BR112018069046B1 - Célula eletrolítica e método para a produção de metal de alumínio pela redução eletroquímica de alumina - Google Patents

Abstract

Em uma modalidade, uma célula eletrolítica para a produção de alumínio a partir de alumina inclui: pelo menos um módulo de anodos tendo uma pluralidade de anodos, pelo menos um módulo de catodos, opondo-se ao módulo de anodos, em que o pelo menos um módulo de catodos compreende uma pluralidade de catodos, em que a pluralidade de anodos está suspensa acima do módulo de catodos e se estendendo para baixo, em direção ao módulo de catodos, em que a pluralidade de catodos está posicionada estendendo-se para cima, em direção ao módulo de anodos, em que cada um da pluralidade de anodos e cada um da pluralidade de catodos são posicionáveis alternadamente, em que a pluralidade de anodos é posicionável seletivamente em uma direção horizontal em relação aos catodos adjacentes, em que o módulo de anodos é posicionável seletivamente em uma direção vertical em relação ao módulo de catodos e em que uma porção de cada um dos eletrodos de anodos sobrepõem uma porção de catodos adjacentes.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] O presente pedido é um pedido de patente não provisório e reivindica prioridade para o pedido de patente provisório U.S. N° de Série 62/313.266, depositado em 25 de março de 2016, a totalidade do qual é aqui incorporada através de referência.

CAMPO

[002] A presente invenção refere-se a aparelho e métodos para a produção de metal alumínio e, mais particularmente, a aparelho e métodos para a produção de metal alumínio pela eletrólise de alumina.

ANTECEDENTES

[003] Células eletrolíticas Hall-Heroulis são utilizadas para a pro dução de metal de alumínio na produção comercial de alumínio a partir de alumina que é dissolvida em eletrólito fundido (um "banho" de crioli- ta) e reduzida por uma corrente elétrica de CC utilizando um anodo de carbono consumível. Os métodos tradicionais e aparelhos para a fundição de alumina utilizam anodos de carbono que são consumidos lentamente e geram CO2, um "gás com efeito estufa." Formas e tamanhos tradicionais de anodo também limitam a eletrólise do reagente (alumina dissolvida), que se desloca para o centro do fundo do anodo para reação. Isto leva a um fenômeno chamado "influência do anodo" que resulta na geração de CF4, outro gás regulado de "efeito estufa". Além do fundidor de alumínio comercial tradicional, a técnica anterior também inclui modelos de fundidores de alumínio em que os anodos e catodos têm uma orientação vertical, por exemplo, como descrito na patente U.S. N° 5.938.914, de Dawless, intitulada, Molten Salt Bath Circulation Design For An Electrolytic Cell, que é incorporada aqui por referência, na sua totalidade. Não obstante, modelos alternativos de fundidores de alumínio e eletrodos permanecem de interesse no campo.

[004] De um modo geral, as várias modalidades da presente ex posição são dirigidas para configurações de eletrodos verticais para a produção eletroliticamente de metais não ferrosos (por exemplo alumínio) em uma célula de eletrólise. Como aqui descrito, os módulos de anodo (por exemplo, cada módulo configurado com uma pluralidade de anodos inertes, orientados verticalmente) são configurados (por exemplo, ligados) a uma viga longitudinal, em que a viga está configurada para atravessar através da extremidade superior aberta da célula de eletrólise. A viga longitudinal está configurada para ser ligada ou de outra forma acoplada a componentes / mecanismos de elevação, para ajustar (por exemplo, aumentar ou diminuir) a viga, e assim, aumentar ou diminuir os módulos de anodo correspondentes que são acoplados à viga. Com os módulos de catodo posicionados ao longo (e ligados) a parte inferior da célula, o ajustamento vertical das vigas tem um ajuste correspondente da sobreposição anodo-catodo (ou seja, a viga levantada levanta os módulos de anodos e diminui a ACO, a viga abaixada abaixa os módulos de anodos e aumenta a ACO). Além disso, em algumas modalidades, os módulos de anodos individuais são configurados para serem ajustáveis na sua posição geral horizontal ao longo da viga longitudinal que atravessa a célula. Como tal, o módulo de anodos é concebido / configurado para ficar frouxo na sua fixação de acoplamento ao módulo e habilitado para mover o módulo ao longo da viga. Assim, os anodos são deslocados para modificar a distância anodo - catodos entre um grupo de anodos no módulo ajustado e o grupo correspondente de catodos no módulo de catodos. Em algumas modalidades, a distância anodo para catodo é ajustada durante o preaque- cimento ou de produção eletrolítica de metal (por exemplo, para promover uma distância anodo para catodo geralmente uniforme). Em algumas modalidades, a distância anodo-catodo (ACD) é ajustada du- rante a produção de metal. Em algumas modalidades, a sobreposição anodo-catodo (AGO) é ajustada durante a produção de metal. Em algumas modalidades, a distância anodo-catodo (ACD) e ACO são ajustadas durante a produção de metal.

[005] A matéria divulgada refere-se a uma célula eletrolítica para a produção de alumínio a partir de alumina que tem pelo menos um módulo de anodos, tendo uma pluralidade de anodos, em que cada um da pluralidade de anodos é um eletrodo envolvendo oxigênio; pelo menos um módulo de catodos, opondo-se ao módulo de anodos, em que o pelo menos um módulo de catodos compreende uma pluralidade de catodos, em que a cada um da pluralidade de anodos e cada um da pluralidade de catodos tem superfícies que são orientadas verticalmente e espaçadas uma da outra, em que os catodos são umedecí- veis, e em que o pelo menos um módulo de catodos é acoplado a uma parte inferior da célula eletrolítica; um reservatório de células; um ele- trólito disposto no interior reservatório de células; e um bloco de metal disposto no interior do reservatório de células, em que a pluralidade de anodos é pelo menos parcialmente imersa no eletrólito e suspensa por cima do módulo de catodos e que se prolonga para baixo na direção do módulo de catodos, em que a pluralidade de catodos está completamente imersa no eletrólito, em que a pluralidade de catodos está posicionada no reservatório de células que se estende para cima para o módulo de anodos, em que cada um da pluralidade de anodos e cada uma da pluralidade de catodos está alternadamente posicionado no interior do reservatório de células, em que a pluralidade de anodos é seletivamente posicionável em uma direção horizontal em relação aos catodos adjacentes, em que o módulo de anodos seja seletivamente posicionada em uma direção vertical em relação ao módulo de cato- dos, e em que uma porção de cada um dos eletrodos de anodos sobrepõem uma porção de catodos adjacentes.

[006] Em outra modalidade, a pluralidade de anodos forma pelo menos uma fileira do módulo de anodos.

[007] Em outra modalidade, a pluralidade de catodos forma pelo menos uma fileira do módulo de catodos.

[008] Em outra modalidade, anodos adjacentes na pelo menos uma fileira de anodos tem uma folga entre eles.

[009] Em outra modalidade, catodos adjacentes na pelo menos uma fileira de catodos tem uma folga entre eles.

[0010] Em outra modalidade, a distância horizontal entre o anodo e o catodo se encontra em uma faixa de 1/4" a 6".

[0011] Em outra modalidade, uma sobreposição vertical do anodo e o catodo está na faixa de 2,54 cm (1”) a 254 cm (100”).

[0012] Em outra modalidade, o anodo é uma placa com uma forma retangular em corte transversal que é de 2,54 cm (1”) a 190,5 cm (75”) de largura, 12,7 cm (5”) a 254 cm (100”) de altura e 0,635 cm (1/4”) a 25,4 cm (10”) de espessura.

[0013] Em outra modalidade, o anodo é uma placa com uma forma retangular em corte transversal com cantos arredondados com uma largura na faixa de 2,54 cm (1”) a 190,5 cm (75”) de largura, 12,7 cm (5”) e 254 cm (100”) de altura e 0,635 cm (1/4”) a 25,4 cm (10”) de espessura e um raio de canto de 0,3175 cm (1/8”) a 2,54 cm (1”).

[0014] Em outra modalidade, o anodo é uma placa com uma forma de seção transversal retangular arredondada com extremidades redondas com uma largura na faixa de 2,54 cm (1”) a 190,5 cm (75”) de largura, 12,7 cm (5”) a 254 cm (100”) de altura e 0,635 cm (1/4”) a 25,4 cm (10”) de espessura e um raio de extremidade de 0,3175 cm (1/8”) e 7,62 cm (3”).

[0015] Em outra modalidade, o anodo tem uma forma elíptica em corte transversal com um eixo maior na faixa de 2,54 cm (1”) a 76,2 cm (30"), um eixo menor na faixa de 0,635 cm (1/4”) a 12,7 cm (5”) e uma altura na faixa de 12,7 cm (5”) a 127 cm (50").

[0016] Em outra modalidade, o anodo tem uma forma transversal circular com um raio na faixa de 0,635 cm (1/4”) a 15,24 cm (6") e uma altura na faixa de 12,7 cm (5”) a 190,5 cm (75”).

[0017] Em outra modalidade, o catodo é uma placa com uma for ma de corte transversal retangular com uma largura na faixa de 2,54 cm (1”) a 190,5 cm (75”) de largura, 12,7 cm (5”) e 254 cm (100”) de altura e 0,3175 cm (1/8”) a 12,7 cm (5”) na espessura.

[0018] Em outra modalidade, o módulo de catodos inclui uma plu ralidade de catodos formando pelo menos uma fileira no módulo de catodos com catodos adjacentes em uma fileira que tem uma folga entre eles e em que a pluralidade de catodos tem uma forma de seção transversal retangular, tendo dimensões na faixa de 2,54 cm (1”) a 101,6 cm (40") de largura, 12,7 cm (5”) a 190,5 cm (75”) de altura e 0,3175 cm (1/8”) a 12,7 cm (5”) de espessura e uma folga na faixa de 0,1587 cm (1/16") a 12,7 cm (5”) entre eles.

[0019] Em outra modalidade, o módulo de catodos inclui uma plu ralidade de catodos formando pelo menos uma fileira de um módulo de catodos com catodos adjacentes em uma fileira que tem uma folga entre eles e em que a pluralidade de catodos tem uma forma de seção transversal circular, tendo um raio na faixa de 0,3175 cm (1/8”) a 7,62 cm (3”), uma altura na faixa de 12,7 cm (5”) a 190,5 cm (75”) e uma folga na faixa de 0,1587 cm (1/16") a 5,08 cm (2") entre eles.

