浅谈铝电解阳极效应危害

[摘 要]阳极效应是熔盐电解特有的现象，而以电解铝生产表现优为明显。生产中当阳极效应发生时，电解槽电压急剧升高，达到20～50V，有时甚至更高。它的发生对整个电解系列产生很大影响，使电流效率降低，影响电解各个技术指标，且使铝的产量和质量降低，破坏了整个电解系列的平稳供电。

[关键词]电解 阳极效应 危害

中图分类号：P618.45 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）21-0096-01

1.阳极效应发生的机理

到目前关于阳极效应发生的机理众说纷纭，但是较好地解释阳极效应的发生机理的是"阳极过程改变学说" 这种观点认为： 阳极效应的发生是由于随着电解过程的进行，电解质中含氧离子逐渐减少，当达到一定程度后，则有氟析出且与阳极炭作用生成炭的氟化物，炭的氟化物在分解时又析出细微的炭粒，这些炭粒附在阳极表面上，阻止了电解质与阳极的接触，使电解质不能很好地湿润阳极，就像水不能湿润涂油的表面一样，使电解质-阳极间形成一层导电不良的气膜，阳极过电压增大，引起阳极效应。当加入新的氧化铝后，在阳极上又析出氧，氧与炭粉反应，逐渐使阳极表面清静，电阻减小，电解过程又趋于正常。

2.阳极效应危害

在铝电解生产中阳极效应的危害性，不仅表现在对生产的危害上，而且对生态环境的危害极其严重。笔者将从几个方面进行阐述。

2.1 阳极效应危害性对生产的危害

生产中当阳极效应发生时，电解质的温度急剧升高，由正常值的940℃～955℃急速升高到980℃～990℃，炉帮熔化变薄，增加了侧部炭块被侵蚀的可能性。电压的急剧升高，使系列电流波动，影响电解槽的产量。电耗增加。生产中阳极效应的熄灭方法是：将效应棒即（大约2～3米直径2～4cm的树枝）插入铝液中使木棒燃烧排除阳极底掌的气体薄膜，清洁阳极底部，实际是在燃烧铝液，整个过程大约持续3～5分钟，而此时电解的电化学过程是停止的，这也就是电解职工常说的"效应时间不产铝，而且还要跑电耗的"原因所在。因此造成铝液的严重损失。

以本企业500KA中间下料预焙槽为例：效应系数0.08次/槽日，效应时间5min，电流效率92%，一个阳极效应少产原铝：80×0.3355×5÷60=2.23kg，吨铝电耗增加158kwh，

这种能量在生产中大多转化为热能，使电解槽极距间温度急剧升高，进而向阳极四周传导，使的电解槽温度升高，引起电解质中氟化铝的大量挥发。以我公司电解槽为例：一个效应时间5min，分子比平均上升0.1。氟化铝大约损失10～20kg。

2.2 阳极效应对森林的危害

铝电解生产中阳极效应的熄灭方法有三种：

（1）、用漏铲熄灭阳极效应。（2）、用大耙熄灭阳极效应。（3）、用效应棒（木棒）熄灭阳极效应。

以上三种方法是铝电解生产特别是自焙槽常用的方法。目前自焙槽国内已几乎都改造成为中间下料预焙槽。而预焙槽采用多组阳极生产，大耙、漏铲熄灭阳极效应的方法失去了作用。效应棒即大约2～3米直径2～4cm的树枝。成为熄灭效应的唯一方法。

当前国内铝电解生产飞速发展，2013年底已突破240万吨，已成为世界第一产铝国，效应棒的使用急剧增加。如不得到控制，必然会给森林带来严重破坏。

以本企业为例，阳极效应系数控制为0.08次/槽日

每月336槽日，共10416×0.08=833个效应

而日常熄灭一个效应大约需要2～3根效应棒，以3根计算每月需要833×3=2499根效应棒，以每捆30根计算一年大约需要2499÷30×12=1000捆再加上抬大母线、压负荷等因素，一年需要大约1200～1500捆。

