吳培德

(金川集團股份有限公司，甘肅 金昌 737100)

?

廣西金川公司40萬t/a銅電解項目的防腐

吳培德

(金川集團股份有限公司，甘肅 金昌 737100)

本文介紹了廣西金川公司新建40萬t/年銅電解項目腐蝕環(huán)境、防腐設計，防腐新技術的應用，項目建成后經(jīng)過2年試生產(chǎn)后的防護效果，可供同類項目建設參考。

銅電解; 防腐; 腐蝕環(huán)境

廣西金川公司40萬t/年銅電解項目是甘肅金川公司結合自身海外礦產(chǎn)資源的開發(fā)和產(chǎn)品消費終端市場的分布，選址在中國南海北部灣廣西防城港市企沙工業(yè)園, 于2013年10月建成投產(chǎn),該項目是近幾年我國建設的大型有色金屬加工項目之一。

廣西金川公司40萬t/年銅電解項目在建設初期，項目建設團隊充分考慮了該項目在海邊特殊的腐蝕環(huán)境，高度重視工程防腐問題，在借鑒金川公司幾十年積累的許多成熟、實用防腐技術的基礎上，結合防腐新技術的發(fā)展，對40萬t/年銅電解項目設備設施的防腐技術進行了更新升級，采用了許多最新的防腐工藝、設備，電解項目建成后經(jīng)過2年多的試生產(chǎn)，設備設施的防腐滿足了生產(chǎn)運行要求，取得了良好的效果。

1 腐蝕環(huán)境

1.1 地理環(huán)境

(1)地理氣象條件

海拔高度：0～9 m;

年平均氣溫: 22.2 ℃；

年平均降水量: 2 362.6 mm；

年平均相對濕度:大于84%(防城港市年平均78.9%)；

冬季多偏北風，夏季多偏南風；

全年主導風向:東北,頻率: 30.5%；

次主導風向 :西南,頻率: 8.4%；

年風速平均值:5 m/s。

該區(qū)域屬南亞熱帶季風帶，且臺風活動頻繁，平均每年約受1～3次臺風或熱低壓影響，并常伴有暴雨或大暴雨，屬于典型的沿海環(huán)境氣候。

(2)園區(qū)環(huán)境分類

廣西金川工業(yè)園年平均降雨量2 362 mm、年平均相對濕度大于80%，依據(jù)國家標準GB/T 15957—1995《大氣環(huán)境腐蝕性分類》屬于“潮濕型”強腐蝕環(huán)境。由于園區(qū)40萬t/a礦產(chǎn)銅加工項目包括冶煉、電解、化工、選礦四個子項，園區(qū)大氣含有一定濃度的SO2、SO3，且園區(qū)臨海，建筑設施處在海岸線邊上，屬于海鹽離子腐蝕嚴重區(qū)域，依據(jù)國際標準ISO12944—2和《工業(yè)建(構)筑物鋼結構防腐蝕涂裝質量檢測、評定標準》(YB/T4390—2013)，園區(qū)大氣屬于“海洋工業(yè)大氣”強腐蝕環(huán)境。

1.2 銅電解液腐蝕介質條件

銅電解液含H2SO4：180～200 g/L；Cu2+：45～55 g/L；Cl-≤0.15 g/L; Ni2+≤15 g/L; As≤7 g/L； Sb≤0.6 g/L；Bi≤0.5 g/L；溫度：60～70 ℃；比重：1.25 t/m3。

2 40萬t銅電解項目防腐

2.1 廠房設施防腐

(1)電解廠房為雙跨396.4 m×(33 m+33 m)×16.7 m大型鋼筋混凝土排架、鋼屋架結構廠房。防腐設計執(zhí)行《工業(yè)建筑防腐蝕設計規(guī)范》(GB 50046—2008)標準。地面防腐方案：100厚碎石(卵石)灌砂夯實墊層，夯實系數(shù)≥0.9；C20混凝土墊層厚150；0.2厚塑料薄膜；二底三布兩面環(huán)氧煤焦油玻璃絲布防腐層;環(huán)氧煤焦油膠泥砌筑200×300×65耐酸缸磚；MFE-3稀樹脂涂刷缸磚面層。二樓樓面防腐：二底三布兩面環(huán)氧煤焦油玻璃絲布防腐層;環(huán)氧煤焦油膠泥砌筑200×300×45耐酸缸磚。電解槽支架梁柱采用不飽和聚酯樹脂(197)，玻璃鋼防腐二底二布一氈二面。鋼結構屋架、吊車梁防腐：表面處理Sa2.5級，刷三底三面高氯化聚乙烯含氟螢丹防腐涂料，干膜厚度≥200 um。排架柱、內墻、屋頂涂刷白色NJG防腐涂料，厚度≥220 um。廠房外墻刷丙烯酸外墻涂料(05J909-外墻11A-外涂3a)，顏色淺灰色。

