精品資料（2021-2022年收藏的）電解槽的設(shè)計論文

1、-題 目： 電解槽的設(shè)計姓 名： 楊倩 學(xué) 號： 200706023 專 業(yè)： 材料工程 指導(dǎo)教師： 劉柳 2010 年 5 月 摘要：電解是濕法冶金的主要方法之一，所用主要設(shè)備電解槽由槽體、電解液、陽極和陰極組成 ，電解就是通過陰陽極在電解液中的電子遷移，得到所需金屬的方法。在電解槽的設(shè)計中，電解槽內(nèi)襯是影響槽體的主要原因之一，構(gòu)成材料必須耐腐蝕、具有良好的絕緣性、熱導(dǎo)性、及高強度。經(jīng)研究分析，玻璃鋼材料優(yōu)越于炭素材料，是替代炭素材料電解槽內(nèi)襯的理想材料。關(guān)鍵詞：電解槽，電解，電極，電解槽內(nèi)襯，陰極，陽極，玻璃鋼材料，炭素材料Abstract Electrolysis is one of t

2、he main methods hydrometallurgy, the main equipment used in electrolytic cell by the tank, electrolyte, anode and cathode composition, electrolysis is the negative pole of the electron mobility in the electrolyte, to obtain the required method of metal. The design of the electrolyzer, electrolyzer t

3、ank lining is one of the main effects, constitute material must be corrosion-resistant, has good insulation, thermal conductivity, and high strength. After analysis, the glass is superior to carbon steel materials, is an alternative carbon material an ideal material for electrolytic cell lining.Key

4、words Electrolyzer, electrolysis, electrode, electrolytic cell lining, cathode, anode, glass fiber reinforced materials, carbon materials 1目錄目錄一、 電解槽綜述.11.1 電解槽的簡述.11.2 電解槽存在的問題.31.3 電解槽.31.3.1 電解槽結(jié)構(gòu) .41.3.2 電解槽內(nèi)部部件材質(zhì).6二、電解槽內(nèi)襯 .92.1 電解槽的內(nèi)襯材料.92.2 玻璃鋼材料和碳素材料性能分析 .92.2.1 玻璃鋼材料 .102.2.2 碳素材料.152.2.3 炭素

5、材料和玻璃鋼材料的比較.19三、結(jié)論 .201一、一、 電解槽綜述電解槽綜述1.11.1 電解槽的簡述電解槽的簡述電解槽是電解所用的主題設(shè)備。所謂電解（Electrolysis）是將電流通過電解質(zhì)溶液或者熔融態(tài)物質(zhì)（又稱電解液） ，在陰極和陽極上引起氧化還原反應(yīng)的過程，電化學(xué)電池在外加電壓時可以發(fā)生電解過程。即電流通過物質(zhì)而引起化學(xué)變化的過程，是物質(zhì)失去或獲得電子的過程。此過程一般是在電解池中進(jìn)行，電解池是由分別侵沒在含有正、負(fù)離子的溶液中的陰陽兩個電極構(gòu)成，電流流進(jìn)負(fù)電極（陰極） ，溶液中帶有正電荷的正離子遷移到陰極，與電子結(jié)合，變成中性的元素或分子；帶負(fù)電荷的負(fù)離子遷移到另一電極（陽極）

6、，給出電子，變成中性元素或分子。電解在現(xiàn)今廣泛用于冶金工業(yè)中，如從礦石或化合物中提取金屬（電解冶金）或提純金屬（電解提純） ，以及從溶液中沉積出金屬（電鍍） 。下圖是電解的原理：2電解槽中文(Dian Jie Cao);英文(Electrolyzer)。所謂電解槽 :就電解質(zhì)儲存槽叫電解槽 。電解槽材質(zhì)種類 :PP/PPN/FRP/CPVC/PVDF。電解槽可分為隔膜電解槽和無隔膜電解槽兩類。隔膜電解槽又可分為均向膜(石棉絨）、離子膜及固體電解質(zhì)膜（如-Al2O3）等形式；無隔膜電解槽又分為水銀電解槽和氧化電解槽等。 工業(yè)中使用的電解槽由槽體、電解液、陽極和陰極組成，多數(shù)用隔膜將陽極室和陰極室

7、隔開。按電解液的不同分為水溶液電解槽、熔融鹽電解槽和非水溶液電解槽三類。當(dāng)直流電通過電解槽時 ,在陽極與溶液界面處發(fā)生氧化反應(yīng) ,在陰極與溶3液界面處發(fā)生還原反應(yīng)，以制取所需產(chǎn)品。對電解槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,合理選擇電極和隔膜材料 ,是提高電流效率、降低槽電壓、節(jié)省能耗的關(guān)鍵。目前電解槽正朝大容量、低能耗方向發(fā)展。1.21.2 電解槽存在的問題電解槽存在的問題隨著科技的快速發(fā)展，技術(shù)的成功開發(fā)以及各項新技術(shù)的綜合利用，越來越多的工廠使用產(chǎn)量大、自動化程度高、環(huán)保節(jié)能、電流效率達(dá)93%95%的電解槽。由于環(huán)保法規(guī)的日趨嚴(yán)格及國家產(chǎn)業(yè)政策的要求，許多側(cè)插自焙鋁電解槽都要足部改造為中間下料的小型預(yù)焙鋁

