碳陽極質(zhì)量對鋁電解生產(chǎn)的影響
碳陽極作為鋁電解槽的心臟，其質(zhì)量和工作狀況對鋁電解生產(chǎn)是否正常及電流效率、電能消耗、產(chǎn)品等級等經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)影響十分巨大。
1.陽極故障
電解槽故障中有70%發(fā)生在陽極。電解槽經(jīng)常出現(xiàn)的陽極故障(病狀)有：陽極局部過熱、電流分布不均、陽極掉塊、陽極“長包”、陽極裂紋斷層、陽極塊脫落、大量炭渣落入電解質(zhì)使其含炭、阻極四周氧化燃燒和陽極傾斜等。這些故障主要是由預(yù)焙陽極質(zhì)量問題和電解作業(yè)操作不當(dāng)引起的。
(1)陽極掉塊(脫鉤)。預(yù)焙陽極因磷生鐵澆鑄不牢或陽極炭碗缺陷，使用時因受熱膨脹，會發(fā)生陽極炭塊與鋼爪脫離的現(xiàn)象。發(fā)生此種現(xiàn)象時，需從電解槽中撈出炭陽極，更換新的預(yù)焙陽極。陽極炭塊出現(xiàn)大裂紋時，也會裂開掉塊。
(2)陽極長包。由于預(yù)焙陽極內(nèi)部質(zhì)量不均勻，在使用過程中電解消耗速率不同步，從而造成炭陽極下表面局部凸出的現(xiàn)象，稱為陽極長包。如發(fā)生此種現(xiàn)象需取出陽極，砸掉陽極炭塊下面的長包后，該陽極可繼續(xù)上槽使用。
(3)陽極裂紋。預(yù)焙陽極因成型或焙燒等原因，有時會有橫向或縱向裂紋。一般來說，對陽極澆鑄前發(fā)現(xiàn)裂紋的陽極炭塊，都不進(jìn)行澆鑄；在電解槽上使用過程中發(fā)現(xiàn)陽極裂紋時，需取出更換新的預(yù)焙陽極。
故障發(fā)生，破壞了電解槽的正常生產(chǎn)技術(shù)條件使電解槽出現(xiàn)紊亂狀況：電壓擺動、電壓升高、鋁水滾動、電解質(zhì)表面不結(jié)殼、電解槽局部不導(dǎo)電、不工作，引起電流效率急劇下降、直流電耗及原材料單耗急劇上升、電解槽操作困難、鋁品位下降等惡劣后果，甚至導(dǎo)致停槽。
2.對槽溫和電流分布影響
各類陽極故障時鋁電解槽的“急性癥狀”，嚴(yán)重影響電解槽經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，已如前所述。陽極質(zhì)量不好引起的慢性病癥，它使得陽極和電解槽的溫度過高、電流分布不均勻，同樣也嚴(yán)重影響鋁電解槽的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。
鋁電解槽通過的電流高達(dá)幾十至幾百千安，陽極電阻率和陽極導(dǎo)電距離、結(jié)構(gòu)形式的變化，強(qiáng)烈地影響到電能消耗。陽極歐姆壓降所產(chǎn)生的熱量相當(dāng)于一個30-100KW的電驢連續(xù)運轉(zhuǎn)，陽極各部電阻的變化不僅影響到能耗，而且影響到陽極和電解槽工作溫度，從而對電流效率產(chǎn)生巨大影響。，如果將炭陽極的電阻率由75μΩ.m降為50μΩ.m，噸鋁殼節(jié)電500KW.h。另外落入電解質(zhì)中的炭渣也影響電流效率和電耗。研究表明電解質(zhì)中炭渣含量為0.04%可以使電流效率下降1%；若電解質(zhì)中含炭渣1%，則可使電導(dǎo)率下降11%。
碳陽極與空氣和二氧化碳的氧化反應(yīng)，占炭陽極消耗的20%以上。此反應(yīng)是選擇性的，它與陽極質(zhì)量、陽極工藝、電解槽設(shè)計和電解操作關(guān)系極大。
碳與空氣的反應(yīng)，對鋁電解槽引起兩大危害。一是該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，引起陽極的槽溫升高；溫度升高，在空氣流通時會使反應(yīng)加速，形成惡性循環(huán)，不僅使碳耗增大，而且影響電流效率；二是該反應(yīng)選擇性氧化，引起大量炭渣脫落，進(jìn)一步危機(jī)電解槽的各項技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
