BR112018069836B1 - ELECTROLYTIC CELL AND METHOD FOR PRODUCING ALUMINUM METAL BY ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF ALUMINA - Google Patents
ELECTROLYTIC CELL AND METHOD FOR PRODUCING ALUMINUM METAL BY ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF ALUMINA Download PDFInfo
- Publication number
- BR112018069836B1 BR112018069836B1 BR112018069836-9A BR112018069836A BR112018069836B1 BR 112018069836 B1 BR112018069836 B1 BR 112018069836B1 BR 112018069836 A BR112018069836 A BR 112018069836A BR 112018069836 B1 BR112018069836 B1 BR 112018069836B1
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- cathode
- electrolytic cell
- support
- pin
- pins
- Prior art date
Links
Abstract
A presente invenção refere-se a uma célula eletrolítica que apresenta um reservatório de célula, um suporte de cátodo retido no fundo do reservatório de célula, onde o suporte de cátodo entra em contato com pelo menos um acolchoamento de metal ou um banho de eletrólito fundido dentro do reservatório de célula, onde o suporte de cátodo inclui um corpo apresentando um fundo de suporte, que é configurado para ficar em comunicação com o fundo da célula de eletrólise, e um topo de suporte, oposto ao fundo de suporte, que apresenta uma área de fixação de cátodo configurada para reter pelo menos uma placa de cátodo na mesma.The present invention relates to an electrolytic cell having a cell reservoir, a cathode holder retained at the bottom of the cell reservoir, wherein the cathode holder contacts at least one metal pad or a bath of molten electrolyte. within the cell reservoir, wherein the cathode support includes a body having a support bottom, which is configured to be in communication with the bottom of the electrolysis cell, and a support top, opposite the support bottom, which has a cathode clamping area configured to retain at least one cathode plate therein.
Description
[001] Este pedido é um pedido de patente não provisório e reivindica prioridade ao Pedido de Patente Provisório Norte-Americano No. 62/315.414, depositado em 30 de março de 2016, a totalidade do qual é aqui incorporada para referência.[001] This application is a non-provisional patent application and claims priority to U.S. Provisional Patent Application No. 62/315,414, filed on March 30, 2016, the entirety of which is incorporated herein by reference.
[002] De maneira geral, a presente descrição refere-se a conjuntos de eletrodos de células verticais, nos quais tanto os ânodos quanto os cátodos são configurados em uma configuração paralela alternada vertical. Mais especificamente, a presente descrição refere- se a conjuntos de eletrodos de células verticais, que incluem o conjunto/aparelho de suporte de cátodo que é configurado para reter o(s) cátodo(s) no fundo da célula em uma configuração substancialmente vertical.[002] In general, the present description refers to vertical cell electrode assemblies, in which both the anodes and cathodes are configured in a parallel alternating vertical configuration. More specifically, the present disclosure relates to vertical cell electrode assemblies, which include the cathode support assembly/apparatus that is configured to retain the cathode(s) at the bottom of the cell in a substantially vertical configuration.
[003] Células Hall comerciais apresentam uma configuração bidimensional, em que o fundo da célula é um bloco de carbono (por exemplo, grafite) e os ânodos são levantados/abaixados a partir de cima, de tal modo que o alumínio seja produzido ao longo de um único plano (por exemplo, conforme definido pela distância de ânodo-cátodo, ou a lacuna entre a porção mais inferior dos ânodos e a porção mais superior do cátodo).[003] Commercial Hall cells feature a two-dimensional configuration, in which the bottom of the cell is a block of carbon (e.g., graphite) and the anodes are raised/lowered from above, such that aluminum is produced along of a single plane (e.g., as defined by the anode-cathode distance, or the gap between the lowermost portion of the anodes and the uppermost portion of the cathode).
[004] De maneira geral, a presente descrição refere-se a conjuntos de eletrodos de células verticais, nos quais tanto os ânodos quanto os cátodos são configurados em uma configuração paralela alternada vertical. Mais especificamente, a presente descrição refere- se a conjuntos de eletrodos de células verticais, que incluem o aparelho/conjunto de suporte de cátodo que é configurado para reter o(s) cátodo(s) no fundo da célula em uma configuração substancialmente vertical. Vários dos aspectos da invenção acima indicados podem ser combinados para produzir células de eletrólise, suportes de cátodo, e métodos de produzir alumínio em uma célula de eletrólise apresentando configurações de células verticais. Estes e outros aspectos, vantagens e novas características da invenção são mostrados, em parte, na descrição a seguir e ficarão evidentes àqueles versados na técnica com o exame da seguinte descrição e das figuras, ou poderão ser aprendidos com a prática da invenção.[004] In general, the present description refers to vertical cell electrode assemblies, in which both the anodes and cathodes are configured in a parallel alternating vertical configuration. More specifically, the present disclosure relates to vertical cell electrode assemblies, which include the cathode support apparatus/assembly that is configured to retain the cathode(s) at the bottom of the cell in a substantially vertical configuration. Various of the above-stated aspects of the invention can be combined to produce electrolysis cells, cathode supports, and methods of producing aluminum in an electrolysis cell having vertical cell configurations. These and other aspects, advantages and new features of the invention are shown, in part, in the following description and will be evident to those skilled in the art upon examination of the following description and the figures, or may be learned by practicing the invention.
[005] O assunto descrito refere-se a uma célula eletrolítica que apresenta: um reservatório de célula; um suporte de cátodo retido no fundo do reservatório de célula, onde o suporte de cátodo entra em contato com pelo menos um acolchoamento de metal ou um banho de eletrólito fundido dentro do reservatório de célula, onde o suporte de cátodo inclui: um corpo apresentando um fundo de suporte, que é configurado para ficar em comunicação com o fundo da célula de eletrólise; e um topo de suporte, oposto ao fundo de suporte, que apresenta uma área de fixação de cátodo configurada para reter pelo menos uma placa de cátodo na mesma.[005] The subject described refers to an electrolytic cell that has: a cell reservoir; a cathode holder retained at the bottom of the cell reservoir, wherein the cathode holder contacts at least one metal pad or a molten electrolyte bath within the cell reservoir, wherein the cathode holder includes: a body having a support bottom, which is configured to be in communication with the bottom of the electrolysis cell; and a support top, opposite the support bottom, which has a cathode clamping area configured to retain at least one cathode plate therein.
[006] Em outra concretização, a área de fixação de cátodo do suporte de cátodo compreende: ranhuras de superfície em uma superfície superior do suporte de cátodo, onde as ranhuras são configuradas em uma profundidade suficiente para reter pelo menos uma placa de cátodo.[006] In another embodiment, the cathode fixing area of the cathode holder comprises: surface grooves on an upper surface of the cathode holder, wherein the grooves are configured at a depth sufficient to retain at least one cathode plate.
[007] Em outra concretização, a área de fixação de cátodos do suporte de cátodo compreende: uma primeira pluralidade de vigas que compreende uma ou mais ranhuras formadas em uma superfície da primeira pluralidade de vigas, onde uma ou mais ranhuras são configuras para reter pelo menos uma placa de cátodo; e uma segunda pluralidade de vigas que conecta a primeira pluralidade de vigas.[007] In another embodiment, the cathode attachment area of the cathode support comprises: a first plurality of beams comprising one or more grooves formed on a surface of the first plurality of beams, wherein one or more grooves are configured to retain at least one less cathode plate; and a second plurality of beams connecting the first plurality of beams.
[008] Em outra concretização, pelo menos uma placa de cátodo na área de fixação de cátodos é configurada de tal modo que as bordas de uma primeira placa de cátodo toquem as bordas das placas de cátodo que estão opostas à placa de cátodo em cada lado.[008] In another embodiment, at least one cathode plate in the cathode clamping area is configured such that the edges of a first cathode plate touch the edges of the cathode plates that are opposite the cathode plate on each side. .
[009] Em outra concretização, o suporte de cátodo compreende uma pluralidade de pinos, onde cada pino apresenta um fundo de pino e um topo de pino.[009] In another embodiment, the cathode support comprises a plurality of pins, where each pin has a pin bottom and a pin top.
[0010] Em outra concretização, cada fundo de pino é retido por uma abertura correspondente no suporte de cátodo.[0010] In another embodiment, each pin bottom is retained by a corresponding opening in the cathode support.
[0011] Em outra concretização, a pluralidade de pinos é configurada em uma relação espaçada para sustentar pelo menos uma placa de cátodo em uma configuração vertical.[0011] In another embodiment, the plurality of pins is configured in a spaced relationship to support at least one cathode plate in a vertical configuration.
[0012] Em outra concretização, a pluralidade de pinos inclui um primeiro conjunto de pinos e um segundo conjunto de pinos.[0012] In another embodiment, the plurality of pins includes a first set of pins and a second set of pins.
[0013] Em outra concretização, os fundos de pinos do primeiro conjunto de pinos são dispostos em uma formação linear no suporte de cátodo e os fundos de pinos do segundo conjunto de pinos são dispostos em uma formação linear no suporte de cátodo.[0013] In another embodiment, the pin bottoms of the first set of pins are arranged in a linear formation on the cathode support and the pin bottoms of the second set of pins are arranged in a linear formation on the cathode support.
[0014] Em outra concretização, a formação linear dos fundos de pinos do primeiro conjunto de pinos é paralela à formação linear dos fundos de pino do segundo conjunto de pinos.[0014] In another embodiment, the linear formation of the pin bottoms of the first set of pins is parallel to the linear formation of the pin bottoms of the second set of pins.
[0015] Em outra concretização, os topos de pinos são configurados para sustentar uma placa de cátodo não planar em uma configuração vertical.[0015] In another embodiment, the pin tops are configured to support a non-planar cathode plate in a vertical configuration.
[0016] Em outra concretização, o primeiro conjunto de pinos e o segundo conjunto de pinos compreendem, cada qual, um primeiro pino apresentando um topo de pino com uma primeira forma e um segundo pino apresentando um topo de pino com uma segunda forma.[0016] In another embodiment, the first set of pins and the second set of pins each comprise a first pin having a pin top with a first shape and a second pin having a pin top with a second shape.
[0017] Em outra concretização, a primeira forma é diferente da segunda forma.[0017] In another embodiment, the first form is different from the second form.
[0018] Em outra concretização, o topo de pino do primeiro pino apresenta um primeiro diâmetro e o topo de pino do segundo pino apresenta uma segundo diâmetro.[0018] In another embodiment, the pin top of the first pin has a first diameter and the pin top of the second pin has a second diameter.
[0019] Em outra concretização, o primeiro diâmetro é diferente do segundo diâmetro.[0019] In another embodiment, the first diameter is different from the second diameter.
[0020] Em outra concretização, o primeiro pino e o segundo pino apresentam fundos de pino de um primeiro diâmetro e onde o primeiro pino e o segundo pino apresentam topos de pinos de um segundo diâmetro.[0020] In another embodiment, the first pin and the second pin have pin bottoms of a first diameter and where the first pin and the second pin have pin tops of a second diameter.
[0021] Em outra concretização, o primeiro diâmetro é diferente do segundo diâmetro.[0021] In another embodiment, the first diameter is different from the second diameter.
[0022] Em outra concretização, os topos de pino apresentam uma forma lateralmente não simétrica.[0022] In another embodiment, the pin tops have a laterally non-symmetrical shape.
[0023] Em outra concretização, os pinos são compreendidos de diboreto de titânio.[0023] In another embodiment, the pins are comprised of titanium diboride.
[0024] Em outra concretização, o topo de pino de pelo menos um pino da pluralidade de pinos tem um raio variado.[0024] In another embodiment, the pin top of at least one pin of the plurality of pins has a varied radius.
[0025] Em outra concretização, pelo menos um pino apresentando o raio variado gira até que seja obtida uma folga desejada entre pelo menos um pino e a placa de cátodo.[0025] In another embodiment, at least one pin having the varied radius rotates until a desired gap is obtained between at least one pin and the cathode plate.
[0026] Em outra concretização, o fundo de pino é embutido no suporte de cátodo e o topo de pino compreende dois dentes, onde pelo menos uma placa de cátodo é posicionada entre os dois dentes.[0026] In another embodiment, the pin bottom is embedded in the cathode support and the pin top comprises two teeth, where at least one cathode plate is positioned between the two teeth.
[0027] Em outra concretização, uma placa de cátodo é compreendida de múltiplas placas de cátodo.[0027] In another embodiment, a cathode plate is comprised of multiple cathode plates.
[0028] Em outra concretização, pelo menos duas placas de cátodo são mecanicamente intertravadas entre si.[0028] In another embodiment, at least two cathode plates are mechanically interlocked with each other.
[0029] Em outra concretização, cada placa de cátodo compreende bordas laterais configuradas para serem mecanicamente intertravadas com placas de cátodo adjacentes.[0029] In another embodiment, each cathode plate comprises side edges configured to be mechanically interlocked with adjacent cathode plates.