8、電解槽。（鋁電解槽是一種特殊的高溫冶煉設(shè)備，它不僅要起到盛裝鋁液，高溫熔融氯化鹽電解質(zhì)作用，而且底部炭塊要有良好的導(dǎo)電性及抗鈉、電解質(zhì)侵蝕能力，側(cè)襯材料具有良好的導(dǎo)熱、抗氧化性能。）對于中間下料預(yù)焙槽技術(shù)氧化鋁集中在中間加入，邊部氧化鋁濃度相對較低，是的側(cè)部炭塊失去保護(hù)，直接與電解質(zhì)、鋁液、氧化氣氛接觸，易被氧化、沖刷，加速側(cè)部炭塊的剝落、破損。側(cè)部炭襯很薄時，容易紅爐幫，給電解槽的操作帶來困難，稍有不慎就會造成側(cè)部漏爐，影響電解槽壽命，造成很大經(jīng)濟(jì)損失。因此急需開發(fā)一種導(dǎo)熱性好、耐侵蝕、抗氧化、絕緣性好的新型側(cè)襯材料，使電解槽側(cè)部形成穩(wěn)定的爐幫，理想的爐膛形狀，減少水平電流，提高電流效率，防

9、止電解槽側(cè)部的早期破損，延長電解槽壽命。1.31.3 電解槽電解槽電解槽因內(nèi)部部件材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、安裝等不同表現(xiàn)出不同的性能與特點。兩家大型銅電積廠的工作參數(shù)如下表所示。4大型電積廠的電解槽的工作參數(shù) 【1】1.3.1 電解槽結(jié)構(gòu)（1）例如按電極的連接方式，可分為單極式和復(fù)極式兩類電解槽。單極式電解槽中同極性的電極與直流電源并聯(lián)連接，電極兩面的極性相同，即同時為陽極或同時為陰極。復(fù)極式電解槽兩端的電極分別與直流電源的正負(fù)極相連，成為陽極或陰極。電流通過串聯(lián)的電極流過電解槽時，中間各電極的一面為陽極，另一面為陰極 ,因此具有雙極性。當(dāng)電極總面積相同時 ,復(fù)極式電解槽的電流較小，電壓較高，所需直流電源

10、的投資比單極式者省。復(fù)極式一般采用壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)形式，比較緊湊。但易廠名廠名圣曼紐爾圣曼紐爾NCCM生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力/t/a66000167000數(shù)量/個1881120材料水泥水泥水泥襯里PVCPb，6%Sb，PVC尺寸（長*寬*高）/m6*1.25*1.44.6*1.1*1.4陽極，陰極數(shù)61.6041,40 或或 61,60巡查系統(tǒng)紅外線目視目視清槽周期/d60150酸霧控制聚乙烯小球2cmPVC 球球電解槽電解槽進(jìn)液方式底邊盤管上部進(jìn)液上部進(jìn)液5漏電和短路，槽結(jié)構(gòu)和操作管理比單極式復(fù)雜。單極式電解槽截面一般為長方形或方形，圓筒形占地大 ,空間利用率低 ,采用較少。（2）在電解槽中，基本上都用

11、隔膜將陰、陽極室隔開 ，隔膜可以防止陰、陽兩極產(chǎn)物混合，避免可能發(fā)生的有害反應(yīng)。隔膜需有一定的孔隙率，能使離子通過，而不使分子或氣泡通過，當(dāng)有電流流過時，隔膜的歐姆電壓降要低。這些性能要求在使用過程中基本不變，并且要求在陰、陽極室電解液的作用下，有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強度。電解水時，陰、陽極室的電解液相同，電解槽的隔膜只需將陰、陽極室隔開，以保證氫、氧純度，并防止氫氧混合發(fā)生爆炸。更多見的比較復(fù)雜的情況是電解槽中陰、陽極室的電解液組成不同。這時隔膜還需要阻止陰、陽極室電解液中電解產(chǎn)物的相互擴(kuò)散和作用，如氯堿生產(chǎn)中隔膜法電解槽中的隔膜，可以增大陰極室氫氧離子向陽極室擴(kuò)散和遷移的阻力。隔膜由惰性

