铜电解槽防腐缺陷分析及对策

刘鹏飞

（甘肃金川集团有限公司，甘肃 金昌 737100）

铜电解槽防腐缺陷分析及对策

刘鹏飞

（甘肃金川集团有限公司，甘肃 金昌 737100）

本文对某企业年产20万t高纯阴极铜的大型铜电解车间竣工运行3年后，电解槽腐蚀破坏原因进行了探讨和分析，结合实践提出修补对策，对提高铜电解槽防腐质量和隐患治理有一定的指导意义。

铜电解；电解槽；防腐；质量缺陷

0 前言

铜电解精炼工艺应用至今已有一百多年的历史，目前电解铜生产厂的电解槽主要有两种类型：一类是整体耐蚀树脂混凝土型，如：整体预应力玻璃钢筋树脂混凝土电解槽和SZS乙烯基酯树脂整体浇铸电解槽等；另一类是钢筋混凝土内衬耐腐蚀材料型，也是国内电解铜生产企业的首选类型，其防腐衬里主要有铅皮、PVC硬塑料、PVC硬塑料外加钢架、呋喃树脂FRP、197不饱和树脂FRP等。前者由于混凝土的抗渗性差及树脂混凝土的成本高，使用较少。后者中尤以钢筋混凝土内衬玻璃钢最为常见。

电解槽是铜冶金工业电解法精炼金属铜的关键装置，一般数量较多，面积占厂房70%以上。由于电解槽内的电解液中含有温度较高的硫酸介质，其产生的酸雾具有强烈的腐蚀性。由于电解槽主体钢筋混凝土结构不耐腐蚀及手糊玻璃钢工艺的局限性，电解槽的渗漏腐蚀十分普遍，既影响正常生产又造成生产厂房结构损坏，恶化操作环境。如何改进电解槽防腐衬里层的耐久性、可靠性、安全性和防腐蚀性能，延长电解槽使用寿命是电解铜生产企业、工程监理单位和施工单位的一个重要课题。

本文列举了年产20万t高纯阴极铜的大型铜电解车间竣工运行3年后，电解槽防腐质量出现较严重的质量缺陷。通过对相关参建方原始档案资料的调查分析，还原有关参建单位防腐工序质量控制缺陷，在技术方面提出相应的补救对策，以供从事有色金属工业的企业、工程监理单位、施工单位、设计单位等相关参建单位从中得到启发，杜绝类似质量事件的发生或因防腐质量缺陷造成安全事故或严重的经济损失。

1 铜电解槽结构及防腐质量缺陷

1.1 铜电解槽结构

该厂200 kt/a规模的电解铜厂拥有电解槽1268台，槽体为普通混凝土，标准尺寸长5 500 mm、宽1 300 mm、深1 400 mm、壁厚120 mm、底厚280～230 mm，生产用电解槽每组20槽或21槽、种板槽每组12槽，每个单元体电解槽吊装后整体防腐，单元体外壁1/2处以下及单元体底部采用30 mm厚聚苯板保温，保温层与槽体粘结面积30%，内衬玻璃钢结构层厚度6 mm，定位板局部防腐层厚度设计为4 mm，槽体进液方式为上进下出。

1.2 技术性能

槽体主要物理力学性能和主要耐腐蚀性能见表1、表2。

表2 槽体主要耐腐蚀性能

1.3 槽体腐蚀情况

电解槽运行三年后，槽壁、定位板部位因原防腐施工缺陷和溢流盒本体防腐缺陷，出现质量隐患的槽体总计有80%。其中槽体内外壁防腐玻璃钢空鼓、定位板与玻璃钢防腐层结合部位结晶、复合式涡形溢流盒周边渗液结晶以及溢流盒外包玻璃钢明显腐蚀的一般性质量缺陷约占总电解槽的49%；槽体内外壁防腐玻璃钢出现空鼓、开裂，定位板与玻璃钢防腐层结合部位开裂结晶导致槽体混凝土结构局部起皮、粉化、钢筋溶蚀的较严重质量缺陷约占总电解槽的30%；因防腐缺陷影响到槽体结构安全的严重性腐蚀约占总电解槽的1%。

2 铜电解槽防腐质量缺陷原因分析

技术标准要求电解槽预埋不锈钢垫板(定位板)、定位针标高误差控制在±2.0 mm范围，电解槽浇筑及安装过程引起预埋不锈钢板平整度误差的积累，施工单位在近1万平米的生产范围其施工技术难以达到标准误差范围，为了满足定位板上定位针的生产工艺精度和专用吊车的就位精度（±5.0 mm），定位板的正误差导致防腐玻璃钢达不到防腐+6.0 mm标准的要求。局部定位螺栓焊接后，在定位板或定位针安装前，槽头预埋不锈钢板上表面未采用厚4mm玻璃钢防腐层包裹，使防腐工序在电解槽预埋不锈钢垫板(定位板)部位留下质量隐患，是三年后定位板部位开裂，进而引起槽体空鼓开裂的主要原因。

生产用电解槽或种板槽吊装后分组整体防腐，加设聚苯保温板后保温板防腐层与槽体粘结层开裂，槽体防腐粘结层与聚苯板保温层分隔部位受到支架梁与槽体接触的支撑部位不平整、加液后槽体沉降变形、生产温度引发槽体变形、阳极装槽时机械檫伤及阳极断耳后砸伤等是导致槽壁和槽底部防腐层出现空鼓、开裂的又一个原因。

