BR112019000340B1

BR112019000340B1 - ADVANCED ALUMINUM ELECTROLYTIC CELL, AND METHOD FOR PRODUCING ALUMINUM METALLIC BY ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF ALUMINA

Info

Publication number: BR112019000340B1
Application number: BR112019000340-1A
Authority: BR
Inventors: Xinghua Liu
Original assignee: Alcoa Usa Corp
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2017-07-07
Publication date: 2023-09-05

Abstract

Em algumas formas de realização, uma célula eletrolítica inclui: um módulo de um ânodo com uma pluralidade de ânodos; um módulo de um cátodo, oposto ao módulo de ânodo, e compreendendo uma pluralidade de cátodos verticais, em que cada um da pluralidade de ânodos e cada um da pluralidade de cátodos verticais é verticalmente orientado e espaçado um do outro; um reservatório de células; e um fundo de célula que suporta o módulo de cátodo, em que o fundo da célula compreende uma primeira superfície superior, uma segunda superfície superior e um canal, em que a pluralidade de cátodos verticais se estende para cima a partir das superfícies superiores, em que pelo menos um bloco de cátodo é localizado abaixo da pluralidade de cátodos verticais, em que a primeira superfície superior e a segunda superfície superior são configuradas para dirigir substancialmente todo o alumínio líquido produzido na célula eletrolítica para o canal, e em que o canal é configurado para receber alumínio líquido das superfícies superiores.In some embodiments, an electrolytic cell includes: a one-anode module with a plurality of anodes; a module of a cathode, opposite the anode module, and comprising a plurality of vertical cathodes, wherein each of the plurality of anodes and each of the plurality of vertical cathodes is vertically oriented and spaced from one another; a reservoir of cells; and a cell bottom supporting the cathode module, wherein the cell bottom comprises a first upper surface, a second upper surface, and a channel, wherein the plurality of vertical cathodes extends upwardly from the upper surfaces, in wherein at least one cathode block is located below the plurality of vertical cathodes, wherein the first upper surface and the second upper surface are configured to direct substantially all of the liquid aluminum produced in the electrolytic cell into the channel, and wherein the channel is configured to receive liquid aluminum from the upper surfaces.

Description

CROSS REFERENCE TO RELATED PATENT APPLICATIONS

[001] A presente invenção se refere ao presente Pedido de Patente, que reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisório US 62/359,833, depositado em 8 de julho de 2016, que é incorporado no presente documento a título de referência em sua totalidade.[001] The present invention refers to the present Patent Application, which claims the benefit of Provisional Patent Application US 62/359,833, filed on July 8, 2016, which is incorporated into the present document by reference in its entirety.

FIELD OF INVENTION

[002] A presente invenção se refere a um aparelho e a métodos para a produção de alumínio metálico e, mais particularmente, a um aparelho e a métodos para a produção de alumínio metálico pela eletrólise da alumina ao usar os ânodos que evolvem o oxigênio e os cátodos umidificáveis por alumínio.[002] The present invention relates to an apparatus and methods for producing metallic aluminum and, more particularly, to an apparatus and methods for producing metallic aluminum by electrolysis of alumina using anodes that involve oxygen and aluminum wettable cathodes.

BACKGROUND

[003] As células eletrolíticas de Hall-Héroult são utilizadas para produzir alumínio metálico na produção comercial de alumínio a partir da alumina, que é dissolvida em um eletrólito em fusão (um "banho" de criolita) e reduzida por uma corrente elétrica C.C. ao usar um ânodo de carbono consumível. Os métodos e aparelhos tradicionais para fusão redutora da alumina utilizam os ânodos de carbono que são consumidos lentamente e geram CO2, um "gás estufa". Os formatos e os tamanhos tradicionais do ânodo também limitam a eletrólise do reagente (alumina dissolvida), que vai para a superfície da parte inferior do ânodo para a reação. Isso vai aprimorar a frequência do fenômeno chamado "efeito ânodo", que resulta na geração de CF4, outro gás "estufa" regulado. Além do forno de redução de alumínio comercial tradicional, a técnica anterior também inclui projetos de fornos de redução de alumínio em que os ânodos e os cátodos têm uma orientação vertical, por exemplo, tal como descrito na US 5,938,914, concedida a Dawless, intitulada Molten Salt Bath Circulation Design for an Electrolytic Cell, que é aqui incorporada a título de referência em sua totalidade. Apesar disso, os projetos de fornos de redução de alumínio e de eletrodo alternativos permanecem como sendo de interesse no campo.[003] Hall-Héroult electrolytic cells are used to produce metallic aluminum in the commercial production of aluminum from alumina, which is dissolved in a molten electrolyte (a cryolite "bath") and reduced by a DC electrical current to use a consumable carbon anode. Traditional methods and devices for reducing alumina fusion use carbon anodes that are slowly consumed and generate CO2, a "greenhouse gas". Traditional anode shapes and sizes also limit electrolysis of the reactant (dissolved alumina), which goes to the bottom surface of the anode for the reaction. This will enhance the frequency of the phenomenon called the "anode effect," which results in the generation of CF4, another regulated "greenhouse" gas. In addition to the traditional commercial aluminum reduction furnace, the prior art also includes aluminum reduction furnace designs in which the anodes and cathodes have a vertical orientation, for example, as described in US 5,938,914, issued to Dawless, entitled Molten Salt Bath Circulation Design for an Electrolytic Cell, which is incorporated herein by reference in its entirety. Despite this, alternative aluminum reduction furnace and electrode designs remain of interest in the field.

SUMMARY

[004] Em algumas modalidades, uma célula eletrolítica inclui: pelo menos um módulo de ânodos que tem uma pluralidade de ânodos, em que cada um dentre a pluralidade de ânodos é um eletrodo que evolve o oxigênio; pelo menos um módulo de cátodos, em oposição ao módulo de ânodos, em que pelo menos um módulo de cátodos compreende uma pluralidade de cátodos verticais, em que cada um dentre a pluralidade de ânodos e cada um dentre a pluralidade de cátodos verticais tem superfícies nos mesmos que são orientadas verticalmente e espaçadas uma da outra, em que os cátodos são umidificáveis pelo alumínio em fusão, e em que pelo menos um módulo de cátodos é acoplado na extremidade inferior da célula eletrolítica; um reservatório de células; um eletrólito disposto dentro do reservatório de células; e uma parte inferior da célula que suporta o módulo de cátodos, em que a parte inferior da célula compreende uma primeira superfície superior, uma segunda superfície superior e um canal, em que a pluralidade de cátodos verticais estende-se para cima a partir das superfícies superiores, em que a pluralidade de cátodos verticais é completamente submersa no eletrólito, em que pelo menos um bloco de cátodos fica situado abaixo da pluralidade de cátodos verticais, em que a primeira superfície superior e a segunda superfície superior são configuradas para direcionar substancialmente todo o alumínio líquido produzido na célula eletrolítica para o canal, e em que o canal é configurado para receber o alumínio líquido das superfícies superiores.[004] In some embodiments, an electrolytic cell includes: at least one anode module that has a plurality of anodes, wherein each of the plurality of anodes is an oxygen-evolving electrode; at least one cathode module, as opposed to the anode module, wherein the at least one cathode module comprises a plurality of vertical cathodes, wherein each of the plurality of anodes and each of the plurality of vertical cathodes has surfaces on the same which are vertically oriented and spaced from each other, in which the cathodes are wettable by molten aluminum, and in which at least one cathode module is coupled to the lower end of the electrolytic cell; a reservoir of cells; an electrolyte disposed within the cell reservoir; and a lower part of the cell supporting the cathode module, wherein the lower part of the cell comprises a first upper surface, a second upper surface, and a channel, wherein the plurality of vertical cathodes extends upwardly from the surfaces upper surfaces, wherein the plurality of vertical cathodes is completely submerged in the electrolyte, wherein at least one block of cathodes is situated below the plurality of vertical cathodes, wherein the first upper surface and the second upper surface are configured to direct substantially all of the liquid aluminum produced in the electrolytic cell into the channel, and wherein the channel is configured to receive liquid aluminum from the upper surfaces.

[005] Em algumas modalidades, a superfície superior da parte inferior da célula tem uma primeira superfície superior e uma segunda superfície superior com o canal entre a primeira superfície superior e a segunda superfície superior.[005] In some embodiments, the upper surface of the lower part of the cell has a first upper surface and a second upper surface with the channel between the first upper surface and the second upper surface.