12、材料制作，如氯堿工業(yè)中長期使用的石棉隔膜。但石棉隔膜性能不穩(wěn)定，當(dāng)鹽水中含有鈣、鎂雜質(zhì)時，容易在隔膜中生成氫氧化物沉淀，降低透過率；在比較高的溫度和在電解液作用下，還會發(fā)生膨脹、松脫。為此可以在石棉中加入樹脂作為增強材料，或以樹脂為主體做成微孔隔膜，在穩(wěn)定性和機(jī)械強度方面都有很大改進(jìn)。近年來氯堿生產(chǎn)開發(fā)的陽離子交換膜是新型的隔膜材料。它具有對離子透過的選擇性，可使氯離子基本上不進(jìn)入陰極室，從而可以制得氯化鈉含量極低的堿液。6電解槽示意圖1.3.2 電解槽內(nèi)部部件材質(zhì)電解槽由整體的聚合物混合凝土制成，安裝時下面鋪襯了聚乙烯板，以防止溢出的電解液造成短路。電解槽內(nèi)襯,不同位置所起的作用不同,生產(chǎn)過

13、程中所受到的影響也不同。因此,應(yīng)該依據(jù)不同位置內(nèi)襯的作用采用不同的材質(zhì),不同的配置方式,以實現(xiàn)最大限度發(fā)揮每種材料的正面作用,降低其負(fù)面影響,最大限度提高電解槽壽命,降低生產(chǎn)過程中的額外能量消耗。鋁電解側(cè)部砌筑傳統(tǒng)用耐火磚，在使用中液體電解質(zhì)滲透時易損壞，我廠和科研單位合作，開發(fā)出鋁電解槽高強防滲澆注料，選用合理的鋁硅系原料，引入復(fù)合結(jié)合劑和多種添加劑，混練澆注鋁電解槽側(cè)部，當(dāng)液體電解質(zhì)從碳磚縫隙滲出時會反應(yīng)生成致密的玻璃體狀霞石，阻擋延續(xù)滲入，7并具有強度、體密小、導(dǎo)熱系數(shù)低，施工方便等特點，產(chǎn)品在十多家鋁廠電解槽上應(yīng)用，得到廠家的高贊和好評?！?】高強防滲澆注料技術(shù)性能見下表：項目單位DF

14、GLSiO2+Al2O3%903 s* o 耐火度 3 s* o& P+ m5 b& j & P+ m5 b& j 38 z7 x! z; Q2 . _1690體積密度11024hg/cm32.211024h5.0抗折強度10003hMPa6 S# 4 v/ G4 A/ W9 H* O10.011024h35.03 U6 O8 u+ / f4 l8 r耐壓強度10003hMPa# W m a9 h( - y. a F1 Z6 _60.0燒后線變化率10003h%-0.3導(dǎo)熱系數(shù)700W/m.k0.6鋁電解槽用高強輕質(zhì)澆注料世界工業(yè)的發(fā)展節(jié)能、環(huán)保提出更新更高的要

15、求，工業(yè)爐窯的進(jìn)步，爐窯的降耗、節(jié)能列入設(shè)計重要指標(biāo)。% Z X4 s: 我單位長期探索、實踐、開發(fā)出適應(yīng)電解槽應(yīng)用的輕質(zhì)保溫耐火材料。采用輕質(zhì)高強澆注料，對降低電解槽外殼溫度和節(jié)約能源有良好作用。輕質(zhì)保溫澆注料技術(shù)性能見下表：68項目/性能指標(biāo)/牌號輕質(zhì)高強澆注料Al2O3 % DQ-0.6DQ-0.8DQ-1.0DQ-1.2DQ-1.4DQ-1.6303535404040體積密度 g/cm311024h $ f1 P; G6 : l! f4 F, T0.650.851.051.251.451.6511024h1.702.605.508.012.020.0耐壓強度MPa10003h1.52.

16、04.506.08.015.0燒后線變化率 %( m% l. |$ G e& A10003h -1.5-1.2-1.0-0.95-0.8-0.5熱導(dǎo)率 700! U& V9 L; p) q. Y GW/m.k / B# Q% B+ w/ K5 b0.210.230.250.300.350.429二、電解槽內(nèi)襯二、電解槽內(nèi)襯2.12.1 電解槽的內(nèi)襯材料電解槽的內(nèi)襯材料長期以來人們一直采用炭素產(chǎn)品作為電解槽的側(cè)部內(nèi)襯材料。以無煙煤為主要原料生產(chǎn)的普通炭塊或半石墨質(zhì)炭塊，雖然能滿足鋁電解生產(chǎn)的基本要求，但存在著許多炭素材料本身固有的不足，融容易被高溫的冰晶石電解質(zhì)侵蝕，金屬鈉的潛入

