浅谈乙烯基脂树脂制作电解槽的应用实践

2016-02-11乐安胜

中国有色冶金 2016年5期

关键词：衬里玻璃钢防腐蚀

周旋，乐安胜

(1.巴彦淖尔西部铜材有限公司, 内蒙古巴彦淖尔 015000；2.大冶有色金属集团控股有限公司，湖北黄石 435005)

浅谈乙烯基脂树脂制作电解槽的应用实践

周旋1，乐安胜2

(1.巴彦淖尔西部铜材有限公司, 内蒙古巴彦淖尔 015000；2.大冶有色金属集团控股有限公司，湖北黄石 435005)

本文从电解槽FRP衬里选材、施工工艺和施工方法等方面来对电解槽玻璃钢防腐进行探讨。

电解槽；玻璃钢；防腐

1 概述

粗铜经过火法精炼产出阳极铜，品位一般为99.0%～99.5%，其中还含有0.5%～1.0%的杂质。为了提高铜的各项性能，使其达到各种应用的要求，同时回收其中的有价金属，特别是其中的金银贵金属、铂族金属和稀有金属等，需要对阳极铜进行

电解精炼提纯。

阳极铜的电解精炼是在装有硫酸和硫酸铜水溶液的电解槽内进行的。电解精炼的条件与环境一般控制为：

电解液温度 60～65 ℃

电解液酸度 H2SO4：160～180 g/L。

电解液的主要成分见表1。

表1 电解液主要成分 g/L

传统电解法一般有两个系统，分别为种板系统和生产系统，种板系统主要为生产系统制造阴极，种板电解槽的电解液组成一般为H2SO4155～195 g/L，Cu 39～45 g/L，其它杂质大致与生产电解槽相同，电解液温度一般控制为59～63 ℃。不管是种板系统还是生产系统，由于电解液中都含有硫酸，具有较大的腐蚀性，因此必须在电解槽内壁衬防腐层用来延长电解槽的寿命。

电解槽是铜电解精炼的主要设备，在采用玻璃钢内衬防腐之前，我国大都采用的是衬铅进行防腐，但因所处腐蚀介质、温度、载荷、材料、环境复杂，铅衬里的焊缝非常容易出现渗水现象，同时铅板中存在的少量细孔、裂纹和不平整等都会导致腐蚀加速，

因而这种铅衬里的使用寿命不长，大规模使用会造成频繁的返修、更换、甚至停产，而且铅也会对阴极铜产品质量产生不利影响。因此，改进和提高电解槽防腐能力显得尤为重要，玻璃钢(FRP)的优良性能促进了其在电解防腐中的广泛应用。因电解槽的防腐蚀构造和施工质量的好坏，会直接影响企业最终铜产品的产量、防腐工程量和维修费用，所以电解槽防腐蚀结构的确定、施工方式的选择及其施工工艺的改良就变得特别重要[1～3]。

2 施工方式

2.1 选材的优化

选材的优化是根据腐蚀介质、温度、载荷、环境等条件，通过材料选择、设计来保证造价、寿命、产品质量，从而达到防腐蚀的目的。

2.1.1 FRP衬里与槽体之间界面粘结材料的选择

为了保证衬里与槽体之间有良好的粘结性，选择的粘结材料具有如下特性：

(1)与槽体的金属混凝土结构的膨胀系数应最为接近，不能相差过大；

(2)粘结材料的收缩力要小，粘结力要强，且固化时最好无水及挥发性副产物放出；

(3)能在槽体基面上直接使用，要求使用非酸性固化剂。

通过对多种耐腐蚀用树脂的分析研究、比较，同时兼顾经济和实用性能，最终确定环氧树脂为此项电解槽防腐工程的最佳底层粘结材料。根据综合造价成本、工艺要求等各方面因素选用901-P乙烯基酯树脂作为电解槽防腐树脂。

