專利名稱：一種樹脂混凝土電解槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于有色金屬行業(yè)的電解、電積工藝裝備制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種有色金屬濕法冶煉用樹脂混凝土電解槽。
背景技術(shù)：
電解槽作為濕法冶煉工藝中的核心設(shè)備，主要應(yīng)用于銅、鋅、鈷、鎳、鉛等有色金屬電解、電積企業(yè)。電解槽在較高溫度的腐蝕介質(zhì)環(huán)境下工作，既要承載陰陽極板、導(dǎo)電棒、電解液等物質(zhì)，又要承受陰陽極板初裝槽時的刮碰及沖擊，因此，其性能的優(yōu)劣直接決定企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。目前，國內(nèi)有色金屬濕法冶煉行業(yè)普遍采用的電解槽，基本上可分為鋼筋混凝土加防腐內(nèi)襯電解槽、整體玻璃鋼電解槽和樹脂混凝土電解槽三大類(-)鋼筋混凝土加防腐內(nèi)襯電解槽該電解槽采用鋼筋混凝土槽體和防腐內(nèi)襯層 (玻璃鋼或聚氯乙烯塑料)二次粘貼成型，槽體僅起結(jié)構(gòu)支撐作用，內(nèi)襯層起防腐蝕作用，其使用年限為2 5年。這一結(jié)構(gòu)的電解槽其缺陷為經(jīng)常引起襯里剝離、開裂、漏電，導(dǎo)致其可靠性差、生產(chǎn)效率低、電能能耗大、漏液污染嚴(yán)重等一系列問題。更換下來的報廢鋼筋混凝土槽體經(jīng)過腐蝕性電解液浸透后，很難處理，成為永久性垃圾，進(jìn)一步造成環(huán)境污染。(二)整體玻璃鋼電解槽該電解槽由玻璃鋼為基體的增強材料和鋼框骨架或木質(zhì)框架為結(jié)構(gòu)的增強材料復(fù)合制作而成，使用年限一般在5 8年。該電解槽由兩種以上不同材料組成，由于不同材料的熱膨脹系數(shù)相差較大，槽體結(jié)構(gòu)完整性差。其制作工藝一般為手工黏糊，往往導(dǎo)致玻璃鋼基體與增強骨架結(jié)合不實，電解液由接縫及空隙處滲漏，使骨架部分被腐蝕介質(zhì)侵蝕損壞。此外，玻璃鋼熱塑變形大，鼓肚現(xiàn)象嚴(yán)重，使得槽體維修困難，抗沖擊性差，生產(chǎn)效率大大降低。(Ξ)樹脂混凝土電解槽該電解槽主要由乙烯基樹脂或呋喃樹脂、不飽和聚脂樹脂與石英砂、助劑等組成的樹脂混凝土，采用預(yù)制板組合拼裝二次成型工藝澆鑄而成，使用年限10年左右。這種電解槽的優(yōu)點在于采用的樹脂材料耐腐蝕性好，槽體強度明顯高于前兩類電解槽。但是，采用的二次成型工藝過程形成冷連接，易產(chǎn)生應(yīng)力集中問題，接縫部位存在質(zhì)量缺陷，整體抗?jié)B性差。另外，目前國內(nèi)企業(yè)正在積極研發(fā)整體澆鑄一次成型的樹脂混凝土電解槽，但該成型工藝對液態(tài)粘結(jié)劑性能要求極高。而國內(nèi)研發(fā)的粘結(jié)劑材料存在收縮率大、抗拉強度低等問題，整體澆鑄成型的電解槽槽體易出現(xiàn)收縮裂縫，產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象， 因此嚴(yán)重影響了該類電解槽的推廣應(yīng)用。近年來，隨著有色金屬濕法冶煉技術(shù)的日益成熟，國內(nèi)電解行業(yè)開始向高效益、高環(huán)保、高產(chǎn)量、低能耗方向發(fā)展，因此研制滿足生產(chǎn)工藝要求，生產(chǎn)效率高，使用年限長且經(jīng)濟(jì)環(huán)保的電解槽已成為行業(yè)的迫切需求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有國內(nèi)技術(shù)的不足，而提供一種整體耐腐蝕、整體
3抗?jié)B、整體絕緣、強度高、形變小、使用年限長、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的樹脂混凝土電解槽。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案是一種樹脂混凝土電解槽，其槽體采用五層聚合物復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，從槽體外側(cè)向內(nèi)側(cè)依次為外表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層、樹脂混凝土層、玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層、樹脂混凝土層和內(nèi)表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層，由液體粘結(jié)劑和固體增強骨料按比例配制好的樹脂混凝土復(fù)合材料整體澆鑄而成。根據(jù)本實用新型，所述的電解槽槽體側(cè)壁和端壁的壁厚自上沿向底部逐漸增加， 上沿壁厚為70 80mm，槽體內(nèi)壁脫模斜度為0. 5 1°。