电解槽电压摆动的分析、预防措施、基本结构、分类及注意事项

电解槽可以提高电流效率、降低槽电压、节省能耗，现今被广泛应用于很多领域，但是也有很多注意事项需要我们注意的，这样有利于安全生产，避免事故的发生。下面，为大家介绍一下电解槽电压摆动的分析、预防措施、基本结构、分类及注意事项。

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电解槽电压摆动的分析

一、 电压摆形成原因

电压摆是指电解槽在生产过程中产生的工作电压偏离设定电压并呈周期性变化的一种现象。

造成电压摆动的主要原因：

1、炉膛不规整，炉膛内型偏离标准内型。

2、炉底有较大量的沉淀存在。

3、阳极电流分布不均匀引起电压摆动。

4、炉底生成结壳。

5、由于熔化炉底沉淀结壳，需要一定的时间，电压摆动就持续一段时间。

二、电压摆的危害

1、直接升高工作电压，增加电耗。

2、电解槽发生电压摆动，增加了处理时间和工作难度。耗费大量人力，物力和设备，潜在着较大间接损失。

3、由于电压摆动使电解质和铝液的流速加快，界面层变化大，铝的二次反应增加，降低了电流效率；另外，电解温度将上升许多，导致电解质中氟化铝挥发加快，增加了氟化盐的损失。

电解槽的预防措施

1、保持适当高的铝水平

利用换极时对极下铝水平进行测量,对极下铝水平较低的部位一定要引起足够重视,出铝口的铝水平只能做为参考。定期计算每台槽极下铝水平的平均值,对平均值较低要适当少出铝,不能为赢取效率,而不顾电解槽的稳定;对平均值较高的要适当多出铝,铝水平较高,电解槽容易走向冷行程,冷槽一样容易引发电压摆。

2、保持适当高的分子比以及适当的槽温

分子比与槽温呈互动的关系,这两者的关系一定要把握好。分子比太低,槽温也急剧下降,炉底沉淀增多并容易形成结壳,造成槽子振动。电解车间要规范AlF3添加作业,由专人负责AlF3添加计划,通过每周的分子比分析与槽温测量以及炉膛状况来决定单槽的AlF3添加量。

3、 降低效应系数,预防长效应

效应过多或效应时间过长都会对炉帮起到破坏作用,严重的烧空炉帮,引起侧部碳块漏电产生水平电流,而导致电解槽剧烈振动。所以必须提高效应的可控率。当然效应的可控程度是电解槽所有技术条件的综合反映,只有在日常工作中认真分析每个槽的每项技术条件,使其合理的匹配,才能达到较好,因此也要异常对待。

4、重视小摆,预防大摆

小摆是大摆的前兆。槽子一旦出现小摆就不能视而不见,应该坐下来分析该槽的技术条件保持情况,查找引起槽振动的可能因素,及时做调整,以免引起更大的波动。

5、提高换极作业质量

换极操作过程对电解槽的影响最大,它是车间现场生产管理的重点。操作过程要严格按照操作规程执行,保证换极时新极的安装精度,尽可能的使换上的新极在通过满电流时能与其他阳极底掌平面相平。另外勾块作业中除了将掉入槽子中的块勾干净之外,还应将伸腿上和伸腿附近的沉淀扒干净,以防伸腿长大。

电解槽出铝：

（1）、出铝速度要与降阳极的速度密切配合的，防止出铝过快，而使阳极与电解质脱离，造成断路事故，以确保安全正常生产。

（2）、出铝前必须仔细检查槽子的结壳、伸腿与沉淀，防止压槽。

（3）、按任务数出铝，要求出铝准确。

（4）、打好出铝口，避免上电解质，防止沉淀堵管和化出铝管。

电解槽的基本结构

电解槽按槽子的结构分为有底式和无底式两种;按槽壳外形分为正方形和长方形两种;按阳极结构分为预焙阳极和连续自焙阳极;按导电的方式分为侧部导电和上部导电等。

过去采用的电解槽多为无底式长方形侧部导电连续自焙阳极。近年来，有底式上部导电预焙阳极160?350kA的电解槽,得到了广泛的应用。

分可溶性和不可溶性两类。在精炼铜用的电解槽中，阳极材料为可溶性的待精炼的粗铜。它在电解过程中溶入溶液，以补充在阴极上从溶液中析出的铜。在电解水溶液（如食盐水溶液）用的电解槽中，阳极为不溶性的，它们在电解过程基本不发生变化，但对在电极表面上所进行的阳极反应常具有催化作用。在化学工业中，大多采用不溶性阳极。

阳极材料除需满足一般电极材料的基本需求（如导电性、催化活性强度、加工、来源、价格）外，还需能在强阳极极化和较高温度的阳极液中不溶解、不钝化，具有很高的稳定性。长期以来，石墨是使用最广泛的阳极材料。但石墨多孔，机械强度差，且容易氧化成二氧化碳，在电解过程中不断地被腐蚀剥落，使电极间距逐渐增大，槽电压升高。用于电解食盐水溶液时，石墨电极上的析氯过电位也较高。

