鎂電解槽電解質結晶層預防及處理措施探究

王章華，海賢云，李鵬業

（青海鹽湖鎂業有限公司，青海 格爾木 816000）

1 鎂電解槽結晶層的形成原因

氯化鎂熔體的物理化學性質（熔點高、易揮發、粘度大、導電率低、極易水解）。因此，決定了不能用氯化鎂或單一的氯化鎂熔體進行電解。目前鎂電解生產使用的電解質主要有三個體系氯化鎂-氯化鈉-氯化鈣系、氯化鎂-氯化鈉-氯化鉀系、氯化鎂-氯化鈉-氯化鈣-氯化鉀系。鎂電解質的基本成分的熔點為：氯化鎂714℃、氯化鈉801℃、氯化鈣782℃、氯化鉀770℃。

鎂電解生產的溫度一般比鎂的熔點高30℃～70℃，這樣，既可保證熔體有足夠的流動性，鎂能很好地上浮，又不會引起鎂的過高化學損失。鹽湖鎂電解槽在生產過程中采用氯化鎂15%、氯化鈉46%、氯化鈣39%三元系電解質為電解母液。

因此，當電解質組分中氯化鎂成分低于5%時出現貧槽現象后，可根據電解質熔度圖及電解質共晶點對照表看出，此時電解質的共晶點增高，造成氯化鈉熔點升高，槽內出現氯化鈉結晶，最終形成結晶層，結晶層是氯化鈉熔體變成固體的槽渣。

結晶機理為槽渣在槽底聚集到一定厚度后，從電解質傳向耐火磚槽底的熱量便顯著減小，槽底冷卻，氯化鈉便在其表面開始結晶，即一部分液態渣變成了固態渣。隨著槽渣的集聚氯化鈉結晶層便向上升高，導致電解槽內電解質粘度變大，破壞電解質流動性、電解質在槽底及液面形成結殼、槽內拱墻被結晶層堵塞、破壞電解槽熱平衡、電流效率降低、嚴重影響產鎂量。

2 鎂電解槽結晶層的處理措施

提高電解質熔體溫度（采用交流加熱方式，送入交流加熱變壓器并提交流加熱變壓器輸出功率，使熔體溫度得到提升，將溫度升至780℃～800℃。

由電解質熔度圖可知，當氯化鎂濃度低于5%后，電解質熔度會升至770℃,因此，提高電解質熔體溫度可降低結晶層厚度）。

圖1 電解質熔體溫度示意圖

調整氯化鎂組分（采用加料的方式或置換電解質的方式，將氯化鎂濃度提升至10%～15%，由電解質熔度圖可知，將氯化鎂濃度提升至10%～15%時，電解質的熔度會降至460℃。

因此，提高電解質內氯化鎂組分可降低結晶溫度，從而減少結晶的形成）。

表1 調整氯化鈣組分可降低結晶溫度表

調整氯化鈣組分（采用添加氯化鈣來提高電解質內氯化鈣的組分，由氯化鎂-氯化鈉-氯化鈣系等濃度截面熔體開始結晶溫度表可知，在氯化鎂組分低于5%后，若將氯化鈣和氯化鈉組分調至1∶1的情況下，可使結晶溫度降低至460℃。

因此，提高氯化氯化鈣的組分可降低結晶溫度，從而減少結晶的形成）。

3 鎂電解槽結晶層的預防措施

嚴格控制鎂電解槽電解質組分，及時監控電解槽氯化鎂原料進料狀況，防止出現貧槽后影響電解質熔體共晶點及熔度，造成電解質粘度增大、流動性變差、電解質循環減弱。

嚴格控制鎂電解槽電解質熔體溫度，確保交流加熱變處于熱備狀態，處于貧槽后能及時提高熔體溫度，減小結晶層對生產工藝的影響。

4 結語

通過對鎂電解槽電解質結晶層形成的原因及處理預防措施的分析，將有效避免因結晶層導致的電流效率的損失，也為后期鎂電解槽電解質成分的調整提供一定的參考。