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[原创] 树脂重防腐在湿法冶金工业中的应用

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[复制链接] 只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2013-04-03
— 本帖被 hiatc 执行取消置顶操作(2014-07-11) —
树脂重防腐在湿法冶金工业中的应用
湿法冶金工业设备的腐蚀与防腐(连载二)
老毒物
摘  要:  本文为湿法冶金工业设备的腐蚀与防腐选材连载文章第二部分,系统总结了树脂重防腐在有色金属湿法冶炼工业设备腐蚀中的应用,特别对电解槽,尤其是乙烯基酯树脂聚合物混凝土电解槽进行了重点的介绍。
关键词:  树脂重防腐;湿法冶金;聚合物混凝土电解槽;乙烯基酯树脂;应用
Application of Resin Heavy-Duty in Hydrometallurgical Industry
Corrosion and Anti-corrosion of Equipments in Hrdrometallurgical Industry (Part II)

AbstractThis article is the part I of corrosion analysis and anti-corrosion material choice of equipments in hrdrometallurgical industry. It summarized the corrosion characteristics of equpiments in non-ferrous metal hydrometallurgical industry, it focuses on the electrolytic tank, especially vinyl ester resin polymer concrete electrolytic tank.
Key Words:  Resin Heavy-duty; Hydrometallurgical Industry; Polymer Concrete Electrolytic Tank; Vinyl Ester Resin; Application.

欧阳/老毒物
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只看该作者 23楼 发表于: 2014-10-28
欧阳:你就是在  工程师杂谈   版块发帖的     马上要毕业的同学吧? (2014-10-24 20:20) 

对啊。学长!

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只看该作者 22楼 发表于: 2014-10-24
回 ahstzxzq 的帖子
ahstzxzq:有对应每种湿法冶金设备的图片吗?有国内十个左右大型有色行业的frp应用的概况吗?国外的标准有么,国内有500224和4147
 (2014-10-24 13:01) 

你就是在  工程师杂谈   版块发帖的     马上要毕业的同学吧?
欧阳/老毒物
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只看该作者 21楼 发表于: 2014-10-24
回 ahstzxzq 的帖子
ahstzxzq:可参考的书籍和杂志有那些呢?
 (2014-10-24 16:40) 

别的没有,看你的会员头像,感觉有点不舒服,怎么不要搞两个“死胖纸”啊!!
欧阳/老毒物
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只看该作者 20楼 发表于: 2014-10-24
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ahstzxzq:有对应每种湿法冶金设备的图片吗?有国内十个左右大型有色行业的frp应用的概况吗?国外的标准有么,国内有500224和4147
 (2014-10-24 13:01) 

有案例和图片,但欧阳不想在论坛上给任何人做广告,包括我自己的雇主。
论坛是公用技术平台,欧阳从自我做起。
欧阳/老毒物
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只看该作者 19楼 发表于: 2014-10-24
回 ahstzxzq 的帖子
ahstzxzq:可参考的书籍和杂志有那些呢?
 (2014-10-24 16:40) 

很少可参考的杂志和书籍,几乎没有
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只看该作者 18楼 发表于: 2014-10-24
可参考的书籍和杂志有那些呢?

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只看该作者 17楼 发表于: 2014-10-24
欧阳:0 前言         欧阳在这个系列的连载论文中引入的“树脂重防腐”概念,有别于目前国标GB/T 50224中“树脂类防腐蚀工程”(主要指的是“玻璃钢衬里防腐”)和狭义上的“玻璃钢防腐”,它是一种“广义复合材料重防腐”,概念范围更大,具 .. (2013-04-03 00:06) 

有对应每种湿法冶金设备的图片吗?有国内十个左右大型有色行业的frp应用的概况吗?国外的标准有么,国内有500224和4147

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只看该作者 16楼 发表于: 2014-09-18
        
知识与技术同步

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只看该作者 15楼 发表于: 2014-05-26
ffgc:长垣县防腐蚀及新材料产业园,位于“中国防腐蚀之都”——河南省长垣县的蒲北办事处境内,园区紧临新荷铁路、省道S213,10分钟可至大广、济东高速入口,极具交通、区位优势。园区规划总用地面积3平方公里,以防腐蚀技术培训、防腐蚀材料、机具、新材料的研发、制造为主导产业。园 .. (2013-04-19 17:21) 

这么好的帖子里,竟然打广告,胆子蛮大

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对大海渴望,远离大海!~
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只看该作者 14楼 发表于: 2013-08-11
学习下

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只看该作者 13楼 发表于: 2013-05-05
忙忘记了,不好意思,早就应该把这篇文章补全!


