تأثیر کیفیت آند کربن بر تولید الکترولیز آلومینیوم

به عنوان قلب سلول های الکترولیز آلومینیومی، کیفیت و شرایط کاری آندهای کربن تأثیر قابل توجهی بر طبیعی بودن تولید الکترولیز آلومینیوم و همچنین شاخص های اقتصادی و فنی مانند راندمان جریان، مصرف انرژی الکتریکی و درجه محصول دارد.
1. خطای آند
70 درصد از خرابی های سلول الکترولیتی در آند رخ می دهد. عیب های رایج آند (علائم) که در سلول های الکترولیتی رخ می دهد شامل گرمای بیش از حد موضعی آند، توزیع ناهموار جریان، ریزش آند، "بسته بلند" آند، خطای ترک آند، ریزش آند، ریزش مقدار زیادی از باقی مانده کربن به داخل آند است. الکترولیت، اکسیداسیون و احتراق در اطراف الکترود، و کج شدن آند. این خطاها عمدتاً ناشی از مشکلات کیفی با آندهای از پیش پخته شده و عملیات الکترولیز نامناسب است.
(1) جدا شدن آند (جداسازی). به دلیل ریخته گری ضعیف چدن فسفر یا نقص در کاسه کربن آند، آند از پیش پخته شده ممکن است به دلیل انبساط حرارتی در حین استفاده، جدا شدن بلوک کربن آند از پنجه فولادی را تجربه کند. هنگامی که این پدیده رخ می دهد، لازم است آند کربن را از سلول الکترولیتی خارج کرده و آند را با یک آند از پیش پخته جدید جایگزین کنید. هنگامی که ترک های بزرگ در بلوک کربن آند وجود داشته باشد، آن نیز ترک می خورد و می افتد.
(2) بسته طولانی آند. به دلیل کیفیت داخلی ناهموار آند از پیش پخته شده، میزان مصرف الکترولیز در حین استفاده هماهنگ نمی شود و در نتیجه برجستگی موضعی در سطح زیرین آند کربن ایجاد می شود که به آن بسته طولانی آند می گویند. در صورت بروز این پدیده، آند باید برداشته شود و پس از کوبیدن بسته طولانی در زیر بلوک کربن آند، آند می تواند در مخزن استفاده شود.
(3) ترک های آند. آندهای از قبل پخته شده ممکن است گاهی اوقات به دلایل قالب گیری یا برشته شدن دارای ترک های عرضی یا طولی باشند. به طور کلی، بلوک‌های کربن آندی با ترک‌هایی که قبل از ریخته‌گری آند پیدا می‌شوند، ریخته‌گری نمی‌شوند. هنگامی که در حین استفاده در سلول الکترولیتی ترک بر روی آند یافت می شود، لازم است آند را جدا کرده و با یک آند از پیش پخته جدید جایگزین کنید.
وقوع خطا، شرایط فنی طبیعی تولید سلول الکترولیتی را مختل می کند و در نتیجه شرایط پیل الکترولیتی را به هم می زند: نوسان ولتاژ، افزایش ولتاژ، غلتش آب آلومینیوم، عدم ایجاد پوسته روی سطح الکترولیت، عدم رسانایی جزئی و عدم کارکرد سلول الکترولیتی، باعث کاهش شدید راندمان جریان، افزایش شدید مصرف برق DC و مصرف مواد خام، مشکلات در عملکرد سلول الکترولیتی، کاهش درجه آلومینیوم و حتی منجر به خاموش شدن سلول می شود.
2. تاثیر بر دمای شکاف و توزیع جریان
همانطور که قبلا ذکر شد، "علائم حاد" خرابی های مختلف آند در سلول های الکترولیز آلومینیومی به طور جدی بر شاخص های اقتصادی و فنی سلول ها تأثیر می گذارد. بیماری مزمن ناشی از کیفیت ضعیف آند منجر به دمای بالا و توزیع ناهموار جریان آند و سلول الکترولیتی می شود که به طور جدی بر شاخص های اقتصادی و فنی سلول الکترولیتی آلومینیومی تأثیر می گذارد.
جریان عبوری از سلول های الکترولیز آلومینیومی می تواند به ده ها تا صدها کیلو آمپر برسد و تغییرات در مقاومت آند، فاصله رسانای آند و شکل ساختاری به شدت بر مصرف انرژی الکتریکی تأثیر می گذارد. گرمای تولید شده توسط افت ولتاژ اهمی آند معادل عملکرد پیوسته یک خر الکتریکی {{0}}KW است. تغییرات مقاومت هر قسمت از آند نه تنها بر مصرف انرژی تأثیر می گذارد، بلکه بر دمای کاری آند و سلول الکترولیتی نیز تأثیر می گذارد، بنابراین تأثیر زیادی بر راندمان جریان دارد، اگر مقاومت آند کربن با افزایش یابد. 75 μΩ. متر به 50 μΩ کاهش می یابد. متر، تن پوسته آلومینیومی 500 کیلووات صرفه جویی می کند. ساعت علاوه بر این، باقیمانده کربنی که در الکترولیت می ریزد نیز بر راندمان جریان و مصرف انرژی تأثیر می گذارد. تحقیقات نشان داده است که مقدار باقیمانده کربن 0.04 درصد در الکترولیت می تواند بازده جریان را تا 1 درصد کاهش دهد. اگر الکترولیت حاوی 1 درصد باقیمانده کربن باشد، می تواند رسانایی را تا 11 درصد کاهش دهد.
واکنش اکسیداسیون بین آند کربن و هوا و دی اکسید کربن بیش از 20 درصد از مصرف آند کربن را تشکیل می دهد. این واکنش انتخابی است و ارتباط نزدیکی با کیفیت آند، فرآیند آند، طراحی سلول الکترولیتی و عملکرد الکترولیتی دارد.
واکنش بین کربن و هوا دو خطر بزرگ برای سلول های الکترولیز آلومینیوم ایجاد می کند. اول، واکنش یک واکنش گرمازا است که باعث افزایش دمای حمام آند می شود. افزایش دما واکنش را در جریان گردش هوا تسریع می کند و یک چرخه معیوب را تشکیل می دهد که نه تنها مصرف کربن را افزایش می دهد بلکه بر راندمان جریان نیز تأثیر می گذارد. دوم اکسیداسیون انتخابی این واکنش است که باعث می شود مقدار زیادی از سرباره کربن ریزش کند و شاخص های فنی و اقتصادی سلول الکترولیتی را بیشتر به خطر بیندازد.