1.13 Состав анодных газов и расход углерода.

Первичным газом на аноде может быть смесь и . в различных соотношениях. Но высокое парциальное давление кислорода сдвигает равновесие реакции:

.

вправо и при этом ЭДС = 1,55 В.

Средний состав анодных газов промышленных электролизеров: 40 % и 60% . Такое изменение состава газа происходит в результате двух реакций:

• Взаимодействия первичного с углеродом анода:

(до 98% ) (а)

• Восстановление растворенными в электролите фторидами алюминия и натрия:

(в)

В смеси анодных газов содержание не достигает равновесного, объясняется тем, что реакция (а) вообще не идет, т.к. углерод анодно поляризован. На аноде имеется избыток против равновесного значения, определяемого реакцией:

что и вызывает анодное перенапряжение.

Реакция (а) возможна только с неполяризованным углеродом - частичками угольной пены и боковыми гранями анода, выступающими из электролита.

Основное влияние на состав газа имеют реакции (в). Известно, что с повышением температуры содержание в анодных газах падает, а повышается. Это связано с увеличением скорости образования субфторидов и , их переноса от катода к аноду. В период между обработками ванн, те между загрузками глинозема в электролизер, содержание падает, а возрастает. Т.к. падение концентрации глинозема приводит к уменьшению вязкости электролита и способствует повышению коэффициента диффузии субсоединений и увеличения скорости переноса субионов из прикатодного пространства к аноду .

1.14 Анодный эффект.

Под анодным эффектом понимается энергетическое состояние электролизной ванны, вызванной повышением сопротивления электролита, в результате чего газовая фаза, образующаяся при электролизе, препятствует нормальному смачиванию электролитом подошвы анода, в результате этого происходят микроразряды между анодом и жидким электролитом, вызывающие свечение вокруг анода. Следствием анодного эффекта является резкое повышение напряжения на ванне и значительное увеличение расхода электроэнергии в процессе.

Возникновение анодного эффекта связано с нарушением смачивания электролитом угольного анода: если при нормальной работе ванны расплав хорошо смачивает поверхность анода и пузыри газа легко от нее отделяются, то при анодном эффекте газ оттесняет электролит от анода, образуется пленка газа на подошве анода, что вызывает дополнительное сопротивление и повышение напряжения на промышленных ваннах с 3,6-4,6 В до 35-60 В при анодном эффекте. Анодный эффект связан с резким повышением напряжения на электролизере, приводит к перегреву электролита и нарушению теплового равновесия электролизера. Он вызывает повышение расхода энергии, увеличивает расход фторсолей, уменьшает выход по току. Кроме того, анодные эффекты приводят к неравномерной работе преобразователей тока. Но так как возникновение анодного эффекта связано с обеднением электролита глиноземом, то оно является методом контроля работы ванны, т.е. контролирует нормальную выработку глинозема в процессе.

Согласно гипотезе Беляева, во время анодного эффекта происходит изменение состава анодных газов. Если при нормальной работе ванны газ состоит из 40 % и 60 % , то во время анодного эффекта состав газа следующий: = 50 %, = 25 %, = 22,5 %, = 2,5 % . Появление фторуглеродов вряд ли возможно за счет прямого взаимодействия компонентов электролита:

Следует признать, что анодный эффект есть результат перехода от разряда кислородсодержащих ионов на аноде к совместному их разряду с фторсодержащими ионами.

Появление негаснущей вспышки свидетельствует о неполадках в работе ванн. Они возникают в ваннах, из которых извлечено большое количество металла, оголены глиноземные осадки. Устойчивые анодные эффекты не могут быть устранены обычным методом - введением глинозема. Для ликвидации негаснущей вспышки поднимают анод, чтобы вывести его из нижнего слоя электролита, перемешанного с глиноземом, а также заливают в ванну некоторое количество жидкого металла и электролита. Если же это не помогает, то можно: замкнуть на несколько минут анод на металл или вылить старый электролит из ванны и залить новый из ванн-маток.