一種快速消除鎂電解槽電極短路的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快速消除鎂電解槽電極短路的方法，其特征在于，當鎂電解槽槽電壓比正常條件下的鎂電解槽槽電壓低10％以上或當鎂電解槽中的各根電極的電流強度相差5％以上時，向鎂電解槽中的電極之間的空隙吹入惰性氣體。本發(fā)明的裝置則用于向鎂電解槽中電極之間的空隙吹入惰性氣體。本發(fā)明的快速消除鎂電解槽電極短路的方法和裝置可有效解決鎂電解槽出現(xiàn)的局部短路問題，有助于保證鎂電解槽的正常工作以及鎂電解生產(chǎn)的順行，有利于提高生產(chǎn)效率，具有較強的應(yīng)用前景。
【專利說明】—種快速消除鎂電解槽電極短路的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金化工【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地講，涉及一種快速消除鎂電解槽電極短路的方法和裝置。
【背景技術(shù)】[0002]鎂電解法是生產(chǎn)金屬鎂的重要方法，更是聯(lián)合法制備海綿鈦工序中實現(xiàn)鎂-氯循環(huán)的關(guān)鍵。當前工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用無隔板電解槽和多級電解槽生產(chǎn)金屬鎂，其中，電極通常采用多電極并聯(lián)方式布置以節(jié)約和有效利用電解槽空間，兩種電解槽均有若干組陰陽極電極交替排列，其中部分或者全部電極與母線相連，并且通過隔墻將電解槽分割為電解室和集鎂室以實現(xiàn)金屬鎂與氯氣的有效隔離。
[0003]由于各電極采用多組電極并聯(lián)的方式進行排布，因此需盡可能確保各電極電流的均勻分布，這便要求各組電極的基本工藝參數(shù)一致，以維持電解槽的穩(wěn)定運行。但生產(chǎn)過程中常受電解殘渣或金屬鎂流動不暢的影響，使得局部電極出現(xiàn)短路現(xiàn)象，此時并聯(lián)電路中大量的電流將直接通過短路的電極形成回路，造成局部電流增高，電極本身發(fā)熱增加。當溫度達到電極頭周圍凝固層(電解質(zhì))的熔點時，鹽殼將熔化發(fā)生漏槽現(xiàn)象。同時，局部電極短路造成大量電流直接通過導電的純電阻發(fā)熱，使得用于電解的電流降低，嚴重影響金屬鎂產(chǎn)量和氯氣濃度，造成電流效率偏低和電能效率增高。當出現(xiàn)局部短路時，可通過測定電解槽各電極的電流分布狀況或槽電壓來判定，并聯(lián)電路中總電阻較最小分阻要小，即短路時的電解槽槽電壓將出現(xiàn)明顯波動，較正常值明顯降低。
[0004]目前，工業(yè)生產(chǎn)中一般解決局部電極短路的方法是對電解槽進行嚴格的除渣操作以減小電解殘渣引起的電極短路并加強集鎂室電解質(zhì)的循環(huán)，但此種方法費時費力，不利于局部電極短路的及時解決。
[0005]因此，本發(fā)明提出一種快速消除鎂電解電極短路的方法和裝置，以期快速有效地排除鎂電解槽的局部電極短路問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于解決上述技術(shù)問題中的一個或多個。
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠快速簡便地消除鎂電解槽局部電極短路的方法和裝置，以及時保證鎂電解槽的有效運行。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方面提供了一種快速消除鎂電解槽電極短路的方法，當鎂電解槽槽電壓比正常條件下的鎂電解槽槽電壓低10%以上或當鎂電解槽中的各根電極的電流強度相差5%以上時，向鎂電解槽中的電極之間的空隙吹入惰性氣體。
