CN101802270B - 多极轻金属还原槽中的旁路电流控制 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于通过电解来制造轻金属的多极还原槽。该槽具有阳极、阴极以及插设在阳极和阴极之间的至少一个导电多极电极。该槽具有熔盐电解液，该电解液含有保持在该槽内的待电解金属盐，并且该槽优选地具有使电解液的上表面保持处于槽内的预定液面处的装置。所述液面优选地至少在槽使用时保持在所述多极电极的上端之上。所述多极电极在其上端具有电绝缘表面，该电绝缘表面在槽工作时最小化或消除阳极和阴极之间的旁路电流。本发明还涉及最小化或消除旁路电流的方法。

Description

多极轻金属还原槽中的旁路电流控制

技术领域

本发明涉及多极金属还原槽中的旁路电流控制，尤其是制造镁、铝、钠、锂等之类的轻金属所用的多极金属还原槽。

背景技术

镁及其它轻金属通常通过在单极电解槽中由金属盐电解而制成。然而，可使用多极电解槽，其中这样的槽具有至少一个并且通常为若干个多极电极，这些电极位于形成串联连接子槽的阳极和阴极之间的空间中。多极电极增加了可发生电解的电解步骤的数量，因而，与相同电流强度的单极槽相比，提高了槽的能量和生产效率。通常在电解过程期间在电解液中产生气体(例如，在从氯化镁中得到镁时会产生氯气)。在垂直电极槽中，所产生的气泡在电极之间上升，使周围的电解液随之一起升高。这导致新鲜电解液从下方在电极之间流动，从而确保新鲜金属盐可用于进一步还原。在槽顶部的电极之间出现气体和电解液的增大体积，并且气体与液体分离以填充电极上方的顶部空间。电解液循环回到槽中的电解液池以补充盐供应，并最终重新循环回到电极之间的空间。可以说这种槽以“气举”原理工作。

采用气举原理的多极电解槽有两种主要类型。在第一种类型的槽中，阳极、阴极和多极电极是平面的，面对面布置成行，其间具有合适的间隙。在第二种类型的槽中，阳极呈实心直立棒的形式，阴极和多极电极呈不同直径的中空筒体形式，以渐增的距离环绕该棒，阴极距离阳极棒最远。在这两种情况下，电极都被封闭在衬有耐火材料的容器中，所述耐火材料提供对熔盐电解液和熔融金属的隔热。在槽的上端还设有用于收集和移除所产生的气体的布置。

这种槽长期以来存在的问题是旁路电流绕多极电极的端部沿着穿过阴极和阳极之间的电解液的更直接的路径行进，而不是穿过相邻电极之间形成的串联连接子槽在多极电极之间经过。这导致槽的生成率下降，功率消耗增大并且电流效率降低。旁路电流通常可使电流效率下降3％至5％或更多。

当电解液由增大的气体体积驱动而溢出电极时，最容易在电极上端形成旁路电流。在某些槽设计中，通过将电极盒(即，电极组件)设计成使得经过电极顶部上方的电解液层的厚度最小化而抑制旁路电流。这需要仔细控制电解液面以确保保持充分但不过量的流动。尽管有这种措施，但旁路电流仍然流动，从而存在电流效率下降。其中提议控制液面以减少旁路电流的现有专利的示例为1985年4月30日发布的授予Sivilotti的美国专利4,514,269以及1999年8月10日发布的授予Sivilotti等的美国专利5,935,394(这两个专利都转让给了与本申请相同的受让人)。其它方案包括在多极电极的上端设置电极延伸部。这些延伸部伸出远高于电解液表面，从而防止电解液溢流。然而，该方案要求在电极间间隙中上升的电解液改向，通常改向至电极阵列的端部，在该处设有通道以使电解液返回电解液池。这降低了电解液再循环的效率，并且是不能由筒状电极实施的方案，因为除了在电极顶部之上以外不具有电解液流的出口。提议电极延伸部的现有专利的示例为1983年8月30日发布的授予Ishizuka的美国专利4,401,543以及1990年10月19日公布的日本专利申请02-258993A。

