李萬利

（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術學院，甘肅 蘭州 730021）

1 鎂電解技術的發(fā)展形勢

在發(fā)展的過程中，鎂電解槽初期使用的主要是無隔板的電解槽，后期開始使用有隔板的槽。當前在使用的過程中，主要使用無隔板和多級槽，依照陽極的位置對電解槽進行劃分，可以劃分為上插槽、側插槽和下插槽，上插陽極由于電解槽維護和更換較為方便，所以應用較為廣泛，側插槽和下插槽能夠在應用的過程中對石墨陽極完全隔絕空氣，可以讓石墨氧化損耗大幅度降低，但是會導致石墨連接的鑄鐵出現電化學溶解等情況，所以導致發(fā)展受到了一定的阻礙，但是利用強制冷卻陽極頭的方式，可以有效的將該問題解決。

2 案例分析

我國四川某海綿鈦廠引進了國外的海綿鈦廠設備在鎂電解的過程中使用的主要是大型流水線鎂電解槽技術，利用氣壓泵來保證整個流程的物流和能流平衡，已經使用了超過三個月，穩(wěn)定性較好，但是在循環(huán)運行的過程中產生了大面積漏槽的問題，造成循環(huán)中斷，對循環(huán)的連續(xù)穩(wěn)定性產生了一定的影響，本文重點分析研究對循環(huán)穩(wěn)定運行產生影響的因素，以便后期進行控制。

3 影響循環(huán)穩(wěn)定運行的關鍵因素

3.1 電解槽泄漏

（1）漏槽原因。在流水線運行的過程中產生大面積漏槽的問題，造成循環(huán)液位大幅度下降，甚至比電解槽溢流口低，這樣就會導致電解質大幅度流失，對流水線的穩(wěn)定性產生較大的影響。通過分析研究發(fā)現，大部分電解槽泄漏位置主要是陽極頭位置，通過判斷發(fā)現陽極頭位置的溫度相對較高，這就導致陽極頭附近的電解質凝固層受到破壞，最終造成漏槽的問題。導致陽極頭溫度過高的原因在于電極電流過載，這樣就會導致自身出現大量熱量，由于在操作的過程中，電解槽電極是通過多組結構相同的陰陽極交替并聯而產生的，從理論上進行分析這種方式在運用的過程中電極電流分布較為穩(wěn)定，但是操作的過程中可能會出現很多影響因素。而且電極電流相對較大，可能可以達到5000A，無法直接對大電流進行測量，所以需要測量一段鋁母排壓降來對整體的電流進行分析。

圖1 電極電流與電極頭溫度的關系

對數據和圖表進行查看，可以發(fā)現陽極電流分布位置和陽極頭溫度規(guī)律相同，主要是電流高的時候，陽極頭出現的溫度也高，在電阻不變的情況下，利用歐姆定律就可以發(fā)現，如果電流增強一倍，電阻熱就出現平方式的增長，這樣就會導致陽極頭的溫度較高，由于電極的運行電解質慢慢開始滲透向外部保持層，會逐步降溫，達到熔點之后就會產生凝固層。這樣可以有效的避免電解槽出現泄漏，但是由于下插槽的陽極在耐火層中埋入，在電極電流過載的條件下，電極會出現一定的熱量，最終導致附近的溫度大幅度上升，在溫度達到電解質熔點的過程中就會破壞電解質凝固層，并且慢慢向外滲漏，如果這時候依然持續(xù)過熱，就會造成電極出現泄漏，產生漏槽的問題。

（2）處理措施。導致電解槽泄漏的核心因素就是局部電極電流出現過載的情況，電解槽各個電極產生電流分布不均的問題。對同一數據進行分析可以發(fā)現，流水線電解槽的集鎂室和電解室相比更加窄。另外插陽極布置的過程中，導致槽底除渣有較大的難度，甚至無法有效的將死區(qū)清除。伴隨電解的開始，電解殘渣無法有效清除，就會累積在陰極當中，這樣就會嚴重的影響陰極鎂的匯聚，導致鎂損失。

另外，金屬鎂電解殘渣的導電性相對較好，可能會導致陰陽極之間出現短路等問題，和熔鹽電阻相比，其電阻相對較小，可能會導致大量電流從電極當中通過。在此過程中陰陽極不會出現電化學反應，也不會產生氯氣和鎂。由于沒有足夠的動力帶動，導致短路的產生，殘渣無法有效的被清理。在此過程中就會導致電極出現持續(xù)電流或在陰陽極之間產生短路。這種短路現象會導致非常嚴重的后果，因為金屬鎂的偏析聚集，在冷卻之后，就會從電解殘渣中逐步析出，但是電解殘渣和熱態(tài)的鎂熔聚在一起，在陰陽極間造成陽極產生嚴重的短路。

因為缺乏動力，無法完全的將陰陽極短路的電極殘渣消除。在電流過載電極附近使用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載的問題。

3.2 循環(huán)溫度

因為流水線鎂電解槽熱源主要是熔鹽電阻熱所產生的，如果超電壓異?；蛘叱霈F停電操作，電解槽溫度會快速下降，會對循環(huán)連續(xù)穩(wěn)定運行產生較大影響。在此過程中可能會產生連續(xù)斷電處理母排等問題。在停電之后電解槽的溫度情況較為異常，可能會造成液態(tài)鎂在槽當中出現凝固，對循環(huán)流速產生很大的影響。在流速降低之后造成電解質和煤在溜槽當中出現凝固等問題。

3.3 循環(huán)流量

流水線電解質循環(huán)主要是通過氣壓泵把尾槽當中的電解質送入到頭槽而產生的。在操作的過程中如果氣壓泵的流量無法達到要求，很出現很大的問題，對整體系統(tǒng)的運行是非常不利的，無法及時把集鎂室當中的液鎂帶入到尾槽分離。

通過分析可以發(fā)現由于循環(huán)流量的進一步上升，相鄰電解槽當中的氯化鎂濃度差和溫度才會出現進一步下降，對相關數據進行分析可以發(fā)現循環(huán)量在逐步上升，在此過程中也帶動電解質，加快了流水線的能流和物流與循環(huán)量的進一步增加，在運行的過程中會導致電解槽出現溫度差下降趨勢變緩等問題，無法保證設備的穩(wěn)定性，在應用的過程中該參數和循環(huán)電解質在電解槽當中熱交換期間的時間相關。如果溫差相對較小，在操作的過程中電解質的熱交換也慢慢變緩，導致相連電解槽當中氯化鎂的濃度差在前期會逐步隨著循環(huán)流量的增加而進一步的下降，在后期會出現逐步增加的趨勢，究其原因主要是循環(huán)流量下降的時候，出現了電解室和集鎂室之間的電解質交換也逐步減弱的情況，電解室當中的鎂無法及時的向集鎂室當中送入，導致副反應增加，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，可以讓循環(huán)的穩(wěn)定性大幅度提高。

4 結語

通過分析發(fā)現對流水線鎂電解連續(xù)穩(wěn)定運行產生影響的因素很多，主要是電解槽出現泄漏的情況、槽溫偏低以及循環(huán)流量無法達到要求，在操作的過程中一定要重視這些問題，保證設備的穩(wěn)定性。