具體的，所述的外表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層的厚度為1 2mm，由經(jīng)乙烯基樹脂浸漬的一層短切氈和一層表面氈固化成型。所述的內(nèi)表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層的厚度為2 3mm，由經(jīng)乙烯基樹脂浸漬的兩層短切氈和一層表面氈固化成型。所述的玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層為預(yù)編制的多向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，筋表面粘結(jié)有螺旋狀纏繞的玻璃纖維束和一層細(xì)小的砂礫。根據(jù)本實用新型，所述的玻璃纖維增強復(fù)合材料筋的直徑為6 16mm ；所述的玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層的網(wǎng)格大小為100\100111111 600\600111111，其中，槽體側(cè)壁、 端壁和底板三部分的加強層網(wǎng)格采用相同或不同尺寸。本實用新型提供的的上述樹脂混凝土電解槽，與傳統(tǒng)電解槽相比，具有以下顯著的技術(shù)效果(-)本實用新型的電解槽整體耐腐蝕、整體抗?jié)B、整體絕緣。槽體采用五層聚合物復(fù)合材料新型結(jié)構(gòu)，各層間具有良好的相容性。另外，壁材采用耐酸性能優(yōu)異的樹脂混凝土復(fù)合材料整體澆鑄一次成型，不存在連接縫的密封問題和冷連接造成的應(yīng)力集中問題，從而使電解槽整體抗?jié)B性和整體耐腐蝕性好。加強層為玻璃纖維增強復(fù)合材料筋，不存在短路電流問題，從而實現(xiàn)電解槽槽體整體絕緣。(二)本實用新型的電解槽強度高、形變小。樹脂混凝土復(fù)合材料強度高，熱收縮性能好，成品電解槽經(jīng)可靠性試驗檢測得到抗壓強度和抗折強度分別可達(dá)到100 130MPa、 20 25MPa，槽體側(cè)壁最大變形量與側(cè)壁比值小于0. 1%。(Ξ)本實用新型的電解槽使用年限長、經(jīng)濟(jì)環(huán)保。槽體具有良好的結(jié)構(gòu)完整性，基本無需維修費用；廢舊的電解槽材料可回收再利用，無環(huán)境污染問題；國內(nèi)現(xiàn)采用的樹脂混凝土拼裝成型電解槽使用年限一般在10年左右，而本實用新型的各項性能參數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有樹脂混凝土電解槽，其使用壽命可以達(dá)到10年以上。
圖1為本實用新型的五層聚合物復(fù)合材料新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的I局部放大剖面圖。圖3為本實用新型的整體澆鑄制作工藝流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，以具體實施例對本實用新型的樹脂混凝土電解槽及其制作方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)理解，以下實施例僅用于說明本實用新型而非用于限定本實用新型的范圍。如圖1，圖2所示，為本實用新型樹脂混凝土電解槽的五層聚合物復(fù)合材料新型結(jié)構(gòu)圖，從槽體外側(cè)向內(nèi)側(cè)依次為外表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層1、樹脂混凝土層5、玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層3、樹脂混凝土層4和內(nèi)表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層2。該五層聚合物復(fù)合材料同屬于樹脂膠凝材料，固化成型過程中界面間有很好的相容性，表現(xiàn)出良好的結(jié)構(gòu)完整性，在電解槽使用過程中各自發(fā)揮不同的作用，在性能上表現(xiàn)出差異性。其中，所述的外表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層1的厚度為1 2mm，由經(jīng)乙烯基樹脂浸漬的一層表面氈6和一層短切氈7固化成型，光滑和非粘結(jié)性的外表面很大程度上減少了污染物的粘結(jié)，從而有效防止電解槽因長期暴露在外部環(huán)境及意外泄漏的電解液對其造成的腐蝕破壞。所述的內(nèi)表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層2的厚度為2 3mm，由經(jīng)乙烯基樹脂浸漬的兩層短切氈7和一層表面氈6固化成型，光滑和非粘性的內(nèi)表面有利于電解槽內(nèi)陽極泥及其他附著物的快速清理，使生產(chǎn)效率大大提高。