因此，需要在保持良好的电解液再循环的同时最小化电流旁路。

发明内容

某些示例性实施方式可提供一种用于通过电解相应金属盐来制造轻金属的多极电解槽。该槽包括：熔盐电解液，该电解液含有在电解时产生轻金属和气体的金属盐；以及被所述熔盐电解液包围的大致垂直的电极布置，其包括阳极、阴极以及插设在所述阳极和所述阴极之间的至少一个导电多极电极。所述至少一个多极电极具有上端，电绝缘体定位在该上端上方(至少局部覆盖电极的上端面)。在使用该槽时，所述绝缘体在电解液溢流过电极时浸没在电解液下。所述槽可最小化或消除通常在多极电解槽中遇到的旁路电流。

这种槽优选不具有用于上升的电解液的出口或通道，所述出口或通道允许电解液改向并防止电解液上升超过电极的上端。因而，电极结构(无论是平面还是筒状)优选地使得在槽的正常操作期间所有或基本上所有上升电解液经过多极电极的绝缘上端以及阴极上方。因此，所述槽优选为若非如这里所公开的电极的上端绝缘则在使用期间会形成显著的旁路电流的类型。

其它示例性实施方式可提供一种最小化或消除适于制造轻金属的多极电解槽中的阳极和阴极之间的旁路电流的方法，该方法包括：使所述槽的至少一个多极电极的上端电绝缘；以及在绝缘的所述上端保持位于含有所述槽内保持的待电解金属盐的熔盐电解液的上表面下方的状态下进行电解。

术语“旁路电流”是指绕多极电极(在其上方、下方和侧旁)流动，从而跳过电极(阳极、阴极或多极电极)之间的至少一个多极电解步骤而不会有助于电解反应的电流。有时将其称为电流泄漏，并且其代表槽的电流效率的损耗。

描述在槽的正常使用期间电极上端的绝缘体的状态的术语“浸没在……下”是指借助于上升电解液的溢流和/或借助于在电流未流过槽时将绝缘体定位在所采用的电解液的上液面下方而使绝缘体被电解液覆盖。在前一情况下，电极的上端，或者至少是绝缘体在无电流流动时可高于电极的上液面。在后一情况下，它们可被浸没。

在某些实施方式中，有利的是还使阳极的一部分电绝缘。这样的绝缘可置于阳极的表面上(或者环绕筒状阳极)。所述绝缘即使完全位于电解液表面的下方也会是有效的，但特别优选的是其在电解液表面上方延伸。即使在多极电极存在一个绝缘体时，所述绝缘也会进一步最小化从阳极流过相邻多极电极的旁路电流。

本发明中所用的阳极和多极电极可由石墨、金属、金属陶瓷、复合物以及这些材料的层压材料制成。阴极通常由钢制成。电极通常是不可消耗的，因为电极不会被主电解反应消耗。然而，副反应会促使电极材料稍微劣化。电绝缘体应当优选地在槽环境中是稳定的并防止在槽工作温度下被电解液和电解产物损害或退化，以使槽寿命持久。当制造的金属是镁时，氧化铝是绝缘体的优选材料。也可另选地采用其它材料，例如氧化镁、铝酸镁尖晶石、氮化铝、氮化硅、硅铝氧氮聚合材料(包括添加有小百分比氧化铝的氮化硅陶瓷的微粒无孔工业级工程材料)等。所述绝缘体可以是键合至石墨电极的边缘中或者由陶瓷间隔件保持就位的固相烧结或熔铸陶瓷块。另选的是，所述绝缘体可包括通过陶瓷涂层过程(例如等离子喷涂、溅射淀积以及化学蒸汽淀积)施加至适当成形的电极边缘的涂层。再一电极边缘绝缘体可包括通过水泥粘合至电极的薄瓷砖。

