专利名称：一种树脂混凝土电解槽及其制作方法
技术领域：
本发明属于有色金属行业的电解、电积工艺装备制造技术领域，尤其涉及一种有色金属湿法冶炼用树脂混凝土电解槽及其制作方法。
背景技术：
电解槽作为湿法冶炼工艺中的核心设备，主要应用于铜、锌、钴、镍、铅等有色金属电解、电积企业。电解槽在较高温度的腐蚀介质环境下工作，既要承载阴阳极板、导电棒、电解液等物质，又要承受阴阳极板初装槽时的刮碰及冲击，因此，其性能的优劣直接决定企业的经济效益。目前，国内有色金属湿法冶炼行业普遍采用的电解槽，基本上可分为钢筋混凝土加防腐内衬电解槽、整体玻璃钢电解槽和树脂混凝土电解槽三大类
(-)钢筋混凝土加防腐内衬电解槽该电解槽采用钢筋混凝土槽体和防腐内衬层(玻璃钢或聚氯乙烯塑料)二次粘贴成型，槽体仅起结构支撑作用，内衬层起防腐蚀作用，其使用年限为2 5年。这一结构的电解槽其缺陷为经常引起衬里剥离、开裂、漏电，导致其可靠性差、生产效率低、电能能耗大、漏液污染严重等一系列问题。更换下来的报废钢筋混凝土槽体经过腐蚀性电解液浸透后，很难处理，成为永久性垃圾，进一步造成环境污染。(二)整体玻璃钢电解槽该电解槽由玻璃钢为基体的增强材料和钢框骨架或木质框架为结构的增强材料复合制作而成，使用年限一般在5 8年。该电解槽由两种以上不同材料组成，由于不同材料的热膨胀系数相差较大，槽体结构完整性差。其制作工艺一般为手工黏糊，往往导致玻璃钢基体与增强骨架结合不实，电解液由接缝及空隙处渗漏，使骨架部分被腐蚀介质侵蚀损坏。此外，玻璃钢热塑变形大，鼓肚现象严重，使得槽体维修困难，抗冲击性差，生产效率大大降低。(Ξ)树脂混凝土电解槽该电解槽主要由乙烯基树脂或呋喃树脂、不饱和聚脂树脂与石英砂、助剂等组成的树脂混凝土，采用预制板组合拼装二次成型工艺浇铸而成，使用年限10年左右。这种电解槽的优点在于采用的树脂材料耐腐蚀性好，槽体强度明显高于前两类电解槽。但是，采用的二次成型工艺过程形成冷连接，易产生应力集中问题，接缝部位存在质量缺陷，整体抗渗性差。另外，目前国内企业正在积极研发整体浇铸一次成型的树脂混凝土电解槽，但该成型工艺对液态粘结剂性能要求极高。而国内研发的粘结剂材料存在收缩率大、抗拉强度低等问题，整体浇铸成型的电解槽槽体易出现收缩裂缝，产生渗漏现象， 因此严重影响了该类电解槽的推广应用。近年来，随着有色金属湿法冶炼技术的日益成熟，国内电解行业开始向高效益、高环保、高产量、低能耗方向发展，因此研制满足生产工艺要求，生产效率高，使用年限长且经济环保的电解槽已成为行业的迫切需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有国内技术的不足，而提供一种整体耐腐蚀、整体抗渗、整体绝缘、强度高、形变小、使用年限长、经济环保的树脂混凝土电解槽。本发明的另一目的在于提供一种整体耐腐蚀、整体抗渗、整体绝缘、强度高、使用年限长、经济环保的树脂混凝土电解槽的制作方法。为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案是
一种树脂混凝土电解槽，由液体粘结剂和固体增强骨料按比例配制好的树脂混凝土复合材料整体浇铸而成，且槽体采用五层聚合物复合材料新型结构；所述的液体粘结剂由下述重量份的原料组成乙烯基树脂7 15份、固化剂0. 15 0. 3份、促进剂0. 12 0. 25 份、偶联剂0. 15-0.3份、浸润剂0. 1 0. 25份和消泡剂0. 01 0. 04份；所述的固体增强骨料由连续级配的石英砂和硅微粉按照下述重量份组成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；所述的槽体五层聚合物复合材料新型结构，从槽体外侧向内侧依次为外表面玻璃纤维增强复合材料层、树脂混凝土层、玻璃纤维增强复合材料筋加强层、树脂混凝土层和内表面玻璃纤维增强复合材料层。