專利名稱：一種樹脂混凝土電解槽及其制作方法
技術領域：
本發明屬于有色金屬行業的電解、電積工藝裝備制造技術領域，尤其涉及一種有色金屬濕法冶煉用樹脂混凝土電解槽及其制作方法。
背景技術：
電解槽作為濕法冶煉工藝中的核心設備，主要應用于銅、鋅、鈷、鎳、鉛等有色金屬電解、電積企業。電解槽在較高溫度的腐蝕介質環境下工作，既要承載陰陽極板、導電棒、電解液等物質，又要承受陰陽極板初裝槽時的刮碰及沖擊，因此，其性能的優劣直接決定企業的經濟效益。目前，國內有色金屬濕法冶煉行業普遍采用的電解槽，基本上可分為鋼筋混凝土加防腐內襯電解槽、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襯電解槽該電解槽采用鋼筋混凝土槽體和防腐內襯層(玻璃鋼或聚氯乙烯塑料)二次粘貼成型，槽體僅起結構支撐作用，內襯層起防腐蝕作用，其使用年限為2 5年。這一結構的電解槽其缺陷為經常引起襯里剝離、開裂、漏電，導致其可靠性差、生產效率低、電能能耗大、漏液污染嚴重等一系列問題。更換下來的報廢鋼筋混凝土槽體經過腐蝕性電解液浸透后，很難處理，成為永久性垃圾，進一步造成環境污染。(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框架為結構的增強材料復合制作而成，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相差較大，槽體結構完整性差。其制作工藝一般為手工黏糊，往往導致玻璃鋼基體與增強骨架結合不實，電解液由接縫及空隙處滲漏，使骨架部分被腐蝕介質侵蝕損壞。此外，玻璃鋼熱塑變形大，鼓肚現象嚴重，使得槽體維修困難，抗沖擊性差，生產效率大大降低。(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，易產生應力集中問題，接縫部位存在質量缺陷，整體抗滲性差。另外，目前國內企業正在積極研發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粘結劑性能要求極高。而國內研發的粘結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收縮裂縫，產生滲漏現象， 因此嚴重影響了該類電解槽的推廣應用。近年來，隨著有色金屬濕法冶煉技術的日益成熟，國內電解行業開始向高效益、高環保、高產量、低能耗方向發展，因此研制滿足生產工藝要求，生產效率高，使用年限長且經濟環保的電解槽已成為行業的迫切需求。

發明內容
本發明的目的在于克服現有國內技術的不足，而提供一種整體耐腐蝕、整體抗滲、整體絕緣、強度高、形變小、使用年限長、經濟環保的樹脂混凝土電解槽。本發明的另一目的在于提供一種整體耐腐蝕、整體抗滲、整體絕緣、強度高、使用年限長、經濟環保的樹脂混凝土電解槽的制作方法。為實現上述發明目的，本發明采取的技術方案是
一種樹脂混凝土電解槽，由液體粘結劑和固體增強骨料按比例配制好的樹脂混凝土復合材料整體澆鑄而成，且槽體采用五層聚合物復合材料新型結構；所述的液體粘結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、促進劑0. 12 0. 25 份、偶聯劑0. 15-0.3份、浸潤劑0. 1 0. 25份和消泡劑0. 01 0. 04份；所述的固體增強骨料由連續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份和硅微粉5 10份；所述的槽體五層聚合物復合材料新型結構，從槽體外側向內側依次為外表面玻璃纖維增強復合材料層、樹脂混凝土層、玻璃纖維增強復合材料筋加強層、樹脂混凝土層和內表面玻璃纖維增強復合材料層。具體的，在所述的液態粘結劑中，固化劑采用過氧化甲乙酮或者過氧化苯甲酰，促進劑采用環烷酸鈷或者異辛酸鈷，偶聯劑為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。根據本發明，所述的電解槽槽體側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合材料層的厚度為1 2mm，由經乙烯基樹脂浸漬的一層短切氈和一層表面氈固化成型。所述的內表面玻璃纖維增強復合材料層的厚度為2 3mm，由經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合材料筋加強層為預編制的多向網狀結構，筋表面粘結有螺旋狀纏繞的玻璃纖維束和一層細小的砂礫。根據本發明，所述的玻璃纖維增強復合材料筋的直徑為6 16mm ；所述的玻璃纖維增強復合材料筋加強層的網格大小為100X IOOmm 600X600mm，其中，槽體側壁、端壁和底板三部分的加強層網格采用相同或不同尺寸。本發明提供的上述樹脂混凝土電解槽制作方法，包括下述工藝步驟
