乙烯基树脂混凝土电解槽的性能及在湿法冶金中的应用

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发布时间：2021-09-03

资料介绍

乙烯基树脂混凝土电解槽的性能
及在湿法冶金中的应用
陈自江
(金川集团有限公司，甘肃金昌737100)
[摘要】分析了传统钢筋水泥混凝土加玻璃钢内衬电解槽存在的问题，叙述了乙烯基树脂混凝土电解
槽的技术优势、经济优势，国内外的应用现状以及我国企业研发和生产概况。
【关键词] 聚合物混凝土；电解槽；乙烯基树脂；湿法冶金；经济性；防腐
[中图分类号] TF803．2 [文献标识码】B [文章编号] 1672—6103(201 1)05—0029—05
电解槽是有色金属湿法冶炼生产的核心设备，
其技术的先进性直接影响产品的质量和生产的效
率。在我国，湿法冶炼工艺中普遍采用的是钢筋水
泥混凝土加玻璃钢内衬电解槽，这种传统电解槽存
在耐腐蚀性差、电流损耗大、维护成本高、使用寿命
短等缺点，国外企业早在20多年前就逐渐淘汰，取
而代之的是整体浇铸乙烯基树脂混凝土电解槽。
1 传统钢筋水泥混凝土加玻璃钢内衬
电解槽存在的问题
目前我国有色金属湿法冶炼企业普遍采用的钢
筋水泥混凝土加玻璃钢内衬电解槽，是由钢筋水泥
混凝土槽体和玻璃钢内衬层二次粘贴成型，其中槽
体起结构支撑作用，内衬层起防腐蚀作用。多年来
的实际应用表明，这种传统电解槽存在可靠性差、生
产效率低、电能损耗大、环境污染严重、制造尺寸精
度差等问题。
1．1 可靠性差
传统电解槽的玻璃钢内衬厚度一般为6-8 mm，
玻璃钢内衬固化成型后的残余应力大，抗腐蚀介质
渗透性差，与混凝土基体的粘接强度低。而电解槽
[作者简介] 陈自江(196O一)，云南大理人，浙江天台人，金川集团公
司精炼厂厂长，教授级高级工程师，长期从事镍铜钴及稀贵金属的
湿法冶炼技术管理工作。
[收稿El期】201 1-04—22 [修订日期] 201 1-08-09
在生产过程中要承受交变温度、交变应力、电解液的
腐蚀渗透以及阴阳极板的撞击，因此，玻璃钢内衬层
经常发生鼓泡、开裂及脱粘等腐蚀破坏现象。
1．2 生产效率低
玻璃钢内衬层一旦发生腐蚀破坏，必须及时进
行停车维修，从清槽、铲除已损坏的内衬层、基体干
燥、贴衬内衬层到充槽投入正常生产，至少需要10 d
的时间，频繁的停车维修严重影响生产效率。
1．3 电能损耗大
传统电解槽的电绝缘主要是由玻璃钢内衬实现
的，随着电解液对内衬层的逐渐渗透，内衬层的绝缘
性能逐渐下降，导致槽体内电解电流的泄漏，造成电
流损耗。另外，钢筋水泥混凝土中的钢筋在电解电
流的作用下会产生涡流电流和杂散电流，使电流利
用率降低、电能损耗增大。
1．4 环境污染严重
玻璃钢内衬层发生腐蚀破坏后，电解液会直接
渗透并腐蚀钢筋水泥混凝土槽体，造成电解液的泄
漏而污染生产环境，而且被电解液腐蚀渗透的电解
槽更换下来以后很难进行无害化处理。
1-5 制造尺寸精度差
由于钢筋水泥混凝土槽体采用的是拼装式模板
多次浇注成型，槽体尺寸的精度难以保证，而现代化
的阴阳极板吊装设备要求安装在电解槽两端的定位
针尺寸非常精确。因此，钢筋水泥混凝土槽体无法
· 30 · 中固有色冶金 A卷生产实践篇·设备及自动化
满足吊装自动化的要求．．
2 整体浇注乙烯基树脂混凝土电解槽
的性能
2．1 性能优势
相对于传统电解槽，整体浇铸乙烯基树脂混凝
土电解槽在力学性能、耐腐蚀性能、绝缘性能、尺寸
稳定性能等方面都表现出明显的优势。
2．1．1 力学强度高
普通混凝土的抗折强度和抗压强度分别为4～5
