陽(yáng)極效應(yīng)意義和產(chǎn)生原因

陽(yáng)極效應(yīng)意義是電壓上升，電解槽并聯(lián)的低壓燈泡發(fā)亮。在高電壓和高電流密度下，電解質(zhì)和陽(yáng)極都處于過(guò)熱狀態(tài)。在恒電壓供電情況下，陽(yáng)極效應(yīng)發(fā)生時(shí)電解槽系列電流急劇降低。融化槽底沉淀；有利于碳渣分離；有利于粘附在陽(yáng)極底部的碳渣清理；規(guī)整槽膛。電解鋁生產(chǎn)技術(shù)條件包括電流、電壓、極距、鋁液水平、電解質(zhì)水平、電解溫度、電解質(zhì)成分等。技術(shù)條件是根據(jù)電解槽的容量、槽型和操作人員的素質(zhì)、技術(shù)水平等具體情況而定的。

陽(yáng)極效應(yīng)是熔鹽電解特有的現(xiàn)象,而以電解鋁生產(chǎn)表現(xiàn)優(yōu)為明顯.生產(chǎn)中當(dāng)陽(yáng)極效應(yīng)發(fā)生時(shí),電解槽電壓急劇升高,達(dá)到20～50V,有時(shí)甚至更高.它的發(fā)生對(duì)整個(gè)電解系列產(chǎn)生很大影響,使電流效率降低,影響電解各個(gè)技術(shù)指標(biāo),且使鋁的產(chǎn)量和質(zhì)量降低,破壞了整個(gè)電解系列的平穩(wěn)供電.在處理的方法上,不外乎有兩種：用效應(yīng)棒（木棒）熄滅,或降低陽(yáng)極,增加氧化鋁的下料量.達(dá)到熄滅陽(yáng)極效應(yīng)的目的.到目前還未發(fā)現(xiàn)有更好的處理方法.當(dāng)今社會(huì),特別是西方國(guó)家,對(duì)鋁電解生產(chǎn)中陽(yáng)極效應(yīng)的控制極為嚴(yán)格.目前已從若干年的氟化物轉(zhuǎn)向溫室氣體PFCs=CF4＋C2F6在陽(yáng)極效應(yīng)的發(fā)生量（USEPA）.[4]著名國(guó)際鋁專家Haupin提出的"瞄準(zhǔn)零效應(yīng)"的管理思路,值得我們思考,Haupin認(rèn)為,根據(jù)鋁工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀,"零效應(yīng)"管理最為理想.為此筆者認(rèn)為：在環(huán)保日益重要的今天,鋁電解生產(chǎn)中特別是在大型預(yù)焙槽生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制陽(yáng)極效應(yīng),只要電解槽槽況正常,就不必來(lái)效應(yīng)."零效應(yīng)"管理是鋁電解生產(chǎn)今后發(fā)展的方向.

1.陽(yáng)極效應(yīng)發(fā)生的機(jī)理到目前關(guān)于陽(yáng)極效應(yīng)發(fā)生的機(jī)理眾說(shuō)紛紜,但是較好地解釋陽(yáng)極效應(yīng)的發(fā)生機(jī)理的是"陽(yáng)極過(guò)程改變學(xué)說(shuō)" 這種觀點(diǎn)認(rèn)為[1]：陽(yáng)極效應(yīng)的發(fā)生是由于隨著電解過(guò)程的進(jìn)行,電解質(zhì)中含氧離子逐漸減少,當(dāng)達(dá)到一定程度后,則有氟析出且與陽(yáng)極炭作用生成炭的氟化物,炭的氟化物在分解時(shí)又析出細(xì)微的炭粒,這些炭粒附在陽(yáng)極表面上,阻止了電解質(zhì)與陽(yáng)極的接觸,使電解質(zhì)不能很好地濕潤(rùn)陽(yáng)極,就像水不能濕潤(rùn)涂油的表面一樣,使電解質(zhì)-陽(yáng)極間形成一層導(dǎo)電不良的氣膜,陽(yáng)極過(guò)電壓增大,引起陽(yáng)極效應(yīng).當(dāng)加入新的氧化鋁后,在陽(yáng)極上又析出氧,氧與炭粉反應(yīng),逐漸使陽(yáng)極表面清靜,電阻減小,電解過(guò)程又趨于正常.陽(yáng)極效應(yīng)的機(jī)理是[4]：Zc=RT/Fin{ic/ic－I}式中Nc-產(chǎn)生陽(yáng)極效應(yīng)的濃度過(guò)電壓；R-氣體常數(shù)；T-溫度,0K；F-法拉第常數(shù)；Ic--臨界電流密度；i--任一陽(yáng)極上的最大電流密度；Nc--0.00004308Tin{ ic/ic－I }臨界電流密度是溶解氧化鋁濃度的函數(shù)；然而也受電解質(zhì)流動(dòng),電解質(zhì)溫度,陽(yáng)極尺寸（包括消耗后陽(yáng)極的界面變化）和槽膛體積的影響.臨界電流密度隨著氧化鋁濃度的降低而降低（由于Nc隨著ic趨近于1）隨著氧化鋁濃度的降低,陽(yáng)極上產(chǎn)生了氣泡,致使電解質(zhì)表面張力增加,使陽(yáng)極效應(yīng)的過(guò)電壓升高.導(dǎo)致AE發(fā)生.這種觀點(diǎn)較好地解釋了陽(yáng)極效應(yīng)發(fā)生的原因.為電解科技工作者所接受.

2.陽(yáng)極效應(yīng)危害在鋁電解生產(chǎn)中陽(yáng)極效應(yīng)的危害性,不僅表現(xiàn)在對(duì)生產(chǎn)的危害上,而且對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害極其嚴(yán)重.筆者將從幾個(gè)方面進(jìn)行闡述.2.1陽(yáng)極效應(yīng)危害性對(duì)生產(chǎn)的危害生產(chǎn)中當(dāng)陽(yáng)極效應(yīng)發(fā)生時(shí),電解質(zhì)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(cè)部炭塊被侵蝕的可能性.電壓的急劇升高,使系列電流波動(dòng),影響電解槽的產(chǎn)量.電耗增加.生產(chǎn)中陽(yáng)極效應(yīng)的熄滅方法是：將效應(yīng)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(yáng)極底掌的氣體薄膜,清潔陽(yáng)極底部,實(shí)際是在燃燒鋁液,整個(gè)過(guò)程大約持續(xù)3～5分鐘,而此時(shí)電解的電化學(xué)過(guò)程是停止的,這也就是電解職工常說(shuō)的"效應(yīng)時(shí)間不產(chǎn)鋁,而且還要跑電耗的"原因所在.因此造成鋁液的嚴(yán)重?fù)p失.以300KA中間下料預(yù)焙槽為例：效應(yīng)系數(shù)0.3次/槽日,效應(yīng)時(shí)間5min,電流效率93%,一個(gè)陽(yáng)極效應(yīng)少產(chǎn)原鋁：300×0.3355×5÷60=8.4kg,噸鋁電耗增加158kwh,這種能量在生產(chǎn)中大多轉(zhuǎn)化為熱能,使電解槽極距間溫度急劇升高,進(jìn)而向陽(yáng)極四周傳導(dǎo),使的電解槽溫度升高,引起電解質(zhì)中氟化鋁的大量揮發(fā).以我公司電解槽為例：一個(gè)效應(yīng)時(shí)間5mi。