吴培德

(金川集团股份有限公司，甘肃 金昌 737100)



广西金川公司40万t/a铜电解项目的防腐

吴培德

(金川集团股份有限公司，甘肃 金昌 737100)

本文介绍了广西金川公司新建40万t/年铜电解项目腐蚀环境、防腐设计，防腐新技术的应用，项目建成后经过2年试生产后的防护效果，可供同类项目建设参考。

铜电解; 防腐; 腐蚀环境

广西金川公司40万t/年铜电解项目是甘肃金川公司结合自身海外矿产资源的开发和产品消费终端市场的分布，选址在中国南海北部湾广西防城港市企沙工业园, 于2013年10月建成投产,该项目是近几年我国建设的大型有色金属加工项目之一。

广西金川公司40万t/年铜电解项目在建设初期，项目建设团队充分考虑了该项目在海边特殊的腐蚀环境，高度重视工程防腐问题，在借鉴金川公司几十年积累的许多成熟、实用防腐技术的基础上，结合防腐新技术的发展，对40万t/年铜电解项目设备设施的防腐技术进行了更新升级，采用了许多最新的防腐工艺、设备，电解项目建成后经过2年多的试生产，设备设施的防腐满足了生产运行要求，取得了良好的效果。

1 腐蚀环境

1.1 地理环境

(1)地理气象条件

海拔高度：0～9 m;

年平均气温: 22.2 ℃；

年平均降水量: 2 362.6 mm；

年平均相对湿度:大于84%(防城港市年平均78.9%)；

冬季多偏北风，夏季多偏南风；

全年主导风向:东北,频率: 30.5%；

次主导风向 :西南,频率: 8.4%；

年风速平均值:5 m/s。

该区域属南亚热带季风带，且台风活动频繁，平均每年约受1～3次台风或热低压影响，并常伴有暴雨或大暴雨，属于典型的沿海环境气候。

(2)园区环境分类

广西金川工业园年平均降雨量2 362 mm、年平均相对湿度大于80%，依据国家标准GB/T 15957—1995《大气环境腐蚀性分类》属于“潮湿型”强腐蚀环境。由于园区40万t/a矿产铜加工项目包括冶炼、电解、化工、选矿四个子项，园区大气含有一定浓度的SO2、SO3，且园区临海，建筑设施处在海岸线边上，属于海盐离子腐蚀严重区域，依据国际标准ISO12944—2和《工业建(构)筑物钢结构防腐蚀涂装质量检测、评定标准》(YB/T4390—2013)，园区大气属于“海洋工业大气”强腐蚀环境。

1.2 铜电解液腐蚀介质条件

铜电解液含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；温度：60～70 ℃；比重：1.25 t/m3。

2 40万t铜电解项目防腐

2.1 厂房设施防腐

(1)电解厂房为双跨396.4 m×(33 m+33 m)×16.7 m大型钢筋混凝土排架、钢屋架结构厂房。防腐设计执行《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB 50046—2008)标准。地面防腐方案：100厚碎石(卵石)灌砂夯实垫层，夯实系数≥0.9；C20混凝土垫层厚150；0.2厚塑料薄膜；二底三布两面环氧煤焦油玻璃丝布防腐层;环氧煤焦油胶泥砌筑200×300×65耐酸缸砖；MFE-3稀树脂涂刷缸砖面层。二楼楼面防腐：二底三布两面环氧煤焦油玻璃丝布防腐层;环氧煤焦油胶泥砌筑200×300×45耐酸缸砖。电解槽支架梁柱采用不饱和聚酯树脂(197)，玻璃钢防腐二底二布一毡二面。钢结构屋架、吊车梁防腐：表面处理Sa2.5级，刷三底三面高氯化聚乙烯含氟萤丹防腐涂料，干膜厚度≥200 um。排架柱、内墙、屋顶涂刷白色NJG防腐涂料，厚度≥220 um。厂房外墙刷丙烯酸外墙涂料(05J909-外墙11A-外涂3a)，颜色浅灰色。

