李萬(wàn)利

（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730021）

1 鎂電解技術(shù)的發(fā)展形勢(shì)

在發(fā)展的過(guò)程中，鎂電解槽初期使用的主要是無(wú)隔板的電解槽，后期開(kāi)始使用有隔板的槽。當(dāng)前在使用的過(guò)程中，主要使用無(wú)隔板和多級(jí)槽，依照陽(yáng)極的位置對(duì)電解槽進(jìn)行劃分，可以劃分為上插槽、側(cè)插槽和下插槽，上插陽(yáng)極由于電解槽維護(hù)和更換較為方便，所以應(yīng)用較為廣泛，側(cè)插槽和下插槽能夠在應(yīng)用的過(guò)程中對(duì)石墨陽(yáng)極完全隔絕空氣，可以讓石墨氧化損耗大幅度降低，但是會(huì)導(dǎo)致石墨連接的鑄鐵出現(xiàn)電化學(xué)溶解等情況，所以導(dǎo)致發(fā)展受到了一定的阻礙，但是利用強(qiáng)制冷卻陽(yáng)極頭的方式，可以有效的將該問(wèn)題解決。

2 案例分析

我國(guó)四川某海綿鈦廠引進(jìn)了國(guó)外的海綿鈦廠設(shè)備在鎂電解的過(guò)程中使用的主要是大型流水線鎂電解槽技術(shù)，利用氣壓泵來(lái)保證整個(gè)流程的物流和能流平衡，已經(jīng)使用了超過(guò)三個(gè)月，穩(wěn)定性較好，但是在循環(huán)運(yùn)行的過(guò)程中產(chǎn)生了大面積漏槽的問(wèn)題，造成循環(huán)中斷，對(duì)循環(huán)的連續(xù)穩(wěn)定性產(chǎn)生了一定的影響，本文重點(diǎn)分析研究對(duì)循環(huán)穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響的因素，以便后期進(jìn)行控制。

3 影響循環(huán)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素

3.1 電解槽泄漏

（1）漏槽原因。在流水線運(yùn)行的過(guò)程中產(chǎn)生大面積漏槽的問(wèn)題，造成循環(huán)液位大幅度下降，甚至比電解槽溢流口低，這樣就會(huì)導(dǎo)致電解質(zhì)大幅度流失，對(duì)流水線的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響。通過(guò)分析研究發(fā)現(xiàn)，大部分電解槽泄漏位置主要是陽(yáng)極頭位置，通過(guò)判斷發(fā)現(xiàn)陽(yáng)極頭位置的溫度相對(duì)較高，這就導(dǎo)致陽(yáng)極頭附近的電解質(zhì)凝固層受到破壞，最終造成漏槽的問(wèn)題。導(dǎo)致陽(yáng)極頭溫度過(guò)高的原因在于電極電流過(guò)載，這樣就會(huì)導(dǎo)致自身出現(xiàn)大量熱量，由于在操作的過(guò)程中，電解槽電極是通過(guò)多組結(jié)構(gòu)相同的陰陽(yáng)極交替并聯(lián)而產(chǎn)生的，從理論上進(jìn)行分析這種方式在運(yùn)用的過(guò)程中電極電流分布較為穩(wěn)定，但是操作的過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)很多影響因素。而且電極電流相對(duì)較大，可能可以達(dá)到5000A，無(wú)法直接對(duì)大電流進(jìn)行測(cè)量，所以需要測(cè)量一段鋁母排壓降來(lái)對(duì)整體的電流進(jìn)行分析。

圖1 電極電流與電極頭溫度的關(guān)系

對(duì)數(shù)據(jù)和圖表進(jìn)行查看，可以發(fā)現(xiàn)陽(yáng)極電流分布位置和陽(yáng)極頭溫度規(guī)律相同，主要是電流高的時(shí)候，陽(yáng)極頭出現(xiàn)的溫度也高，在電阻不變的情況下，利用歐姆定律就可以發(fā)現(xiàn)，如果電流增強(qiáng)一倍，電阻熱就出現(xiàn)平方式的增長(zhǎng)，這樣就會(huì)導(dǎo)致陽(yáng)極頭的溫度較高，由于電極的運(yùn)行電解質(zhì)慢慢開(kāi)始滲透向外部保持層，會(huì)逐步降溫，達(dá)到熔點(diǎn)之后就會(huì)產(chǎn)生凝固層。這樣可以有效的避免電解槽出現(xiàn)泄漏，但是由于下插槽的陽(yáng)極在耐火層中埋入，在電極電流過(guò)載的條件下，電極會(huì)出現(xiàn)一定的熱量，最終導(dǎo)致附近的溫度大幅度上升，在溫度達(dá)到電解質(zhì)熔點(diǎn)的過(guò)程中就會(huì)破壞電解質(zhì)凝固層，并且慢慢向外滲漏，如果這時(shí)候依然持續(xù)過(guò)熱，就會(huì)造成電極出現(xiàn)泄漏，產(chǎn)生漏槽的問(wèn)題。