(2)凈化廠房為126.34 m×33 m×19.3 m鋼筋混凝土框架、鋼屋架結構、防腐方案同電解廠房。

(3)中間堆場為(分區(qū)儲存粗硫酸銅、黑銅渣等)27 m×72 m×8.5 m鋼結構廠房。因黑銅渣特殊的化學成分及儲存環(huán)保要求，且工業(yè)園海拔低，中間堆場地面防腐既要防止儲存物料從地上滲入地下，又要隔離地下水從下往上的返滲，影響物料的存儲安全。對中間堆場地面采取了特殊防腐設計：素土夯實；300厚碎石(卵石)灌砂夯實墊層，夯實系數(shù)≥0.9；5 mm厚特種塑料防水膜；C20混凝土墊層厚200，內配Φ12雙向鋼筋150 mm×150 mm；二底三布二面環(huán)氧煤焦油玻璃鋼隔離層；環(huán)氧煤焦油膠泥砌筑200 mm×300 mm×100 mm耐酸缸磚。鋼結構防腐：表面處理Sa2.5級，刷三底三面高氯化聚乙烯含氟螢丹防腐涂料，厚度≥200 um。墻面及屋面采用YX114-300-600壓型彩鋼板，基板為G345中強板、厚0.7 mm，鍍層采用鍍鋅鋁，鍍層含量180 kg/m2，雙面氟碳烤漆，正面45 um，背面25 um。

2.2 關鍵設備防腐

2.2.1 電解槽防腐

電解槽為銅電解項目的關鍵生產(chǎn)設備，廣西金川40萬t銅/a電解項目采用了防腐新技術乙烯基酯樹脂混凝土電解槽，共1 280臺。電解槽樹脂材料為環(huán)氧甲基丙烯酸乙烯基樹脂；槽體施工為樹脂混凝土整體一次成型，沒有任何冷接或粘接；電解槽槽體強度、抗意外沖擊能力和抗震性及其結構，專業(yè)制造單位經(jīng)過了有限元分析計算，滿足支撐電解液最大密度溶液重量、陽極板、陰極板和所有其他荷載(如槽間導電排、陰陽極吊架等)要求。電解槽所有預埋螺栓螺母材質均為316 L不銹鋼。銅電解槽性能參數(shù)如表1。

改革開放以來，我國城鎮(zhèn)化建設不斷加快，但由于粗放的城市發(fā)展模式（地面硬化、填湖造地等），導致“城市病[1]”十分突出，主要表現(xiàn)為：（1）城鎮(zhèn)化進程中湖泊水系減少，自然水體的調蓄能力降低，內澇頻發(fā)；（2）城市污染物質的排放超過環(huán)境的承載能力，導致水質惡化，環(huán)境污染加?。唬?）水資源供需不平衡，水資源短缺問題日趨嚴重。大雨過后，“海潮”褪去，地下水源告急，城市的硬殼形成巨大的漏斗。即使完全按照美國、日本的標準，也很難擺脫“看海”的命運?！俺鞘胁　眹乐刂萍s我國城市的可持續(xù)發(fā)展，在此背景下，“海綿城市”理論應運而生。

表1銅電解槽技術參數(shù)

尺寸/mm抗壓強度/MPa抗折強度/MPa抗彎模量/GPa密度/kg·m-3體積電阻率/Ω·cm導熱率/W·(m·K)-1熱膨脹系數(shù)/m·℃-15810×1212×1400/1600(內徑尺寸)6010×1352/1382×1760(外徑尺寸)70～10022～252422503.5×10121.818×10-6

