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，高溫電解質容易直接沖擊電解槽內襯，把電解槽內襯直接損壞;加入電解質達到陰極1/3位置處時，耗時長，容易導致電解槽底部容易結殼，最后失效;電解質液面以上的陽極溫度偏高，導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力集中，導致電極變形失效等生產工藝的不足，提出一套能解決上述技術難題的方案，達到理想的生產效果。

序言

熔鹽電解法煉鎂是指含鎂物料經氯化鎂制取、氯化鎂熔鹽電解產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，是當今生產金屬鎂的主要方法，其生產的金屬鎂約占鎂總產量的3/4。自熔鹽電解法煉鎂工業化以來，鎂電解生產技術有了很大發展，主要表現在改進電解槽結構、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應用新技術等方面。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，技術經濟指標也不斷在提高。特別是20世紀70年代末出現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的發展。

存在問題

目前各企業氯化鎂電解法生產金屬鎂的多極性電解槽啟動方法是：向已經具備啟動生產條件的電解槽內，加入按一定比例預先配置好的高溫電解質（約900℃），當電解質到達陰極1/3處時，直接開始逐步送直流電進行加熱，然后繼續加電解質至標準液位。該生產工藝的方法主要缺點有以下幾點：1、高溫電解質容易直接沖擊電解槽內襯，把電解槽內襯直接損壞，導致生產停止檢修;2、從加入電解質達到陰極1/3位置處時，在正常生產情況下需要耗時40分鐘以上，此時電解質溫度降低，很容易導致電解槽底部容易結殼，最后失效;3、在送直流電過程中，電解質液面以上的陽極溫度偏高，導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，致使電極熱應力集中，導致電極變形失效;5、在加入電解質過程中，此時電解產生的氯氣從導鎂口溢出，造成環境污染和操作工的職業病發生率。

解決思路

為解決現有多極性鎂電解槽啟動過程中存在的工藝技術問題，先設計一種氯化鎂鎂電解槽的啟動生產工藝及方法：首先在多極性鎂電解槽電解室底部及集鎂室中部各設一組交流電極，兩組電極分別單獨控制，當電解槽啟動時，首先加入預先配置好的電解質，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;繼續加入電解質至陰極底部以下50mm～60 mm停止，加熱至680℃～700℃并恒溫4小時以上;接著加電解質至標準液位，待電解質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，現結合附圖對本實施方案的內容作進一步詳說：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中部各設一組交流電極4，兩組電極單獨控制，電解槽啟動時，加入預先按一定比例配置好的電解質，沒過電解室1底部交流電極4，即開始送該電極交流電;繼續加入電解質至陰極3底部以下50mm～60 mm停止，加熱至680℃～700℃并恒溫4小時以上;接著加電解質至標準液位5，待電解質沒過集鎂室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。

經過不斷的生產和數據收集整理，得出以下幾點好處：

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

2、電解質液面未接觸電極即恒溫4小時以上，充分預熱了直流電極，極大地減小了電解質未浸沒電極前由于直流生成熱過大導致電極應力集中，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，氧化不會太嚴重;同時不會產生氯氣污染環境。

4、高恒溫電解質對電解槽內各部位均勻預熱，進一步對電解槽內襯脫水，獲得較好的直流啟動條件。

總結

本方案在生產實踐中可行，采用本方案的方法啟動電解槽，電解槽底部基本上沒有結殼，產鎂匯聚良好，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工藝【J】，冶金工程，2016