具体的，在所述的液态粘结剂中，固化剂采用过氧化甲乙酮或者过氧化苯甲酰，促进剂采用环烷酸钴或者异辛酸钴，偶联剂为r-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷，浸润剂为玻璃纤维类浸润剂，消泡剂是二甲苯。根据本发明，所述的电解槽槽体侧壁和端壁的壁厚自上沿向底部逐渐增加，上沿壁厚为70 80mm，槽体内壁脱模斜度为0.5 1°。具体的，所述的外表面玻璃纤维增强复合材料层的厚度为1 2mm，由经乙烯基树脂浸渍的一层短切毡和一层表面毡固化成型。所述的内表面玻璃纤维增强复合材料层的厚度为2 3mm，由经乙烯基树脂浸渍的两层短切毡和一层表面毡固化成型。所述的玻璃纤维增强复合材料筋加强层为预编制的多向网状结构，筋表面粘结有螺旋状缠绕的玻璃纤维束和一层细小的砂砾。根据本发明，所述的玻璃纤维增强复合材料筋的直径为6 16mm ；所述的玻璃纤维增强复合材料筋加强层的网格大小为100X IOOmm 600X600mm，其中，槽体侧壁、端壁和底板三部分的加强层网格采用相同或不同尺寸。本发明提供的上述树脂混凝土电解槽制作方法，包括下述工艺步骤
a.对钢制内外模具表面进行抛光处理，直至形成高光表面；
b.在内外模具表面均勻地涂刷一层乙烯基树脂，分别贴衬一层经乙烯基树脂浸渍的表面毡，然后在内模表面连续贴衬两层经乙烯基树脂浸渍的短切毡，在外模表面贴衬一层经乙烯基树脂浸渍的短切毡，并固化完全，分别形成内、外表面玻璃纤维增强复合材料层；
c.按照槽体尺寸预编制玻璃纤维增强复合材料筋加强层；
d.装配内外模具，并在模具内放置预编制的网状玻璃纤维增强复合材料筋加强层，玻璃纤维增强复合材料筋加强层与外表面玻璃纤维增强复合材料层相距10 30mm ；
e.开启振动电机，向倒置模具内浇铸配制好的树脂混凝土复合材料；
f.在室温条件下固化M 48小时后，脱除内外模，养护7 14天即完成。本发明提供的的上述树脂混凝土电解槽，与传统电解槽相比，具有以下显著的技术效果(-)本发明的电解槽整体耐腐蚀、整体抗渗、整体绝缘。槽体采用五层聚合物复合材料新型结构，各层间具有良好的相容性。另外，壁材采用耐酸性能优异的树脂混凝土复合材料整体浇铸一次成型，不存在连接缝的密封问题和冷连接造成的应力集中问题，从而使电解槽整体抗渗性和整体耐腐蚀性好。加强层为玻璃纤维增强复合材料筋，不存在短路电流问题，从而实现电解槽槽体整体绝缘。(二)本发明的电解槽强度高、形变小。树脂混凝土复合材料强度高，热收缩性能好， 成品电解槽经可靠性试验检测得到抗压强度和抗折强度分别可达到100 130MPa、20 25MPa，槽体侧壁最大变形量与侧壁比值小于0. 1%。(Ξ)本发明的电解槽使用年限长、经济环保。槽体具有良好的结构完整性，基本无需维修费用；废旧的电解槽材料可回收再利用，无环境污染问题；国内现采用的树脂混凝土拼装成型电解槽使用年限一般在10年左右，而本发明的各项性能参数远远超过现有树脂混凝土电解槽，其使用寿命可以达到10年以上。
图1为本发明的五层聚合物复合材料新型结构示意图。图2为图1的I局部放大剖面图。图3为本发明的整体浇铸制作工艺流程图。
具体实施例方式以下结合附图，以具体实施例对本发明的树脂混凝土电解槽及其制作方法作进一步详细说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。如图1，图2所示，为本发明树脂混凝土电解槽的五层聚合物复合材料新型结构图，从槽体外侧向内侧依次为外表面玻璃纤维增强复合材料层1、树脂混凝土层5、玻璃纤维增强复合材料筋加强层3、树脂混凝土层4和内表面玻璃纤维增强复合材料层2。该五层聚合物复合材料同属于树脂胶凝材料，固化成型过程中界面间有很好的相容性，表现出良好的结构完整性，在电解槽使用过程中各自发挥不同的作用，在性能上表现出差异性。其中，所述的外表面玻璃纤维增强复合材料层1的厚度为1 2mm，由经乙烯基树脂浸渍的一层表面毡6和一层短切毡7固化成型，光滑和非粘结性的外表面很大程度上减少了污染物的粘结，从而有效防止电解槽因长期暴露在外部环境及意外泄漏的电解液对其造成的腐蚀破坏。