[發明專利]降低鋁電解中陽極效應發生的方法及相應的陽極結構

在審

• 申請號: 201510340164.3
• 申請日: 2015-06-18
• 公開（公告）號: CN104962950A
• 公開（公告）日: 2015-10-07
• 發明（設計）人: 劉云飛
• 申請（專利權）人: 包頭市中碩焊接科技有限公司
• 主分類號: C25C3/06
• 分類號: C25C3/06;C25C3/12
• 代理公司: 包頭市專利事務所 15101
• 代理人: 張少華

技術領域

本發明涉及一種降低鋁電解中陽極效應發生的方法及相應的陽極結構，屬于鋁電解生產技術領域。

背景技術

陽極效應是熔鹽電解特有的現象，而以電解鋁生產表現優為明顯。生產中當陽極效應發生時，電解槽電壓急劇升高，達到20～50V，有時甚至更高。它的發生對整個電解系列產生很大影響，使電流效率降低，影響電解各個技術指標，且使鋁的產量和質量降低，破壞了整個電解系列的平穩供電。在處理的方法上，一般有兩種：用效應棒(木棒)熄滅，或降低陽極，增加氧化鋁的下料量；以達到熄滅陽極效應的目的。到目前還未發現有更好的處理方法。

陽極效應發生的機理：到目前關于陽極效應發生的機理眾說紛紜，但是較好地解釋陽極效應的發生機理的是陽極過程改變學說?這種觀點認為：陽極效應的發生是由于隨著電解過程的進行，電解質中含氧離子逐漸減少，當達到一定程度后，則有氟析出且與陽極炭作用生成炭的氟化物，炭的氟化物在分解時又析出細微的炭粒，這些炭粒附在陽極表面上，阻止了電解質與陽極的接觸，使電解質不能很好地濕潤陽極，就像水不能濕潤涂油的表面一樣，使電解質-陽極間形成一層導電不良的氣膜，陽極過電壓增大，引起陽極效應。當加入新的氧化鋁后，在陽極上又析出氧，氧與炭粉反應，逐漸使陽極表面清靜，電阻減小，電解過程又趨于正常。這種觀點較好地解釋了陽極效應發生的原因，為電解科技工作者所接受。

陽極效應危害：在鋁電解生產中陽極效應的危害性，不僅表現在對生產的危害上，而且對生態環環境的危害極其嚴重。主要體現在以下幾個方面：（1）陽極效應危害性對生產的危害：生產中當陽極效應發生時，電解質的溫度急劇升高，由正常值的940℃～955℃急速升高到980℃～990℃，爐幫熔化變薄，增加了側部炭塊被侵蝕的可能性。電壓的急劇升高，使系列電流波動，影響電解槽的產量，電耗增加。生產中陽極效應的熄滅方法是：將效應棒即(大約2～3米直徑2～4cm的樹枝)插入鋁液中使木棒燃燒排除陽極底掌的氣體薄膜，清潔陽極底部，實際是在燃燒鋁液，整個過程大約持續3～5分鐘，而此時電解的電化學過程是停止的，這也就是電解職工常說的效應時間不產鋁，而且還要跑電耗的原因所在。因此造成鋁液的嚴重損失。以300KA中間下料預焙槽為例：效應系數0.3次/槽日，效應時間5min，電流效率93%，處理一次效應的時間均為60?min，一個陽極效應少產原鋁：300×0.3355×5÷60=8.4kg，噸鋁電耗增加158kwh；這種能量在生產中大多轉化為熱能，使電解槽極距間溫度急劇升高，進而向陽極四周傳導，使的電解槽溫度升高，引起電解質中氟化鋁的大量揮發。

傳統的觀點認為：利用陽極效應可以分離炭渣，清潔電解質，補充電解槽熱量的不足，化沉淀。但是隨著陽極質量的提高以及智能模糊控制計算機系統和點式下料技術的應用，陽極效應優點愈來愈變得渺小，因此傳統的這種觀點已不能適應當今現代電解槽生產。（2）陽極效應對環境的危害：鋁電解生產中，陽極效應還伴隨著對大氣臭氧層有破壞性的PFCs(CF4.C2F6)氣體的產生。當今西方發達國家對鋁電解的環保要求極為嚴格。我們國家是國際《京都協議書》的簽署國家，減少溫室效應，保護大氣環境是義不容辭的責任。因此在控制有害氣體排放上，今后一定會加強的。鋁電解生產中，嚴格控制陽極效應是時代的要求。（3）陽極效應對森林的危害：鋁電解生產中陽極效應的熄滅方法有三種：(1)、用漏鏟熄滅陽極效應。(2)、用大耙熄滅陽極效應。(3)、用效應棒(木棒)熄滅陽極效應。這三種方法是鋁電解生產特別是自焙槽常用的方法。目前，自焙槽國內已幾乎都改造成為中間下料預焙槽。而預焙槽采用多組陽極生產，大耙、漏鏟熄滅陽極效應的方法失去了作用，效應棒，即：大約2～3米直徑2～4cm的樹枝，成為熄滅效應的唯一方法。當前國內鋁電解生產飛速發展，2003年已突破520噸，已成為世界第一產鋁國，效應棒的使用急劇增加。如不得到控制，必然會給森林帶來嚴重破壞。

當今社會，特別是西方國家，對鋁電解生產中陽極效應的控制極為嚴格。著名國際鋁專家Haupin提出的瞄準零效應的管理思路，值得我們思考，Haupin認為，根據鋁工業發展的現狀，零效應管理最為理想。在環保日益重要的今天，鋁電解生產中特別是在大型預焙槽生產中應嚴格控制陽極效應，只要電解槽槽況正常，就不必來效應。零效應管理是鋁電解生產今后發展的方向。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠有效降低鋁電解中陽極效應發生的頻率的降低鋁電解中陽極效應發生的方法及相應的陽極結構。

本發明的技術方案如下：