[0020] Em outra modalidade, o pelo menos um catodo inclui uma pluralidade de catodos formando pelo menos uma fileira de um módulo de catodos com catodos adjacentes em uma fileira que tem uma folga entre eles e em que a pluralidade de catodos tem uma forma de seção transversal retangular arredondada tendo dimensões na faixa de 0,635 cm (1/4”) a 7,62 cm (3”) de largura, 12,7 cm (5”) a 190,5 cm (75”) de altura e 0,3175 cm (1/8”) a 7,62 cm (3”) de espessura e uma folga na faixa de 0,1587 cm (1/16") a 7,62 cm (3”) entre eles.

[0021] Em outra modalidade, o módulo de catodos inclui uma plu ralidade de s formando pelo menos uma fileira de um módulo de cato- dos com catodos adjacentes em uma fileira que tem um folga entre eles e em que a pluralidade de catodos tem uma forma de seção transversal elíptica que tem um eixo menor na faixa de 0,635 cm (1/4”) a 7,62 cm (3”) um eixo maior na faixa de 2,54 cm (1”) a 20,32 cm (8”) e uma altura na faixa de 12,7 cm (5”) a 190,5 cm (75”) e uma folga na faixa de 0,1587 cm (1/16") a 7,62 cm (3”) entre eles.

[0022] Em outra modalidade, o módulo de anodos inclui uma plu ralidade de anodos dispostos sobre o módulo de anodos em uma matriz de formação de uma pluralidade de fileiras e o módulo de catodos inclui uma pluralidade de catodos dispostos sobre o módulo de cato- dos em uma matriz de formação de uma pluralidade de fileiras em que a pluralidade de fileiras de anodos e a pluralidade de fileiras de cato- dos são intercalantes, e em que a pluralidade de anodos tem uma forma de seção transversal de pelo menos uma dentre retangulares, retangulares com cantos arredondados, retangulares arredondadas, circulares ou elípticas, e a pluralidade de catodos tem uma forma da seção transversal de pelo menos uma dentre retangulares, retangulares com bordas arredondadas, retangulares arredondadas, circulares ou elípticas.

[0023] Em outra modalidade, o módulo de anodos tem um perfil em um plano perpendicular à direção de extensão dos anodos com uma primeira dimensão maior do que uma segunda dimensão, a pluralidade de fileiras de anodos está disposta paralela ou perpendicular â primeira dimensão.

[0024] Em outra modalidade, uma distância vertical entre uma su perfície superior do eletrólito e uma extremidade superior do catodo está em uma faixa de 0,3175 cm (1/8”) a 25,4 cm (10”).

[0025] Em outra modalidade, um aparelho de posicionamento é acoplado ao pelo menos um módulo dos anodos, em que o posicionamento do aparelho é configurado para posicionar seletivamente o pelo menos um módulo de anodos em uma direção vertical em relação ao módulo de catodos, e em que o aparelho de posicionamento está configurado para posicionar seletivamente a pluralidade de anodos em uma direção horizontal em relação aos catodos adjacentes.

[0026] Em uma outra modalidade, um método para a produção de metal de alumínio pela redução eletroquímica de alumina compreende: (a) passagem de corrente entre um anodo e um catodo através de um banho eletrolítico de uma célula eletrolítica, a célula compreendendo: (a) passagem de corrente entre um anodo e um catodo através de um banho eletrolítico de uma célula eletrolítica, a célula que compreende: (i) pelo menos um módulo de anodo, tendo uma pluralidade de anodos, em que cada um da pluralidade de anodos é um eletrodo envolvendo oxigênio, (ii) pelo menos um módulo de catodos, opondo-se ao módulo de anodos em que o pelo menos um módulo de catodos compreende uma pluralidade de catodos, em que cada um da pluralidade de anodos e cada uma da pluralidade de catodos tem superfícies que são orientadas verticalmente e afastadas umas das outras, em que os catodos são umedecíveis, e em que o pelo menos um módulo de ca- todos é acoplado a uma parte inferior da célula eletrolítica, (iii) um reservatório de células, (iv) um eletrólito colocado no interior do reservatório de células, e (v) um bloco de metal disposto no interior do reservatório de células, em que a pluralidade de anodos é, pelo menos parcialmente, imersa no eletrólito e suspensa acima do módulo de cato- dos e que se prolonga para baixo, na direção do módulo de catodos, em que a pluralidade de catodos está completamente imersa no eletró- lito, em que a pluralidade de catodos está posicionada no reservatório que se prolonga para cima, para o módulo de anodos, em que cada um da pluralidade de anodos e cada um da pluralidade de catodos é alternadamente posicionado no interior do reservatório de células, em que a pluralidade de anodos é seletivamente posicionável em uma direção horizontal em relação aos catodos adjacentes, em que o módulo de anodos é seletivamente posicionável em uma direção vertical em relação ao módulo de catodos, e em que uma porção de cada um dos eletrodos de anodos sobrepõe uma porção de catodos adjacentes; (b) a alimentação de um material de alimentação para dentro da célula eletrolítica; e (e) ajustar o módulo de anodos em uma direção vertical em relação ao módulo de catodos.

[0027] Em outra modalidade, o material de alimentação é eletroliti- camente reduzido a um produto de metal.

[0028] Em outra modalidade, o produto de metal é drenado dos catodos para a parte inferior da célula, para formar um bloco de metal.

[0029] Em outra modalidade, um produto de metal é produzido com uma pureza de P1020.

[0030] Em outra modalidade, o ajuste do módulo de anodos com preende o levantamento do pelo menos um módulo de anodos, para diminuir uma sobreposição da porção de cada um dos eletrodos de anodos em relação à porção de catodos adjacentes.

[0031] Em outra modalidade, o ajuste do anodo, baixando o módu lo compreende pelo menos um módulo de anodo para aumentar uma sobreposição da porção de cada um dos eletrodos de anodos em relação à porção de catodos adjacentes.

[0032] Em uma outra modalidade, um método para a produção de metal de alumínio pela redução eletroquímica de alumina, compreende: (a) passagem de corrente entre um anodo e um catodo através de um banho eletrolítico de uma célula eletrolítica, a célula que compreende: (i) pelo menos um módulo de anodos, tendo uma pluralidade de anodos, em que cada um da pluralidade de anodos é um anodo envol- vendo oxigénio, (ii) pelo menos um módulo de catodos, opondo-se ao módulo de anodos, em que o pelo menos um módulo de catodos com-preende uma pluralidade de catodos, em que cada um da pluralidade de anodos e cada um da pluralidade de catodos tem superfícies que são verticalmente orientadas e espaçadas uma da outra, em que os catodos são umedecíveis, e em que o pelo menos um módulo de ca- todos é acoplado a uma parte inferior da célula eletrolítica, (iii) um reservatório de células, (iv) um eletrólito colocado no interior do reservatório de células, e (v) um bloco de metal disposto no interior do reservatório de células, em que a pluralidade de anodos está pelo menos parcialmente imersa no eletrólito e suspensa acima do módulo de ca- todos e se prolonga para baixo na direção do módulo de catodos, em que a pluralidade de catodos está completamente imersa no eletrólito, em que a pluralidade de catodos está posicionada no reservatório de células que se estende para cima para o módulo de anodos, em que cada um da pluralidade de anodos e cada um da pluralidade de cato- dos é alternadamente posicionado no interior do reservatório de célu-las, em que a pluralidade de anodos é seletivamente posicionada em uma direção horizontal em relação aos catodos adjacentes, em que o módulo de anodos é seletivamente posicionado em uma direção vertical em relação ao módulo de catodos, e em que uma porção de cada um dos eletrodos de anodos se sobrepõe a uma porção de catodos adjacentes; (b) alimentação de um material de alimentação para dentro da célula eletrolítica; e (c) ajuste da pluralidade de anodos em uma direção horizontal em relação aos catodos adjacentes.

[0033] Em outra modalidade, o ajuste da pluralidade de anodos compreende o ajuste da pluralidade de anodos em uma direção horizontal de tal modo que um espaçamento horizontal é substancialmente semelhante em ambos os lados dos anodos no módulo de anodos.

[0034] Em outra modalidade, o material de alimentação é eletroliti- camente reduzido a um produto de metal.

[0035] Em outra modalidade, o produto de metal é drenado dos catodos para a parte inferior da célula, a fim de formar um bloco de metal.

[0036] Em outra modalidade, um produto de metal é produzido com uma pureza de P1020.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0037] Para uma compreensão mais completa da presente exposi ção, referência é feita à descrição detalhada seguinte de modalidades exemplificativas, consideradas em conjunto com os desenhos anexos.

[0038] A figura 1 é uma vista em corte transversal, parcialmente esquemática, de uma célula eletrolítica de acordo com uma modalidade da presente descrição.

[0039] A figura 2 é uma vista em perspectiva de um par de módu los de anodos e catodos intercalados em conformidade com uma mo-dalidade da presente descrição.

[0040] A figura 3 é uma vista lateral de uma porção de módulos de anodos e catodos intercalados em conformidade com uma modalidade da presente descrição.

[0041] A figura 4 é uma vista em perspectiva, parcialmente em cor te transversal, de uma célula eletrolítica de acordo com uma modalidade da presente descrição como figura 1, mas com uma seção transversal segundo um plano perpendicular ao da figura 1.

[0042] A figura 5 é uma vista em perspectiva de um conjunto de módulos de anodos e de catodos intercalados em conformidade com uma outra modalidade da presente descrição.

[0043] A figura 6 é uma vista de plano parcialmente sombreada de um módulo de anodos-catodos dentro de uma célula eletrolítica, de acordo com outra modalidade da presente descrição.

[0044] A figura 7 é uma série de vistas seccionais transversais di- agramáticas em corte transversal de uma variedade de anodos, de acordo com modalidades da presente descrição.

[0045] A figura 8 é uma série de vistas seccionais transversais di- agramáticas de uma variedade de catodos de acordo com modalidades da presente descrição.

[0046] As Figuras 9-13 são uma série de vistas de plano diagra- máticas de uma variedade de anodos e catodos intercalados de acordo com modalidades da presente descrição.

[0047] A figura 14 é uma vista em perspectiva parcialmente em corte transversal, em perspectiva de um aparelho de posicionamento exemplificativo acoplado a uma célula eletrolítica para a produção de alumínio.