所述的内表面玻璃纤维增强复合材料层2的厚度为2 3mm，由经乙烯基树脂浸渍的两层短切毡7和一层表面毡6固化成型，光滑和非粘性的内表面有利于电解槽内阳极泥及其他附着物的快速清理，使生产效率大大提高。所述的玻璃纤维增强复合材料筋加强层3为预编制的多向网状结构，在槽体内呈多向网状结构排布，网格大小为 IOOXlOOmm 600 X 600mm，玻璃纤维增强复合材料筋的直径为6 16mm，筋表面粘结有螺旋状缠绕的玻璃纤维束和一层细小的砂砾，提高了玻璃纤维增强复合材料筋与树脂混凝土层的握裹力，大大增强了槽体的整体强度，并可以有效防止地震等灾难中电解槽的坍塌。所述的电解槽槽体侧壁和端壁的壁厚自上沿向底部逐渐增加，上沿壁厚为70 80mm，槽体内壁脱模斜度为0. 5 1°，以保证脱模工序的顺利进行。本发明树脂混凝土电解槽由液体粘结剂和固体增强骨料按照一定比例配制好的树脂混凝土复合材料整体浇铸而成。其中，液体粘结剂由下述重量份的原料组成乙烯基树脂7 15份、固化剂0. 15 0. 3份、促进剂0. 12 0. 25份、偶联剂0. 15 0. 3份、浸润剂0. 1 0. 25份、消泡剂0. 01 0. 04份；固体增强骨料由连续级配的石英砂和硅微粉按照下述重量份组成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。液态粘结剂中，固化剂可以是过氧化甲乙酮或者过氧化苯甲酰，促进剂可以是环烷酸钴或者异辛酸钴，偶联剂为 r-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷，浸润剂为玻璃纤维类浸润剂，消泡剂是二甲苯。如图3所示，为本发明的整体浇铸制作流程图。本发明的制作过程是通过以下步骤实现的
a.对钢制内外模具表面进行抛光处理，直至形成高光表面；
b.在内外模具表面均勻地涂刷一层乙烯基树脂，分别贴衬一层经乙烯基树脂浸渍的表面毡6，然后在内模表面连续贴衬两层经乙烯基树脂浸渍的短切毡7，在外模表面贴衬一层经乙烯基树脂浸渍的短切毡7，并固化完全，分别形成内、外表面玻璃纤维增强复合材料层 2 禾口 1 ；
c.按照槽体尺寸预编制玻璃纤维增强复合材料筋加强层3；
d.装配内外模具，并在模具内放置预编制的网状玻璃纤维增强复合材料筋加强层3， 玻璃纤维增强复合材料筋加强层3与外表面玻璃纤维增强复合材料层1相距10 30mm ；
e.开启振动电机，向倒置模具内浇铸配制好的树脂混凝土复合材料；
f.在室温条件下固化M 48小时后，脱除内外模，养护7 14天即完成。根据本发明，制得的电解槽抗压强度和抗折强度分别可达到100 130MPa、20 25MPa，槽体侧壁最大变形量与侧壁比值小于0. 1%。另外，电解槽的各项性能参数远远超过现有树脂混凝土电解槽，其使用寿命可以达到10年以上。实施例1
先对钢制内外模具表面进行抛光处理，直至形成高光表面；在内外模具表面均勻地涂刷一层乙烯基树脂，分别贴衬一层经乙烯基树脂浸渍的表面毡6，然后在内模表面连续贴衬两层经乙烯基树脂浸渍的短切毡7，在外模表面贴衬一层经乙烯基树脂浸渍的短切毡7，并固化完全，即形成内、外表面玻璃纤维增强复合材料层2和1，厚度分别为2. 8mm和1. 5mm ； 预编制玻璃纤维增强复合材料筋加强层3，其中筋直径为16mm，侧壁、端壁和底板的网格大小均为600 X 600mm ；装配钢制内外模具，并在模具内放置预编制的网状玻璃纤维增强复合材料筋加强层3，满足槽体上沿壁厚为80mm，内壁脱模斜度为0. 7°，玻璃纤维增强复合材料筋加强层3与外表面玻璃纤维增强复合材料层1相距30mm ；开启振动电机，将搅拌均勻的由液体粘结剂和固体增强骨料按照一定比例配制好的树脂混凝土复合材料整体浇铸进倒置模具中，其中液体粘结剂的组成是乙烯基树脂9份、过氧化甲乙酮0. 2份、环烷酸钴 0. 15份、r-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷0. 2份、玻璃纤维类浸润剂0. 15份、二甲苯 0. 02份；固体增强骨料的组成是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；在室温条件下固化36小时后，脱除内外模，养护10天即制得成品电解槽。实施例2