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只看该作者 12楼 发表于: 2013-05-05
参考文献:
[1] 老毒物主编.《乙烯基酯树脂及其应用》[M].北京:化学工业出版社,2014.
[2] 余波等.汇波论道,黄石汇波防腐技术有限公司内部刊物.
[3] SuperTank资料.ANCOR TECMIN公司.智利.



[ 此帖被欧阳在2014-09-18 20:49重新编辑 ]
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只看该作者 11楼 发表于: 2013-05-05
3 乙烯基酯树脂整体聚合物混凝土电解槽[1,2,3]
          乙烯基酯树脂整体浇铸混凝土电解槽是近几年国内才开始应用的新型电解槽产品。它具有很好的绝缘性和绝热性,对提高电流效率、降低能源损失有积极的作用,与其它材质的电解槽有着不可比拟的优越性能。
         优点:1)使用寿命长。乙烯基酯树脂整体浇铸电解槽具有整体耐腐蚀不渗漏性和优良的耐撞击性,其使用寿命可达20年以上。2)维护费用低。由于是整体浇铸成型,槽体完全不易被电解液腐蚀,且不吸收任何溶液,若出现问题,可以现场进行修补,无需更换,不但缩短了维护时间还减少了废旧物对环境的污染。3)强度高。电解槽采用乙烯基酯树脂和石英砂做基料,在一定温度下整体浇铸成型,槽体强度高超过传统的砼基电解槽2.5倍以上。4)生产效率高。乙烯基酯树脂整体浇铸电解槽有着较高的强度,占地面积小,由于电解槽结构准确、尺寸误差小、热膨胀系数小,槽间距可从现在的30mm缩小到10mm,因此在生产面积不变的情况下,可多排布5%~6%的电解槽,相同的生产面积可以使生产效率提高5%~6%。5)电解槽结构层FRP加强筋,而不采用钢制钢筋,没有强电流电解的条件下在槽壁上产生的涡流电流,再加之其良好的绝缘性,其电流效率也会得到提高。
        乙烯基酯树脂整体浇铸电解槽槽体由独有的三层组成一体的结构组成:1)耐腐蚀层;2)由聚合物混凝土增强团料组成的结构层;3)外表层。目前一家智利的公司(ANCOR TECMIN)做得不错,已经和河北可耐特合资在国内推广其此类不渗透、无腐蚀、免维护的SuperTank超级电解槽。实则,SuperTank不是完全的树脂混凝土,而是玻璃钢和树脂混凝土复合的一种方案,其槽体是采用乙烯基酯树脂多层纤维加强的整体不渗透的玻璃钢和模心乙烯基酯树脂混凝土组成的,是一种3层复合材料为基础的浇铸体产品,内层是由多层纤维增强乙烯基酯树脂(FRP)组成的整体结构;中间层是用乙烯基酯树脂整体浇注制作的结构核心,独特的配料比和工艺使之具有热膨胀系数低和导热应力低的优点;外层是标准的FRP密封层,该层可有效保护结构核心免受因电解液的飞溅和溢流而造成的腐蚀。该层采用多层定向纤维加强,以保证在极端环境中的无故障操作。
       SuperTank电解槽的设计,制造和安装,能满足槽室操作员提出的最严厉的条件。多数情况下,他们的主要要求是保证正规工厂的生产利用率,在人员的环境绝对安全的情况下,使高纯金属(铜,锌或其它金属)的产能最大化。另外,电解槽必须适应电解工艺的持续改进,和辅助设备的升级,例如:阳极,阴极,盖板,电解搅拌系统,酸雾控制装置,热绝缘等。通过在计算机中反复连续的模拟和有限元分析,使混凝土结果放热状况最优,且使电解槽的所有圆角特点得以充分体现。电解槽在设计中,消除了顶尖和锐边,在内部和外部连接中用圆滑的曲线替代,厚度上的突然变化改成逐渐过度,消除了应力集中并且降低了材料消耗,是重量比原来减轻了12%~15%
        目前国内其它诸如宜兴成套、杭州三耐的乙烯基酯树脂混凝土整体电解槽的技术方案尽管不是和Supertank完全一样,但也是经过有限元分析,精心设计和骨料配级浇铸而成的。国内一般乙烯基酯树脂混凝土整体电解槽,原料体系大致为:低收缩乙烯基酯树脂、固化剂、促进剂、粉(已配级)、砂(已配级)、石(已配级)、玻璃钢加强筋(带螺纹);分析设计主要死有限元分析设计;制造方法多为搅拌(带真空脱泡)过程和分次浇捣系统(除气泡,达到均匀和密实效果);模具系统多为顶升设计;工艺参数控制主要有温度、时间、强度、收缩控制;后处理工序主要有整理、修补和装饰和养护。
         乙烯基酯树脂混凝土整体电解槽除了有限元分析设计、骨料配级、安装等关键决定因素之外,树脂是重中之重,对树脂的要求如下:耐腐蚀性优异、强度高、固化收缩小、吸水率低、抗冲击好、耐磨等,这就比普通耐腐蚀的标准双酚A型乙烯基酯树脂多提出了三个要求:低收缩、放热峰和易和性,从产品研发和技术角度出发,这就要求乙烯基酯树脂具备:低粘度(易混合操作、粘结性好)、常温固化低放热低收缩(降低固化后的内部应力,防止开裂)、适用期长(整体电解槽尺寸较大,浇铸时间和振捣脱泡时间较长,要求树脂的凝胶时间较长,一般需要2h4h)、在低放热和低收缩的前提下满足常温固化后力学性能的要求(尤其是12h24h后的初始强度满足要求,否则不便于脱模、装卸、移动)、在长凝胶时间和低放热峰的前提下满足整体浇铸电解槽的热变形温度达到设计使用温度工艺的要求。
      