在熔融盐电解槽中，因电解温度比水溶液电解槽中高得多，对阳极材料要求更严，电解熔融氢氧化钠，一般可用钢铁、镍及其合金。电解熔融氯化物，只能用石墨。

电解槽的分类

1、水溶液电解槽

水溶液电解槽的形式，可分为隔膜电解槽和无隔膜电解槽两类。隔膜电解槽又可分为均向膜(石棉绒）、离子膜及固体电解质膜（如β-Al2O3）等形式；无隔膜电解槽又分为水银电解槽和氧化电解槽等。

水溶液电解槽分有隔膜和无隔膜两类。一般多用隔膜电解槽。在氯酸盐生产和水银法生产氯气和烧碱时，采用无隔膜电解槽。尽量增大单位体积内的电极表面积，可以提高电解槽的生产强度。因此，现代隔膜电解槽中的电极多为直立式。电解槽因内部部件材质、结构、安装等不同表现出不同的性能与特点。

2、熔融盐电解槽

多用于制取低熔点金属，其特点是在高温下运转，并应尽量防止水分进入，避免氢离子在阴极上还原。例如制取金属钠时，由于钠离子的阴极还原电位很负，还原很困难，必须用不含氢离子的无水熔融盐或熔融的氢氧化物，以免阴极析出氢。为此电解过程需在高温下进行，例如电解熔融氢氧化钠时为 310℃，如其中含有氯化钠成为混合电解质时,电解温度为650℃左右。

电解槽的高温可以通过改变电极间距，将欧姆电压降所消耗的电能转变为热能来达到。电解熔融氢氧化钠时，槽体可用铁或镍，电解含有氯化物的熔融电解质时常由于原料中不可避免地带入少量水分，会使阳极生成潮湿的氯气，对电解槽的腐蚀作用很强，因此电解熔融氯化物的电解槽，一般用陶瓷或磷酸盐材料，而不受氯气作用的部位可用铁。熔融盐电解槽中的阴、阳极产物，同样要求妥善隔开，而且应尽快由槽中引出，以免阴极产物金属钠长时间飘浮在电解液表面，会进一步与阳极产物或空气中的氧起作用。

3、非水溶液电解槽

由于非水溶液电解槽在制取有机产品或电解有机物时,常伴随有各种复杂的化学反应,使其应用受到限制，工业化的不多。一般采用的有机电解液，电导率低，反应速度也小。因此，必须采用较低的电流密度，极间距尽量缩小。采用固定床或流化床的电极结构有较大的电极表面积，可提高电解槽生产能力。

按电极的连接方式分类：

电解槽按电极的连接方式，可分为单极式和复极式两类电解槽。 单极式电解槽中同极性的电极与直流电源并联连接，电极两面的极性相同，即同时为阳极或同时为阴极。 复极式电解槽两端的电极分别与直流电源的正负极相连，成为阳极或阴极。电流通过串联的电极流过电解槽时，中间各电极的一面为阳极，另一面为阴极,因此具有双极性。当电极总面积相同时,复极式电解槽的电流较小，电压较高，所需直流电源的投资比单极式者省。复极式一般采用压滤机结构形式，比较紧凑。但易漏电和短路，槽结构和操作管理比单极式复杂。单极式电解槽截面一般为长方形或方形，圆筒形占地大，空间利用率低，采用较少。

电解槽的注意事项

1、通电前必须检查所有机电设备，应安全可靠，所用器具应完好，原材料必须备齐，并经允许充分预热。

2、装炉物料碱与冰晶石必须掺匀，以免在启动中造成电解质飞溅出伤人。

3、装炉时导杆，大母线必须磨光滑，以免导杆划坏大母线造成与母线帖不紧，给阳极造成偏流。

4、分流器没拆前，生产人员不能空手摸分流器，拆分流器时，操作人员必须戴好劳保用品，以免烫伤。

5、加冰晶石和碱时，要平稳作业，防止脚踩入槽内发生烫伤，加碱前必须预热，以免发生爆炸，使电解质分贱伤人。

6、打捞碳渣时，别让碳渣勺碰到阳极，以免产生花击伤。

7、灌电解质时，应平衡作业，无关人员必须远离溜槽，以免电解质飞溅发生烫伤事故，溜槽使用前必须充分预热。

8、灌铝时：必须及时抬电压，以防电压抬得过慢，造成电解质流出槽外，冲断阳极软带母线。

9、抬电压时，要有专人负责，推扒料时，注意站稳，以防发生意外。

10、现场人员发现设备及操作位置有不安全情况时，必须立即报告现场指挥人员，排除险情后，方可继续作业。

11、在培烧启动过程中，如发现有渗电解质现象，不要紧张，用水管浇渗电解质处，只到堵住为止，方可撤水管，用水时，千万不能让水进入槽中，以免发生爆炸。

12、启动时，如发现电解质外溢，不要紧张，先用挡板挡住，以防溢出的电解质冲毁阳极母线，再用冰晶石垒墙。

13、启动过程中如发现偏流，断导杆现象应及时配合天车将出事阳极吊出，更换吊出极时，无关人员远离现场，以免烫伤，装新极时应充分预热新极，以免发生其他事故。

电解槽在工业领域有着广泛的运用，电解槽的类型不同也有着不同的特点；深入了解电解槽的分类、基本结构等，能有效提高设备的使用效率，提高操作的安全性。

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