在多极电极的上端设置电绝缘表面的一种方式是在电极的导电部分的上端添加多片绝缘耐火材料。

附图说明

图1是适于与本发明一起使用的多极电解槽在顶部移除的情况下的平面图，该槽容纳有一盒直立平面形状的电极；

图2是适于与本发明一起使用的多极电解槽在顶部移除的情况下的平面图，该槽容纳有多盒直立筒状的电极；

图3是沿图1或图2中的线A-A的电极盒的垂直剖视图，其中多极电极(平面的或筒状的)根据本发明的一个优选形式绝缘；

图4是沿图1或图2上的线A-A的电极盒的垂直剖视图，其中多极电极(平面的或筒状的)根据本发明的一个优选形式绝缘，但上端处于不同高度；

图5是设有图4中所示类型的一个或多个筒状盒的电解槽的垂直剖视图；

图6A至图6G示出绝缘材料可借以固定至电极的导电材料的各种方式；

图7A是适于使平面电极的上端绝缘的另选绝缘块设计的局部立体图；

图7B是适于使筒状电极的上端绝缘的另选绝缘块设计的局部立体图；

图8是示出在多极电极的顶部具有各种高度的绝缘体的槽的一个示例中的旁路电流变化的曲线图；以及

图9是相对于不具有绝缘体的槽，利用在一些多极电极的顶部上的绝缘体的槽在槽工作的延长期间的测量电流效率的曲线图。

具体实施方式

本发明能够与所有类型的多极槽一起使用，但主要是具有平面或筒状垂直(或倾斜)电极的多极槽。然而，示例性实施方式尤其涉及这样的槽，其中利用“气举”原理实现电解液循环，在该原理中在电解期间在电极的整个活性表面上产生的气体致使电解液在电极间间隙中向上流动。电解液在到达间隙的顶部时，溢流过电极(多极电极和阴极)的相邻顶部并返回槽的主体。在示例性实施方式所用的槽中，通常不设置使电解液改向从而避免这种溢流的通道。所指的电解液流动使电解液有效循环，但是允许电极之间的连通，因此有可能形成旁路电流。槽中需要良好循环以使电极间间隙供应有待电解的新鲜盐，允许有效移除所产生的阳极气体并收集金属阴极产品，从而能保持生成率。因此期望在不降低循环效率的情况下减少旁路电流(电流效率损耗)。

图1和图2是在均移除了顶壁的情况下电解槽10的简化平面图。图1的槽具有由平面电极组成的电极盒，而图2的槽具有由筒状电极组成的若干电极盒。在每一情况下，槽10包括外壁11，该外壁设有耐火衬里12，其提供绝缘以对抗热损失和电流动。槽被分成由垂直的耐火壁15相互隔开的电极隔室13和贮液隔室14。隔室13和14经由设在壁15的顶部和底部附近的通道(这些图中未示出，但稍后由图5示出)相互连通。这使得熔盐电解液16在这两个隔室之间自由循环。可向贮液隔室14中的电解液不时地添加新鲜金属盐，以补充在电解过程期间消耗的盐。

图1的电极隔室13容纳呈电极盒18形式的电极布置，该电极盒由垂直平面阳极19组成，在垂直平面阳极19每一侧的一定距离处侧翼包围有一对垂直平面阴极20。在阴极和阳极之间插设有八个垂直的平面多极电极21，四个在阳极的一侧，四个在阳极的另一侧。

盒18的垂直端部22和23由陶瓷绝缘体封闭，该陶瓷绝缘体由陶瓷阳极侧绝缘体25、陶瓷阴极侧绝缘体26、陶瓷侧缘绝缘体27和陶瓷间隔件28组成。这些陶瓷绝缘体和间隔件防止在电极盒18的垂直侧缘22和23处形成旁路电流。它们还防止电解液16在侧缘22和23处出入盒18，从而使电解液的流动保持垂直。在一些实施方式中，若这些绝缘体构成相邻外壁11、12以及垂直耐火壁15的一部分则是方便的。电极盒18被定位在短的垂直耐火壁24之间。

图2的电极隔室容纳有多个筒状电极组件或盒18，该筒状电极组件或盒由外筒状阴极20、内棒形筒状阳极19以及位于阴极和阳极之间的四个多极电极21组成。电极以所示方式嵌套在一起。

图3是沿图1或图2中的线A-A的通过电极盒18的垂直剖视图，因为这两幅图的剖面看上去基本相同。在图3中，电极盒18由阳极19(可为图1中的平面状或者图2中的圆棒)以及阴极20(也是平面状或筒状)组成。阳极和阴极各侧之间的间隙由以间隙36分隔的四个不同间距的电极21(图1的实施方式)或者四个筒状多极电极的不同部分(图2的实施方式)填充。在这个图中，可看出多极电极21的上端29由作为电绝缘耐火材料制成的块的绝缘体33覆盖。稍后详细论述将这些块附连至电极的方法。

