第一种,砼基内衬硬或软的PVC(聚氯乙烯塑料)。这是目前电镀行业目前使用最多的方案,该方案的平均寿命一般在2~3年;优点:施工简便、绝热、绝缘、耐蚀性好、成本低;不足:高温长时间使用,PVC老化,易开裂易变形翘曲,一旦开裂变形需要重新换掉,因此再次维修费用高。
第二种,砼基内衬乙烯基酯树脂玻璃钢。这是目前有色金属、黑色金属、氯碱等行业电解槽使用最多的方案,在2008年之前此方案的市场量非常大,至今为止,电解槽修补大多还是采用这种方案。目前的河南的朋友、安徽的朋友在江西、安徽、云南、甘肃等地干这类工程的较多,全国各地这样的工程公司都有。这个方案的平均使用寿命3~5年。该方案优点:机械强度高、抗冲击性能好(相对而言)、不易被刮伤损坏、绝缘性好、和基材粘结牢、局部损坏后易于修补且成本低、施工简单周期短、成本较合理等;该方案不足:需要专业玻璃钢衬里工人制作、现场施工气味大、冬季保养期长(周期长影响生产)、施工质量不佳基材处理不足容易导致玻璃钢与砼基层脱层、易受损坏(外力、温度、腐蚀的影响)、维修要停产间接经济损失大(电解质量、厂房等防护)、韧性耐冲击较热塑性材料PVC差等。这里需要提到内衬的玻璃钢的原料,目前使用最多的是乙烯基树脂、双酚A型不饱和聚酯树脂、呋喃树脂、环氧树脂。其中前面两种占绝大部分,根据耐腐蚀的介质浓度温度不同,要求苛刻时使用乙烯基树脂,要求不高时实际施工使用双酚A型不饱和聚酯更多。
第三种,砼基内衬PE(聚乙烯塑料)。和衬PVC的方案优缺点差不多,使用寿命也差不多,实际使用较PVC的少。
第四种,砼基内衬砖板。采用乙烯基酯树脂玻璃钢作隔离层、采用乙烯基酯树脂胶泥作粘结胶泥衬砌耐酸块材。耐酸块材主要有花岗岩、铸石板、耐酸陶瓷砖板。该方案的优点:耐蚀耐磨、寿命长;不足:造价高、制作和维修时间长工序多需专业工人。该方案现在应用已经很少了。
衬里型电解槽都具有共同的缺陷:槽底两端安装的管道和堵头(进出电解液和阳极泥用),因碰撞导致裂缝或脱落,或因温度和应力骤变导致线性膨胀系数大于砼基基材的衬里层出现裂缝或脱落。
第五种,花岗岩整体电解槽。优点:强度高,槽体小,材料成本低;缺点:使用寿命短,一般1-2年后就会出问题,一旦因腐蚀出现微裂纹则不易维护修补,加工更是个问题,已经不用了。
第六种,全塑PE(聚乙烯)电解槽。避免了衬塑方案内衬容易变形脱落的缺陷。制作过程和土建或钢结构同时进行,利用钢结构骨架(此时杂散电流也是个问题)或外套混凝土的支撑,利用铆钉或焊接绑扎的方式固定。优点:整体性好、耐腐蚀和耐温度频繁变化好。缺点:耐温上限不足(指的是PVC)、整体强度受限、造价高、加工难度大(指的是现场焊接难度大,焊缝强度上不去,如一次性整体成型的话,则尺寸规格又受限制)、易老化长时间易变形维修难、近几年上海哈佛耐腐蚀设备有限公司在这一方案的推广上做了很多工作。