[0030] Em outra concretização, as bordas laterais da primeira placa de cátodo são côncavas e configuradas para serem intertravadas com bordas laterais convexas de placas de cátodo adjacentes.[0030] In another embodiment, the side edges of the first cathode plate are concave and configured to be interlocked with convex side edges of adjacent cathode plates.
[0031] Em outra concretização, as bordas das placas de cátodo apresentam furos para acomodar pinos que mecanicamente intertravam as placas de cátodo entre si.[0031] In another embodiment, the edges of the cathode plates have holes to accommodate pins that mechanically interlock the cathode plates with each other.
[0032] Em outra concretização, uma placa de cátodo, sustentada nas bordas opostas com o intertravamento das placas de cátodo, compreende uma rachadura.[0032] In another embodiment, a cathode plate, supported on opposite edges with the interlocking of the cathode plates, comprises a crack.
[0033] Em outra concretização, a placa de cátodo é sustentada pelas placas de cátodo adjacentes e não montada ao suporte de cátodo.[0033] In another embodiment, the cathode plate is supported by adjacent cathode plates and not mounted to the cathode support.
[0034] Em outra concretização, um percurso de fluxo é formado entre o suporte de cátodo e a placa de cátodo.[0034] In another embodiment, a flow path is formed between the cathode support and the cathode plate.
[0035] Em outra concretização, um método para produzir metal de alumínio pela redução eletroquímica de alumina, inclui: (a) passar corrente entre um ânodo e um cátodo através de um banho eletrolítico de uma célula eletrolítica, a célula compreendendo: (i) um reservatório de célula, (ii) um suporte de cátodo retido no fundo do reservatório de célula, onde o suporte de cátodo entra em contato com pelo menos um acolchoamento de metal ou um banho de eletrolítico fundido dentro do reservatório de célula, onde o suporte de cátodo inclui: um corpo apresentando um fundo de suporte, que é configurado para ficar em comunicação com o fundo da célula de eletrólise; e um topo de suporte, oposto ao fundo de suporte, que apresenta uma área de fixação de cátodos configurada para reter pelo menos uma placa de cátodo na mesma; e (b) alimentar um material de alimentação na célula eletrolítica.[0035] In another embodiment, a method for producing aluminum metal by electrochemical reduction of alumina, includes: (a) passing current between an anode and a cathode through an electrolytic bath of an electrolytic cell, the cell comprising: (i) a cell reservoir, (ii) a cathode holder retained at the bottom of the cell reservoir, where the cathode holder contacts at least one metal pad or a bath of molten electrolyte within the cell reservoir, where the holder cathode includes: a body having a support bottom, which is configured to be in communication with the bottom of the electrolysis cell; and a support top, opposite the support bottom, which has a cathode holding area configured to retain at least one cathode plate therein; and (b) feeding a feed material into the electrolytic cell.
[0036] Em outra concretização, o material de alimentação é eletroliticamente reduzido a um produto de metal.[0036] In another embodiment, the feed material is electrolytically reduced to a metal product.
[0037] Em outra concretização, o produto de metal é drenado dos cátodos no fundo de célula para formar um acolchoamento de metal.[0037] In another embodiment, the metal product is drained from the cathodes at the cell bottom to form a metal pad.
[0038] O assunto descrito refere-se a uma célula eletrolítica, que compreende: um reservatório de célula; um suporte de cátodo retido no fundo do reservatório de célula; uma placa de cátodo retida no suporte de cátodo, onde a placa de cátodo apresenta uma borda que é configurada para ser mecanicamente intertravada com placas de cátodo adjacentes.[0038] The subject described refers to an electrolytic cell, which comprises: a cell reservoir; a cathode holder retained at the bottom of the cell reservoir; a cathode plate retained in the cathode holder, wherein the cathode plate has a lip that is configured to be mechanically interlocked with adjacent cathode plates.
[0039] Em outra concretização, a placa de cátodo apresenta uma borda superior, uma borda inferior oposta, uma primeira borda lateral e uma segunda borda lateral, onde a primeira borda lateral é configurada para ser mecanicamente intertravada com uma borda lateral de uma primeira placa de cátodo adjacente e onde a segunda borda lateral é configurada para ser mecanicamente intertravada com uma borda lateral de uma segunda placa de cátodo adjacente.[0039] In another embodiment, the cathode plate has a top edge, an opposing bottom edge, a first side edge and a second side edge, where the first side edge is configured to be mechanically interlocked with a side edge of a first plate. of an adjacent cathode plate and wherein the second side edge is configured to be mechanically interlocked with a side edge of a second adjacent cathode plate.
[0040] Em outra concretização, a primeira borda lateral e a segunda borda lateral são bordas chanfradas que são mecanicamente intertravadas com uma borda lateral chanfrada correspondente da primeira placa de cátodo adjacente e uma segunda borda lateral chanfrada correspondente da segunda placa de cátodo adjacente.[0040] In another embodiment, the first side edge and the second side edge are beveled edges that are mechanically interlocked with a corresponding beveled side edge of the adjacent first cathode plate and a corresponding second beveled side edge of the adjacent second cathode plate.
[0041] Em outra concretização, a placa de cátodo é sustentada acima do suporte de cátodo pela primeira placa de cátodo adjacente e pela segunda placa de cátodo adjacente.[0041] In another embodiment, the cathode plate is supported above the cathode support by the first adjacent cathode plate and the second adjacent cathode plate.
[0042] Em outra concretização, a primeira borda lateral e a segunda borda lateral da placa de cátodo têm uma forma convexa e a borda lateral correspondente da primeira placa de cátodo adjacente e a borda lateral chanfrada correspondente da segunda placa de cátodo adjacente têm uma forma côncava.[0042] In another embodiment, the first side edge and the second side edge of the cathode plate have a convex shape and the corresponding side edge of the adjacent first cathode plate and the corresponding beveled side edge of the adjacent second cathode plate have a convex shape. concave.
[0043] Em outra concretização, a placa de cátodo é formada de uma matriz de telhas de cátodo, onde cada telha de cátodo é intertravado nas telhas de cátodo adjacentes.[0043] In another embodiment, the cathode plate is formed from an array of cathode tiles, where each cathode tile is interlocked with adjacent cathode tiles.
[0044] Em outra concretização, cada telha de cátodo tem uma forma hexagonal.[0044] In another embodiment, each cathode tile has a hexagonal shape.
[0045] A Figura 1 é uma vista em seção transversal parcialmente esquemática de uma célula eletrolítica de acordo com uma concretização da presente descrição.[0045] Figure 1 is a partially schematic cross-sectional view of an electrolytic cell according to an embodiment of the present description.
[0046] A Figura 2 é uma seção transversal de uma área de fixação de cátodos de um suporte de cátodo de acordo com uma concretização da presente descrição.[0046] Figure 2 is a cross-section of a cathode fixing area of a cathode support in accordance with an embodiment of the present description.
[0047] A Figura 3 é uma vista superior do suporte de cátodo mostrado na Figura 2 de acordo com uma concretização da presente descrição.[0047] Figure 3 is a top view of the cathode support shown in Figure 2 in accordance with an embodiment of the present description.
[0048] A Figura 4 é uma vista de topo de pinos que sustentam um cátodo em um bloco de cátodo de acordo com uma concretização da presente descrição.[0048] Figure 4 is a top view of pins supporting a cathode in a cathode block in accordance with an embodiment of the present description.
[0049] A Figura 5 é uma vista frontal da concretização mostrada na Figura 4.[0049] Figure 5 is a front view of the embodiment shown in Figure 4.
[0050] A Figura 6 é uma vista em perspectiva de um pino de acordo com uma concretização da presente descrição.[0050] Figure 6 is a perspective view of a pin in accordance with an embodiment of the present description.
[0051] A Figura 7 é uma vista de topo de pinos que sustentam u m cátodo em um bloco de cátodo de acordo com uma concretização da presente descrição.[0051] Figure 7 is a top view of pins supporting a cathode in a cathode block in accordance with an embodiment of the present description.
[0052] A Figura 8 é uma vista frontal da concretização mostrada na Figura 7.[0052] Figure 8 is a front view of the embodiment shown in Figure 7.
[0053] A Figura 9 é uma vista lateral da concretização mostrada nas Figuras 7 e 8.[0053] Figure 9 is a side view of the embodiment shown in Figures 7 and 8.
[0054] A Figura 10 é uma vista em perspectiva da concretização mostrada nas Figuras 7, 8 e 9.[0054] Figure 10 is a perspective view of the embodiment shown in Figures 7, 8 and 9.
[0055] A Figura 11 é uma vista em seção transversal de pinos que sustentam cátodos embutidos em um bloco de cátodo de acordo com uma concretização da presente descrição.[0055] Figure 11 is a cross-sectional view of pins supporting cathodes embedded in a cathode block in accordance with an embodiment of the present description.
[0056] A Figura 12 é uma vista de topo do bloco de cátodo mostrado na Figura 8.[0056] Figure 12 is a top view of the cathode block shown in Figure 8.
[0057] A Figura 13 é uma vista de topo de pinos que sustentam um cátodo em um bloco de cátodo de acordo com uma concretização da presente descrição.[0057] Figure 13 is a top view of pins supporting a cathode in a cathode block in accordance with an embodiment of the present description.
[0058] A Figura 14 é uma vista em seção transversal ao longo da linha A-A da concretização mostrada na Figura 13.[0058] Figure 14 is a cross-sectional view along line A-A of the embodiment shown in Figure 13.
[0059] A Figura 15 é uma vista frontal da concretização mostrada na Figura 13.[0059] Figure 15 is a front view of the embodiment shown in Figure 13.
[0060] A Figura 16 é uma vista de topo de pinos que sustentam um cátodo em um bloco de cátodo de acordo com uma concretização da presente descrição.[0060] Figure 16 is a top view of pins supporting a cathode in a cathode block in accordance with an embodiment of the present description.
[0061] A Figura 17 é uma vista em seção transversal ao longo da linha A-A da concretização mostrada na Figura 16.[0061] Figure 17 is a cross-sectional view along line A-A of the embodiment shown in Figure 16.
[0062] A Figura 18 é uma vista frontal da concretização mostrada na Figura 16.[0062] Figure 18 is a front view of the embodiment shown in Figure 16.
[0063] As Figuras 19-24 mostram exemplos de formas de pinos de acordo com uma concretização da presente descrição.[0063] Figures 19-24 show examples of pin shapes in accordance with an embodiment of the present description.
[0064] A Figura 25 é uma vista de topo de pinos que sustentam um cátodo em um bloco de cátodo de acordo com uma concretização da presente descrição.[0064] Figure 25 is a top view of pins supporting a cathode in a cathode block in accordance with an embodiment of the present description.
[0065] A Figura 26 é uma vista em perspectiva de um dos pinos mostrados na Figura 25.[0065] Figure 26 is a perspective view of one of the pins shown in Figure 25.
[0066] A Figura 27 é uma vista frontal da concretização mostrada na Figura 25.[0066] Figure 27 is a front view of the embodiment shown in Figure 25.
[0067] A Figura 28 é uma vista lateral da concretização mostrada nas Figuras 25 e 27.[0067] Figure 28 is a side view of the embodiment shown in Figures 25 and 27.
[0068] A Figura 29 é uma perspectiva da concretização mostrada nas Figuras 25, 27 e 28.[0068] Figure 29 is a perspective of the embodiment shown in Figures 25, 27 and 28.
[0069] As Figuras 30 e 31 mostram uma vista frontal e uma vista em perspectiva de um pino que pode ser usado de acordo com uma concretização da presente descrição.[0069] Figures 30 and 31 show a front view and a perspective view of a pin that can be used in accordance with an embodiment of the present description.
[0070] As Figuras 32-35 mostram diferentes vistas de outro pino que pode ser usado de acordo com uma concretização da presente descrição.[0070] Figures 32-35 show different views of another pin that can be used in accordance with an embodiment of the present description.
[0071] As Figuras 36-41 mostram diferentes vistas de ainda outro pino que pode ser usado de acordo com uma concretização da presente descrição.[0071] Figures 36-41 show different views of yet another pin that can be used in accordance with an embodiment of the present description.
[0072] A Figura 42 mostra um suporte de cátodo de acordo com uma concretização da presente descrição.[0072] Figure 42 shows a cathode support in accordance with an embodiment of the present description.
[0073] A Figura 43 é uma vista em seção transversal frontal parcial de um cátodo que entra no suporte de cátodo da Figura 42.[0073] Figure 43 is a partial front cross-sectional view of a cathode entering the cathode holder of Figure 42.
[0074] A Figura 44 mostra uma vista em perspectiva inferior do cátodo mostrado na Figura 43.[0074] Figure 44 shows a bottom perspective view of the cathode shown in Figure 43.
[0075] A Figura 45 é uma vista frontal de três placas de cátodo intertravadas de acordo com uma concretização da presente descrição.[0075] Figure 45 is a front view of three interlocked cathode plates in accordance with an embodiment of the present description.