17、使碳晶格的層間距增大，導(dǎo)致體積膨脹，強度降低。吸收了鈉鹽的炭素材料的線膨脹系數(shù)比普通碳素材料打 34 倍，內(nèi)襯的膨脹使槽殼變形。許多研究結(jié)果及工業(yè)試驗表明，玻璃鋼是比較理想的取代炭塊的鋁電解槽側(cè)襯材料。大量的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明，使用這種側(cè)襯材料具有以下優(yōu)點：【3】（1） 使用壽命長，與外國同類產(chǎn)品使用壽命相當(dāng);（2） 強度高，是傳統(tǒng)電解槽強度的 2.5 倍以上；（3） 減小占地面積，節(jié)約廠房投資；（4） 免維護(hù)，提高電解槽的利用率 ；（5） 尺寸精度好、易安裝、易調(diào)整 ；（6） 提高產(chǎn)品品質(zhì)；（7） 凈化環(huán)境；（8） 可提高電流效率。 玻璃鋼材料與傳統(tǒng)碳基材料不同的性質(zhì)決定了它們構(gòu)成電解槽的優(yōu)劣

18、，為了適應(yīng)快速的社會發(fā)展，需要制造出更好，更有發(fā)展前景的電解槽。因此有必要了解這兩種材料用作側(cè)襯時性質(zhì)的不同之處。影響著兩種材料作10為側(cè)襯材料的主要因素為：化學(xué)組成、電阻率、抗氧化性、耐腐蝕和導(dǎo)熱率。2.22.2 玻璃鋼材料和碳素材料性能分析玻璃鋼材料和碳素材料性能分析2.2.1 玻璃鋼材料玻璃鋼 FRP(Fiberglass Reinforced Plastics 亦稱作 GRP，Glass Reinforced Plastics ，或 Glass fibre reinforced plastics (GFRP)即纖維強化塑料，一般指用玻璃纖維增強不飽和聚脂、 環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂基體。玻璃

19、鋼學(xué)名玻璃纖維增強塑料。它是以玻璃纖維及其制品（玻璃布、帶、氈、紗等）作為增強材料，以合成樹脂作基體材料的一種復(fù)合材料。復(fù)合材料的概念是指一種材料不能滿足使用要求，需要由兩種或兩種以上的材料復(fù)合在一起，組成另一種能滿足人們要求的材料，即復(fù)合材料。例如，單一種玻璃纖維，雖然強度很高，但纖維間是松散的，只能承受拉力，不能承受彎曲、剪切和壓應(yīng)力，還不易做成固定的幾何形狀，是松軟體。如果用合成樹脂把它們粘合在一起，可以做成各種具有固定形狀的堅硬制品，既能承受拉應(yīng)力，又可承受彎曲、壓縮和剪切應(yīng)力。這就組成了玻璃纖維增強的塑料基復(fù)合材料。由于其強度相當(dāng)于鋼材，又含有玻璃組分，也具有玻璃那樣的色澤、形體、耐

20、腐蝕、電絕緣、隔熱等性能，象玻璃那樣，歷史上形成了這個通俗易懂的名稱“玻璃鋼” 。 以玻璃纖維或其制品作增強材料的增強塑料，稱謂為 玻璃纖維增強塑料 ，或稱謂玻璃鋼。由于所使用的樹脂品種不同，因此有聚酯玻璃鋼、環(huán)氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼之稱。2.2.1.1 玻璃鋼理化性能：玻璃鋼裁量主要性能指標(biāo)拉伸強度彎曲強度剪切強度壓縮強度彈性模量泊松密度11比t=180MPaw=170MPas=100MPac=180MPaE=10GPa=0.3=1.8(1) 輕質(zhì)高強相對密度在 1.52.0 之間，只有碳鋼的 1/41/5，可是拉伸強度卻接近，甚至超過碳素鋼，而比強度可以與高級合金鋼相比。因此，在航空、火箭、

21、宇宙飛行器、高壓容器以及在其他需要減輕自重的制品應(yīng)用中，都具有卓越成效。某些環(huán)氧 FRP 的拉伸、彎曲和壓縮強度均能達(dá)到 400Mpa以上。SZS 電解槽采用乙烯基酯樹脂和石英沙做基料，在一定溫度下整體澆鑄而成，抗壓強度80MPa，是傳統(tǒng)砼基電解槽強度的 2.5 倍以上，能有效解決電解槽在使用中陰陽極碰撞等原因而造成的損壞。(2) 耐腐蝕性能好FRP 是良好的耐腐材料，對大氣、水和一般濃度的酸、堿、鹽以及多種油類和溶劑都有較好的抵抗能力。已應(yīng)用到化工防腐的各個方面，正在取代碳鋼、不銹鋼、木材、有色金屬等。(3) 電性能好是優(yōu)良的絕緣材料，用來制造絕緣體。高頻下仍能保護(hù)良好介電性。微波透過性良好

