铝电解技术中减少碳渣的措施

来源:总是媒体 2017年12月29日10:59 

  最近几年来,跟着年夜型铝电解槽生产技术的提高和管理程度的疾速推动,电解槽生产工艺技巧参数的婚配加倍公道,电解槽运行的稳定性一直进步,电解槽各项生产技术指导不断晋升。

  然而铝电解生产进程华夏资料质度对付电解槽运转的稳固性及出产目标的影响愈来愈惹起企业死产治理职员的存眷,特殊是阳极质量。阳极碳块做为铝电解的心净局部,其品质的利害,间接影响着电解的禁止和产物的质量。

  如果碳块的质量达不到要供,将在铝电解质溶液中产生过量的碳渣,对铝电解过程产生一系列不利的影响,极易造成电解质电压升高,导致热槽的产生,那岂但引起电解消费的增减,并且当热槽产生时将好转铝电解的生产的诸多技术经济指标,同时对电解槽的寿命也有影响,因此减少铝电解生产中的碳渣产生成为铝电解槽生产管理中的重要一环。

  碳渣产生的本源

  阳极质量不稳定。预焙碳块是由石油焦、沥青焦、沥青经由过程粉碎、煅烧、配料、混捏等工序烧造而成,假如采用的原材料及工艺不符合请求就会产出不开格的碳块。如:耐压强度低、缝隙度大、纯质大等,从而致使阳极的氧化和碳粒在阳极表面的脱降进进电解质中形成碳渣,偶然会形成掉块和裂痕,在电解质的冲蚀和清洗下,形成碳渣。由于碳块质量而引起的碳渣是生产中碳渣形成的主要本因。

  预焙阳极质量不合格是电解生产过程中碳渣产生的主要原因,但是预焙阳极质量的黑白又与生产阳极所使用的原材料,如石油焦、或市场上直接洽购的锻后焦,煤沥青、残极等炭素生产用原材估中微量元素对阳极质量的影响。

  炭素生产的主要原材料石油焦,个中的V、Ni等杂质元素对空气反应性影响无比显著,而Na对CO2反应性和空气反应性有着较强的催化感化。其次,电解生产过程中调换出的残极,表面粘附的电解质若清算不清洁,阳极生产配料时带入到阳极中,特别高分子比的电解质,带入大量的Na。别的工艺稳定和质料配方等也会生产出不合格的炭块。

  预焙阳极从焙烧炉内出炉后阳极表面粘结的添补料浑理不干净,进入电解槽后,随着电解反应的进行,逐步脱落进入电解质中成为碳渣。

  电解生产过程中产生的碳渣

  作业草拟质量较好引发的掉渣。换极功课质量非常重要,特别在不依照技术标准操作时,阳极也易失落渣。新阳极在装置早期不克不及完成齐电流任务,阳极安拆太低时浸潮在电解质中受其冲刷易形成掉渣;别的,新极安装过低时,在电流导全时因为极距较均值要小,制成电流过年夜,招致强热应力,损坏阳极强量造成爆块和掉渣。其余作业质量,如氧化铝保温料笼罩不当,造成阳极中露产生阳极氧化失落渣,尤以出铝心、烟讲端、下料口的阳极角部较为显明。

  电解槽槽况欠安引起的掉渣。当电解槽况呈现异样时,阳极的工作状态也随之恶化,如槽温升高,阳极的抗氧化性削弱,同时槽温高,侧部炉帮化空易富散碳渣,电解槽排渣功效减强,易造成电解质含碳。1.4.2电解生产过程中,精致化管理不到位,作业质量毛糙,换极后保温料启盖不密实,乃至随处冒水,或裸露在空气中,高温阳极与空气接触后,氧化掉渣。

