基本介紹
- 中文名：電解車間
- 外文名：potroom
- 原理：外加電壓發生電解過程
- 設備：電解槽、循環管道、泵、通風設施
電解原理,平面布置,主要設備,循環方式,匹配設計,
電解原理
電解（Electrolysis）是將電流通過電解質溶液或熔融態電解質（又稱電解液），在陰極和陽極上引起氧化還原反應的過程，電化學電池在外加直流電壓時可發生電解過程。
電解過程是電流通過物質而引起化學變化的過程。化學變化是物質失去或獲得電子（氧化或還原）的過程。電解過程是在電解池中進行的。電解池是由分別浸沒在含有正、負離子的溶液中的陰、陽兩個電極構成。電流流進負電極（陰極），溶液中帶正電荷的正離子遷移到陰極，並與電子結合，變成中性的元素或分子；帶負電荷的負離子遷移到另一電極（陽極），給出電子，變成中性元素或分子。
平面布置
（1）車間在設計時如一步達產
建議陰、陽極加工機組選在車間的中間部位，車間一端二樓平台留24米的操作空間，供始極片加工或出殘極、陰極銅之用；另一端留18米的操作空間，供出殘極、陰極銅之用。這種布局可以達到陰、陽極從車間中部入槽，殘極和陰極銅從兩側出去，操作順暢的效果，工作效率高。
（2）車間在設計時，如需分一、二期工程達產
建議陰、陽極加工機組放在車間預留的一端，第二期工程建設時兩極加工機組可以剛好放在中間的位置，供第一、二期項目共同使用。第一期工程設計時車間兩端都要設定陰極銅燙洗槽和殘極沖洗槽。
（3）副跨設計
副跨儘量選在主跨車間中部位置，主、副跨之間距離6~8米即可。考慮電解車間工作的特殊性，建議在副跨應考慮設定車間辦公室、維修間、職工更衣室、沐浴間及衛生間。
主要設備
電解槽及防腐材料
電解槽基體採用鋼筋混凝土材質。國內電解槽防腐材料較常用的主要有乙烯基樹脂、197#不飽和樹脂、環氧樹脂等，前兩種樹脂基本上屬於不飽和樹脂類，但乙烯基樹脂還具有一些飽和樹脂特性，在防收縮方面性能優於197#樹脂，其他性能和197#樹脂相近，雖價格昂貴，但套用比197#樹脂廣泛，這兩種樹脂顯著優點是在使用時配料簡單，操作方便。其缺點是固化收縮率較大，成品極易跟水泥基體分開、脫殼，所以施工時對每道工序的要求很嚴格。環氧樹脂在銅電解車間套用其耐酸、耐溫性能都能達到工藝要求，其顯著優點就是固化收縮率較小，跟水泥結合比較牢固，粘結力大，不易脫殼。其缺點是樹脂在使用時需加溫配料，操作程式繁瑣。這三種樹脂性能如下表。
電解槽
樹脂 | 固化收縮率（%） | 耐硫酸（%） | 耐溫（%） | 與水泥粘結力 |
乙烯基MFE-3 | 2 | 70 | 70 | 弱 |
197# | 2 | 50 | 95 | 弱 |
環氧 | 0.2 | 70 | 95 | 強 |
電解液循環管道
材質 | 線膨脹係數（m/m·℃） | 耐硫酸（%） | 熱變形溫度（℃） | 比重（t/m） | 價格（元/千克） |
硬聚氯乙烯（UPVC） | 7×10 | 60（60℃） | 65 | 1.2 | 17 |
波纖增強聚丙烯（FRPP） | 9~10×10 | 60（60℃） | >130 | 0.95~1 | 20 |
玻璃鋼 | 2×10 | 70 | 70 | 2 | 28~30 |
電解液循環管道常使用增強聚丙烯材質，其抗衰老性能、耐熱性能、抗撞擊強度性能等都優於UPVC材質，而工程造價和UPVC相近，且優於玻璃鋼。在施工時採用熱熔、焊接均可。在循環泵和高位槽之間由於考慮開、停泵而易引起管道劇烈顫動，建議該段管道材質採用不鏽鋼316L材質或鈦材質。主跨內的供液和回液管道應全部放在平台槽下，絕對禁止放在二樓平台中間走道上，防止被撞壞，便於槽面操作。
泵
電解車間循環泵大都採用臥式離心泵或立式液下泵。臥式離心泵需設定平台和循環冷卻水系統，占地面積大，臥式泵在停用期間，泵及管道內有硫酸銅結晶，影響下次使用，如果貯槽漏液嚴重或在突然停電時，會導致電解液淹沒泵體。建議使用立式液下泵，泵直接放置於貯槽上方經防腐處理的鋼平台上，葉輪距離泵底盤1.2~1.5米高度，如需加長，葉輪下面可用法蘭延長液吸入管，此種方法可以防止軸過長而引起泵運轉不平穩現象。同時在吸入口要放置一個體積在1m左右篩網，防止固體物質吸入葉輪內，損壞葉輪。同時要考慮泵在安裝或更換時方便的起吊及運出方式。
