Характерные нарушения нормальной работы магниевых электролизеров и меры по их ликвидации

30.01.2017

Хорошо смонтированный и правильно пущенный электролизер обычно работает нормальный срок до остановки на капитальный ремонт (1—2 года, в зависимости от конструкции). Важнейшим условием для длительной службы электролизера является непрерывная его работа. Частые и долговременные отключения, «замораживание» электролита с последующим разогревом вредно действуют на кладку и другие ответственные узлы электролизера и проводят к преждевременному выводу его в ремонт. Кроме того, практикой установлено, что на электролизере, пущенном после длительной остановки, не удается в течение долгого времени достигнуть нормальных показателей. Поэтому перерывы, особенно длительные, в подаче тока недопустимы.
Вторым главным условием для получения высоких и устойчивых показателей электролиза является бесперебойное питание электролизеров высококачественным сырьем. «Обеднение» ванны, т. е. снижение концентрации MgCl2 в электролите ниже допустимых пределов, приводит к резкому снижению производительности и ухудшению других показателей электролиза. Временные и непродолжительные отклонения от нормальной работы обычно удается устранить своевременным принятием соответствующих мер.
Резкое охлаждение или перегрев электролита

Одной из причин понижения температуры электролита во всех электролизерах одновременно может быть понижение величины тока на серии, происшедшее из-за каких-либо неполадок на преобразовательной подстанции, например, при временном выключении одного из преобразователей или при чрезмерном повышении напряжения на серии. Если понижение температуры электролита своевременно обнаружено, то увеличением тока до нормальной величины можно достаточно быстро повысить температуру до нормы. Это достигается либо включением резервного преобразовательного агрегата, либо, если это сделать невозможно, временным отключением одного или нескольких электролизеров.
При работе серии на пониженном токе может оказаться, что в некоторых электролизерах температура электролита понизится ниже температуры плавления магния Такое же явление может быть при пуске электролизера, если он включается в сеть постоянного тока, когда температура электролита еще недостаточно высока.
В этом случае магний выделяется на катоде в твердом виде, в виде «губки». Это приводит к короткому замыканию электродов через металлическую «губку»; при этом сильно понижается падение напряжения в электролите и он еще более охлаждается.
В этом случае должны быть приняты все меры для быстрого повышения температуры электролита. Наиболее радикальными мерами в подобных случаях являются временное отключение одного-двух катодов и, если окажется необходимым, дополнительный подогрев электролита переменным током.
Понижение температуры электролита происходит также в случае короткого замыкания электродов через шлам. В этом случае необходимо прежде всего удалить шлам и настыли на подине электролизера и затем, если необходимо, повысить температуру одним из способов, указанных выше.
Чрезмерное повышение температуры электролита, при нормальной силе тока, происходит из-за повышения сопротивления электролита
Если сопротивление (падение напряжения) в электролите не удается изменить корректировкой его состава и другие меры, описанные в разделе о регулировании температуры, не дают должного эффекта, то это означает, что перегрев электролита произошел из за одной из нижеперечисленных причин:
1. Резко увеличилось расстояние между электродами из-за отхода катодного листа от нормального положения. В этом случае необходимо искривленные катоды удалить и заменить их исправными Искривленные катоды выправляют, ремонтируют и используют повторно.
2. Ток не проходит через один из катодов или анодов из-за высокого сопротивления соответствующего контакта. Для ликвидации этого вида неполадок необходимо срочно восстановить нормальное состояние контактов.
3. Произошла поломка одного из анодов или сильное срабатывание всех анодов. Для восстановления нормального положения необходимо заменить сломанный анод или все аноды В электролизерах с верхним вводом анодов это можно сделать без отключения; при боковом вводе электролизер должен быть остановлен на капитальный ремонт.
В заключение следует указать, что нормальный тепловой режим электролизера должен поддерживаться при минимальном возможном напряжении на зажимах электролизера. Крышки катодных ячеек должны быть плотно закрыты. Подина ванны должна быть чистой, на ней не должно быть шлама и настылей.
Необходимо следить за кожухом электролизера, не допуская замыканий тока на кожух, и устранять их немедленно после появления.
Пассивация катодов, образование «икры»

Иногда наблюдается резкое снижение выхода металла по току Металл выделяется при этом в виде мельчайших шариков — «икры» и плохо сливается. Поверхность катода покрывается пленкой, металл плохо пристает к поверхности катода и находится на ней только в отдельных местах.
Выше указывалось, что это явление связано с неблагоприятным составом электролита. В практике бывают случаи, когда это явление обнаруживается ка одном или нескольких электролизерах, в то время как остальные работают нормально. Иногда наблюдается «зашламление» катода; он покрывается при этом толстой и рыхлой пленкой окиси магния, сульфидов, углерода и др. Для устранения указанных явлений практикой выработаны следующие приемы:
1. Загружают в электролизер фтористый кальций или фтористый натрий и усиленно перемешивают его в электролите; этим удается улучшить сливаемость мелких корольков магния.
2. Извлекают катоды и очищают рабочую их поверхность путем механического удаления пескоструйной очисткой пленки или втравливают ее раствором соляной кислоты.
3. В отдельных случаях одновременно практикуют временное отключение электролизера, полное удаление электролита и шлама и заливку электролита из хорошо работающего электролизера. Указанным приемом часто удается быстро и надолго восстановить нормальный выход по току.
Изменение состава электролита

При питании электролизеров безводным хлористым магнием наблюдается ухудшение их работы (понижение выхода по току, увеличение удельного расхода электроэнергии, плохая сливаемость металла и др.) при отклонении состава электролита от оптимального. Особенно отрицательно действует понижение отношения NaCl: KCl и повышение концентрации СаСl2 выше 50%.
В этих случаях необходимо путем откачки части электролита и добавки хлористого натрия, либо другим способом, привести состав электролита к норме.
Кроме перечисленных ненормальностей и способов их устранения, в практике встречаются, и другие, не столь характерные причины, ухудшающие работу электролизеров. Обнаружение и устранение этих ненормальностей зависит от степени квалификации рабочих и мастеров.
Нормальное и своевременное обслуживание и надзор за правильным соблюдением теплового и электрического режима, а также нормального питания электролизеров сырьем являются необходимыми условиями для получения высоких технико-экономических показателей.
Ниже приведены основные технологические показатели электролиза. Выход по току 80—86%; напряжение на электролизере — 5,5—6,5 в; удельный расход, безводного хлористого магния (100% MgCl2) на 1 г магния (100% Mg) — 4,1—4,2 т/т; безводного карналлита (45% MgCl2) — 9,0—9,5 т/т; серной кислоты (100 % H2SO4) — 0,04—0,06 т/т.