[006] Em algumas modalidades, o canal é localizado equidistante de uma primeira parede lateral e de uma segunda parede lateral da célula eletrolítica.[006] In some embodiments, the channel is located equidistant from a first side wall and a second side wall of the electrolytic cell.

[007] Em algumas modalidades, a célula eletrolítica também compreende uma calha localizada pelo menos próxima de pelo menos uma dentre a primeira parede lateral ou a segunda parede lateral da célula eletrolítica.[007] In some embodiments, the electrolytic cell also comprises a trough located at least proximate to at least one of the first side wall or the second side wall of the electrolytic cell.

[008] Em algumas modalidades, a primeira superfície superior é inclinada a partir de uma primeira parede lateral da célula eletrolítica na direção do canal.[008] In some embodiments, the first upper surface is inclined from a first side wall of the electrolytic cell towards the channel.

[009] Em algumas modalidades, a primeira superfície superior é inclinada de uma superfície dos cátodos verticais para uma segunda superfície superior, e em que a segunda superfície superior é inclinada a partir de uma parede lateral da célula eletrolítica na direção do canal.[009] In some embodiments, the first upper surface is inclined from a surface of the vertical cathodes to a second upper surface, and wherein the second upper surface is inclined from a side wall of the electrolytic cell in the direction of the channel.

[0010] Em algumas modalidades, a primeira superfície superior e a segunda superfície superior são inclinadas a partir das paredes laterais da célula eletrolítica para o canal.[0010] In some embodiments, the first upper surface and the second upper surface are inclined from the side walls of the electrolytic cell towards the channel.

[0011] Em algumas modalidades, a primeira superfície superior compreende uma primeira linha de inclinação que estende-se da superfície dos cátodos verticais na direção da segunda superfície superior.[0011] In some embodiments, the first upper surface comprises a first slope line extending from the surface of the vertical cathodes toward the second upper surface.

[0012] Em algumas modalidades, a primeira superfície superior tem uma inclinação de 0 a 60 graus ao longo da primeira linha de inclinação da superfície dos cátodos verticais para a segunda superfície superior.[0012] In some embodiments, the first top surface has a slope of 0 to 60 degrees along the first line of slope from the surface of the vertical cathodes to the second top surface.

[0013] Em algumas modalidades, a segunda superfície superior compreende uma segunda linha de inclinação que se estende da parede lateral na direção do canal.[0013] In some embodiments, the second upper surface comprises a second slope line extending from the side wall in the direction of the channel.

[0014] Em algumas modalidades, a segunda superfície superior tem uma inclinação de 0 a 60 graus ao longo da segunda linha de inclinação da parede lateral para o canal.[0014] In some embodiments, the second upper surface has a slope of 0 to 60 degrees along the second line of slope from the side wall to the channel.

[0015] Em algumas modalidades, a parte inferior da célula compreende o material umidificável por alumínio.[0015] In some embodiments, the lower part of the cell comprises aluminum-wettable material.

[0016] Em algumas modalidades, o material umidificável por alumínio é pelo menos um dentre TiB2, ZrB2, HfB2, SrB2 ou as combinações dos mesmos.[0016] In some embodiments, the aluminum-wettable material is at least one of TiB2, ZrB2, HfB2, SrB2 or combinations thereof.

[0017] Em algumas modalidades, o canal tem uma inclinação de 0 a 15 graus ao longo de uma terceira linha de inclinação de uma primeira parede de extremidade para uma segunda parede de extremidade da célula eletrolítica.[0017] In some embodiments, the channel has a slope of 0 to 15 degrees along a third line of slope from a first end wall to a second end wall of the electrolytic cell.

[0018] Em algumas modalidades, o canal compreende um material umidificável por alumínio.[0018] In some embodiments, the channel comprises an aluminum-wettable material.

[0019] Em algumas modalidades, o material umidificável por alumínio é pelo menos um dentre TiB2, ZrB2, HfB2, SrB2 ou as combinações dos mesmos.[0019] In some embodiments, the aluminum-wettable material is at least one of TiB2, ZrB2, HfB2, SrB2 or combinations thereof.

[0020] Em algumas modalidades, a célula eletrolítica também compreende um coletor próximo do ponto inferior do canal.[0020] In some embodiments, the electrolytic cell also comprises a collector near the bottom point of the channel.

[0021] Em algumas modalidades, um método para produção do alumínio metálico pela redução eletroquímica da alumina inclui: a provisão de uma corrente elétrica à pluralidade de ânodos verticais em uma célula eletrolítica de alumínio, em que a célula eletrolítica de alumínio compreende uma parte inferior que tem uma superfície superior, uma pluralidade de cátodos verticais que estendem-se para cima a partir da superfície superior e que são intercalados com a pluralidade de ânodos verticais e um canal localizado dentro da parte inferior da célula, em que o canal é configurado para coletar o alumínio líquido da célula que passa a corrente elétrica através de um eletrólito contido na célula eletrolítica de alumínio, recebendo a corrente elétrica através da pluralidade de cátodos verticais e de um cátodo inferior; a produção de alumínio líquido nas superfícies exteriores do cátodo, em que o alumínio líquido flui através da gravidade das superfícies exteriores do cátodo, através da superfície superior e para dentro canal, criando desse modo uma camada de fluxo de alumínio líquido sobre a superfície superior, e a coleta do alumínio líquido do canal em um coletor.[0021] In some embodiments, a method for producing metallic aluminum by electrochemical reduction of alumina includes: providing an electrical current to the plurality of vertical anodes in an aluminum electrolytic cell, wherein the aluminum electrolytic cell comprises a lower portion which has an upper surface, a plurality of vertical cathodes extending upwardly from the upper surface and which are interspersed with the plurality of vertical anodes, and a channel located within the bottom of the cell, wherein the channel is configured to collecting the liquid aluminum from the cell which passes the electrical current through an electrolyte contained in the aluminum electrolytic cell, receiving the electrical current through the plurality of vertical cathodes and a lower cathode; the production of liquid aluminum on the outer surfaces of the cathode, wherein the liquid aluminum flows by gravity from the outer surfaces of the cathode, across the top surface and into the channel, thereby creating a layer of liquid aluminum flow on the top surface, and collecting the liquid aluminum from the channel into a collector.

[0022] Em algumas modalidades, a coleta do alumínio líquido inclui a remoção de pelo menos um pouco do alumínio líquido do coletor.[0022] In some embodiments, collecting the liquid aluminum includes removing at least some of the liquid aluminum from the collector.

[0023] Em algumas modalidades, a coleta do alumínio líquido inclui a remoção do alumínio líquido periodicamente durante a operação da célula eletrolítica de alumínio.[0023] In some embodiments, collecting liquid aluminum includes removing liquid aluminum periodically during operation of the aluminum electrolytic cell.

[0024] Em algumas modalidades, a coleta do alumínio líquido inclui a remoção do alumínio líquido de modo essencialmente contínuo durante a operação da célula eletrolítica de alumínio.[0024] In some embodiments, collecting liquid aluminum includes removing liquid aluminum in an essentially continuous manner during operation of the aluminum electrolytic cell.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0025] As modalidades da presente invenção, brevemente resumidas acima e discutidas em mais detalhes a seguir, podem ser mais bem compreendidas através da referência às modalidades ilustrativas da invenção descritas nos desenhos anexos. Deve ser observado, no entanto, que os desenhos anexos ilustram somente as modalidades típicas da presente invenção e não devem, portanto, ser considerados limitadores de seu escopo, uma vez que a invenção pode admitir outras modalidades igualmente eficazes.[0025] The embodiments of the present invention, briefly summarized above and discussed in more detail below, can be better understood by reference to the illustrative embodiments of the invention described in the accompanying drawings. It should be noted, however, that the attached drawings illustrate only typical embodiments of the present invention and should not, therefore, be considered limiting its scope, since the invention may admit other equally effective embodiments.

[0026] A Figura 1A é uma vista frontal em seção transversal parcialmente esquemática de uma célula eletrolítica de acordo com algumas modalidades da presente descrição.[0026] Figure 1A is a partially schematic cross-sectional front view of an electrolytic cell in accordance with some embodiments of the present description.

