Влияние электролита различного состава на удельный расход образцов обожженных анодов при электролитическом получении алюминия
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
сPbК, сК, вCuК, сК-П, вZnК, вПCrК, у-вПTiК, вПAlF3ИИAlК, у-вК, вBИИPИИК - катализатор, И - ингибитор, П - пассивен, с - сильный, у - умеренный, в-вялый
Высокое содержание ванадия, натрия, никеля, серы в коксе наиболее сильно сказывается на чувствительности анода к окислению на воздухе и в токе СО2.
Влияние плотности тока на удельный расход анодов
Анодная плотность тока напрямую связана со спецификой анодного расхода. Установлено, что увеличение плотности тока отражается в уменьшении расхода анода, хотя упоминается и обратная зависимость. Различия в расходе в зависимости от плотности тока могут быть связаны со степенью протекания каждой из двух предложенных реакций (1.1, 1.2). [2]
На рис. 1.6 представлена зависимость расхода анода от плотности тока различных исследователей
Рисунок 1.6 - Зависимости расхода углерода от анодной плотности тока, взятые из литературных данных: 1 - Ветюков с сотр. [14]; 2 - Ведерников и Ветюков [15]; 3 - Barat с сотр. [16]; 4 - Ветюков и Ведерников [17]; 5 - Ревазян [21]; 6 - Смородинов с сотр. [22]; 7 -Hume с сотр. [19].
Ветюков и др. [14] исследовали зависимость общего расхода углерода от анодной плотности тока. Они предположили, что газифицировавшийся углерод был равен теоретическому расходу, т.е. 0,112 г/(А-ч). Угольная пена была определена посредством дробления твёрдого электролита после эксперимента и выжигания угольной пены при 700 С. Это могло завысить результаты, так как при такой температуре может уже достаточно интенсивно испаряться твердый электролит. Плотность тока при проведении экспериментов изменялась в диапазоне 0,7-1,5 А/см2. Авторы [14] выяснили, что получается 0,0309 г пены/(А-ч) при анодной плотности тока 1,0 А/см2, т.е. осыпаемость составила 27 %. Ведерников и Ветюков [15], Barat с сотр. [16], Ветюков и Ведерников [17] и Hume с сотр. [18] также изучали влияние анодной плотности тока на расход анода, используя различные анодные материалы. В целом было определено, что увеличение плотности тока приводит к уменьшению расхода углерода, исключая Ревазяна, Смородинова и Коробова, которые нашли минимум в расходе анода при 0,98-1 А/см2 для промышленных электролизёров. Зависимость такого типа может быть объяснена следующим образом: при низкой плотности тока происходит неравномерное окисление анода, что объясняется различиями в реакционной способности гетерогенной поверхности анода, так что некоторые зоны расходуются намного быстрее, чем другие, более пассивные участки. Это приводит к физическому разрушению анода. Значит, низкая плотность тока увеличивает тенденцию пенообразования. Пенообразование приводит к более высокой скорости расхода анода и всегда вероятно образование СО при очень низких плотностях тока. Как только плотность тока увеличивается, пассивные участки анода становятся активными, и начинается более равномерный расход анода. При дальнейшем увеличении плотности тока (выше минимального расхода) на аноде становится высокой термическая нагрузка и в игру вступают другие силы, такие как горение на воздухе боковых сторон и из-за этого расход будет расти.
На рис. 1.7 показана зависимость расхода обожжённых анодов двух типов от плотности тока [19]
Рисунок 1.7 - Зависимость расхода углерода от плотности тока для материалов обожжённых анодов: а) анод А, б) анод В. 1 - общий расход анода (СС); 2 - газифицировавшийся углерод (CG)
На нем изображено различное поведение анодов, особенно при низких плотностях тока. Использованные два анода изготавливались из одного и того же пека, но из разных нефтяных коксов. Кокс анода В имел более высокое содержание примеси натрия, чем анод А (103 ррm Na и 61 ppm Na соответственно).
Влияние температуры на расход анода
Увеличение температуры электролиза на каждые 10 оС приводит к увеличению расхода примерно на 2 %, эти результаты были подтверждены заводскими испытаниями [2]. Увеличение расхода может быть частично связано с неоднородностью электрохимического окисления и частично с увеличением окисления в токе СО2. Для реакции (1.7 - 1.8) было обнаружено, что небольшое увеличение температуры анода (на 50оС) оказывает огромное влияние на скорость окисления, так что скорости горения слабо - и высоко - активных частичек анода становятся одинаковыми.
Это значит, что температура поверхности анода играет главную роль в окислении анода на воздухе. На лабораторных испытаниях образцов анодов на реакцию Будуара продемонстрировано, что увеличение температуры от 950 до 1000 оС приводит к примерно увеличению скорости на 50 % реакции с СО2. [2]
Влияние солевых добавок в электролите на расход анода при получении алюминия
При промышленных испытаниях различных режимов электролиза было замечено, что расход анода зависит от состава электролита. На этот факт обратили внимание исследователи [11-13].
В данной работе представлены результаты промышленных исследований влияния добавок в электролит NaCl, MgF2 и CaF2, а также криолитового отношения на расход анода при электролизе.
Исследование влияния состава электролита на расход анода проводили на четырех однотипных электролизерах с одинаковым сроком службы (2 года 3 месяца).
Из полученных данных (рис. 1.8, 1.9) следует, что увеличение криолитового отношения и введение в элект?/p>