a.對鋼制內外模具表面進行拋光處理，直至形成高光表面；
b.在內外模具表面均勻地涂刷一層乙烯基樹脂，分別貼襯一層經乙烯基樹脂浸漬的表面氈，然后在內模表面連續貼襯兩層經乙烯基樹脂浸漬的短切氈，在外模表面貼襯一層經乙烯基樹脂浸漬的短切氈，并固化完全，分別形成內、外表面玻璃纖維增強復合材料層；
c.按照槽體尺寸預編制玻璃纖維增強復合材料筋加強層；
d.裝配內外模具，并在模具內放置預編制的網狀玻璃纖維增強復合材料筋加強層，玻璃纖維增強復合材料筋加強層與外表面玻璃纖維增強復合材料層相距10 30mm ；
e.開啟振動電機，向倒置模具內澆鑄配制好的樹脂混凝土復合材料；
f.在室溫條件下固化M 48小時后，脫除內外模，養護7 14天即完成。本發明提供的的上述樹脂混凝土電解槽，與傳統電解槽相比，具有以下顯著的技術效果(-)本發明的電解槽整體耐腐蝕、整體抗滲、整體絕緣。槽體采用五層聚合物復合材料新型結構，各層間具有良好的相容性。另外，壁材采用耐酸性能優異的樹脂混凝土復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力集中問題，從而使電解槽整體抗滲性和整體耐腐蝕性好。加強層為玻璃纖維增強復合材料筋，不存在短路電流問題，從而實現電解槽槽體整體絕緣。(二)本發明的電解槽強度高、形變小。樹脂混凝土復合材料強度高，熱收縮性能好， 成品電解槽經可靠性試驗檢測得到抗壓強度和抗折強度分別可達到100 130MPa、20 25MPa，槽體側壁最大變形量與側壁比值小于0. 1%。(Ξ)本發明的電解槽使用年限長、經濟環保。槽體具有良好的結構完整性，基本無需維修費用；廢舊的電解槽材料可回收再利用，無環境污染問題；國內現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，而本發明的各項性能參數遠遠超過現有樹脂混凝土電解槽，其使用壽命可以達到10年以上。


圖1為本發明的五層聚合物復合材料新型結構示意圖。圖2為圖1的I局部放大剖面圖。圖3為本發明的整體澆鑄制作工藝流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖，以具體實施例對本發明的樹脂混凝土電解槽及其制作方法作進一步詳細說明。應理解，以下實施例僅用于說明本發明而非用于限定本發明的范圍。如圖1，圖2所示，為本發明樹脂混凝土電解槽的五層聚合物復合材料新型結構圖，從槽體外側向內側依次為外表面玻璃纖維增強復合材料層1、樹脂混凝土層5、玻璃纖維增強復合材料筋加強層3、樹脂混凝土層4和內表面玻璃纖維增強復合材料層2。該五層聚合物復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，表現出良好的結構完整性，在電解槽使用過程中各自發揮不同的作用，在性能上表現出差異性。其中，所述的外表面玻璃纖維增強復合材料層1的厚度為1 2mm，由經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，光滑和非粘結性的外表面很大程度上減少了污染物的粘結，從而有效防止電解槽因長期暴露在外部環境及意外泄漏的電解液對其造成的腐蝕破壞。所述的內表面玻璃纖維增強復合材料層2的厚度為2 3mm，由經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，光滑和非粘性的內表面有利于電解槽內陽極泥及其他附著物的快速清理，使生產效率大大提高。所述的玻璃纖維增強復合材料筋加強層3為預編制的多向網狀結構，在槽體內呈多向網狀結構排布，網格大小為 IOOXlOOmm 600 X 600mm，玻璃纖維增強復合材料筋的直徑為6 16mm，筋表面粘結有螺旋狀纏繞的玻璃纖維束和一層細小的砂礫，提高了玻璃纖維增強復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難中電解槽的坍塌。所述的電解槽槽體側壁和端壁的壁厚自上沿向底部逐漸增加，上沿壁厚為70 80mm，槽體內壁脫模斜度為0. 5 1°，以保證脫模工序的順利進行。本發明樹脂混凝土電解槽由液體粘結劑和固體增強骨料按照一定比例配制好的樹脂混凝土復合材料整體澆鑄而成。其中，液體粘結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、促進劑0. 12 0. 25份、偶聯劑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。液態粘結劑中，固化劑可以是過氧化甲乙酮或者過氧化苯甲酰，促進劑可以是環烷酸鈷或者異辛酸鈷，偶聯劑為 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，為本發明的整體澆鑄制作流程圖。本發明的制作過程是通過以下步驟實現的