目前各家铝厂效应棒基本是由市场来供应的，一些人为了谋取个人利益，乱砍甚至偷砍树木做成铝电解要求的效应棒卖给电解铝厂，因此铝电解阳极效应棒使用的急剧增加，必然助长一些人谋取个人利益，乱砍乱伐树木的行为，这将给国家森林带来一场灾难。

2.控制阳极效应的条件分析

当前自焙电解槽已基本消失，中间下料预焙槽已成为铝电解生产的主力。中间下料预焙槽采用低氧化铝浓度生产，使用智能模糊计算机控制系统对氧化铝浓度控制，采用中间点式下料技术定时打壳下料，为降低阳极效应系数创造了有利条件。

2.1 阳极质量

优质的阳极炭块有以下特点：

1.良好的导电性。以保证提高阳极电流密度，提高铝电解槽的产能降低电耗。

2.有良好的热冲击性和抗氧化性。

3.阳极质量均匀、稳定，以保证电解生产稳定，高效低耗。

4.具有一定的抗张强度，抗弯强度和较大的热膨胀率。同时还要求阳极灰 分少，比电阻低，气孔率低，有害元素少，组织致密。

国外先进的预焙槽，由于阳极质量优良，电解质中的炭渣较少，对生产够不成影响，生产中几乎不捞炭渣，没有捞炭渣这项工序。阳极效应控制较低，一般在为0.05～0.1次/槽日。目前正趋向"零效应"控制。

国内预焙阳极质量由于原料、技术以及标准与国外有一定的差距，阳极抗氧化性差，脱落掉渣严重。捞炭渣作为做为生产中一项重要工序。传统的管理技术认为，利用阳极效应可促使电解质中炭渣分离，还可以补充热量，控制槽中的沉淀。因此提高国内阳极质量是降低阳极效应的一个关键因素。

2.2 氧化铝的质量

铝电解生产要求氧化铝具有较小的吸水性，能够较快地溶解在熔融冰晶石里，同时要求具有较好的活性和足够的比表面积，以及粒度均匀，从而能够有效地吸收HF气体，能满足这些条件的是砂状氧化铝。

基于阳极质量、氧化铝的原因，生产中降低阳极效应系数受到一定限制，但是笔者认为将阳极效应系数控制在0.08次/槽日以下还是可以做到的。

3.控制阳极效应的途径

综合分析我国预焙槽的实际情况，吸收国外在预焙槽上控制阳极效应的经验，笔者认为控制阳极效应，尽量减少阳极效应次数，应在下几个方面进行改进。

（1）有条件使用砂状氧化铝，完善加工下料制度，确保原料充足，保证电解槽下料口畅通，防止下料不均。

（2）确保电解槽中有足够的电解质数量，防止电解质萎缩。保证生产平稳。保持适当高的电解质水平。像我公司500KA中间下料预焙槽，笔者认为电解质水平应18cm。铝水平

（3）提高电解槽的保温效果，减少热量损失，适当增加阳极上保温料的厚度。保持厚度在12cm以上。

（4）平稳供电，减少电流波动，选择最佳的电流强度。

（5）采用计算机智能模糊控制技术对电解槽控制，提高挂机率，减少手动次数。增大效应间隔时间。将效应间隔时间设定在100小时以上。

（6）转变阳极效应管理思路，摆正电解槽与效应的关系，树立"只要槽况正常就不必来效应" 的管理理念。

（7）优化电解槽内衬结构，采用半石墨质阴极炭块，采用新型干式防渗材料，提高阴极底部的保温效果，电解槽测部采用碳化硅复合材料。

4.结论

阳极效应的危害性值得我们关注，特别是其对环境、森林的破坏性是我们过去未曾考虑到的。时代在发展，社会在进步。铝电解生产过去那种对阳极效应的理解。以及管理方法，是极其偏面的。已经不符合当今时代的要求。"零效应"管理是铝电解生产今后发展的方向。

因此在铝电解生产中，只要电解槽生产正常，阳极效应愈少愈好。考虑到目前国内阳极质量、氧化铝物理性能，以及其他方面的因素， 将阳极效应控制在0.08次/槽日以下是可以实现的。