2.2.2 其它關鍵設備防腐

在銅電解項目中，對生產(chǎn)影響大、與防腐相關的其它關鍵設備有：電解專用吊車、凈化過濾機、輸液泵、溶液儲槽。

(1)電解吊車：吊車工作環(huán)境在溫度 15～50 ℃、室內潮濕酸性腐蝕性氣體之中，項目中選用了澳大利亞超達技術有限公司提供的國際知名專用吊車。據(jù)資料介紹，防腐方案為：基層處理噴砂除銹Sa 2 1/2級；底層鋅鉻酸鹽60 um；中間層環(huán)氧涂料 60 um；面層聚氨酯涂料80 um。

(2)過濾機：根據(jù)金川公司長期的銅電解生產(chǎn)經(jīng)驗，拉羅克斯過濾機凈化電解液效果好，設備長周期運行性能穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)明顯的腐蝕破壞現(xiàn)象。借鑒成熟經(jīng)驗，本項目過濾機選用奧圖泰(上海)冶金設備技術有限公司提供的2臺拉羅克斯凈化過濾機(LSF-E36/36AV2)，過濾機殼體及結構材質為AISI 316 L，耐銅電解液腐蝕介質條件。

(3)輸液泵：根據(jù)泵類在生產(chǎn)中的功能，主要分3種類型有電解液循環(huán)泵、電解液壓濾泵、其它輸液泵。電解液循環(huán)泵為柳州市酸王泵閥制造有限公司的6PNLB-DJ-35-25型泵，流量：500 m3/h，揚程：35 m，主要材質為CD-4MCu/316 L。電解液壓濾泵型號為APP44-200C，流量：500 m3/h，揚程：40 m。泵體、葉輪材質為A890 3A雙相不銹鋼，泵軸為SS2324雙相不銹鋼。其它數(shù)量較多的小流量輸液泵選用了靖江奧化IJ100-65-315型等，泵體主要材質為CD-4MCu/316L。

(4)溶液槽罐：電解液循環(huán)槽為12 000 mm×8 000 mm×2 800 mm方形FRP玻璃鋼儲槽，槽體玻璃鋼樹脂選用耐蝕性能優(yōu)良的環(huán)氧乙烯基酯樹脂，現(xiàn)場拼裝施工，對接縫部位進行了增強，為防止槽體變形,在槽壁及頂蓋部位采用了玻璃鋼外包型鋼加強處理。高位槽等其它溶液儲槽采用整體纏繞FRP儲罐。

2.3 廢氣處理裝置防腐

廣西金川40萬噸/a銅電解項目為落實好國家相關環(huán)保管控要求,配置了3套廢氣處理裝置。

(1)電除霧裝置：為了治理電解工段溶液槽罐酸霧問題，在室外配置了1套SDDJ-39電除霧裝置，把濃度≤900 mg/m3、廢氣量約100 000 m3/h的酸霧通過電場除霧達標排放。電除霧裝置充分考慮了處理介質腐蝕條件，進行了防腐選材，電除霧主要結構材質為FRP，廢氣管為Φ1 600 m、壁厚15 mm纏繞FRP管；風機選用寶雞華泰公司的材質為Ti2、型號為Y6-51-13D引風機。為了處理凈化工段電蒸發(fā)器及溶液槽罐酸霧，配置了1套SDDJ-23電除霧裝置，把濃度≤900 mg/m3、廢氣量約60 000 m3/h的酸霧通過電場除霧達標排放，該套電除霧裝置防腐選材與前套類似。

(2)湍沖洗滌裝置：為處理凈化誘導脫銅工序酸霧廢氣，項目配置了1套SDA450湍沖洗滌塔，把溫度≤70 ℃，濃度≤900 mg/m3(含硫酸酸霧、少量的水蒸氣和砷化氫氣體)180 000 m3/h廢氣通過堿液吸收，廢氣濃度<30 mg/m3達標排放。湍沖洗滌塔防腐：塔體(Φ4 500 mm×16 500 mm)環(huán)氧乙烯基酯樹脂玻璃鋼；廢氣管為Φ2 000 m、壁厚15 mm纏繞FRP管；風機選用防腐性能優(yōu)良，材質為Ti2、型號為Y6-51-NO.16D的引風機。

