碳陽(yáng)極質(zhì)量對(duì)鋁電解生產(chǎn)的影響
碳陽(yáng)極作為鋁電解槽的心臟，其質(zhì)量和工作狀況對(duì)鋁電解生產(chǎn)是否正常及電流效率、電能消耗、產(chǎn)品等級(jí)等經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)影響十分巨大。
1.陽(yáng)極故障
電解槽故障中有70%發(fā)生在陽(yáng)極。電解槽經(jīng)常出現(xiàn)的陽(yáng)極故障(病狀)有：陽(yáng)極局部過(guò)熱、電流分布不均、陽(yáng)極掉塊、陽(yáng)極“長(zhǎng)包”、陽(yáng)極裂紋斷層、陽(yáng)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(yáng)極傾斜等。這些故障主要是由預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量問(wèn)題和電解作業(yè)操作不當(dāng)引起的。
(1)陽(yáng)極掉塊(脫鉤)。預(yù)焙陽(yáng)極因磷生鐵澆鑄不牢或陽(yáng)極炭碗缺陷，使用時(shí)因受熱膨脹，會(huì)發(fā)生陽(yáng)極炭塊與鋼爪脫離的現(xiàn)象。發(fā)生此種現(xiàn)象時(shí)，需從電解槽中撈出炭陽(yáng)極，更換新的預(yù)焙陽(yáng)極。陽(yáng)極炭塊出現(xiàn)大裂紋時(shí)，也會(huì)裂開(kāi)掉塊。
(2)陽(yáng)極長(zhǎng)包。由于預(yù)焙陽(yáng)極內(nèi)部質(zhì)量不均勻，在使用過(guò)程中電解消耗速率不同步，從而造成炭陽(yáng)極下表面局部凸出的現(xiàn)象，稱(chēng)為陽(yáng)極長(zhǎng)包。如發(fā)生此種現(xiàn)象需取出陽(yáng)極，砸掉陽(yáng)極炭塊下面的長(zhǎng)包后，該陽(yáng)極可繼續(xù)上槽使用。
(3)陽(yáng)極裂紋。預(yù)焙陽(yáng)極因成型或焙燒等原因，有時(shí)會(huì)有橫向或縱向裂紋。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)陽(yáng)極澆鑄前發(fā)現(xiàn)裂紋的陽(yáng)極炭塊，都不進(jìn)行澆鑄；在電解槽上使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)陽(yáng)極裂紋時(shí)，需取出更換新的預(yù)焙陽(yáng)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(dòng)、電壓升高、鋁水滾動(dòng)、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(duì)槽溫和電流分布影響
各類(lèi)陽(yáng)極故障時(shí)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(yáng)極質(zhì)量不好引起的慢性病癥，它使得陽(yáng)極和電解槽的溫度過(guò)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(guò)的電流高達(dá)幾十至幾百千安，陽(yáng)極電阻率和陽(yáng)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(yáng)極歐姆壓降所產(chǎn)生的熱量相當(dāng)于一個(gè)30-100KW的電驢連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，陽(yáng)極各部電阻的變化不僅影響到能耗，而且影響到陽(yáng)極和電解槽工作溫度，從而對(duì)電流效率產(chǎn)生巨大影響。，如果將炭陽(yáng)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(yáng)極與空氣和二氧化碳的氧化反應(yīng)，占炭陽(yáng)極消耗的20%以上。此反應(yīng)是選擇性的，它與陽(yáng)極質(zhì)量、陽(yáng)極工藝、電解槽設(shè)計(jì)和電解操作關(guān)系極大。
碳與空氣的反應(yīng)，對(duì)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(yáng)極的槽溫升高；溫度升高，在空氣流通時(shí)會(huì)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(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