[0009]根據(jù)本發(fā)明快速消除鎂電解槽電極短路的方法的一個實施例，從電極的底部吹入惰性氣體。
[0010]根據(jù)本發(fā)明快速消除鎂電解槽電極短路的方法的一個實施例，所述惰性氣體為氬氣、氦氣、氖氣中的一種或多種。[0011]根據(jù)本發(fā)明快速消除鎂電解槽電極短路的方法的一個實施例，所述惰性氣體的氣體壓力比鎂電解槽中的氯化鎂熔鹽的液位壓力高0.1~IMPa。
[0012]根據(jù)本發(fā)明快速消除鎂電解槽電極短路的方法的一個實施例，所述惰性氣體的流量為 0.1 ~INmVmin ο
[0013]根據(jù)本發(fā)明快速消除鎂電解槽電極短路的方法的一個實施例，每個空隙的吹氣時間為I~5min。
[0014]本發(fā)明的另一方面提供了一種快速消除鎂電解槽電極短路的裝置，所述裝置用于上述快速消除鎂電解槽電極短路的方法中，所述裝置用于向鎂電解槽中的電極之間的空隙吹入惰性氣體。
[0015]根據(jù)本發(fā)明快速消除鎂電解槽電極短路的裝置的一個實施例，所述裝置為一根彎管。
[0016]根據(jù)本發(fā)明快速消除鎂電解槽電極短路的裝置的一個實施例，所述彎管包括橫段管和豎段管，所述橫段管與豎段管之間的夾角為80~100°。
[0017]本發(fā)明可有效解決鎂電解槽出現(xiàn)的局部短路問題，避免其造成的下插槽大量漏槽現(xiàn)象，有助于保證鎂電解槽的正常工作，保證鎂電解生產(chǎn)的順行，具有較強的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明示例性實施例的快速消除鎂電解槽電極短路的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實施方式】
[0019]在下文中，將對本發(fā)明快速消除鎂電解槽電極短路的方法和裝置的示例性實施例進行詳細說明。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的快速消除鎂電解槽電極短路的方法具體為:當鎂電解槽槽電壓比正常條件下的鎂電解槽槽電壓低10%以上或當鎂電解槽中的各根電極的電流強度相差5%以上時，向鎂電解槽中的電極之間的空隙吹入惰性氣體。
[0021]由于鎂電解槽中氯化鎂熔鹽等電解質(zhì)的帶動作用主要源自于陽極電極產(chǎn)生的氯氣，當發(fā)生電極短路時，陽極將不再產(chǎn)生氯氣，此時氯氣的帶動作用消失。通過額外向電極之間的空隙中通入惰性氣體后，則可以利用惰性氣體的攪拌和上浮帶動力將氯化鎂熔鹽等電解質(zhì)帶動循環(huán)，從而及時將陰、陽極電極之間造成短路的金屬鎂或電解殘渣帶走，從而有效地清除局部電極短路。
[0022]當出現(xiàn)局部短路時，可通過測定鎂電解槽的槽電壓來判定，短路時的鎂電解槽槽電壓將出現(xiàn)明顯波動，其較正常的鎂電解槽槽電壓明顯降低，當生產(chǎn)時所測定的鎂電解槽槽電壓比正常條件下的鎂電解槽槽電壓低10%以上時，則可以判定為出現(xiàn)了電極短路，此時就可以利用本發(fā)明的方法進行電極短路的消除。具體的正常條件下鎂電解槽槽電壓值需要根據(jù)實際的設(shè)備及工況獲知，例如，本發(fā)明所使用設(shè)備的正常條件下的鎂電解槽槽電壓為 4.5 ~5.3V。
[0023]除了利用槽電壓來判斷電極是否短路以外，還可以通過測定電極的電流分布狀況來判斷電極是否短路，具體地，可以通過潛流表或固定母線壓降值測量或計算出各電極的電流分布狀況，當各根電極的電流強度相差5%以上時，可判定電解槽出現(xiàn)了電極短路，并且電流強度最大的電極即為短路的電極。