2.4 管道及綜合管網(wǎng)橋架防腐

管道在銅電解生產(chǎn)中發(fā)揮著輸送物質和熱能的重要作用。根據(jù)輸送物料的腐蝕環(huán)境，綜合考慮了不同部位工況條件，各種防腐管材的耐蝕性、強度、價格，參考借鑒了金川本部的應用驗證效果。電解液循環(huán)管主要采用了多種管徑的耐高溫鋼骨架復合管；電解上下液管采用了UPVC塑料管系列；電解陽極泥下渣管為DN300的CPVC塑料管；過濾機配316 L不銹鋼管；換熱器配TA2管；電解、凈化廠房內供水管304不銹鋼管。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用焊接碳鋼管，明設管防腐外表面除銹Sa2.5級，刷NJG-2鐵紅底漆2遍，NJG-2綠色面漆3遍；地埋鋼管外表面除銹后，采用H06特種環(huán)氧煤焦油二底二布四面(玻璃纖維布采用脫脂無堿或中堿)。

綜合管網(wǎng)橋架為項目基礎設施，采用鋼筋砼立柱，鋼結構桁架結構?；炷亮⒅床扇》雷o措施，鋼結構桁架防腐設計為：鋼結構表面處理Sa2.5級；環(huán)氧富鋅底漆60 um；環(huán)氧中間漆120 um；氟碳面漆2遍70 um，漆膜總厚度≥250 um。

3 運行效果

3.1 廠房設施

通過2年多的生產(chǎn)運行，電解廠房、凈化廠房地面防腐效果良好，沒有出現(xiàn)明顯的腐蝕現(xiàn)象，尤其值得一提的是在一樓地面耐酸缸磚面層涂刷稀樹脂浸入孔隙后，有效杜絕了電解液滲入耐酸缸磚孔隙造成的結晶膨脹腐蝕。電解槽支架梁柱防腐狀況正常，需要特別說明的是，本項目所在地廣西防城港企沙氣候條件與內陸氣候條件有顯著的差異，企沙屬南亞熱帶季風氣候，雨季長，年平均降水量2 362.6 mm，大多時間濕度大于90%。在項目建設施工期，因濕度的影響，玻璃絲布易受潮，乙烯基樹脂含有酯基遇潮會發(fā)白變質，玻璃鋼防腐層發(fā)白、發(fā)粘、分層、不能完全固化，達不到防腐質量要求，按國家規(guī)范《建筑防腐蝕工程施工及驗收規(guī)范》(GB50212—2002)要求，該環(huán)境條件不具備施工要求。對此問題，項目建設防腐工程技師人員進行了施工技術創(chuàng)新，制作了樹脂配置、玻璃絲布裁剪真空抽風室，配置了真空抽風設備盡量消除防腐材料的潮濕度；調整了樹脂配合比，在玻璃鋼糊完后，立即采用聚酯塑料布覆蓋保護玻璃鋼,隔離了潮濕空氣對玻璃鋼固化的影響。通過上述措施，消除了濕度因素造成的玻璃鋼質量缺陷，保證了項目的正常施工工期。經(jīng)過2年多的跟蹤觀察，未發(fā)現(xiàn)異常情況，說明支架梁柱的防腐質量是可靠的。電解廠房、凈化廠房內墻及屋頂光滑潔白，本項目及金川本部的使用效果說明NJG防腐涂料是適合應用于銅電解廠房防腐的。鋼結構屋架、吊車梁無明顯的銹蝕出現(xiàn)，防腐漆膜完整、無開裂脫落，色澤飽滿。電解廠房外墻防腐涂層由于受到海洋潮濕大氣的腐蝕，出現(xiàn)了褪色現(xiàn)象。中間堆場墻面屋面固定彩鋼板的螺栓頭部產(chǎn)生了不同程度的銹蝕。

3.2 關鍵設備

(1)電解槽：電解槽是銅電解生產(chǎn)的關鍵設備，對產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效益影響巨大，本項目采用的乙烯基樹脂混凝土電解槽，截止目前已運行2年有余，各項性能良好。該電解槽與金川本部鋼筋混凝土內襯玻璃鋼銅電解槽相比，耐蝕性能優(yōu)良，從根本上解決了鋼筋混凝土內襯玻璃鋼電解槽的技術缺陷[3-4]，尺寸精度及穩(wěn)定性高，在生產(chǎn)中與進口電解專用吊車定位匹配性強，技術優(yōu)勢明顯。目前乙烯基樹脂混凝土電解槽在國內部分濕法冶金單位仍處于嘗試使用階段，本項目1280臺全都采用該類電解槽，進入實質性應用階段，推動了電解槽技術的進步，筆者后期仍將關注該類電解槽的長期使用性能。

