乙烯基树脂混凝土电解槽在镍电解工艺中的应用及节电效益分析.pdf

2 0 1 2年 1 0月第 5期 乙烯基 树脂混 凝土电 解槽在镍电 解工艺中 的应用 及节电 效益分析贺秀珍 崔文斌 钟清慎 4 1 乙 烯 基 树 脂 混 凝 土 电 解 槽 在 镍 电 解 工 艺 中 的 应 用 及 节 电 效 益 分 析 贺秀珍 崔 文斌钟 清慎 ( 金川集团股份有限公 司镍冶炼厂，甘肃 金 昌 7 3 7 1 0 0 ) 摘要 通过乙烯 基树 脂混凝土电解 槽在镍电解工艺 中的应 用实例 ， 显示 出乙烯基树脂 混凝土 电解槽在性 能 、 使用寿命 、 可靠性 、 生产效率 、 节 电等方 面比钢筋混 凝 土内衬玻璃 钢电解槽 有 明显优势 。不但 能满足 生产需要 ， 还 可改善 电解槽渗漏 、 维修 频繁的现状 ， 节约 电能 。 关键 词 乙烯基树脂 ；电解槽 ； 镍 电解 工艺 ； 节 电；效益 中图分类号T F 8 1 5 文献标识码 B 文章编 号1 0 0 8 5 1 2 2 ( 2 0 1 2 ) 0 5 0 0 4 1 0 3 Ap p l i c a t i o n o f Vi n y l Re s i n Co n c r e t e El e c t r o l y t i c Ce l l i n Ni c k e l El e c t r o l y s i s Pr o c e s s a n d An a l y s i s o n Po we r S a v i n g Effi c i e n c y H E X i u z h e n， C U I We n b i n ，Z HO N G Q i n g s h e n Ab s t r a c t ：Th e e x a mp l e o f a p p l y i n g t he v i n y l r e s i n c o n c r e t e e l e c t r o l y t i c c e l l i n ni c k e l e l e c t r o l y s i s p r o c e s s s ho we d t ha t i t h a d o b v i o us a d v a n t a g e s i n p r o p e r t y，s e r v i c e l i f e，r e l i a b i l i t y，p r o d uc t i o n e ffic i e n c y，p o we r s a v i ng，e t cc o mpa r e d wi t h g l a s s f i b e r - r e i n f o r c e d pl a s t i c e l e c t r o l y t i c c e l l wi t h r e i n f o r c e me n t c o nc r e t e l i n i n gNo t o n l y i t c a n me e t t he p r o du c t i o n r e q u i r e me n t s ，b u t a l s o i mpr o v e t h e pr e s e n t s t a t u s o f l e a k a g e o f e l e c t r o l y t i e c e l l a nd f r e q u e n c y ma i n t e na n c e，a n d s a v e t h e po we r e n e r g y Ke y wo r ds ：v i n y l r e s i n；e l e c t r o l y t i c c e l l ；n i c k e l e l e c t r o l y s i s p r o c e s s；p o we r s a v i ng；e f fic i e n c y U 日 Ij舌 电解槽是镍 电解生产的重要设施 ， 其技术 的先 进性和产 品质量 的可靠性直接决 定生产效率 的高 低。