[0027] A Figura 1B é uma vista frontal da porção de um módulo de ânodos de acordo com algumas modalidades da presente descrição.[0027] Figure 1B is a front view of a portion of an anode module in accordance with some embodiments of the present description.

[0028] A Figura 1C é uma vista lateral em seção transversal parcialmente esquemática de uma célula eletrolítica de acordo com algumas modalidades da presente descrição.[0028] Figure 1C is a partially schematic cross-sectional side view of an electrolytic cell in accordance with some embodiments of the present description.

[0029] A Figura 1D é uma vista lateral da porção de um módulo de ânodos de acordo com algumas modalidades da presente descrição.[0029] Figure 1D is a side view of a portion of an anode module in accordance with some embodiments of the present description.

[0030] A Figura 1E é uma vista de planta diagramática de uma célula eletrolítica de acordo com algumas modalidades da presente descrição.[0030] Figure 1E is a diagrammatic plan view of an electrolytic cell in accordance with some embodiments of the present description.

[0031] A Figura 1F é uma vista frontal em seção transversal parcialmente esquemática de uma célula eletrolítica de acordo com algumas modalidades da presente descrição.[0031] Figure 1F is a partially schematic cross-sectional front view of an electrolytic cell in accordance with some embodiments of the present description.

[0032] As Figuras 2A-2B são vistas em seção transversal esquemáticas de uma célula eletrolítica de acordo com algumas modalidades da presente descrição.[0032] Figures 2A-2B are schematic cross-sectional views of an electrolytic cell according to some embodiments of the present description.

[0033] Para facilitar a compreensão, foram usados números de referência idênticos, onde possível, para designar os elementos idênticos que são comuns às figuras. As figuras não foram desenhadas em escala e podem ser simplificadas para maior clareza. Deve ser considerado que os elementos e as características de uma modalidade podem ser incorporados beneficamente em outras modalidades sem explicação adicional.[0033] To facilitate understanding, identical reference numbers have been used, where possible, to designate identical elements that are common to the figures. Figures are not drawn to scale and may be simplified for clarity. It should be considered that elements and characteristics of one modality may be beneficially incorporated into other modalities without further explanation.

DETAILED DESCRIPTION

[0034] A presente invenção será mais bem explicada com referência aos desenhos anexos, em que as estruturas similares são indicadas por números similares em todas as várias vistas. Os desenhos mostrados não estão necessariamente em escala, mas em vez disso a ênfase é colocada de preferência geralmente na ilustração dos princípios da presente invenção. Além disso, algumas características podem ser exageradas para mostrar detalhes de certos componentes em particular.[0034] The present invention will be further explained with reference to the accompanying drawings, in which similar structures are indicated by similar numbers in all the various views. The drawings shown are not necessarily to scale, but instead emphasis is placed preferably generally on illustrating the principles of the present invention. Additionally, some features may be exaggerated to show details of certain components in particular.

[0035] As figuras constituem uma parte do presente Relatório Descritivo e incluem modalidades ilustrativas da presente invenção e ilustram vários objetos e características da mesma. Além disso, as figuras não estão necessariamente em escala, e algumas características podem ser exageradas para mostrar detalhes de certos componentes em particular. Além disso, quaisquer medições, especificações e similares mostradas nas figuras pretendem ser ilustrativas, e não restritivas. Portanto, os detalhes estruturais e funcionais específicos aqui descritos não devem ser interpretados como limitadores, mas somente como uma base representativa para ensinar a um versado na técnica os vários empregos da presente invenção.[0035] The figures constitute a part of the present Descriptive Report and include illustrative embodiments of the present invention and illustrate various objects and characteristics thereof. Additionally, figures are not necessarily to scale, and some features may be exaggerated to show details of particular components. Furthermore, any measurements, specifications and the like shown in the figures are intended to be illustrative and not restrictive. Therefore, the specific structural and functional details described herein should not be construed as limiting, but only as a representative basis for teaching one skilled in the art the various uses of the present invention.

[0036] Entre os benefícios e melhorias que foram descritos, outros objetivos e vantagens da presente invenção ficarão claros com a descrição a seguir, juntamente com as figuras anexas. As modalidades detalhadas da presente invenção são aqui descritas; no entanto, deve ser compreendido que as modalidades descritas são somente ilustrativas da invenção e que podem ser incorporadas de várias formas. Além disso, cada um dos exemplos dados em relação às várias modalidades da invenção pretende ser ilustrativo, e não restritivo.[0036] Among the benefits and improvements that have been described, other objectives and advantages of the present invention will become clear with the following description, together with the attached figures. Detailed embodiments of the present invention are described herein; however, it should be understood that the described embodiments are only illustrative of the invention and that they can be incorporated in various ways. Furthermore, each of the examples given in connection with various embodiments of the invention is intended to be illustrative, and not restrictive.

[0037] Por todo o relatório descritivo e as reivindicações, os termos a seguir assumem os significados explicitamente associados aqui, a menos que o contexto indique claramente de outra maneira. As expressões "em uma modalidade" e "em algumas modalidades", tal como aqui utilizado, não necessariamente se referem à(s) mesma(s) modalidade(s), embora possam referir-se. Além disso, as frases "em outra modalidade" e "em algumas outras modalidades", tal como aqui utilizado, não necessariamente se referem a uma modalidade diferente, embora possam referir-se. Desse modo, tal como descrito abaixo, várias modalidades da invenção podem prontamente ser combinadas, sem sair do escopo ou do espírito da invenção.[0037] Throughout the specification and claims, the following terms assume the meanings explicitly associated herein, unless the context clearly indicates otherwise. The expressions "in one embodiment" and "in some embodiments", as used herein, do not necessarily refer to the same modality(s), although they may. Furthermore, the phrases "in another embodiment" and "in some other embodiments", as used herein, do not necessarily refer to a different embodiment, although they may. Thus, as described below, various embodiments of the invention can readily be combined without departing from the scope or spirit of the invention.

[0038] O termo "à base de" não é exclusivo e permite ser baseado em fatores adicionais não descritos, a menos que o contexto indique claramente de outra maneira. Além disso, por todo o Relatório Descritivo, o significado de "um", "uma" e "o/a" incluem referências no plural. O significado de "em" inclui "dentro" e "sobre”.[0038] The term "based on" is not exclusive and allows it to be based on additional undescribed factors unless the context clearly indicates otherwise. Furthermore, throughout the Descriptive Report, the meaning of "a", "an" and "the" include references in the plural. The meaning of “in” includes “in” and “about”.

[0039] Tal como aqui utilizado, "umidificável por alumínio" significa que tem um ângulo de contato com o alumínio líquido de não mais do que 90 graus.[0039] As used herein, "aluminum wettable" means that it has a contact angle with liquid aluminum of no more than 90 degrees.

[0040] Tal como aqui utilizado, "linha de inclinação" significa a linha de maior inclinação em uma superfície.[0040] As used herein, "slope line" means the line of greatest slope on a surface.

[0041] Tal como aqui utilizado, "relação de aspecto horizontal" significa a dimensão horizontal mais longa de um eletrodo dividida pela dimensão horizontal mais curta de um eletrodo.[0041] As used herein, "horizontal aspect ratio" means the longest horizontal dimension of an electrode divided by the shortest horizontal dimension of an electrode.

[0042] Tal como aqui utilizado, "eixo horizontal longo" significa uma linha horizontal paralela à dimensão horizontal mais longa de um eletrodo.[0042] As used herein, "long horizontal axis" means a horizontal line parallel to the longest horizontal dimension of an electrode.

[0043] Tal como aqui utilizado, "eixo horizontal curto" significa uma linha paralela a um eletrodo transversalmente, em que a linha está em um plano horizontal.[0043] As used herein, "short horizontal axis" means a line parallel to an electrode transversely, wherein the line is in a horizontal plane.

[0044] Tal como aqui utilizado, "alumínio líquido" significa o alumínio metálico acima de seu ponto de fusão.[0044] As used herein, "liquid aluminum" means metallic aluminum above its melting point.

[0045] Tal como aqui utilizado, uma superfície que tem uma "inclinação de X graus" significa a superfície que forma um ângulo com o plano horizontal de X graus. Por exemplo, uma superfície que tem uma inclinação de 90 graus é uma superfície vertical.[0045] As used herein, a surface that has a "slope of X degrees" means the surface that forms an angle with the horizontal plane of X degrees. For example, a surface that has a 90-degree slope is a vertical surface.