(2)其它關鍵設備專用吊車、凈化過濾機、輸液泵、溶液儲槽各項技術指標良好，運行正常，這類設備在金川本部已有成熟的應用經(jīng)驗，其耐蝕性已得到充分驗證。

3.3 廢氣處理裝置

3套廢氣處理裝置運行良好，F(xiàn)RP湍沖洗滌塔、電除霧器、廢氣管道表面光滑平整，無纖維裸露，未出現(xiàn)滲漏、開裂、變形等其它腐蝕破壞現(xiàn)象，發(fā)揮了環(huán)保設施的功能，各項性能符合設計預期效果。

3.4 管道及綜合管橋架

各種管道使用正常，未出現(xiàn)腐蝕滲漏、開裂等影響生產(chǎn)異常情況。

鋼骨架PE復合管耐蝕性好、且具有一定的彈性，適應性強，電解液循環(huán)順暢。UPVC塑料管價格便宜，施工方便，耐蝕性滿足要求。TA2管、316 L不銹鋼管、CPVC塑料管價格較貴，但在一些工序部位都發(fā)揮了耐蝕等特殊性能，保障了生產(chǎn)正常運行。循環(huán)水管防腐狀況良好，尤其是H06特種環(huán)氧煤焦油玻璃鋼對埋地管防護性能優(yōu)良。

綜合管網(wǎng)橋架鋼結構桁架防腐漆膜總體良好，但桁架與鋼筋砼立柱預埋接點部位出現(xiàn)了銹蝕，需防腐檢修維護處理。橋架混凝土立柱未采取防腐措施，實為防護不足之處，需后續(xù)處理。

4 結束語

防腐是濕法冶金建設項目考慮的重要因素之一，本文介紹了廣西金川公司新建的40萬t/a銅電解項目腐蝕環(huán)境，詳細介紹了本項目廠房設施、關鍵設備、廢氣處理裝置、管道及橋架的防腐措施，大規(guī)模推廣應用了乙烯基樹脂電解槽，經(jīng)過2年有余的生產(chǎn)實踐檢驗，項目采取的防腐措施是科學合理的，項目防腐效果良好，可供同類項目建設參考。

[1] GB/T 15957—1995 大氣環(huán)境腐蝕性分類[S].

[2] YB/T4390—2013工業(yè)建(構)筑物鋼結構防腐蝕涂裝質量檢測、評定標準[S].

[3] 陳自江. 乙烯基樹脂混凝土電解槽的性能及在濕法冶金中的應用[J]. 中國有色冶金, 2011, (5):29-33.

[4] 張詩光等.乙烯基整體樹脂電解槽在鎳電解中的應用[J].中國有色冶金, 2013, (3):42-45,49.

俄羅斯開發(fā)出從工業(yè)廢棄物中提取稀土元素的技術

俄羅斯國立研究型技術大學莫斯科鋼鐵合金學院和俄羅斯國家原子能公司領先化學工藝研究院股份公司組成的研究團隊，開發(fā)出從化肥生產(chǎn)的廢棄物——磷石膏中提取具有重要戰(zhàn)略意義的稀土元素的方法，從而減少稀土的進口。稀土被廣泛用于激光、電子及電腦等高科技產(chǎn)品的生產(chǎn)，并以年產(chǎn)量15%的速度遞增，中國是世界上最大的稀土生產(chǎn)國。俄羅斯用硫酸處理磷灰石來生產(chǎn)磷肥，其間產(chǎn)生的工業(yè)廢棄物磷石膏約有3.2億t，其中含有約80%～98%廣泛用于建材行業(yè)的石膏成分以及80萬t的稀土元素。這項創(chuàng)新型新技術可以一步解決三個問題：從工業(yè)廢棄物中提取重要的稀土金屬、建筑材料石膏，以及廢棄物的回收再利用。

Anticorrosion engineering for the 400 kt/a copper electrolysis project in Guangxi Jinchuan Company

WU Pei-de

This paper introduced the corrosive environment and anti-corrosion design of 400 kt/a copper electrolysis project in Guangxi Jinchuan Company. Some new anti-corrosive technologies were adopted. After 2 years satisfactory results have been obtained，which can be used for reference in the similar projects.

copper electrolysis; anticorrosion; corrosive environment

吳培德(1974—)，男，甘肅金昌，防腐工程師，長期從事鎳、銅、鈷、貴金屬濕法冶金防腐技術工作。

2015-12-06

TF811

B

1672-6103(2016)05-0045-04