电解槽能长周期安全运行 ， 使用中不发生泄露 ， 对生产顺利进行 、 保证产 品产量、 控制电能消耗 、 降 低检修维护费用等方面 ， 具有重要的意义。 目前 ， 某公司镍精炼均采用钢筋混凝 土内衬玻 璃 钢 ( F R P ) 电解槽 。近年来 ， 针对 电解 槽 的 防渗 漏 、 制作过程 的优化、 电解槽施工精度等问题 ， 相继研制 出新的电解槽 ， 如内胆式玻璃钢电解槽 、 整体 乙烯基 收稿 日期 】2 0 1 l 一0 61 8 作者简介 贺秀珍( 1 9 6 7一) ， 女 ， 内蒙丰镇 人 ， 金J I I 集 团股份有限公 司镍 冶炼 厂工程 师 ， 从 事能 源管 理及 技 术工 作 。 树脂电解槽等。 某公司“ 十二五” 期间， 镍精炼产品的节能 目标 为单位综合能耗年均下降 2 1 2 。镍 电解 二车间 能耗 占车间成本 6 左右 ， 占车间加工成本 3 9 左 右 。 电耗 占能 源 消 耗 的 8 2 7 1 ， 直 流 电耗 占 总 电 耗 的 8 7 8 6 ， 由 于镍 电解 车 间 采 用 可 溶 阳极 隔膜 电解工艺 ， 该工艺非常成熟 ， 节能挖潜的空间较小 ， 节 能压 力大 。 1 钢筋混凝土 内衬玻璃钢 电解槽缺点 钢筋混凝土内衬玻璃钢 电解槽制作安装基本工 艺为 ： 首先制作钢筋混凝土母体 ， 吊装到现场后根据 技术要求进行电解槽 面找平 ， 然后进行内衬玻璃钢 防腐施工 ， 外壁进行 隔热层处理。电解槽的使用寿 命关键取决于内衬玻璃钢的材料及施工质量。由于 电解槽玻璃钢衬里施工是在电解槽吊装到位后在现 4 2 有色冶金节能 口设备节能 场采用手工糊法 ， 防腐施工程序复杂 ， 且每一道程序 都直接影响着电解槽 的质量 ， 所 以其施工质量显得 尤为关 键 ， 同时 ， 电解槽 附件 为 后 期安 装 ， 其 接 口处 防腐施 工也 是重 点 和难 点 之一 。该 电解 槽 的特点 是 造价低 ， 维修方便 ， 但对树脂材质和施工技术要 求 高 ， 因此施工质量难以保证 ， 电解槽渗漏情况较为严 重 ， 使用寿命短， 且存在现场交叉施工的问题， 施工周 期相对较长 。 钢筋混凝土衬玻璃钢电解槽在使用过程中容易 出现衬 里层 的鼓 泡 、 脱 粘 、 开 裂 等 腐蚀 破 坏 ， 导 致 槽 体钢筋混凝土层腐蚀脱落 ， 检修 时必须停电进行检 修 ， 从清槽 、 铲除玻璃钢体 、 干燥 、 修补腐蚀损坏的钢 筋混凝土层、 衬 6 mm玻璃钢到投入正常生产 ， 需要 67天 。 钢筋 混凝 土 衬玻 璃 钢 电解 槽 使 用 年 限 约 为 1 2 年 ， 在使用年限中 ， 需检修 3 4次 ， 每次检修费用约 为 0 5万元 个 。 2 乙烯基树脂混凝土 电解槽和钢筋混 凝 土衬玻璃钢 电解槽 的性能对 比 乙烯基树脂混凝土电解槽具有耐腐蚀性强 、 耐 温性高、 收缩率低 、 工艺性能好 、 机械强度高等优点 ， 还有优良的绝缘性和绝热性 ， 对提高电流效率 、 降低 能耗 有显 著 的作 用 。具体 性能 指标 如表 1所示 。 表 1 乙烯基树脂混凝土电解槽 性能 性 能 指标 压缩强度 MP a 抗折强度 M P a 密度 g c m 介电强度 k V- m m 体电阻率 12 c m 热膨胀 系数 mm 使用寿命 a 传 统 的钢 筋混 凝土 内衬玻 璃钢 电解槽 的压缩强 度只有 3 0 3 5 MP a ， 抗折强度仅为 56 MP a ， 使用 寿命约为 3 4 a ， 相 比之下 ， 乙烯基树脂混凝土电解 槽具 有 如下优 势 。 