王永榮，李鵬業(yè)

（青海鹽湖鎂業(yè)有限公司，青海 格爾木 816000）

鎂電解作業(yè)一般有電解槽烘爐、電解槽啟動、電解工藝操作、電解槽故障及其處理、陽極氣體處理等過程。

1 電解槽烘爐

為快速達到電解槽設(shè)計指標和提高電解槽內(nèi)襯的壽命，電解槽在啟動之前必須嚴格按照烘爐曲線溫度控制要求進行烘爐，進而徹底除去電解槽內(nèi)部的水分。電解槽的烘爐可采用電加熱和天然氣加熱兩種方式。天熱氣加熱時需要嚴格做好電解槽密封，以減少空氣與陽極的接觸機會防止電解槽內(nèi)部陽極被氧化。

利用天然氣進行烘爐時必須要做好各種前期的檢查工作，避免烘爐期間因準備工作不充分而導(dǎo)致烘爐中斷。首先烘爐前一定要檢查極距情況，對于偏差較大的必須要重新調(diào)整，以避免新槽啟動后因陽極問題轉(zhuǎn)入臨時檢修工作。陽極冷卻夾套及交流電極冷卻水流量是否達到設(shè)計指標也是一個很重要的檢查工作，必須要確保烘爐前水流量正常，否則陽極很容易被燒損，投運交流電極后極易發(fā)生電解質(zhì)泄漏。

啟動前的各項檢查工作完成后，利用天然氣烘爐，期間需嚴格按照烘爐曲線及時間要求進行，并做好排水工作。

圖1 烘爐曲線圖

2 電解槽啟動

在生產(chǎn)中根據(jù)啟動是否使用交流電加熱而分為兩種啟動方法：交流電啟動及直流電啟動。利用直流電啟動時，在接通電源的初期，金屬鎂呈海綿狀固態(tài)析出，很容易造成陰陽極的短路，極易造成電解槽的冷槽，處理的勞動強度特別大。通常采用交流地啟動的方法。

在電解槽烘爐達到預(yù)定溫度后，槽殼內(nèi)抽水工作繼續(xù)進行。利用抬包將準備好的電解質(zhì)加入電解槽中，當電解質(zhì)液面高于交流電極10cm左右后停止加入電解質(zhì)，啟動交流電極對已加入的電解質(zhì)進行保溫及加熱12h。繼續(xù)添加電解質(zhì)至滿足直流啟動的液位要求，并及時調(diào)整交流加熱變功率，防止出現(xiàn)電解質(zhì)低溫。實踐證明，當一次性將電解質(zhì)加入電解槽后，利用交流電極加熱至670℃以上時需要花費較長的時間，直接影響后續(xù)電解槽的啟動工作。電解質(zhì)添加結(jié)束后，繼續(xù)將熔體加熱12h～15h左右，以便于在通直流電和析出鎂液之前，便于利用電解質(zhì)將隔墻浸漬好。將電解槽接入直流系列，電解槽就可以投料及產(chǎn)出。當電解槽溫度不需要交流電輔助加熱時，可以停用交流電。抽水工作在無法抽出酸水后停止抽水。

3 電解槽工藝操作

（1）電解槽加料。無水氯化鎂顆粒料通過氣力輸送系統(tǒng)輸送至每臺電解槽對應(yīng)的中間料倉中，根據(jù)電解質(zhì)中氯化鎂濃度情況調(diào)整下料頻率。氯化鎂顆粒料是從電解室中部加入的。通過每班次對氯化鎂濃度的分析需要及時進行相應(yīng)的調(diào)整。為使鎂珠更好的匯集，還需要通過實際情況添加CaF2，除特殊情況外，CaF2的添加是在輸送氯化顆粒料時按照輸送量的0.02%進行添加。由于熔體中還有少量氧化物的存在，氧化物過高會造成陰極鈍化，嚴重影響電解槽效率，還需要添加碳粉。根據(jù)電解質(zhì)中鋁液濃度進行調(diào)整。如果電解質(zhì)中氯化鈉、氯化鈣含量偏低，則需要在熔鹽爐中配比較高含量的電解質(zhì)，利用抬包倒換電解質(zhì)改變其成分，如果需要的量較少也可以通過人工添加的方式進行改變。

（2）出鎂。出鎂是利用抬包從電解槽中抽出熔融金屬鎂。由于配比的電解質(zhì)密度較大于鎂液密度，故產(chǎn)出的鎂液在電解質(zhì)上部。真空抬包管深入鎂液后就可以將其抽出，其中也會夾帶抽取一定的電解質(zhì)，這部分電解質(zhì)自動分離后排至熔鹽爐中，鎂液排至精煉爐進行澆鑄。出鎂時電解溫度一般不低于700℃，否則容易堵塞出鎂管。

（3）除渣。由于加入電解槽中的氯化鎂顆粒料含有水、MgOHCl，氯化鎂的水解，鎂液的氧化、空氣滲入后帶入的水分與原料的反應(yīng)等原因，會在槽底部產(chǎn)生大量的MgO渣。大量的槽渣產(chǎn)生后電解質(zhì)流動性變差，同時會堵塞電解質(zhì)循環(huán)路徑，故必須渣量達到影響電解槽運行時進行出渣操作?，F(xiàn)在一般采用機械出渣的方式，出渣前將電解槽中的鎂出干凈，以避免出渣期間鎂液的大量燃燒產(chǎn)生更多的槽渣。出渣時，打開集鎂室的槽蓋，吊出預(yù)制塊，利用專用的抓斗經(jīng)預(yù)熱后進行抓渣。抓渣后電解質(zhì)液位會下降，需及時補充液位，避免發(fā)生電解室中短路的風(fēng)險[1]。