[0046] As Figuras 1A a 1E descrevem uma célula eletrolítica de alumínio 100, ou porções da mesma, de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Em algumas modalidades, a célula eletrolítica de alumínio 100 compreende uma parte inferior da célula 102, paredes laterais 114, 115 e paredes de extremidade 116, 117. Em algumas modalidades, a parte inferior da célula 102 da célula eletrolítica de alumínio 100 tem pelo menos uma superfície superior que é inclinada para fazer a drenagem em pelo menos um canal 106. Em algumas modalidades, a parte inferior da célula 102 da célula eletrolítica de alumínio 100 pode ter uma pluralidade de superfícies superiores, cada superfície superior inclinada para fazer a drenagem em um canal 106. Em algumas modalidades, a parte inferior da célula 102 da célula eletrolítica de alumínio 100 tem uma primeira superfície superior 150, uma segunda superfície superior 151 e um canal 106 entre as mesmas. Em algumas modalidades, a célula eletrolítica de alumínio 100 pode incluir dois ou mais canais 106 formados dentro da parte inferior 102 da célula.[0046] Figures 1A to 1E depict an aluminum electrolytic cell 100, or portions thereof, in accordance with some embodiments of the present description. In some embodiments, the aluminum electrolytic cell 100 comprises a lower cell portion 102, side walls 114, 115, and end walls 116, 117. In some embodiments, the lower cell portion 102 of the aluminum electrolytic cell 100 has at least an upper surface that is inclined to drain into at least one channel 106. In some embodiments, the lower portion of the cell 102 of the aluminum electrolytic cell 100 may have a plurality of upper surfaces, each upper surface inclined to drain into a channel 106. In some embodiments, the lower part of the cell 102 of the aluminum electrolytic cell 100 has a first upper surface 150, a second upper surface 151, and a channel 106 therebetween. In some embodiments, the aluminum electrolytic cell 100 may include two or more channels 106 formed within the bottom 102 of the cell.

[0047] Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 é inclinada das paredes laterais da célula eletrolítica para o canal 106 e das placas de cátodo verticais 108, acopladas à parte inferior da célula 102, e estendem-se verticalmente na direção do ânodo (124), para uma segunda superfície superior 151.[0047] In some embodiments, the first upper surface 150 is angled from the side walls of the electrolytic cell to the channel 106 and from the vertical cathode plates 108, coupled to the bottom of the cell 102, and extending vertically toward the anode ( 124), for a second upper surface 151.

[0048] Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 pode ter uma linha de inclinação que estende-se da superfície das placas de cátodo verticais 108 na direção da segunda superfície superior 151.[0048] In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 may have a slope line extending from the surface of the vertical cathode plates 108 toward the second upper surface 151.

[0049] Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 pode ser inclinada na direção do canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 pode ser inclinada a partir das paredes laterais na direção do canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 pode ter uma linha de inclinação que estende-se a partir das paredes laterais na direção do canal 106. Em algumas modalidades, pelo menos uma dentre as superfícies superiores 150, 151 pode ser de alumínio umidificável (isto é, compreendido de pelo menos um material umidificável por alumínio). Em algumas modalidades, o(s) material(is) umidificável(is) por alumínio inclui(em) pelo menos um dentre TiB2, ZrB2, HfB2, SrB2, materiais carbonáceos e as combinações destes.[0049] In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 may be angled toward the channel 106. In some embodiments, the second top surface 151 of the bottom of the cell 102 may be angled from the side walls in the direction of channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of cell 102 may have a slope line extending from the side walls in the direction of channel 106. In some embodiments, at least one of the upper surfaces 150, 151 may be of wettable aluminum (i.e., comprised of at least one aluminum-wettable material). In some embodiments, the aluminum-wettable material(s) includes at least one of TiB2, ZrB2, HfB2, SrB2, carbonaceous materials, and combinations thereof.

[0050] A Figura 2A e a Figura 2B são vistas em seção transversal esquemáticas de uma célula eletrolítica de acordo com algumas modalidades da presente descrição. Em algumas modalidades, tal como mostrado na Figura 2A, uma primeira superfície superior 150 é inclinada a partir das placas de cátodo verticais 108 que são acopladas à parte inferior da célula 102. O alumínio metálico produzido pela redução eletroquímica da alumina dentro da célula é drenado ao longo dos cátodos verticais 108 na direção da parte inferior da célula 102. Na Figura 2A, a primeira superfície superior inclinada 150 drena o alumínio metálico para a segunda superfície superior inclinada 151. O alumínio metálico flui através da segunda superfície superior inclinada 151 para dentro do canal 106. Em algumas modalidades, tais como mostrado na Figura 2B, o alumínio metálico é drenado ao longo dos cátodos verticais 108 na direção da parte inferior da célula 102, onde o alumínio metálico flui através da segunda superfície superior inclinada 151 para dentro do canal 106.[0050] Figure 2A and Figure 2B are schematic cross-sectional views of an electrolytic cell according to some embodiments of the present description. In some embodiments, as shown in Figure 2A, a first upper surface 150 is angled from the vertical cathode plates 108 that are coupled to the bottom of the cell 102. The metallic aluminum produced by the electrochemical reduction of alumina within the cell is drained. along the vertical cathodes 108 toward the bottom of the cell 102. In Figure 2A, the first inclined upper surface 150 drains the metallic aluminum to the second inclined upper surface 151. The metallic aluminum flows through the second inclined upper surface 151 inwardly. of channel 106. In some embodiments, such as shown in Figure 2B, the metallic aluminum is drained along the vertical cathodes 108 toward the bottom of the cell 102, where the metallic aluminum flows through the second inclined upper surface 151 into the channel 106.

[0051] Em algumas modalidades, o canal 106 pode ser posicionado mais ou menos equidistante das parede laterais opostas 114, 115 da célula eletrolítica de alumínio 100. Em algumas modalidades, o canal 106 é configurado para coletar o alumínio líquido produzido na célula eletrolítica de alumínio 100. Em algumas modalidades, o canal 106 pode compreender materiais umidificáveis por alumínio. Em algumas modalidades, o(s) material(is) umidificável(is) por alumínio inclui(em) pelo menos um dentre TiB2, ZrB2, HfB2, SrB2, materiais carbonáceos e as combinações destes. Em uma modalidade, o canal 106 é inclinado de um ponto elevado para um ponto inferior. Em uma modalidade, a célula eletrolítica de alumínio inclui um coletor 128 localizado próximo do ponto inferior do canal 106. Em uma modalidade, o componente horizontal da linha de inclinação da superfície superior forma um ângulo de 60 a 120 graus com o componente horizontal da linha de inclinação do canal.[0051] In some embodiments, channel 106 may be positioned more or less equidistant from opposing sidewalls 114, 115 of aluminum electrolytic cell 100. In some embodiments, channel 106 is configured to collect liquid aluminum produced in the aluminum electrolytic cell 100. aluminum 100. In some embodiments, channel 106 may comprise aluminum-wettable materials. In some embodiments, the aluminum-wettable material(s) includes at least one of TiB2, ZrB2, HfB2, SrB2, carbonaceous materials, and combinations thereof. In one embodiment, the channel 106 is inclined from a high point to a low point. In one embodiment, the aluminum electrolytic cell includes a collector 128 located near the bottom point of channel 106. In one embodiment, the horizontal component of the top surface slope line forms an angle of 60 to 120 degrees with the horizontal component of the line. channel slope.

[0052] Em algumas modalidades, a célula eletrolítica de alumínio 100 pode incluir uma calha 103 próxima da primeira parede lateral 114. Em algumas modalidades, a calha 103 pode ser configurada para coletar o sedimento (por exemplo, a alumina não dissolvida) da célula eletrolítica de alumínio 100. Em algumas modalidades, a célula eletrolítica de alumínio 100 pode incluir uma calha 103 próxima da segunda parede lateral 115. Em algumas modalidades, a célula eletrolítica de alumínio 100 pode incluir uma calha 103 próxima da primeira parede de extremidade 116. Em algumas modalidades, a célula eletrolítica de alumínio 100 pode incluir uma calha 103 próxima da segunda parede de extremidade 117.[0052] In some embodiments, the aluminum electrolytic cell 100 may include a trough 103 proximate the first side wall 114. In some embodiments, the trough 103 may be configured to collect sediment (e.g., undissolved alumina) from the cell. aluminum electrolytic cell 100. In some embodiments, the aluminum electrolytic cell 100 may include a trough 103 proximate the second side wall 115. In some embodiments, the aluminum electrolytic cell 100 may include a trough 103 proximate the first end wall 116. In some embodiments, the aluminum electrolytic cell 100 may include a trough 103 proximate the second end wall 117.

