乙烯基树脂混凝土电解槽的制作及应用

程 彤

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

1 引言

电解槽是铜、锌、铅电解技术的核心设备，对其防腐蚀效果的好坏决定着生产的正常与否［1］。目前国内有色冶金行业在湿法冶炼工艺中大部分采用的是钢筋水泥混凝土加玻璃钢内衬或内胆式电解槽，少部分采用整体浇铸乙烯基树脂混凝土电解槽。随着环保要求的不断加强及湿法冶炼对电解产品的品质、环保、无泄漏等综合性能要求的提高，传统水泥混凝土内衬玻璃钢电解槽因其自身结构特点已逐渐被淘汰，取而代之的是整体浇铸乙烯基酯树脂混凝土电解槽。

2 生产制作工艺

2.1 制作工艺

整体浇铸树脂混凝土电解槽因砂石与乙烯基树脂的反应容易产生高温，混凝土应力在反应过程中极易因高温及应力造成槽体开裂及收缩过大等技术障碍（壁厚较厚），生产难度较大，目前国内能规模化生产整体树脂混凝土电解槽的厂家只有4～5家，各生产厂家工艺都不相同。贵溪冶炼厂防腐公司（以下简称贵冶防腐公司）自主研发的整体树脂混凝土电解槽采用低收缩性及耐腐性能优越的乙烯基树脂作为粘接剂，除普通乙烯基树脂所需加入的固化剂、促进剂外，贵冶防腐公司根据施工经验及树脂混凝土电解槽产品的反应过程容易产生高温及混凝土内应力造成的产品收缩过大及应力开裂的特点，通过加入延时剂来控制浇铸体的反应速度，确保反应速度线性均匀，避免出现产品开裂或反应不良等问题。通过加入偶联剂来提高树脂与砂石的粘接强度，提高了产品的整体力学性能。根据生产情况在恶裂天气情况下（温度超过37℃及以上）通过加入降峰剂来控制发热温度过高造成产品出现开裂。加入的延时剂、偶联剂、降峰剂的工艺经过工艺人员长期的摸索形成贵冶防腐公司独有的树脂槽生产工艺配方。

贵冶防腐公司整体浇铸树脂混凝土电解槽骨料采用二氧化硅含量95%以上的高纯度耐酸石英砂、石英粉，300目—10mm共计5个品种规格混合搅拌而成，确保产品密实度得到保证，浇铸时与配好的树脂搅拌均匀再通过高频振动浇灌而成。整槽采用一体式设计结构，2018-2019年通过对电解车间现场作业环境进行评估对整槽进行了优化，改进后树脂槽所有外接连接管道预制件采用GFRP法兰与槽体一次浇灌成型（旧工艺采取二次积层玻璃钢接管连接形式）通过预留法兰连接一体成形，有效避免了因二次制作GFRP连接件造成的整槽防渗性能降低，连接强度更高，市场上目前只有防腐公司率先使用整体法兰预制件浇铸法，其他公司大部分采用单边法兰，长期的防渗性能不佳。整个树脂电解槽所有附件及预制、预埋件都选用耐腐性能优越的材料制作，整槽的防腐蚀性能优越。

浇铸完成后将浇铸好的树脂混凝土电解槽吊运至脱模区用木块将模具底平面用软性材料垫至水平位置，待树脂槽体完全固化并降至常状态时进行脱模作业，脱模时先将所有预埋件全部拆除，再将产品脱出，要求产品完全固化、产品已经完全降温、产品脱模速度均匀无其它阻力。

槽体后续处理:脱模后将槽体内、外表面进行打磨抛光处理，保证槽体所有接缝处及整槽内、外表面打磨到位、外表面有一定的均匀粗糙度（保证胶衣树脂有足够附着力），表面处理好后用喷机对整槽外表面体进行喷胶衣工序，胶衣喷涂均匀，保证美观度。

