อิทธิพลของคุณภาพคาร์บอนแอโนดต่อการผลิตอะลูมิเนียมอิเล็กโทรลิซิส

ในฐานะที่เป็นหัวใจของเซลล์อะลูมิเนียมอิเล็กโทรลิซิส คุณภาพและสภาพการทำงานของคาร์บอนแอโนดมีผลกระทบอย่างมากต่อการผลิตอะลูมิเนียมอิเล็กโทรไลซิสว่าเป็นเรื่องปกติหรือไม่ เช่นเดียวกับตัวบ่งชี้ทางเศรษฐกิจและทางเทคนิค เช่น ประสิทธิภาพปัจจุบัน การใช้พลังงานไฟฟ้า และเกรดผลิตภัณฑ์
1. ความผิดปกติของแอโนด
ความล้มเหลวของเซลล์อิเล็กโทรไลต์ 70 เปอร์เซ็นต์เกิดขึ้นที่ขั้วบวก ข้อบกพร่องแอโนดทั่วไป (อาการ) ที่เกิดขึ้นในเซลล์อิเล็กโทรไลต์ ได้แก่ ความร้อนสูงเกินไปของแอโนด การกระจายกระแสที่ไม่สม่ำเสมอ แอโนดหลุด แอโนด "แพคเกจยาว" แอโนดแตก แอโนดหลุด เศษคาร์บอนจำนวนมากตกลงไปใน อิเล็กโทรไลต์ ออกซิเดชัน และการเผาไหม้รอบๆ อิเล็กโทรด และการเอียงแอโนด ข้อผิดพลาดเหล่านี้ส่วนใหญ่เกิดจากปัญหาด้านคุณภาพกับแอโนดที่อบไว้ล่วงหน้าและการดำเนินการอิเล็กโทรลิซิสที่ไม่เหมาะสม
(1) การถอดแอโนด (การแยกส่วน) เนื่องจากการหล่อเหล็กหล่อฟอสฟอรัสไม่ดีหรือมีข้อบกพร่องในชามคาร์บอนแอโนด แอโนดที่อบไว้ล่วงหน้าอาจพบว่าบล็อกคาร์บอนแอโนดหลุดออกจากกรงเล็บเหล็กเนื่องจากการขยายตัวทางความร้อนระหว่างการใช้งาน เมื่อปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้น จำเป็นต้องถอดคาร์บอนแอโนดออกจากเซลล์อิเล็กโทรไลต์และแทนที่ด้วยแอโนดใหม่ที่ผ่านการอบแล้ว เมื่อมีรอยแตกขนาดใหญ่ในบล็อกคาร์บอนแอโนด มันจะแตกและหลุดออกด้วย
(2) แพ็คเกจยาวขั้วบวก เนื่องจากคุณภาพภายในที่ไม่สม่ำเสมอของขั้วบวกก่อนการอบ อัตราการใช้ไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลซิสจึงไม่ตรงกันระหว่างการใช้งาน ส่งผลให้มีส่วนยื่นออกมาเฉพาะที่บนพื้นผิวด้านล่างของขั้วบวกคาร์บอน ซึ่งเรียกว่าแพ็คเกจยาวของขั้วบวก หากปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้น จะต้องถอดขั้วบวกออก และหลังจากทุบบรรจุภัณฑ์ขนาดยาวที่อยู่ใต้บล็อกคาร์บอนขั้วบวกแล้ว ขั้วบวกจะยังคงใช้ในถังต่อไปได้
(3) รอยแตกขั้วบวก แอโนดที่ผ่านการอบแล้วบางครั้งอาจมีรอยแตกตามขวางหรือตามยาวเนื่องจากเหตุผลในการขึ้นรูปหรือการคั่ว โดยทั่วไปแล้ว บล็อกคาร์บอนแอโนดที่มีรอยแตกที่พบก่อนการหล่อแอโนดจะไม่ถูกหล่อ เมื่อพบรอยแตกบนขั้วบวกระหว่างการใช้งานในเซลล์อิเล็กโทรไลต์ จำเป็นต้องถอดและแทนที่ด้วยขั้วบวกที่อบไว้ล่วงหน้าอันใหม่
การเกิดฟอลต์รบกวนเงื่อนไขทางเทคนิคการผลิตปกติของเซลล์อิเล็กโทรไลต์ ส่งผลให้เกิดสภาวะที่ไม่เป็นระเบียบของเซลล์อิเล็กโทรไลต์: การสั่นของแรงดันไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น การรีดน้ำของอะลูมิเนียม การไม่มีเปลือกบนพื้นผิวอิเล็กโทรไลต์ การไม่นำไฟฟ้าบางส่วน และการไม่ทำงานของ เซลล์อิเล็กโทรไลต์ทำให้ประสิทธิภาพปัจจุบันลดลงอย่างรวดเร็ว การใช้พลังงานไฟฟ้ากระแสตรงและการใช้วัตถุดิบเพิ่มขึ้นอย่างมาก ความยากลำบากในการทำงานของเซลล์อิเล็กโทรไลต์ เกรดอะลูมิเนียมลดลง และแม้กระทั่งนำไปสู่การปิดเซลล์
