提高350ka預(yù)焙鋁電解槽電流效率綜合性研究?？瞥山坍厴I(yè)論文-文庫吧資料
2025-06-25 22:13本頁面
【正文】 造成電流空耗，嚴(yán)重降低電流效率；若陽極設(shè)置偏高，新極長時間不導(dǎo)電，一方面增大其他陽極的電流負(fù)荷，減少陽極的有效工作面，降低電流效率，另一方面引起局部過冷，影響熱平衡，破壞爐膛，可能導(dǎo)致病槽，降低電流效率。鋁電解生產(chǎn)中，如果各項技術(shù)條件保持不穩(wěn)，電解槽運行在波動之中，自然會降低電流效率，這就要求人們必須加強管理，及時排除各種干擾因素，使電解槽始終在最佳技術(shù)條件下運行，才能獲得較高的電流效率。技術(shù)條件搭配不合理的槽子。具有良好技術(shù)條件的槽子，往往自平衡能力強，抗病能力強。 第三章 結(jié)論與展望 結(jié)論 影響電流效率的因素主要有兩個方面，一是工藝技術(shù)參數(shù)；二是操作和管理，主要的工藝技術(shù)參數(shù)已在第五節(jié)中討論過，本節(jié)著重討論操作管理因素，即各項操作的質(zhì)量、實現(xiàn)和維持良好技術(shù)條件的能力等。在這三個階段中，哪一階段為控制階段仍沒有定論。而在第二階段是控制階段時，由于溶解金屬通過靠近鋁液的穩(wěn)流層進行擴散的速度要比中間的攪拌層大得多，因此，溶解金屬的濃度梯度主要集中在這里。圖2為不同控制階段下，溶解金屬由陰極到陽極間濃度的變化（理論模型）。而第一和第三階段屬于化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)范圍，在這里，降低反應(yīng)速率的因素將有重要影響。因為律速不同，其控制因素也不同。溶解的鋁首先通過靠近陰極的電解質(zhì)平流擴散層，然后進入由于陽極氣體析出及熱磁場作用造成電解質(zhì)湍流層而被流動著的電解質(zhì)所帶走，奔向陽極空間；3）被流動著的電解質(zhì)帶到陽極空間的溶解鋁為陽極氣體中的CO2（或空中的氧）所氧化：3Al+3CO2= AlO2+ Al3++3 CO2Al+3CO2= Al2O2+3CO2 Aa+CO2=NaO+CO。圖1表示鋁電解槽中電解質(zhì)流動及溶解鋁與陽極氣體（CO2和CO）的傳輸過程的大致情景。 陽極效應(yīng)對電解生產(chǎn)的利弊利的方面有：（1）可以利用其來檢查電解槽的生產(chǎn)狀態(tài)是否正常；（2）電解槽發(fā)生冷槽時，效應(yīng)提供熱量調(diào)整熱平衡；（3）可以達到潔凈槽底．規(guī)整爐膛．清理陽極底掌．校正氧化鋁濃度；清潔電解質(zhì)等方面的作用；弊的方面有：（1）浪費大量電力．人力．物力；（2）影響系列供電的穩(wěn)定；（3）惡化工作場所．打亂正常作業(yè)秩序；（4）嚴(yán)重時還將燒壞爐幫。在其它條件不變時，電解質(zhì)中的氧化鋁降低到一定程度時，就發(fā)生陽極效應(yīng)。除此之外，陰、陽極的短跑、漏電以及出鋁時的機械損失等，也都是電流效率下降的原因。鋁電解中，電解質(zhì)在出現(xiàn)局部過熱、滾鋁和炭渣分離不好時，都可能引起碳化鋁的大量生成，而使電流效率下降。高溫條件下，鋁可跟碳發(fā)生反應(yīng)生成碳化鋁。其他損失水和其他雜質(zhì)的放電原料進入電解質(zhì)中，不僅帶有雜質(zhì)，還帶有水份，會發(fā)生水的分解，高溫下也可和溶解的鋁作用，即： 2H2O（氣）→2H2（氣）+O2（氣）2Al（液）+2H2O（氣）——3H2（氣）+Al2O3（固）水的分解不僅降低了電流效率，而且氫氣殘留在鋁液中，會使鋁的機械性能變差。因鈉在鋁中的溶解度較小，其沸點又低（880℃），析出后或蒸發(fā)逸出后會發(fā)生燃燒，或滲入炭塊中，尤其是滲入炭塊中能引起陰極炭塊的早期破損。這一現(xiàn)象完全符合質(zhì)量作用定律（對某基無反應(yīng)，其反應(yīng)速度與各反應(yīng)物濃度冪的乘積成正比）。960℃時，%，%，約增加一倍。同時，研究還表明：當(dāng)鋁電解質(zhì)分子比升高，鈉離子濃度增大時，鈉離子析出的溫度降低，析出的陰極電流密度減小。研究證明，在實驗電解槽上，于酸性電解質(zhì)中，當(dāng)電解溫度為975℃是，℃時，兩者放電的電位差為零。況且，鋁在電解質(zhì)中多數(shù)是以鋁氧氟配離子形式存在，基活度降低，鈉析出后進入鋁液中造成卻板化作用，這一因素更有利于鈉離子在陰極上放電。正常情況下，鈉離子是不可能放電的。可見，鋁電解中盡可能地降低電解溫度，保持電解質(zhì)平靜，盡可能減少攪拌干擾，按設(shè)計要求提高和保持一定的電流密度，確保原、副材料質(zhì)量，減少雜質(zhì)含量等，都是控制電流空耗，提高電流效率的有效措施。別外，在低電流密度下，這種電化學(xué)過程更加明顯而強烈，而在高電流密度下會減小。（3）電解質(zhì)受到攪拌時，經(jīng)測定：極限電流明顯增大。在陰極，Al3++2e=Al+當(dāng)Al+轉(zhuǎn)移到陽極時，又在陽極被重新氧化成高價鋁離子，即：Al++2e=Al3+這些反應(yīng)反復(fù)進行，循環(huán)不已，造成了電流的無功損失和空耗。高價鋁離子的不完全放電研究人員在實驗電解槽上研究電流效率與電流密度和極距關(guān)系的過程敁發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電壓低于氧化鋁分解電壓時，也就是說電解反應(yīng)開始進行之前，鋁電解槽兩極之間已經(jīng)存在著一個穩(wěn)定 的電流，人們稱之為“極限電流”。綜上所述，由于鋁的損失取決于交界層擴散出去的速度。許多研究人員通過對工業(yè)鋁電解槽液界面與陽極之間的熔體中的鋁的濃度分布進行實測的結(jié)果，也證明了這一點，如圖121所示。根據(jù)動力學(xué)觀點，進行速度最慢的那一步反應(yīng)，決定整個反應(yīng)的速度。但是電解過程中熔體中存在有CO2和良好的傳質(zhì)條件，溶解的鋁會不斷地被氧化，進而造成鋁的損失增大，成為影響電流效率的主要因素之一。持這種極小值觀點的人認(rèn)為，當(dāng)
數(shù)學(xué)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1