(2)净化厂房为126.34 m×33 m×19.3 m钢筋混凝土框架、钢屋架结构、防腐方案同电解厂房。

(3)中间堆场为(分区储存粗硫酸铜、黑铜渣等)27 m×72 m×8.5 m钢结构厂房。因黑铜渣特殊的化学成分及储存环保要求，且工业园海拔低，中间堆场地面防腐既要防止储存物料从地上渗入地下，又要隔离地下水从下往上的返渗，影响物料的存储安全。对中间堆场地面采取了特殊防腐设计：素土夯实；300厚碎石(卵石)灌砂夯实垫层，夯实系数≥0.9；5 mm厚特种塑料防水膜；C20混凝土垫层厚200，内配Φ12双向钢筋150 mm×150 mm；二底三布二面环氧煤焦油玻璃钢隔离层；环氧煤焦油胶泥砌筑200 mm×300 mm×100 mm耐酸缸砖。钢结构防腐：表面处理Sa2.5级，刷三底三面高氯化聚乙烯含氟萤丹防腐涂料，厚度≥200 um。墙面及屋面采用YX114-300-600压型彩钢板，基板为G345中强板、厚0.7 mm，镀层采用镀锌铝，镀层含量180 kg/m2，双面氟碳烤漆，正面45 um，背面25 um。

2.2 关键设备防腐

2.2.1 电解槽防腐

电解槽为铜电解项目的关键生产设备，广西金川40万t铜/a电解项目采用了防腐新技术乙烯基酯树脂混凝土电解槽，共1 280台。电解槽树脂材料为环氧甲基丙烯酸乙烯基树脂；槽体施工为树脂混凝土整体一次成型，没有任何冷接或粘接；电解槽槽体强度、抗意外冲击能力和抗震性及其结构，专业制造单位经过了有限元分析计算，满足支撑电解液最大密度溶液重量、阳极板、阴极板和所有其他荷载(如槽间导电排、阴阳极吊架等)要求。电解槽所有预埋螺栓螺母材质均为316 L不锈钢。铜电解槽性能参数如表1。

改革开放以来，我国城镇化建设不断加快，但由于粗放的城市发展模式（地面硬化、填湖造地等），导致“城市病[1]”十分突出，主要表现为：（1）城镇化进程中湖泊水系减少，自然水体的调蓄能力降低，内涝频发；（2）城市污染物质的排放超过环境的承载能力，导致水质恶化，环境污染加剧；（3）水资源供需不平衡，水资源短缺问题日趋严重。大雨过后，“海潮”褪去，地下水源告急，城市的硬壳形成巨大的漏斗。即使完全按照美国、日本的标准，也很难摆脱“看海”的命运。“城市病”严重制约我国城市的可持续发展，在此背景下，“海绵城市”理论应运而生。

表1铜电解槽技术参数

尺寸/mm抗压强度/MPa抗折强度/MPa抗弯模量/GPa密度/kg·m-3体积电阻率/Ω·cm导热率/W·(m·K)-1热膨胀系数/m·℃-15810×1212×1400/1600(内径尺寸)6010×1352/1382×1760(外径尺寸)70～10022～252422503.5×10121.818×10-6

2.2.2 其它关键设备防腐

在铜电解项目中，对生产影响大、与防腐相关的其它关键设备有：电解专用吊车、净化过滤机、输液泵、溶液储槽。

(1)电解吊车：吊车工作环境在温度 15～50 ℃、室内潮湿酸性腐蚀性气体之中，项目中选用了澳大利亚超达技术有限公司提供的国际知名专用吊车。据资料介绍，防腐方案为：基层处理喷砂除锈Sa 2 1/2级；底层锌铬酸盐60 um；中间层环氧涂料 60 um；面层聚氨酯涂料80 um。

(2)过滤机：根据金川公司长期的铜电解生产经验，拉罗克斯过滤机净化电解液效果好，设备长周期运行性能稳定，未发现明显的腐蚀破坏现象。借鉴成熟经验，本项目过滤机选用奥图泰(上海)冶金设备技术有限公司提供的2台拉罗克斯净化过滤机(LSF-E36/36AV2)，过滤机壳体及结构材质为AISI 316 L，耐铜电解液腐蚀介质条件。

(3)输液泵：根据泵类在生产中的功能，主要分3种类型有电解液循环泵、电解液压滤泵、其它输液泵。电解液循环泵为柳州市酸王泵阀制造有限公司的6PNLB-DJ-35-25型泵，流量：500 m3/h，扬程：35 m，主要材质为CD-4MCu/316 L。电解液压滤泵型号为APP44-200C，流量：500 m3/h，扬程：40 m。泵体、叶轮材质为A890 3A双相不锈钢，泵轴为SS2324双相不锈钢。其它数量较多的小流量输液泵选用了靖江奥化IJ100-65-315型等，泵体主要材质为CD-4MCu/316L。

(4)溶液槽罐：电解液循环槽为12 000 mm×8 000 mm×2 800 mm方形FRP玻璃钢储槽，槽体玻璃钢树脂选用耐蚀性能优良的环氧乙烯基酯树脂，现场拼装施工，对接缝部位进行了增强，为防止槽体变形,在槽壁及顶盖部位采用了玻璃钢外包型钢加强处理。高位槽等其它溶液储槽采用整体缠绕FRP储罐。