[0048] A figura 15 é uma vista em perspectiva, parcialmente em corte transversal, de um aparelho de posicionamento exemplificativo acoplado a uma célula eletrolítica para a produção de alumínio.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES EXEMPLIFICATIVAS

[0049] A figura 1 mostra um corte transversal esquemático de uma célula eletrolítica 10 para a produção de metal de alumínio pela redução eletroquímica de alumínio usando um anodo e um catodo. Em algumas modalidades, o anodo é um anodo inerte. Alguns exemplos não-limitativos de composições de anodos inertes incluem: materiais cerâmicos, metálicos, cermet e / ou combinações dos mesmos. Alguns exemplos não-limitativos de composições de anodos inertes são fornecidos nas patentes U.S. Nos./ 4.374.050, 4.374.761, 4.399.008, 4.455.211, 4.582.585, 4.584.172, 4.620.905, 5.279.715, 5794112 e 5.865.980, cedidas ao cessionário do presente pedido de patente. Em algumas modalidades, o anodo é um eletrodo envolvendo oxigênio. Um eletrodo envolvendo oxigênio é um eletrodo que produz oxigénio durante a eletrólise. Em algumas modalidades, o catodo é um catodo umedecível. Em algumas modalidades, os materiais de alumínio ume- decíveis são materiais que têm um ângulo de contato com alumínio fundido de não mais do que 90 graus no eletrólito fundido. Alguns exemplos não limitativos de materiais umedecíveis podem compreender um ou mais de TiB2, ZrB2, hfb2, SRB2, materiais carbonáceos, e combinações dos mesmos.

[0050] A célula 10 tem, pelo menos, um módulo de anodos 12. Em algumas modalidades, o módulo de anodos 12 possui, pelo menos, um anodo 12E ou uma pluralidade de anodos 12E, suspensos acima de pelo menos um módulo de catodos 14 tendo, pelo menos, um catodo 14E ou uma pluralidade de catodos 14E. A pluralidade de catodos 14E é posicionada no reservatório de células 16. A pluralidade de catodos 14E estende-se para cima, em direção ao módulo de anodos 12. Embora uma pluralidade de anodos 12E e catodos 14E de um número específico seja mostrada nas várias modalidades da presente descrição, qualquer número de anodos 12E e catodos 14E maiores do que ou iguais a 1, podem ser usados para definir um módulo de anodos 12 ou módulo de catodos 14, respectivamente. Em algumas modalidades, o módulo de catodos 14 está fixamente ligado à parte inferior da célula 10. Em algumas modalidades, os catodos 14E são suportados em um suporte de catodos 14B, o qual assenta em um reservatório de células 16 em blocos de catodos 18, por exemplo, feitas de material carbonado em continuidade elétrica com um ou mais barras coletoras de corrente de catodo 20. Em algumas modalidades, os blocos de catodos 18 estão fixamente acoplados à parte inferior da célula 10. O reservatório 16 tem, tipicamente, um invólucro de aço 16S e é revestido com material isolante 16A, material refratário 16B e material da parede lateral 16C. O reservatório 16 é capaz de reter um banho de eletrólito fundido (mostrado diagramaticamente pela fileira tracejada 22) e um bloco de metal de alumínio fundido nele existente. Porções de um barramen- to de anodos 24, que fornece corrente elétrica para os módulos de anodos 12, são mostradas pressionadas em contato elétrico com varetas de anodos 12L dos módulos de anodos 12. As varetas de anodos 12L são estrutural e eletricamente conectadas a uma placa de distribuição de anodos 12S, à qual uma camada de isolamento térmico 12B é anexada. Os anodos 12E se estendem através da camada de isolamento térmico 12B e contatam, mecânica e eletricamente, a placa de distribuição de anodos 12S. O barramento de anodos 24 conduziria a corrente elétrica contínua a partir de uma fonte adequada 26 através das varetas de anodos 12L, a placa de distribuição de anodos 12S, elementos de anodos, eletrólito de anodos, o eletrólito 22 para os ca- todos 14E e a partir daí através do suporte de catodos 14B, blocos de catodos 18 e barras coletoras de corrente de catodos 20 para o outro polo da fonte de eletricidade 26. Os anodos 12E de cada módulo de anodos 12 estão em continuidade elétrica. Da mesma forma, os cato- dos 14E de cada módulo de catodos 14 estão em continuidade elétrica. Os módulos de anodos 12 podem ser levantados e abaixados por um aparelho de posicionamento para ajustar as suas posições em relação aos módulos de catodos 14 para ajustar a sobreposição anodo- catodo (ACO). Um aparelho de posicionamento exemplificativo está representado na Figura 14 e na Figura 15.

[0051] A Figura 14 representa uma vista em perspectiva de um aparelho exemplificativo 100 para a produção de alumínio. Em algumas modalidades, o pelo menos um módulo de anodos 12 que tem uma pluralidade de anodos 12E é suportado acima do correspondente, pelo menos um módulo de catodos 14 tendo uma pluralidade de cato- dos 14E. Em algumas modalidades, o pelo menos um módulo de anodos 12 é apoiado por um aparelho de posicionamento, como representado na Figura 14. Em algumas modalidades, o aparelho de posicionamento compreende, pelo menos, uma viga de extensão 102. En- quanto o aparelho exemplificativo 100 representado na Figura 14 utiliza quatro vigas de extensão 102, qualquer número de vigas de extensão maior do que ou igual a 1 pode ser utilizado de acordo com o número de módulos de anodos 12 e módulos de catodos 12 na célula eletrolítica.

[0052] A viga de extensão 102 tem uma primeira extremidade 104 e uma segunda extremidade oposta 106. Em algumas modalidades, a viga de extensão 102 é suportada por um primeiro aparelho de suporte 108 na primeira extremidade 104 e por um segundo aparelho de suporte 110 na segunda extremidade 106. Cada um dos aparelhos de suporte 108, 110 é posicionado sobre uma plataforma 140 da parede lateral 142. A viga de extensão 102 é orientada perpendicularmente à parede lateral 142. Em algumas modalidades, os aparelhos de suporte 108, 110 são acoplados à plataforma 140. Em algumas modalidades, a viga de extensão 102 pode ser levantada ou abaixada através de elevadores 130 acoplados aos aparelhos de suporte 108, 110.

[0053] O módulo de anodos 12 é acoplado à viga de extensão 102 através de um aparelho conector 116. O aparelho conector 116 compreende uma primeira porção 118 em contato com e ligado à superfície 120 do módulo de anodos 12. Em algumas modalidades, a primeira porção 118 é ligada à superfície 120 em uma pluralidade de pontos de ligação. O aparelho conector 116 compreende ainda uma segunda parte 124. A segunda parte 124 tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade oposta. A primeira extremidade da segunda parte 124 é acoplada a, ou formada integralmente com, a primeira parte 118. A segunda parte 124 se estende verticalmente a partir da primeira parte 124 em direção à viga de extensão 102. O aparelho conector 116 compreende ainda uma terceira parte 126. A terceira parte 126 está acoplada à segunda extremidade da segunda porção 124. Em algumas modalidades, a terceira porção 126 está fixada à viga de ex- tensão 102. Em algumas modalidades, a terceira parte pode ser desa-pertada e permitida mover-se livremente ao longo do comprimento da viga de extensão 102 (ou seja, na direção indicada pela seta 128) para permitir o posicionamento seletivo da pluralidade de anodos em uma direção horizontal em relação aos catodos adjacentes.

[0054] A Figura 15 representa uma vista em perspectiva de um outro aparelho exemplificativo 200 para a produção de alumínio. Em algumas modalidades, o pelo menos um módulo de anodos 12 que tem uma pluralidade de anodos 12E é suportado acima do correspondente pelo menos um módulo de catodos 14 tendo uma pluralidade de catodos 14E. Em algumas modalidades, o pelo menos um módulo de anodos 12 é apoiado por um aparelho de posicionamento, como representado na Figura 15. Em algumas modalidades, o aparelho de posicionamento compreende, pelo menos, uma ponte 202.

[0055] A ponte 202 tem uma primeira extremidade 204 e uma se gunda extremidade oposta 206. Em algumas modalidades, a ponte 202 é suportada por um aparelho de suporte 210 na primeira extremidade 204 e na segunda extremidade 206. O aparelho de suporte compreende uma pluralidade de suportes verticais 240, posicionados em plataformas opostas 242 da parede de extremidade 216. A ponte 202 está orientada perpendicularmente à parede de extremidade 216 e paralelo às paredes laterais. Em algumas modalidades, cada suporte vertical 240 é acoplado a cada plataforma correspondente 242. Durante o funcionamento do aparelho exemplificativo 200 para a produção de alumínio, o aparelho exemplificativo pode ser aquecido até uma temperatura suficiente para resultar na expansão do aparelho. Em algumas modalidades, os suportes verticais em uma plataforma 242 estão desbloqueados (ou seja, flutuação livre), permitindo assim que a plataforma 242 do aparelho 200 se expanda sem deformar qualquer porção do aparelho 200.

[0056] O módulo de anodos 12 é acoplado à ponte 202 por meio de um aparelho conector 244. O aparelho conector 244 compreende uma primeira porção 246 em contato com e ligada à superfície 222 do módulo de anodos 12. Em algumas modalidades, a primeira parte 246 está ligada à superfície 222 em uma pluralidade de pontos de ligação. O aparelho conector 244 compreende ainda uma segunda parte 224. A segunda parte 224 tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade oposta. A primeira extremidade da segunda porção 224 é acoplada ou formada integralmente com a primeira parte 246. A segunda parte 224 se estende verticalmente da primeira parte 246 para a ponte 202. O aparelho conector 244 compreende ainda uma terceira parte 226. A terceira parte 226 está acoplada à segunda extremidade da segunda parte 224. Em algumas modalidades, a terceira parte 226 pode ser levantada ou abaixada para ajustar o módulo de anodos em uma direção vertical em relação ao módulo de catodos.

[0057] Em algumas modalidades, o aparelho conector 244 pode ser ajustado ao longo do comprimento da ponte 202 (isto é, na direção indicada pela seta 228) para permitir o posicionamento seletivo da plu-ralidade de anodos em uma direção horizontal em relação aos catodos adjacentes.

[0058] As figuras 1 e 2 mostram dois módulos de anodos 12 e dois módulos de catodos 14 com anodos retangulares em forma de placa 12E e catodos retangulares em forma de placa 14E, posicionados em uma relação intercalada. A figura 2 mostra que os módulos de anodos 12 têm uma série de anodos 12E com uma largura de dois e uma profundidade de cinco elementos de eletrodos 12E. Cada módulo de cato- dos 14 tem uma matriz com uma largura de um catodo e uma profundidade de quatro catodos 14E. Como será descrito abaixo, esta é uma das muitas configurações contempladas pela presente descrição. Esta disposição pode também ser descrita como uma célula eletrolítica que tem conjuntos de elétrodos verticais em que os elementos do anodo e do catodo são justapostos, em configuração em paralelo alternante para definir uma pluralidade de células adjacentes. Quando o eletrólito 22 é adicionado no reservatório 16, submergindo os anodos 12E e os cato- dos 14E espaçados, intercalados, uma pluralidade de células eletrolíti- cas 10 são formadas. Quando o minério de alumínio (não representado) é colocado no eletrólito 22, e uma corrente contínua é aplicada através dos módulos de anodos e dos módulos de catodos 12, 14 e do eletrólito 22, a alumina pode ser reduzida a metal de alumínio por dissociação na solução, a redução no catodo e oxidação no anodo, 2AI2O3 ^ 4Al (no catodo) + 3O2 (no anodo). À medida que a corrente elétrica flui através dos módulos de anodos 12 e dos módulos de catodos 14 da célula 10, os íons portadores de oxigénio presentes nos eletrólitos são descarregados na superfície dos anodos 12E como gás O2. Uma cobertura, du- tos e purificador de gases (não mostrado) podem ser proporcionados para capturar gases. Alumínio formado na célula 10 se acumula na parte inferior (isto é, no bloco de metal 114F da Figura 3, no interior da célula) da mesma a partir do que ele é periodicamente aproveitado.

