鎂電解槽電解質(zhì)結(jié)晶層預(yù)防及處理措施探究

王章華，海賢云，李鵬業(yè)

（青海鹽湖鎂業(yè)有限公司，青海 格爾木 816000）

1 鎂電解槽結(jié)晶層的形成原因

氯化鎂熔體的物理化學(xué)性質(zhì)（熔點高、易揮發(fā)、粘度大、導(dǎo)電率低、極易水解）。因此，決定了不能用氯化鎂或單一的氯化鎂熔體進行電解。目前鎂電解生產(chǎn)使用的電解質(zhì)主要有三個體系氯化鎂-氯化鈉-氯化鈣系、氯化鎂-氯化鈉-氯化鉀系、氯化鎂-氯化鈉-氯化鈣-氯化鉀系。鎂電解質(zhì)的基本成分的熔點為：氯化鎂714℃、氯化鈉801℃、氯化鈣782℃、氯化鉀770℃。

鎂電解生產(chǎn)的溫度一般比鎂的熔點高30℃～70℃，這樣，既可保證熔體有足夠的流動性，鎂能很好地上浮，又不會引起鎂的過高化學(xué)損失。鹽湖鎂電解槽在生產(chǎn)過程中采用氯化鎂15%、氯化鈉46%、氯化鈣39%三元系電解質(zhì)為電解母液。

因此，當(dāng)電解質(zhì)組分中氯化鎂成分低于5%時出現(xiàn)貧槽現(xiàn)象后，可根據(jù)電解質(zhì)熔度圖及電解質(zhì)共晶點對照表看出，此時電解質(zhì)的共晶點增高，造成氯化鈉熔點升高，槽內(nèi)出現(xiàn)氯化鈉結(jié)晶，最終形成結(jié)晶層，結(jié)晶層是氯化鈉熔體變成固體的槽渣。

結(jié)晶機理為槽渣在槽底聚集到一定厚度后，從電解質(zhì)傳向耐火磚槽底的熱量便顯著減小，槽底冷卻，氯化鈉便在其表面開始結(jié)晶，即一部分液態(tài)渣變成了固態(tài)渣。隨著槽渣的集聚氯化鈉結(jié)晶層便向上升高，導(dǎo)致電解槽內(nèi)電解質(zhì)粘度變大，破壞電解質(zhì)流動性、電解質(zhì)在槽底及液面形成結(jié)殼、槽內(nèi)拱墻被結(jié)晶層堵塞、破壞電解槽熱平衡、電流效率降低、嚴(yán)重影響產(chǎn)鎂量。

2 鎂電解槽結(jié)晶層的處理措施

提高電解質(zhì)熔體溫度（采用交流加熱方式，送入交流加熱變壓器并提交流加熱變壓器輸出功率，使熔體溫度得到提升，將溫度升至780℃～800℃。

由電解質(zhì)熔度圖可知，當(dāng)氯化鎂濃度低于5%后，電解質(zhì)熔度會升至770℃,因此，提高電解質(zhì)熔體溫度可降低結(jié)晶層厚度）。

圖1 電解質(zhì)熔體溫度示意圖

調(diào)整氯化鎂組分（采用加料的方式或置換電解質(zhì)的方式，將氯化鎂濃度提升至10%～15%，由電解質(zhì)熔度圖可知，將氯化鎂濃度提升至10%～15%時，電解質(zhì)的熔度會降至460℃。

因此，提高電解質(zhì)內(nèi)氯化鎂組分可降低結(jié)晶溫度，從而減少結(jié)晶的形成）。

表1 調(diào)整氯化鈣組分可降低結(jié)晶溫度表

調(diào)整氯化鈣組分（采用添加氯化鈣來提高電解質(zhì)內(nèi)氯化鈣的組分，由氯化鎂-氯化鈉-氯化鈣系等濃度截面熔體開始結(jié)晶溫度表可知，在氯化鎂組分低于5%后，若將氯化鈣和氯化鈉組分調(diào)至1∶1的情況下，可使結(jié)晶溫度降低至460℃。

因此，提高氯化氯化鈣的組分可降低結(jié)晶溫度，從而減少結(jié)晶的形成）。

3 鎂電解槽結(jié)晶層的預(yù)防措施

嚴(yán)格控制鎂電解槽電解質(zhì)組分，及時監(jiān)控電解槽氯化鎂原料進料狀況，防止出現(xiàn)貧槽后影響電解質(zhì)熔體共晶點及熔度，造成電解質(zhì)粘度增大、流動性變差、電解質(zhì)循環(huán)減弱。

嚴(yán)格控制鎂電解槽電解質(zhì)熔體溫度，確保交流加熱變處于熱備狀態(tài)，處于貧槽后能及時提高熔體溫度，減小結(jié)晶層對生產(chǎn)工藝的影響。

4 結(jié)語

通過對鎂電解槽電解質(zhì)結(jié)晶層形成的原因及處理預(yù)防措施的分析，將有效避免因結(jié)晶層導(dǎo)致的電流效率的損失，也為后期鎂電解槽電解質(zhì)成分的調(diào)整提供一定的參考。