MPa、30～40 MPa，而乙烯基树脂混凝土的抗折强度
和抗压强度可达20～25 MPa、120～130 MPa，是普通
混凝土3～4倍
与传统电解槽相比，乙烯基树脂混凝土电解槽
优良的力学性能不仅更好地保证了生产运行中的安
全可靠性，而且能够显著地提高电解生产效率。生
产效率的提高主要表现在两方面：一是槽体在外形
尺寸不变的情况下，能够有更小的壁厚和更大的内
部容积，或者是在内部尺寸不变的情况下，同样面积
的电解车间可以排布更多的电解槽，提高厂房利用
率；二是不存在传统电解槽由于玻璃钢内衬层频繁
维修造成的停车损失，提高了电解槽使用效率n 。
2．1．2 耐腐蚀性能优良
乙烯基树脂混凝土电解槽采用耐酸性能优异的
乙烯基树脂和高纯度耐酸石英砂骨料整体浇注固化
成型，整体耐腐蚀性能优良。而传统电解槽的槽体
与内衬层在结构和功能方面相互独立，内衬层失效
后槽体很快就会被腐蚀破坏。乙烯基树脂混凝土电
解槽将支撑功能与防腐蚀功能完美结合为一体，电
解液很难腐蚀渗透乙烯基树脂混凝土槽体。另外，
优良的强度及硬度保证了槽体不会被阴阳极板撞击
损坏，从根本上解决了传统电解槽因玻璃钢内衬层
腐蚀失效造成的一系列问题。
2．1．3 绝缘性能优良
乙烯基树脂混凝土电解槽采用绝缘性能优良的
乙烯基树脂混凝土整体浇注成型，整体绝缘性能优
良(普通钢筋水泥混凝土体积电阻率最高为1×10 n·cm，
乙烯基树脂混凝土体积电阻率可达1×10 n·cm)，
l不存在电流从槽体泄漏现象，可省去传统电解槽安
装所用的绝缘垫片。并且采用具有优良耐腐蚀性和
绝缘性的玻璃纤维聚合物筋(GFRP筋)替代钢筋作
为槽体加强筋，解决了钢筋在电解电流作用下产生
涡流电流和杂散电流的问题，提高了电流利用效率，
降低了电能损耗。
2．1．4 尺寸稳定性好
电解槽尺寸稳定性包括制作尺寸精度和使用过
程中槽体形变两方面。乙烯基树脂混凝土电解槽采
用特制钢模具整体浇注一次成型，尺寸精度可控制
在-+3 mm偏差范围内，而其优异的力学强度又保证
了其在运行过程中几乎没有形变发生。乙烯基树脂
混凝土电解槽优良的尺寸稳定性为吊装设备自动化
的实现提供了可能。
2．1．5 无环境污染
乙烯基树脂混凝土电解槽采用耐腐蚀性能优良
的乙烯基树脂混凝土整体浇注成型，具有整体耐腐
蚀和抗渗透的优良特性，电解液很难从槽体腐蚀渗
透，因此不存在电解液泄漏造成的生产环境污染，更
换下来的槽体经破碎筛分后还可以循环再利用，不
会形成固体废弃物。
2．1．6 使用寿命长
钢筋水泥混凝土内衬玻璃钢电解槽使用期限一
般为5 a，随着制作玻璃钢衬层所用的树脂质量的提
高以及使用过程中及时频繁的修补，最多可延长至
10 a左右。乙烯基树脂混凝土电解槽使用寿命大约
是钢筋水泥混凝土内衬玻璃钢电解槽的2倍，在国
外已有使用寿命20a以上的工程应用实例。
2．2 经济优势
乙烯基树脂混凝土电解槽单台价格比钢筋水泥
混凝土电解槽高，但是在厂房、母线和导电板等配件
方面将节省大量费用，两种电解槽初始投资基本相
等。而在使用周期内，乙烯基树脂混凝土电解槽能
够节省大量维修费用，显著提高生产效率，增加产
能，具有明显的经济优势。
以年产40万t电解铜规模为例，设定电流密度
为300 A／m 的工艺条件下电解生产共需要电解槽
1 286台，下面从投资和维修等方面对钢筋水泥混凝
土电解槽和乙烯基棚慰疑土电解槽经济I生进行比较。
(1)电解槽费用。乙烯基树脂混凝土电解槽单
台价格约4．2万元，钢筋水泥混凝土内衬玻璃钢(外
加保温+溢流盒等)电解槽单台价格3．07万元，乙烯
基树脂混凝土电解槽比钢筋水泥混凝土内衬玻璃钢
电解槽多投资：
(4．2—3．07)万元／台×1