氯化镁镁电解槽启动方法的探讨与实践

周月坤

摘 要：本文主要是针对氯化镁电解时，高温电解质容易直接冲击电解槽内衬，把电解槽内衬直接损坏;加入电解质达到阴极1/3位置处时，耗时长，容易导致电解槽底部容易结壳，最后失效;电解质液面以上的阳极温度偏高，导致阳极容易氧化损坏;液面以上电极与液面以下电极受热程度不一样和不均匀电极热应力集中，导致电极变形失效等生产工艺的不足，提出一套能解决上述技术难题的方案，达到理想的生产效果。

序言

熔盐电解法炼镁是指含镁物料经氯化镁制取、氯化镁熔盐电解产出金属镁的镁冶炼方法。熔盐电解法炼镁成本低，原料来源广泛，是当今生产金属镁的主要方法，其生产的金属镁约占镁总产量的3/4。自熔盐电解法炼镁工业化以来，镁电解生产技术有了很大发展，主要表现在改进电解槽结构、增大电流强度（由300A增大至10万A以上，个别的如挪威则增至29-30万A）、降低电耗（由35-40kW·h/kg降为12.8-16.5kW·h/kg）和利用多种资源制取氯化镁的工艺改进及开发应用新技术等方面。熔盐电解法炼镁使用的原料为氯化镁，它是以海水、盐湖卤水、光卤石、菱镁矿和海水、白云石制取的氧化镁为原料，经脱水或氯化制得的。70年代以来，在制取氯化镁的工艺和装备等方面有了很大改进，技术经济指标也不断在提高。特别是20世纪70年代末出现新的氯化镁制取方法，如挪威的卤水氯化氢法彻底脱水，以及英国矿物处理特许有限公司（MPLC）以菱镁矿为原料，一氧化碳为还原剂经氯化制取无水氯化镁的新方法，将进一步推动熔盐电解法炼镁工业的发展。

存在问题

目前各企业氯化镁电解法生产金属镁的多极性电解槽启动方法是：向已经具备启动生产条件的电解槽内，加入按一定比例预先配置好的高温电解质（约900℃），当电解质到达阴极1/3处时，直接开始逐步送直流电进行加热，然后继续加电解质至标准液位。该生产工艺的方法主要缺点有以下几点：1、高温电解质容易直接冲击电解槽内衬，把电解槽内衬直接损坏，导致生产停止检修;2、从加入电解质达到阴极1/3位置处时，在正常生产情况下需要耗时40分钟以上，此时电解质温度降低，很容易导致电解槽底部容易结壳，最后失效;3、在送直流电过程中，电解质液面以上的阳极温度偏高，导致阳极容易氧化损坏;4、由于液面以上电极与液面以下电极受热程度不一样和不均匀，致使电极热应力集中，导致电极变形失效;5、在加入电解质过程中，此时电解产生的氯气从导镁口溢出，造成环境污染和操作工的职业病发生率。

解决思路

为解决现有多极性镁电解槽启动过程中存在的工艺技术问题，先设计一种氯化镁镁电解槽的启动生产工艺及方法：首先在多极性镁电解槽电解室底部及集镁室中部各设一组交流电极，两组电极分别单独控制，当电解槽启动时，首先加入预先配置好的电解质，完全淹没电解室底部交流电极后，立即开始送该电极交流电;继续加入电解质至阴极底部以下50mm～60 mm停止，加热至680℃～700℃并恒温4小时以上;接着加电解质至标準液位，待电解质没过集镁室中部的交流电极，即开始送该电极交流电，加热至700℃并恒温48小时后直流启动。

图1是本方案的氯化镁镁电解槽的启动方法示意图。

具体实施方式，现结合附图对本实施方案的内容作进一步详说：氯化镁镁电解槽的启动方法，首先在多极性镁电解槽电解室1底部及集镁室2中部各设一组交流电极4，两组电极单独控制，电解槽启动时，加入预先按一定比例配置好的电解质，没过电解室1底部交流电极4，即开始送该电极交流电;继续加入电解质至阴极3底部以下50mm～60 mm停止，加热至680℃～700℃并恒温4小时以上;接着加电解质至标准液位5，待电解质没过集镁室2中部的交流电极，即开始送该电极交流电，加热至700℃并恒温48小时后直流启动。

经过不断的生产和数据收集整理，得出以下几点好处：

1、电解质没过电解室交流电极即可送电升温，可采用800℃以下的电解质启动电解槽，避免内衬的骤热损坏;同时电解槽底部不易结壳。

2、电解质液面未接触电极即恒温4小时以上，充分预热了直流电极，极大地减小了电解质未浸没电极前由于直流生成热过大导致电极应力集中，有利于延长电极使用寿命。

3、由于没有送直流电，液面以上阳极温度不致太高，氧化不会太严重;同时不会产生氯气污染环境。

4、高恒温电解质对电解槽内各部位均匀预热，进一步对电解槽内衬脱水，获得较好的直流启动条件。

总结

本方案在生产实践中可行，采用本方案的方法启动电解槽，电解槽底部基本上没有结壳，产镁汇聚良好，阴极电流分布均匀，测量各阳极电流分布均满足要求并且相差不大于0.1 kA，效果较好。

参考文献

[1] 刘金枝，镁的冶炼方法及金属镁生产工艺【J】，冶金工程，2016