复合式涡形溢流盒外壳防腐玻璃钢加强层腐蚀后，槽体与溢流盒结合部位产生裂缝渗入电解液，导致槽头防腐层空鼓，并进一步腐蚀槽体是导致防腐层质量问题的第三个原因。

3 铜电解槽防腐质量缺陷补救措施

3.1 修补工序

电解槽停产清理→检查确认玻璃钢损坏及空鼓范围→拆除定位针、定位板、上液管及支架→切除已损坏、空鼓的玻璃钢→清理已腐蚀的槽体砼基层→修补槽体钢筋及砼基层→补做玻璃钢防腐层→恢复安装定位板、定位针及上液管。

3.2 关键工序技术要求

3.2.1 空鼓、开裂防腐层切割

采用手提切割机切下空鼓、开裂的玻璃钢防腐层，切割深度不得伤及槽体混凝土和其他附件，不得强行扯断未切透玻璃钢衬里进而影响周边玻璃钢的粘接强度，切割范围以拆除后周边玻璃钢粘接牢固为界定范围，如有粘接不牢固的情况应扩大切割范围，直至切除全部空鼓、开裂部分。

3.2.2 槽体基层清理

空鼓、开裂防腐层切除后，根据混凝土的腐蚀情况先将起皮、粉化的混凝土采用手锤和扁铲凿除。凿除不得使用大锤和重型钢钎，凿除深度以达到未碳化混凝土密实层为宜，裸露钢筋表面除锈，基层清扫后用清水冲洗干净。

3.2.3 槽体修补

采用同型号钢筋做帮条，搭接长度大于锈蚀钢筋20倍直径，将锈断或锈蚀超过1/5截面的钢筋进行补焊。混凝土结构腐蚀深度大于10 mm、面积大于0.1 m2的采用聚合物水泥砂浆逐层修补，每层厚度小于10 mm，抹下一层时，前一层的砂浆要有一定的强度，以免扰动、脱层影响附着力；腐蚀深度小于10 mm、面积小于0.1m2的情况采用环氧树脂胶泥分层修补，每次刮抹的胶泥以2 mm厚为宜，后一层刮抹时，前一层的胶泥同样要有一定的强度，逐层刮抹直至与槽体混凝土达到同一平面。槽体修补严格按工序先后进行，先用稀料打底，再分层抹平，不得产生空鼓、开裂现象，结构层修补达到规范规定的平整度和强度后再进行玻璃钢防腐层施工。

3.2.4 防腐玻璃钢修补及定位针、定位板和上液管安装

树脂选用MFE—3乙烯基酯树脂，积层由内向外分别为：二道底漆→二道0.24 mm无碱玻璃布→三道0.4 mm无碱玻璃布和四道450 g/m2短切毡（含胶量70%）→一道50g/m2表面毡（含胶量大于90%）→二道面漆。树脂、无碱玻纤布和玻纤毡的积层总厚度6 mm，与周边厚防腐层搭按宽度大于150 mm，搭接部位的原玻璃钢表面打磨粗糙，边缘磨成斜坡，玻璃钢防腐层将定位板、上液管支架完全包覆，上液管支架中间用树脂胶泥填充密实，最后调整定位板标高达到要求后恢复定位针安装并调试合格。

3.3 复合式涡形溢流盒修补

复合式涡形溢流盒外壳防腐玻璃钢加强层腐蚀后周边有渗漏的应将溢流盒拆除并更换，更换时应在槽体玻璃钢施工完二底二布一毡后进行，需更换的溢流盒宽度尺寸应缩小6 mm，与槽沿的卡口尺寸相应增大6 mm，溢流盒与槽体接触的边缘应采用二底三布四毡搭接包覆，保证溢流盒与槽体连接的整体性和耐久性，防止在溢流盒损坏后电解液直接腐蚀槽体，溢流盒外部玻璃钢增强层腐蚀的，建议打磨后重新做二底四布一毡二面玻璃钢增强，与槽体玻璃钢搭接形成整体。

4 结论

通过对电解槽的玻璃钢衬里失效的探索和分析，以及对防腐层的有效修复，供铜电解生产企业和有关设计、监理、施工单位在预防和整治电解槽防腐缺陷、保证质量和延长槽体寿命方面参考，杜绝类似质量事件的发生或因防腐质量缺陷造成安全事故或严重的经济损失。

Abstract:The paper analyze the reason of the electrolyzer defects in their anti-corrosion functions based on an example of a three-year old copper electrolysis plant with a productivity of 200kt/a for producing high purified copper cathode.The paper proposed appropriate technical remedies with practice,which can be referenced for improving the anti-corrosion quality of copper electrolyzer and risk management.

Key words:copper electrolysis;electrolyzer;anti-corrosion;qualify defects

Analysis and solution for anti-corrosion defects of copper electrolyzer

LIU Peng-fei

TF811

B

1672-6103（2011）01-0037-02

刘鹏飞(1970—)，男，工程师，毕业于昆明理工大学工民建专业，现在金川公司工程质量管理部从事质量监督工作。

2010-10-12