22、，已廣泛用于雷達(dá)天線罩。(4) 熱性能良好FRP 熱導(dǎo)率低，室溫下為 1.251.67kJ/（mhK） ，只有金屬的1/1001/1000，是優(yōu)良的絕熱材料。在瞬時超高溫情況下，是理想的熱防護(hù)和耐燒蝕材料，能保護(hù)宇宙飛行器在 2000以上承受高速氣流的沖刷。(5) 可設(shè)計性好 可以根據(jù)需要，靈活地設(shè)計出各種結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，來滿足使用要求，可以使產(chǎn)品有很好的整體性。12 可以充分選擇材料來滿足產(chǎn)品的性能，如：可以設(shè)計出耐腐的，耐瞬時高溫的、產(chǎn)品某方向上有特別高強度的、介電性好的，等等。(6) 彈性模量低FRP 的彈性模量比木材大兩倍，但比鋼（E=2.1106）小 10 倍，因此在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中常感到剛性不

23、足，容易變形長期耐溫性差 (7) 一般 FRP 不能在高溫下長期使用，通用聚酯 FRP 在 50以上強度就明顯下降，一般只在 100以下使用；通用型環(huán)氧 FRP 在 60以上，強度有明顯下降。但可以選擇耐高溫樹脂，使長期工作溫度在200300是可能的。 (8) 老化現(xiàn)象 老化現(xiàn)象是塑料的共同缺陷，F(xiàn)RP 也不例外，在紫外線、風(fēng)紗雨雪、化學(xué)介質(zhì)、機(jī)械應(yīng)力等作用下容易導(dǎo)致性能下降。 (9) 層間剪切強度低層間剪切強度是靠樹脂來承擔(dān)的，所以很低?？梢酝ㄟ^選擇工藝、使用偶聯(lián)劑等方法來提高層間粘結(jié)力，最主要的是在產(chǎn)品設(shè)計時，盡量避免使層間受剪。2.2.1.2 玻璃鋼的用途玻璃鋼是近五十多年來發(fā)展迅速的一

24、種復(fù)合材料。玻璃纖維的產(chǎn)量的都是用來制造玻璃鋼。玻璃鋼硬度高，比鋼材輕得多。噴氣式飛機(jī)上用它作油箱和管道，可減輕飛機(jī)的重量。登上月球的宇航員們，他們身上背著的微型氧氣瓶，也是用玻璃鋼制成的。玻璃鋼加工容易，不銹不爛，不需油漆。我國已廣泛采用玻璃鋼制造各種小型汽艇、救生艇、游艇，以及汽車制造業(yè)等，節(jié)約了不少鋼材。 可制作玻璃鋼瓦，又稱透明瓦 .是和鋼結(jié)構(gòu)配套使用的采光材料，其主要由高性能 上膜、強化聚脂和玻璃纖維 組成，其中上膜要起到很好13的抗紫外線抗靜電的作用，抗紫外 線是為了保護(hù) FRP 采光板的聚酯 不發(fā)黃老化，過早失透光特性?？轨o 電是為了保證表面的灰塵輕易被雨水沖走或被風(fēng)吹走，維持清

25、潔美觀的 表面。由于其穩(wěn)定的質(zhì)量、經(jīng)久耐用的特點，深受顧客的歡迎，產(chǎn)品可廣泛使用在工業(yè) /商業(yè)/民用建筑額屋面和墻面。涉及這些產(chǎn)業(yè)部門應(yīng)用的主要玻璃鋼產(chǎn)品類別，有：礦山通風(fēng)設(shè)備、煉焦及相關(guān)設(shè)備、稀土冶煉及鐵合金冶煉相關(guān)設(shè)備、冷軋及電鍍設(shè)備，輸變電設(shè)備、 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、火力發(fā)電用水管、冷卻水設(shè)備、電力管理及維修工器具，煤礦鳳筒、隔爆水袋、防爆裝置，石油開采相關(guān)部件及設(shè)備、石油化工設(shè)備，化工設(shè)備、化工建筑用材、礦山通風(fēng)設(shè)備，電動機(jī)部件、零配件、電鍍設(shè)備、風(fēng)力發(fā)電機(jī)及部件，紡織印染設(shè)備、設(shè)施及部件，汽車制造用材及部件、汽車維修用材、摩托車制造用材及部件，鐵路機(jī)車車輛用材及相關(guān)設(shè)施、鐵路信號系統(tǒng)用材及