[0053] Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 60 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 45 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 40 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 35 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 30 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 25 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 20 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 15 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 10 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 9 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 8 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 7 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 6 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 5 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 4 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 3 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 2 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 1 grau ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior.[0053] In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 60 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 45 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 40 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 35 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 30 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 25 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 20 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 15 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 10 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 9 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 8 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 7 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 6 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 5 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 4 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 3 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 2 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 1 degree along the line of slope from the first side wall to the second upper surface.

[0054] Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 50 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 40 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 30 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 20 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 15 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 10 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 8 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 6 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 5 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 4 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 3 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 2 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior.[0054] In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 50 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 40 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 30 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 20 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 15 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 10 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 8 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 6 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 5 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 4 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 3 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 2 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface.

[0055] Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 1 a 10 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 1,5 a 8 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 2 a 6 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior. Em algumas modalidades, a primeira superfície superior 150 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 3 a 5 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede lateral para a segunda superfície superior.[0055] In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 1 to 10 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 1.5 to 8 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 2 to 6 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface. In some embodiments, the first upper surface 150 of the bottom of the cell 102 has a slope of 3 to 5 degrees along the line of slope from the first side wall to the second upper surface.

[0056] Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 60 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 45 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 40 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 35 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 30 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 25 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 20 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 15 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 10 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 9 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 8 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 7 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 6 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 5 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 4 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 3 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 2 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0 a 1 grau ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106.[0056] In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 60 degrees along the line of inclination of the second side wall for the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 45 degrees along the slope line of the second side wall for the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 40 degrees along the slope line of the second side wall to the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 35 degrees along the slope line of the second side wall for channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of cell 102 has a slope of 0 to 30 degrees along the slope line of the second side wall for channel 106. In some embodiments, the second surface upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 25 degrees along the slope line of the second side wall for the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 20 degrees along the slope line of the second side wall for the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 15 degrees along the slope line of the second sidewall to the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 10 degrees along the slope line of the second sidewall to the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 9 degrees along the line of inclination of the second side wall for the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 8 degrees along the slope line of the second side wall for channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 7 degrees along the slope line of the second side wall to the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 6 degrees along the slope line of the second side wall to the channel 106. In some embodiments , the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 5 degrees along the slope line of the second side wall for the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 4 degrees along the line of slope of the second side wall to the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 3 degrees along the line of inclination of the second side wall to the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 2 degrees along the line of inclination of the second side wall to the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0 to 1 degree along the slope line of the second side wall for the channel 106.

[0057] Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 50 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 40 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 30 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 20 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 15 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 10 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 8 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 6 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 5 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 4 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 3 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 0,5 a 2 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106.[0057] In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 50 degrees along the line of inclination of the second side wall for the channel 106. In some embodiments, the second surface upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 40 degrees along the line of slope of the second side wall to the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 30 degrees along the slope line of the second side wall for channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of cell 102 has a slope of 0.5 to 20 degrees along of the slope line of the second side wall to the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 15 degrees along the slope line of the second side wall to the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 10 degrees along the line of inclination of the second side wall for the channel 106. In some embodiments, the second surface upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 8 degrees along the line of slope of the second side wall to the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 6 degrees along the slope line of the second side wall for channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of cell 102 has a slope of 0.5 to 5 degrees along of the slope line of the second side wall to the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 4 degrees along the slope line of the second side wall to the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 3 degrees along the line of inclination of the second side wall for the channel 106. In some embodiments, the second surface top 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 0.5 to 2 degrees along the slope line of the second side wall for the channel 106.

[0058] Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 1 a 10 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 1,5 a 8 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 2 a 6 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106. Em algumas modalidades, a segunda superfície superior 151 da parte inferior da célula 102 tem uma inclinação de 3 a 5 graus ao longo da linha de inclinação da segunda parede lateral para o canal 106.[0058] In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 1 to 10 degrees along the line of inclination of the second side wall for the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 1.5 to 8 degrees along the line of slope of the second side wall for the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 2 to 6 degrees along the slope line of the second side wall to the channel 106. In some embodiments, the second upper surface 151 of the bottom of the cell 102 has a slope of 3 to 5 degrees along the slope line of the second side wall for channel 106.

[0059] Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 0 a 15 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade. Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 0 a 12 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade. Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 0 a 10 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade. Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 0 a 8 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade. Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 0 a 6 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade. Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 0 a 5 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade. Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 0 a 4 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade. Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 0 a 3 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade. Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 0 a 2 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade.[0059] In some embodiments, the channel 106 has a slope of 0 to 15 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall. In some embodiments, the channel 106 has a slope of 0 to 12 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall. In some embodiments, the channel 106 has a slope of 0 to 10 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall. In some embodiments, the channel 106 has a slope of 0 to 8 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall. In some embodiments, the channel 106 has a slope of 0 to 6 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall. In some embodiments, the channel 106 has a slope of 0 to 5 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall. In some embodiments, the channel 106 has a slope of 0 to 4 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall. In some embodiments, the channel 106 has a slope of 0 to 3 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall. In some embodiments, the channel 106 has a slope of 0 to 2 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall.

[0060] Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 0,5 a 9 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade. Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 0,5 a 8 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade. Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 0,5 a 7 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade. Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 0,5 a 6 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade. Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 0,5 a 5 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade. Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 0,5 a 4 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade. Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 0,5 a 3 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade. Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 0,5 a 2 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade. Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 0,5 a 1 grau ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade.[0060] In some embodiments, the channel 106 has a slope of 0.5 to 9 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall. In some embodiments, the channel 106 has a slope of 0.5 to 8 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall. In some embodiments, the channel 106 has a slope of 0.5 to 7 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall. In some embodiments, the channel 106 has a slope of 0.5 to 6 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall. In some embodiments, the channel 106 has a slope of 0.5 to 5 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall. In some embodiments, the channel 106 has a slope of 0.5 to 4 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall. In some embodiments, the channel 106 has a slope of 0.5 to 3 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall. In some embodiments, the channel 106 has a slope of 0.5 to 2 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall. In some embodiments, the channel 106 has a slope of 0.5 to 1 degree along the line of slope from the first end wall to the second end wall.

[0061] Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 1 a 5 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade. Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 1 a 4 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade. Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 1 a 3 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade.[0061] In some embodiments, the channel 106 has a slope of 1 to 5 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall. In some embodiments, the channel 106 has a slope of 1 to 4 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall. In some embodiments, the channel 106 has a slope of 1 to 3 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall.

[0062] Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 2 a 5 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade. Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 2 a 4 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade. Em algumas modalidades, o canal 106 tem uma inclinação de 2 a 3 graus ao longo da linha de inclinação da primeira parede de extremidade para a segunda parede de extremidade.[0062] In some embodiments, the channel 106 has a slope of 2 to 5 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall. In some embodiments, the channel 106 has a slope of 2 to 4 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall. In some embodiments, the channel 106 has a slope of 2 to 3 degrees along the line of slope from the first end wall to the second end wall.