[0076] A Figura 46 é uma vista em perspectiva da concretização mostrada na Figura 45.[0076] Figure 46 is a perspective view of the embodiment shown in Figure 45.
[0077] A Figura 47 é uma vista ampliada da área A da Figura 46.[0077] Figure 47 is an enlarged view of area A of Figure 46.
[0078] A Figura 48 mostra um cátodo formado de uma matriz de telhas de cátodo de acordo com uma concretização da presente descrição.[0078] Figure 48 shows a cathode formed from an array of cathode tiles in accordance with an embodiment of the present description.
[0079] A Figura 49 mostra outra concretização de um cátodo formado de uma matriz de telhas de cátodo de acordo com uma concretização da presente descrição.[0079] Figure 49 shows another embodiment of a cathode formed from an array of cathode tiles in accordance with an embodiment of the present description.
[0080] A Figura 50 mostra outra concretização de um cátodo formado de uma matriz de telhas de cátodo sustentados por pinos de acordo com uma concretização da presente descrição.[0080] Figure 50 shows another embodiment of a cathode formed from an array of cathode tiles supported by pins in accordance with an embodiment of the present description.
[0081] A Figura 51 mostra outra concretização de um cátodo formado de uma matriz de telhas de cátodo sustentada por ranhuras de acordo com uma concretização da presente descrição.[0081] Figure 51 shows another embodiment of a cathode formed from an array of cathode tiles supported by grooves in accordance with an embodiment of the present description.
[0082] Enquanto várias concretizações da presente descrição foram descritas em detalhes, ficará evidente que modificações e adaptações dessas concretizações irão ocorrer àqueles versados na técnica. Contudo, é expressamente entendido que tais modificações e adaptações estão dentro do espírito e escopo da presente descrição.[0082] While various embodiments of the present description have been described in detail, it will be evident that modifications and adaptations of these embodiments will occur to those skilled in the art. However, it is expressly understood that such modifications and adaptations are within the spirit and scope of the present description.
[0083] Conforme aqui usado, o termo "eletrólise" indica qualquer processo que acarrete uma reação química com a passagem de corrente elétrica através de um material. Em algumas concretizações, a eletrólise ocorre quando uma espécie de metal é reduzida em uma célula de eletrólise para produzir um produto de metal. Alguns exemplos não limitativos de eletrólise incluem produção de metal primário. Alguns exemplos não limitativos de metais primários incluem alumínio, níquel, etc.[0083] As used herein, the term "electrolysis" indicates any process that involves a chemical reaction with the passage of electric current through a material. In some embodiments, electrolysis occurs when a metal species is reduced in an electrolysis cell to produce a metal product. Some non-limiting examples of electrolysis include primary metal production. Some non-limiting examples of primary metals include aluminum, nickel, etc.
[0084] Conforme aqui usado, o termo "célula de eletrólise" indica um dispositivo para produzir eletrólise. Em algumas concretizações, a célula de eletrólise inclui um pote de fusão, ou uma linha de fundidores (por exemplo, múltiplos cadinhos). Em um exemplo não limitativo, a célula de eletrólise é equipada com eletrodos, que atuam como um condutor, através dos quais uma corrente entra ou deixa um meio não metálico (por exemplo, banho de eletrólito).[0084] As used herein, the term "electrolysis cell" indicates a device for producing electrolysis. In some embodiments, the electrolysis cell includes a melting pot, or a line of melters (e.g., multiple crucibles). In a non-limiting example, the electrolysis cell is equipped with electrodes, which act as a conductor, through which a current enters or leaves a non-metallic medium (e.g. electrolyte bath).
[0085] Conforme aqui usado, o termo "eletrodo" indica um eletrodo positivamente carregado (por exemplo, ânodo) ou um eletrodo negativamente carregado (por exemplo, cátodo).[0085] As used herein, the term "electrode" indicates a positively charged electrode (e.g., anode) or a negatively charged electrode (e.g., cathode).
[0086] Conforme aqui usado, o termo "ânodo" indica o eletrodo positivo (ou terminal) pelo qual a corrente é introduzida em uma célula eletrolítica. Em algumas concretizações, os ânodos são construídos de materiais eletricamente condutivos. Em algumas concretizações, os ânodos compreendem ânodos de carbono. Em algumas concretizações, os ânodos compreendem ânodos inertes. Conforme aqui usado, o termo "conjunto de ânodos" inclui um ou mais ânodos conectados com um suporte. Em algumas concretizações, o conjunto de ânodos inclui os ânodos, o suporte (por exemplo, o bloco refratário e outros materiais resistentes a banho), e o barramento elétrico.[0086] As used herein, the term "anode" indicates the positive electrode (or terminal) through which current is introduced into an electrolytic cell. In some embodiments, the anodes are constructed of electrically conductive materials. In some embodiments, the anodes comprise carbon anodes. In some embodiments, the anodes comprise inert anodes. As used herein, the term "anode assembly" includes one or more anodes connected with a support. In some embodiments, the anode assembly includes the anodes, the support (e.g., the refractory block and other bath-resistant materials), and the electrical bus.
[0087] Conforme aqui usado, o termo "suporte" indica um membro que mantém outro(s) objeto(s) no lugar. Em uma concretização, o suporte é construído de um material que é resistente a ataque do banho corrosivo.[0087] As used herein, the term "support" indicates a member that holds other object(s) in place. In one embodiment, the support is constructed of a material that is resistant to corrosive bath attack.
[0088] Conforme aqui usado, o termo "cátodo" indica o eletrodo negativo ou terminal pelo qual a corrente deixa uma célula eletrolítica. Em algumas concretizações, os cátodos são construídos de um material eletricamente condutivo. Alguns exemplos não limitativos do material do cátodo incluem carbono, cermet, material(ais) cerâmicos, material(ais) metálico(s), e combinações dos mesmos. Em uma concretização, o cátodo é construído de um composto de boreto de metal de transição, por exemplo, TiB2. Em algumas concretizações, o cátodo é eletricamente conectado através do fundo da célula (por exemplo, barra coletora de corrente e barramento elétrico). Em algumas concretizações, o cátodo compreende um corpo com duas faces opostas geralmente planares e uma borda perimétrica (por exemplo, plana ou arredondada) que circunda as duas faces planares. Em algumas concretizações, os cátodos compreendem placas.[0088] As used herein, the term "cathode" indicates the negative electrode or terminal through which current leaves an electrolytic cell. In some embodiments, the cathodes are constructed of an electrically conductive material. Some non-limiting examples of cathode material include carbon, cermet, ceramic material(s), metallic material(s), and combinations thereof. In one embodiment, the cathode is constructed of a transition metal boride compound, e.g., TiB2. In some embodiments, the cathode is electrically connected through the bottom of the cell (e.g., current collector bar and electrical bus). In some embodiments, the cathode comprises a body with two opposing generally planar faces and a perimeter edge (e.g., flat or rounded) surrounding the two planar faces. In some embodiments, the cathodes comprise plates.
[0089] Conforme aqui usado, o termo "conjunto de cátodos" refere- se ao cátodo (por exemplo, bloco de cátodo), à barra coletora de corrente, ao barramento elétrico, e a combinações dos mesmos.[0089] As used herein, the term "cathode assembly" refers to the cathode (e.g., cathode block), the current collector bar, the electrical bus, and combinations thereof.
[0090] Conforme aqui usado, "barra coletora de corrente" refere-se a uma barra que coleta corrente da célula. Em um exemplo não limitativo, a barra coletora de corrente coleta corrente do cátodo e transfere a corrente para o barramento elétrico para remover a corrente do sistema.[0090] As used herein, "current collector bar" refers to a bar that collects current from the cell. In a non-limiting example, the current collector bar collects current from the cathode and transfers the current to the electrical bus to remove current from the system.
[0091] Conforme aqui usado, o termo "banho de eletrólito" refere- se a um banho liquefeito apresentando pelo menos uma espécie de metal a ser reduzido (por exemplo, via um processo de eletrólise). Um exemplo não limitativo da composição de banho eletrolítico inclui NaF, AlF3, CaF2, MgF2, LiF, KF, e combinações dos mesmos - com uma albumina dissolvida.[0091] As used herein, the term "electrolyte bath" refers to a liquefied bath featuring at least one species of metal to be reduced (e.g., via an electrolysis process). A non-limiting example of the electrolyte bath composition includes NaF, AlF3, CaF2, MgF2, LiF, KF, and combinations thereof - with a dissolved albumin.
[0092] Conforme aqui usado, o termo "fundido" indica em uma forma fluida (por exemplo, líquido) através da aplicação de calor. Como um exemplo não limitativo, o banho eletrolítico está na forma fundida (por exemplo, pelo menos cerca de 750°C). Como outro exemplo não limitativo, o banho de eletrólito está na forma fundida (por exemplo, de não mais do que cerca de 1000°C). Como outro exemplo, o produto de metal (por exemplo, alumínio) que se forma no fundo da célula (por exemplo, às vezes, chamado de "acolchoamento de metal") está na forma fundida.[0092] As used herein, the term "molten" indicates in a fluid form (e.g., liquid) through the application of heat. As a non-limiting example, the electrolytic bath is in molten form (e.g., at least about 750°C). As another non-limiting example, the electrolyte bath is in molten form (e.g., no more than about 1000°C). As another example, the metal product (e.g., aluminum) that forms at the bottom of the cell (e.g., sometimes called "metal padding") is in molten form.
[0093] Conforme usado aqui, o termo "produto de metal" indica que o produto que é produzido por eletrólise. Em uma concretização, o produto de metal se forma no fundo da célula de eletrólise como um acolchoamento de metal. Alguns exemplos não limitativos de produtos de metal incluem metais de terras raras e metais não ferrosos (por exemplo, alumínio, níquel, magnésio, cobre e zinco). Em algumas concretizações, o produto de metal inclui impurezas (por exemplo, Fe, Si, Ni, Mn, e outros no produto de metal Al).[0093] As used herein, the term "metal product" indicates the product that is produced by electrolysis. In one embodiment, the metal product forms at the bottom of the electrolysis cell as a metal pad. Some non-limiting examples of metal products include rare earth metals and non-ferrous metals (e.g., aluminum, nickel, magnesium, copper, and zinc). In some embodiments, the metal product includes impurities (e.g., Fe, Si, Ni, Mn, and others in the metal product Al).
[0094] Conforme aqui usado, o termo "parede lateral" indica a parede de uma célula de eletrólise. Em algumas concretizações, a parede lateral corre parametricamente em torno do fundo da célula e se estende para cima a partir do fundo da célula para definir o corpo da célula de eletrólise e definir o volume onde o banho de eletrólito é mantido. Em algumas concretizações, a parede lateral inclui um revestimento externo, uma embalagem de isolamento térmico, e uma parede interna. Em algumas concretizações, a parede lateral e o fundo de célula são configurados para entrar em contato e reter o banho de eletrólito fundido e o produto de metal (por exemplo, acolchoamento de metal).[0094] As used herein, the term "side wall" indicates the wall of an electrolysis cell. In some embodiments, the side wall runs parametrically around the bottom of the cell and extends upward from the bottom of the cell to define the body of the electrolysis cell and define the volume where the electrolyte bath is maintained. In some embodiments, the side wall includes an outer shell, a thermal insulation package, and an inner wall. In some embodiments, the side wall and cell bottom are configured to contact and retain the molten electrolyte bath and the metal product (e.g., metal padding).
[0095] Conforme aqui usado, o termo "revestimento externo" indica uma porção de cobertura de proteção mais externa da parede lateral. Em uma concretização, o revestimento externo é a cobertura protetora da parede interna da célula de eletrólise. Como exemplos não limitativos, o revestimento externo é construído de um material duro que encerra a célula (por exemplo, aço).[0095] As used herein, the term "outer skin" indicates an outermost protective covering portion of the side wall. In one embodiment, the outer shell is the protective covering of the inner wall of the electrolysis cell. As non-limiting examples, the outer shell is constructed of a hard material that encloses the cell (e.g., steel).
[0096] Conforme aqui usado, o termo "conjunto de ânodos" indica um conjunto para reter pelo menos um ânodo. Em algumas concretizações, o conjunto de ânodos inclui um suporte de ânodo e uma pluralidade de ânodos.[0096] As used herein, the term "anode assembly" indicates an assembly for retaining at least one anode. In some embodiments, the anode assembly includes an anode holder and a plurality of anodes.
[0097] Conforme aqui usado, o termo "conjunto de cátodos" indica um conjunto para reter pelo menos um cátodo. Em algumas concretizações, o conjunto de cátodos inclui um suporte de cátodo e uma pluralidade de cátodos.[0097] As used herein, the term "cathode assembly" indicates an assembly for retaining at least one cathode. In some embodiments, the cathode assembly includes a cathode holder and a plurality of cathodes.
[0098] Conforme aqui usado, o termo "corrente" indica corrente direta elétrica.[0098] As used herein, the term "current" indicates direct electrical current.
