罐体成膜注胶堵漏技术在铜电解净化电蒸发设备修复的成功应用

【摘  要】：介绍了湿法铜冶炼电解液除杂系统中，通过电蒸发工艺技术除镍的过程中，由于内衬材料收缩率小，无弹性，电蒸发工艺温度的变化，设备在停车和开车的相互交换过程中，设备壳体钢板温度变化大，内部瓷砖受温度变化小，设备内部夹层也会随温度的升高，夹层空腔容积变大，从而变成负压，反之则是正压。在由正变成负的过程中就会吸入内部介质，从而造成夹层中聚集少量的酸液，酸液在高温的作用下加速腐蚀了设备的钢壳体。

针对电蒸发罐体出现的泄漏问题，并结合电蒸发除镍过程中，分析了电蒸发壳体泄漏的原因及修复的经济成本，体现了罐体成膜注胶堵漏技术的优点，通过实践证明了罐体成膜注胶堵漏技术在电蒸发槽体修复中的成功运用。

【关键词】：电蒸发  泄漏　罐体成膜　注胶堵漏  成功应用   修复成本

前言

以硫化镍铜精矿为火法原料，同时每年要处理高镍铜阳极板为40000吨，生产的铜阳极板送往电解工艺的电解过程中，确保生产阴极铜的质量，脱去电解液中的含镍成分（含镍达到163/m3.d-1），净化工段也采用成熟的电蒸发技术,处理电解液中的粗硫酸镍3.81kt/a。工艺流程从电解抽出的电解液通过电蒸发除镍等杂质，利用真空蒸发——电蒸发生产粗硫酸镍工艺。根据必须脱除的镍量每天抽取一定体积的脱铜终液送至高位槽，由高位槽连续自流至电热浓缩槽，蒸发后液由溢流入水冷结晶槽，连续搅拌冷却产出的结晶浆液溢流至带式真空过滤机分离出粗硫酸镍产品，滤液即回收酸返回电解工段。净化工段每天要处理净液量为254 m3/d的要求，通过4台电蒸发浓缩除镍工序，需要脱除的镍量为2076kg/d，给液流量：5.18m3/h，给液流量500KW单台电蒸发的处理能力为0.7m3/h·台，最终达到镍直收率：85%，进电蒸发的溶液量113.96m3/d，蒸发温度：170±5℃，蒸发终液含酸：1100g/l，水冷结晶温度：45℃，成份：含镍18%，游离酸10～12%。

1电蒸发概述

1.1目前国内也只有电蒸发可以处理电解液中的镍成分，但是电蒸发槽体使用寿命短。净化三系统电蒸发除镍工艺自2010年9月投入运行以来，电蒸发槽体受温度和酸液的影响，壳体出现了不同程度的泄漏现象，给继续使用带来了潜在的安全隐患，制约生产，影响产品质量。常规的检修方法是通过壳体重新砌砖的修复，修复时间长，检修费用高，面对公司严峻的经济形势，为了最优化的修复，我们采用罐体成膜注胶堵漏技术修复电蒸发槽体一台只用一周的检修时间，修复费用是常规检修方法费用的20%，就能产生最优化的修复效果。

1.2电蒸发设备情况:

1.2.1 铜电解一车间共有电蒸发装置4台。

名称	规格	操作气速	结构特点
电蒸发	电蒸发器（含控制系统）   TSH/1180/6	2.3m/s	碟形底、拱形支撑、高铝瓷条梁烟气分布、Uniflo管槽分酸、MESH PAD 捕沫装置

1.2.2 电蒸发结构：4台电蒸发均为内衬耐酸瓷砖的立式圆形钢塔，最外层为钢壳体，中间层是陶瓷纤维和槽体衬铅，最里层是KPI胶泥砌筑的耐酸瓷砖三层，出厂投入使用后，为了保证电蒸发的使用质量：衬铅的质量保证方法：一、往槽体内注满水24小时（请用户在现场提供水源）。建议在槽体最低处增设5-10mm捡漏孔。二、用5-10倍放大镜看衬铅层表面和焊缝处有无沙眼，有则补上。三、在怀疑有问题的地方解剖开，处理后再焊上。砌砖的质量保证方法：砌耐酸瓷砖最佳施工温度为18-30℃.温度过高则反应过快，施工极其困难，可采用冰水降低水玻璃温度，也可改在夜间施工或适当减少固化剂用量，以降低反应速度。当温度低于10℃时，凝固时间延长，易于流淌、变形、开裂，可采用预热骨料或加热养护的方法。在施工时，用户在现场提供220VAC电源，供现场施工时加热、保温使用。每砌完一层耐酸瓷砖后，用KP1稀胶泥刷砌缝两遍，4-5小时一遍。堵住毛细孔，增加抗渗透性。砌砖完工后常温养护14天才能投入使用。槽盖表面的防腐：槽盖表面底层的防腐与槽体表面处理方法相同，再在处理后的表面衬铅。槽盖内侧的防腐：4台槽盖内侧搪铅处理，搪铅厚度8mm。所有接管内衬（N1-N10）40-50 mm耐酸瓷管，一方面防腐、一方面降低铅的温度。电蒸发内部介质68%硫酸，温度170℃左右。