2.2 外观检验标准

外观检验标准见表1。

表1 外观检验标准

3 整体浇铸乙烯基树脂混凝土电解槽的性能优势

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、电流效率、防渗性、尺寸稳定性能都表现出明显的优势。

3.1 力学强度高

普通混凝土的抗折强度和抗压强度分别为4～5MPa 、30～40MPa，而乙烯基树脂混凝土的抗折强度和抗压强度可达20～25MPa、120～130MPa，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，电解槽的壁厚可以减少以便获得更大的有效容积，如果电解槽内部尺寸在不变的情况下，同样规格的厂房可以安装更多的电解槽，提高了厂房的利用率；二是整体浇铸乙烯基树脂混凝土电解槽防腐蚀效果更佳，大大降低了电解槽的检修量，提高电解槽使用效率的同时，降低了电解槽的维护成本［2］。

图1 电解槽示意图

3.2 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铸固化成型，整体耐腐蚀性能优良［3］。如上所述，混凝土电解槽的槽体与玻璃钢内衬层在结构和功能方面具有一定的独立性，防腐蚀内衬层腐蚀后槽体很容易被腐蚀破坏；而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，造成电解槽的整体腐蚀报废，另外，优良的强度及硬度提高了电解槽的整体强度，不易被外力损伤［4］。

表2 树脂槽专用树脂性能参数表

3.3 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、二氧化硅等原材料，电解槽一次整体浇铸成型，保证了电解槽的绝缘性能，大大降低了槽体电流泄漏现象；乙烯基树脂混凝土电解槽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［5］。

3.4 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防形变两方面。乙烯基树脂混凝土电解槽采用特制钢模具整体浇铸一次成型，可有效控制加工尺寸，生产的尺寸精度可控制在5mm偏差范围内；乙烯基树脂混凝土电解槽优异的力学强度可长时间保证电解槽在运行过程中不发生明显形变［6］。乙烯基树脂混凝土电解槽优良的尺寸稳定性为电解工艺生产实现自动化创造了良好条件。

表3 GFRP筋性能参数

3.5 环保性能好

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铸成型，具有整体耐腐蚀和抗渗透的优良特性，很好地解决了电解液腐蚀渗漏问题，大大降低了电解液的“跑、冒、滴、漏”现象，为电解工艺槽下作业提供了良好的作业环境。

3.6 使用周期长

钢筋水泥混凝土内衬玻璃钢电解槽使用期限一般为5年，通过后期的维护及大量修补工作，最多可延长至10年左右。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，据统计国外已有使用超过20年的工程应用实例，贵冶防腐公司生产的电解槽在贵冶已有超过10年的应用实例，且无任何修补工作发生。

4 整体浇铸乙烯基树脂混凝土电解槽的应用

国内有色冶金企业早已认识到整体浇铸乙烯基树脂混凝土电解槽优势，并将其作为行业重点改革的方向之一。近年来整体浇铸乙烯基树脂混凝土电解槽在有色冶金行业得到大力推广。贵冶防腐公司自2009年开始更换整体浇铸乙烯基树脂混凝土电解槽，效果显著、生产效率得到提高，近年来更换的步伐也在不断加快。从2009年防腐公司自主研发的第一台电解槽投入电解车间现场使用至今已10年，10年间未进行过任何的维护检修，充分证明防腐公司生产的整体浇铸乙烯基树脂电解槽工艺稳定、综合性能优越。目前国内新建、改、扩建的有色冶金电解大部分都采用整体浇铸乙烯基树脂混凝土电解槽。

5 结语

贵冶防腐公司生产的树脂混凝土电解槽通过多次的优化改进，尤其是2018-2019年的预制法兰一次成型改造，成功解决了各预留接口存在渗漏的风险，各支架、吊架固定安装位置及整槽结构等问题，生产工艺持续改进，产品品质有了质的提升，已形成具有自主产权及竟争力的产品。随着国家的环保力度不断加强，目前新建、改扩建的有色冶金企业大部分都采用整体浇铸乙烯基树脂混凝土电解槽，市场推广前景较好。