第七种,全玻璃钢电解槽。厚度15mm~20mm的不饱和聚酯树脂或乙烯基酯树脂整体玻璃钢制成的,目前江浙、河北冀州地区制造商较多,如宜兴成套设备、杭州三耐、芜湖东方防腐、河北可耐特、枣玻集团等。整体玻璃钢电解槽和电镀槽也是用的较多的方案。整体玻璃钢电解槽目前采用较多的成型工艺还是手糊,中小型尺寸,耐蚀树脂选择为乙烯基酯树脂。优点:耐腐蚀性(选用乙烯基酯树脂的话)、强度高、整体性好、寿命长、易维修等。不足:造价高、需预制成型不可现场制作;由于中小型的玻璃钢电解槽的工作频率大,载荷大,应用场合电解温度高,且频繁交变,导致槽体容易变形(和厚度和树脂选型有关,市场上很多劣质的产品壁厚不过关,选择的树脂耐腐蚀和热变形温度不过关),一旦变形就容易导致开裂或渗漏。不同的金属电解液,适用情况也不一样,需要电解温度更高的锌,就不宜使用。为避免杂散电流,又不宜采用金属材质的钢结构进行加强,时间长了之后,槽体强度衰减明显。
第八种,全钾水玻璃混凝土电解槽。利用模板,在钢筋结构上浇注钾水玻璃混凝土料。一般壁厚80mm~100mm,采用石英砂、石英石、铸石粉等。优点:整体性强;不足:收缩大,易产生裂纹,最大缺陷是致密性不足,耐蚀和抗渗性能都不如呋喃树脂或乙烯基酯树脂电解槽、制作麻烦,该方案现在使用已经被淘汰了。
第九种,呋喃树脂整体混凝土电解槽。笔者朋友余波陈明在这方面做了不少推广工作。使用寿命达8年之久,在市场上已经有很多成功的案例。优点:耐蚀性能好、抗渗性能好、整体性好;不足:成型时对振动操作(提高密实度)要求较高、骨料配级难度大、固化放热高易开裂因此需专门的技术人员才可操作、不可使用碱性填料(会和呋喃树脂固化剂反应)导致成型材料成本及一次性制作成本都很高、后期维护修复成本也很高。更详细这方面的内容请参见文献[3]或咨询余波陈明。
第十种,整体乙烯基酯树脂混凝土电解槽。采用低放热型、低收缩、高韧性型乙烯基酯树脂配合粉料、短纤维、粗骨料等,辅以预设钢筋等加强筋,一次性浇注而成,使用寿命20年以上。较为成熟的制造商有:智利ANCOR TECMIN公司、河北可耐特复合材料有限公司等。难点:浇铸工艺需要事先按照大小尺寸设计好,不是一个农民工瞎折腾就能弄成的,需要有一定的施工技术基础的。优缺点:抗渗性好,耐腐蚀耐温好,但一次性投资较大,尽管不少人在推广它,但在国内还没有大批量使用,用得起这种整体乙烯基酯树脂电解槽的,一次性投资舍得这么投入的,只有大型国企,但是大型国企没多少领导愿意一下子就拍板使用。不过近两年用得越来越多,挤入这个领域的厂家很多,笔者熟知得就不下七八家。关于乙烯基酯树脂整体聚合物混凝土电解槽的详细介绍可参见文献[3]或咨询笔者。
第九种和第十种都是整体树脂混凝土电解槽。整体树脂混凝土电解槽的优点很明显:耐腐蚀、耐温性好、抗机械冲击、强度高、耐磨性好、变形小、吸水率低、抗渗性好、抗融冻性好、绝缘性好、无杂散电流跑漏、几乎无需维修、可回收循环、使用寿命长、经济性高、电解产品质量高、近几年市场需求量大(4000台/年)等。缺点:一次性投资过大、固化收缩大,因此对骨料配级有一定技术要求,对树脂的收缩也有更高的要求(不是阿猫阿狗都能做得出来的),甚至还需根据形状物料特性进行有限元分析设计电解槽的构造。无论是呋喃树脂,还是乙烯基酯树脂的整体混凝土电解槽,基本都具备压缩强度≥ 110Mpa、弯曲强度≥ 30Mpa、弹性模量≥ 18Gpa、密度在2.0kg/m3-2.3kg/m3、体积电阻率达1.3*1012Ωcm、介电强度≥7.9KV/mm、热导性约1.3W/mk、热膨胀系数6.8*10-6/℃-15.6*10-6/℃。