[0063] Em algumas modalidades, a célula eletrolítica de alumínio (100) também compreende pelo menos um módulo de ânodos 120 e pelo menos um módulo de cátodos 130. Em algumas modalidades, o módulo de cátodos 130 compreende uma pluralidade de cátodos verticais 108. Em algumas modalidades, a pluralidade dos cátodos verticais 108 é completamente submersa no eletrólito. Em algumas modalidades, a pluralidade de cátodos verticais 108 estende-se para cima a partir da parte inferior da célula 102. Em algumas modalidades, cada um dentre a pluralidade de cátodos verticais tem uma superfície exterior do cátodo 110. Em algumas modalidades, cada superfície exterior do cátodo pode ser de material umidificável por alumínio (isto é, compreendida de materiais umidificáveis por alumínio). Em algumas modalidades, os cátodos verticais podem ter um formato geralmente retangular, de tal modo que cada cátodo tem um segundo eixo horizontal longo e um segundo eixo horizontal curto. Por exemplo, em algumas modalidades, os cátodos verticais podem ter uma relação de aspecto horizontal de 10:1 a 100:1 (largura:comprimento). Em algumas modalidades, os cátodos verticais 108 podem ser orientados de tal modo que o eixo horizontal longo fica aproximadamente paralelo à linha de inclinação da superfície superior da qual ele estende-se.[0063] In some embodiments, the aluminum electrolytic cell (100) also comprises at least one anode module 120 and at least one cathode module 130. In some embodiments, the cathode module 130 comprises a plurality of vertical cathodes 108. In some embodiments, the plurality of vertical cathodes 108 is completely submerged in the electrolyte. In some embodiments, the plurality of vertical cathodes 108 extends upward from the bottom of the cell 102. In some embodiments, each of the plurality of vertical cathodes has an outer cathode surface 110. In some embodiments, each surface The exterior of the cathode may be of aluminum-wettable material (i.e., comprised of aluminum-wettable materials). In some embodiments, the vertical cathodes may have a generally rectangular shape such that each cathode has a long second horizontal axis and a short second horizontal axis. For example, in some embodiments, the vertical cathodes may have a horizontal aspect ratio of 10:1 to 100:1 (width:length). In some embodiments, the vertical cathodes 108 may be oriented such that the long horizontal axis is approximately parallel to the slope line of the top surface from which it extends.

[0064] Tal como mencionado acima, em algumas modalidades, os cátodos verticais podem ter uma relação de aspecto horizontal de 10:1 a 100:1 (largura:comprimento). Em algumas modalidades, os cátodos verticais podem ter uma relação de aspecto horizontal de 10:1 a 90:1 (largura:comprimento). Em algumas modalidades, os cátodos verticais podem ter uma relação de aspecto horizontal de 10:1 a 80:1 (largura:comprimento). Em algumas modalidades, os cátodos verticais podem ter uma relação de aspecto horizontal de 10:1 a 70:1 (largura:comprimento). Em algumas modalidades, os cátodos verticais podem ter uma relação de aspecto horizontal de 10:1 a 60:1 (largura:comprimento). Em algumas modalidades, os cátodos verticais podem ter uma relação de aspecto horizontal de 10:1 a 50:1 (largura:comprimento). Em algumas modalidades, os cátodos verticais podem ter uma relação de aspecto horizontal de 10:1 a 40:1 (largura:comprimento). Em algumas modalidades, os cátodos verticais podem ter uma relação de aspecto horizontal de 10:1 a 30:1 (largura:comprimento). Em algumas modalidades, os cátodos verticais podem ter uma relação de aspecto horizontal de 10:1 a 20:1 (largura:comprimento).[0064] As mentioned above, in some embodiments, the vertical cathodes may have a horizontal aspect ratio of 10:1 to 100:1 (width:length). In some embodiments, the vertical cathodes may have a horizontal aspect ratio of 10:1 to 90:1 (width:length). In some embodiments, the vertical cathodes may have a horizontal aspect ratio of 10:1 to 80:1 (width:length). In some embodiments, the vertical cathodes may have a horizontal aspect ratio of 10:1 to 70:1 (width:length). In some embodiments, the vertical cathodes may have a horizontal aspect ratio of 10:1 to 60:1 (width:length). In some embodiments, the vertical cathodes may have a horizontal aspect ratio of 10:1 to 50:1 (width:length). In some embodiments, the vertical cathodes may have a horizontal aspect ratio of 10:1 to 40:1 (width:length). In some embodiments, the vertical cathodes may have a horizontal aspect ratio of 10:1 to 30:1 (width:length). In some embodiments, the vertical cathodes may have a horizontal aspect ratio of 10:1 to 20:1 (width:length).

[0065] Em algumas modalidades, os cátodos verticais podem ter uma relação de aspecto horizontal de 20:1 a 100:1 (largura:comprimento). Em algumas modalidades, os cátodos verticais podem ter uma relação de aspecto horizontal de 30: 1 a 100:1 (largura:comprimento). Em algumas modalidades, os cátodos verticais podem ter uma relação de aspecto horizontal de 40:1 a 100:1 (largura:comprimento). Em algumas modalidades, os cátodos verticais podem ter uma relação de aspecto horizontal de 50:1 a 100:1 (largura:comprimento). Em algumas modalidades, os cátodos verticais podem ter uma relação de aspecto horizontal de 60:1 a 100:1 (largura:comprimento). Em algumas modalidades, os cátodos verticais podem ter uma relação de aspecto horizontal de 70:1 a 100:1 (largura:comprimento). Em algumas modalidades, os cátodos verticais podem ter uma relação de aspecto horizontal de 80:1 a 100:1 (largura:comprimento). Em algumas modalidades, os cátodos verticais podem ter uma relação de aspecto horizontal de 90:1 a 100:1 (largura:comprimento).[0065] In some embodiments, the vertical cathodes may have a horizontal aspect ratio of 20:1 to 100:1 (width:length). In some embodiments, the vertical cathodes may have a horizontal aspect ratio of 30:1 to 100:1 (width:length). In some embodiments, the vertical cathodes may have a horizontal aspect ratio of 40:1 to 100:1 (width:length). In some embodiments, the vertical cathodes may have a horizontal aspect ratio of 50:1 to 100:1 (width:length). In some embodiments, the vertical cathodes may have a horizontal aspect ratio of 60:1 to 100:1 (width:length). In some embodiments, the vertical cathodes may have a horizontal aspect ratio of 70:1 to 100:1 (width:length). In some embodiments, the vertical cathodes may have a horizontal aspect ratio of 80:1 to 100:1 (width:length). In some embodiments, the vertical cathodes may have a horizontal aspect ratio of 90:1 to 100:1 (width:length).

[0066] Em algumas modalidades, a célula eletrolítica de alumínio 100 pode compreender pelo menos um bloco de cátodos 112 situado abaixo da superfície superior. Em algumas modalidades, o bloco de cátodos 112 pode estar em comunicação elétrica com a pluralidade de cátodos verticais 108. Em algumas modalidades, o bloco de cátodos 112 pode ser integral com a parte inferior 102 da célula eletrolítica de alumínio 100. Em algumas modalidades, o bloco de cátodos 112 pode ser formado como um componente separado da parte inferior 102 da célula eletrolítica de alumínio 100. Em algumas modalidades, durante a operação da célula eletrolítica de alumínio 100, a corrente pode fluir da pluralidade de cátodos verticais 108 para dentro do bloco de cátodos 112 e para fora da célula eletrolítica de alumínio 100.[0066] In some embodiments, the aluminum electrolytic cell 100 may comprise at least one cathode block 112 located below the upper surface. In some embodiments, the cathode block 112 may be in electrical communication with the plurality of vertical cathodes 108. In some embodiments, the cathode block 112 may be integral with the bottom 102 of the aluminum electrolytic cell 100. In some embodiments, The cathode block 112 may be formed as a separate component from the bottom 102 of the aluminum electrolytic cell 100. In some embodiments, during operation of the aluminum electrolytic cell 100, current may flow from the plurality of vertical cathodes 108 into the cathode block 112 and out of the aluminum electrolytic cell 100.

[0067] Em algumas modalidades, a célula eletrolítica de alumínio 100 pode compreender pelo menos um módulo de ânodos 120. Em algumas modalidades, o módulo de ânodos 120 inclui um suporte de agudos 122, uma pluralidade de ânodos verticais 124 e uma barra de ânodos 126. Em algumas modalidades, o ânodo é um ânodo inerte. Alguns exemplos não limitadores de composições de ânodo inertes incluem: cerâmica, metal, compostos de cerâmica e metal e/ou suas combinações. Alguns exemplos não limitadores de composições de ânodos inertes são fornecidos nas US 4,374,050, US 4,374,761, US 4,399,008, US 4,455,211, US 4,582,585, US 4,584,172, US 4,620,905, US 5,279,715, US 5,794,112 e US 5,865,980, concedidas à Requerente do presente Pedido de Patente. Em algumas modalidades, o ânodo é um eletrodo que evolve o oxigênio. Um eletrodo que evolve o oxigênio é um eletrodo que produz oxigênio durante a eletrólise. Em algumas modalidades, o cátodo é um cátodo umidificável. Em algumas modalidades, os materiais umidificáveis por alumínio são materiais que têm um ângulo de contato com o alumínio em fusão de não mais do que 90 graus no eletrólito em fusão. Alguns exemplos não limitadores de materiais umidificáveis podem compreender um ou mais dentre TiB2, ZrB2, HfB2, SrB2, materiais carbonáceos e as combinações destes.[0067] In some embodiments, the aluminum electrolytic cell 100 may comprise at least one anode module 120. In some embodiments, the anode module 120 includes a treble holder 122, a plurality of vertical anodes 124, and an anode bar 126. In some embodiments, the anode is an inert anode. Some non-limiting examples of inert anode compositions include: ceramic, metal, ceramic and metal composites and/or combinations thereof. Some non-limiting examples of inert anode compositions are provided in US 4,374,050, US 4,374,761, US 4,399,008, US 4,455,211, US 4,582,585, US 4,584,172, US 4,620,905, US 5,279,715, US 5,794 ,112 and US 5,865,980, granted to the Applicant of this Patent Application . In some embodiments, the anode is an electrode that involves oxygen. An oxygen-evolving 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 that have a contact angle with the 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.

