电解质过热度对铝电解槽物理场的影响
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简述影响电解槽运行性能的若干因素摘要:氯碱化工企业核心设备电解槽的运行性能是体现企业生产效益的最核心指标,本文主要的从盐水质量、气体压力变化、温度、电流分布、电极涂层、装置开停车频繁等方面对离子膜性能的影响作了简要的叙述。
关键词:氯碱化工电解槽运行性能影响因素电解槽的运行性能是烧碱装置最大限度地发挥装置设计能力,降低能源消耗和生产成本,提高经济效益的最佳体现。
使电解槽运行性能受到影响的因素也很多,笔者通过翻阅书籍资料、网上查询等方式,总结若干因素如下:一、盐水质量对离子膜性能的影响1.盐水中金属离子含量的影响。
过量的钙离子在短期内会导致离子膜电流效率下降(降至85%)和电压上升,长时间会造成离子膜过早失效,其破坏机制是生成的碳酸钙晶体沉淀覆盖在阴极侧膜的羧基聚合物表面,离子膜表面产生凹坑和孔洞。
镁离子含量超标时,槽电压上升严重,但不影响电流效率。
其他金属离子对离子膜的影响机制与钙镁离子相同。
这就要求钙离子、镁离子质量分数之和低于2×10-8,锶离子、钡离子均低于10-6,铁离子低于10-6,镍离子低于10-8,锰离子低于5×10-8。
2.总有机碳(TOC)的影响。
进槽盐水中存在的过量TOC会造成电解电压升高和电流效率下降。
TOC直接覆盖在阳极活性涂层上导致活性消失,同时造成电流分布不平衡而影响离子膜的使用寿命。
3.阳极液浓度的影响。
日常生产中,阳极液:中氯化钠质量浓度必须保持在200-220g/L之间。
如果阳极液NaCl的浓度太低,水和钠离子结合太多,水的电解将增强。
阴极室OH-反渗透,导致电流效率下降;且阳极液中的氯离子扩散到阴极室,导致碱中含盐增多。
更严重的是,在低NaCl质量浓度情况(低于50g/L)下运行,离子交换膜会严重起泡、分离,直到永久性损坏。
如果淡盐水中氯化钠质量浓度大于230g/L,离子膜电阻也增大,水迁移能力下降,特别在高电流低温度情况下,离子膜交换能力容易过载,使槽电压上升。
浅谈高锂电解质对铝电解生产的影响及改善措施摘要:如何改善铝电解高锂电解质体系,降低高锂电解质对生产的影响已成为铝电解行业共同面临的难题,各企业为此也做了大量的努力和工作。
基于此,本文以某企业为例,对电解质中氟化锂(以下简称LiF)的来源及富集进行了阐述,分析了高锂电解质对铝电解生产的影响,继而提出改善高锂电解质生产的措施。
关键词:铝电解;电解质;氟化锂;生产;措施一、电解质体系中Li F的来源及富集铝电解生产系统投入的物料主要有氧化铝、氟化铝、阳极以及开槽时的装炉料冰晶石、电解质粉等,产出的物料主要是原铝液及废气,其生产的基本物料过程可简单描述为:Al2O3(溶解)+1.5C(固)→2Al(液)+1.5CO2(气),产出的原铝液几乎不含锂元素、投入的预培阳极是不含锂元素的,根据物料守恒的原则,电解系统中的锂元素必然由原料氧化铝带入,某电解铝厂的氧化铝质检报告单显示,Al2O3的质量百分数为98.5%,锂元素的质量百分数为0.028%,这也证实了原料氧化铝中含有微量锂元素。
锂是非常活跃的金属元素,其以氧化态进入高温熔融电解质后与冰晶石或者氟化铝反应生成Li F,反应方程式为Na3ALF6+Li2O→Li F+Na F+Al2O3或Li2O+ALF3→Li F+Al2O3。
前述是铝电解正常生产时电解质中Li F的来源,另外在电解槽大修后,大部分企业会选择使用电解质粉装炉来降低生产成本,这样会使原来富集在电解质中的Li F重新进入生产系统。
铝电解生产持续进行着,含微量锂元素的氧化铝被源源不断的送入电解系统电解成铝液,微量的锂通过化学反应生成Li F并滞留在电解质中,逐渐富集成后期的高锂电解质体系。
以某电解系列为例,该系列采用的是某一地区生产的氧化铝,该地区氧化铝锂盐含量较高,电解质中的锂因长期使用而不断富集。
自2014年至2017年该厂对其电解质样进行了分析(见表1),由表可见,电解质中Li F的含量会随着投料周期的延长不断富集。