[0099] Em algumas concretizações, o termo "resistência de célula" indica a resistência elétrica de uma célula de eletrólise.[0099] In some embodiments, the term "cell resistance" indicates the electrical resistance of an electrolysis cell.
[00100] Em algumas concretizações, o termo "sinal" indica um impulso elétrico indicativo de uma medição.[00100] In some embodiments, the term "signal" indicates an electrical impulse indicative of a measurement.
[00101] Em algumas concretizações, o termo "sinal de resistência de célula" indica um impulso elétrico indicativo da resistência elétrica em uma célula de eletrólise.[00101] In some embodiments, the term "cell resistance signal" indicates an electrical impulse indicative of electrical resistance in an electrolysis cell.
[00102] Conforme aqui usado, o termo "produzir" (por exemplo, fabricar) indica: Em algumas concretizações, um ou mais métodos da presente descrição incluem a etapa de produzir um produto de metal a partir do banho de eletrólito fundido (por exemplo, metal de alumínio).[00102] As used herein, the term "produce" (e.g., manufacture) indicates: In some embodiments, one or more methods of the present description include the step of producing a metal product from the molten electrolyte bath (e.g. , aluminum metal).
[00103] A Figura 1 mostra uma seção transversal esquemática de uma célula eletrolítica 100 para produzir metal de alumínio com a redução eletroquímica de alumina usando um ânodo e um cátodo. Em algumas concretizações, o ânodo é um ânodo inerte. Alguns exemplos não limitativos de composições de ânodo inerte incluem cerâmica, metal, cermet, e/ou combinações dos mesmos. Alguns exemplos não limitativos de composições de ânodo inerte são providos nas Patentes Norte-Americanas No. 4.374.050, 4.374.761, 4.399.008, 4.455.211, 4.582.585, 4.584.172, 4.620.905, 5.279.715, 5.794.112 e 5.865.980, atribuídas ao cessionário do presente pedido. Em algumas concretizações, o ânodo é um eletrodo que envolve oxigênio. Um eletrodo que envolve oxigênio é um eletrodo que produz oxigênio durante a eletrólise. Em algumas concretizações, o cátodo é um cátodo molhável. Em algumas concretizações, os materiais molháveis de alumínio são materiais apresentando um ângulo de contato com alumínio fundido de não mais do que 90 graus no eletrólito fundido. Alguns exemplos não limitativos de materiais molháveis podem compreender um ou mais de TiB2, ZrB2, HfB2, SrB2, materiais carbonados, e combinações dos mesmos.[00103] Figure 1 shows a schematic cross-section of an electrolytic cell 100 for producing aluminum metal with the electrochemical reduction of alumina using an anode and a cathode. In some embodiments, the anode is an inert anode. Some non-limiting examples of inert anode compositions include ceramic, metal, cermet, and/or combinations thereof. Some non-limiting examples of inert anode compositions are provided in U.S. Patent 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, 5,794,112 and 5,865,980, attributed to the assignee of this application. In some embodiments, the anode is an electrode involving oxygen. An oxygen-enveloping electrode is an electrode that produces oxygen during electrolysis. In some embodiments, the cathode is a wettable cathode. In some embodiments, aluminum wettable materials are materials having a contact angle with molten aluminum of no more than 90 degrees in the molten electrolyte. Some non-limiting examples of wettable materials may comprise one or more of TiB2, ZrB2, HfB2, SrB2, carbonaceous materials, and combinations thereof.
[00104] A célula eletrolítica 100 apresenta pelo menos um módulo de ânodo 102. Em algumas concretizações, o módulo de ânodo 102 apresenta pelo menos um ânodo 104. A célula eletrolítica 100 ainda compreende pelo menos um módulo de cátodo 106. Em algumas concretizações, o módulo de cátodo 106 apresenta pelo menos um cátodo 108. Em algumas concretizações, pelo menos um módulo de ânodo 102 é suspenso acima de pelo menos um módulo de cátodo 106. O cátodo 108 é posicionado no reservatório de célula 110. Os cátodos 108 se estendem para cima na direção do módulo de ânodo 102. Enquanto ânodos 104 e cátodos 108 de um número específico são mostrados nas várias concretizações da presente descrição, qualquer número de ânodos 104 e cátodos 108 maior ou igual a 1 pode ser usado para definir um módulo de ânodo 102 ou um módulo de cátodo 106, respectivamente. O reservatório de célula 110 tipicamente apresenta um revestimento de aço 118 e é revestido com material isolante 120, material refratário 122 e material de parede lateral 124. O reservatório de célula 110 é capaz de reter um banho de eletrólito fundido (mostrados diagramaticamente pela linha tracejada 126) e um acolchoamento de metal de alumínio fundido no mesmo. Porções de uma barra de ânodo 128 que supre corrente elétrica para os módulos de ânodo 102 são mostradas pressionadas em contato elétrico com hastes de ânodos 130 dos módulos de ânodo 102. As hastes de ânodo 130 são estrutural e eletricamente conectadas a uma placa de distribuição de ânodo 122, à qual é conectada a camada de isolamento térmico 134. Os ânodos 104 se estendem através da camada de isolamento térmico 134 e entram em contato com a placa de distribuição de ânodo 132 de forma mecânica e elétrica. A barra de ânodo 128 conduziria corrente elétrica direta de uma fonte de energia adequada 136 através das hastes de ânodo 130, da placa de distribuição de ânodo 132, dos elementos de ânodo, e do eletrólito 126 para os cátodos 108 e daí através do suporte de cátodo 112, dos blocos de cátodo 114 e das barras coletoras de corrente de cátodo 116 para o outro polo da fonte de energia elétrica 136. Os ânodos 104 de cada módulo de ânodo 102 estão em continuidade elétrica. Similarmente, os cátodos 108 de cada módulo de cátodo 106 estão em continuidade elétrica. Os módulos de ânodo 102 podem ser levantados e baixados por um aparelho de posicionamento para ajustar sua posição com relação aos módulos de cátodo 106 para ajustar a sobreposição de ânodo-cátodo (ACO).[00104] The electrolytic cell 100 has at least one anode module 102. In some embodiments, the anode module 102 has at least one anode 104. The electrolytic cell 100 further comprises at least one cathode module 106. In some embodiments, the cathode module 106 has at least one cathode 108. In some embodiments, at least one anode module 102 is suspended above the at least one cathode module 106. The cathode 108 is positioned in the cell reservoir 110. The cathodes 108 extend upward toward the anode module 102. While anodes 104 and cathodes 108 of a specific number are shown in the various embodiments of the present disclosure, any number of anodes 104 and cathodes 108 greater than or equal to 1 may be used to define a module of anode 102 or a cathode module 106, respectively. The cell reservoir 110 typically features a steel liner 118 and is lined with insulating material 120, refractory material 122, and sidewall material 124. The cell reservoir 110 is capable of holding a bath of molten electrolyte (shown diagrammatically by the dashed line 126) and a die-cast aluminum metal padding thereon. Portions of an anode rod 128 that supplies electrical current to the anode modules 102 are shown pressed into electrical contact with anode rods 130 of the anode modules 102. The anode rods 130 are structurally and electrically connected to a distribution board. anode 122, to which the thermal insulation layer 134 is connected. The anodes 104 extend through the thermal insulation layer 134 and contact the anode distribution plate 132 mechanically and electrically. The anode bar 128 would conduct direct electrical current from a suitable power source 136 through the anode rods 130, the anode distribution plate 132, the anode elements, and the electrolyte 126 to the cathodes 108 and thence through the cathode 112, from the cathode blocks 114 and from the cathode current collector bars 116 to the other pole of the electrical power source 136. The anodes 104 of each anode module 102 are in electrical continuity. Similarly, the cathodes 108 of each cathode module 106 are in electrical continuity. The anode modules 102 may be raised and lowered by a positioning apparatus to adjust their position relative to the cathode modules 106 to adjust the anode-cathode overlap (ACO).
[00105] Em algumas concretizações, os cátodos 108 são sustentados em um suporte de cátodo 112. Em algumas concretizações, o suporte de cátodo 112 é retido em um fundo do reservatório de célula 110. Em algumas concretizações, os suportes de cátodo 112 são fixamente acoplados ao fundo da célula eletrolítica 100. Em algumas concretizações, o suporte de cátodo 112 entra em contato com pelo menos um acolchoamento de metal ou um banho de eletrólito fundido 126 dentro do reservatório de célula 110. Em algumas concretizações, o suporte de cátodo 112 se apoia em blocos de cátodo 114, por exemplo, formados de material carbonado em continuidade elétrica com uma ou mais barras coletoras de corrente de cátodo 116. Em algumas concretizações, os blocos de cátodo 114 são fixamente acoplados ao fundo da célula eletrolítica 100. Em algumas concretizações, o suporte de cátodo 112 é integralmente formado com blocos de cátodo 114, onde o bloco de cátodo 114 é parte do suporte de cátodo 112. Em algumas concretizações, o suporte de cátodo 112 é acoplado aos blocos de cátodo 114.[00105] In some embodiments, the cathodes 108 are supported in a cathode support 112. In some embodiments, the cathode support 112 is retained in a bottom of the cell reservoir 110. In some embodiments, the cathode supports 112 are fixedly coupled to the bottom of the electrolytic cell 100. In some embodiments, the cathode holder 112 contacts at least one metal pad or a molten electrolyte bath 126 within the cell reservoir 110. In some embodiments, the cathode holder 112 rests on cathode blocks 114, for example, formed of carbonaceous material in electrical continuity with one or more cathode current collector bars 116. In some embodiments, the cathode blocks 114 are fixedly coupled to the bottom of the electrolytic cell 100. In In some embodiments, the cathode support 112 is integrally formed with cathode blocks 114, where the cathode block 114 is part of the cathode support 112. In some embodiments, the cathode support 112 is coupled to the cathode blocks 114.
[00106] Em algumas concretizações, o suporte de cátodo 112 compreende um corpo apresentando um fundo de suporte. Em algumas concretizações, o fundo de suporte é configurado para ficar em comunicação com o fundo da célula de eletrólise. O corpo do suporte de cátodo 112 ainda compreende um topo de suporte, oposto ao fundo de suporte, apresentando uma área de fixação de cátodos configurada para reter uma pluralidade de placas de cátodo na mesma.[00106] In some embodiments, the cathode support 112 comprises a body having a support bottom. In some embodiments, the support bottom is configured to be in communication with the bottom of the electrolysis cell. The cathode support body 112 further comprises a support top, opposite the support bottom, having a cathode holding area configured to retain a plurality of cathode plates therein.