[0059] A figura 3 mostra um módulo de anodos 112 e um módulo de catodos 114 com os eletrodos 112E e 114E em uma relação intercalada. A altura do banho 22 em relação aos catodos 114 pode ser chamada a "distância do banho ao catodo" ou BCD. Em uma modalidade, a BCD pode estar na faixa de 0,3175 cm (1/8”) a 25,4 cm (10”) e, em outra modalidade, 1,27 cm (1/2") a 15,24 (6”). O módulo de anodos 112 pode ser levantado e abaixado (isto é, seletivamente posicio- nável) em altura em relação à posição do módulo de catodos 114, como indicado pela dupla seta V. Em algumas modalidades, os anodos 112E não estão completamente submersos no banho e se estendem através da interface banho - vapor durante a produção de metal. Esta capacidade de ajustamento vertical permite que a "sobreposição" Y dos anodos e dos catodos seja ajustada. O nível do banho eletrolítico 22 (figura 1), a altura dos eletrodos de anodos 112E e os elementos de catodos 114E pode requerer o ajustamento da posição do módulo de anodos 112 em relação ao módulo de catodos 114 na direção vertical, para atingir uma sobreposição selecionada anodo-catodo sobreposição (AGO) Y, bem como a profundidade de submersão no eletrólito 22. Em algumas modalidades, como mostrado na figura 3, os eletrodos de anodos 112E são pelo menos parcialmente imersos no eletróli- to e os eletrodos de catodos 114E são completamente imersos no ele- trólito. A alteração do ACO Y pode ser usada para alterar a resistência da célula e manter a temperatura da célula estável.

[0060] Há também um espaçamento horizontal, que pode ser chamado de distância anodo-catodo ou "ACD" entre os anodos 112E e os catodos 114E, tal como indicado por X1, o espaçamento entre um catodo 114E e o elemento de anodo 112E a sua esquerda imediata e X2, o espaçamento entre um catodo 114E e um anodo 112E a sua direita imediata. Como mostrado na Figura 3, o espaçamento Z entre as fileiras de centro do anodo CL dos anodos 112E e as fileiras do centro (não representada) dos catodos, podem ser iguais, de tal modo que o espaçamento horizontal X1, X2 de cada catodo 114E dos anodos cor-respondentes 112E será consistente. Como mostrado na figura 3, o espaçamento X1 pode ser diferente, por exemplo, menor do que o es-paçamento X2, caso em que haverá um fluxo preferencial de corrente associado com o menor espaçamento X1 ou X2. O espaçamento X1, X2 pode ser regulável ou fixo, como controlado pela estrutura de suporte mecânico para os módulos de anodo 112. A posição dos módulos de catodo 114 pode também ser fixa ou ajustável. Para proporcionar uma distância anodo - catodo desejada (ACD), um espaçador pode ser fornecido, o qual é interposto entre pelo menos um elemento oposto de anodo 112E e de catodo 114E.

[0061] A faixa dimensional do espaçamento Z para a combinação de anodos 112E e catodos 114E depende da espessura dos anodos e catodos 114E, bem como da distância anodo-catodo (ACD). A faixa dimensional do espaçamento para X1 e X2 para os anodos 112E e os catodos 114E tendo as faixas dimensionais acima descritas será 0,635 cm (1/4”) a 15,24 (6”), em algumas modalidades, 0,635 cm (1/4”) a 12,7 cm (5”) , em algumas modalidades 0,635 cm (1/4”) a 7,62 cm (3”). A faixa dimensional para a sobreposição Y, para os anodos 112E e catodos 114E será de 2,54 cm (1”) a 254 cm (100”), em algumas modalidades 10,16 cm (4") a 190,5 cm (75”), em algumas modalidades, 15,24 (6”) a 88,9 cm (35") e, em algumas modalidades, 20,32 cm (8”) a 63,5 cm (25").

[0062] Os anodos 112E podem ser monolíticos ou compósitos, tendo uma porção interna feita de um condutor metálico, e uma porção exterior que é formada de um material adaptado para resistir à oxidação e à corrosão, devido à exposição ao eletrólito fundido 22 em uma célula 10. Os anodos 112E podem ser baseados em cerâmica, por exemplo, óxidos de ferro, titânio, zinco, cobalto e cobre, ferritas (ferrita de níquel, ferrita de cobre, ferrita de zinco, ferritas de elementos múltiplos) e suas misturas; de base metálica, por exemplo, cobre, níquel, ferro, cobalto, titânio, alumínio, zinco, estanho, e / ou ligas de um ou mais destes metais; ou baseados em cermet (misturas de óxidos e metais, isto é, um material compósito de cerâmica que compreende pelo menos uma fase metálica e uma fase cerâmica). Os catodos 14E podem ser feitos a partir de materiais resistentes à corrosão, fundidos, umedecíveis em alumínio, tais como diboreto de titânio, diboreto de zircónio, diboreto de háfnio, diboreto de nióbio, materiais carbonáceos e suas combinações.

[0063] Os eletrodos opostos, orientados verticalmente 112e, 114E permitem as fases gasosas (O2), geradas próximo aos mesmos para separar e desassociar do anodo 112, devido à flutuabilidade das bolhas de gás O2 no eletrólito de sal fundido 22. Uma vez que as bolhas são livres para escapar das superfícies do anodo 112 elas não se acumulam sobre as superfícies do anodo para formar uma camada eletricamente isolante / resistiva, permitindo a acumulação de potencial elétrico, que resulta em alta resistência e elevado consumo de energia. Os anodos 112E podem ser dispostos em fileiras ou colunas com ou sem uma folga ou folga lado a lado entre eles para criar um canal que melhora o movimento do eletrólito fundido, melhorando deste modo o transporte de massa e permitindo que o alumínio dissolvido alcance a superfície do módulo de anodos 112. O número de fileiras de anodos 112E pode variar de 1 a qualquer número selecionado e o número de anodos 112E pode variar de 1 a qualquer número. Os ca- todos 114E podem ser similarmente dispostos em fileiras, com ou sem folgas (folgas) lado a lado entre eles e podem variar de forma semelhante no número de fileiras e o número de catodos 114E em uma fileira de 1 a qualquer número.

[0064] A figura 4 mostra a célula 10 da figura 1 em uma orientação que permite a visualização do ACD (X1, X2) e sobreposição Y.

[0065] A figura 5 mostra duas fileiras de um conjunto de anodos de módulos de anodos 212 e dos módulos de catodos 214, como os mostrados nas figuras 1 e 2. Para os módulos de anodos 212 e os módulos de catodos 214 tendo a faixa de dimensões descritas acima, em referência às figuras 1 e 2, o número de módulos de anodos 212 e módulos de catodos 214 na matriz pode estar na faixa de 1 a 64, em algumas modalidades 2 a 48 e em algumas modalidades 8 a 48, que seriam acomodados em um reservatório 16 (Figura 1).

[0066] A figura 6 mostra um módulo de anodos-catodos 412 posi cionado dentro de uma célula 410 de acordo com outra modalidade da presente descrição. O módulo de anodos 412 possui cinco fileiras de anodos 412E que estão espaçados ou tocando lado a lado na dimensão mais longa do módulo de anodos 412. Três fileiras de centro de anodos têm nove anodos 412E e duas fileiras exteriores têm oito anodos 412E para acomodar bordas chanfradas 412C. As bordas chanfradas 412C podem ser utilizadas para permitir a adição de alumina ou de metal de alumínio. Quatro fileiras de catodos 414E, cada um em número de quatro, são intercaladas com as fileiras de anodos 412E.

[0067] A distância anodo - catodo (ACD) é consistente e a mesma em ambos os lados dos anodos 412E e dos catodos 414E, isto é, X1 e X2 são aproximadamente iguais e podem variar em tamanho, tal como descrito acima com referência à figura 3. Como observado acima, a presente descrição contempla que o DCH pode ser ajustável, de tal modo que X1 e X2 não são iguais. Como observado acima, o módulo de anodos 412 pode ser ajustável em altura em relação ao módulo de catodos 414. A sobreposição resultante Y (ver figura 3) pode variar de tamanho, como descrito acima com referência à figura 3.

[0068] A figura 7 mostra uma série de vistas diagramáticas em cor te transversal de uma variedade de anodos 512E, 612E, 712E, 812E e 912E, de acordo com modalidades da presente descrição. O anodo 512e tem uma forma de seção transversal retangular e pode ter dimensões na faixa de 2,54 cm (1”) a 190,5 cm (75”) de largura (w), 12,7 cm (5”) a 254 cm (100”) de altura (para dentro e para fora do plano do desenho) e 0,635 cm (1/4”) a 25,4 cm (10”) de espessura (T). Em algumas modalidades, a forma da seção transversal retangular, pode ter uma largura de 50,8 cm (20") a 190,5 cm (75”), 101, 6 cm (40") a 190,5 cm (75”), 152,4 cm (60") a 190,5 cm (75”), 2,54 cm (1”) a 139,7 cm (55"), 2,54 cm (1”) a 88,9 cm (35"), ou 2,54 cm (1”) a 38,1 cm (15"). Em algumas modalidades, a forma da seção transversal retangular, pode ter uma altura de 12,7 cm (5”) a 203,0 cm (80"), 12,7 cm (5”) a 152,4 cm (60”), 12,7 cm (5”) a 101,6 cm (40”), 12,7 cm (5”) a 50,8 cm (20”), 50,8 cm (20”) e 254 cm (100”), 101,6 cm (40”) a 254 cm (100”) 152,4 cm (60”) a 254 cm (100”), ou 203,0 cm (80”) a 254 cm (100”). Em algumas modalidades, a forma da seção transversal retangular, pode ter uma espessura de 2,54 cm (1”) a 25,4 cm (10”), 5,08 cm (2") a 25,4 cm (10”), 10,16 cm (4") a 25,4 cm (10”), 15,24 (6”) a 25,4 cm (10”), 20,32 cm (8”) a 25,4 cm (10”) , 2,54 cm (1”) a 20,32 cm (8”), 2,54 cm (1”) a 15,24 (6”), 2,54 cm (1”) a 10,16 cm (4"), 2,54 cm (1”) a 5,08 cm (2").