（2）處理措施。導(dǎo)致電解槽泄漏的核心因素就是局部電極電流出現(xiàn)過(guò)載的情況，電解槽各個(gè)電極產(chǎn)生電流分布不均的問(wèn)題。對(duì)同一數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，流水線電解槽的集鎂室和電解室相比更加窄。另外插陽(yáng)極布置的過(guò)程中，導(dǎo)致槽底除渣有較大的難度，甚至無(wú)法有效的將死區(qū)清除。伴隨電解的開(kāi)始，電解殘?jiān)鼰o(wú)法有效清除，就會(huì)累積在陰極當(dāng)中，這樣就會(huì)嚴(yán)重的影響陰極鎂的匯聚，導(dǎo)致鎂損失。

另外，金屬鎂電解殘?jiān)膶?dǎo)電性相對(duì)較好，可能會(huì)導(dǎo)致陰陽(yáng)極之間出現(xiàn)短路等問(wèn)題，和熔鹽電阻相比，其電阻相對(duì)較小，可能會(huì)導(dǎo)致大量電流從電極當(dāng)中通過(guò)。在此過(guò)程中陰陽(yáng)極不會(huì)出現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)，也不會(huì)產(chǎn)生氯氣和鎂。由于沒(méi)有足夠的動(dòng)力帶動(dòng)，導(dǎo)致短路的產(chǎn)生，殘?jiān)鼰o(wú)法有效的被清理。在此過(guò)程中就會(huì)導(dǎo)致電極出現(xiàn)持續(xù)電流或在陰陽(yáng)極之間產(chǎn)生短路。這種短路現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果，因?yàn)榻饘冁V的偏析聚集，在冷卻之后，就會(huì)從電解殘?jiān)兄鸩轿龀觯请娊鈿堅(jiān)蜔釕B(tài)的鎂熔聚在一起，在陰陽(yáng)極間造成陽(yáng)極產(chǎn)生嚴(yán)重的短路。

因?yàn)槿狈?dòng)力，無(wú)法完全的將陰陽(yáng)極短路的電極殘?jiān)?。在電流過(guò)載電極附近使用4分管通入氬氣，這樣可以有效的改善電極電流的情況，讓電流明顯降低，有效的解決電極電流過(guò)載的問(wèn)題。

3.2 循環(huán)溫度

因?yàn)榱魉€鎂電解槽熱源主要是熔鹽電阻熱所產(chǎn)生的，如果超電壓異常或者出現(xiàn)停電操作，電解槽溫度會(huì)快速下降，會(huì)對(duì)循環(huán)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生較大影響。在此過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生連續(xù)斷電處理母排等問(wèn)題。在停電之后電解槽的溫度情況較為異常，可能會(huì)造成液態(tài)鎂在槽當(dāng)中出現(xiàn)凝固，對(duì)循環(huán)流速產(chǎn)生很大的影響。在流速降低之后造成電解質(zhì)和煤在溜槽當(dāng)中出現(xiàn)凝固等問(wèn)題。

3.3 循環(huán)流量

流水線電解質(zhì)循環(huán)主要是通過(guò)氣壓泵把尾槽當(dāng)中的電解質(zhì)送入到頭槽而產(chǎn)生的。在操作的過(guò)程中如果氣壓泵的流量無(wú)法達(dá)到要求，很出現(xiàn)很大的問(wèn)題，對(duì)整體系統(tǒng)的運(yùn)行是非常不利的，無(wú)法及時(shí)把集鎂室當(dāng)中的液鎂帶入到尾槽分離。

通過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn)由于循環(huán)流量的進(jìn)一步上升，相鄰電解槽當(dāng)中的氯化鎂濃度差和溫度才會(huì)出現(xiàn)進(jìn)一步下降，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)循環(huán)量在逐步上升，在此過(guò)程中也帶動(dòng)電解質(zhì)，加快了流水線的能流和物流與循環(huán)量的進(jìn)一步增加，在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致電解槽出現(xiàn)溫度差下降趨勢(shì)變緩等問(wèn)題，無(wú)法保證設(shè)備的穩(wěn)定性，在應(yīng)用的過(guò)程中該參數(shù)和循環(huán)電解質(zhì)在電解槽當(dāng)中熱交換期間的時(shí)間相關(guān)。如果溫差相對(duì)較小，在操作的過(guò)程中電解質(zhì)的熱交換也慢慢變緩，導(dǎo)致相連電解槽當(dāng)中氯化鎂的濃度差在前期會(huì)逐步隨著循環(huán)流量的增加而進(jìn)一步的下降，在后期會(huì)出現(xiàn)逐步增加的趨勢(shì)，究其原因主要是循環(huán)流量下降的時(shí)候，出現(xiàn)了電解室和集鎂室之間的電解質(zhì)交換也逐步減弱的情況，電解室當(dāng)中的鎂無(wú)法及時(shí)的向集鎂室當(dāng)中送入，導(dǎo)致副反應(yīng)增加，電解的效率大幅度下降，所以一定要重視讓循環(huán)流量增加，這是保證流量穩(wěn)定的基礎(chǔ)，可以讓循環(huán)的穩(wěn)定性大幅度提高。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)對(duì)流水線鎂電解連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響的因素很多，主要是電解槽出現(xiàn)泄漏的情況、槽溫偏低以及循環(huán)流量無(wú)法達(dá)到要求，在操作的過(guò)程中一定要重視這些問(wèn)題，保證設(shè)備的穩(wěn)定性。