2 1 使 用寿命 更 长 乙烯基树 脂混 凝土 电解槽 电解 槽 的价格 是钢筋 混凝 土内衬玻璃钢 电解槽 的 2 4倍 ， 使用寿命却是 其 5倍 。 钢筋混凝土电解槽使用期限一般为 58年 ， 若 槽体完好可以通过修补延长至 1 0年左右。若钢筋 混凝土内衬玻璃钢电解槽在使用过程中砼体不被腐 蚀 ， 则每 4年要 重衬玻 璃 钢一次 ， 每 重衬 一次需 要 花 费 1 5万元 ， 重衬 2次后 ， 使用年限为 1 2年 ， 其费用 已接 近 乙烯基 树脂 混凝 土 电解槽 ， 而使 用 年 限 为 l 2 年的砼体 已接近报废 ， 需要重新制作砼槽体 。乙烯 基树 脂混 凝土 电解 槽 电解槽 已有 2 0年 以上 的工 程 应用 实 例 。如 F r e e p o r t Mc M o r a n E 1 P a s o超 过 2 0 0 0 台 、 F r e e p o r t Mc Mo r a n Mo r e n c i 9 0 0台及 F r e e p o r t Mc Mo r a n e l P a s o美 国镍 槽 、 智 利 国家 铜 业公 司 ( C o d e l C O ) 已使 用达 到 2 0年 以上 且无 检修 。 2 2 可 靠性 更高 钢 筋混凝 土 内衬玻 璃钢 电解槽 容易 出现 衬里 层 的鼓泡 、 脱粘 、 开裂等腐蚀破坏现象 ， 如不能及时发 现并 处理 ， 则会 引起 砼槽 体 的腐 蚀 ， 不但 会 产 生 C a S O 污染电解液 ， 还会影响槽体 的强度 ， 后果十分 严重。如果进行停产检修 ， 从清槽 、 铲 除玻璃钢体 、 干燥 、 衬 6 mm 玻璃 钢 到 充槽 、 投 入 正 常生 产 ， 需 要 1 0天 。若用 最快 的更换 槽 体 的方 法 ， 需 要剥 离 保 温 层 、 剥 离外表 面 的连 接玻 璃 钢 、 更 换 槽 体 、 衬 外 表 面 玻 璃钢 、 保温 到充槽 、 投 入正 常生 产 ， 至 少需 要 5天 。 乙烯基树脂混凝土 电解槽采用耐腐蚀性能优 良 的 乙烯 基树脂 混 凝 土整 体 浇 铸成 型 ， 而 乙烯 基 树 脂 混 凝 土 电解槽 优 良的耐 腐 蚀 性 和力 学 性 能 ， 不 会 出 现腐蚀 导致 的 电解液 泄 漏 及槽 体 的损 坏 ， 具 有 传 统 钢筋混凝土 内衬玻璃钢电解槽 所无法 比拟的可靠 性 。 2 3生产成 本更低 由于槽 壁从 原来 的 1 2 0 m m 减 薄到 8 0 mm， 槽 间 距 从 原来 的 3 0 mm减 到 2 0 m m， 槽 边 导 电板 可 以减 窄 5 0 m m， 槽边 导 电板节 约 3 0 。 由于槽 壁 、 槽 间距 的减 少 ， 相 应也 节约 了与槽 体连 接 的管道 、 溜槽 等 。 另外 ， 乙烯 基树脂 混凝 土 电解槽 不采 用钢 筋 ， 在 强 电流 电解 的条 件下 不会 在槽壁 钢筋 上产 生 涡流 电 流 ， 再 加之 良好 的绝 缘 性 ( 普 通 钢 筋 水 泥 混 凝 土体 积 电阻率 最高 为 l 0 n c m， 乙烯基 树脂 混 凝 土体 积 电阻率可达 1 0 Q c m) 和抗渗透性 ， 其 电流效率也 会得 到提 高 。 2 4生产 效率 更高 由于乙烯 基树脂 混凝 土 电解 槽 的机 械强 度是传 统钢 筋混 凝土 内衬玻 璃钢 电解槽 的 3 4倍 ， 槽 体 的 壁厚 可 以从 现 在 的 1 2 01 5 0 m m 减 小 到 8 01 0 0 m m， 因此在不 影 响槽 体 内部 尺 寸 的前 提 下 ， 可 以 明 显地减小 电解槽的整体 占地面积 ， 或在相 同占地面 卜 8 ( 2 0 1 2年 1 0月第 5期 乙 烯基树脂混凝土电 解槽在镍电解工艺中的 应用及节电 效益分析 贺秀珍 崔文 斌 钟清慎 。 