鎂電解槽熱槽現(xiàn)象處理的探討.doc

鎂電解槽熱槽現(xiàn)象處理的探討前 言在海綿鈦生產(chǎn)中，鎂電解是個(gè)不可或缺的工序，其作用就是接收還蒸車(chē)間產(chǎn)生的氯化鎂，以氯化鎂為原料，通直流電電解，產(chǎn)生粗鎂和氯氣。氯氣經(jīng)氯氣導(dǎo)管進(jìn)入氯壓機(jī)室，經(jīng)過(guò)氯壓機(jī)壓縮后送到氯化車(chē)間做為原料；粗鎂經(jīng)過(guò)精煉后得到精鎂，精鎂送到還蒸車(chē)間做為還原劑。電解車(chē)間就是通過(guò)氯化鎂的回收加工，實(shí)現(xiàn)了鎂和氯氣的循環(huán)利用，大大降低了向外購(gòu)買(mǎi)氯氣和鎂錠的成本，增加了工廠運(yùn)作的經(jīng)濟(jì)效益。電解車(chē)間的核心就是電解工序，而電解工序的功能就是電解氯化鎂以得到粗鎂和陽(yáng)極氯氣，并實(shí)現(xiàn)粗鎂和陽(yáng)極氯氣的分離，鎂電解槽就是實(shí)現(xiàn)這一目的的主要設(shè)備。所以鎂電解槽是整個(gè)電解車(chē)間的重中之重，對(duì)于整個(gè)車(chē)間乃至整個(gè)廠的影響都是巨大的。了解好鎂電解槽的功能以及特性， 掌握好鎂電解槽的所有操作，并做好異常情況的處理措施，保證好鎂電解槽生產(chǎn)的正常進(jìn)行。對(duì)整個(gè)車(chē)間以及整個(gè)工廠的正常生產(chǎn)都有著重要意義。鎂電解槽的操作有很多，如加氯化鎂、加澄清電解質(zhì)、泵出淤泥和電解質(zhì)混合物、加固體氯化鹽和氟化鈣、移走槽底堆積的泥漿和結(jié)塊的泥渣、對(duì)噴口和尾氣排氣口接頭進(jìn)行清潔、溫度調(diào)整情況、測(cè)量通過(guò)接頭的電壓差、電接頭檢修、槽底空氣流量調(diào)整、尾氣排氣量調(diào)整、對(duì)工作電解質(zhì)和淤泥還有氯化鎂取樣等。異常現(xiàn)象也有很多，如槽溫異常、槽壓過(guò)高、氯氣泄露等。本文主要探討的是槽溫過(guò)高時(shí)的處理，即對(duì)熱槽現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析并做出相應(yīng)的解決措施，對(duì)各種措施也進(jìn)行了必要的解釋和分解，以便在實(shí)際生產(chǎn)中做出正確的選擇。鎂電解槽熱槽現(xiàn)象處理的探討鎂電解槽是電解車(chē)間的重要設(shè)備，是氯化鎂電解反應(yīng)的主體反應(yīng)器，在電解車(chē)間生產(chǎn)中具有不可替代的作用。1. 熱槽現(xiàn)象的危害當(dāng)電解槽的槽溫過(guò)高時(shí)，會(huì)造成很多危害，簡(jiǎn)單列舉如下：（1） 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(dòng)強(qiáng)度；（2） 粗鎂燃燒損失加重.鎂的溫度越高，與氧氣的反應(yīng)就會(huì)越劇烈，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，會(huì)促進(jìn)槽溫進(jìn)一步升高，反應(yīng)還會(huì)生成氧化鎂，導(dǎo)致氧化鎂含量增加；（3） 電解槽中的電解質(zhì)、液態(tài)鎂以及氯氣泡的正常運(yùn)動(dòng)規(guī)律會(huì)遭到破壞,氯氣和金屬鎂接觸的機(jī)會(huì)增加，導(dǎo)致電流效率降低；（4） 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(huì)繼續(xù)升高，形成惡性循環(huán)；（5） 還會(huì)影響到粗鎂的產(chǎn)量和質(zhì)量。因此要嚴(yán)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680720。當(dāng)鎂電解槽中的溫度高于720時(shí)，就要采取相應(yīng)的調(diào)節(jié)程序。2. 熱槽現(xiàn)象產(chǎn)生的原因（1） 電解槽啟動(dòng)前內(nèi)襯烘烤不充分,啟動(dòng)初期易引起槽溫過(guò)高，如果電解槽內(nèi)襯烘烤不充分,就會(huì)殘留部分水汽,水與MgCl2 、Mg 發(fā)生反應(yīng)而引起電解槽槽溫過(guò)高。