         乙烯基酯树脂混凝土整体电解槽在国内刚刚起步,铜、锌、镍电解槽目前每年需要维修和更换的就有3万台,如果全部改用乙烯基酯树脂混凝土整体电解槽,以每台4万计算,每年就有12亿的市场规模。要是加上国内新建项目的潜在量,再加上中东、非洲这些冶炼较为集中的市场潜在消费量,那会更大。市场前景这么好,拼命挤入这个市场的人一定会越来越多!


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           第一种,砼基内衬硬或软的PVC(聚氯乙烯塑料)。这是目前电镀行业目前使用最多的方案,该方案的平均寿命一般在2~3年;优点:施工简便、绝热、绝缘、耐蚀性好、成本低;不足:高温长时间使用,PVC老化,易开裂易变形翘曲,一旦开裂变形需要重新换掉,因此再次维修费用高。
      
         第二种,砼基内衬乙烯基酯树脂玻璃钢。这是目前有色金属、黑色金属、氯碱等行业电解槽使用最多的方案,在2008年之前此方案的市场量非常大,至今为止,电解槽修补大多还是采用这种方案。目前的河南的朋友、安徽的朋友在江西、安徽、云南、甘肃等地干这类工程的较多,全国各地这样的工程公司都有。这个方案的平均使用寿命3~5年。该方案优点:机械强度高、抗冲击性能好(相对而言)、不易被刮伤损坏、绝缘性好、和基材粘结牢、局部损坏后易于修补且成本低、施工简单周期短、成本较合理等;该方案不足:需要专业玻璃钢衬里工人制作、现场施工气味大、冬季保养期长(周期长影响生产)、施工质量不佳基材处理不足容易导致玻璃钢与砼基层脱层、易受损坏(外力、温度、腐蚀的影响)、维修要停产间接经济损失大(电解质量、厂房等防护)、韧性耐冲击较热塑性材料PVC等。这里需要提到内衬的玻璃钢的原料,目前使用最多的是乙烯基树脂、双酚A型不饱和聚酯树脂、呋喃树脂、环氧树脂。其中前面两种占绝大部分,根据耐腐蚀的介质浓度温度不同,要求苛刻时使用乙烯基树脂,要求不高时实际施工使用双酚A型不饱和聚酯更多。
      