2.1.2 FRP衬里材料选择

FRP衬里材料选择是选材的关键。FRP衬里材料须从树脂、增强材料、衬里结构、形式等几方面进行考虑选择。FRP衬里采用复合多层结构，即富树脂的防渗层与承载强度层多次重复组合，最外层采用表面毡富树脂层，对于增强抗渗性，提高表观质量效果明显。

根据优化设计要求，通过计算，确定了衬里最佳厚度。选用如下几种玻璃纤维品，分别是：中碱无捻无蜡0.2布、中碱无捻无蜡0.4布、450 g/m2的短切毡、50 g/m2的表面毡。同时，为有效提高玻璃纤维与树脂基体的粘结强度，增强FRP的抗腐性能，可在树脂配方中加入偶联剂。

2.2 防腐施工步骤

防腐材料选定之后，防腐蚀工程的施工流程是否严格与施工质量好坏，也是能否收到预期防腐蚀效果的一个重要方面。俗话说“防腐三分靠材料，七分靠施工，保养要十分”讲的就是这个道理。

2.2.1 严格配料操作

电解槽玻璃钢防腐在施工前要进行多次配料比较，在铜电解液的腐蚀介质环境、气候相同的条件下在容器里反复进行模拟腐蚀条件试验，最后确定最佳配合比。配料人员要严格掌握配料比例，称量要准确，拌料要均匀，要做到勤配少配，每次配料后必须在30分钟内使用完毕，主要是为了防止被其他杂质污染影响防腐效果。

主要原材料如下：

环氧固化剂(苯酚+乙二胺)；901-P乙烯基酯树脂；过氧化环己酮；甲乙酮。

中碱无捻无蜡0.2玻璃布，中碱无捻无蜡0.4玻璃布；450 g/m2的短切玻璃毡，50 g/m2的表面玻璃毡；石英砂，粒度为0.7～1.2 mm；石英粉，粒度为0.074～0.088 mm。

所有材料在进厂都要有完善的出厂说明书、合格证和质量检查报告，使用前企业还要对材料进行复检并由第三方出具验证报告。

2.2.2 施工工艺流程

本企业根据自身情况及借鉴同行业其他铜冶炼企业的生产实践经验，最终确定施工工艺流程为：

槽内壁、阴角清理→检查→刮补胶泥找平→检查→刷第一遍树脂打底→检查→刷第二遍树脂打底→检查→阴角加强→检查→材布第一次成型→检查→材布第二次成型→固化→FRP部件安装→刷两遍面漆→整体质检。

2.2.3 施工顺序

2.2.3.1 基层处理

安装到位的混凝土电解槽在防腐蚀施工前应将基层表面的浮灰、水泥渣等清理干净。处理方法宜采用砂轮或钢丝刷等打磨表面，包括小件预留孔，然后用干净的软毛刷、压缩空气或吸尘器清理干净。当有条件时，施工过程中可将电解槽基层打磨形成均匀的平整面。

对于有较多凹陷、麻面的电解槽基层，应先用树脂砂浆或胶泥填平修补经固化24 h后再进行下步操作。

2.2.3.2 打底两道

电解槽经表面处理后，树脂胶料打底两道。涂刷第一道底漆经固化24 h后再涂刷第二道底漆，要求薄而均匀，不漏刷、不流淌、无气泡。涂刷时第一道底胶应的配稀些，便于底胶可以较好的渗透基层，起到封闭作用。

