Поведінка вугільних частинок в електроліті

Основне джерело частинок вуглецю, що надходять в електроліт – незгорілі зерна коксу-наповнювача. Деяка кількість дисперсного вуглецю виходить і при відновленні СО розчиненим в електроліті алюмінієм (Берсіменко): 2Аl + 3СО = Al2O3 + 3С.

Частинки вуглецю легше електроліту і при звичайних умовах електролізу погано їм змочуються, тому разом з анодними газами вони виносяться з розплаву на поверхню електроліту, де окислюються СO2 і киснем повітря. У електроліті зміст зваженого вуглецю мало – зазвичай соті частки відсотка за масою при крупності частинок 1-10 мкм (Гротгейм). Проте навіть таке малий вміст вуглецю призводить до помітного падіння електропровідності електроліта- до 1%. Причина зниження електропровідності розплаву за рахунок зважених часток вуглецю вже розглянута в гл. II.

При електролізі можуть виникнути ситуації, при яких відділення вугільної «піни» від електроліту може бути ускладнене. При поліпшенні змочування вугілля розплавом, викликаному підвищенням криолитового відносини (особливо вище 3) або підвищенням температури електроліту, затримується спливання вугільної «піни», внаслідок чого електропровідність розплаву знижується, тепловиділення в електроліті зростають і температура його підвищується далі. Процес розвивається спонтанно. Зміст вуглецю в електроліті підвищується настільки, що в зламі затверділого розплаву видно чорні включення вуглецю. Це явище називається науглероживанием електроліту.

Якщо не вжити дієвих заходів (охолодження електроліту, зниження криолитового відносини та ін.), То процес науглероживания може перейти в більш

небезпечну фазу – накарбіжіванія електроліту. Високі температури сприяють енергійному розчиненню-алюмінію в електроліті і на поверхні вуглецю починається реакція карбідоутворення: 4Аl + 3С = Аl4С3.

Карбід алюмінію мало електропровідний, добре змочується електролітом, і спливання вугільних частинок припиняється. При цьому температура електроліту різко піднімається, карбіду виходить все більше, і в деяких місцях утворюється суцільна маса карбіду, замикаюча катод з анодом. У цих місцях електроліт сильно розжарюється, виділення анодних газів припиняється. У таких випадках доводиться повністю або частково замінювати електроліт свіжим.

При нормальному ході електролізу великі кількості «піни» небажані. Зазвичай «піна» згоряє на поверхні електроліту, але в тих випадках, коли її утворюється багато (на ваннах з верхнім струмопідведення), згоряння не відбувається повністю, і «піну» знімають, що пов’язано з витратами ручної праці і втратами фтористих солей. Хоча знята «піна» проходить флотацію і частина фтористих солей повертається в електроліз, частина її все ж втрачається з хвостами флотації. Крім того, флотація вимагає певних матеріальних витрат. Якщо незгорілі «піну» своєчасно не знімати, вона забивається під кірку електроліту в місці з’єднання її з боковим гарніссажем, що може призвести до витоку струму через бічну футеровку електролізу (робота ванни в боки).

Посилання на основну публікацію