铝电解阳极效应控制技术浅探(讲课课件)

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1、铝电解阳极效应控制技术浅探铝电解生产技术交流詹磊阳极效应产生机理分析生产实践阳极效应发生因素各因素诱发效应的理论分析控制阳极效应的具体措施结论引言阳极效应对铝电解生产本身的影响，业内逐渐趋向一致，认为阳极效应对电解生产的危害是主要的，同时也是电解生产过程不稳定的体现。实质上，阳极效应的更大危害在于阳极效应发生过程中产生的全氟化碳（简称PFCs，主要是CF4和C2F6）对环境的影响。研究表明，在铝电解生产过程中，PFCs主要产生于发生阳极效应的异常波动期间，在正常运作期间检测不到PFCs气体，另外，PFCs也会产生于电解槽启动时电压在短时间

2、内上升加热电解槽及槽内原料的短暂时间内。近二十年来，我国原铝工业的快速发展，产能、产量均居世界第一,减少PFCs排放将是铝行业面对节能减排的现实问题。一、阳极效应产生机理分析到目前为止，对于阳极效应发生的机理及阳极效应发生时的反应，还是众说纷纭。有关效应发生机理的观点很多，但最受重视且能较好解释阳极效应现象的是湿润性改变学说和阳极过程改变学说。（一）湿润性改变学说湿润性改变学说认为，氧化铝是一种能降低电解质在炭阳极上界面张力的表面活性物质。因此，在氧化铝含量较高时，电解质在炭阳极上的表面张力小，而能良好地湿润阳极。此时阳极上析出的气体被电

3、解质排挤以小气泡形态逸出。当氧化铝含量降低至一定程度后，电解质在炭阳极上的界面张力增加，此时电解质的湿润能力不足以排挤气泡离开阳极表面，而使气泡在阳极表面停留下来，逐渐连成一片并构成气体薄膜导致阳极效应。（二）阳极过程改变学说阳极过程改变学说认为，阳极效应的发生是由于随电解过程的进行，电解质中含氧离子逐渐减少，达到一定程度后，则有氟析出。所析出氟与阳极炭相互作用生成碳的氟化物。炭的氟化物在分解时又析出细微的炭粒附在阳极表面上，而后导致电解质不能很好的湿润阳极而引起阳极效应。（三）对阳极效应发生机理的看法对于各种阳极效应发生机理，理论界各有

4、说法。但对于实际生产，本人认为可应用研究性较差。我们不仅想知道如何发生，应该更想知道为什么发生，我们具体如何控制，理论上如何能给一个可靠的支撑？（四）发生阳极效应的临界电流密度阳极效应产生机理研究目前都还处于学术假说的阶段，有许多合理的地方，同时也存在一定的缺陷，需要进一步的完善。为了研究方便，在实践工作中引入临界电流密度分析影响阳极效应发生的原因。临界电流密度是指在一定条件下电解槽上发生阳极效应时的阳极电流密度。若阳极电流密度达到或高于临界电流密度时，则发生阳极效应，反之则不发生阳极效应。据此，对阳极效应的发生原因可通过对临界电流密度的

5、研究取得定量或定性的依据。临界电流密度是变化的，电解过程中的各种具体参数对临界电流密度产生不同的影响。临界电流密度的说明临界电流密度与以下因素有关：氧化铝浓度对临界电流密度的影响。电解质中的氧化铝浓度减小，临界电流密度也减小。温度对临界电流密度的影响。电解质温度提高后，电解质对阳极表面的湿润性改善，因此使得临界电流密度增大。电解质性质对临界电流密度也有一定影响。分子比大小和添加剂对临界电流密度的影响有影响，因为成分变化会影响黏度和表面张力电极材料对临界电流密度的影响。由于电极材料的性质将影响固-液和固-气相间界面张力，必然对气泡的生成、生

6、长、脱离和在电解质中电极表面的湿润情况等产生影响，因而使临界电流密度发生变化。能改善湿润性质的电极材料有较高的临界电流密度。反应器及电极的结构对临界电流密度也存在一定的影响。二、生产实践阳极效应发生因素（一）氧化铝浓度偏低诱发的阳极效应现代大型预焙阳极电解槽采用计算机对氧化铝浓度进行控制,正常情况下,氧化铝浓度能被较为精确的控制在1.5～2.5%以内。但是一些现场因素导致控制不能达到预期目的，电解质中氧化铝不能及时补充而导致阳极效应。这些因素主要有：料箱缺料下料口堵塞或下料器故障NB间隔设置不合理浓度过/欠变化率设置不合理。（二）温度偏低

7、诱发的阳极效应在电解生产过程中，由于电解槽温度偏低也会导致阳极效应发生。在电解槽温度偏低的状态下，电解槽电压的变化也会表现出异常，进而导致槽控过程失控。在这种失控条件下，现场将会出现恶性循环的情况，温度低造成控制失控，氧化铝下料量异常增大，而氧化铝添加量的增加促进了电解槽温的进一步下降，使失控状态进一步恶化。这种情况下阳极效应也处于失控状态，且很容易造成大量的炉底沉淀。（三）电解槽运行状况异常诱发的阳极效应电解槽运行状况异常也会导致阳极效应的失控。诸如电解槽炉膛畸形、阳极换极定位异常、阳极电流分布异常、磁流体不稳定等因素都会增加电解槽阳极

8、效应发生的几率。（四）供电系统、压缩空气系统异常诱发的阳极效应阳极效应还会由于供电系统异常而出现失控。如直流停电、电流强度非计划长时间下降以及电流长时间异常波动的情况出现时，电解系列的阳极效应