3电蒸发槽体泄漏的分析：

3.1设备泄漏情况：

4台电蒸发设备外表面存在被腐蚀现象，并且个别部位连片出现被腐蚀现象。如图所示：

file:///C:/Users/apple/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.giffile:///C:/Users/apple/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image003.jpg     file:///C:/Users/apple/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image005.jpg   

3.2 出现泄漏原因：

a、砌塔衬瓷砖的施工质量不高。主要原因如：①新瓷砖刷洗得不干净，保护得不好，水分高、未做好干燥。②胶泥调配比例不当，调配不匀，一次调配过多，使用时间超过半小时。或者胶泥水份含量过大。③胶泥在瓷砖面上不均匀周到，没有反复刮平。④砖缝大小不依，灰缝不均匀。⑤砌筑时每天砌筑层数太多。⑥砖缝没有很好地修补和进行两次以上的酸处理。⑦施工过程中固化剂配比存在缺陷，KPI胶泥固化时间不充分。⑧施工队伍缺乏专业砌筑人员，对施工质量没有把好关；

ｂ、设备升温中没有控制好升温曲线，内部胶泥的水份没有及时排出，造成设备在生产过程的高温将胶泥内部的水份变成气体，在设备夹层中分布着，开车的时候体积大，在夹层中呈现正压状态，并有扩散的趋势。有向设备内部吹入水蒸气的趋势。停车时水份在夹层中以液体形式出现，并呈负压状态。同时有从设备内部吸入介质的趋势。随着多次的开车和停车，存在空腔的夹层中吸入了酸性介质硫酸，硫酸在和夹层中的水份结合生成浓度更低的硫酸，并且在高温的作用下加速了腐蚀的速度。出现片状腐蚀就是局部的空腔被腐蚀的外部表现形式。

c、由于材料收缩率大，无弹性，设备在停车和开车的相互交换过程中，设备钢板温度变化大，内部瓷砖受温度变化小，设备内部夹层也会随温度的升高，空腔容积变大，从而变成负压。反之则是正压。在由正变成负的过程中就会吸入内部介质。从而造成夹层中聚集少量的酸液，酸液在高温的情况下直接腐蚀了设备的钢壳体。

4 设备打孔检查情况：

该系统采用罐体成膜注胶堵漏技术进行修复，设备预先打ф7mm注胶孔检查，发现设备夹层中存在一定量的酸泥，这说明设备内部瓷砖存在裂纹，硫酸通过内部细小裂纹被吸进设备夹层。夹层中的酸液在高温的状态下加速腐蚀设备钢壳体，最终使设备表面泄漏。我们认为只有将内部细小裂纹全部处理，并且在夹层中填充一种粘接剂将瓷砖与钢壳体粘接成为有机的一体，才能从根本上解决问题。

5 修复情况：

采用国内成熟的罐体成膜注胶堵漏技术，于2015年4月在铜电解一车间净化系统电蒸发设备上进行高压注胶堵漏修复处理，彻底解决了电蒸发设备的泄漏问题。同时，由于罐体成膜技术在铜厂铜电解一车间电蒸发设备上的成功应用，经过8个月的实验，效果良好。因此该技术有推广的有效价值。

5.1修复过程：

  第一步先对腐蚀穿孔的部位进行清洗，凉干后，使用3216半固体复合修复材料进行涂抹；第二步在注入的部位进行10mm316L钢板焊接；

file:///C:/Users/apple/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.giffile:///C:/Users/apple/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.giffile:///C:/Users/apple/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.giffile:///C:/Users/apple/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.giffile:///C:/Users/apple/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image008.jpg               file:///C:/Users/apple/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image010.jpg             file:///C:/Users/apple/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image012.jpg