[0069] O anodo 612E tem uma forma de seção transversal retan gular com cantos arredondados e pode ter dimensões na faixa de 2,54 cm (1”) a 190,5 cm (75”) de largura, 12,7 cm (5”) a 254 cm (100”) de altura (para dentro e para fora do plano do desenho) 0,635 cm (1/4”) a 25,4 cm (10”) de espessura e raio de curvatura R1 de 0,3175 cm (1/8”) a 2,54 cm (1”). Em algumas modalidades, a forma da seção transversal retangular com cantos arredondados pode ter uma largura de 50,8 cm (20”) a 190,5 cm (75”), 101,6 cm (40”) a 190,5 cm (75”), 152,4 cm (60”) a 190,5 cm (75”), 2,54 cm (1”) a 139,7 cm (55"), 2,54 cm (1”) a 7,62 cm (35"), ou 2,54 cm (1”) a 38,1 cm (15"). Em algumas modalidades, a forma da seção transversal retangular com cantos arredondados pode ter uma altura de 12,7 cm (5”) a 203,0 cm (80”), 12,7 cm (5”) a 152,4 cm (60”), 12,7 cm (5”) a 101,6 cm (40”), 12,7 cm (5”) a 50,8 cm (20”), 50,8 cm (20”) e 254 cm (100”), 101,6 cm (40”) a 254 cm (100”), 152,4 cm (60”) a 254 cm (100”) ou 203,0 cm (80”) a 254 cm (100”). Em algumas modalidades, a forma da seção transversal retangular com cantos arredondados pode ter uma espessura de 2,54 cm (1”) a 25,4 cm (10”), 5,08 cm (2") a 25,4 cm (10”), 10,16 cm (4") a 25,4 cm (10”), 15,24 (6”) a 25,4 cm (10”), 20,32 cm (8”) a 25,4 cm (10”), 2,54 cm (1”) a 20,32 cm (8"), 2,54 cm (1”) a 15,24 (6”), 2,54 cm (1”) a 10,16 cm (4"), 2,54 cm (1”) a 5,08 cm (2"). Em algumas modalidades, a forma da seção transversal retangular com cantos arredondados pode ter um raio de curvatura R1 de 0,635 cm (1/4”) a 2,54 cm (1”), 1,27 cm (1/2") a 2,54 cm (1”), 0,3175 cm (1/8”) a 1,27 cm (1/2") ou 0,3175 cm (1/8") a 0,635 cm (1/4”) .

[0070] O anodo 712E tem uma forma arredondada, de corte trans versal retangular com extremidades arredondadas e podem ter dimensões na faixa de 2,54 cm (1”) a 127 cm (50”) de largura, 12,7 cm (5”) a 190,5 cm (75”) de altura (para dentro e para fora do plano do desenho), 0,635 cm (1/4”) a 15,24 (6”) de espessura e o raio de curvatura R2 de 0,3175 cm (1/8”) e 7,62 cm (3”). Em algumas modalidades, a forma de seção transversal retangular com extremidades arredondadas pode ter uma largura de 25,4 cm (10”) a 127 cm (50”), 50,8 cm (20”) a 127 cm (50”), 76,2 cm (30”) a 127 cm (50”), 101,6 cm (40”) a 127 cm (50”), 2,54 cm (1”) a 101,6 cm (40”); 2,54 cm (1”) a 76,2 cm (30”), ou 2,54 cm (1”) a 50,8 cm (20”), 2,54 cm (1”) a 25,4 cm (10”). Em algumas modalidades, a, forma de seção transversal retangular arredondada com extremidades arredondadas pode ter uma altura de 12,7 cm (5”) a 152,4 cm (60”), 12,7 cm (5”) a 101,6 cm (40”), 12,7 cm (5”) a 50,8 cm (20”), 12,7 cm (5”) a 25,4 cm (10”), 50,8 cm (20”) a 190,5 cm (75”), 101,6 cm (40”) a 190,5 cm (75”) ou 152,4 cm (60”) a 190,5 cm (75”). Em algumas modalidades, a forma de seção transversal retangular arredondada pode ter uma espessura de 2,54 cm (1”) a 15,24 (6”), 5,08 cm (2”) a 15,24 (6”), 10,16 cm (4”) a 15,24 (6”), 0,635 cm (1/4”) a 10,16 cm (4”), 0,635 cm (1/4”) a 5,08 cm (2”) ou 0,635 cm (1/4”) a 2,54 cm (1”). Em algumas modalidades, a forma de seção transversal retangular com extremidades arredondadas pode ter um raio de curvatura R2 de 0,3175 cm (1/8”) a 7,62 cm (3”), 0,3175 cm (1/8”) a 5,08 cm (2”), 0,3175 cm (1/8”) a 2,54 cm (1”), 2,54 cm (1”) a 7,62 cm (3”) ou 5,08 cm (2”) a 7,62 cm (3”).

[0071] O anodo 812E tem uma forma de seção transversal elíptica, com um eixo maior A1 na faixa de 2,54 cm (1”) a 76,2 cm (30”), um eixo menor A2 na faixa de 0,635 cm (1/4”) a 12,7 cm (5”) e uma altura na faixa de 12,7 cm (5”) a 127 cm (50”). Em algumas modalidades, a forma de seção transversal elíptica tem um eixo maior A1 na faixa de 2,54 cm (1”) a 50,8 cm (20”), 2,54 cm (1”) a 25,4 cm (10”), 2,54 cm (1”) a 12,7 cm (5”) , 12,7 cm (5”) a 76,2 cm (30”), 25,4 cm (10”) a 76,2 cm (30”), ou 50,8 cm (20”) a 76,2 cm (30”). Em algumas modalidades, a forma de seção transversal elíptica tem um eixo menor A2 na faixa de 0,635 cm (1/4”) a 7,62 cm (3”), 0,635 cm (1/4”) a 2,54 cm (1”), 2,54 cm (1”) a 12,7 cm (5”) ou 7,62 cm (3”) a 12,7 cm (5”). Em algumas moda lidades, a forma de seção transversal elíptica tem uma altura na faixa de 12,7 cm (5”) a 101,6 cm (40”), 12,7 cm (5”) a 76,2 cm (30”), 12,7 cm (5”) a 50,8 cm (20”), 12,7 cm (5”) a 25,4 cm (10”), 25,4 cm (10”) a 101,6 cm (40”), 50,8 cm (20”) a 101,6 cm (40”) ou 76,2 cm (30”) a 101,6 cm (40”).

[0072] O anodo 912E tem uma forma de seção transversal circular com um raio R3 na faixa de 0,635 cm (1/4”) a 15,24 (6”) e uma altura na faixa de 12,7 cm (5”) a 190,5 cm (75”). Em algumas modalidades, a forma seccional transversal circular tem um raio R3 na faixa de 2,54 cm (1”) a 15,24 (6”), 7,62 cm (3”) a 15,24 (6”), 12,7 cm (5”) a 15,24 (6”), 0,635 cm (1/4”) a 10,16 cm (4”), 0,635 cm (1/4”) a 5,08 cm (2”), ou 0,635 cm (1/4”) a 2,54 cm (1”).

[0073] Embora cada uma das seções transversais dos anodos 512E-912E mostradas na figura 11 possa ser consistente ao longo do comprimento do respectivo anodo 512E-912E, a seção transversal pode também variar ao longo do comprimento (altura) do anodo, por exemplo, o anodo pode se afunilar em qualquer direção dada, executar uma variância periódica ou caso contrário variar em espessura e/ou seção transversal ao longo dos seus comprimentos (altura).

[0074] A figura 8 mostra uma série de vistas diagramáticas em corte transversal de uma variedade de catodos 1014E, 1114E, 1214E 1314E e 1414E, de acordo com modalidades da presente descrição. O catodo 1014E tem uma forma de seção transversal retangular e pode ter dimensões na faixa de 2,54 cm (1”) a 190,5 cm (75”) de largura (w), 12,7 cm (5”) a 254 cm (100”) de altura (para dentro e para fora do plano do desenho) e 0,3175 cm (1/8”) a 12,7 cm (5”) de espessura (t). Em algumas modalidades, a forma da seção transversal retangular pode ter uma largura de 50,8 cm (20”) a 190,5 cm (75”), 101,6 cm (40”) a 190,5 cm (75”), 152,4 cm (60”) a 190,5 cm (75”), 2,54 cm (1”) a 139, 7 cm (55"), 2,54 cm (1”) a 88,9 cm (35") ou 2,54 cm (1”) a 38,1 cm (15"). Em algumas modalidades, a forma da seção transversal retangular, pode ter uma altura de 12,7 cm (5”) a 203,0 cm (80”), 12,7 cm (5”) a 152,4 cm (60”), 12,7 cm (5”) a 101,6 cm (40”), 12,7 cm (5”) a 50,8 cm (20”), 50,8 cm (20”) a 254 cm (100”), 101,6 cm (40”) a 254 cm (100”), 152,4 cm (60”) a 254 cm (100”) ou 203,0 cm (80”) a 254 cm (100”). Em algumas modalidades, a forma da seção transversal retangular pode ter uma espessura de 2,54 cm (1”) a 25,4 cm (10”), 5,08 cm (2”) a 25,4 cm (10”), 10,16 cm (4”) a 25,4 cm (10”), 15,24 (6”) a 25,4 cm (10”), 20,32 cm (8”) a 25,4 cm (10”), 2,54 cm (1”) a 20,32 cm (8”), 2,54 cm (1”) a 15,24 (6”), 2,54 cm (1”) a 10,16 cm (4”), 2,54 cm (1”) a 5,08 cm (2”).