[00107] A Figura 2 representa uma seção transversal de uma área de fixação de cátodos de um suporte de cátodo de acordo com uma concretização da presente descrição. A Figura 3 representa uma vista de topo do suporte de cátodo mostrado na Figura 2 de acordo com uma concretização da presente descrição. Em algumas concretizações, conforme representado nas Figuras 2 e 3, um bloco de cátodo 300 compreende um corpo 202 apresentando um fundo de suporte 204, configurado para estar em comunicação com o fundo da célula de eletrólise, e um topo de suporte 206 oposto ao fundo do suporte 204. O topo de suporte 206 compreende uma área de fixação de cátodos 208. A área de fixação de cátodos 208 compreende pelo menos uma ranhura de superfície 210 formada na superfície superior 212 do bloco de cátodo 200. Cada ranhura 210 é configurada em uma profundidade suficiente para reter uma placa de cátodo (não mostrada nas Figuras 2 e 3). Em algumas concretizações, a profundidade da ranhura 210, conforme medida a partir da superfície superior 212 para um fundo 214 da ranhura 210 é de cerca de 25,4 mm (1 polegada) a cerca de 203,2 mm (8 polegadas), ou cerca de 50,8 mm (2 polegadas) a cerca de 203,2 mm (8 polegadas), ou cerca de 76,2 mm (3 polegadas) a cerca de 203,2 mm (8 polegadas), ou cerca de 101,6 mm (4 polegadas) a cerca de 203,2 mm (8 polegadas), ou cerca de 127 mm (5 polegadas) a cerca de 203,2 mm (8 polegadas), ou cerca de 152,4 mm (6 polegadas) a cerca de 203,2 mm (8 polegadas), ou cerca de 177,8 mm (7 polegadas) a 203,2 mm (8 polegadas), ou cerca de 25,4 mm (1 polegada) a cerca de 177,8 mm (7 polegadas), ou cerca de 25,4 mm (1 polegada) a cerca de 152,4 mm (6 polegadas), ou cerca de 25,4 mm (1 polegada) a cerca de 127 mm (5 polegadas), ou cerca de 25,4 mm (1 polegada) a cerca de 101,6 mm (4 polegadas), ou cerca de 25,4 mm (1 polegada) a cerca de 76,2 mm (3 polegadas), ou cerca de 25,4 mm (1 polegada) a cerca de 50,8 mm (2 polegadas). Em algumas concretizações, o comprimento e largura da ranhura 210 são dependentes do comprimento e da espessura da placa de cátodo que será retida na ranhura 210. Em algumas concretizações, o comprimento e a largura da ranhura 210 se casam com a dimensão correspondente do cátodo. Em algumas concretizações, a placa de cátodo tem uma espessura de cerca de 3,175 mm (1/8 polegadas) a cerca de 25,4 mm (1 polegada), ou de cerca de 6,35 mm (1/4 polegadas) a cerca de 25,4 mm (1 polegada), ou cerca de 12,7 mm (1/2 polegadas) a cerca de 25,4 mm (1 polegada), ou cerca de 3,175 mm (1/8 polegadas) a cerca de 12,7 mm (1/2 polegadas), ou cerca de 3,175 mm (1/8 polegadas) a cerca de 6,35 mm (1/4 polegadas).[00107] Figure 2 represents a cross-section of a cathode fixing area of a cathode support according to an embodiment of the present description. Figure 3 represents a top view of the cathode support shown in Figure 2 in accordance with an embodiment of the present description. In some embodiments, as depicted in Figures 2 and 3, a cathode block 300 comprises a body 202 having a bottom support 204, configured to be in communication with the bottom of the electrolysis cell, and a top support 206 opposite the bottom. of the support 204. The support top 206 comprises a cathode attachment area 208. The cathode attachment area 208 comprises at least one surface groove 210 formed on the upper surface 212 of the cathode block 200. Each groove 210 is configured in deep enough to retain a cathode plate (not shown in Figures 2 and 3). In some embodiments, the depth of the groove 210 as measured from the top surface 212 to a bottom 214 of the groove 210 is from about 25.4 mm (1 inch) to about 203.2 mm (8 inches), or about 50.8 mm (2 inches) to about 203.2 mm (8 inches), or about 76.2 mm (3 inches) to about 203.2 mm (8 inches), or about 101, 6 mm (4 inches) to about 203.2 mm (8 inches), or about 127 mm (5 inches) to about 203.2 mm (8 inches), or about 152.4 mm (6 inches) to about 203.2 mm (8 inches), or about 177.8 mm (7 inches) to 203.2 mm (8 inches), or about 25.4 mm (1 inch) to about 177.8 mm (7 inches), or about 25.4 mm (1 inch) to about 152.4 mm (6 inches), or about 25.4 mm (1 inch) to about 127 mm (5 inches), or about 25.4 mm (1 inch) to about 101.6 mm (4 inches), or about 25.4 mm (1 inch) to about 76.2 mm (3 inches), or about 25 .4 mm (1 inch) to about 50.8 mm (2 inches). In some embodiments, the length and width of the slot 210 are dependent on the length and thickness of the cathode plate that will be retained in the slot 210. In some embodiments, the length and width of the slot 210 match the corresponding dimension of the cathode. In some embodiments, the cathode plate has a thickness of from about 3.175 mm (1/8 inch) to about 25.4 mm (1 inch), or from about 6.35 mm (1/4 inch) to about from 25.4 mm (1 inch), or about 12.7 mm (1/2 inch) to about 25.4 mm (1 inch), or about 3.175 mm (1/8 inch) to about 12 .7 mm (1/2 inch), or about 3.175 mm (1/8 inch) to about 6.35 mm (1/4 inch).
[00108] Em algumas concretizações, o suporte de cátodo compreende uma pluralidade de pinos. A Figura 4 representa uma vista de topo de uma pluralidade de pinos 402 que sustenta uma placa de cátodo 404 em um bloco de cátodo 400 de acordo com uma concretização. Em algumas concretizações, a placa de cátodo 404 é planar e sustentada em uma configuração vertical. Em algumas concretizações, a placa de cátodo 404 é não planar e sustentada em uma configuração vertical. A Figura 5 é uma vista frontal da concretização mostrada na Figura 4. Em algumas concretizações, conforme representado na Figura 6, um pino 402 compreende um corpo 602, um topo de pino 604 e um fundo de pino 606. Em algumas concretizações, o corpo 602 é compreendido de diboreto de titânio (TiB2). Em algumas concretizações, o corpo 602 é compreendido do mesmo material que as placas de cátodo.[00108] In some embodiments, the cathode support comprises a plurality of pins. Figure 4 represents a top view of a plurality of pins 402 supporting a cathode plate 404 in a cathode block 400 in accordance with one embodiment. In some embodiments, the cathode plate 404 is planar and supported in a vertical configuration. In some embodiments, the cathode plate 404 is non-planar and supported in a vertical configuration. Figure 5 is a front view of the embodiment shown in Figure 4. In some embodiments, as depicted in Figure 6, a pin 402 comprises a body 602, a pin top 604, and a pin bottom 606. In some embodiments, the body 602 is comprised of titanium diboride (TiB2). In some embodiments, the body 602 is comprised of the same material as the cathode plates.
[00109] Em algumas concretizações, conforme representado nas Figuras 7-10, cada fundo de pino 606 é retido pelo fundo da célula de eletrólise ou pelo bloco de cátodo. A Figura 7 é uma vista de topo de pinos 402 que sustentam uma placa de cátodo 404 em um bloco de cátodo 400 de acordo com uma concretização da presente descrição. A Figura 8 é uma vista frontal da concretização mostrada na Figura 7. A Figura 9 é uma vista lateral da concretização mostrada nas Figuras 7 e 8. A Figura 10 é uma vista em perspectiva da concretização mostrada nas Figuras 7, 8 e 9. Em algumas concretizações, conforme representado nas Figuras 7-10, os topos de pino 604 são configurados em relação espaçada um com relação ao outro para sustentar uma placa de cátodo 404. Em algumas concretizações, os fundos de pino 606 são embutidos dentro de aberturas correspondentes no suporte de cátodo.[00109] In some embodiments, as depicted in Figures 7-10, each pin bottom 606 is retained by the bottom of the electrolysis cell or the cathode block. Figure 7 is a top view of pins 402 supporting a cathode plate 404 in a cathode block 400 in accordance with an embodiment of the present description. Figure 8 is a front view of the embodiment shown in Figure 7. Figure 9 is a side view of the embodiment shown in Figures 7 and 8. Figure 10 is a perspective view of the embodiment shown in Figures 7, 8 and 9. In In some embodiments, as depicted in Figures 7-10, the pin tops 604 are configured in spaced relationship to each other to support a cathode plate 404. In some embodiments, the pin bottoms 606 are embedded within corresponding openings in the cathode support.
[00110] Em algumas concretizações, os pinos 402 são colocados nos furos que são perfurados diretamente no bloco de cátodo 400. Em algumas concretizações, o diâmetro dos furos é substancialmente igual ao diâmetro de todo um pino 402 ou do fundo de pino 606. Em algumas concretizações, o diâmetro do furo que retém o fundo de pino 606 é maior do que o diâmetro do fundo de pino 606. Em algumas concretizações, visto que o pino 402 é aquecido durante a operação da célula eletrolítica, a expansão do pino 402 é maior do que a expansão do furo, resultando assim em um ajuste apertado do pino 402 dentro do furo correspondente.[00110] In some embodiments, the pins 402 are placed in holes that are drilled directly into the cathode block 400. In some embodiments, the diameter of the holes is substantially equal to the diameter of an entire pin 402 or the bottom of the pin 606. In In some embodiments, the diameter of the hole retaining the pin bottom 606 is larger than the diameter of the pin bottom 606. In some embodiments, because the pin 402 is heated during operation of the electrolytic cell, expansion of the pin 402 is greater than the expansion of the hole, thus resulting in a tight fit of the pin 402 within the corresponding hole.
[00111] Em algumas concretizações, conforme representado nas Figuras 4-5 e nas Figuras 7-10, a pluralidade de pinos 402 inclui um primeiro conjunto de pinos 406 e um segundo conjunto de pinos 408. Em algumas concretizações, um conjunto de pinos, isto é, um primeiro conjunto de pinos 406 ou segundo conjunto de pinos 408, são dois ou mais pinos 402 e outro é um ou mais pinos 402. Em algumas concretizações, a combinação do primeiro conjunto de pinos 406 e do segundo conjunto de pinos 408 são três ou mais pinos 406. Em algumas concretizações, conforme representado nas Figuras 4-5 e Figuras 7-10, o primeiro conjunto de pinos 406 são dois pinos 402 e o segundo conjunto de pinos 408 são dois pinos 402.[00111] In some embodiments, as depicted in Figures 4-5 and Figures 7-10, the plurality of pins 402 includes a first set of pins 406 and a second set of pins 408. In some embodiments, a set of pins, that is, a first set of pins 406 or a second set of pins 408 are two or more pins 402 and another is one or more pins 402. In some embodiments, the combination of the first set of pins 406 and the second set of pins 408 are three or more pins 406. In some embodiments, as depicted in Figures 4-5 and Figures 7-10, the first set of pins 406 are two pins 402 and the second set of pins 408 are two pins 402.
[00112] Em algumas concretizações, conforme mostrado nas Figuras 4-5 e Figuras 7-10, os fundos de pino do primeiro conjunto de pinos 406 são dispostos em uma formação linear no bloco de cátodo 400 (por exemplo, o suporte de cátodo). Em algumas concretizações, conforme mostrado nas Figuras 4-5 e Figura 7-10, os fundos de pino do segundo conjunto de pinos 408 são dispostos em uma formação linear no bloco de cátodo 400. Em algumas concretizações, a formação linear dos fundos de pino do primeiro conjunto de pinos 406 é paralela à formação linear dos fundos de pino do segundo conjunto de pinos 408. Em algumas concretizações, conforme mostrado nas Figuras 4-5, o primeiro conjunto de pinos 406 e o segundo conjunto de pinos 408 são localizados nos lados opostos do bloco de cátodo 400 substancialmente na mesma posição do bloco de cátodo 400. Em algumas concretizações, conforme mostrado nas Figuras 7-10, o primeiro conjunto de pinos 406 e o segundo conjunto de pinos 408 são localizados em lados opostos do bloco de cátodo 400 em posições de deslocação relativas entre si.[00112] In some embodiments, as shown in Figures 4-5 and Figures 7-10, the pin bottoms of the first set of pins 406 are arranged in a linear formation on the cathode block 400 (e.g., the cathode holder). . In some embodiments, as shown in Figures 4-5 and Figure 7-10, the pin bottoms of the second set of pins 408 are arranged in a linear formation on the cathode block 400. In some embodiments, the linear formation of the pin bottoms of the first set of pins 406 is parallel to the linear formation of the pin bottoms of the second set of pins 408. In some embodiments, as shown in Figures 4-5, the first set of pins 406 and the second set of pins 408 are located at the opposite sides of the cathode block 400 in substantially the same position as the cathode block 400. In some embodiments, as shown in Figures 7-10, the first set of pins 406 and the second set of pins 408 are located on opposite sides of the cathode block 400. cathode 400 in displacement positions relative to each other.
[00113] Em algumas concretizações, a placa de cátodo pode ser sustentada por uma pluralidade de pinos, conforme discutido acima com relação às Figuras 4-5 e Figuras 7-10, e pode ser embutida em ranhuras formadas no bloco de cátodo, conforme discutido com relação às Figuras 2-3. A Figura 11 é uma vista em seção transversal de uma pluralidade de pinos 402 que sustentam as placas de cátodo 404 que são embutidos em um bloco de cátodo 400. O bloco de cátodo 400 compreende uma área de fixação de cátodos 208. A área de fixação de cátodos 208 compreende ranhuras de superfície 210 formadas na superfície superior 212 do bloco de cátodo 200. Uma porção da placa de cátodo 404 é retida nas ranhuras de superfície 210. A Figura 12 é uma vista de topo do bloco de cátodo mostrado na Figura 11. Em algumas concretizações, conforme mostrado na Figura 12, algumas placas de cátodo 404 são sustentadas por um primeiro conjunto de pinos 406 e um segundo conjunto de pinos 408 localizados nos lados opostos da placa de cátodo 404 substancialmente na mesma posição no bloco de cátodo 400, enquanto outras placas de cátodo 404 são sustentadas por um primeiro conjunto de pinos 406 e um segundo conjunto de pinos 408 localizados nos lados opostos da placa de cátodo 404 nas posições de deslocação entre si.[00113] In some embodiments, the cathode plate may be supported by a plurality of pins, as discussed above with respect to Figures 4-5 and Figures 7-10, and may be embedded in grooves formed in the cathode block, as discussed with respect to Figures 2-3. 11 is a cross-sectional view of a plurality of pins 402 supporting cathode plates 404 that are embedded in a cathode block 400. The cathode block 400 comprises a cathode clamping area 208. The clamping area Figure 12 is a top view of the cathode block shown in Figure 11. Figure 12 is a top view of the cathode block shown in Figure 11. In some embodiments, as shown in Figure 12, some cathode plates 404 are supported by a first set of pins 406 and a second set of pins 408 located on opposite sides of the cathode plate 404 in substantially the same position in the cathode block 400. , while other cathode plates 404 are supported by a first set of pins 406 and a second set of pins 408 located on opposite sides of the cathode plate 404 in offset positions relative to each other.