2.3 废气处理装置防腐

广西金川40万吨/a铜电解项目为落实好国家相关环保管控要求,配置了3套废气处理装置。

(1)电除雾装置：为了治理电解工段溶液槽罐酸雾问题，在室外配置了1套SDDJ-39电除雾装置，把浓度≤900 mg/m3、废气量约100 000 m3/h的酸雾通过电场除雾达标排放。电除雾装置充分考虑了处理介质腐蚀条件，进行了防腐选材，电除雾主要结构材质为FRP，废气管为Φ1 600 m、壁厚15 mm缠绕FRP管；风机选用宝鸡华泰公司的材质为Ti2、型号为Y6-51-13D引风机。为了处理净化工段电蒸发器及溶液槽罐酸雾，配置了1套SDDJ-23电除雾装置，把浓度≤900 mg/m3、废气量约60 000 m3/h的酸雾通过电场除雾达标排放，该套电除雾装置防腐选材与前套类似。

(2)湍冲洗涤装置：为处理净化诱导脱铜工序酸雾废气，项目配置了1套SDA450湍冲洗涤塔，把温度≤70 ℃，浓度≤900 mg/m3(含硫酸酸雾、少量的水蒸气和砷化氢气体)180 000 m3/h废气通过碱液吸收，废气浓度<30 mg/m3达标排放。湍冲洗涤塔防腐：塔体(Φ4 500 mm×16 500 mm)环氧乙烯基酯树脂玻璃钢；废气管为Φ2 000 m、壁厚15 mm缠绕FRP管；风机选用防腐性能优良，材质为Ti2、型号为Y6-51-NO.16D的引风机。

2.4 管道及综合管网桥架防腐

管道在铜电解生产中发挥着输送物质和热能的重要作用。根据输送物料的腐蚀环境，综合考虑了不同部位工况条件，各种防腐管材的耐蚀性、强度、价格，参考借鉴了金川本部的应用验证效果。电解液循环管主要采用了多种管径的耐高温钢骨架复合管；电解上下液管采用了UPVC塑料管系列；电解阳极泥下渣管为DN300的CPVC塑料管；过滤机配316 L不锈钢管；换热器配TA2管；电解、净化厂房内供水管304不锈钢管。循环冷却水系统采用焊接碳钢管，明设管防腐外表面除锈Sa2.5级，刷NJG-2铁红底漆2遍，NJG-2绿色面漆3遍；地埋钢管外表面除锈后，采用H06特种环氧煤焦油二底二布四面(玻璃纤维布采用脱脂无碱或中碱)。

综合管网桥架为项目基础设施，采用钢筋砼立柱，钢结构桁架结构。混凝土立柱未采取防护措施，钢结构桁架防腐设计为：钢结构表面处理Sa2.5级；环氧富锌底漆60 um；环氧中间漆120 um；氟碳面漆2遍70 um，漆膜总厚度≥250 um。

3 运行效果

3.1 厂房设施

通过2年多的生产运行，电解厂房、净化厂房地面防腐效果良好，没有出现明显的腐蚀现象，尤其值得一提的是在一楼地面耐酸缸砖面层涂刷稀树脂浸入孔隙后，有效杜绝了电解液渗入耐酸缸砖孔隙造成的结晶膨胀腐蚀。电解槽支架梁柱防腐状况正常，需要特别说明的是，本项目所在地广西防城港企沙气候条件与内陆气候条件有显著的差异，企沙属南亚热带季风气候，雨季长，年平均降水量2 362.6 mm，大多时间湿度大于90%。在项目建设施工期，因湿度的影响，玻璃丝布易受潮，乙烯基树脂含有酯基遇潮会发白变质，玻璃钢防腐层发白、发粘、分层、不能完全固化，达不到防腐质量要求，按国家规范《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》(GB50212—2002)要求，该环境条件不具备施工要求。对此问题，项目建设防腐工程技师人员进行了施工技术创新，制作了树脂配置、玻璃丝布裁剪真空抽风室，配置了真空抽风设备尽量消除防腐材料的潮湿度；调整了树脂配合比，在玻璃钢糊完后，立即采用聚酯塑料布覆盖保护玻璃钢,隔离了潮湿空气对玻璃钢固化的影响。通过上述措施，消除了湿度因素造成的玻璃钢质量缺陷，保证了项目的正常施工工期。经过2年多的跟踪观察，未发现异常情况，说明支架梁柱的防腐质量是可靠的。电解厂房、净化厂房内墙及屋顶光滑洁白，本项目及金川本部的使用效果说明NJG防腐涂料是适合应用于铜电解厂房防腐的。钢结构屋架、吊车梁无明显的锈蚀出现，防腐漆膜完整、无开裂脱落，色泽饱满。电解厂房外墙防腐涂层由于受到海洋潮湿大气的腐蚀，出现了褪色现象。中间堆场墙面屋面固定彩钢板的螺栓头部产生了不同程度的锈蚀。