26、相關(guān)部件，各種各類江河湖海船艇、大型鋼船艇配套零部件及附屬設(shè)施，建筑設(shè)施及用材、衛(wèi)生間、廚房、門窗、波形瓦、冷卻塔、建筑通風(fēng)空調(diào)設(shè)施、建筑模板等，輕工日用化學(xué)及造紙業(yè)用的相關(guān)設(shè)施、家用電器、酒類、制革、家俱用材，食品貯罐用途，電子工業(yè)用設(shè)備、生活消費品用材及電子設(shè)備配件，郵電電信器材配套設(shè)施，體育器械、游樂器材及相關(guān)設(shè)施，農(nóng)業(yè)噴灌設(shè)備、暖房溫室、農(nóng)機(jī)具配件、冷庫、水產(chǎn)養(yǎng)殖，商業(yè)柜臺、商業(yè)包裝箱、商用冷藏庫，醫(yī)藥工業(yè)設(shè)施及醫(yī)療衛(wèi)生用途等等。2.2.1.3 不同樹脂玻璃鋼的耐化學(xué)侵蝕性能(1)通用聚酯玻璃鋼通用聚酯樹脂一本不能用于制造化工防腐設(shè)備，僅用于非氧化性礦物酸和中等程度的腐蝕介質(zhì)。試驗證明

27、，在下列介質(zhì)中可在 50環(huán)境中使用：酸類：10%醋酸、檸檬酸、脂肪酸、1%乳酸、油酸、苯甲酸、硼14酸；鹽類：硫酸鋁、氯化銨、10%硫酸銨、氯化鈣（飽和） 、硫酸鈣、硫酸銅（飽和） 、氯化高鐵、硝酸銨、硫酸高鐵、氯化亞鐵、氯化鎂、硫酸鎂、氯化鎳、硫酸鎳、氯化鉀、10%氯化鈉通用聚酯玻璃鋼不能在下列介質(zhì)中使用：氧化性酸類、堿液類、漂白液類、溶劑類（如二硫化碳、四氯化碳、汽油和蒸餾水） 。（2）間苯二甲酸聚酯玻璃鋼其化學(xué)腐蝕性能比通用聚酯玻璃鋼好。在 50溫度條件下，可在下列介質(zhì)中使用：酸類：10%醋酸、苯甲酸、硼酸、檸檬酸、脂肪酸、油酸、25%磷酸、酒石酸、10%硫酸、25%硫酸鹽類：硫酸鋁、1

28、0%碳酸銨、氯化銨、硝酸銨、氯化鋇、氯化鈣（飽和） 、氯化銅、鐵鹽、5%過氧化氫、鎂鹽、鎳鹽、不具有強堿性反應(yīng)的鈉鹽和鉀鹽、稀漂白液、硫酸銅間苯二甲酸聚酯玻璃鋼不能在下列介質(zhì)中使用：丙酮、醋酸戊酯、苯、二硫化碳、鉀、鈉鹽性鹽溶液、熱蒸餾水、高濃度氧化性酸。（3）環(huán)氧玻璃鋼在有嚴(yán)重腐蝕介質(zhì)環(huán)境中，許多牌號環(huán)氧樹脂制的玻璃鋼顯示出卓越效果。環(huán)氧玻璃鋼常用來制造耐腐蝕管道及貯槽等。在 93溫度條件下，環(huán)氧玻璃鋼可在下列介質(zhì)中使用：酸類：10%醋酸（70） 、苯甲酸、硼酸、50%正丁酸、25%氯醋酸、5%鉻酸、檸檬酸、脂肪酸、25%鹽酸、次氨酸、10%硝酸（70） 、草酸、30%過氯酸（35）80%l

29、insuan 25%硫酸鹽類：鋁鹽、多數(shù)銨鹽、鋇鹽、鈣鹽、鐵鹽、鎂鹽、鈉鹽堿類：50%氫氧化鈣（70） 、氫氧化鎂、50%氫氧化鈉、磷酸三鈉15（70）其他：淡水、海水、噴氣式發(fā)動機(jī)燃料環(huán)氧玻璃鋼不能在下列介質(zhì)中使用:93%硫酸、73%氫氧化鈉、王水、濕氯氣、濕二氧化硫等。其他樹脂玻璃鋼還有乙烯酯樹脂玻璃鋼、雙酚或氫化雙酚型聚酯玻璃鋼、呋喃玻璃鋼等，在這里不一一介紹。絕對內(nèi)化學(xué)腐蝕的材料實際上是不存在的，一定的材料只能適用于某些腐蝕條件下的產(chǎn)品，所以，對同一種玻璃鋼材料，由于使用條件不同，可能得出完全相反的結(jié)論。不同的材料在不同條件下使用更是這樣，所以要更具不同的情況要求，選擇玻璃鋼材料。2.