所述的玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層3為預(yù)編制的多向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在槽體內(nèi)呈多向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)排布，網(wǎng)格大小為 IOOXlOOmm 600 X 600mm，玻璃纖維增強復(fù)合材料筋的直徑為6 16mm，筋表面粘結(jié)有螺旋狀纏繞的玻璃纖維束和一層細(xì)小的砂礫，提高了玻璃纖維增強復(fù)合材料筋與樹脂混凝土層的握裹力，大大增強了槽體的整體強度，并可以有效防止地震等災(zāi)難中電解槽的坍塌。所述的電解槽槽體側(cè)壁和端壁的壁厚自上沿向底部逐漸增加，上沿壁厚為70 80mm，槽體內(nèi)壁脫模斜度為0. 5 1°，以保證脫模工序的順利進(jìn)行。本實用新型樹脂混凝土電解槽由液體粘結(jié)劑和固體增強骨料按照一定比例配制好的樹脂混凝土復(fù)合材料整體澆鑄而成。其中，液體粘結(jié)劑由下述重量份的原料組成乙烯基樹脂7 15份、固化劑0. 15 0. 3份、促進(jìn)劑0. 12 0. 25份、偶聯(lián)劑0. 15 0. 3份、 浸潤劑0. 1 0. 25份、消泡劑0. 01 0. 04份；固體增強骨料由連續(xù)級配的石英砂和硅微粉按照下述重量份組成6 12目石英砂20 40份、12 20目石英砂20 30份、20 40目石英砂15 22份、40 70目石英砂7 15份、硅微粉5 10份。液態(tài)粘結(jié)劑中，固化劑可以是過氧化甲乙酮或者過氧化苯甲酰，促進(jìn)劑可以是環(huán)烷酸鈷或者異辛酸鈷，偶聯(lián)劑為r-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷，浸潤劑為玻璃纖維類浸潤劑，消泡劑是二甲苯。如圖3所示，為本實用新型的整體澆鑄制作流程圖。本實用新型的制作過程是通過以下步驟實現(xiàn)的a.對鋼制內(nèi)外模具表面進(jìn)行拋光處理，直至形成高光表面；b.在內(nèi)外模具表面均勻地涂刷一層乙烯基樹脂，分別貼襯一層經(jīng)乙烯基樹脂浸漬的表面氈6，然后在內(nèi)模表面連續(xù)貼襯兩層經(jīng)乙烯基樹脂浸漬的短切氈7，在外模表面貼襯一層經(jīng)乙烯基樹脂浸漬的短切氈7，并固化完全，分別形成內(nèi)、外表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層2和1 ；c.按照槽體尺寸預(yù)編制玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層3 ；d.裝配內(nèi)外模具，并在模具內(nèi)放置預(yù)編制的網(wǎng)狀玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層3，玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層3與外表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層1相距10 30mm ；e.開啟振動電機(jī)，向倒置模具內(nèi)澆鑄配制好的樹脂混凝土復(fù)合材料；[0034]f.在室溫條件下固化M 48小時后，脫除內(nèi)外模，養(yǎng)護(hù)7 14天即完成。根據(jù)本實用新型，制得的電解槽抗壓強度和抗折強度分別可達(dá)到100 130MPa、 20 25MPa，槽體側(cè)壁最大變形量與側(cè)壁比值小于0. 1%。另外，電解槽的各項性能參數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有樹脂混凝土電解槽，其使用壽命可以達(dá)到10年以上。實施例1先對鋼制內(nèi)外模具表面進(jìn)行拋光處理，直至形成高光表面；在內(nèi)外模具表面均勻地涂刷一層乙烯基樹脂，分別貼襯一層經(jīng)乙烯基樹脂浸漬的表面氈6，然后在內(nèi)模表面連續(xù)貼襯兩層經(jīng)乙烯基樹脂浸漬的短切氈7，在外模表面貼襯一層經(jīng)乙烯基樹脂浸漬的短切氈7，并固化完全，即形成內(nèi)、外表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層2和1，厚度分別為2. 8mm和 1. 5mm ；預(yù)編制玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層3，其中筋直徑為16mm，側(cè)壁、端壁和底板的網(wǎng)格大小均為600 X 600mm ；裝配鋼制內(nèi)外模具，并在模具內(nèi)放置預(yù)編制的網(wǎng)狀玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層3，滿足槽體上沿壁厚為80mm，內(nèi)壁脫模斜度為0. 