氯酸盐电解槽爆炸原因分析

孙永泰

（辽宁省辽中县水利化工设备厂，辽宁 辽中 110200）

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(占总量的92%~96%)，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，遇有火源则发生爆炸。

（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。此空间的气体构成第（1）、（2）条时，遇有火源就会造成爆炸。

（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

2.1 爬盐

石墨阳极槽、二氧化铅阳极槽和金属阳极槽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做为电解质时，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到80℃，改石墨阳极为金属阳极；把2种电极人为地遮蔽1种，防止短路。

2.2 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，造成2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。

2.3 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，2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。但没有遮蔽或遮蔽物破裂脱落等，因产生放电火花，仍能引起龟解槽爆炸。国内多采用阴极遮蔽，简单易行，安全可靠。

2.4 雷击

我国氯酸盐电解槽副产氢气，大部分生产厂家均经过吸收处理，除掉少量氯气后排放。也有再做进一步处理后应用于做燃料烧掉，或用于合成双氧水。氢气排空的方法基本有2种：（1）一种是每个电解槽上都有1个排气管直接放空；（2）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。

2.5 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。

某厂一操作工人在放槽前没弄清楚是否停电，就搬动放液阀门放出电解液，当放至25%，电解槽发生剧烈爆炸，电极纷飞，电解槽变形、溶液四溅。分析是没停电放槽造成的后果。因为不停电放槽，电解槽气相空间扩大，且大量空气进入电解槽已构成混合型爆炸性气体。当电解液面下降后，电极上的遮蔽物保护部分已不够用，在电流正常输入的作用下，阴阳极仍放电不止，出现火花，立即爆炸。由于空间增大，所以威力大、破坏性强。不停电放槽是电解运行的大忌，切不可疏忽大意，应做到以下几点：建立停电通知单，接单放槽；提倡连续电解；加强安全知识教育，提高放槽工人的安全观念和操作水平。

2.6 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。维修人员将排放口设在平整地面，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。

2.7 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：

产生易燃、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4 mol/L，电解过程中要减少停电次数，最好不停电，防止液性变化，降低电流效率。

2.8 静电

电解槽密封不好，随生成气体的排出，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，损失惨重。国内发生过2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，使气体不在爆炸极限之内。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。

2.9 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、忘记补液等造成的液面下降，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，以免液面降低到一定程度而来不及补液。

2.10 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，在液态中发生接触，也会发生爆炸。

3 小结

电解槽爆炸原因错综复杂、因素很多，上述爆炸原因估计可占90%以上。为避免爆炸发生，除上述一些对策外，还应在以下几个方面进行加强：

（1）加强对电解槽的密封，选择好的封料(如沥清、涂料、桐油泥、石灰泥等)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。