[0024]由上述分析可知，利用電流強度來判定電極是否短路更為麻煩但能夠更為準確地找出短路電極，而利用槽電壓來判斷電極是否短路則更為方便但難以準確找出具體的短路電極，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況選擇具體的判斷方法。具體過程中可以初步通過槽電壓的偏差來定性確定電解槽是否存在局部短路現(xiàn)象，然后對各根電極的電流分布狀況進行測定，及時準確地確定電流分布不均勻的電極，再有針對性地對電流強度過高的短路電極給予處理。
[0025]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明，可以直接向短路的電極之間的間隙吹入惰性氣體，以高效、有針對性地解決短路問題。為了保證吹氣的效果，采用從電極的底部吹入惰性氣體的方式更佳。同時，為了保證吹入的氣體不與鎂電解槽內(nèi)的組分發(fā)生反應(yīng)，采用氬氣、氦氣、氖氣中的一種或多種惰性氣體。
[0026]根據(jù)本發(fā)明，惰性氣體的氣體壓力應(yīng)比鎂電解槽中氯化鎂熔鹽的液位壓力高
0.1~1MPa以保證惰性氣體具有足夠的攪拌力和上浮帶動力。其中，氯化鎂熔鹽的液位壓力可根據(jù)液位高度，采用式1進行計算。
[0027]P= P gh-----式1
[0028]其中，P為氯化鎂熔鹽密度(可根據(jù)具體成分進行查表確定)，h為液位高度，g為重力加速度。
[0029]由于吹氣過程是在氯化鎂熔鹽中進行操作的，因此需要確定氯化鎂熔鹽的液位壓力，當惰性氣體的氣體壓力高于氯化鎂熔鹽的液位壓力時，惰性氣體才會從如彎管的吹氣裝置中冒出，達到清除局部短路的目的。
[0030]為了保證清除效果，可以根據(jù)實際情況設(shè)置惰性氣體的流量和吹氣時間，本發(fā)明不作具體限定，例如，惰性氣體的流量可以為0.1~lNm3/m1n。在保證上述壓力和流量的條件下，每個空隙的吹氣時間為1~5m1n即可，優(yōu)選地為3m1n。如此操作則效果明顯，且較常規(guī)除渣操作簡單便捷。
[0031]本發(fā)明的快速消除鎂電解槽電極短路的裝置則用于上述快速消除鎂電解槽電極短路的方法中并且所述裝置用于向鎂電解槽中電極之間的空隙吹入惰性氣體。也即，該裝置只要能夠?qū)崿F(xiàn)對鎂電解槽電極之間的空隙吹氣即可，本發(fā)明不對其結(jié)構(gòu)進行具體限定。例如，該裝置可以為一根彎管，通過彎管上設(shè)置的閥門、壓力閥和流量計控制開關(guān)、氣體壓力和流量。例如，該裝置可以由不銹鋼制成，以避免腐蝕并延長使用壽命。并且，其吹氣過程為將彎管插入氯化鎂熔鹽的底部，之后從電極的底部向電極之間的空隙進行吹氣操作。
[0032]圖1是本發(fā)明示例性實施例的快速消除鎂電解槽電極短路的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該裝置為一根彎管，并且該彎管包括橫段管和豎段管，橫段管與豎段管之間的夾角為80~100°，由此可以實現(xiàn)較好的吹入氣體。橫段管和豎段管的長度可以根據(jù)鎂電解槽和電極的尺寸設(shè)置，例如，橫段管的長度a為900~1200_，豎段管的長度b為2900~3300mmo
[0033]下面結(jié)合示例對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步描述，并不因此將本發(fā)明限制在所描述的示例范圍內(nèi)。
[0034]示例 1:
[0035]選用某廠無隔板鎂電解槽，正常條件下的鎂電解槽槽電壓為4.5V，當發(fā)現(xiàn)鎂電解槽槽電壓降至1.5V時，對鎂電解槽中的各電極之間的空隙進行吹氣處理，吹入的氣體為氬氣，氣體流量為0.5Nm3/min、氣體壓力為0.1MPa，氯化鎂熔鹽的液位壓力為0.03MPa，每個空隙的吹氣時間為3min。吹氣處理后，鎂電解槽槽電壓由1.5V變?yōu)?.5V，電流效率也由55%提高至75%。
[0036]示例 2:
[0037]選用某廠無隔板鎂電解槽，正常條件下的鎂電解槽槽電壓為4.5V，當發(fā)現(xiàn)鎂電解槽槽電壓降至1.2V時，對鎂電解槽中的各電極之間的空隙進行吹氣處理，吹入的氣體為氬氣，氣體流量為lNm3/min、氣體壓力為0.2MPa，氯化鎂熔鹽的液位壓力為0.03MPa，每個空隙的吹氣時間為lmin。吹氣處理后，鎂電解槽槽電壓由1.2V變?yōu)?.4V，電流效率也由55%提高至70%。
[0038]示例 3:
[0039]選用某廠無隔板鎂電解槽，正常條件下的鎂電解槽槽電壓為4.5V，當發(fā)現(xiàn)鎂電解槽槽電壓降至1.2V時，對鎂電解槽中的各電極之間的空隙進行吹氣處理，吹入的氣體為氦氣，氣體流量為0.3Nm3/min、氣體壓力為0.1MPa，氯化鎂熔鹽的液位壓力為0.03MPa，每個空隙的吹氣時間為5min。吹氣處理后，鎂電解槽槽電壓由1.2V變?yōu)?.4V，電流效率也由55%提高至74%。
[0040]綜上所述，本發(fā)明的快速消除鎂電解槽電極短路的方法和裝置可有效解決鎂電解槽出現(xiàn)的局部短路問題，有助于保證鎂電解槽的正常工作以及鎂電解生產(chǎn)的順行，有利于提高生產(chǎn)效率，具有較強的應(yīng)用前景。
[0041]盡管上面已經(jīng)結(jié)合示例性實施例描述了本發(fā)明的快速消除鎂電解槽電極短路的方法和裝置，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，可以對上述實施例進行各種修改。
【權(quán)利要求】
1.一種快速消除鎂電解槽電極短路的方法，其特征在于，當鎂電解槽槽電壓比正常條件下的鎂電解槽槽電壓低10%以上或當鎂電解槽中的各根電極的電流強度相差5%以上時，向鎂電解槽中的電極之間的空隙吹入惰性氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的快速消除鎂電解槽電極短路的方法，其特征在于，從電極的底部吹入惰性氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速消除鎂電解槽電極短路的方法，其特征在于，所述惰性氣體為IS氣、氦氣、氖氣中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速消除鎂電解槽電極短路的方法，其特征在于，所述惰性氣體的氣體壓力比鎂電解槽中的氯化鎂熔鹽的液位壓力高0.1~IMPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的快速消除鎂電解槽電極短路的方法，其特征在于，所述惰性氣體的流量為0.1~lNm3/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速消除鎂電解槽電極短路的方法，其特征在于，每個空隙的吹氣時間為I~5min。
7.一種快速消除鎂電解槽電極短路的裝置，其特征在于，所述裝置用于權(quán)利要求1至6中任一項所述的快速消除鎂電解槽電極短路的方法中，所述裝置用于向鎂電解槽中的電極之間的空隙吹入惰性氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的快速消除鎂電解槽電極短路的裝置，其特征在于，所述裝置為一根彎管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的快速消除鎂電解槽電極短路的裝置，其特征在于，所述彎管包括橫段管和豎段管，所述橫段管與豎段管之間的夾角為80~100°。
【文檔編號】C25C7/06GK103898554SQ201410100135
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】朱福興, 程曉哲, 穆天柱, 馬尚潤, 陳兵, 鄧斌, 李開華, 張瑤, 彭衛(wèi)星 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司