[0068] Em algumas modalidades, a pluralidade de ânodos verticais 124 se estende para baixo a partir do suporte de ânodos 122, de tal modo que os ânodos verticais 124 são intercalados com os cátodos verticais 108. Em algumas modalidades, a pluralidade de ânodos verticais 124 pode compreender TiB2, ZrB2, HfB2, SrB2, materiais carbonáceos e as combinações destes. Em algumas modalidades, a barra de ânodos está em comunicação elétrica com a pluralidade de ânodos verticais. Em algumas modalidades, a barra de ânodos 126 é configurada para conectar-se a uma fonte de energia externa a fim de fornecer uma corrente à célula eletrolítica. Em algumas modalidades, o módulo de ânodos 120 pode ser ajustado verticalmente para cima ou para baixo. A esse respeito, em algumas modalidades, a sobreposição dos ânodos verticais 124 com os cátodos verticais 108 pode ser ajustada movendo-se o módulo de ânodos 120 para cima ou para baixo.[0068] In some embodiments, the plurality of vertical anodes 124 extends downward from the anode support 122, such that the vertical anodes 124 are interspersed with the vertical cathodes 108. In some embodiments, the plurality of vertical anodes 124 may comprise TiB2, ZrB2, HfB2, SrB2, carbonaceous materials and combinations thereof. In some embodiments, the anode bar is in electrical communication with the plurality of vertical anodes. In some embodiments, the anode bar 126 is configured to connect to an external power source to provide a current to the electrolytic cell. In some embodiments, the anode module 120 can be adjusted vertically up or down. In this regard, in some embodiments, the overlap of the vertical anodes 124 with the vertical cathodes 108 can be adjusted by moving the anode module 120 up or down.

[0069] Em algumas modalidades, o módulo de ânodos 120 é suspenso acima do módulo de cátodos 130. Em algumas modalidades, o módulo de cátodos 130 é acoplado de modo fixo à parte inferior da célula eletrolítica de alumínio 100. Em algumas modalidades, os cátodos verticais 108 são suportados em um suporte de cátodos, que fica em um reservatório de células 132. O reservatório de células 132 é capaz de sustentar um banho de eletrólito em fusão. Em algumas modalidades, o módulo de ânodos 120 pode ter sua altura levantada e abaixada em relação à posição do módulo de cátodos 130.[0069] In some embodiments, the anode module 120 is suspended above the cathode module 130. In some embodiments, the cathode module 130 is fixedly coupled to the bottom of the aluminum electrolytic cell 100. In some embodiments, the Vertical cathodes 108 are supported on a cathode holder, which is in a cell reservoir 132. The cell reservoir 132 is capable of supporting a molten electrolyte bath. In some embodiments, the anode module 120 may be raised and lowered in height relative to the position of the cathode module 130.

[0070] Os eletrodos opostos, orientados verticalmente 108, 124, permitem que as fases gasosas (O2), geradas próximas dos mesmos, se destaquem dos mesmos e dissociem-se fisicamente do ânodo 124 devido à flutuação das bolhas de gás de O2 no eletrólito de sal em fusão. Uma vez que as bolhas são livres para escapar das superfícies do ânodo 124, elas não acumulam-se nas superfícies do ânodo para formar uma camada eletricamente isolante/resistente, permitindo o acúmulo de potencial elétrico, tendo por resultado uma resistência elevada e alto consumo de energia. Os ânodos 124 podem ser arranjados em fileiras ou em colunas com ou sem afastamento ou abertura lateral entre eles para criar um canal que realce o movimento do eletrólito em fusão, melhorando desse modo o transporte de massa e permitindo que a alumina dissolvida alcance as superfícies do módulo de ânodos 120.[0070] Opposing, vertically oriented electrodes 108, 124 allow gas phases (O2), generated close to them, to detach from them and physically dissociate from the anode 124 due to the fluctuation of O2 gas bubbles in the electrolyte of molten salt. Since the bubbles are free to escape from the anode surfaces 124, they do not accumulate on the anode surfaces to form an electrically insulating/resistant layer, allowing the build-up of electrical potential, resulting in high resistance and high power consumption. energy. The anodes 124 may be arranged in rows or columns with or without lateral spacing or opening between them to create a channel that enhances the movement of the molten electrolyte, thereby improving mass transport and allowing dissolved alumina to reach the surfaces of the anode. 120 anode module.

[0071] Em algumas modalidades, um método de uso da presente invenção inclui o fornecimento de uma corrente elétrica à pluralidade de ânodos verticais e a passagem da corrente elétrica através de um eletrólito contido na célula eletrolítica de alumínio, em que a solução compreende Al2O3 dissolvido em pelo menos um eletrólito. Em algumas modalidades, o método inclui a recepção da corrente elétrica através da pluralidade de cátodos verticais e de um cátodo inferior e a produção, devido à etapa de passagem, do alumínio líquido a partir do Al2O3 nas superfícies exteriores do cátodo. Em algumas modalidades, o alumínio líquido produzido nas superfícies exteriores do cátodo tem uma densidade que é mais alta do que a densidade do eletrólito. Desse modo, em algumas modalidades, o alumínio líquido flui, através da gravidade, das superfícies exteriores do cátodo através da superfície superior da parte inferior da célula para dentro do canal, criando desse modo uma camada de fluxo de alumínio líquido sobre a superfície superior.[0071] In some embodiments, a method of using the present invention includes supplying an electrical current to the plurality of vertical anodes and passing the electrical current through an electrolyte contained in the aluminum electrolytic cell, wherein the solution comprises dissolved Al2O3 in at least one electrolyte. In some embodiments, the method includes receiving electrical current through the plurality of vertical cathodes and a lower cathode and producing, due to the passing step, liquid aluminum from Al2O3 on the outer surfaces of the cathode. In some embodiments, the liquid aluminum produced on the outer surfaces of the cathode has a density that is higher than the density of the electrolyte. Thus, in some embodiments, liquid aluminum flows, through gravity, from the outer surfaces of the cathode through the upper surface of the lower part of the cell into the channel, thereby creating a layer of liquid aluminum flow over the upper surface.

[0072] Tal como descrito acima, em algumas modalidades, o canal pode ser inclinado para dentro de um coletor 128. Desse modo, em algumas modalidades, o método pode incluir a coleta do alumínio líquido no coletor 128. Em algumas modalidades, o método também pode incluir a remoção de pelo menos um pouco do alumínio líquido do coletor 128. Em algumas modalidades, a etapa de remoção pode ocorrer periodicamente durante a operação da célula eletrolítica de alumínio. Em algumas modalidades, a etapa de remoção pode ocorrer em uma base essencialmente contínua durante a operação da célula eletrolítica de alumínio.[0072] As described above, in some embodiments, the channel may be angled into a collector 128. Thus, in some embodiments, the method may include collecting liquid aluminum in collector 128. In some embodiments, the method may also include removing at least some of the liquid aluminum from collector 128. In some embodiments, the removal step may occur periodically during operation of the aluminum electrolytic cell. In some embodiments, the removal step may occur on an essentially continuous basis during operation of the aluminum electrolytic cell.

