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陽極效應,是熔鹽電解時發生在碳質陽極上的特徵現象。經常出現於冰晶石(NaAlF)-氧化鋁電解中,也發生於氯化物電解中。電解質成分不合理或陽極電流密度過高都能導致陽極效應。

1名稱

陽極效應  anode effect

2機理

產生陽極效應的機理尚未探明,但此現象早已熟知。鋁電解時發生陽極效應,顯然同陽極表面生成某些化合物和積聚氣體有關。
工業鋁電解槽里氧化鋁含量低於1%時,氟離子和氧離子共同在碳陽極上放電,形成氧氟化合物(COF),隨後和其他吸附化合物一起積聚在陽極表面上。此時,電解質對碳陽極的濕潤性變壞,電解質會在更大程度上為陽極所排斥,於是陽極的有效電流密度逐漸增加,達到臨界電流密度時,便發生陽極效應。其外觀特徵是:在陽極周圍產生明亮的小火花,氣泡停止在陽極析出,電解質也停止沸騰。熔鹽和陽極間的電子傳遞受到阻礙,導致槽電壓增高(30~50伏)和電流下降。

3用途

在工業鋁電解槽上,消除陽極效應的方法通常是將鋁液濺潑到陽極上,使陽極和陰極短路;或上下移動陽極,使之與鋁液接觸。
就鋁電解來說,每槽每天平均發生0.5~1次陽極效應被認為是正常的,如果頻繁發生將導致過多消耗能量和原材料,並會引起電解槽過熱。

4氮氣熄滅陽極效應新方法

氮氣熄效應是電解鋁生產中熄滅陽極效應的一種新方法,此方法充分利用了氮氣的性質比較穩定、在鋁電解條件下不與鋁及電解質反應,同時在工業生產中也常用氮氣凈化鋁液等特點,將氮氣通過預熱好的鋼管從中縫通入陽極底掌,通過氣流攪動鋁水與電解質,破壞在陽極表面形成一層無隙的氣體薄膜,幫助氣體逸出,達到熄回效應的目的。此方法具有經濟、環保、安全等優點,對於200KA的電解槽來說,經測算熄滅一個效應可直接節約生產成本50元左右,對於一個產能12萬噸200KA槽型的電解系列來說每年可節約生產成本100餘萬元。此方法完全可以取代傳統的用木材熄效應方法,適合在所有預焙陽極電解鋁廠推廣使用,使電解鋁廠徹底告別效應棒時代。
氮氣熄滅陽極效應新方法,其特徵是:將由氮氣瓶(10)、壓力表(1)、減壓閥(2)、氧氣帶(3)、控制閥(4)、熄效應鋼管(5)組成的熄效應裝置移至需要作業的電解槽(9)上,預熱熄效應鋼管(5);打開電解槽(9)端頭罩板,手動打殼下料;在熄滅效應條件成熟后,緩慢打開控制閥門(4),使熄效應鋼管(5)頭部的開孔有少量氣體排出,將預熱好的鋼管從中縫伸進陽極底掌,調整氣流速度,以使鋁液攪動到與陽極底掌接觸而又不產生劇烈波動為佳;熄滅效應的過程中可以來回移動鋼管。

5生產鋁時終止陽極效應的方法

電解熔融鹽制鋁時消除或終止陽極效應的方法。該電解池中包括含氧化鋁的電解質和多個浸於電解質中的含碳陽極。按本發明方法將至少25%陽極分成相鄰組別,排佈於電解池縱向不同部位,將至少一組陽極提升而其餘各組降落以攪動電解池,在縱向上提升和降落的陽極組運動交替進行,並加入氧化鋁。各陽極退回至其原操作位置。若陽極效應未能消除,各組陽極再次按相同或相反模式運動。藉此可達到很高的消除效率,而熔融電解質表面變化極小。
在電解池中生產鋁時終止陽極效應的方法,該電解池中包括含氧化鋁的熔融電解質,以及多個含碳陽極,所述陽極至少排列成二縱排和至少三橫排而組成陽極板區,將氧化鋁加至電解質中,並將所述不同組別陽極提升或降落,使所加入的氧化鋁分散於所述電解質中,所述方法特徵在於,至少佔陽極總數25%的陽極分成相鄰組別,並位於是電解池縱向上的不同位置,每個組包括至少二個陽極,但不能多於陽極總數的三分之一;所述組別的至少一個組,首先從原操作位置在第一垂直方向運動; 
其餘組別陽極從原操作位置以相反垂直方向運動;其中所述一個或多個組別陽極在所述第一垂直方向運動,所述一個或多個組別陽極在所述相反垂直方向運動,且按電解池縱向相互交替運動;所述陽極回到其原操作位置上,並且所述運動重複進行或以反向進行直至所述陽極效應消除。
(3)電解質停止沸騰;
(4)電壓升高,一般為30-50V,個別的可達100V,與電解槽並接的低壓燈泡發亮,同時發生聲音報警。陽極效應的影響?  正面影響:融化槽底沉澱;有利於碳渣分離;有利於粘附在陽極底部的碳渣清理;規整槽膛。  
負面影響:使結殼融化,分子比CR上升;四氟化碳和六氟化二碳析出;電能消耗增加,電解溫度升高;增加鋁的損失。
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