          第三种,砼基内衬PE(聚乙烯塑料)。和衬PVC的方案优缺点差不多,使用寿命也差不多,实际使用较PVC的少。
  
        第四种,砼基内衬砖板。采用乙烯基酯树脂玻璃钢作隔离层、采用乙烯基酯树脂胶泥作粘结胶泥衬砌耐酸块材。耐酸块材主要有花岗岩、铸石板、耐酸陶瓷砖板。该方案的优点:耐蚀耐磨、寿命长;不足:造价高、制作和维修时间长工序多需专业工人。该方案现在应用已经很少了。
衬里型电解槽都具有共同的缺陷:槽底两端安装的管道和堵头(进出电解液和阳极泥用),因碰撞导致裂缝或脱落,或因温度和应力骤变导致线性膨胀系数大于砼基基材的衬里层出现裂缝或脱落。
         第五种,花岗岩整体电解槽。优点:强度高,槽体小,材料成本低;缺点:使用寿命短,一般1-2年后就会出问题,一旦因腐蚀出现微裂纹则不易维护修补,加工更是个问题,已经不用了。
          第六种,全塑PE聚乙烯)电解槽。避免了衬塑方案内衬容易变形脱落的缺陷。制作过程和土建或钢结构同时进行,利用钢结构骨架(此时杂散电流也是个问题)或外套混凝土的支撑,利用铆钉或焊接绑扎的方式固定。优点:整体性好、耐腐蚀和耐温度频繁变化好。缺点:耐温上限不足(指的是PVC)、整体强度受限、造价高、加工难度大(指的是现场焊接难度大,焊缝强度上不去,如一次性整体成型的话,则尺寸规格又受限制)、易老化长时间易变形维修难、近几年上海哈佛耐腐蚀设备有限公司在这一方案的推广上做了很多工作。
           第七种,全玻璃钢电解槽。厚度15mm~20mm不饱和聚酯树脂或乙烯基酯树脂整体玻璃钢制成的,目前江浙、河北冀州地区制造商较多,如宜兴成套设备、杭州三耐、芜湖东方防腐、河北可耐特、枣玻集团等。整体玻璃钢电解槽和电镀槽也是用的较多的方案。整体玻璃钢电解槽目前采用较多的成型工艺还是手糊,中小型尺寸,耐蚀树脂选择为乙烯基酯树脂。优点:耐腐蚀性(选用乙烯基酯树脂的话)、强度高、整体性好、寿命长、易维修等。不足:造价高、需预制成型不可现场制作;由于中小型的玻璃钢电解槽的工作频率大,载荷大,应用场合电解温度高,且频繁交变,导致槽体容易变形(和厚度和树脂选型有关,市场上很多劣质的产品壁厚不过关,选择的树脂耐腐蚀和热变形温度不过关),一旦变形就容易导致开裂或渗漏。不同的金属电解液,适用情况也不一样,需要电解温度更高的锌,就不宜使用。为避免杂散电流,又不宜采用金属材质的钢结构进行加强,时间长了之后,槽体强度衰减明显。
           第八种,全钾水玻璃混凝土电解槽。利用模板,在钢筋结构上浇注钾水玻璃混凝土料。一般壁厚80mm~100mm,采用石英砂、石英石、铸石粉等。优点:整体性强;不足:收缩大,易产生裂纹,最大缺陷是致密性不足,耐蚀和抗渗性能都不如呋喃树脂或乙烯基酯树脂电解槽、制作麻烦,该方案现在使用已经被淘汰了。
         第九种,呋喃树脂整体混凝土电解槽。笔者朋友余波陈明在这方面做了不少推广工作。使用寿命达8年之久,在市场上已经有很多成功的案例。优点:耐蚀性能好、抗渗性能好、整体性好;不足:成型时对振动操作(提高密实度)要求较高、骨料配级难度大、固化放热高易开裂因此需专门的技术人员才可操作、不可使用碱性填料(会和呋喃树脂固化剂反应)导致成型材料成本及一次性制作成本都很高、后期维护修复成本也很高。更详细这方面的内容请参见文献[3]或咨询余波陈明。
          第十种,整体乙烯基酯树脂混凝土电解槽。采用低放热型、低收缩、高韧性型乙烯基酯树脂配合粉料、短纤维、粗骨料等,辅以预设钢筋等加强筋,一次性浇注而成,使用寿命20年以上。较为成熟的制造商有:智利ANCOR TECMIN公司、河北可耐特复合材料有限公司等。难点:浇铸工艺需要事先按照大小尺寸设计好,不是一个农民工瞎折腾就能弄成的,需要有一定的施工技术基础的。优缺点:抗渗性好,耐腐蚀耐温好,但一次性投资较大,尽管不少人在推广它,但在国内还没有大批量使用,用得起这种整体乙烯基酯树脂电解槽的,一次性投资舍得这么投入的,只有大型国企,但是大型国企没多少领导愿意一下子就拍板使用。不过近两年用得越来越多,挤入这个领域的厂家很多,笔者熟知得就不下七八家。关于乙烯基酯树脂整体聚合物混凝土电解槽的详细介绍可参见文献[3]或咨询笔者。
          第九种和第十种都是整体树脂混凝土电解槽。整体树脂混凝土电解槽的优点很明显:耐腐蚀、耐温性好、抗机械冲击、强度高、耐磨性好、变形小、吸水率低、抗渗性好、抗融冻性好、绝缘性好、无杂散电流跑漏、几乎无需维修、可回收循环、使用寿命长、经济性高、电解产品质量高、近几年市场需求量大(4000/年)等。缺点:一次性投资过大、固化收缩大,因此对骨料配级有一定技术要求,对树脂的收缩也有更高的要求(不是阿猫阿狗都能做得出来的),甚至还需根据形状物料特性进行有限元分析设计电解槽的构造。无论是呋喃树脂,还是乙烯基酯树脂的整体混凝土电解槽,基本都具备压缩强度≥ 110Mpa、弯曲强度≥ 30Mpa、弹性模量18Gpa、密度在2.0kg/m3-2.3kg/m3、体积电阻率达1.3*1012Ωcm、介电强度≥7.9KV/mm、热导性约1.3W/mk、热膨胀系数6.8*10-6/℃-15.6*10-6/℃。

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