氯酸盐电解槽爆炸的原因

　　我国氯酸盐电解槽型号多，大部分为单室型。双室电解槽近年才得以开发。单室型电解槽在生产过程中常发生着火、爆鸣和爆炸现象，严重威胁安全生产。

　　1 电解槽爆炸的主要条件

　　(1)电解生成气体的主要成分是氢气，在正常条件下，一旦遇火源则发生爆鸣、着火。

　　(2)电解槽运行时间长，槽盖密封失效产生漏气(微负压向槽内漏气)，空气进入槽内后改变组分，含氧量增加。空气中含氢的体积分数为4％～75％时，就构成了混合型爆炸气体，遇火源则发生爆炸。

　　(3)氯酸盐电解槽系无隔膜槽，所生成的气体均混合于电解槽的空间部分。此空间的气体构成上述两条件时，遇火源就会造成爆炸。

　　(4)电解槽火源的来源主要是阴极与阳极的接触、短路及搭接时所产生的火花。

　　(5)氯酸盐电解槽(单室型)的空间(气相部分)有几种情况：①有阳极、阴极浸没于电解液中；②有阳极也有阴极；③双室型空间不同于单室型。第①与第③种情况比较安全，一般不发生爆炸，但第②种情况多发生爆鸣、着火和爆炸。

　　2  电解槽爆炸的现象、原因及采取的措施

　　(1)爬盐。

　　不论石墨阳极槽、二氧化铅阳极槽和金属阳极槽，在气相部分的阴阳极缝隙中常发现有淡黄色结晶存在。这是因为电解液表面水分不断蒸发，氯酸盐浓度增高，结晶不断析出。当结晶增大到一定程度时，其阴极与阳极发生连接，晶体本身是导电体，当电流、电压适宜时便产生放电火花，提供了火源，电解槽立即爆炸。当以氯酸钾母液和氯化钾溶液作为电解质时，因其氯酸钾浓度不断提高，最易发生这种现象。解决这个问题的办法是提高电解温度达80℃，改石墨阳极为金属阳极；把两种电极人为地遮蔽1种，防止短路。

　　(2)错接。

　　目前，氯酸盐电解槽采用笼式电极组结构仍然很多，其阴极导线与阳极导线均分别连接在槽盖的母线上，1个槽多则七八十支，少则二三十支。安装操作中误把阴极连接到阳极上，人为地造成两极接触，通电后错接的电极导线立即被烧红，形成明火引起电解槽中气体着火，甚至是爆炸。因此要求安装完电解槽要有专人认真检查有无错接现象，确认无错接现象后，再通知送电。当发现错接烧红现象后，应立即停电重接。

　　(3)遮蔽。

　　目前，我国还有一部分石墨阳极和二氧化铅阳极电解槽，它们的气相空间中有阴极和阳极同时存在。正常情况下，两种电极中有1种电极必须进行遮蔽，与相对应的电极实行保护，电解便安全地进行。但没有遮蔽、遮蔽物破裂脱落等，因产生放电火花，仍能引起电解槽爆炸。国内多采用阴极遮蔽，简单易行，安全可靠。

　　(4)雷击。

　　氯化盐电解槽副产氢气，大部分生产厂家经吸收处理，除掉少量氯气后排放；也有作燃料烧掉或用于合成双氧水。氢气排空的方法基本有两种：一种是每个电解槽上都有1个排气管直接放空；另一种是由1根总管集中排放。这些方法在雷雨季节极不安全。某厂因雷击造成电解槽连锁爆炸，损失严重。所以，电解室要设避雷装置，严格考虑保护角度。应逐步改变放空方法，尽量回收利用，节约能源，保证安全。

　　(5)放槽。

　　氯酸盐生产的电解过程分为连续电解及间歇电解，国内一些小型厂仍实行间歇电解。间歇电解是周期性放槽，其放槽程序是先通知停电，停电后由放槽工人逐个槽放液，放完为止。

　　(6)外界。

　　某厂为解决电解生成气的排放，曾利用埋入地下的管路由引风机抽出，通过水封排放。维修人员在排放口平整地面，由于施工器具的撞击产生火花，立即引起排放口氢气燃烧，并顺回路返入电解槽，造成一批电解槽爆炸。排放口设在地平面上不符合安全要求，理想的办法是回收氢气用于燃烧或用于加氢产品的生产。

　　(7)加酸。

　　氯酸盐生产厂为调节电解液酸性，保持酸度适中，特别是停电后再开电和刚开电的电解槽，要向电解液中加浓盐酸，以便尽快地恢复液性。但实际操作中加酸速度快，盐酸浓度高，促使发生化学反应：2NaClO3+4HCl?邛C1O2+Cl2+2NaCl+2H2O。产生了易燃、易爆气体二氧化氯，此时有噼叭声，实际上是二氧化氯爆鸣。具备了引爆条件，电解槽随时可能爆炸，是很危险的。应控制加酸量，其浓度应不大于4mol，电解过程中要减少停电次数，最好是不停电，防止液性变化，降低电流效率。

　　(8)静电。

　　电解槽密封不好，随生成气体的排除，部分空气进入电解生成气系统，改变了排气系统的气体组分，成为混合型爆炸性气体。这种气体在塑料排气管中流动，摩擦产生静电，引起管路爆炸，同时引爆电解槽。国内发生两次类似的爆炸事故，造成了较大的损失。要解决静电问题，难度较大，需从电解槽密封着手，采用合适的电流密度，防止氧含量增加，不使气体在爆炸极限之内。排气塑料管应设有接地线，以消除静电的产生，保证生产的安全进行。

　　(9)液面。

　　电解槽运行时，液面控制在一定的位置上，保持一定容量会得到应有的电解产物，同时也是保证电解槽安全运行的措施。但是，由于电解蒸发液面的下降，在电解过程要不断补入酸盐水，并保持一定的液面。有时电解槽漏液，忘记补液造成的液面下降，同样会使阴阳极产生火花而发生爆炸。事实上在同行业中因液面下降造成的电解槽爆鸣、爆炸现象较其他原因的多，都是因检查不够，责任心不强造成的。因此要严格控制液面及时补液，最好实现连续补液，使蒸发量与补液量平衡，以免当液面降低到一定程度而来不及补液。

　　(10)断裂。

　　石墨和二氧化铅阳极都有断裂现象，特别是石墨阳极，断电极倒伏于阴极之上，开始可能因阴极表面附着大量沉积物而不会立即短路。但在特定条件下，石墨阳极严重倒向阴极，尽管在液态中发生接触，也会发生爆炸。

　　3 小结

　　为避免爆炸发生，还应在以下几个方面得以加强：

　　(1)加强对电解槽的密封，选择好的封料可起到良好的密封作用，减少空气进入槽内，杜绝混合型爆炸气体产生。

　　(2)严格控制液面，液面计上应设有标志，便于检查时可以发现液面的变化。

　　(3)为防止连锁爆炸，在电解槽设计时，单槽可设防爆器、防爆膜。

　　(4)石墨阳极和二氧化铅阳极的电流密度不能太大(根据电解槽的结构确定适宜的电流密度)，防止电解生成气中的氧含量增加。