氯化鎂鎂電解槽啟動方法的探討與實踐

周月坤

摘 要：本文主要是針對氯化鎂電解時，高溫電解質(zhì)容易直接沖擊電解槽內(nèi)襯，把電解槽內(nèi)襯直接損壞;加入電解質(zhì)達到陰極1/3位置處時，耗時長，容易導(dǎo)致電解槽底部容易結(jié)殼，最后失效;電解質(zhì)液面以上的陽極溫度偏高，導(dǎo)致陽極容易氧化損壞;液面以上電極與液面以下電極受熱程度不一樣和不均勻電極熱應(yīng)力集中，導(dǎo)致電極變形失效等生產(chǎn)工藝的不足，提出一套能解決上述技術(shù)難題的方案，達到理想的生產(chǎn)效果。

序言

熔鹽電解法煉鎂是指含鎂物料經(jīng)氯化鎂制取、氯化鎂熔鹽電解產(chǎn)出金屬鎂的鎂冶煉方法。熔鹽電解法煉鎂成本低，原料來源廣泛，是當(dāng)今生產(chǎn)金屬鎂的主要方法，其生產(chǎn)的金屬鎂約占鎂總產(chǎn)量的3/4。自熔鹽電解法煉鎂工業(yè)化以來，鎂電解生產(chǎn)技術(shù)有了很大發(fā)展，主要表現(xiàn)在改進電解槽結(jié)構(gòu)、增大電流強度（由300A增大至10萬A以上，個別的如挪威則增至29-30萬A）、降低電耗（由35-40kW·h/kg降為12.8-16.5kW·h/kg）和利用多種資源制取氯化鎂的工藝改進及開發(fā)應(yīng)用新技術(shù)等方面。熔鹽電解法煉鎂使用的原料為氯化鎂，它是以海水、鹽湖鹵水、光鹵石、菱鎂礦和海水、白云石制取的氧化鎂為原料，經(jīng)脫水或氯化制得的。70年代以來，在制取氯化鎂的工藝和裝備等方面有了很大改進，技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)也不斷在提高。特別是20世紀(jì)70年代末出現(xiàn)新的氯化鎂制取方法，如挪威的鹵水氯化氫法徹底脫水，以及英國礦物處理特許有限公司（MPLC）以菱鎂礦為原料，一氧化碳為還原劑經(jīng)氯化制取無水氯化鎂的新方法，將進一步推動熔鹽電解法煉鎂工業(yè)的發(fā)展。

存在問題

目前各企業(yè)氯化鎂電解法生產(chǎn)金屬鎂的多極性電解槽啟動方法是：向已經(jīng)具備啟動生產(chǎn)條件的電解槽內(nèi)，加入按一定比例預(yù)先配置好的高溫電解質(zhì)（約900℃），當(dāng)電解質(zhì)到達陰極1/3處時，直接開始逐步送直流電進行加熱，然后繼續(xù)加電解質(zhì)至標(biāo)準(zhǔn)液位。該生產(chǎn)工藝的方法主要缺點有以下幾點：1、高溫電解質(zhì)容易直接沖擊電解槽內(nèi)襯，把電解槽內(nèi)襯直接損壞，導(dǎo)致生產(chǎn)停止檢修;2、從加入電解質(zhì)達到陰極1/3位置處時，在正常生產(chǎn)情況下需要耗時40分鐘以上，此時電解質(zhì)溫度降低，很容易導(dǎo)致電解槽底部容易結(jié)殼，最后失效;3、在送直流電過程中，電解質(zhì)液面以上的陽極溫度偏高，導(dǎo)致陽極容易氧化損壞;4、由于液面以上電極與液面以下電極受熱程度不一樣和不均勻，致使電極熱應(yīng)力集中，導(dǎo)致電極變形失效;5、在加入電解質(zhì)過程中，此時電解產(chǎn)生的氯氣從導(dǎo)鎂口溢出，造成環(huán)境污染和操作工的職業(yè)病發(fā)生率。

解決思路

為解決現(xiàn)有多極性鎂電解槽啟動過程中存在的工藝技術(shù)問題，先設(shè)計一種氯化鎂鎂電解槽的啟動生產(chǎn)工藝及方法：首先在多極性鎂電解槽電解室底部及集鎂室中部各設(shè)一組交流電極，兩組電極分別單獨控制，當(dāng)電解槽啟動時，首先加入預(yù)先配置好的電解質(zhì)，完全淹沒電解室底部交流電極后，立即開始送該電極交流電;繼續(xù)加入電解質(zhì)至陰極底部以下50mm～60 mm停止，加熱至680℃～700℃并恒溫4小時以上;接著加電解質(zhì)至標(biāo)準(zhǔn)液位，待電解質(zhì)沒過集鎂室中部的交流電極，即開始送該電極交流電，加熱至700℃并恒溫48小時后直流啟動。

圖1是本方案的氯化鎂鎂電解槽的啟動方法示意圖。

具體實施方式，現(xiàn)結(jié)合附圖對本實施方案的內(nèi)容作進一步詳說：氯化鎂鎂電解槽的啟動方法，首先在多極性鎂電解槽電解室1底部及集鎂室2中部各設(shè)一組交流電極4，兩組電極單獨控制，電解槽啟動時，加入預(yù)先按一定比例配置好的電解質(zhì)，沒過電解室1底部交流電極4，即開始送該電極交流電;繼續(xù)加入電解質(zhì)至陰極3底部以下50mm～60 mm停止，加熱至680℃～700℃并恒溫4小時以上;接著加電解質(zhì)至標(biāo)準(zhǔn)液位5，待電解質(zhì)沒過集鎂室2中部的交流電極，即開始送該電極交流電，加熱至700℃并恒溫48小時后直流啟動。

經(jīng)過不斷的生產(chǎn)和數(shù)據(jù)收集整理，得出以下幾點好處：

1、電解質(zhì)沒過電解室交流電極即可送電升溫，可采用800℃以下的電解質(zhì)啟動電解槽，避免內(nèi)襯的驟熱損壞;同時電解槽底部不易結(jié)殼。

2、電解質(zhì)液面未接觸電極即恒溫4小時以上，充分預(yù)熱了直流電極，極大地減小了電解質(zhì)未浸沒電極前由于直流生成熱過大導(dǎo)致電極應(yīng)力集中，有利于延長電極使用壽命。

3、由于沒有送直流電，液面以上陽極溫度不致太高，氧化不會太嚴(yán)重;同時不會產(chǎn)生氯氣污染環(huán)境。

4、高恒溫電解質(zhì)對電解槽內(nèi)各部位均勻預(yù)熱，進一步對電解槽內(nèi)襯脫水，獲得較好的直流啟動條件。

總結(jié)

本方案在生產(chǎn)實踐中可行，采用本方案的方法啟動電解槽，電解槽底部基本上沒有結(jié)殼，產(chǎn)鎂匯聚良好，陰極電流分布均勻，測量各陽極電流分布均滿足要求并且相差不大于0.1 kA，效果較好。

參考文獻

[1] 劉金枝，鎂的冶煉方法及金屬鎂生產(chǎn)工藝【J】，冶金工程，2016