4 3 积 内增 加 电解槽 的 排 布数 量 ， 单 位 面 积 的 生产 率 得 以提 高 。 如槽宽 1 4 0 0 mm、 壁厚 1 2 0 mm的传统钢筋混 凝 土 内衬玻 璃钢 电解槽 ， 采 用 乙烯 基 树 脂 混凝 土 电 解槽后 ， 壁厚可以降低为 8 0 m m， 槽间距可以从现在 的 3 0 m m缩 小到 2 0 mm 以下 ， 在生 产 面积 不变 的情 况下 ， 可 以多排 布 5 6 的 电解 槽 ， 相 同 的生 产 面积 可使 生产效 率提 高 5 6 。 3 乙烯基树脂混凝土 电解槽 在镍 电解 应用情况 镍 电解二车间 2 0 1 1年 3月在造液厂房安装 了 2台乙烯基 树脂混 凝 土 电解 槽 。造 液 工 序工 况 条件 为 ： 造液 槽 内溶 液 p H 0 6 ， 密度 1 2 t m ， 容 积 1 2 5 i n ， 溶液温度 6 0， 槽 电压 2 3 V， 造液槽槽体内 安装 3 6片 阴极 铜 片 ( 1 4 k g 片 ) ， 3 7片 高 铜 阳极 板 ( 1 6 6 k g 片 ) ， 每台造 液 槽 载荷 约 为 2 2 t 。到 目前 为 止 ， 乙烯基树脂混 凝土 电解槽槽体无 变形、 渗漏现 象 ， 使 用 情况 良好 。 4 节能效益分 析 车间电力主要用于生产流程的电解槽 、 设备运 行和现场照明， 电解工序主要消耗直流电， 用于电解 槽 和造 液 槽 ， 现 有 电解 槽 2 4 8台 ， 造 液 槽 9 6 台。 2 0 1 1 年 车 间消耗 电能 1 6 2 7 7 8 2万 k W h ， 直 流 电为 1 4 3 0 1 6 7万 k W h 。 因乙烯基树脂混凝土电解槽为绝缘 电解槽 ， 解 决了原传统钢筋混凝土内衬玻璃钢电解槽产生杂散 电流和涡流电流的现象 ， 可节约直流电， 降低车间直 流电消耗 ， 经查相关资料 ， 该 电解槽节 电可达 3 ， 从 谨 慎角度 预计 可节 约 2 。 4 1 直接节 能效 益 2 0 1 1年 电解 直 流 电耗 ： 1 4 3 0 1 6 7万 k W h a 每个 电解槽 平均 耗 电 ： 4 1 5 7万 k W h a 更 换5 0台电解槽 预计 节 电量 ： 4 1 5 7万 k W h a2 5 0=4 1 5 7万 k W h a 按使用寿命2 0年计算 ， 更新 5 0台电解槽可节 电 ： 4 1 5 72 0=8 3 1 4万 k W h 按电价0 5 1元 k W h计 算 ， 节约 电费 ： 8 3 1 4 万 k W h0 5 1元 k W h=4 2 4万元 。每 年节 约 电 费 2 1 2万元 。 4 2 节约 电解 槽检修 费 用 传统 电解 槽 使 用 寿命 1 2年 中检 修 次 数按 4次 计算 ， 每检修一台电解槽费用为 0 5万元 个 ， 更换 5 0台 电解 槽 可 节 约 检 修 费 用 ， 0 5万元 台 5 0台 4=1 0 0万元 。 5 结束语 乙烯基 树 脂 混凝 土 电 解槽 在 节 约 电能 的 同时 ， 具有优 良的整体耐腐蚀性能， 可改善湿法作业现场 环境 ， 杜绝 电解 槽渗 漏 电解液 的现象 ， 降 低 因电解 液 渗漏对设备及设施 的腐蚀造成 的备件及检修费用 ， 延长设备使用寿命 ， 更换下来的槽体经破碎筛分后 还可 以循环再利用 ， 不会形成固体废弃物 ， 为清洁的 工作环境提供了必要 的条件。 参 考文献 1 唐谟堂湿法冶金设备 M 长 沙 ： 中南 大学出版社 ， 20 0 6