電解液注液泵
通風設施
低位槽、高位槽、事故槽等各種電解液貯槽要做到全封閉設計，槽上部應留人孔，進出液孔。有的企業在設計時為了排除酸霧，在每個儲槽上面留通風口，所有通風口用玻璃鋼管道相連，用玻璃鋼風機抽酸霧進酸霧淨化塔，經酸鹼中和及重離子過濾處理後達標排放。這種工藝在實際生產中浪費較大。建議在設計時取消排風管道和酸霧淨化塔及玻璃鋼管道，在每個高位槽上部留1~2個通風孔，孔上安裝蝶閥，平時關閉，開、停泵時及時打開，防止槽內形成真空而損壞槽體。
副跨兩側的牆上不用留排風機，靠可以自由推拉的窗戶通風即可。但整流室及配電室要考慮通風散熱，排風機外側要加擋風板，防止不用時灰塵倒吹進室內，同時也起到了保溫作用。
電解主跨的通風靠兩側牆上及頂部的可以自由推拉的天窗完全可以滿足需要。
陰、陽極機組
（1）陰極加工機組
由於選用傳統法電解工藝，陰極加工機組的選擇尤為重要。國內有相當部分企業只選用始極片釘耳機，雖做出的陰極質量不錯，但勞動強度較大，崗位定員多，而也有部分企業用釘耳機製作出陰極表面不平直，掛耳不對正，導致質量不好，而用陰極機組則效果很好，陰極表面平直，掛耳對正，人員勞動強度低，但其缺點是機組維修力量要求專職，崗位人員要求具有熟練的操作水平。國產陰極機組已在部分企業套用，比較成功，建議只要條件許可，陰極機組應考慮採用。
電解槽極板
（2）陽極機組
由於陽極板在出模時彎曲或在運輸過程中碰撞等原因極易造成陽極板的不平，沒有平板設備或陽極整形機組的企業只能靠人工用大錘單塊平直，同時，往外挑選彎曲陽極板過程比較繁瑣，占用操作時間，而陽極板上準備架後則必須用大錘逐塊校直耳部，勞動強度大，崗位占用定員多。建議陽極加工系統可採用陽極加工機組來處理為佳。
循環方式
電解槽內電解液循環方式的選擇
電解槽內電解液循環方式主要有：一端進液而另一端出液的上進下出和下進上出二種方式、上部兩側進液底兩端出液、底進液上部兩側出液方式，後兩種方式在大極板、大極距、大電解槽套用較多，而對於電解槽在5~5.5米以下的、同極距在95mm以下的電解液循環方式建議用傳統法循環方式，即一端進液而另一端出液，至於選擇上進液還是下進液方式，對產品質量影響不是很大。
電解液循環管道的設計
循環管道及低位槽的設計要有利於電解液的沉降。電解液回低位槽時進第一個，從第二個抽出，二個槽體使用高於槽底0.8~1.0米的中間管道聯通。而電解液高位槽溢流管、壓濾回液管、硫酸加入管、補水管等全部放在第一個槽內，如現場條件允許，二個低位槽做成長方形，使電解液流動由紊流變為層流，有利於氣體溢出和陽極泥的沉降，同時泵的吸入端距槽底留有0.5米以上的距離，防止陽極泥從泵頭被吸入。如低位槽只設一個，在泵的吸入口前部設0.5~0.8米高的隔牆，有利於陽極泥的沉降。
匹配設計
鈦種板的尺寸設計
一般的設計資料介紹：陰極比陽極長25~45mm，寬35~55mm，如果陰極比陽極長、寬太多，則陰極四邊易變薄易酥脆。如果考慮始極片裁邊，建議剛剝下的始極片比陽極板寬25~30mm，裁邊後寬10mm即可；始極片比陽極板長25~30mm，裁邊後長5~10mm即可；鈦板電積面上沿比陽極板高10mm，確保始極片上邊、底邊兩邊不酥脆或不長唇邊。
陽極板掛耳的設計
陽極板掛耳主要有等耳和不等耳兩種方式，通過多家企業生產經驗，這兩種方式使用特點如下：
（1）不等耳，其缺點有：第一，陰、陽極對正比較困難，非常容易造成陰極銅邊部厚薄不均，槽間導電棒下墊的橡膠板需做成異形，製作困難；第二，單槽斷電時需在槽兩頭搭短路銅排，如接觸點清擦不乾淨，斷路時極易打火，損壞導電棒、銅排，這種方式橡膠板和導電銅排損傷比較嚴重。
（2）等耳，其優點是陰、陽極對正比較容易，單槽斷電時，槽兩頭用兩塊陽極板把兩側銅排短接即可，如電流過大，用輔助短接銅排可以徹底解決這一問題。其缺點是槽間導電銅排下鋪的絕緣板易損壞。