[00114] Em algumas concretizações, a placa de cátodo é não planar. As Figuras 13 e 16 representam uma vista de topo de uma pluralidade de pinos 402 que sustentam uma placa de cátodo não planar 404 em um bloco de cátodo 400 de acordo com uma concretização adicional da presente descrição. A Figura 13 representa uma concretização que usa um total de quatro pinos para sustentar a placa de cátodo 404, com dois pinos em um lado da placa de cátodo 404 e dois pinos em um lado oposto da placa de cátodo 404. A Figura 16 representa uma concretização que usa um total de três pinos para sustentar a placa de cátodo, com dois pinos em um lado da placa de cátodo 404 e um pino em um lado oposto da placa de cátodo 404. A Figura 14 é uma vista em seção transversal ao longo da linha A-A da concretização mostrada na Figura 13. A Figura 15 é uma vista frontal da concretização mostrada na Figura 13. A Figura 17 é uma vista em seção transversal ao longo da linha A-A da concretização mostrada na Figura 16. A Figura 18 é uma vista frontal da concretização mostrada na Figura 16.[00114] In some embodiments, the cathode plate is non-planar. Figures 13 and 16 depict a top view of a plurality of pins 402 supporting a non-planar cathode plate 404 in a cathode block 400 in accordance with a further embodiment of the present description. Figure 13 depicts an embodiment that uses a total of four pins to support the cathode plate 404, with two pins on one side of the cathode plate 404 and two pins on an opposite side of the cathode plate 404. Figure 16 depicts a embodiment that uses a total of three pins to support the cathode plate, with two pins on one side of the cathode plate 404 and one pin on an opposite side of the cathode plate 404. Figure 14 is a cross-sectional view along of line A-A of the embodiment shown in Figure 13. Figure 15 is a front view of the embodiment shown in Figure 13. Figure 17 is a cross-sectional view along line A-A of the embodiment shown in Figure 16. Figure 18 is a front view of the embodiment shown in Figure 16.
[00115] Em algumas concretizações, os topos de pino dos pinos são configurados para sustentar a placa de cátodo não planar em uma configuração vertical. Em algumas concretizações, o primeiro conjunto de pinos e o segundo conjunto de pinos, cada qual compreendendo um primeiro pino apresentando um topo de pino com uma primeira forma e um segundo pino apresentando um topo de pino com uma segunda forma, onde a primeira forma é diferente da segunda forma. Em algumas concretizações, o topo de pino do primeiro pino tem um primeiro diâmetro e o topo de pino do segundo pino tem um segundo diâmetro. Em algumas concretizações, o primeiro diâmetro é diferente do segundo diâmetro. Em algumas concretizações, os topos de pino 604 têm uma formação lateralmente não simétrica. Em algumas concretizações, o topo de pino 604 de pelo menos um pino da pluralidade de pinos tem um raio variado.[00115] In some embodiments, the pin tops of the pins are configured to support the non-planar cathode plate in a vertical configuration. In some embodiments, the first set of pins and the second set of pins, each comprising a first pin having a pin top of a first shape and a second pin having a pin top of a second shape, where the first shape is different from the second way. In some embodiments, the pin top of the first pin has a first diameter and the pin top of the second pin has a second diameter. In some embodiments, the first diameter is different from the second diameter. In some embodiments, the pin tops 604 have a laterally non-symmetrical formation. In some embodiments, the pin top 604 of at least one pin of the plurality of pins has a varying radius.
[00116] As Figuras 19-24 mostram exemplos de formas de pinos que podem ser usadas em certas concretizações, por exemplo, em concretizações onde a placa de cátodo é não planar. A forma do pino é dependente da curvatura da placa de cátodo não planar na posição no bloco de cátodo onde o pino será embutido. Por exemplo, as Figuras 19-20 mostram um pino exemplificativo 402, apresentando um fundo de pino 606 com um primeiro diâmetro e um topo de pino 604 apresentando um segundo diâmetro que é menor do que o primeiro diâmetro. Em algumas concretizações, o segundo diâmetro tem cerca de 0,508 mm (0,02 polegadas) menos do que o primeiro diâmetro ou, em algumas concretizações, 0,254 mm (0,01 polegada) menos do que o primeiro diâmetro. A Figura 21 mostra um pino exemplificativo 402 que apresenta um fundo de pino 606 com um primeiro diâmetro e um topo de pino 604 apresentando um segundo diâmetro que é igual ou substancialmente igual ao primeiro diâmetro. As Figuras 22-23 mostram um pino exemplificativo 402 apresentando um fundo de pino 606 com um primeiro diâmetro e um topo de pino 604 apresentando um segundo diâmetro que é maior do que o primeiro diâmetro. Em algumas concretizações, o segundo diâmetro tem cerca de 0,508 mm (0,02 polegadas) mais do que o primeiro diâmetro ou, em algumas concretizações, 0,025,4 mm (1 polegada) mais do que o primeiro diâmetro. A Figura 24 representa um pino exemplificativo 402, apresentando um fundo de pino 606 e um topo de pino 604, onde a linha de centro 2402 do fundo de pino 606 é deslocada da linha de centro 2404 do topo de pino 604. Em algumas concretizações, o pino exemplificativo 402 da Figura 24 tem um raio variado. Em algumas concretizações, o pino exemplificativo 402 da Figura 24 gira dentro de uma abertura formada no bloco de cátodo até que seja obtida uma folga desejada entre o pino e a placa de cátodo. Em algumas concretizações, o fundo de pino 606 e o topo de pino 604 dos pinos 402 mostrados nas Figuras 19-24 são integralmente formados.[00116] Figures 19-24 show examples of pin shapes that can be used in certain embodiments, for example, in embodiments where the cathode plate is non-planar. The shape of the pin is dependent on the curvature of the non-planar cathode plate at the position in the cathode block where the pin will be embedded. For example, Figures 19-20 show an exemplary pin 402, having a pin bottom 606 having a first diameter and a pin top 604 having a second diameter that is smaller than the first diameter. In some embodiments, the second diameter is about 0.508 mm (0.02 inches) less than the first diameter or, in some embodiments, 0.254 mm (0.01 inch) less than the first diameter. Figure 21 shows an exemplary pin 402 having a pin bottom 606 having a first diameter and a pin top 604 having a second diameter that is equal to or substantially equal to the first diameter. Figures 22-23 show an exemplary pin 402 having a pin bottom 606 having a first diameter and a pin top 604 having a second diameter that is larger than the first diameter. In some embodiments, the second diameter is about 0.508 mm (0.02 inches) larger than the first diameter or, in some embodiments, 0.025.4 mm (1 inch) larger than the first diameter. Figure 24 depicts an exemplary pin 402, featuring a pin bottom 606 and a pin top 604, where the centerline 2402 of the pin bottom 606 is offset from the centerline 2404 of the pin top 604. In some embodiments, the exemplary pin 402 of Figure 24 has a varied radius. In some embodiments, the exemplary pin 402 of Figure 24 rotates within an opening formed in the cathode block until a desired gap is obtained between the pin and the cathode plate. In some embodiments, the pin bottom 606 and the pin top 604 of the pins 402 shown in Figures 19-24 are integrally formed.
[00117] Em algumas concretizações, o fundo de pino 606 é embutido no bloco de cátodo 400 e o topo de pino 604 compreende dois dentes, onde a placa de cátodo é posicionada entre os dois dentes.[00117] In some embodiments, the pin bottom 606 is embedded in the cathode block 400 and the pin top 604 comprises two teeth, where the cathode plate is positioned between the two teeth.
[00118] A Figura 25 é uma vista de topo dos pinos 402 compreendendo dois dentes que sustentam uma placa de cátodo 404 em um bloco de cátodo 400 de acordo com uma concretização adicional. Cada pino 402 tem dois dentes no topo de pino 604 e a placa de cátodo 404 se apoia entre os dois dentes. A Figura 26 é uma vista em perspectiva de um dos pinos 402 mostrados na Figura 25. O pino 402 na Figura 26 compreende dois dentes 2602 (isto é, porções opostas que se estendem verticalmente) no topo de pino 604 definindo um espaço 2604 entre eles para reter uma placa de cátodo. A Figura 27 é uma vista frontal da concretização mostrada na Figura 25. A Figura 27 representa a placa de cátodo 404 levantada acima do bloco de cátodo 400 pelos pinos 402 que formam um fluxo através da porção 2702 sob a placa de cátodo 404 e entre os pinos 402. O fluxo através da porção 2702 provê um percurso de fluxo para pelo menos um produto de metal e um banho de eletrólito. A Figura 28 é uma vista lateral da concretização mostrada nas Figuras 25 e 27. A Figura 29 é uma perspectiva da concretização mostrada nas Figuras 25, 27 e 28.[00118] Figure 25 is a top view of pins 402 comprising two teeth supporting a cathode plate 404 in a cathode block 400 according to a further embodiment. Each pin 402 has two teeth on top of the pin 604 and the cathode plate 404 rests between the two teeth. Figure 26 is a perspective view of one of the pins 402 shown in Figure 25. Pin 402 in Figure 26 comprises two teeth 2602 (i.e., opposing vertically extending portions) on the top of pin 604 defining a space 2604 between them. to retain a cathode plate. Figure 27 is a front view of the embodiment shown in Figure 25. Figure 27 represents the cathode plate 404 raised above the cathode block 400 by pins 402 forming a flow through the portion 2702 under the cathode plate 404 and between the pins 402. Flow through portion 2702 provides a flow path for at least one metal product and an electrolyte bath. Figure 28 is a side view of the embodiment shown in Figures 25 and 27. Figure 29 is a perspective view of the embodiment shown in Figures 25, 27 and 28.
[00119] As Figuras 30-31 e as Figuras 32-35 mostram várias vistas de um pino apresentando dois dentes que pode ser usado em algumas concretizações. O pino 402 mostrado na Figura 30 e Figura 31 compreende um fundo de pino 606 que se ajusta em uma abertura formada no bloco de cátodo e um topo de pino 604 apresentando dois dentes 2602 (isto é, porções opostas que se estendem verticalmente) no tipo de pino 604 que define um espaço 2604 entre eles para reter uma placa de cátodo.[00119] Figures 30-31 and Figures 32-35 show various views of a pin having two teeth that can be used in some embodiments. The pin 402 shown in Figure 30 and Figure 31 comprises a pin bottom 606 that fits into an opening formed in the cathode block and a pin top 604 having two teeth 2602 (i.e., opposing vertically extending portions) in the type of pin 604 defining a space 2604 therebetween for retaining a cathode plate.
[00120] As Figuras 36-41 mostram várias vistas de um pino apresentando dois dentes que pode ser usado em algumas concretizações. As Figuras 36-40 mostram um pino 402 apresentando um fundo de pino 606 que se ajusta em uma abertura formada no bloco de cátodo e um topo de pino 604. A Figura 41 mostra o topo de pino 604 apresentando um corpo circular com dois dentes 2602 em uma primeira extremidade (isto é, porções opostas que se estendem verticalmente) que define um espaço 2604 entre eles para reter uma placa de cátodo e dois dentes 4102 em uma segunda extremidade oposta que definem um espaço 4101 entre eles, para acoplamento a um entalhe no pino 402.[00120] Figures 36-41 show several views of a pin having two teeth that can be used in some embodiments. Figures 36-40 show a pin 402 having a pin bottom 606 that fits into an opening formed in the cathode block and a pin top 604. Figure 41 shows the pin top 604 having a circular body with two teeth 2602 at a first end (i.e., opposite vertically extending portions) which define a space 2604 between them for retaining a cathode plate and two teeth 4102 at a second opposite end which define a space 4101 between them, for coupling to a notch on pin 402.
[00121] Em algumas concretizações, o suporte de cátodo compreende uma série de vigas montadas no bloco de cátodo. A Figura 42 mostra um bloco de cátodo 400 compreendendo uma série de vigas montadas no bloco de cátodo 400 de acordo com uma concretização da presente descrição. A série de vigas inclui vigas transversais 4202 e vigas de conector 4204. Em algumas concretizações, as vigas transversais 4202 e as vigas de conector 4204 são formadas de diboreto de titânio. Em algumas concretizações, porções das placas de cátodo 404 têm a forma de cunha para se ajustar dentro de ranhuras nas vigas transversais 4202. Em algumas concretizações, conforme representado na Figura 42., as placas de cátodo 404 são configuradas em uma configuração/relação de extremidade a extremidade espaçada entre si. Em algumas concretizações, as placas de cátodo 404 podem ser posicionadas de tal modo que a extremidade/borda de uma placa de cátodo toque a extremidade/bordas de placas de cátodo que se opõem a ela no outro lado. A Figura 43 é uma vista em seção transversal frontal parcial de uma placa de cátodo 404 apresentando uma cunha 4302 no fundo da placa de cátodo que entra em uma ranhura 4304 na viga transversal 4202 da Figura 42. A cunha apresenta uma conicidade de cerca de 2 a cerca de 10 graus a partir da linha central 4306. A Figura 44 mostra uma vista em perspectiva inferior da placa de cátodo com uma cunha, conforme mostrado na Figura 43.[00121] In some embodiments, the cathode support comprises a series of beams mounted to the cathode block. Figure 42 shows a cathode block 400 comprising a series of beams mounted on the cathode block 400 in accordance with an embodiment of the present description. The series of beams includes cross beams 4202 and connector beams 4204. In some embodiments, the cross beams 4202 and connector beams 4204 are formed from titanium diboride. In some embodiments, portions of the cathode plates 404 are wedge-shaped to fit within slots in the cross beams 4202. In some embodiments, as depicted in Figure 42, the cathode plates 404 are configured in a configuration/relationship of end to end spaced apart. In some embodiments, the cathode plates 404 may be positioned such that the end/edge of one cathode plate touches the end/edges of cathode plates opposing it on the other side. Figure 43 is a partial front cross-sectional view of a cathode plate 404 having a wedge 4302 at the bottom of the cathode plate that enters a groove 4304 in the crossbeam 4202 of Figure 42. The wedge has a taper of about 2 about 10 degrees from centerline 4306. Figure 44 shows a bottom perspective view of the cathode plate with a wedge as shown in Figure 43.