2.2.3.3 阴角加强

电解槽阴角部位因树脂固化的收缩力，是最容易造成空鼓的地方，所以要在阴角部位贴一层200 mm宽的450 g/m2的短切玻璃粘毡以加强阴角。

2.2.3.4 贴布

采用间歇、连续贴布法，第一次连续贴布5层形成第一集层铺衬，具体顺序为：先450 g短切毡一层，之后是02玻璃布二层，接着是04玻璃布一层，最后是450 g短切毡再贴一层，第一集层的全部5层完成后自然固化24 h后，再进行第二集层贴布。第二集层铺衬也是连续贴布5层，具体顺序为：先04玻璃布一层，之后是450 g短切毡贴二层，最后是50 g表面毡贴一层，完成后自然固化24 h。在整个贴布的过程中值得注意的细节是：一是在涂胶铺布的时候，做到玻璃布要被胶液完全浸透，整体铺贴要做到平整，无皱折；二是涂抹树脂饱满均匀，不存在流淌、白斑、白点、气泡等情况，做到整体组织密实，玻璃钢表面平整光滑，没有飞边毛刺；三是贴布时要整个电解槽贴完一层后才能进行下一层，每层的布与布之间的搭接缝最少>50 mm，每层与每层之间的布要错开搭接缝最少>200 mm；四是在施工时要严格控制树脂与玻璃布的含量比例，以防树脂胶料流淌和布皱褶。

每一集层固化后都要经质检合格才能进行下一道工序，便于防止或及时发现分层、泛白、气泡、玻璃纤维裸露、树脂流挂结块、异物夹杂和色泽不均等异常现象，及时处理。

2.2.3.5 涂刷面漆

电解槽整体铺布完成，并自然固化24 h后，可以开始涂刷第一遍面漆，涂刷完第一遍等自然固化24 h后，再涂刷二次面漆。面漆配料可用乙烯基聚酯树脂加5%的石蜡苯乙烯溶液配制而成。

因面层料要具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和密封性，所以表面要完整光洁，形成整体。在涂刷面漆的时候注意：整体涂刷均匀，没有漏刷情况，涂刷过的地方不出现流淌现象。

2.2.3.6 电解槽预留件的安装

电解槽的全部玻璃钢防腐完成后，下一步就是安放预留件(放液管、放泥管、溢流盒)。首先，切割打磨安放小件预留孔处集成的玻璃钢，处理飞边毛刺，平整后用树脂胶泥刮抹一遍，其次安装的小件也要用树脂胶泥刮抹一遍，注意胶泥要刮饱满，然后将小件揉挤进安装孔内，调整好小件的垂直度后，刮平孔四周多余的胶泥。

电解槽在使用过程中因吊装阳极板或其它原因产生碰撞，或几种材质的膨胀系数不同，随着时间推移，会导致接缝的周围易发生电解液渗漏，逐步向电解槽基体外壳或地面滴落。因此同样用树脂制作的预埋件固化后，在接缝四周需按照电解槽集成贴布的方法进行密封防护。值得注意的是要每层逐层外压，错缝最少大于50 mm。

2.2.3.7 相邻两槽的连接

相邻两电解槽的槽间先用木条或聚氨酯泡沫塑料将槽间间隙填充找平后，在槽的上沿壁面要用树脂砂浆找平、抹光，找平固化后进行轻度打磨并用吸尘器处理，之后涂刷封底树脂胶两道，02布与450 g毡交替找平一层，最后50 g表面毡封面一层。为保证电解槽侧上口的密封完好，不出现渗漏，50 g表面毡贴布时各向相邻两电解槽下翻300～500 mm。

2.2.3.8 质量检查

每个电解槽要在玻璃钢内衬固化期满后进行验收检查，观察表面是否平整光洁，玻璃钢整体面无气泡、无凸起，无飞边毛刺现象，玻璃钢含树脂胶饱满，敲打无空鼓的声音即可。固化情况检查方法为：用丙酮擦拭玻璃钢表面，不溶解不发粘，视为己固化完全。

除此之外，每个电解槽在玻璃钢内衬固化期满，并检查无问题后，还要进行盛水试漏检查，盛水试验主要检查是否有微孔或针孔。检查具体方法为：电解槽内装满水，盛水24 h，目测不渗漏即为合格，如有渗漏，要对渗漏点进行面层切割打磨，重新再刷面层胶料，制作程序按照上述方法再来一遍。