Зажатие» междуполюсного расстояния. Работа ванны «в борт»

Занижение величины МПР вызывает развитие реакций, обратных процессу электролиза. В первый период на электролизере с заниженным междуполюсным расстоянием отмечается холодный ход, снижение уровня электролита и образование прочной корки. В последующий период в связи с развитием вторичных процессов окисления алюминия происходит разогрев электролизера.

Повышению скорости вторичных реакций способствует сближение анода с поверхностью алюминия и попадание металлического «тумана» в зону повышенного его окисления. В итоге интенсивность работы анода резко снижается, электролит плывет из-под анода, процесс электролиза замедляется. Это явление носит название «зажатия» МПР.

 В первый период «зажатия» напряжение на ванне небольшое, но по мере повышения температуры электролита и роста его электрического сопротивления напряжение начинает возрастать. В этом случае снизить напряжение обычным путем, т.е. опусканием анодного массива, не удается. Напротив, для приведения электролизера к нормальному режиму следует поднять анод до появления признаков нормальной работы по всему периметру анода или анодного массива (ОА) и принять меры к охлаждению электролита.

«Зажатую» ванну можно также охладить учащенной обработкой (без глинозема), переплавкой холодного металла и оборотного электролита, свежим криолитом. По мере улучшения хода ванны напряжение на ней снижается до нормального, после чего производится засыпка небольшого слоя глинозема. Целесообразно добиться вспышки, чтобы окончательно убедиться в нормализации процесса электролиза. Следует также проверить состояние подошвы анода и, если есть необходимость, снять угольную пену.

 В период горячего хода электролизера может произойти частичное или полное расплавление периферийных настылей и гарнисажей. Как указывалось выше (см. рис 5.1, б), в таких случаях происходит перераспределение токовой нагрузки, и часть бортовой футеровки и периферии подины работает как катод. По существующей производственной терминологии это явление по продольным сторонам носит название работы ванны «в борта», а на торцевых сторонах – «в торцы».

 Для электролизеров с обожженными анодами работа «в борт» характерна также в том случае, если один или несколько соседних анодов на каком-либо участке или по всей стороне принимают большую нагрузку. Причин может быть несколько: нарушена очередность замены анодов, занижено междуполюсное расстояние из-за неправильной установки нового анода, допущен перекос анодной рамы и др. При установке торцевых анодов ниже установленного уровня на них также может быть повышенная токовая нагрузка, в результате чего электролит в торцах перегревается и ванна работает «в торец». Установку анодов необходимо быстро отрегулировать, а перекосы анодной рамы устранить.

 Работа «в борта» и «в торцы» приводит к нежелательным электромагнитным явлениям, вызывает перекос и усиленную циркуляцию металла. Кроме того, электролит и металл, воздействуя на незащищенные бортовые стенки и швы, пропитывают и разрушают их. Возможно покраснение катодного кожуха. Такая работа ванн опасна прорывами металла и электролита и возникновением аварийной ситуации.

 Для ликвидации работы «в борт» необходимо устранить причины горячего хода электролизера и сформировать правильную форму рабочего пространства. Сначала следует очистить электролит от угольной пены, подтянуть осадок из-под анода и увеличить содержание в электролите фтористого кальция. После этого периферию ванны следует пропиковать оборотным электролитом или выбоями из ковшей. При наличии достаточного уровня электролита целесообразно применить учащенную обработку ванны. Слишком быстрое принудительное формирование настылей нежелательно, так как образующаяся при этом пористая, пронизанная металлом структура не служит надежной защитой для футеровки катода.

Образование карбидов

Серьезным расстройством нормального хода ванны является интенсивное образование карбидов (см. раздел 1.7) в электролите или, как принято называть это проявление на производстве, образование «грибов». В практике электролиза данный вид нарушения встречается весьма редко, но знать, как бороться с ним, необходимо.

Образование карбидов в ванне наблюдается при значительном общем или чаще всего местном перегревах электролита. В этих условиях в электролите интенсивно растворяется металлический алюминий, который химически взаимодействует с частицами угля, находящимися в расплаве, и образует карбид кремния. Реакция образования карбида протекает с выделением большого количества тепла, при высоких температурах (1050-1100ºС) и с большой скоростью, поэтому образование карбидов может распространяться на весь объём электролита.

 Карбид в смеси с угольной пеной, глиноземом и электролитом образует кашеобразные массы («грибы»), замыкающие анод с подиной ванны. Напряжение на такой ванне увеличивается в 2-3 раза, корка электролита не образуется, электролит сильно перегревается и интенсивно испаряется. На ванне прекращается электролитическое выделение алюминия, и состояние её становится аварийным.

 Для предупреждения образования карбидов, прежде всего, устраняют причину местного перегрева («зажатие», конус, перекос анода и др.). Затем осторожно поднимают анод и, не перемешивая всего содержимого ванны, скребком удаляют из-под анода загустевший («грибной») электролит. Далее удаляют жидкую часть накарбиженного электролита, а вместо него заливают чистый электролит из других ванн. В тех местах поверхности электролита, где не наблюдается заметного образования карбида алюминия, можно проплавлять небольшие порции свежего криолита. Однако в местах интенсивного образования карбидов плавить какие-либо виды сырья недопустимо, поскольку порошковые материалы, не расплавляясь, будут оседать на подину ванны, смешиваясь с карбидами и ещё более усугубляя состояние электролизера.

 Если эти меры окажутся недостаточными, нужно опустить анод до замыкания с металлом (не допуская выдавливания расплава из шахты) и охладить ванну. В крайнем случае, следует зашунтировать ванну, охладить, а затем поднять анод и удалить весь «грибной» электролит. После тщательной расчистки подины и подошвы анода ванну можно пустить на электролиз.