[00122] A Figura 49 mostra outra concretização de um cátodo formado de um arranjo de telhas de cátodo. Cada telha é intertravada em telhas adjacentes. Em algumas concretizações, duas ou mais telhas são conectadas ao bloco de cátodo. As telhas acima da lama poderão ser reutilizadas, visto que elas não ficarão presas na lama quando a célula for resfriada.[00122] Figure 49 shows another embodiment of a cathode formed from an arrangement of cathode tiles. Each tile is interlocked into adjacent tiles. In some embodiments, two or more tiles are connected to the cathode block. The tiles above the mud can be reused as they will not get stuck in the mud when the cell is cooled.
[00123] Em algumas concretizações, uma placa de cátodo é compreendida de múltiplas placas de cátodo. A Figura 45 é uma vista frontal de três placas de cátodo intertravadas 404. Em algumas concretizações, a placa de cátodo é compreendida de uma matriz de telhas de cátodo. As Figuras 48 e 49 mostram um cátodo formado de uma matriz de telhas de cátodo 4802. Em algumas concretizações, pelo menos duas placas de cátodo 404 ou telhas de cátodo 4802 são mecanicamente intertravadas entre si.[00123] In some embodiments, a cathode plate is comprised of multiple cathode plates. Figure 45 is a front view of three interlocking cathode plates 404. In some embodiments, the cathode plate is comprised of an array of cathode tiles. Figures 48 and 49 show a cathode formed from an array of cathode tiles 4802. In some embodiments, at least two cathode plates 404 or cathode tiles 4802 are mechanically interlocked together.
[00124] Em algumas concretizações, uma placa de cátodo 404 ou telha de cátodo 4802 tem uma borda que é configurada para ser mecanicamente intertravada com uma placa de cátodo adjacente ou telha de cátodo. Em algumas concretizações, as bordas de placas de cátodo adjacentes 404 ou telhas de cátodo 4802 apresentam bordas chanfradas (por exemplo, um corte em uma inclinação que forma um ângulo que não um ângulo reto) ou bordas recortadas (por exemplo, bordas apresentando uma série de projeções curvas) que são configuradas para serem intertravadas. Pode ser utilizada qualquer forma de borda que permita que as bordas das placas de cátodo ou telhas de cátodo sejam mecanicamente intertradas. Em algumas concretizações, as bordas das placas de cátodo 404 ou telhas de cátodo 4802 têm furos para acomodar pinos que mecanicamente intertravam as placas de cátodo entre si.[00124] In some embodiments, a cathode plate 404 or cathode tile 4802 has an edge that is configured to be mechanically interlocked with an adjacent cathode plate or cathode tile. In some embodiments, the edges of adjacent cathode plates 404 or cathode tiles 4802 have beveled edges (e.g., a cut at a slope that forms an angle other than a right angle) or scalloped edges (e.g., edges presenting a series of curved projections) that are configured to be interlocked. Any edge shape that allows the edges of the cathode plates or cathode tiles to be mechanically interlocked may be used. In some embodiments, the edges of the cathode plates 404 or cathode tiles 4802 have holes to accommodate pins that mechanically interlock the cathode plates together.
[00125] A Figura 46 é uma vista em perspectiva da concretização mostrada na Figura 45. A placa de cátodo intermediária 404 é sustentada e mantida acima do bloco de cátodo 400 pelas duas placas de cátodo adjacentes 404, que são ajustadas em uma ranhura 210 no bloco de cátodo 400. Como resultado, um fluxo através do percurso 4502 é formado entre a placa de cátodo intermediária 404 e o bloco de cátodo 400. A Figura 47 é uma vista ampliada da área da Figura 46. A Figura 46 representa a placa de cátodo intermediária 404 apresentando uma borda chanfrada 4702. Uma placa de cátodo adjacente 404 apresenta uma borda de acasalamento correspondente 4704 que é configurada para ser intertravada com a borda chanfrada 4702. Em algumas concretizações, a placa de cátodo intermediária 404 é uma superfície convexa que é intertravada com uma borda côncava da placa de cátodo adjacente 404.[00125] Figure 46 is a perspective view of the embodiment shown in Figure 45. The intermediate cathode plate 404 is supported and maintained above the cathode block 400 by the two adjacent cathode plates 404, which are fitted into a groove 210 in the cathode block 400. As a result, a flow through path 4502 is formed between the intermediate cathode plate 404 and the cathode block 400. Figure 47 is an enlarged view of the area of Figure 46. Figure 46 represents the intermediate cathode 404 having a beveled edge 4702. An adjacent cathode plate 404 has a mating mating edge 4704 that is configured to be interlocked with the beveled edge 4702. In some embodiments, the intermediate cathode plate 404 is a convex surface that is interlocked with a concave edge of the adjacent cathode plate 404.
[00126] A Figura 48 mostra um cátodo formado de uma matriz de telhas de cátodo 4802. Em algumas concretizações, cada telha 4802 tem uma forma hexagonal. Em algumas concretizações, cada telha de cátodo 4802 é intertravada em telhas de cátodo adjacentes 4802. Duas telhas de cátodo 4802 são ajustadas em ranhuras (não mostrado) no bloco de cátodo 400. As telhas de cátodo, tal como a telha de cátodo central 4802, não são ajustadas no bloco de cátodo 400 e acima da lama poderão ser reutilizadas, visto que elas não ficarão presas na lama quando a célula for resfriada. Como resultado da telha de cátodo central 4802 ajustada acima da lama, um fluxo através do percurso 4502 é formado entre a placa de cátodo intermediária 404 e o bloco de cátodo 400.[00126] Figure 48 shows a cathode formed from an array of cathode tiles 4802. In some embodiments, each tile 4802 has a hexagonal shape. In some embodiments, each cathode tile 4802 is interlocked into adjacent cathode tiles 4802. Two cathode tiles 4802 are fitted into slots (not shown) in the cathode block 400. The cathode tiles, such as the central cathode tile 4802, , are not fitted in the cathode block 400 and above the mud can be reused, as they will not be trapped in the mud when the cell is cooled. As a result of the central cathode tile 4802 set above the mud, a flow through path 4502 is formed between the intermediate cathode plate 404 and the cathode block 400.
[00127] A Figura 49 mostra outra concretização de um cátodo formado de uma matriz de telhas de cátodo 4802. Cada telha de cátodo 4802 é intertravada em telhas de cátodo adjacentes 4802. Em algumas concretizações, uma pluralidade de pinos (não mostrado), conforme descrito em várias concretizações da presente descrição, é fixada ao bloco de cátodo 400. As telhas de cátodo 4802 acima da lama poderão ser reutilizadas, visto que elas não ficarão presas na lama quando a célula for resfriada.[00127] Figure 49 shows another embodiment of a cathode formed from an array of cathode tiles 4802. Each cathode tile 4802 is interlocked into adjacent cathode tiles 4802. In some embodiments, a plurality of pins (not shown), as described in various embodiments of the present disclosure, is attached to the cathode block 400. The cathode tiles 4802 above the mud may be reused, as they will not become trapped in the mud when the cell is cooled.
[00128] A Figura 48 mostra um cátodo formado de uma matriz de telhas de cátodo 4802. Em algumas concretizações, cada telha 4802 tem uma forma hexagonal. Em algumas concretizações, cada telha de cátodo 4802 é intertravada em telhas de cátodo adjacentes 4802. Duas telhas de cátodo 4802 são ajustadas em ranhuras (não mostradas) no bloco de cátodo 400. As telhas de cátodos, tal coma telha de cátodo central 4802, não ajustadas no bloco de cátodo 400 e acima da lama poderão ser reutilizadas, visto que não ficarão presas na lama quando a célula for resfriada. Como resultado da telha de cátodo central 4802 ajustada acima da lama, um fluxo através do percurso 4502 é formado entre a placa de cátodo intermediária 404 e o bloco de cátodo 400.[00128] Figure 48 shows a cathode formed from an array of cathode tiles 4802. In some embodiments, each tile 4802 has a hexagonal shape. In some embodiments, each cathode tile 4802 is interlocked with adjacent cathode tiles 4802. Two cathode tiles 4802 are fitted into slots (not shown) in the cathode block 400. The cathode tiles, such as the central cathode tile 4802, not fitted in the cathode block 400 and above the mud can be reused, as they will not become trapped in the mud when the cell is cooled. As a result of the central cathode tile 4802 set above the mud, a flow through path 4502 is formed between the intermediate cathode plate 404 and the cathode block 400.
[00129] A Figura 49 mostra outra concretização de um cátodo formado de uma matriz de telhas de cátodo 4802. Cada telha de cátodo 4802 é intertravada em telhas de cátodo adjacentes 4802. Em algumas concretizações, uma pluralidade de pinos (não mostrado), conforme descrito em várias concretizações da presente descrição, é fixada ao bloco de cátodo 400. As telhas de cátodo 4802 acima da lama poderão ser reutilizadas, visto que elas não ficarão presas na lama quando a célula for resfriada.[00129] Figure 49 shows another embodiment of a cathode formed from an array of cathode tiles 4802. Each cathode tile 4802 is interlocked into adjacent cathode tiles 4802. In some embodiments, a plurality of pins (not shown), as described in various embodiments of the present disclosure, is attached to the cathode block 400. The cathode tiles 4802 above the mud may be reused, as they will not become trapped in the mud when the cell is cooled.
[00130] A Figura 50 mostra outra concretização de um cátodo formado de uma matriz de telhas de cátodo 4802. Cada telha de cátodo 4802 é intertravada em telhas de cátodo adjacente 4802. Em algumas concretizações, uma pluralidade de pinos 4804, conforme descrito em várias concretizações da presente descrição, é fixada ao bloco de cátodo 400 para sustentar as telhas de cátodo 4802. As telhas de cátodo 4802 acima da lama poderão ser reutilizadas, visto que elas não ficarão na lama quando a célula for resfriada.[00130] Figure 50 shows another embodiment of a cathode formed from an array of cathode tiles 4802. Each cathode tile 4802 is interlocked into adjacent cathode tiles 4802. In some embodiments, a plurality of pins 4804, as described in various embodiments of the present description, is attached to the cathode block 400 to support the cathode tiles 4802. The cathode tiles 4802 above the mud can be reused, as they will not remain in the mud when the cell is cooled.
[00131] A Figura 51 mostra um cátodo formado de uma matriz de telhas de cátodo 4802. Em algumas concretizações, cada telha 4802 tem uma forma hexagonal. Em algumas concretizações, cada telha de cátodo 4802 é intertravada em telhas de cátodo adjacentes 4802. Duas telhas de cátodo 4802 são ajustadas em ranhuras 4806 no bloco de cátodo 400. As telhas de cátodo, tal como a telha de cátodo central 4802, não ajustadas no bloco de cátodo 400 e acima da lama poderão ser reutilizadas, visto que elas não ficarão presas na lama quando a célula for resfriada. Como resultado da telha de cátodo central 4802 ajustada acima da lama, um fluxo através do percurso 4502 é formado entre a placa de cátodo intermediária 404 e o bloco de cátodo 400.[00131] Figure 51 shows a cathode formed from an array of cathode tiles 4802. In some embodiments, each tile 4802 has a hexagonal shape. In some embodiments, each cathode tile 4802 is interlocked with adjacent cathode tiles 4802. Two cathode tiles 4802 are fitted into slots 4806 in the cathode block 400. The cathode tiles, such as the central cathode tile 4802, are not fitted in the cathode block 400 and above the mud can be reused, as they will not be trapped in the mud when the cell is cooled. As a result of the central cathode tile 4802 set above the mud, a flow through path 4502 is formed between the intermediate cathode plate 404 and the cathode block 400.