4 電解槽故障及處理

（1）MgCl2濃度過高。為保證電解槽較高的電流效率跟氯氣濃度，在電解生產(chǎn)時電解質(zhì)中氯化鎂濃度通常保持在10%～20%，如果電解槽電解質(zhì)中的MgCl2濃度較高時（＞20%），電解槽內(nèi)就存在高循環(huán)風(fēng)險。所謂電解槽內(nèi)的高循環(huán)，是指電解質(zhì)從一個隔間轉(zhuǎn)移到另一個隔間，然后再返回的過程。

這種情況會造成效率損失，從而降低MgCl2的消耗量，進一步加大MgCl2的濃度，造成更多的循環(huán)和更高的效率損失。如果發(fā)生以上狀況可采取降低加料速度的措施處理，降低電解槽的進料量及進料速度后將導(dǎo)致電解槽質(zhì)位降低。因此，需要定期向電解槽內(nèi)添加電解質(zhì)。

（2）MgCl2濃度過低。在正常生產(chǎn)時如果電解槽電解質(zhì)中的MgCl2濃度較低時，會造成電流效率及其氯氣濃度的下降，為保證正常生產(chǎn)，必須及時采取措施進行處理。采取的措施是必須在很短的時間內(nèi)提高無水氯化鎂顆粒料的投料速度。提高投料速率一段時間后進行取樣分析，用以確認MgCl2濃度是否已經(jīng)有所恢復(fù)，并相應(yīng)地重新調(diào)整投料速度。

（3）熱槽。由于極距的增大，氯氣管道堵塞，氯氣的排放量減少、電解質(zhì)配比不合理，槽渣增多、氯化鎂濃度變高，電阻增大，電流密度增大等原因都可以引起電解槽的熱槽，當電解質(zhì)溫度達到740℃時，鎂液在電解質(zhì)中翻滾，造成鎂的二次反應(yīng)損失，電流效率降低。當電解槽的槽溫過高時，會造成很多危害，升華物的量增加，容易堵塞氣體導(dǎo)道，處理升華物的操作也增加，加大了勞動強度；鎂燃燒損失加重，鎂的溫度越高，與氧氣的反應(yīng)就會越劇烈，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，會促進槽溫進一步升高，反應(yīng)還會生成氧化鎂，導(dǎo)致氧化鎂含量增加；電解槽中的電解質(zhì)、液態(tài)鎂以及氯氣泡的正常運動規(guī)律會遭到破壞,氯氣和金屬鎂接觸的機會增加，導(dǎo)致電流效率降低；氧化鎂等雜質(zhì)含量增加，導(dǎo)致槽渣增多，槽電壓升高，導(dǎo)致電耗增加，槽溫會繼續(xù)升高，形成惡性循環(huán)；槽溫過高還會增大電解槽陰極處電解質(zhì)泄漏的風(fēng)險，還會影響到粗鎂的產(chǎn)量和質(zhì)量。因此要嚴格控制電解槽中熔體的溫度。鎂電解槽中熔體的溫度一般控制在680℃～720℃。

（4）冷槽。當電解槽在直流運行過程中，其槽溫低于675℃時電解槽就處于冷槽期，電解槽加料量過大或直流電流降低時滿足不了電解槽能量時都有可能發(fā)生冷槽，冷槽時電解質(zhì)表面顏色變?yōu)榘导t色，電解室中鎂液與電解質(zhì)分離不充分，鎂液不能很好的在電解質(zhì)表面凝聚，是以鎂珠的形式出現(xiàn)在陰極附近，這種情況極易引起陰極與陽極之間的短路，如果槽溫度持續(xù)降低，很容易造成電解槽陽極撓性連接器的燒損，還可能帶來更大的安全風(fēng)險。所以應(yīng)避免電解槽冷槽的發(fā)生。如果電解槽電解質(zhì)溶體溫度出現(xiàn)持續(xù)下降情況，應(yīng)立即開啟電解槽交流加熱變壓器，及時升溫[2]。

5 電解槽陽極氣體處理

電解槽陽極氣體主要是陽極升華物跟氯氣，由于陽極升華物中含有致癌物質(zhì)（氯代烴等）一般采用沉降與布袋過濾方式將氯氣與升華物分離，陽極升華物與氯氣分離后對陽極升華物進行水溶，在陽極升華物的水溶液中按配比加入混凝劑、絮凝劑及堿液攪拌，最終將陽極升華物中的有害物質(zhì)分離進行無害化處理。目前電解鎂廠對氯氣的處理是根據(jù)自身原料和工藝情況選擇處理方式的，氯氣的處理方式有：氯氣二次循環(huán)至氯化鎂脫水（上個世紀青海民和鎂廠采用氯氣抑制氯化鎂熔體的水解）[3]、氯氣輸送至下游制PVC、氯氣制鹽酸等方式。

6 小結(jié)

電解槽工藝條件的控制至關(guān)重要，先期出現(xiàn)的小問題小故障必須及時處理，避免后期對電解槽造成不可逆的影響。