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	file:///C:/Users/apple/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image014.gif		file:///C:/Users/apple/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image015.gif				file:///C:/Users/apple/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image016.gif

file:///C:/Users/apple/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image017.gif第三步在钢板上打ф7mm注胶孔，通过注胶机进行压力注胶；第四步封堵注胶孔；在修复过程中对设备外部进行了界区划分，重点部位进行了标示，设备腐蚀部位进行补焊钢板。对设备空腔部位用3216半固体复合修复材料进行高压灌注，要求填充饱满、严实。在设备外部每一界区依次用高压注胶泵进行注胶，保证每一个注胶部位填充饱满，使注入的胶液填满瓷砖与铅板之间及石铅板与钢板之间的间隙，使三者成为一体，注入胶液达到一定压力后，自动修复瓷砖与瓷砖之间胶泥缝泄漏部位，达到彻底堵漏目的。

对外部施工的同时在内部进行观察，发现有漏胶现象时，外部注胶工作暂时停止，内部及时处理。此时可以更换至其它界区继续进行注胶，待内部处理用材料2小时初凝后，再次对上次漏胶处进行高压注胶施工。对设备注胶部位通过反复多次高压注胶，保证工程质量。

5.2修复后情况：

修复工作完成后，进行了随机抽查验收，设备内部间隙全部填充饱满，修复材料固化情况良好。

6 经济效益论证：

作者张荣泽13919245874

根据目前4台电蒸发的运行工况，除1#电蒸发通过罐体成膜注胶堵漏技术修复完成后，另外3台因为严重泄漏停运。采用罐体成膜注胶堵漏技术修复一台费用仅仅是传统检修费用的20%。并且检修时间仅仅是传统检修时间的1/5。经济效益明显，小投入，大效果的检修模式，完全适应目前精益化检修的要求。

7 罐体成膜注胶堵漏技术

7.1  罐体成膜注胶堵漏技术介绍

罐体成膜注胶堵漏技术（专利号200710017693.3）主要是针对具有内衬的设备（如塔、槽、罐）泄漏部位进行修复，此技术施工方便快捷。首先是对设备泄漏部位进行电焊修复，其次在设备表面打出注胶孔，最后用高压注胶泵注入3216半固体复合修复材料，将钢体、石棉板、瓷砖结合为一体，在三者之间形成致密的结构层，阻断介质对设备钢体的腐蚀，达到从根本上修复的目的。

    罐体成膜注胶堵漏技术的主要特点是：不需要系统停车，无需检测设备内部泄漏点、施工简易、堵漏面广、强度较大、安全可靠等特点，待胶液固化成膜后，可以将腐蚀性介质和设备隔离开，并对设备砖体砌筑和外表钢板进行修复和保护，形成致密的保护层。

7.2  堵漏所用材料的性能特点

所用3216半固体复合修复材料是甘肃中顺石化工程装备有限公司的专利产品，完全满足制酸设备对腐蚀环境要求。3216半固体复合修复材料可耐浓硫酸，在酸性条件下完全可以固化。通过企业大量的实际应用，目前效果良好。

3216半固体复合修复材料技术指标

项目                技术参数

外观                       淡红色稠状液体    粘度 /Pa.s(23±2℃)         10    比重/d202                                 1.380～1.390    固结强度/MPa                  ≥10    膨胀倍数                     1～1.15    粘结强度/MPa                  ≥1    抗压强度/ MPa                 ≥7    耐寒性/℃                     -100    耐热性/℃                     +850    涂膜抗渗性能/ MPa            ≥0．8    耐酸性能      　　　　　　　98%浓硫酸加热至100℃，材料浸泡24h后取出检测重量无变化

8 结束语：

高温浓硫酸腐蚀性很强,如果生产过程中设备发生泄漏,１）存在严重的安全隐患；２）长期泄漏会造成设备的提前报废；３）会对设备及地面基础产生严重腐蚀,甚至会造成系统被迫停车,造成生产损失。同时设备生产进酸后,用普通材料修复不能很好固化,设备会反复泄漏。通过此次施工后,设备原有裂纹全部修复,内部钢板和瓷砖缝隙全部填充饱满,彻底解决了泄漏隐患，保证正常开车生产。1#电蒸发槽体从2015年4月修复完成至今，1#电蒸发槽体没有出现任何渗漏现象，保证了系统的正常运行，提高了生产效益。

综上所述，笔者建议对介质为高温浓硫酸或其他介质的衬里设备引起足够重视。若条件允许，在设备升温后，使用红外测温仪对设备外表面进行全面检查，发现温度不一致（温差在10度以上），需要停车进行处理。直至达到设备温差不大的情况。这样可以延长设备使用寿命，防止设备因为泄漏造成临时停车。

谢谢分享

槽子直接钢板内衬PFA就行了吧，修补起来也容易，贴瓷砖不可靠。