原鹽中的鋁對(duì)電解槽電壓的影響

張建波，段東山

（山西榆社化工股份有限公司，山西 晉中 031800）

原鹽中的鋁對(duì)電解槽電壓的影響

張建波，段東山

（山西榆社化工股份有限公司，山西 晉中 031800）

對(duì)鹽水中的鋁元素超標(biāo)造成電解槽電壓升高的原因進(jìn)行了分析，并且針對(duì)鋁元素的特殊性做了解決辦法。

鹽水；鋁元素超標(biāo)；電解槽；電壓

山西榆社化工股份有限公司現(xiàn)有 28萬t/a燒堿、32萬t/a PVC樹脂及多種精細(xì)化產(chǎn)品。其中，28萬t/a燒堿分為2個(gè)分廠，一期、二期在一個(gè)分廠，三期在另一個(gè)分廠。

一次鹽水工序的主要目的是將原鹽中的鈣、鎂等雜質(zhì)去除，制得合格的鹽水供電解工序使用。

1　鹽水各項(xiàng)指標(biāo)合格時(shí)電解槽運(yùn)行情況

該公司電化二廠一、二期分別使用日本氯工程BiTAC—853和BaTAC—867電解槽，分別于2007年 3月與7月投入運(yùn)行，2013年 6月開始進(jìn)行零極距改造，改造完成后運(yùn)行指標(biāo)情況見表1。

表1　零極距改造后運(yùn)行指標(biāo)情況

2　使用原鹽中鋁含量高的鹽水后電槽運(yùn)行情況

2014年2月11日晚23點(diǎn)，該公司電化二廠一、二期電槽同時(shí)出現(xiàn)電壓上漲趨勢(shì)，并且上升幅度逐漸加大。到2月13日，一期每個(gè)回路2臺(tái)電槽上升電壓高達(dá)5 V左右，二期每個(gè)回路2臺(tái)電槽上升電壓高達(dá)8 V左右；到2月18日，二期每個(gè)回路2臺(tái)電槽上升電壓高達(dá)14 V左右，一期每個(gè)回路2臺(tái)電槽上升電壓高達(dá)28 V左右。

首先，將每天的ICP分析的二次鹽水樣進(jìn)行了比對(duì)，發(fā)現(xiàn)二次鹽水中的鋁和硅比之前的數(shù)據(jù)略有增加外，其他各項(xiàng)均無變化，但是鋁和硅的數(shù)據(jù)還在指標(biāo)范圍內(nèi)。分析認(rèn)為，可能是鹽水成分的問題，特別是發(fā)現(xiàn)二次鹽水的樹脂塔運(yùn)行的首塔最上層有乳白色的板結(jié)物，通過多次分析后確認(rèn)是鋁的結(jié)晶物。

針對(duì)電解槽的電壓及樹脂塔的結(jié)晶物，將一次鹽水，二次鹽水及出槽淡鹽水送樣到附近同行業(yè)及上海華申、旭硝子公司進(jìn)行了鹽水分析比對(duì)，通過比對(duì)發(fā)現(xiàn)；分析數(shù)據(jù)中鋁元素結(jié)果不一樣，已經(jīng)嚴(yán)重超標(biāo)，通過與ICP機(jī)廠家技術(shù)人員進(jìn)行溝通，進(jìn)行了鋁元素曲線調(diào)節(jié)。鋁元素超標(biāo)后的電槽運(yùn)行數(shù)據(jù)見表2，鹽水正常時(shí)二次鹽水ICP分析結(jié)果見表3。

表2　鋁元素超標(biāo)后的電槽運(yùn)行數(shù)據(jù)

表3　鹽水正常時(shí)二次鹽水ICP分析結(jié)果

表4　鹽水不正常時(shí)的二次鹽水ICP分析結(jié)果

3　原因分析

經(jīng)分析認(rèn)為，造成鋁超標(biāo)的原因如下：（1）春節(jié)前的原鹽準(zhǔn)備工作沒有做好，為了應(yīng)急，沒有把好運(yùn)輸關(guān)和原鹽進(jìn)廠分析化驗(yàn)關(guān)而導(dǎo)致一次鹽水中鋁元素超標(biāo)；（2）由于鋁元素的特殊性質(zhì)在一次鹽水中難以去除。

氧化鋁為一種白色無定形粉末，為典型的兩性氧化物。

與酸反應(yīng)：Al2O3+6H=2Al3++3H2O

與堿反應(yīng)：Al2O3+2OH-=2AlO-2+H2O

氫氧化鋁則是一種難溶于水的白色膠狀物 （在水溶液中形成時(shí)），也是一典型的二性氫氧化物。既是弱酸也是弱堿。

與酸反應(yīng)：Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O

與堿反應(yīng)：Al（OH）3+OH-=AlO-2+2H2O

通過以上反應(yīng)不難看出，在現(xiàn)有的離子膜燒堿工藝中很難除去鹽水中的鋁。因?yàn)樵谝淮嘻}水中除去鈣、鎂離子需要分別加入純堿和燒堿，pH值要控制在10.5~11.5，鎂才可以沉淀完全，而此時(shí)鋁則以AlO2的形式混入鹽水中。在二次鹽水中，pH值控制在8.5~9.5，此時(shí)也不能除去AlO2或Al（OH）3。

如果Al（OH）3膠體進(jìn)入電解槽后會(huì)附著在離子膜上，造成膜電壓升高，電耗升高。并且升高的幅度與Al（OH）3膠體在鹽水中的量成正比例。所以必須在一次鹽水中將鋁除去，以免造成影響。

4　解決辦法

在出現(xiàn)電解槽運(yùn)行電壓上升且幅度較大時(shí)，分析原因，在確認(rèn)是原鹽中的鋁含量高而造成的以后，與離子膜廠家、電解槽廠家、二次鹽水使用的樹脂廠家等技術(shù)人員進(jìn)行了咨詢。同時(shí)，采取了計(jì)劃停車進(jìn)行鹽水置換的辦法進(jìn)行了處理。使用這一辦法處理后的電槽電壓在運(yùn)行2個(gè)班后又回復(fù)在未停車時(shí)的電壓狀況，這說明停車進(jìn)行鹽水置換的辦法不能從根本上解決問題。處理鹽水中鋁元素超標(biāo)問題，必須從根源做起，所以對(duì)原鹽的進(jìn)入渠道進(jìn)行了認(rèn)真的考核把關(guān)，并且對(duì)運(yùn)輸車輛的要求做了更明確的規(guī)定。

針對(duì)鋁元素的特殊性，在一次鹽水工序進(jìn)行了指標(biāo)的臨時(shí)調(diào)整，在保證一次鹽水中的鈣、鎂離子指標(biāo)合格的前提下將二堿的過堿量降到最低，同時(shí)，在配水罐及鹽泥壓濾工序做了大量的工作，通過調(diào)節(jié)pH值，將化鹽水中的鋁轉(zhuǎn)化成氫氧化鋁沉淀，然后通過鹽泥帶走。在穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后又進(jìn)行了一次計(jì)劃停車，將系統(tǒng)中的鋁含量高的淡鹽水進(jìn)行徹底置換，保證了電解槽的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

Effect of aluminum on electrolytic cell voltage

ZHANG Jian-bo，DUAN Dong-shan
（Shanxi Yushe Chemical Co.,Ltd.,Yushe 031800，China）

The reasons for the increase of the voltage of the electrolytic tank caused by excessive aluminum elements in brine are analyzed，and the solution to the particularity of aluminum elements was analyzed.

brine；aluminum；electrolytic tank；voltage

TQ114.26

B

1009－1785(2016)11-0007-02

2016-05-05