（2） 雜質(zhì)C、Fe 、Mn、B、SO42 - 等含量超標(biāo)。雜質(zhì)含量超標(biāo)易引起電解槽槽溫升高，這些雜質(zhì)的存在會(huì)使電解質(zhì)的導(dǎo)電性受到影響，改變電解質(zhì)的黏度等，使得電解槽的工作無(wú)法正常進(jìn)行。（3） 雜質(zhì)MgO 含量超標(biāo)。MgO對(duì)電解過(guò)程的影響很大,是惡化電解指標(biāo)的重要雜質(zhì)。它會(huì)使陰極鈍化，導(dǎo)致電極電壓升高，從而引起槽溫升高。（4） 電解質(zhì)中的MgCl2 濃度過(guò)高。電解質(zhì)組成對(duì)MgO的生成具有重要影響，MgCl2具有很強(qiáng)的吸水性，吸水后會(huì)與水反應(yīng)生成MgO。電解質(zhì)中MgO 生成速度隨MgCl2 含量的增高而增大,所以MgCl2 濃度過(guò)高也會(huì)間接的促進(jìn)槽溫的升高。（5） 整流變供給電解槽的電流過(guò)高.整流變供給電解槽的電流是電解槽維持槽溫的最關(guān)鍵因素，是電解槽產(chǎn)生熱量的根本來(lái)源，過(guò)低了會(huì)導(dǎo)致槽溫低，過(guò)高了則會(huì)使槽溫過(guò)高。設(shè)計(jì)值為20010，超過(guò)了這一范圍則需要做出相應(yīng)調(diào)整。（6） 電解槽的密閉性不好。如果電解槽的密閉性不好，就會(huì)有空氣大量進(jìn)入電解槽，導(dǎo)致粗鎂大量燃燒，燃燒的熱量會(huì)促進(jìn)槽溫進(jìn)一步升高，反應(yīng)還會(huì)生成氧化鎂，導(dǎo)致氧化鎂含量增加；進(jìn)一步惡化了生產(chǎn)環(huán)境.（7） 電極和母線接觸不良。電極和母線接觸不良會(huì)導(dǎo)致接觸電壓升高，在接觸處就會(huì)產(chǎn)生大量熱量，通過(guò)電極傳遞給電解質(zhì)，使電解質(zhì)的溫度也升高。電極和母線接觸不良還會(huì)導(dǎo)致電極的損壞，電耗增加等，使生產(chǎn)條件進(jìn)一步惡化。（8） 粗鎂和氯氣過(guò)多接觸，二次反應(yīng)嚴(yán)重。氯氣與粗鎂接觸就會(huì)反應(yīng)生成氯化鎂，放出大量熱量。這一過(guò)程是無(wú)法完全避免的，在一定范圍內(nèi)可以接受，但如果接觸過(guò)多，則會(huì)造成電解槽的溫度升高，電流效率降低。氯氣與粗鎂過(guò)多接觸的原因可能是多方面的，如電解質(zhì)的黏度異常，電極變形或損壞等。3. 熱槽現(xiàn)象的處理的措施降低電解槽槽溫的方法有大致可分為五種，下面將對(duì)這五種方法進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。3. 1 開(kāi)大尾氣將集鎂室尾氣閥門(mén)開(kāi)大,增大尾氣排放量。尾氣能帶走一部分熱量；同時(shí)，開(kāi)大了尾氣，槽內(nèi)的真空度會(huì)有所增加，槽內(nèi)的氧氣含量就會(huì)有所降低，減少了鎂的燃燒損失，所以這也會(huì)有助于降低槽溫。增大尾氣排放量這一措施操作起來(lái)簡(jiǎn)單，但對(duì)降低槽溫的作用不是很明顯，且增加了能耗，也增加了尾氣處理的負(fù)荷，因此并不是最可行有效的方法。在槽溫略高于設(shè)定溫度時(shí)可考慮這一措施，在執(zhí)行這一措施前要先與尾氣處理聯(lián)系，讓其做好接收過(guò)量尾氣的準(zhǔn)備。當(dāng)開(kāi)大尾氣幾分鐘后。如果槽溫有下降趨勢(shì)，則繼續(xù)此操作，直到槽溫降到正常范圍內(nèi)，關(guān)小尾氣，回到正常生產(chǎn)。如果槽溫沒(méi)有下降趨勢(shì)甚至繼續(xù)升高，則要采取更為有效的降溫措施。3. 2 除渣如果在開(kāi)大尾氣后，鎂電解槽溫度沒(méi)有變化或繼續(xù)上升,就要判斷電解槽中的渣是否已經(jīng)過(guò)多，到了該除渣的時(shí)候了。先檢查槽電壓是否已經(jīng)高于設(shè)計(jì)電壓，如果高于設(shè)計(jì)電壓，就有可能是槽渣過(guò)多引起的。