先对钢制内外模具表面进行抛光处理，直至形成高光表面；在内外模具表面均勻地涂刷一层乙烯基树脂，分别贴衬一层经乙烯基树脂浸渍的表面毡6，然后在内模表面连续贴衬两层经乙烯基树脂浸渍的短切毡7，在外模表面贴衬一层经乙烯基树脂浸渍的短切毡7，并固化完全，即形成内外表面玻璃纤维增强复合材料层2和1，厚度分别为2. 5mm和2mm ；预编制玻璃纤维增强复合材料筋加强层3，其中筋直径为8mm，侧壁、端壁和底板的网格大小均为100X 100mm;装配钢制内外模具，并在模具内放置预编制的网状玻璃纤维增强复合材料筋加强层3，满足槽体上沿壁厚为70mm，内壁脱模斜度为1°，玻璃纤维增强复合材料筋加强层3与外表面玻璃纤维增强复合材料层1相距18mm ；开启振动电机，将搅拌均勻的由液体粘结剂和固体增强骨料按照一定比例配制好的树脂混凝土复合材料整体浇铸进倒置模具中，其中液体粘结剂的组成是乙烯基树脂15份、过氧化苯甲酰0. 3份、异辛酸钴0. 23 份、r-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷0. 28份、玻璃纤维类浸润剂0. 25份、二甲苯0. 03 份；固体增强骨料的组成是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；在室温条件下固化M小时后，脱除内外模，养护8天即制得成品电解槽。实施例3
先对钢制内外模具表面进行抛光处理，直至形成高光表面；在内外模具表面均勻地涂刷一层乙烯基树脂，分别贴衬一层经乙烯基树脂浸渍的表面毡6，然后在内模表面连续贴衬两层经乙烯基树脂浸渍的短切毡7，在外模表面贴衬一层经乙烯基树脂浸渍的短切毡7， 并固化完全，即形成内、外表面玻璃纤维增强复合材料层2和1，厚度分别为2mm和1. 2mm ； 预编制玻璃纤维增强复合材料筋加强层3，其中筋直径为6mm，侧壁、端壁和底板的网格大小分别为100X 100mm、200X200mm、400X400mm ；装配钢制内外模具，并在模具内放置预编制的网状玻璃纤维增强复合材料筋加强层3，满足槽体上沿壁厚为75mm，内壁脱模斜度为 0. 7°，玻璃纤维增强复合材料筋加强层3与外表面玻璃纤维增强复合材料层1相距12mm ； 开启振动电机，将搅拌均勻的由液体粘结剂和固体增强骨料按照一定比例配制好的树脂混凝土复合材料整体浇铸进倒置模具中，其中液体粘结剂的组成是乙烯基树脂7份、过氧化甲乙酮0. 18份、异辛酸钴0. 12份、r-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷0. 17份、玻璃纤维类浸润剂0. 12份、二甲苯0. 01份；固体增强骨料的组成是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；在室温条件下固化45小时后，脱除内外模，养护14天即制得成品电解槽。本发明的树脂混凝土电解槽使用寿命预计在10年以上，槽体采用五层聚合物复合材料新型结构，整体耐腐蚀、抗渗性能好，抗折强度、抗压强度高，形变小，有效解决了国内电解槽槽体收缩形变大、易渗漏等难题；槽体侧壁、端壁壁厚自上沿向底部逐渐增加，使脱模工序简单便易；另外，本发明的电解槽在使用过程中基本无需停车维修，废旧的槽体树脂混凝土材料可回收再利用，不产生工业垃圾的污染问题，充分满足了有色金属湿法冶炼行业高效、节能、环保的发展需求。
权利要求