  下料打壳锤头由于历久高温烧灼变形,凑近锤头处的阳极由于锤头粘附电解质,锤头增大,打壳下料过程中将阳极表面的保温料打掉,显露阳极表面,与空气接触氧化掉渣。

  新建电解槽装炉时使用的焦粒,在电解槽焙烧开动停止后,打捞不干净遗留的碳渣。

  阴极炭素内部的冲蚀剥落。在铝电解过程中,阴极炭素外部的冲蚀剥落和破碎是铝电解溶液产生碳渣的又一来源。铝电解槽启动后,由于钠的浸透,电解质溶液和铝的腐蚀和冲刷,阴极炭素内衬未几就会产生剥落,钠渗透阴极炭块是引起剥落的主要原因。钠的渗透使炭块内部产生应力,导致炭块体积收缩,并变得蓬松、多孔,以至剥落形成碳渣。

  二次反响天生游离的固态碳。铝电解过程当中的发布次反映,不只下降电流效力,并且借带去另外一圆里的晦气的硬套,即消融在电解质溶液中的铝将阳极气体中的CO2跟CO恢复C,正在电解度溶液中构成轻微的游离态碳渣。

  其反应有两种:

  第一种反应为,在电解质的溶液中溶解的铝取CO2反答生成CO,而CO又与AL反应生成C,即:

  2AL(消融)+2CO2=AL2O3+3CO(1)

  2AL(溶解)+3CO=AL2O3+3C(2)

  第二种反应为,电解质中的铝直接将CO2还原成C,

  3AL(溶解)+3CO2=2AL2O3+3C(3)

  在上述两种反应中反应(3)对在铝电解质中生成碳渣的作用,比反应(2)的作用要大,但这两种反应所产生的碳渣,不是电解质溶液中产生碳渣的主要原因。

  碳渣对电解过程的影响

  正常生产过程中,随着铝电解生产的连续进行,炭阳极随着生产的进行而缓缓地消耗,正常生产阳极消耗产生的碳渣,在合理的工艺技术条件下,能够从电解质中顺遂的分离出来,对生产出有太大的影响,但是实践生产中很易有这类绝对幻想的生产状态存在。因此,作为生产管理人员要时辰闭注电解质内碳渣量的变更,以减少对电解生产的影响。

  增加电能消耗

  铝电解溶液中的碳渣,导致电解质的电阻增大,其成果造成电解质电压降的升高,增加铝电解生产的电能消耗。据存在关专业人士报导,当铝电解质溶液中的碳渣含量达到1%(分量)时,电解质导电率约降低11%,因而可知碳渣对电解质的导电率的不利影响是极其明显的,碳渣的颗粒越小,对降低电解质的导电率的作用越大。

  形成热槽

  若电解质中的碳渣积聚到一定浓度时,由于比电阻的增大,一定造成电解质电压降降低,从而使电解槽南北极间的电能支出额定增长,引起电解质过热,槽温降高,形成热槽。热槽形成后,电解槽的热均衡被破坏,正常工艺技术前提遭到影响,同时会使电解槽的阴极遭到破坏,影响槽寿命,此外表处置热槽时,还耗费大批的氟化盐,故其迫害感化是十分宏大的。

  造成电流空耗

  当铝电解质熔液表面沉没有大量碳渣时,部分碳渣成为炭素阳极和侧部或阴极的导电通道,一部门电流会曲接经由过程碳渣进入阴极或侧部,而不克不及参加电解反应,形成侧部泄电,电流空耗,重大时会造成侧部漏炉。

  阳极少包

  由于碳渣大量凑集,实时不能清理进来,极易诱发电解槽角部或边部长包或长牙,导致电解槽电压摆动或压槽。

  引发阳极效应

  大量碳渣漂浮在电解质表面,导致氧化铝不能实时溶解到电解质中,从而诱收阳极效应。

  增添工人休息强度

  电解质中碳渣含量过大时,必须构造工人打捞,打捞碳渣不但带行大量的电解质和热量,影响电解槽稳定,而且增大氟化盐消耗。打捞碳渣时要在电解槽的分歧部位打洞,便于攫取碳渣,工人劳动量明隐增加。