[0075] Os catodos 1114E tem uma forma de seção transversal re tangular e pode ter dimensões na faixa de 2,54 cm (1”) a 101,6 cm (40”) de largura (w), 12,7 cm (5”) a 190,5 cm (75”) de altura (para dentro e para fora do plano do desenho) e 0,3175 cm (1/8") a 12,7 cm (5”) de espessura. Eles estão espaçados lado a lado por uma folga G1 tendo dimensões em uma faixa de 0,1587 cm (1/16") a 12,7 cm (5”) . Em algumas modalidades, a forma da seção transversal retangular, pode ter uma largura de 2,54 cm (1”) a 76,2 cm (30”), 2,54 cm (1”) a 50,8 cm (20”), 2,54 cm (1”) a 25,4 cm (10”), 25,4 cm (10”) a 101,6 cm (40”), 50,8 cm (20”) a 101,6 cm (40”) ou 76,2 cm (30”) a 101,6 cm (40”). Em algumas modalidades, a forma da seção transversal retangular pode ter uma altura de 12,7 cm (5”) a 152,4 cm (60”), 12,7 cm (5”) a 101,6 cm (40”), 12,7 cm (5”) a 50,8 cm (20”), 50,8 cm (20”) a 190,5 cm (75”), 101,6 cm (40”) a 190,5 cm (75”) ou 152,4 cm (60”) a 190,5 cm (75”). Em algumas modalidades, a forma da seção transversal retangular, pode ter uma espessura de 2,54 cm (1”) a 12,7 cm (5”) , 7,62 cm (3”) a 12,7 cm (5”) , 0,3175 cm (1/8”) a 7,62 cm (3”) ou 0,3175 cm (1/8”) a 2,54 cm (1”). Em algumas modalidades, a forma da seção transversal retangular, pode ter uma folga G1 tendo dimensões na faixa de 2,54 cm (1”) a 12,7 cm (5”) , 7,62 cm (3”) a 12,7 cm (5”), 0,1587 cm (1/16”) a 7,62 cm (3") ou 0,1587 cm (1/16”) a 2,54 cm (1”).

[0076] Os catodos 1214E têm uma forma seccional transversal circular e podem ter dimensões na faixa de 0,3175 cm (1/8”) a 7,62 cm (3”) em raio e 12,7 cm (5”) a 190,5 cm (75”) em altura (dentro e fora do plano do desenho). Eles são espaçados um do outro por uma folga G2 tendo dimensões em uma faixa de 0,1587 cm (1/16”) a 5,08 cm (2”). Em algumas modalidades, a forma seccional transversal circular pode ter um raio de 0,3175 cm (1/8”) a 5,08 cm (2”), 0,3175 cm (1/8”) a 2,54 cm (1”), 2,54 cm (1”) a 7,62 cm (3”) ou 5,08 cm (2”) a 7,62 cm (3”). Em algumas modalidades, a forma seccional transversal circular pode ter uma altura de 50, 8cm (20") a 190,5 cm (75”), 101,6 cm (40”) a 190,5 cm (75”), 152,4 cm (60”) a 190,5 cm (75”), 12,7 cm (5”) a 139,7 cm (55"), 12,7 cm (5”) a 88,9 cm (35") ou 12,7 cm (5”) a 38,1 cm (15"). Em algumas modalidades, a forma seccional transversal circular pode ter uma folga G2 tendo dimensões em uma faixa de 0,3175 cm (1/8”) a 5,08 cm (2”), 0,635 cm (1/4”) a 5,08 cm (2”), 2,54 cm (1”) a 5,08 cm (2”), 0,1587 cm (1/16”) a 2,54 cm (1”), 0,1587 cm (1/16”) a 0,635 cm (1/4”) ou 0,1587 cm (1/16”) a 0,3175 cm (1/8”).

[0077] Os catodos 1314E tem uma forma de seção transversal re tangular arredondada e pode ter dimensões na faixa de 0,635 cm (1/4”) a 7,62 cm (3”) de largura (w), 12,7 cm (5”) a 190,5 cm (75”) de altura (para dentro e para fora do plano de desenho) e 0,3175 cm (1/8”) a 7,62 cm (3”) de espessura. Eles são espaçados uns dos outros por uma folga G3, com as dimensões em uma faixa de 0,15875 cm (1/16") a 7,62 cm (3"). Em algumas modalidades, a forma da seção transversal retangular arredondada pode ter uma largura de 0,635 cm (1/4”) a 5,08 cm (2”), 0,635 cm (1/4”) a 2,54 cm (1”), 0,635 cm (1/4”) a 1,27 cm (1/2”), 1,27 cm (1/2”) a 7,62 cm (3”), 2,54 cm (1”) a 7,62 cm (3”) ou 5,08 cm (2”) a 7,62 cm (3”). Em algumas modalidades a forma da seção transversal retangular arredondada pode ter uma altura de 12,7 cm (5”) a 152,4 cm (60”), 12,7 cm (5”) a 101,6 cm (40”), 12,7 cm (5”) a 50,8 cm (20”), 50,8 cm (20”) a 190,5 cm (75”), 101,6 cm (40”) a 190,5 cm (75”) ou 152,4 cm (60”) a 190,5 cm (75”). Em algumas modalidades, a forma da seção transversal retangular arredondada pode ter uma espessura de 0,3175 cm (1/8”) a 7,62 cm (3”), 0,635 cm (1/4”) a 7,62 cm (3”), 2,54 cm (1”) a 7,62 cm (3”), 0,3175 cm (1/8”) a 5,08 cm (2”), 0,3175 cm (1/8”) a 2,54 cm (1”), 0,3175 cm (1/8”) a 1,27 cm (1/2”) ou 0,3175 cm (1/8”) a 0,635 cm (1/4”) . Em algumas modalidades, a forma da seção transversal retangular arredondada pode ter uma folga G3, com as dimensões em uma faixa de 0,1587 cm (1/16”) a 5,08 cm (2”), 0,1587 cm (1/16”) a 2,54 cm (1”), 0,1587 cm (1/16”) a 1,27 cm (1/2”), 0,3175 cm (1/8”) a 7,62 cm (3”), 0,635 cm (1/4”) a 7,62 cm (3”) ou 2,54 cm (1”) a 7,62 cm (3”).

[0078] Os catodos 1414E tem uma forma de seção transversal elíptica e pode ter dimensões com um eixo maior na faixa de 2,54 cm (1”) a 20,32 cm (8”), um eixo menor na faixa de 0,635 cm (1/4”) a 7,62 cm (3”) e uma altura na faixa de 12,7 cm (5”) a 190,5 cm (75”). Em algumas modalidades, a forma de seção transversal elíptica tem um eixo maior na faixa de 2,54 cm (1”) a 15,24 (6”), 2,54 cm (1”) a 10,16 cm (4”), 2,54 cm (1”) a 5,08 cm (2”), 5,08 cm (2”) a 20,32 cm (8”), 10,16 cm (4”) a 20,32 cm (8”) ou 15,24 (6”) a 20,32 cm (8”). Em algumas modalidades, a forma de seção transversal elíptica tem um eixo maior na faixa de 0,635 cm (1/4”) a 5,08 cm (2”), 0,635 cm (1/4”) a 2,54 cm (1”), 1,27 cm (1/2”) a 7,62 cm (3”) ou 2,54 cm (1”) a 7,62 cm (3”). Em algumas modalidades, a forma de seção transversal elíptica tem uma altura na faixa de 12,7 cm (5”) a 152,4 cm (60”), 12,7 cm (5”) a 101,6 cm (40”), 12,7 cm (5”) a 50,8 cm (20”), 12,7 cm (5”) a 25,4 cm (10”), 50,8 cm (20”) a 190,5 cm (75”), 101,6 cm (40”) a 190,5 cm (75”) ou 152,4 cm (60”) a 190,5 cm (75”).

[0079] As figuras 9 - 13 mostram vistas esquemáticas de uma va riedade de anodos e catodos intercalados de acordo com modalidades da presente descrição. As figuras 9-13 mostram que as fileiras de anodos 1512E... 2412 E e as fileiras de catodos 1514E... 2414E (e os canais que estão entre elas, que são definidos desse modo) podem ser dispostos em fileiras que podem ter uma orientação selecionada em relação a uma dada célula 10. A figura 9 mostra duas configurações de anodo / catodo A e B, cada uma caracterizando camadas de isolamento térmico alongadas retangulares 1512B, 1612B. O módulo de anodos 1512 tem cinco fileiras de anodos 1512E, em número de dez, que estão espaçadas ou tocando-se lado-a-lado ao longo da maior dimensão do módulo de anodos, módulo de catodo 1512. Quatro fileiras de catodos 1514E, cada um em número de quatro, estão intercaladas com as fileiras de anodos 1512E. O módulo de anodos 1612 tem oito fileiras de anodos 1612E, três em número por fileira, que estão espaçadas ouse tocando lado-a-lado ao longo da dimensão mais curta do módulo de anodos 1612. Sete fileiras de catodos 1614E, cada duas em número, se encontram intercaladas com as fileiras de anodos 1612E.

[0080] A figura 10 mostra duas configurações de anodos e de ca- todos A e B, cada uma categorizando camadas retangulares de isolamento térmico 1712B, 1812B com chanfros C. O módulo de anodos 1712 tem seis fileiras de anodos 1712E com forma de corte transversal circular. Cada fileira, que se estende através da dimensão menor do módulo de anodos 1712, tem oito anodos 1712E, exceto a fileira perto dos chanfros C, que tem seis. Os anodos 1712E são espaçados ao longo da dimensão mais curta do módulo de anodos 1712. Cinco fileiras de catodos 1714E com uma forma em seção transversal geralmente retangular, tendo cada fileira quatro catodos 1714E, são intercaladas com as fileiras de anodos 1712E. O módulo de anodos 1812 tem quatro fileiras de anodos 1812E tendo uma forma em seção transversal circular, cada uma com doze (fileiras de centro) ou onze anodos (fileiras finais próximo ao chanfro) por fileira, que estão espaçadas ao longo da dimensão do comprimento do módulo de anodos 1812. Três fileiras de catodos 1814E, cada uma com três catodos 1814E em número, são intercaladas com as fileiras de anodos 1812E.

[0081] A figura 11 mostra duas configurações anodo-catodo A e B, cada um com as camadas de isolamento térmico retangulares 1912B, 2012B com chanfros C. O módulo de anodo 1912 tem seis fileiras de anodos 1912E com forma de corte transversal circular. Cada fileira, que se estende através da dimensão menor do módulo de anodos 1912E, tem oito anodos 1912, exceto a fileira perto dos chanfros C, que tem seis. Os anodos 1912E são espaçados ao longo da dimensão mais curta do módulo de anodos 1912, Cinco fileiras de catodos 1914E com uma forma em seção transversal geralmente retangular, tendo cada fileira seis catodos 1914E são intercaladas com as fileiras de anodos 1912E. O módulo de anodos 2012 tem quatro fileiras de anodos 2012 com uma forma em seção transversal circular, cada uma, quer com doze (fileiras de centro) ou onze anodos fileiras finais próximo ao chanfro), que estão espaçadas ao longo da dimensão maior do módulo de anodos 2012. Três fileiras de catodos 2014E, cada um com nove catodos 2014E em número, são intercaladas com as fileiras de anodos 2012E.