7°，玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層3與外表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層1相距30mm ；開啟振動電機(jī)，將攪拌均勻的由液體粘結(jié)劑和固體增強骨料按照一定比例配制好的樹脂混凝土復(fù)合材料整體澆鑄進(jìn)倒置模具中，其中液體粘結(jié)劑的組成是乙烯基樹脂9份、過氧化甲乙酮0. 2份、環(huán)烷酸鈷0. 15份、r-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷0. 2份、玻璃纖維類浸潤劑0. 15份、二甲苯0. 02份；固體增強骨料的組成是6 12目石英砂30份、12 20目石英砂25份、20 40目石英砂18份、40 70目石英砂10份、硅微粉7份；在室溫條件下固化36小時后，脫除內(nèi)外模，養(yǎng)護(hù)10天即制得成品電解槽。實施例2先對鋼制內(nèi)外模具表面進(jìn)行拋光處理，直至形成高光表面；在內(nèi)外模具表面均勻地涂刷一層乙烯基樹脂，分別貼襯一層經(jīng)乙烯基樹脂浸漬的表面氈6，然后在內(nèi)模表面連續(xù)貼襯兩層經(jīng)乙烯基樹脂浸漬的短切氈7，在外模表面貼襯一層經(jīng)乙烯基樹脂浸漬的短切氈7，并固化完全，即形成內(nèi)外表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層2和1，厚度分別為2. 5mm和 2mm ；預(yù)編制玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層3，其中筋直徑為8mm，側(cè)壁、端壁和底板的網(wǎng)格大小均為100X 100mm;裝配鋼制內(nèi)外模具，并在模具內(nèi)放置預(yù)編制的網(wǎng)狀玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層3，滿足槽體上沿壁厚為70mm，內(nèi)壁脫模斜度為1°，玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層3與外表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層1相距18mm ；開啟振動電機(jī)，將攪拌均勻的由液體粘結(jié)劑和固體增強骨料按照一定比例配制好的樹脂混凝土復(fù)合材料整體澆鑄進(jìn)倒置模具中，其中液體粘結(jié)劑的組成是乙烯基樹脂15份、過氧化苯甲酰0. 3份、異辛酸鈷0. 23份、r-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷0. 28份、玻璃纖維類浸潤劑0. 25份、二甲苯0.03份；固體增強骨料的組成是6 12目石英砂40份、12 20目石英砂22份、20 40目石英砂16份、40 70目石英砂15份、硅微粉6份；在室溫條件下固化M小時后，脫除內(nèi)外模，養(yǎng)護(hù)8天即制得成品電解槽。實施例3先對鋼制內(nèi)外模具表面進(jìn)行拋光處理，直至形成高光表面；在內(nèi)外模具表面均勻地涂刷一層乙烯基樹脂，分別貼襯一層經(jīng)乙烯基樹脂浸漬的表面氈6，然后在內(nèi)模表面連續(xù)貼襯兩層經(jīng)乙烯基樹脂浸漬的短切氈7，在外模表面貼襯一層經(jīng)乙烯基樹脂浸漬的短切氈7，并固化完全，即形成內(nèi)、外表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層2和1，厚度分別為2mm和1. 2mm ；預(yù)編制玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層3，其中筋直徑為6mm，側(cè)壁、端壁和底板的網(wǎng)格大小分別為100X 100mm、200X200mm、400X400mm ；裝配鋼制內(nèi)外模具，并在模具內(nèi)放置預(yù)編制的網(wǎng)狀玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層3，滿足槽體上沿壁厚為75mm，內(nèi)壁脫模斜度為0. 7°，玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層3與外表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層1相距 12mm;開啟振動電機(jī)，將攪拌均勻的由液體粘結(jié)劑和固體增強骨料按照一定比例配制好的樹脂混凝土復(fù)合材料整體澆鑄進(jìn)倒置模具中，其中液體粘結(jié)劑的組成是乙烯基樹脂7份、 過氧化甲乙酮0. 18份、異辛酸鈷0. 12份、r-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷0. 17份、玻璃纖維類浸潤劑0. 12份、二甲苯0. 01份；固體增強骨料的組成是6 12目石英砂20份、 12 20目石英砂28份、20 40目石英砂20份、40 70目石英砂14份、硅微粉10份； 在室溫條件下固化45小時后，脫除內(nèi)外模，養(yǎng)護(hù)14天即制得成品電解槽。 本實用新型的樹脂混凝土電解槽使用壽命預(yù)計在10年以上，槽體采用五層聚合物復(fù)合材料新型結(jié)構(gòu)，整體耐腐蝕、抗?jié)B性能好，抗折強度、抗壓強度高，形變小，有效解決了國內(nèi)電解槽槽體收縮形變大、易滲漏等難題；槽體側(cè)壁、端壁壁厚自上沿向底部逐漸增加，使脫模工序簡單便易；另外，本實用新型的電解槽在使用過程中基本無需停車維修，廢舊的槽體樹脂混凝土材料可回收再利用，不產(chǎn)生工業(yè)垃圾的污染問題，充分滿足了有色金屬濕法冶煉行業(yè)高效、節(jié)能、環(huán)保的發(fā)展需求。