3.2 关键设备

(1)电解槽：电解槽是铜电解生产的关键设备，对产品质量和生产效益影响巨大，本项目采用的乙烯基树脂混凝土电解槽，截止目前已运行2年有余，各项性能良好。该电解槽与金川本部钢筋混凝土内衬玻璃钢铜电解槽相比，耐蚀性能优良，从根本上解决了钢筋混凝土内衬玻璃钢电解槽的技术缺陷[3-4]，尺寸精度及稳定性高，在生产中与进口电解专用吊车定位匹配性强，技术优势明显。目前乙烯基树脂混凝土电解槽在国内部分湿法冶金单位仍处于尝试使用阶段，本项目1280台全都采用该类电解槽，进入实质性应用阶段，推动了电解槽技术的进步，笔者后期仍将关注该类电解槽的长期使用性能。

(2)其它关键设备专用吊车、净化过滤机、输液泵、溶液储槽各项技术指标良好，运行正常，这类设备在金川本部已有成熟的应用经验，其耐蚀性已得到充分验证。

3.3 废气处理装置

3套废气处理装置运行良好，FRP湍冲洗涤塔、电除雾器、废气管道表面光滑平整，无纤维裸露，未出现渗漏、开裂、变形等其它腐蚀破坏现象，发挥了环保设施的功能，各项性能符合设计预期效果。

3.4 管道及综合管桥架

各种管道使用正常，未出现腐蚀渗漏、开裂等影响生产异常情况。

钢骨架PE复合管耐蚀性好、且具有一定的弹性，适应性强，电解液循环顺畅。UPVC塑料管价格便宜，施工方便，耐蚀性满足要求。TA2管、316 L不锈钢管、CPVC塑料管价格较贵，但在一些工序部位都发挥了耐蚀等特殊性能，保障了生产正常运行。循环水管防腐状况良好，尤其是H06特种环氧煤焦油玻璃钢对埋地管防护性能优良。

综合管网桥架钢结构桁架防腐漆膜总体良好，但桁架与钢筋砼立柱预埋接点部位出现了锈蚀，需防腐检修维护处理。桥架混凝土立柱未采取防腐措施，实为防护不足之处，需后续处理。

4 结束语

防腐是湿法冶金建设项目考虑的重要因素之一，本文介绍了广西金川公司新建的40万t/a铜电解项目腐蚀环境，详细介绍了本项目厂房设施、关键设备、废气处理装置、管道及桥架的防腐措施，大规模推广应用了乙烯基树脂电解槽，经过2年有余的生产实践检验，项目采取的防腐措施是科学合理的，项目防腐效果良好，可供同类项目建设参考。

[1] GB/T 15957—1995 大气环境腐蚀性分类[S].

[2] YB/T4390—2013工业建(构)筑物钢结构防腐蚀涂装质量检测、评定标准[S].

[3] 陈自江. 乙烯基树脂混凝土电解槽的性能及在湿法冶金中的应用[J]. 中国有色冶金, 2011, (5):29-33.

[4] 张诗光等.乙烯基整体树脂电解槽在镍电解中的应用[J].中国有色冶金, 2013, (3):42-45,49.

俄罗斯开发出从工业废弃物中提取稀土元素的技术

俄罗斯国立研究型技术大学莫斯科钢铁合金学院和俄罗斯国家原子能公司领先化学工艺研究院股份公司组成的研究团队，开发出从化肥生产的废弃物——磷石膏中提取具有重要战略意义的稀土元素的方法，从而减少稀土的进口。稀土被广泛用于激光、电子及电脑等高科技产品的生产，并以年产量15%的速度递增，中国是世界上最大的稀土生产国。俄罗斯用硫酸处理磷灰石来生产磷肥，其间产生的工业废弃物磷石膏约有3.2亿t，其中含有约80%～98%广泛用于建材行业的石膏成分以及80万t的稀土元素。这项创新型新技术可以一步解决三个问题：从工业废弃物中提取重要的稀土金属、建筑材料石膏，以及废弃物的回收再利用。

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

吴培德(1974—)，男，甘肃金昌，防腐工程师，长期从事镍、铜、钴、贵金属湿法冶金防腐技术工作。

2015-12-06

TF811

B

1672-6103(2016)05-0045-04