[00132] Em algumas concretizações, ângulos de inclinação nas características de intertravamento nas bordas das placas de cátodo 404 ou telhas de cátodo 4802 permitem certo movimento de expansão térmica das placas de cátodo 404 ou telhas de cátodo 4802 sem danificar as placas de cátodo 404 ou telhas de cátodo 4802 durante a inicialização da célula. Em algumas concretizações, as características de borda são formadas nas placas de cátodo 404 ou telhas de cátodo 4802 por usinagem verde, isto é, usinagem da cerâmica no estado não cozido. Em algumas concretizações, as características de borda são formadas durante o processamento verde (por exemplo, pressionamento em seco, extrusão) das placas de cátodo 404 ou telhas de cátodo 4802.[00132] In some embodiments, tilt angles in the interlocking features at the edges of the cathode plates 404 or cathode tiles 4802 allow certain thermal expansion movement of the cathode plates 404 or cathode tiles 4802 without damaging the cathode plates 404 or 4802 cathode tiles during cell initialization. In some embodiments, edge features are formed on the cathode plates 404 or cathode tiles 4802 by green machining, that is, machining the ceramic in the unfired state. In some embodiments, edge features are formed during green processing (e.g., dry pressing, extrusion) of cathode plates 404 or cathode tiles 4802.
[00133] Em algumas concretizações nas quais as bordas das placas de cátodo ou telhas de cátodo são mecanicamente intertravadas, quando uma placa de cátodo ou telha de cátodo, sustentada em ambos os lados pelas placas de cátodo ou telhas de cátodo intertravadas, desenvolver uma rachadura, peças do cátodo não cairão no banho, mas continuarão a ser sustentadas pelas placas de cátodo ou telhas de cátodo de intertravamento. Isto prolonga a vida útil dos cátodos e da célula. Em algumas concretizações, mesmo depois de uma rachadura se desenvolver, uma placa de cátodo ou telha de cátodo rompida continuará a funcionar como um cátodo, visto que a conexão elétrica entre as placas de cátodo ou telhas de cátodo é mantida por contato físico nas bordas das placas de cátodo ou telhas de cátodo ou pelo filme de alumínio na superfície durante a eletrólise.[00133] In some embodiments in which the edges of the cathode plates or cathode tiles are mechanically interlocked, when a cathode plate or cathode tile, supported on both sides by the interlocking cathode plates or cathode tiles, develops a crack , pieces of the cathode will not fall into the bath, but will continue to be supported by the cathode plates or interlocking cathode tiles. This extends the life of the cathodes and the cell. In some embodiments, even after a crack develops, a ruptured cathode plate or cathode tile will continue to function as a cathode, since the electrical connection between the cathode plates or cathode tiles is maintained by physical contact at the edges of the cracks. cathode plates or cathode tiles or by the aluminum film on the surface during electrolysis.
[00134] Em algumas concretizações, uma placa de cátodo é sustentada por placas de cátodo adjacentes e não montadas no bloco de cátodo. Nesta concretização, um fluxo através do percurso é formado entre o bloco de cátodo e a placa de cátodo.[00134] In some embodiments, a cathode plate is supported by adjacent cathode plates and not mounted on the cathode block. In this embodiment, a flow through path is formed between the cathode block and the cathode plate.
[00135] Em algumas concretizações, um método para produzir metal de alumínio com a redução eletroquímica de alumina compreende (a) passar corrente entre um ânodo e um cátodo através de um banho de eletrólito de uma célula eletrolítica, a célula compreendendo (i) um reservatório de célula, (ii) um suporte de cátodo retido no fundo do reservatório de célula, onde o suporte de cátodo entra em contato com pelo menos um acolchoamento de metal ou um banho de eletrólito fundido dentro do reservatório de célula, onde o suporte de cátodo inclui: um corpo apresentando um fundo de suporte, que é configurado para ficar em comunicação com o fundo do célula de eletrólise, e um topo de suporte, oposto ao fundo de suporte, que apresenta uma área de fixação de cátodos configurada para reter pelo menos uma placa de cátodo na mesma; e (b) alimentar um material de alimentação na célula eletrolítica. Em algumas concretizações do método acima descrito, o material de alimentação é eletroliticamente reduzido a um produto de metal. Em algumas concretizações do método descrito acima, o produto de metal é drenado dos cátodos para o fundo de célula para formar um acolchoamento de metal. Em algumas concretizações do método descrito acima, um produto de metal é produzido apresentando uma pureza de P1020.[00135] In some embodiments, a method for producing aluminum metal with the electrochemical reduction of alumina comprises (a) passing current between an anode and a cathode through an electrolyte bath of an electrolytic cell, the cell comprising (i) a cell reservoir, (ii) a cathode holder retained at the bottom of the cell reservoir, where the cathode holder contacts at least one metal padding or a molten electrolyte bath within the cell reservoir, where the cathode holder cathode includes: a body having a support bottom, which is configured to be in communication with the bottom of the electrolysis cell, and a support top, opposite the support bottom, which has a cathode clamping area configured to retain at least one less cathode plate on it; and (b) feeding a feed material into the electrolytic cell. In some embodiments of the above-described method, the feed material is electrolytically reduced to a metal product. In some embodiments of the method described above, the metal product is drained from the cathodes into the cell bottom to form a metal pad. In some embodiments of the method described above, a metal product is produced having a purity of P1020.
[00136] Em algumas concretizações, o suporte de cátodo do método pode ser o suporte de cátodo nas concretizações descritas na presente descrição. Em algumas concretizações, o suporte de cátodo é configurado para prover um fluxo de metal e/ou de banho através do percurso. Em algumas concretizações, o suporte de cátodo inclui pelo menos um recorte (ou uma pluralidade de recortes) ou porções usinadas ao longo da região inferior do suporte de cátodo. Em algumas concretizações, os recortes estão ao longo do fundo do suporte de cátodo (isto é, se estendendo da superfície inferior do suporte de cátodo até uma superfície ao longo do(s) lado(s) do suporte). Em algumas concretizações, os recortes estão localizados ao longo dos lados (por exemplo, se estendendo de um lado através do corpo do suporte de cátodo para o outro lado do suporte de cátodo (removido da superfície inferior do suporte de cátodo). Em várias concretizações, os recortes são configurados para permitir que o banho e/ou metal flua através do suporte de cátodo, e têm qualquer forma ou dimensão para esta finalidade.[00136] In some embodiments, the cathode support of the method may be the cathode support in the embodiments described in the present description. In some embodiments, the cathode support is configured to provide a flow of metal and/or bath through the path. In some embodiments, the cathode support includes at least one cutout (or a plurality of cutouts) or machined portions along the lower region of the cathode support. In some embodiments, the cutouts are along the bottom of the cathode holder (i.e., extending from the bottom surface of the cathode holder to a surface along the side(s) of the holder). In some embodiments, the cutouts are located along the sides (e.g., extending from one side through the body of the cathode holder to the other side of the cathode holder (removed from the bottom surface of the cathode holder). In various embodiments , the cutouts are configured to allow the bath and/or metal to flow through the cathode support, and are of any shape or size for this purpose.
[00137] Em algumas concretizações, a área de fixação de cátodos do suporte de cátodo compreende uma pluralidade de cristas elevadas (por exemplo, como uma cremalheira), onde a pluralidade de cristas é espaçada e configurada para permitir que as placas de cátodo deslizem no meio das cristas e sejam retidas pelas cristas. Em algumas concretizações, o suporte de cátodo apresenta uma pluralidade de porções levantadas/estendidas (por exemplo, cada qual com um lado de topo e lado oposto) ao longo de sua superfície superior, onde as porções elevadas/estendidas são configuradas em relação espaçada para suportar uma placa de cátodo entre dois lados (por exemplo, lados opostos) de duas porções elevadas/estendidas. Em algumas concretizações, a área de fixação de cátodos do suporte de cátodo compreende uma topografia de superfície elevada para reter as placas na mesma.[00137] In some embodiments, the cathode clamping area of the cathode holder comprises a plurality of raised ridges (e.g., like a rack), where the plurality of ridges are spaced and configured to allow the cathode plates to slide in the between the ridges and are retained by the ridges. In some embodiments, the cathode holder has a plurality of raised/extended portions (e.g., each with a top side and opposite side) along its upper surface, where the raised/extended portions are configured in spaced relationship to supporting a cathode plate between two sides (e.g., opposite sides) of two raised/extended portions. In some embodiments, the cathode holding area of the cathode holder comprises a raised surface topography for retaining the plates therein.
[00138] Em algumas concretizações, o suporte de cátodo compreende material carbonado (por exemplo, grafite), material composto de TiB2-carbono, diboreto de titânio (TiB2), carboneto de silício (SiC), nitreto de boro (BN), nitreto de silício (Si3Na4), boreto de háfnio (HfB2), materiais compósitos de HfB2-carbono, diboreto de zircônio (ZrB2), materiais compósitos de ZrB2-carbono, metais, ligas e combinações dos mesmos. Em algumas concretizações, o suporte de cátodo compreende um material compósito (por exemplo, revestido por grafite em um material cerâmico, como TiB2). Em algumas concretizações, o suporte de cátodo é formado de materiais molháveis de alumínio. Em algumas concretizações, as placas de cátodo são formadas de materiais molháveis de alumínio. Em algumas concretizações, materiais molháveis de alumínio são materiais apresentando um ângulo de contato com alumínio fundido de não mais de 90 graus no eletrólito fundido. Alguns exemplos não limitativos de materiais molháveis podem compreender um ou mais de TiB2, ZrB2, HfB2, SrB2, materiais carbonados, e combinações dos mesmos.[00138] In some embodiments, the cathode support comprises carbonaceous material (e.g., graphite), TiB2-carbon composite material, titanium diboride (TiB2), silicon carbide (SiC), boron nitride (BN), nitride silicon (Si3Na4), hafnium boride (HfB2), HfB2-carbon composite materials, zirconium diboride (ZrB2), ZrB2-carbon composite materials, metals, alloys and combinations thereof. In some embodiments, the cathode support comprises a composite material (e.g., graphite coated on a ceramic material, such as TiB2). In some embodiments, the cathode support is formed from wettable aluminum materials. In some embodiments, the cathode plates are formed from wettable aluminum materials. In some embodiments, aluminum wettable materials are materials having a contact angle with molten aluminum of no more than 90 degrees in the molten electrolyte. Some non-limiting examples of wettable materials may comprise one or more of TiB2, ZrB2, HfB2, SrB2, carbonaceous materials, and combinations thereof.
[00139] Em algumas concretizações, o suporte de cátodo é configurado para ser conectado ao fundo de célula. Alguns exemplos não limitativos de fixadores (dispositivos de fixação) incluem fixador(es) mecânico(s), cavilhas, parafusos, fixadores, suportes, aríete no lugar, e combinações dos mesmos.[00139] In some embodiments, the cathode support is configured to be connected to the cell bottom. Some non-limiting examples of fasteners (fasteners) include mechanical fastener(s), bolts, screws, fasteners, brackets, ram in place, and combinations thereof.
[00140] Em algumas concretizações, os suportes de placa de cátodo sustentam as placas de cátodo e retém as placas de cátodo em uma posição vertical. Em outras concretizações, os suportes de placa de cátodo compreendem placas ajustadas dentro de ranhuras cortadas no bloco de cátodo. Em algumas concretizações, os suportes de placa de cátodo são compreendidos de diboreto de titânio. Em algumas concretizações, os suportes de placa de cátodo são compreendidos do mesmo material como pelo menos uma placa de cátodo.[00140] In some embodiments, the cathode plate supports support the cathode plates and retain the cathode plates in a vertical position. In other embodiments, the cathode plate holders comprise plates fitted within slots cut in the cathode block. In some embodiments, the cathode plate holders are comprised of titanium diboride. In some embodiments, the cathode plate holders are comprised of the same material as at least one cathode plate.
Claims (27)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201662315414P | 2016-03-30 | 2016-03-30 | |
| US62/315,414 | 2016-03-30 | ||
| PCT/US2017/025151 WO2017173149A1 (en) | 2016-03-30 | 2017-03-30 | Apparatuses and systems for vertical electrolysis cells |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR112018069836A2 BR112018069836A2 (en) | 2019-01-29 |
| BR112018069836B1 true BR112018069836B1 (en) | 2023-08-15 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DK180505B1 (en) | APPLIANCES AND SYSTEMS FOR VERTICAL ELECTROLYSIS CELLS | |
| AU2017203090B2 (en) | Systems and methods of protecting electrolysis cells | |
| US4243502A (en) | Cathode for a reduction pot for the electrolysis of a molten charge | |
| RU2642782C2 (en) | Systems and methods for protection of electrolyser side walls | |
| JP2022016478A (en) | Cathode current collector/connector for hall-heroult cell | |
| RU2675310C2 (en) | Systems and methods of protection of the side walls of electrolyzers | |
| BR112018069836B1 (en) | ELECTROLYTIC CELL AND METHOD FOR PRODUCING ALUMINUM METAL BY ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF ALUMINA |