30、2.2 碳素材料2.2.2.1 碳素材料碳素材料是一種新興的材料，它包括炭和石墨材料、炭黑、活性炭等，它們是由各種含碳量較高的原料（即碳素原料，如煤炭、石油、天然氣等）經(jīng)地定系列加工工藝（主要是鍛燒、焙燒和石墨化等炭化過程）所制成的。我國是世界上最早利用碳素材料的國家，其應(yīng)用已有悠久的歷史，目前碳素材料不僅廣泛應(yīng)用于印刷、電極、冶金、化工等行業(yè)，而且在航空、電子、海洋、航天等部門也可人作為工程和結(jié)構(gòu)材料。炭素制品按產(chǎn)品用途 可分為石墨電極類、炭塊類、石墨陽極類、炭電極類、糊類、電炭類、炭素纖維類、特種石墨類、石墨熱交換器類等。石墨電極類根據(jù)允許使用電流密度大小，可分為普通功率石墨電極。高功率電

31、極、超高功率電極。炭塊按用途可分為高爐炭塊、鋁用炭塊、電爐塊等。炭素制品按加工深度高低可分為炭制品、石墨制品、炭纖維和石墨纖維等。炭素制品按原料和生產(chǎn)工藝不同，可分為石墨制品、炭制品、炭素纖維、特種石墨制品等。炭素制品按其所含灰分大小，又可16分為多灰制品和少灰制品（含灰分 低于 l） 。2.2.2.2 碳素材料理化性能【4】顯氣孔率/%體積密度/(g/)耐壓強度/MPa抗折強度/室溫Mpa1400電阻率/(*m)導(dǎo)熱系數(shù)/(W/(m*)化學(xué)成分/%181.543010605C922.2.2.3 碳素材料的用途 碳素材料可以根據(jù)其性質(zhì)用作：導(dǎo)電材料。包括各種電極；結(jié)構(gòu)材料。碳素材料具有較好的耐

32、腐蝕性和強度；耐火材料。在無氧條件下，它可 1000以上，甚至高達(dá) 2000的溫度下使用；作為吸附劑；用于特殊用途的碳素材料，如原子能工業(yè)的核廠墨以及軍工和宇宙航天用批特殊處理的材料等。碳素材料的用途，可以歸納為以下幾類： 1炭和石墨材料，炭和石墨材料具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐高溫性能，其機(jī)械強度高，熱膨脹系數(shù)低，故廣泛用于導(dǎo)電材料、耐火材料和結(jié)構(gòu)材料。炭和石墨材料的生產(chǎn)工藝過程，大部分為物理過程，少部為熱化學(xué)過程。煅燒就是將破碎后的原料煤在隔絕空氣或很少空氣的條件下，進(jìn)行高溫處理，其目的一是烘干原料煤中的水分，使水分由進(jìn)廠時的 310%降低至0.3%以下；二是降低和排除揮發(fā)分。在 1200

33、以上煅燒溫度下，可把原料煤的揮發(fā)分大量排出，同時還發(fā)生復(fù)雜的分解反應(yīng)和縮聚反應(yīng)，分子結(jié)構(gòu)不斷變化，使原料產(chǎn)生相當(dāng)大的體積收縮，從而提高原料煤的密度和機(jī)械強度。172碳黑：碳黑是一種料度很小的碳顆粒，其直徑約 10300 微米，它是由碳無素和少量氫和氧原子結(jié)合成的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于橡膠、顏料、印刷油墨及電池等工業(yè)。3活性炭：活性炭是由含碳物質(zhì)經(jīng)碳化、活化等工序制成的一種具有較好活性和較強吸作用的無定形碳。 4石墨熱交換器將人造石墨加工成所需要的形狀，再用樹脂浸漬和固化而制成的用于熱交換的不透性石墨制品，它是以人造不透性石墨為基體加工而成的換熱設(shè)備，主要用于化學(xué)工業(yè)。包括： （1）塊孔式熱交換器；

34、（2）徑向式熱交換器； （3）降膜式熱交換器； （4）列管式熱交換器。 5炭電極類以炭質(zhì)材料如無煙煤和冶金焦（或石油焦）為原料、煤瀝青為粘結(jié)劑，不經(jīng)過石墨化，經(jīng)壓制成型而燒成的導(dǎo)電電極。它不適合熔煉高級合金鋼的電爐。包括： （l）多灰電極（用無煙煤、冶金焦、瀝青焦生產(chǎn)的電極） ； （2）再生電極（用人造石墨、天然石墨生產(chǎn)的電極） ； （3）炭電阻棒（即炭素格子磚）； （4）炭陽極（用石油焦生產(chǎn)的預(yù)焙陽極）； （5）焙燒電極毛坯。 6炭塊類以無煙煤、冶金焦為主要原料，煤瀝青為粘結(jié)劑，經(jīng)原料制備、配18料、混粘、成型、焙燒、機(jī)加工而 制成。其中高爐炭塊作為耐高溫抗腐蝕材料用于砌筑高爐內(nèi)襯；底部炭

