Науглероживание и накарбиживание электролита

29.01.2017

При горячем ходе пена равномерно распределяется в электролите в виде очень мелкой взвеси и не всплывает на поверхность, как это бывает при нормальном ходе ванны. В практике в таких случаях обычно говорят, что электролит «не отделяет» пену. Проба электролита, взятая из такой ванны, имеет темный цвет.
Уголь, смешиваясь с расплавленным электролитом, повышает его удельное сопротивление, в результате рабочее напряжение на ванне становится примерно на 2 в выше, чем на нормально работающей ванне. Попытки снизить напряжение приводят к «зажатию ванны».
Наличие частиц угля в электролите, застывшем около стенок ванны, делает гарниссаж электропроводным, что вызывает бесполезные утечки тока через боковую футеровку.
Анодный эффект проявляется слабо, в виде тусклых вспышек, или совсем не возникает. Поэтому, если электролит начинает науглероживаться, следует немедленно принять меры к очистке его от угля. Для этого прежде всего проверяют состав электролита и если он отличается от нормального, производят корректировку. Одновременно снижают загрузку глинозема в электролит с той целью, чтобы улучшить отделение угольной пены. Охлаждают и освежают электролит. Охлаждение электролита производят загрузкой в ванну твердого металла, порошкового криолита или оборотного (чистого от угля) электролита. Криолит освежает электролит и повышает его уровень, что способствует лучшему отделению пены и облегчает ее всплывание.
Накарбиживание электролита (т. е. загрязнение электролита карбидом алюминия) в заводской практике бывает довольно редко, но является одним из наиболее серьезных расстройств работы ванны. Оно обычно является следствием горячего хода ванны и наличия угля в электролите.
В горячем науглероженном электролите мельчайшие частицы алюминия, всегда находящиеся в электролите, при сравнительно высокой температуре начинают реагировать с мелкодисперсным углеродом по реакции
4Al + 3С = Al4C3.

Эта реакция сопровождается выделением большого количества тепла, способствующего местному перегреву и ускорению образования карбида алюминия. Обычно процесс карбидообразования и начинается на участках местного перегрева.
Карбид алюминия, смешиваясь с электролитом и углеродистыми частицами, образует на подошве анода и на подине наросты («грибы», как их называют в заводской практике), растущие навстречу друг другу. Характерно, что, начавшись в одном месте, карбидообразование очень быстро распространяется на все новые и новые участки шахты ванны.
Одновременно с течением реакции образования карбида увеличиваются осадки на подине, так как накарбиженный электролит очень плохо растворяет глинозем. Температура электролита в такой ванне достигает 1050—1100°С. Электролиг раскален добела, дымит и совсем не бурлит вокруг анода. У анода появляются ослепительно белые огни. Под анодом в местах горения таких огней образуется кашеобразный осадок из смеси карбида алюминия, глинозема, пены и электролита. Такая ванна практически не производит металла.
Приведение в нормальное состояние сильно «накарбиженной» ванны — операция довольно длительная, тяжелая и связана с частичной или полной заменой «грибного» электролита свежим.
Для устранения процесса карбидообразования прежде всего необходимо устранить причину местного перегрева («зажатие ванны», «конус», перекос анода и т. п.).
В ванне увеличивают количество жидкого электролита путем заливки в нее электролита из других ванн и загрузкой порошкового криолита в смеси со фтористым алюминием. Порошковым криолитом в смеси со фтористым алюминием обычно припудривают тонким слоем ту часть ванны, где процесс карбидообразования еще не начался.
Одновременно с подъемом уровня электролита производят удаление (вычерпывание) из самого горячего участка ванны сильно накарбиженного электролита. Эту операцию производят осторожно, чтобы избежать перемешивания, так как всякое перемешивание может привести к распространению этого процесса по всему объему электролита.
Если карбидообразование замечено в самом начале, то этих мер обычно бывает достаточно, чтобы прекратить его. В случае же, если накарбиживание электролита распространилось по всему объему, то на такой ванне снижают амперную нагрузку путем установки шунта-реостата или временно отключают ее от электрической цепи. Затем поднимают анод и тщательно удаляют весь накарбиженный электролит, анод опускают на подину, ванну включают в электрическую цепь и пускают обычным способом.
В большинстве случаев после такой операции ванна начинает работать нормально.