a.對鋼制內外模具表面進行拋光處理，直至形成高光表面；
b.在內外模具表面均勻地涂刷一層乙烯基樹脂，分別貼襯一層經乙烯基樹脂浸漬的表面氈6，然后在內模表面連續貼襯兩層經乙烯基樹脂浸漬的短切氈7，在外模表面貼襯一層經乙烯基樹脂浸漬的短切氈7，并固化完全，分別形成內、外表面玻璃纖維增強復合材料層 2 禾口 1 ；
c.按照槽體尺寸預編制玻璃纖維增強復合材料筋加強層3；
d.裝配內外模具，并在模具內放置預編制的網狀玻璃纖維增強復合材料筋加強層3， 玻璃纖維增強復合材料筋加強層3與外表面玻璃纖維增強復合材料層1相距10 30mm ；
e.開啟振動電機，向倒置模具內澆鑄配制好的樹脂混凝土復合材料；
f.在室溫條件下固化M 48小時后，脫除內外模，養護7 14天即完成。根據本發明，制得的電解槽抗壓強度和抗折強度分別可達到100 130MPa、20 25MPa，槽體側壁最大變形量與側壁比值小于0. 1%。另外，電解槽的各項性能參數遠遠超過現有樹脂混凝土電解槽，其使用壽命可以達到10年以上。實施例1
先對鋼制內外模具表面進行拋光處理，直至形成高光表面；在內外模具表面均勻地涂刷一層乙烯基樹脂，分別貼襯一層經乙烯基樹脂浸漬的表面氈6，然后在內模表面連續貼襯兩層經乙烯基樹脂浸漬的短切氈7，在外模表面貼襯一層經乙烯基樹脂浸漬的短切氈7，并固化完全，即形成內、外表面玻璃纖維增強復合材料層2和1，厚度分別為2. 8mm和1. 5mm ； 預編制玻璃纖維增強復合材料筋加強層3，其中筋直徑為16mm，側壁、端壁和底板的網格大小均為600 X 600mm ；裝配鋼制內外模具，并在模具內放置預編制的網狀玻璃纖維增強復合材料筋加強層3，滿足槽體上沿壁厚為80mm，內壁脫模斜度為0. 7°，玻璃纖維增強復合材料筋加強層3與外表面玻璃纖維增強復合材料層1相距30mm ；開啟振動電機，將攪拌均勻的由液體粘結劑和固體增強骨料按照一定比例配制好的樹脂混凝土復合材料整體澆鑄進倒置模具中，其中液體粘結劑的組成是乙烯基樹脂9份、過氧化甲乙酮0. 2份、環烷酸鈷 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，脫除內外模，養護10天即制得成品電解槽。實施例2
先對鋼制內外模具表面進行拋光處理，直至形成高光表面；在內外模具表面均勻地涂刷一層乙烯基樹脂，分別貼襯一層經乙烯基樹脂浸漬的表面氈6，然后在內模表面連續貼襯兩層經乙烯基樹脂浸漬的短切氈7，在外模表面貼襯一層經乙烯基樹脂浸漬的短切氈7，并固化完全，即形成內外表面玻璃纖維增強復合材料層2和1，厚度分別為2. 5mm和2mm ；預編制玻璃纖維增強復合材料筋加強層3，其中筋直徑為8mm，側壁、端壁和底板的網格大小均為100X 100mm;裝配鋼制內外模具，并在模具內放置預編制的網狀玻璃纖維增強復合材料筋加強層3，滿足槽體上沿壁厚為70mm，內壁脫模斜度為1°，玻璃纖維增強復合材料筋加強層3與外表面玻璃纖維增強復合材料層1相距18mm ；開啟振動電機，將攪拌均勻的由液體粘結劑和固體增強骨料按照一定比例配制好的樹脂混凝土復合材料整體澆鑄進倒置模具中，其中液體粘結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，脫除內外模，養護8天即制得成品電解槽。實施例3
先對鋼制內外模具表面進行拋光處理，直至形成高光表面；在內外模具表面均勻地涂刷一層乙烯基樹脂，分別貼襯一層經乙烯基樹脂浸漬的表面氈6，然后在內模表面連續貼襯兩層經乙烯基樹脂浸漬的短切氈7，在外模表面貼襯一層經乙烯基樹脂浸漬的短切氈7， 并固化完全，即形成內、外表面玻璃纖維增強復合材料層2和1，厚度分別為2mm和1. 2mm ； 預編制玻璃纖維增強復合材料筋加強層3，其中筋直徑為6mm，側壁、端壁和底板的網格大小分別為100X 100mm、200X200mm、400X400mm ；裝配鋼制內外模具，并在模具內放置預編制的網狀玻璃纖維增強復合材料筋加強層3，滿足槽體上沿壁厚為75mm，內壁脫模斜度為 0. 7°，玻璃纖維增強復合材料筋加強層3與外表面玻璃纖維增強復合材料層1相距12mm ； 開啟振動電機，將攪拌均勻的由液體粘結劑和固體增強骨料按照一定比例配制好的樹脂混凝土復合材料整體澆鑄進倒置模具中，其中液體粘結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，脫除內外模，養護14天即制得成品電解槽。本發明的樹脂混凝土電解槽使用壽命預計在10年以上，槽體采用五層聚合物復合材料新型結構，整體耐腐蝕、抗滲性能好，抗折強度、抗壓強度高，形變小，有效解決了國內電解槽槽體收縮形變大、易滲漏等難題；槽體側壁、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，本發明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，不產生工業垃圾的污染問題，充分滿足了有色金屬濕法冶煉行業高效、節能、環保的發展需求。