權(quán)利要求1.一種樹脂混凝土電解槽，其特征在于該電解槽槽體采用五層聚合物復(fù)合材料新型結(jié)構(gòu)，從槽體外側(cè)向內(nèi)側(cè)依次為外表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層(1)、樹脂混凝土層(5)、 玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層(3)、樹脂混凝土層(4)和內(nèi)表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層(2)，由液體粘結(jié)劑和固體增強骨料按比例配制好的樹脂混凝土復(fù)合材料整體澆鑄而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹脂混凝土電解槽，其特征在于所述的電解槽槽體側(cè)壁和端壁的壁厚自上沿向底部逐漸增加，上沿壁厚為70 80mm，槽體內(nèi)壁脫模斜度為0. 5 1° O
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的樹脂混凝土電解槽，其特征在于所述的外表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層(1)的厚度為1 2mm，由經(jīng)乙烯基樹脂浸漬的一層表面氈(6)和一層短切氈(7)固化成型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的樹脂混凝土電解槽，其特征在于所述的內(nèi)表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層(2)的厚度為2 3mm，由經(jīng)乙烯基樹脂浸漬的一層表面氈(6)和兩層短切氈(7)固化成型。
5 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的樹脂混凝土電解槽，其特征在于所述的玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層(3)為預(yù)編制的多向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，筋表面粘結(jié)有螺旋狀纏繞的玻璃纖維束和一層細(xì)小的砂礫。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的樹脂混凝土電解槽，其特征在于所述的玻璃纖維增強復(fù)合材料筋的直徑為6 16mm ；所述的玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層(3)的網(wǎng)格大小為 100 X IOOmm 600 X 600mm，槽體側(cè)壁、端壁和底板三部分的玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層(3)的網(wǎng)格采用相同或不同尺寸。
專利摘要本實用新型公開了一種樹脂混凝土電解槽，該電解槽槽體采用五層聚合物復(fù)合材料新型結(jié)構(gòu)，從槽體外側(cè)向內(nèi)側(cè)依次為外表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層、樹脂混凝土層、玻璃纖維增強復(fù)合材料筋加強層、樹脂混凝土層和內(nèi)表面玻璃纖維增強復(fù)合材料層,由液體粘結(jié)劑和固體增強骨料按比例配制好的樹脂混凝土復(fù)合材料整體澆鑄而成。該電解槽抗壓強度和抗折強度分別達(dá)到100～130MPa、20～25MPa，槽體側(cè)壁最大變形量與側(cè)壁比值小于0.1%，電解槽的各項性能參數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有樹脂混凝土電解槽，其使用壽命可達(dá)到10年以上，具有整體耐腐蝕、整體抗?jié)B、整體絕緣、強度高、形變小、使用年限長、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)良特性。
文檔編號C25C7/00GK202323063SQ20112045130
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者劉世青, 劉繼向, 吳生貴, 李云海, 錢海林 申請人:天華化工機(jī)械及自動化研究設(shè)計院