用渣尺去檢測(cè)槽渣的厚度，如果到了該除的厚度，就啟動(dòng)除渣程序，在除渣前也要先開(kāi)大尾氣，按照除渣操作規(guī)程對(duì)電解槽除渣。 如果槽渣沒(méi)有到達(dá)該除的厚度，則直接采取加固體氯化鎂或氯鹽的措施來(lái)降低槽溫。3. 3 加固體氯化鎂或氯鹽如果除渣后槽溫還沒(méi)有降下來(lái)，則需要向槽內(nèi)添加固體氯化鎂或氯鹽。固體氯化鎂或氯鹽的熔化會(huì)吸收大量的熱量，所以這一措施的降溫效果非常明顯。而且不會(huì)額外增加能耗，還節(jié)省了固體氯化鎂或氯鹽熔化所需要的能量。因此這是一個(gè)很有經(jīng)濟(jì)效益的措施。在加入固體氯化鎂或氯鹽前需要開(kāi)大尾氣，以防尾氣過(guò)多泄露。按加入氯鹽程序向鎂電解槽中加入固體氯化鎂或氯鹽。在加入固體鹽時(shí)，剛開(kāi)始可加快些，隨時(shí)注意溫度變化，到后來(lái)要慢點(diǎn)加，當(dāng)槽溫降到正常范圍內(nèi)時(shí)，停止加入固體鹽，回到正常生產(chǎn)。但向電解槽內(nèi)加固體氯化鎂或氯鹽不能無(wú)限制的加，必須保證電解質(zhì)中氯化鎂的含量在822%范圍內(nèi)。如果長(zhǎng)時(shí)間的加固體氯化鎂或氯鹽還是不能將槽溫降下來(lái)，或降下來(lái)后又反復(fù)反彈，則需要考慮其他的降溫措施。3. 4開(kāi)大槽底冷卻風(fēng)機(jī)吹風(fēng)量如果槽渣不多或除渣后槽溫還沒(méi)法降下來(lái)，而且也不能向電解槽內(nèi)添加固體氯化鎂或氯鹽時(shí)，可采用開(kāi)大槽底冷卻風(fēng)機(jī)吹風(fēng)量的辦法來(lái)降低電解槽槽溫。槽底冷卻風(fēng)機(jī)的作用就是對(duì)電解槽降溫，起到保護(hù)電解槽內(nèi)襯不被高溫?fù)p壞的作用。正常情況下其吹風(fēng)量不大，當(dāng)槽溫過(guò)高時(shí)，可開(kāi)大其吹風(fēng)量，使其降溫效果更明顯。剛開(kāi)始時(shí)可把冷卻風(fēng)機(jī)的吹風(fēng)量開(kāi)到最大，觀察溫度的變化。如果溫度有下降趨勢(shì)，說(shuō)明這一降溫措施是可行的。待溫度接近正常范圍時(shí)，慢慢調(diào)小吹風(fēng)量，直至溫度穩(wěn)定在正常范圍內(nèi)，固定冷卻風(fēng)機(jī)吹風(fēng)量，進(jìn)入正常生產(chǎn)。如果溫度沒(méi)有下降趨勢(shì)甚至繼續(xù)往上升，則說(shuō)明這一措施對(duì)降溫沒(méi)有效果，需要考慮其他措施。開(kāi)大冷卻風(fēng)機(jī)吹風(fēng)量這一措施操作起來(lái)很簡(jiǎn)單，但效果不會(huì)很顯著，還增加了能耗，因此也不是一個(gè)很好的選擇。3. 5 短接電極 如果以上降溫措施都不能有效控制槽溫的話，可考慮短接程序。 短接程序就是將分流器與電解槽的直流母線短接，通過(guò)調(diào)整分流大小來(lái)調(diào)整通入電解槽的電流，這樣就可減小電解槽內(nèi)的電流，使得電解槽內(nèi)產(chǎn)生的熱量減少，從根源上來(lái)降低電解槽的槽溫。因此短接程序?qū)﹄娊獠鄣慕禍刈顬橛行?，而且降低了電解槽的電耗，可謂一舉兩得。但降低了電流，也降低了電解槽的工作效率，使得粗鎂和氯氣的產(chǎn)量都下降了。所以一般情況下最好不要采用這一措施。 短接程序有以下幾步：. 將分流器移到該鎂電解槽一樓母線短接處;. 將分流器上的兩根電源母線與該鎂電解槽處的陽(yáng)極母線和陰極母線分別相接;. 由小到高,逐漸調(diào)整分流大小,至電解槽溫度正常; 4. 總結(jié)對(duì)電解槽槽溫過(guò)高時(shí)所應(yīng)該采取的調(diào)節(jié)措施大致就有以上幾種，每一種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)以及適用的范圍，以上都一一做了論述。在實(shí)際操作時(shí)，操作人員要針對(duì)具體情況，在保證能恢復(fù)電解槽溫度的前提下，盡量少消耗能耗，少用成本，盡量采取簡(jiǎn)單易行的操作，綜合考慮各種因素后，采取最可行最適合的措施。只要采取措施得當(dāng),是完全可以將這一非正?，F(xiàn)象消除的。作為從事鎂電解的科技工作者,對(duì)電解槽槽溫