  增加炭渣的措施

  做好原材料供给管理

  石油焦、煤沥青和煅后焦等炭素生产的主要原材料要抉择性的采购,并依据检测结果及炭块抗氧化机能进行拆配使用,对产物质量不稳定的供应商采用结束供货措施。对于掺配的残极,其表面的电解质要全体清理干净,尽可能减少电解质进入阳极内。

  提高阳极制造工序的加工质量

  提高炭素阳极制品德量,其基本在于提高阳极体系工序生产质量,即石油焦煅烧质量,成型配方、糊料混捏温度及混涅质量、生块成型质量,生块高温焙烧质量。规范各项作业操作法式,严格履行技术尺度,确保阳极表面和内涵理化指标满意电解生产的须要。

  增强微量元素的剖析检修

  对影响炭阳极质量,导致影响炭阳极在电解槽中使用后果和铝质量的微量元素,如V、Na、S、Ca、Fe等均要宽格把持,造成电解槽炭阳极掉渣的V、Na等活性强的元素,更应予以存眷,并经过分歧产地和质量指标混杂配料,使其达到最好配比。

  改良阳极冰块外形,采取下名义无棱角抗冲洗阳极碳块。

  下表面无棱角碳块是将碳块的正面与底面的过渡角由90度直角形状改革成倒角状或圆弧状。通过实验,可以察看到1天前换上的新极,导电性能欠好,但下棱角却由直角酿成了圆弧状,阐明此时的圆弧状形成的主要原因是由电解质冲刷阳极炭块,而炭块的这始终角全部酿成碳渣进入到电解质中。无下棱碳块主要长处是抗冲刷力衰,能无效减少槽中碳渣量。

  选用高质量的阳极炭块

  在后面对于碳渣起源中的探讨中,因为炭块质量没有及格是形成炭粒零落生产碳渣的重要起因。果此采用下质量的炭块是削减电解质溶液发生碳渣的主要办法。因而,预焙阳极块进厂之前便要进止严厉的质量测验,避免分歧格阳极进进生产线。

  选用优良的阳极碳块

  与阳极碳素材料一样,阴极碳块的质量好坏对碳块的剥落程度有影响,在砌筑电解槽阴极时采用劣质阴极侧部碳块和底部碳块能较有用天蒙受和抵御铝电解质溶液和铝液的腐蚀和冲刷,从而削减碳块的剥落,加少碳渣的产生。

  采用低温铝电解生产工艺

  由于铝的二次反应也是产生碳渣的一个原因,所以在电解生产过程中就要减少二次反应的产生。踊跃利用并优化低电压、低氧化铝浓度、低份子比、高温度、高极距等新工艺,从而保证电解生产在较低的温度的温度下进行,保持合理的过热度,既有益于碳渣分别,又能减少铝的二次反应缺掉,从而减少碳渣是生产。

  保持适当薄度的保温料

  实际证实,保温料过薄易使空气与阳极表面打仗,电解槽内处于低温状况下的阳极炭块与空想接触表面氧化掉渣速率较快,保温料必需覆盖密实,躲免与空气接触。另外,应用面壳块进行覆盖时,面壳块破碎的粒度是越细越好,利于保障阳极覆盖的稀真度。

  坚持恰当的电解质火仄

  电解质水平的高下是决议炭块氧化掉渣的主要身分之一。电解质水平过低,电解槽热量丧失快,晦气于槽况稳定,当心电解质水平太高,特别是跨越残极上表面,电解质液流淌在炭块的表面时,以致残极上的保温料消溶,形成空间,会加重炭块氧化,碳渣量激删。以是,要生产现实保持合理的电解质水平。

  论断

  在铝电解正常生产中碳渣的杂在是弗成防止的,当电解槽中碳渣的露量到达必定水平时就会影响电解槽畸形生产,带来背面影响。

  在电解槽平常生产中,要提高阳极质量、提高换极质量、调理电解质成份及高低、节制电解温度、充足应用所有可能的机遇打捞碳渣等措施,来减少碳渣对电解生产带来影响。

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