[0082] A figura 12 mostra duas configurações anodo-catodo A e B, cada uma com as camadas de isolamento térmico retangulares 2112B, 2212B, 2112 com chanfros C. O módulo de anodos tem seis fileiras de anodos 2112 com forma de corte transversal circular. Cada fileira, que se estende através da dimensão menor do módulo de anodos 2112, tem oito anodos 2112E, exceto a fileira perto dos chanfros C, que tem seis. Os anodos 2112E são espaçados ao longo da dimensão mais curta do módulo de anodos 2112, Cinco fileiras de catodos 2114E. com uma forma em seção transversal geralmente circular, tendo cada fileira quinze catodos 2114E, exceto para a fileira mais próxima dos chanfros, que tem treze, são intercaladas com as fileiras de anodos 2112E. O módulo de anodos 2212 tem quatro fileiras de anodos 22-12E com uma forma em seção transversal circular, cada uma com doze (fileiras de centro) ou onze anodos (fileiras finais próximo ao chanfro), que estão espaçadas ao longo da dimensão mais longa do módulo de s 2212. Três fileiras de ca- todos 2214E com uma forma em seção transversal circular, cada uma com vinte e três catodos (fileira central) ou vinte e dois (fileiras finais) em número, são intercaladas com as fileiras de anodos 2212E.

[0083] A figura 13 mostra duas configurações de anodo-catodo A e B, cada uma com camadas de isolamento térmico retangulares 2312B, 2412B com chanfros C. O módulo de anodos 2312 tem seis fileiras de anodos 2312 com forma de corte transversal circular. Cada fileira, que se estende através da dimensão menor do módulo de anodos 2312, tem oito anodos 2312, exceto a fileira perto dos chanfros C, que tem seis. Os anodos 2312E estão espaçados em fileiras ao longo da dimensão mais curta do módulo de s 2312. Cinco fileiras de catodos 2114E com uma forma em seção transversal geralmente retangular com extremidades arredondadas, cada fileira tendo oito catodos 2314E são intercaladas com as fileiras de anodos 2312. Módulo de anodo 2412 tem quatro fileiras de anodos 2412 com uma forma em seção transversal circular, cada um, quer com doze (fileiras de centro) ou onze anodos (fileiras finais próximos chanfro) consecutivas, que estão espaçados ao longo da dimensão do comprimento do módulo de anodo 2412. Três fileiras de catodos 2414 com uma forma em seção transversal retangular com extremidades arredondadas, cada uma com doze catodos, são intercaladas com as fileiras de anodos 2412E.

[0084] Os eletrodos descritos acima na faixa dimensional divulga da podem ser utilizados para produzir metal de alumínio P1020 ou melhor. A área superficial aumentada dos eletrodos por unidade de volume da célula pode conduzir a maiores taxas de produção. As estruturas de eletrodos descritas acima podem levar à eliminação ou à redução da geração de CO2 e reduzir os poluentes gerados por fundição de Hall-Héroult, tais como CF4 e SO2.

[0085] Em algumas modalidades, um método para a produção de metal de alumínio pela redução eletroquímica de alumina, compreende: (a) a corrente que passa entre um anodo e um catodo através de um banho eletrolítico de uma célula eletrolítica, a célula que compreende: (i) pelo menos um módulo de anodo, tendo uma pluralidade de anodos em que cada um da pluralidade de anodos é um anodo- envolvendo oxigénio, (ii) pelo menos um módulo de catodo, opondo-se ao módulo de anodos, em que o módulo de, pelo menos, um catodo compreende uma pluralidade de catodos, em que cada um da pluralidade de anodos e cada uma da pluralidade de catodos têm superfícies que são verticalmente orientadas e espaçadas uma da outra, em que os catodos são umedecíveis, e em que o pelo menos um módulo de catodos é acoplado a uma parte inferior da célula eletrolítica d, (iii) um reservatório de células, (iv) um eletrólito colocado no interior do reservatório de células, e (v) um bloco de metal disposto no interior do reservatório de células, em que a pluralidade de anodos está pelo menos parcialmente imersa no eletrólito e suspensa acima do módulo de catodos e que se prolonga para baixo na direção do módulo de cato- dos, em que a pluralidade de catodos está completamente imersa no eletrólito, em que a pluralidade de catodos está posicionada no reservatório de células que se estende para cima para o módulo do anodos, em que cada um da pluralidade de anodos e cada um da pluralidade de catodos são alternadamente posicionados no interior do reservatório de células, em que a pluralidade de anodos é seletivamente posicionada em uma direção horizontal em relação aos catodos adjacentes, em que o módulo de anodos é seletivamente posicionado em uma direção vertical em relação ao módulo de catodos e em que uma porção de cada um dos eletrodos de anodos para se sobrepor a uma porção de catodos adjacentes; (b) a alimentação de um material de alimentação para dentro da célula eletrolítica; e (c) ajustar o módulo de anodos em uma direção vertical em relação ao módulo de catodos.

[0086] Em algumas modalidades do método descrito acima, o ma terial de alimentação é eletroliticamente reduzido a um produto de metal. Em algumas modalidades dos métodos acima descritas, o produto de metal é drenado do catodo para a parte inferior da célula, para formar um bloco de metal. Em algumas modalidades dos métodos acima descritos, um produto de metal é produzido com uma pureza de P1020. Em algumas modalidades dos métodos acima descritos, ajuste do módulo de anodos compreende elevar o pelo menos um módulo de anodos para diminuir uma sobreposição da porção de cada um dos eletrodos de anodos em relação à porção de catodos adjacentes (por exemplo, diminuir a sobreposição anodo-catodo (ACO)). Em algumas modalidades do método descrito acima, o ajuste do módulo de anodos compreende a redução do pelo menos um módulo de anodos para aumentar uma sobreposição da porção de cada um dos eletrodos de anodos em relação à porção de catodos adjacentes. (Por exemplo, aumentar a sobreposição anodo-catodo (ACO)).

[0087] Em algumas modalidades, um método para a produção de metal de alumínio pela redução eletroquímica de alumina, compreende: (a) a corrente que passa entre um anodo e um catodo através de um banho eletrolítico de uma célula eletrolítica, a célula que compreende: (i) pelo menos um módulo de anodos tendo uma pluralidade de anodos, em que cada um da pluralidade de anodos é um anodo-envolvendo oxigénio, (ii) pelo menos um módulo de catodos, opondo-se ao módulo de anodos, em que o módulo de, pelo menos, um catodo compreende uma pluralidade de catodos, em que cada um da pluralidade de anodos e cada um da pluralidade de catodos tem superfícies que são verticalmente orientadas e espaçadas uma da outra, em que os catodos são umedecíveis, e em que o pelo menos um módulo de catodos é acoplado a uma parte inferior da célula eletrolítica (iii) um reservatório de células, (iv) um eletró- lito colocado no interior do reservatório de células, e (v) um bloco de metal disposto no interior do reservatório de células, em que a pluralidade de anodos é pelo menos parcialmente imersa no eletrólito e suspensa por acima do módulo de catodos e que se prolonga para baixo, na direção do módulo de catodos, em que a pluralidade de catodos está completamente imersa no eletrólito, em que a pluralidade de catodos está posicionada no reservatório de células que se estende para cima para o módulo de anodos, em que cada da pluralidade de anodos e cada um da pluralidade de catodos estão alternadamente posicionados no interior do reservatório de células, em que a pluralidade de anodos é seletivamente posicionada em uma direção horizontal em relação aos catodos adjacentes, em que o módulo de anodos é seletivamente posicionado em uma direção vertical em relação aos módulos de catodos, e em que uma porção de cada um dos eletrodos de anodos para se sobrepor a uma porção de catodos adjacentes; (b) a alimentação de um material de alimentação para dentro da célula eletrolítica; e (c) ajustar a pluralidade de anodos em uma direção horizontal em relação aos catodos adjacentes.

[0088] Em algumas modalidades dos métodos acima descritos, a pluralidade de anodos é ajustada em uma direção horizontal de tal modo que um espaçamento horizontal (por exemplo a distância anodo- catodo (DAC)) é a mesma, ou substancialmente semelhante, em ambos os lados dos anodos no módulo de anodos (ou seja, quando se mede a ACD em ambos os lados de um anodo no módulo de anodos até os catodos posicionados em lados opostos do anodo). Em algumas modalidades do método descrito acima, o material de alimentação é eletroliticamente reduzido em um produto de metal.

[0089] Em algumas modalidades do método acima descrito, o pro duto de metal é drenado dos catodos para a parte inferior da célula, a fim de formar um bloco de metal. Em algumas modalidades do método acima descrito, um produto de metal é produzido com uma pureza de P1020.

[0090] O ajuste da posição vertical ou horizontal do módulo de anodo, tal como descrito nas modalidades acima referidas, exige uma maior eficiência elétrica para a produção de metal eletrolítica. O ajuste da posição vertical ou horizontal das modalidades do módulo de anodos, tal como descrito acima, também proporciona a queda de tensão celular reduzida (por exemplo, redução da resistência elétrica). O ajuste da posição vertical ou horizontal do módulo de anodos, tal como descrito em modalidades acima, também proporciona a temperatura da célula modificada; taxa de alimentação modificada de material de alimentação, e ou os parâmetros de operação da célula otimizados.

[0091] Deve ser entendido que as modalidades aqui descritas são meramente exemplificativas e que um perito na técnica pode fazer muitas variações e modificações sem afastamento do espírito e do âmbito do objeto revelado. Todas essas variações e modificações se destinam a ser incluídas dentro do âmbito da descrição.

Claims (26)

1. Célula eletrolítica (10) que compreende: pelo menos um módulo de anodos (12) tendo uma pluralidade de anodos (12E), em que cada um da pluralidade de anodos é um eletrodo envolvendo oxigénio; pelo menos um módulo de catodos (14), oposto ao módulo de anodos (12), em que o pelo menos um módulo de catodos (14) compreende uma pluralidade de catodos (14E), em que cada um da pluralidade de anodos e cada uma da pluralidade de catodos tem superfícies que são orientadas verticalmente e espaçadas umas das outras, em que os catodos (14E) são umedecíveis, em que o pelo menos um módulo de catodos (12) é acoplado a uma parte inferior da célula eletrolítica (10), e em que uma porção de cada um dos anodos se sobrepõe a uma porção de catodos adjacentes; e um reservatório de células (16) configurado para reter um banho de eletrólito fundido e um bloco de metal fundido disposta dentro do mesmo; caracterizada pelo fato de que compreende ainda: um aparelho de posicionamento (100) acoplado ao pelo menos um módulo de anodos (12), configurado para ajustar seletiva-mente uma posição do pelo menos um módulo de anodos em uma di-reção vertical em relação ao módulo de catodos (14); e para ajustar uma posição da pluralidade de anodos em uma direção horizontal em relação aos catodos adjacentes; em que a pluralidade de anodos (12E) está configurada para estar pelo menos parcialmente imersa no banho de eletrólito quando a pluralidade de anodos está suspensa por cima do módulo de catodos (14) e que se prolonga para baixo na direção do módulo de catodos (14), em que a pluralidade de catodos (14E) está configurada para estar completamente imersa no banho de eletrólito; em que a pluralidade de catodos (14E) está posicionada no reservatório de células (16) que se estende para cima para o módulo de anodos (12), e em que cada um da pluralidade de anodos (12E) e cada um da pluralidade de catodos (14E) está posicionado alternadamente no interior do reservatório de células (16).

2. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizada pelo fato de a pluralidade de anodos (12E) formar pelo menos uma fileira no módulo de anodos (12).

3. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 2, ca-racterizada pelo fato de a pluralidade de catodos (14E) formar pelo menos uma fileira do módulo de catodos (14).

4. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 3, ca-racterizada pelo fato de anodos adjacentes (12E) na pelo menos uma fileira de anodos terem uma folga entre eles.

5. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 4, ca-racterizada pelo fato de catodos adjacentes (14E) na pelo menos uma fileira de catodos terem uma folga entre eles.

6. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 5, carac-terizada pelo fato de uma distância horizontal entre duas adjacentes pelo menos uma fileira de anodos (12E) e a pelo menos uma fileira de ca- todos (14E) está em um intervalo de 0,635 cm (1/4") a 15,24 cm (6").

7. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizada pelo fato de uma sobreposição vertical do anodo (12E) e do catodos estar na faixa de 2,54 cm (1") a 254 cm (100").

8. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizada pelo fato de o anodo (12E) ser uma placa com uma forma seccional transversal retangular que é de 2,54 cm (1") a 190,5 cm (75") na largura, 12,7 cm (5") a 254 cm (100") na altura e 0,635 cm (1/4") a 25,4 cm (10") na espessura.

9. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizada pelo fato de o anodo (12E) ser uma placa com uma forma seccional transversal retangular com cantos arredondados, tendo uma largura na faixa de 2,54 cm (1") a 190,5 cm (75") na largura, 12,7 cm (5") a 254 cm (100") na altura e 0,635 cm (1/4") a 25,4 cm (10") na espessura e um raio de canto de 0,3175 cm (1/8") a 2,54 cm (1").

10. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizada pelo fato de o anodo (12E) ser uma placa com uma forma seccional transversal retangular com extremidades arredondadas, tendo uma largura na faixa de 2,54 cm (1") a 190,5 cm (75") na largura, 12,7 cm (5") a 254 cm (100") na altura e 0,635 cm (1/4") a 25,4 cm (10") na espessura e um raio de extremidade de 0,3175 cm (1/8") a 7,62 cm (3").

11. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizada pelo fato de o anodo (12E) ter uma forma seccional transversal elíptica com um eixo maior na faixa de 2,54 cm (1") a 76,2 cm (30"), um eixo menor na faixa de 0,635 cm (1/4") a 12,7 cm (5") e uma altura na faixa de 12, 7 cm (5") a 127 cm (50").

12. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizada pelo fato de o anodo (12E) ter uma forma seccional transversal circular com um raio na faixa de 0,635 cm (1/4") a 15,24 cm (6") e uma altura na faixa de 12,7 cm (5") a 190,5 cm (75").

13. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizada pelo fato de o catodo (14E) ser uma placa com uma forma seccional transversal retangular tendo uma largura na faixa de 2,54 cm (1") a 190,5 cm (75") na largura, 12,7 cm (5") a 254 cm (100") na altura e 0,3175 cm (1/8") a 12,7 cm (5") de espessura.

14. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizada pelo fato de o módulo de catodos (14) incluir uma pluralidade de catodos formando pelo menos uma fileira no módulo de cato- dos com catodos adjacentes em uma fileira tendo uma folga entre eles e em que a pluralidade de catodos tem uma forma seccional transversal retangular tendo dimensões na faixa de 2,54 cm (1") a 101,06 cm (40") na largura, 12,7 cm (5") a 190,5 cm (75") na altura e 0,3175 cm (1/8") a 12,7 cm (5") na espessura e uma folga na faixa de 0,1587 cm (1/16") a 12,7 cm (5") entre eles.

15. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizada pelo fato de o módulo de catodos (14) incluir uma pluralidade de catodos, formando pelo menos uma fileira no módulo de cato- dos (14) com catodos adjacentes e uma fileira tendo uma folga entre eles e em que a pluralidade de catodos tem uma forma seccional transversal circular tendo um raio na faixa de 0,3175 cm (1/8") a 7,62 cm (3"), uma altura na faixa de 12, 7 cm (5") a 190,5 cm (75") e uma folga na faixa de 0,1587 cm (1/16") a 5,08 cm (2") entre eles.

16. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o módulo de catodos (14) incluir uma pluralidade de catodos (14E) formando pelo menos uma fileira no módulo de catodos com catodos adjacentes em uma fileira que tem um folga entre eles e em que a pluralidade de catodos tem uma forma de seção transversal retangular arredondada tendo dimensões na faixa de 0,635 cm (1/4") a 7,62 cm (3") de largura, 12,7 cm (5") a 190,5 cm (75") de altura e 0,3175 cm (1/8") a 7,62 cm (3") de espessura e uma folga na faixa de 0,1587 cm (1/16") a 7,62 cm (3") entre os mesmos.

17. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o módulo de catodos (14) incluir uma pluralidade de catodos (14E) formando pelo menos uma fileira no módulo de catodos com catodos adjacentes em uma fileira que tem uma folga entre elas e em que a pluralidade de catodos tem uma forma de seção transversal elíptica tendo o eixo menor na faixa de 0,635 cm (1/4") a 7,62 cm (3"), um eixo maior se encontra na faixa de 2,54 cm (1") a 20, 32 cm (8"), e uma altura na faixa de 12,7 cm (5") a 190,5 cm (75"), e uma folga na faixa de 0,1587 cm (1/16") a 7,62 cm (3") entre os mesmos.

18. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o módulo de anodos (12) incluir uma pluralidade de anodos (12E) disposta sobre o módulo de anodo em uma matriz de formação de uma pluralidade de fileiras e o módulo de catodos (14) incluir uma pluralidade de catodos (14E) disposta sobre o módulo de catodos em uma matriz de formação de uma pluralidade de fileiras, em que a pluralidade de fileiras de anodos e a pluralidade de fileiras de catodos são intercaladas, e em que a pluralidade de anodos tem uma forma de seção transversal de, pelo menos, um de retangulares, retangulares com cantos arredondados, retangulares arredondados, circulares ou elípticas, e a pluralidade de catodo tem uma forma da seção transversal de, pelo menos, uma de retangulares, retangulares com bordas arredondadas, retangulares arredondadas, circulares ou elípticas.

19. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizada pelo fato de o módulo de anodos (12) tem um perfil em um plano perpendicular à direção de extensão do anodo com uma primeira dimensão maior do que uma segunda dimensão, e em que a pluralidade de fileiras de anodos (12E) está disposta ou paralela ou perpendicular à primeira dimensão.

20. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizada pelo fato de a distância vertical entre a superfície superior do eletrólito e uma extremidade superior dos catodos (14E) estar em uma faixa de 0,315 cm (1/8") a 25,4 cm (10").

21. Método para a produção de metal de alumínio pela redução eletroquímica de alumina, caracterizado pelo fato de compreender: (a) passagem de corrente entre um anodo e um catodo através de um banho eletrolítico de uma célula eletrolítica (10), a célula que compreende: (i) pelo menos um módulo de anodos (12), tendo uma pluralidade de anodos (12E), em que cada um da pluralidade de anodos (12E) é um eletrodo envolvendo- oxigênio; (ii) pelo menos um módulo de catodos (14), opondo-se ao módulo de anodos (12), em que o pelo menos um módulo de catodos (14) compreende uma pluralidade de catodos (14E), em que cada um da pluralidade de anodos (12E) e cada um da pluralidade de catodos (14E) têm superfícies que são verticalmente orientadas e espaçadas uma da outra, em que os catodos (14E) são umedecíveis, e em que o pelo menos um módulo de catodos (14) é acoplado a uma parte inferior da célula eletrolítica (10); (iii) um reservatório de células (16), (iv) um eletrólito colocado no interior do reservatório de células (16), e (v) um bloco de metal disposto no interior do reservatório de células (16), em que a pluralidade de anodos (12E) é, pelo menos parci-almente, imersa no eletrólito e suspensa acima do módulo de catodo (14) e que se prolonga para baixo na direção do módulo de catodos (14), em que a pluralidade de catodos (14E) é completamente imersa no eletrólito; em que a pluralidade de catodos (14E) está posicionada no reservatório de células (16) que se estende para cima para o módulo de anodos (12), em que cada um da pluralidade de anodos (12E) e cada um da pluralidade de catodos (14E) está posicionado alternadamente no interior do reservatório de células (16), em que a pluralidade de anodos (12E) é posicionável seleti-vamente no sentido horizontal em relação aos catodos adjacentes (14E); em que o módulo de anodos (12) é seletivamente posicio- nável em uma direção vertical em relação ao módulo de catodos (14), e em que uma porção de cada um dos eletrodos de anodo se sobrepõe a uma porção de catodos adjacentes; (b) a alimentação de um material de alimentação para dentro da célula eletrolítica; e (c) ajuste do módulo de anodos (12) em uma direção vertical em relação ao módulo de catodos (14) e a pluralidade de anodos (12E) em uma direção horizontal em relação aos catodos adjacentes (14E).

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de compreender ainda: (d) a redução eletrolítica do material de alimentação para um produto de metal.

23. Método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de compreender ainda: (e) drenagem do produto de metal dos catodos para a parte inferior da célula, para formar um bloco de metal.

24. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de o ajuste do módulo de anodos (12) compreender a elevação de pelo menos um módulo de anodos (12) para diminuir uma sobreposição da porção de cada um dos eletrodos de anodo em relação à porção de catodos adjacentes.

25. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de o ajuste do módulo de anodos (12) compreender o abaixamento de pelo menos um módulo de anodos (12) para aumentar uma sobreposição da porção de cada um dos eletrodos de anodos em relação à porção de catodos adjacentes.

26. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracteriza-do pelo fato de o ajustamento da pluralidade de anodos (12) compre-ender o ajustamento da pluralidade de anodos (12E) em uma direção horizontal de tal modo que um espaçamento horizontal é substancial-mente semelhante em ambos os lados dos anodos (12E) no módulo de anodos (12).

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