預(yù)制件采用GFRP法蘭與槽體一次澆灌成型（舊工藝采取二次積層玻璃鋼接管連接形式）通過預(yù)留法蘭連接一體成形，有效避免了因二次制作GFRP連接件造成的整槽防滲性能降低，連接強(qiáng)度更高，市場(chǎng)上目前只有防腐公司率先使用整體法蘭預(yù)制件澆鑄法，其他公司大部分采用單邊法蘭，長(zhǎng)期的防滲性能不佳。整個(gè)樹脂電解槽所有附件及預(yù)制、預(yù)埋件都選用耐腐性能優(yōu)越的材料制作，整槽的防腐蝕性能優(yōu)越。

澆鑄完成后將澆鑄好的樹脂混凝土電解槽吊運(yùn)至脫模區(qū)用木塊將模具底平面用軟性材料墊至水平位置，待樹脂槽體完全固化并降至常狀態(tài)時(shí)進(jìn)行脫模作業(yè)，脫模時(shí)先將所有預(yù)埋件全部拆除，再將產(chǎn)品脫出，要求產(chǎn)品完全固化、產(chǎn)品已經(jīng)完全降溫、產(chǎn)品脫模速度均勻無其它阻力。

槽體后續(xù)處理:脫模后將槽體內(nèi)、外表面進(jìn)行打磨拋光處理，保證槽體所有接縫處及整槽內(nèi)、外表面打磨到位、外表面有一定的均勻粗糙度（保證膠衣樹脂有足夠附著力），表面處理好后用噴機(jī)對(duì)整槽外表面體進(jìn)行噴膠衣工序，膠衣噴涂均勻，保證美觀度。

2.2 外觀檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

外觀檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 外觀檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

3 整體澆鑄乙烯基樹脂混凝土電解槽的性能優(yōu)勢(shì)

整體澆鑄乙烯基樹脂混凝土電解槽在力學(xué)性能、耐腐蝕性能、絕緣性能、電流效率、防滲性、尺寸穩(wěn)定性能都表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。

3.1 力學(xué)強(qiáng)度高

普通混凝土的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度分別為4～5MPa 、30～40MPa，而乙烯基樹脂混凝土的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度可達(dá)20～25MPa、120～130MPa，是普通混凝土3～4倍。與傳統(tǒng)電解槽相比，乙烯基樹脂混凝土電解槽優(yōu)良的力學(xué)性能不僅更好地保證了生產(chǎn)運(yùn)行中的安全可靠性，而且能夠顯著地提高電解生產(chǎn)效率。生產(chǎn)效率的提高主要表現(xiàn)在兩方面：一是槽體在外形尺寸不變的情況下，電解槽的壁厚可以減少以便獲得更大的有效容積，如果電解槽內(nèi)部尺寸在不變的情況下，同樣規(guī)格的廠房可以安裝更多的電解槽，提高了廠房的利用率；二是整體澆鑄乙烯基樹脂混凝土電解槽防腐蝕效果更佳，大大降低了電解槽的檢修量，提高電解槽使用效率的同時(shí)，降低了電解槽的維護(hù)成本［2］。

圖1 電解槽示意圖

3.2 耐腐蝕性能優(yōu)良

乙烯基樹脂混凝土電解槽采用耐酸性能優(yōu)異的乙烯基樹脂和高純度耐酸石英砂骨料整體澆鑄固化成型，整體耐腐蝕性能優(yōu)良［3］。如上所述，混凝土電解槽的槽體與玻璃鋼內(nèi)襯層在結(jié)構(gòu)和功能方面具有一定的獨(dú)立性，防腐蝕內(nèi)襯層腐蝕后槽體很容易被腐蝕破壞；而乙烯基樹脂混凝土電解槽將支撐功能與防腐蝕功能完美結(jié)合為一體，電解液很難腐蝕滲透乙烯基樹脂混凝土槽體，造成電解槽的整體腐蝕報(bào)廢，另外，優(yōu)良的強(qiáng)度及硬度提高了電解槽的整體強(qiáng)度，不易被外力損傷［4］。