35、塊、側(cè)部炭塊、電爐塊則用于鋁電解槽和鐵合金電爐等。包括： （1）高爐炭塊； （2）鋁槽炭塊（底部炭塊及側(cè)部炭塊）； （3）電爐炭塊。 7炭糊類以石油焦、無煙煤、冶金焦為主要原料，煤瀝青為粘結(jié)劑而制成。有的用于各種連續(xù)自焙電爐作為導(dǎo)電電極使用的電極糊；有的用于連續(xù)自焙式鋁槽作為導(dǎo)電陽極使用的陽極糊；有的用于高爐砌筑的填料和耐火泥漿的粗縫糊和細(xì)縫糊。高爐用自焙炭塊雖用途不同，但和糊類制品的生產(chǎn)工藝相仿，暫歸在糊類制品內(nèi)。包括： （1）陽極糊； （2）電極糊（包括標(biāo)準(zhǔn)、非標(biāo)準(zhǔn)電極糊）； （3）底糊（包括多灰、少灰底糊）； （4）密閉糊（包括多灰、少灰密閉糊）； （5）其它糊（包括粗縫糊、細(xì)縫糊、自焙

36、炭磚等） 。 8非標(biāo)準(zhǔn)炭、石墨制品類這是指用炭、石墨制品經(jīng)過進(jìn)一步加工而改制成的各種異型炭、石墨制品。包括鏟型陽極、制氟陽極以及各種規(guī)格的坩堝、板、棒、塊等異型品。 9不透性石墨類這是指經(jīng)樹脂及各種有機(jī)物浸漬、加工而制成的各種石墨異19型品，包括熱交換器的基體塊。 10電炭產(chǎn)品類這是指炭精棒、電刷等產(chǎn)品。2.2.2.4 碳素材料在電解質(zhì)中的反應(yīng)特性Gudbrandeen 等【5】 、Oedegaerd【6】 、Egil Skybakmoen 等隨碳素材料的測試研究表明：C 在冰晶石熔體中的溶解行為主要按下面反應(yīng)進(jìn)行：Al4C3+5AlF3+9NaF=3Na3Al3CF8 （1）Na3Al3CF

37、8 在陽極上按下面反應(yīng)進(jìn)行：Na3Al3CF8+ NaF=C+3 AlF3+4Na+4e (2)在低電流密度例如石墨基本體上，反應(yīng)（2）可逆進(jìn)行。在無電解質(zhì)爐幫的情況下，炭側(cè)塊在冰晶石熔體中的陰極性溶解按反應(yīng)（2）的反方向進(jìn)行：C+3 AlF3+4 Na+4 e= Na3Al3CF8+ NaF （3）總反應(yīng)將是（2）+（3）;C（陰極）=C(陽極) （4）在電解槽側(cè)部無電解質(zhì)爐幫的情況下，炭作為導(dǎo)體，以為這炭素側(cè)襯在電解質(zhì)中腐蝕，在陽極沉積。這也是無電解質(zhì)爐幫的電解槽，側(cè)部炭塊除上部氧化嚴(yán)重外，中下部腐蝕脫落也嚴(yán)重，造成電解槽壽命低的一個主要原因。2.2.3 炭素材料和玻璃鋼材料的比較玻璃鋼材

38、料與炭素材料相比，具有相當(dāng)高的體積密度、耐壓強度和抗折強度，完全可以滿足作為電解槽側(cè)襯材料的機(jī)械性能要求；另外，玻璃鋼材料有比炭素材料高得多的電阻率和導(dǎo)熱系數(shù)；點擊誒生產(chǎn)過程中，在20出現(xiàn)陽極效應(yīng)和供電變化等飛穩(wěn)定因素導(dǎo)致側(cè)部爐幫可能融化的情況下，玻璃鋼材料作電解槽側(cè)襯，由于其高絕緣可以防止側(cè)部漏電，減少水平電流，有利于提高電流效率;其高導(dǎo)熱性可以滿足電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)設(shè)計時所要求的底部和側(cè)下部保濕，側(cè)上部散熱的工藝條件，有利于生成較理想的電解質(zhì)爐幫保護(hù)層，提法哦電解槽運行的熱穩(wěn)定性。規(guī)整的槽內(nèi)型既有利于提高電流效率，又有利于提高電解槽的使用壽命。此外， （1）SZS 電解槽壁厚 70mm，槽間距 10mm，相鄰兩壁共150mm 厚，傳統(tǒng)槽壁厚 115mm，槽間距 30mm，相鄰兩壁共 260mm 厚，故 SZS 電解槽每臺比傳統(tǒng)槽節(jié)省 110mm 廠房長度,而相應(yīng)的導(dǎo)電線槽間電排，以及槽間墊板也都在寬度上縮短了 110mm；（2）SZS 電解槽因絕緣性能強大，無需加墊；（3）玻璃鋼材料相對其他材料較便宜，加工工藝也較為方便；（4）由于強度、耐蝕性能等增加，增加使用壽命，降低