1.一种树脂混凝土电解槽，其特征在于它由液体粘结剂和固体增强骨料按比例配制好的树脂混凝土复合材料整体浇铸而成，且槽体采用五层聚合物复合材料新型结构，所述的液体粘结剂由下述重量份的原料组成乙烯基树脂7 15份、固化剂0. 15 0. 3份、促进剂0. 12 0. 25份、偶联剂0. 15 0. 3份、浸润剂0. 1 0. 25份和消泡剂0. 01 0. 04 份；所述的固体增强骨料由连续级配的石英砂和硅微粉按照下述重量份组成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；所述的槽体五层聚合物复合材料新型结构，从槽体外侧向内侧依次为外表面玻璃纤维增强复合材料层(1 )、树脂混凝土层(5)、玻璃纤维增强复合材料筋加强层(3 )、树脂混凝土层(4 )和内表面玻璃纤维增强复合材料层(2 )。
2.根据权利要求1所述的树脂混凝土电解槽，其特征在于所述的液态粘结剂中，其中，固化剂采用过氧化甲乙酮或者过氧化苯甲酰，促进剂采用环烷酸钴或者异辛酸钴，偶联剂为r-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷，浸润剂为玻璃纤维类浸润剂，消泡剂是二甲苯。
3.根据权利要求1所述的树脂混凝土电解槽，其特征在于所述的电解槽槽体侧壁和端壁的壁厚自上沿向底部逐渐增加，上沿壁厚为70 80mm，槽体内壁脱模斜度为0. 5 1°。
4.根据权利要求1或3所述的树脂混凝土电解槽，其特征在于所述的外表面玻璃纤维增强复合材料层(1)的厚度为1 2mm，由经乙烯基树脂浸渍的一层表面毡(6)和一层短切毡(7)固化成型。
5.根据权利要求1或3所述的树脂混凝土电解槽，其特征在于所述的内表面玻璃纤维增强复合材料层(2)的厚度为2 3mm，由经乙烯基树脂浸渍的一层表面毡(6)和两层短切毡(7)固化成型。
6.根据权利要求1或3所述的树脂混凝土电解槽，其特征在于所述的玻璃纤维增强复合材料筋加强层(3)为预编制的多向网状结构，筋表面粘结有螺旋状缠绕的玻璃纤维束和一层细小的砂砾。
7.根据权利要求6所述的树脂混凝土电解槽，其特征在于所述的玻璃纤维增强复合材料筋的直径为6 16mm ；所述的玻璃纤维增强复合材料筋加强层(3)的网格大小为 100 X IOOmm 600 X 600mm,其中，槽体侧壁、端壁和底板三部分的玻璃纤维增强复合材料筋加强层(3)的网格采用相同或不同尺寸。
8.一种树脂混凝土电解槽制作方法，其特征在于，该方法包括下述步骤a.对钢制内外模具表面进行抛光处理，直至形成高光表面；b.在内外模具表面均勻地涂刷一层乙烯基树脂，分别贴衬一层经乙烯基树脂浸渍的表面毡(6)，然后在内模表面连续贴衬两层经乙烯基树脂浸渍的短切毡(7)，在外模表面贴衬一层经乙烯基树脂浸渍的短切毡(7)，并固化完全，分别形成内、外表面玻璃纤维增强复合材料层(2)和(1);c.按照槽体尺寸预编制玻璃纤维增强复合材料筋加强层(3)；d.装配内外模具，并在模具内放置预编制的网状玻璃纤维增强复合材料筋加强层 (3)，玻璃纤维增强复合材料筋加强层(3)与外表面玻璃纤维增强复合材料层(1)相距10 30mm ；e.开启振动电机，向倒置模具内浇铸配制好的树脂混凝土复合材料；f.在室温条件下固化M 48小时后，脱除内外模，养护7 14天即完成。
全文摘要
本发明公开了一种树脂混凝土电解槽及其制作方法，该电解槽由液体粘结剂和固体增强骨料按照一定比例配制好的树脂混凝土复合材料整体浇铸而成，且槽体采用五层聚合物复合材料新型结构，从槽体外侧向内侧依次为外表面玻璃纤维增强复合材料层、树脂混凝土层、玻璃纤维增强复合材料筋加强层、树脂混凝土层和内表面玻璃纤维增强复合材料层。该电解槽抗压强度和抗折强度分别达到100～130MPa、20～25MPa，槽体侧壁最大变形量与侧壁比值小于0.1%，电解槽的各项性能参数远远超过现有树脂混凝土电解槽，其使用寿命可达到10年以上，具有整体耐腐蚀、整体抗渗、整体绝缘、强度高、形变小、使用年限长、经济环保等优良特性。
文档编号C25C7/00GK102392273SQ20111036105
公开日2012年3月28日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者刘世青, 刘继向, 吴生贵, 李云海, 钱海林 申请人:天华化工机械及自动化研究设计院