表2 樹脂槽專用樹脂性能參數(shù)表

3.3 絕緣性能優(yōu)良

乙烯基樹脂混凝土電解槽采用絕緣性能優(yōu)良的乙烯基樹脂、二氧化硅等原材料，電解槽一次整體澆鑄成型，保證了電解槽的絕緣性能，大大降低了槽體電流泄漏現(xiàn)象；乙烯基樹脂混凝土電解槽采用具有優(yōu)良耐腐蝕性和絕緣性的玻璃纖維聚合物筋(GFRP筋)替代鋼筋作為槽體加強(qiáng)筋，解決了鋼筋在電解電流作用下產(chǎn)生渦流電流和雜散電流的問題，提高了電流利用效率，降低了電能損耗［5］。

3.4 尺寸穩(wěn)定性好

電解槽尺寸穩(wěn)定性包括制作尺寸精度和使用過程中槽體防形變兩方面。乙烯基樹脂混凝土電解槽采用特制鋼模具整體澆鑄一次成型，可有效控制加工尺寸，生產(chǎn)的尺寸精度可控制在5mm偏差范圍內(nèi)；乙烯基樹脂混凝土電解槽優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度可長(zhǎng)時(shí)間保證電解槽在運(yùn)行過程中不發(fā)生明顯形變［6］。乙烯基樹脂混凝土電解槽優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性為電解工藝生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化創(chuàng)造了良好條件。

表3 GFRP筋性能參數(shù)

3.5 環(huán)保性能好

乙烯基樹脂混凝土電解槽采用耐腐蝕性能優(yōu)良的乙烯基樹脂混凝土整體澆鑄成型，具有整體耐腐蝕和抗?jié)B透的優(yōu)良特性，很好地解決了電解液腐蝕滲漏問題，大大降低了電解液的“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象，為電解工藝槽下作業(yè)提供了良好的作業(yè)環(huán)境。

3.6 使用周期長(zhǎng)

鋼筋水泥混凝土內(nèi)襯玻璃鋼電解槽使用期限一般為5年，通過后期的維護(hù)及大量修補(bǔ)工作，最多可延長(zhǎng)至10年左右。乙烯基樹脂混凝土電解槽使用壽命大約是鋼筋水泥混凝土內(nèi)襯玻璃鋼電解槽的2倍，據(jù)統(tǒng)計(jì)國(guó)外已有使用超過20年的工程應(yīng)用實(shí)例，貴冶防腐公司生產(chǎn)的電解槽在貴冶已有超過10年的應(yīng)用實(shí)例，且無任何修補(bǔ)工作發(fā)生。

4 整體澆鑄乙烯基樹脂混凝土電解槽的應(yīng)用

國(guó)內(nèi)有色冶金企業(yè)早已認(rèn)識(shí)到整體澆鑄乙烯基樹脂混凝土電解槽優(yōu)勢(shì)，并將其作為行業(yè)重點(diǎn)改革的方向之一。近年來整體澆鑄乙烯基樹脂混凝土電解槽在有色冶金行業(yè)得到大力推廣。貴冶防腐公司自2009年開始更換整體澆鑄乙烯基樹脂混凝土電解槽，效果顯著、生產(chǎn)效率得到提高，近年來更換的步伐也在不斷加快。從2009年防腐公司自主研發(fā)的第一臺(tái)電解槽投入電解車間現(xiàn)場(chǎng)使用至今已10年，10年間未進(jìn)行過任何的維護(hù)檢修，充分證明防腐公司生產(chǎn)的整體澆鑄乙烯基樹脂電解槽工藝穩(wěn)定、綜合性能優(yōu)越。目前國(guó)內(nèi)新建、改、擴(kuò)建的有色冶金電解大部分都采用整體澆鑄乙烯基樹脂混凝土電解槽。

5 結(jié)語(yǔ)

貴冶防腐公司生產(chǎn)的樹脂混凝土電解槽通過多次的優(yōu)化改進(jìn)，尤其是2018-2019年的預(yù)制法蘭一次成型改造，成功解決了各預(yù)留接口存在滲漏的風(fēng)險(xiǎn)，各支架、吊架固定安裝位置及整槽結(jié)構(gòu)等問題，生產(chǎn)工藝持續(xù)改進(jìn)，產(chǎn)品品質(zhì)有了質(zhì)的提升，已形成具有自主產(chǎn)權(quán)及竟?fàn)幜Φ漠a(chǎn)品。隨著國(guó)家的環(huán)保力度不斷加強(qiáng)，目前新建、改擴(kuò)建的有色冶金企業(yè)大部分都采用整體澆鑄乙烯基樹脂混凝土電解槽，市場(chǎng)推廣前景較好。