權利要求
1.一種樹脂混凝土電解槽，其特征在于它由液體粘結劑和固體增強骨料按比例配制好的樹脂混凝土復合材料整體澆鑄而成，且槽體采用五層聚合物復合材料新型結構，所述的液體粘結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、促進劑0. 12 0. 25份、偶聯劑0. 15 0. 3份、浸潤劑0. 1 0. 25份和消泡劑0. 01 0. 04 份；所述的固體增強骨料由連續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份和硅微粉5 10份；所述的槽體五層聚合物復合材料新型結構，從槽體外側向內側依次為外表面玻璃纖維增強復合材料層(1 )、樹脂混凝土層(5)、玻璃纖維增強復合材料筋加強層(3 )、樹脂混凝土層(4 )和內表面玻璃纖維增強復合材料層(2 )。
2.根據權利要求1所述的樹脂混凝土電解槽，其特征在于所述的液態粘結劑中，其中，固化劑采用過氧化甲乙酮或者過氧化苯甲酰，促進劑采用環烷酸鈷或者異辛酸鈷，偶聯劑為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。
3.根據權利要求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，槽體內壁脫模斜度為0. 5 1°。
4.根據權利要求1或3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合材料層(1)的厚度為1 2mm，由經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。
5.根據權利要求1或3所述的樹脂混凝土電解槽，其特征在于所述的內表面玻璃纖維增強復合材料層(2)的厚度為2 3mm，由經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。
6.根據權利要求1或3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合材料筋加強層(3)為預編制的多向網狀結構，筋表面粘結有螺旋狀纏繞的玻璃纖維束和一層細小的砂礫。
7.根據權利要求6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合材料筋的直徑為6 16mm ；所述的玻璃纖維增強復合材料筋加強層(3)的網格大小為 100 X IOOmm 600 X 600mm,其中，槽體側壁、端壁和底板三部分的玻璃纖維增強復合材料筋加強層(3)的網格采用相同或不同尺寸。
8.一種樹脂混凝土電解槽制作方法，其特征在于，該方法包括下述步驟a.對鋼制內外模具表面進行拋光處理，直至形成高光表面；b.在內外模具表面均勻地涂刷一層乙烯基樹脂，分別貼襯一層經乙烯基樹脂浸漬的表面氈(6)，然后在內模表面連續貼襯兩層經乙烯基樹脂浸漬的短切氈(7)，在外模表面貼襯一層經乙烯基樹脂浸漬的短切氈(7)，并固化完全，分別形成內、外表面玻璃纖維增強復合材料層(2)和(1);c.按照槽體尺寸預編制玻璃纖維增強復合材料筋加強層(3)；d.裝配內外模具，并在模具內放置預編制的網狀玻璃纖維增強復合材料筋加強層 (3)，玻璃纖維增強復合材料筋加強層(3)與外表面玻璃纖維增強復合材料層(1)相距10 30mm ；e.開啟振動電機，向倒置模具內澆鑄配制好的樹脂混凝土復合材料；f.在室溫條件下固化M 48小時后，脫除內外模，養護7 14天即完成。
全文摘要
本發明公開了一種樹脂混凝土電解槽及其制作方法，該電解槽由液體粘結劑和固體增強骨料按照一定比例配制好的樹脂混凝土復合材料整體澆鑄而成，且槽體采用五層聚合物復合材料新型結構，從槽體外側向內側依次為外表面玻璃纖維增強復合材料層、樹脂混凝土層、玻璃纖維增強復合材料筋加強層、樹脂混凝土層和內表面玻璃纖維增強復合材料層。該電解槽抗壓強度和抗折強度分別達到100～130MPa、20～25MPa，槽體側壁最大變形量與側壁比值小于0.1%，電解槽的各項性能參數遠遠超過現有樹脂混凝土電解槽，其使用壽命可達到10年以上，具有整體耐腐蝕、整體抗滲、整體絕緣、強度高、形變小、使用年限長、經濟環保等優良特性。
文檔編號C25C7/00GK102392273SQ20111036105
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者劉世青, 劉繼向, 吳生貴, 李云海, 錢海林 申請人:天華化工機械及自動化研究設計院