镁电解槽电解质结晶层预防及处理措施探究

王章华，海贤云，李鹏业

（青海盐湖镁业有限公司，青海 格尔木 816000）

1 镁电解槽结晶层的形成原因

氯化镁熔体的物理化学性质（熔点高、易挥发、粘度大、导电率低、极易水解）。因此，决定了不能用氯化镁或单一的氯化镁熔体进行电解。目前镁电解生产使用的电解质主要有三个体系氯化镁-氯化钠-氯化钙系、氯化镁-氯化钠-氯化钾系、氯化镁-氯化钠-氯化钙-氯化钾系。镁电解质的基本成分的熔点为：氯化镁714℃、氯化钠801℃、氯化钙782℃、氯化钾770℃。

镁电解生产的温度一般比镁的熔点高30℃～70℃，这样，既可保证熔体有足够的流动性，镁能很好地上浮，又不会引起镁的过高化学损失。盐湖镁电解槽在生产过程中采用氯化镁15%、氯化钠46%、氯化钙39%三元系电解质为电解母液。

因此，当电解质组分中氯化镁成分低于5%时出现贫槽现象后，可根据电解质熔度图及电解质共晶点对照表看出，此时电解质的共晶点增高，造成氯化钠熔点升高，槽内出现氯化钠结晶，最终形成结晶层，结晶层是氯化钠熔体变成固体的槽渣。

结晶机理为槽渣在槽底聚集到一定厚度后，从电解质传向耐火砖槽底的热量便显著减小，槽底冷却，氯化钠便在其表面开始结晶，即一部分液态渣变成了固态渣。随着槽渣的集聚氯化钠结晶层便向上升高，导致电解槽内电解质粘度变大，破坏电解质流动性、电解质在槽底及液面形成结壳、槽内拱墙被结晶层堵塞、破坏电解槽热平衡、电流效率降低、严重影响产镁量。

2 镁电解槽结晶层的处理措施

提高电解质熔体温度（采用交流加热方式，送入交流加热变压器并提交流加热变压器输出功率，使熔体温度得到提升，将温度升至780℃～800℃。

由电解质熔度图可知，当氯化镁浓度低于5%后，电解质熔度会升至770℃,因此，提高电解质熔体温度可降低结晶层厚度）。

图1 电解质熔体温度示意图

调整氯化镁组分（采用加料的方式或置换电解质的方式，将氯化镁浓度提升至10%～15%，由电解质熔度图可知，将氯化镁浓度提升至10%～15%时，电解质的熔度会降至460℃。

因此，提高电解质内氯化镁组分可降低结晶温度，从而减少结晶的形成）。

表1 调整氯化钙组分可降低结晶温度表

调整氯化钙组分（采用添加氯化钙来提高电解质内氯化钙的组分，由氯化镁-氯化钠-氯化钙系等浓度截面熔体开始结晶温度表可知，在氯化镁组分低于5%后，若将氯化钙和氯化钠组分调至1∶1的情况下，可使结晶温度降低至460℃。

因此，提高氯化氯化钙的组分可降低结晶温度，从而减少结晶的形成）。

3 镁电解槽结晶层的预防措施

严格控制镁电解槽电解质组分，及时监控电解槽氯化镁原料进料状况，防止出现贫槽后影响电解质熔体共晶点及熔度，造成电解质粘度增大、流动性变差、电解质循环减弱。

严格控制镁电解槽电解质熔体温度，确保交流加热变处于热备状态，处于贫槽后能及时提高熔体温度，减小结晶层对生产工艺的影响。

4 结语

通过对镁电解槽电解质结晶层形成的原因及处理预防措施的分析，将有效避免因结晶层导致的电流效率的损失，也为后期镁电解槽电解质成分的调整提供一定的参考。