[0073] Tal como descrito acima, em algumas modalidades, o módulo de ânodos 120 pode ser ajustado verticalmente para cima ou para baixo, controlando desse modo a sobreposição dos ânodos verticais 124 com os cátodos verticais 108. Em algumas modalidades, a resistência elétrica entre os ânodos verticais 124 e os cátodos verticais 108 pode depender, pelo menos em parte, da sobreposição. Em algumas modalidades, o fluxo da corrente entre os ânodos verticais 124 e os cátodos verticais 108 pode produzir calor dentro da célula. Em algumas modalidades, a quantidade de calor produzida pode depender, pelo menos em parte, da resistência elétrica entre os ânodos verticais 124 e os cátodos verticais 108. Desse modo, ao ajustar verticalmente o módulo de ânodos 120 para cima e/ou para baixo com respeito aos cátodos verticais 108, a temperatura da solução contida na célula eletrolítica de alumínio pode ser controlada.[0073] As described above, in some embodiments, the anode module 120 can be adjusted vertically up or down, thereby controlling the overlap of the vertical anodes 124 with the vertical cathodes 108. In some embodiments, the electrical resistance between vertical anodes 124 and vertical cathodes 108 may depend, at least in part, on overlap. In some embodiments, the flow of current between the vertical anodes 124 and the vertical cathodes 108 may produce heat within the cell. In some embodiments, the amount of heat produced may depend, at least in part, on the electrical resistance between the vertical anodes 124 and the vertical cathodes 108. Thus, when vertically adjusting the anode module 120 up and/or down with With respect to the vertical cathodes 108, the temperature of the solution contained in the aluminum electrolytic cell can be controlled.

[0074] Embora tenham sido descritas várias modalidades da presente invenção, deve ser compreendido que essas modalidades são somente ilustrativas, e não restritivas, e que muitas modificações podem se tornar evidentes aos versados na técnica. Além disso, as várias etapas podem ser realizadas em qualquer ordem desejada (e qualquer etapa desejada pode ser adicionada e/ou qualquer etapa desejada pode ser eliminada).[0074] Although several embodiments of the present invention have been described, it should be understood that these embodiments are illustrative only, and not restrictive, and that many modifications may become apparent to those skilled in the art. Furthermore, the various steps can be performed in any desired order (and any desired step can be added and/or any desired step can be eliminated).

Claims

1. Electrolytic cell (100), characterized in that it comprises: a cell reservoir (132) configured to retain a bath of molten electrolyte disposed within the cell reservoir; at least one anode module (120) having a plurality of vertical anodes (124) extending downwardly from an anode support (122) and configured to be moved up and down in the cell reservoir (132 ), each of the plurality of anodes is an electrode that involves oxygen; at least one cathode module (130) located within the cell reservoir (132), as opposed to at least one anode module (120), wherein the at least one cathode module (130) comprises a plurality of vertical cathodes ( 108) configured to interlock with the plurality of vertical anodes (124) when at least one anode module (120) is located within the cell reservoir (132), each of the plurality of vertical anodes (124), and each of the plurality of vertical cathodes (108) has surfaces thereon that are vertically oriented and spaced from each other, the plurality of vertical cathodes (108) being wettable by molten aluminum; and a lower part of the cell (102), of the cell reservoir (132), which supports the at least one cathode module (130), each of the vertical cathodes (108) of the at least one cathode module (130 ) is coupled to the lower part of the cell (102), the lower part of the cell (102) comprising aluminum-wettable material, the lower part of the cell (102) comprising a first upper surface (150), a second surface upper surface (151) and a channel (106), the plurality of vertical cathodes (108) extending upwardly from the first and second upper surfaces (150, 151), the plurality of vertical cathodes (108) being configured to be completely submerged within the molten electrolyte bath, with at least one cathode block (112) being located below the plurality of vertical cathodes (108), the first upper surface (150) and the second upper surface (151) of the lower part of the cell (102) are configured to direct by means of gravity substantially all of the liquid aluminum produced in the electrolytic cell (100) to the channel (106), and the channel (106) comprises aluminum-wettable material and is configured to receive liquid aluminum from the first and second upper surfaces (150, 151).

2. Electrolytic cell (100), according to claim 1, characterized by the fact that the channel (106) is located between the first upper surface (150) and the second upper surface (151).

3. Electrolytic cell (100), according to claim 2, characterized by the fact that the channel (106) is located equidistant from a first side wall (114) and a second side wall (115) of the electrolytic cell (100 ).

4. Electrolytic cell (100), according to claim 3, characterized by the fact that it further comprises a trough (103) located close to at least one of the first side wall (114) or the second side wall (115) of the electrolytic cell (100).

5. Electrolytic cell (100), according to claim 3, characterized by the fact that the first upper surface (150) is inclined from a vertical cathode surface (108) to the second upper surface (151), and wherein the second upper surface (151) is inclined from a side wall of the electrolytic cell (100) towards the channel (106).

6. Electrolytic cell (100), according to claim 5, characterized in that the first upper surface (150) and the second upper surface (151) are inclined from the side walls of the electrolytic cell (100) towards the channel ( 106).

7. Electrolytic cell (100), according to claim 5, characterized by the fact that the first upper surface (150) comprises a first inclination line extending from the vertical cathode surface (108) in the direction of the second upper surface (151).

8. Electrolytic cell (100), according to claim 7, characterized by the fact that the first upper surface (150) has an inclination of 0 to 60 degrees along the first inclination line of the vertical cathode surface (108) to the second upper surface (151).

9. Electrolytic cell (100), according to claim 8, characterized in that the second upper surface (151) comprises a second inclination line, which extends from the side wall in the direction of the channel (106).

10. Electrolytic cell (100), according to claim 9, characterized by the fact that the second upper surface (151) has an inclination of 0 to 60 degrees along the second inclination line of the side wall for the channel (106 ).

11. Electrolytic cell (100), according to any one of claims 1 to 10, characterized by the fact that the aluminum-wettable material of the lower part of the cell (102) is at least one of TiB2, ZrB2, HfB2, SrB2 or combinations thereof.

12. Electrolytic cell (100), according to any one of claims 1 to 11, characterized by the fact that the channel (106) has an inclination of 0 to 15 degrees along a third inclination line of a first wall of end (116) to a second end wall (117) of the electrolytic cell (100).

13. Electrolytic cell (100), according to any one of claims 1 to 12, characterized by the fact that the aluminum-wettable material of the lower part of the channel (106) is at least one of TiB2, ZrB2, HfB2, SrB2 or combinations thereof.

14. Electrolytic cell (100), according to any one of claims 1 to 13, characterized in that it further comprises a collector (128) close to the lower point of the channel (106).

15. Method for producing a metallic aluminum by electrochemical reduction of alumina, using an electrolytic cell (100), as defined in any one of claims 1 to 14, characterized by the fact that it comprises: supplying an electrical current to a plurality of anodes verticals (124) in an aluminum electrolytic cell (100), the aluminum electrolytic cell (100) comprising a cell reservoir (132) having a lower part of the cell (102), which has an upper surface, a plurality of vertical cathodes (108) extending upwardly from the upper surface and are interspersed with the plurality of vertical anodes (124), and a channel (106) located within the lower part of the cell (102), the plurality of which of the vertical cathodes (108), the upper surface of the lower part of the cell (102) and the channel (106) are wettable by molten aluminum, and the channel (106) is configured to collect liquid aluminum from the lower part of the cell (102); passing electrical current through a bath of molten electrolyte contained in the cell reservoir (132) of the electrolytic cell (100); receiving the electrical current through the plurality of vertical cathodes (108) and at least one cathode block (112) located below the plurality of vertical cathodes (108); produce liquid aluminum on the outer surfaces of the plurality of vertical cathodes (108), wherein the liquid aluminum flows by gravity from the outer surfaces of the plurality of vertical cathodes (108), through the upper surface and into the channel (106) , thereby creating a layer of liquid aluminum flux on the upper surface; and collect the liquid aluminum from the channel (106).

16. The method of claim 15, wherein collecting the liquid aluminum includes removing at least some liquid aluminum from a collector (128) near a low point in the channel (106).

17. The method of claim 16, wherein collecting the liquid aluminum includes removing the liquid aluminum periodically during operation of the aluminum electrolytic cell (100).

18. The method of claim 16, wherein collecting the liquid aluminum includes removing the liquid aluminum essentially continuously during operation of the aluminum electrolytic cell (100).