2. ผลกระทบต่ออุณหภูมิสล็อตและการกระจายกระแส
"อาการเฉียบพลัน" ของความล้มเหลวของแอโนดต่างๆ ในเซลล์อะลูมิเนียมอิเล็กโทรลิซิสส่งผลกระทบร้ายแรงต่อตัวบ่งชี้ทางเศรษฐกิจและทางเทคนิคของเซลล์ ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ โรคเรื้อรังที่เกิดจากคุณภาพแอโนดต่ำทำให้อุณหภูมิสูงและการกระจายกระแสไฟฟ้าที่ไม่สม่ำเสมอของเซลล์แอโนดและเซลล์อิเล็กโทรไลต์ ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อตัวบ่งชี้ทางเศรษฐกิจและทางเทคนิคของเซลล์อิเล็กโทรไลต์อะลูมิเนียม
กระแสที่ไหลผ่านเซลล์อะลูมิเนียมอิเล็กโทรลิซิสสามารถสูงถึงหลายสิบถึงหลายร้อยกิโลแอมแปร์ และการเปลี่ยนแปลงของสภาพต้านทานขั้วบวก ระยะการนำไฟฟ้าของขั้วบวก และรูปแบบโครงสร้างส่งผลอย่างมากต่อการใช้พลังงานไฟฟ้า ความร้อนที่เกิดจากแรงดันตกคร่อมของขั้วบวกเทียบเท่ากับการทำงานต่อเนื่องของลาไฟฟ้า {{0}}KW การเปลี่ยนแปลงความต้านทานของแต่ละส่วนของแอโนดไม่เพียงแต่ส่งผลต่อการใช้พลังงานเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่ออุณหภูมิในการทำงานของแอโนดและเซลล์อิเล็กโทรลีติคด้วย ดังนั้นจึงมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพในปัจจุบัน, หากความต้านทานของคาร์บอนแอโนดเพิ่มขึ้นโดย 75 ไมโครโอห์ม m ลดลงเหลือ 50 μ Ω m เปลือกอลูมิเนียมตันประหยัด 500KW ชม. นอกจากนี้ กากคาร์บอนที่ตกลงไปในอิเล็กโทรไลต์ยังส่งผลต่อประสิทธิภาพและการใช้พลังงานในปัจจุบันอีกด้วย การวิจัยแสดงให้เห็นว่าปริมาณคาร์บอนตกค้าง 0.04 เปอร์เซ็นต์ในอิเล็กโทรไลต์สามารถลดประสิทธิภาพปัจจุบันลงได้ 1 เปอร์เซ็นต์ ; หากอิเล็กโทรไลต์ประกอบด้วยคาร์บอนตกค้าง 1 เปอร์เซ็นต์ จะสามารถลดการนำไฟฟ้าได้ 11 เปอร์เซ็นต์
ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นระหว่างคาร์บอนแอโนดกับอากาศและคาร์บอนไดออกไซด์คิดเป็นสัดส่วนมากกว่าร้อยละ 20 ของการบริโภคคาร์บอนแอโนด ปฏิกิริยานี้เป็นแบบเลือกและสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับคุณภาพของแอโนด กระบวนการแอโนด การออกแบบเซลล์อิเล็กโทรไลต์ และการทำงานของอิเล็กโทรไลต์
ปฏิกิริยาระหว่างคาร์บอนกับอากาศก่อให้เกิดอันตรายหลักสองประการต่อเซลล์อิเล็กโทรลิซิสอะลูมิเนียม ประการแรก ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาคายความร้อนซึ่งทำให้อุณหภูมิของอ่างแอโนดสูงขึ้น การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจะเร่งปฏิกิริยาระหว่างการไหลเวียนของอากาศ ก่อตัวเป็นวงจรอุบาทว์ ซึ่งไม่เพียงแต่เพิ่มการใช้คาร์บอนเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อประสิทธิภาพในปัจจุบันด้วย ประการที่สองคือการเกิดออกซิเดชันแบบเลือกของปฏิกิริยานี้ ซึ่งทำให้ตะกรันคาร์บอนจำนวนมากหลุดออกไป ซึ่งเป็นอันตรายต่อตัวบ่งชี้ทางเทคนิคและเศรษฐกิจของเซลล์อิเล็กโทรไลต์