再次参照图3，阳极19座置在陶瓷间隔块40上，该陶瓷间隔块又座置在槽的底部上，或者更优选的是座置在槽内的支撑件(该图中未示出)上。类似地，阴极20座置在耐火陶瓷间隔件41上，多极电极21座置在对齐的陶瓷耐火间隔块42上，这些间隔块座置在槽内的支撑件(未示出)上。块40、41和42设有与电极之间的间隙36对齐的间隙43，使得电解液可从下方进入电极盒18。在图3的实施方式中，阳极19还在其外表面上在与多极电极的上端和绝缘体33面对的区域中设有陶瓷耐火周向插入件45。该插入件提供进一步最小化旁路电流风险的绝缘耐火套。

在操作中，如图3中所示的盒18浸没在槽的电解液16中，使得绝缘体33的顶部至少在使用时位于电解液16的表面下方。阳极、阴极和多极电极之间的间隙36中产生的气体致使电解液(此时含有由电解产生的金属液滴)向上流动，并在电极顶部形成电解液层50，其横向向外流动至盒周围的开口或通道。接着，电解液流入电极隔室13(图1和图2)中，并经由分隔垂直耐火壁15上部中的之前所述的开口流入发生金属分离的贮液隔室14中。接着，电解液经由垂直耐火壁15下部中的开口返回电极盒的下侧，在该处其经由设置在支撑件40、41和42之间的间隙43重新进入电极间间隙36。

图4示出具有筒状电极盒18的另选实施方式，其中电极如图3所示构造，只不过在多极电极21的顶部上的绝缘体33的上端以高度朝阳极19渐增的阶梯方式布置。这样的盒可在电极浸没在电解液表面远下方的情况下操作，但是也可有利地在将电解液面控制成使得含有金属液滴的电解液在顶部上方倾泻以获得附图标记50所示的相对较薄的电解液层的情况下操作。在美国专利5,935,394(将其公开内容以引用的方式结合于此)中针对在电极顶部不具有绝缘体的盒示出了这种阶梯布置。这样的阶梯布置用于减少旁路电流具有一定有效性，但是绝缘体的增设使这种布置中旁路电流进一步明显减小。

图5示出槽10的垂直剖视图，该槽与图2类似，但是设有至少一个图4所示类型的电极盒18。槽10包括设有外壁11的容器，该外壁具有耐火绝缘衬里12。所述容器具有带衬罩17，其被密封以防气体从槽泄漏，但是具有可连接至用于将气体输送至其它设备的管道(未示出)的通气24。电极盒18通过阳极19的顶部处的阳极母线51以及焊接至电极盒18的阴极20并穿过槽的壁11(在该处被密封以防电解液泄漏)的阴极母线52连接至电流源(未示出)。

所述槽被垂直耐火壁15分成由电极盒或多个电极盒18占据的电极隔室13以及进行金属收集所在的贮液隔室14。垂直耐火壁15设有上开口31和下开口32(或者不止一个这样的开口)。各电极盒18的底部通过耐火支撑件34支撑在电极隔室13的底部上方。这些支撑件充分敞开从而不会阻止电解液流向盒和在盒内流动。

槽被熔盐电解液16填充至贮液隔室14中的液面35。在操作期间，电解液在电极盒18的电极之间向上流动，流过绝缘体33的顶部至电极隔室13，并经由开口31流入贮液隔室。熔融金属以电解液流中的液滴形式被携带并且这些液滴漂浮至贮液隔室中的表面，在该处聚结而形成漂浮层30。电解液最终经由下开口32流回电极隔室13。通过真空出口(tapping)经由顶罩17中的开口(未示出)定期移除金属。罩17还可具有可闭合的开口(未示出)，用于不时地将金属盐引入槽中。

还优选设置使电解液16的上液面保持在槽中预定液面35处的装置(未示出)。这样的装置在现有技术中公知，例如在美国专利4,518,475(将其公开内容以引用的方式结合于此)中。在实施方式中，将电解液面设定成使绝缘体的顶部始终完全浸没在电解液中，电解液面的控制不太关键。

在所有实施方式中，绝缘体33优选地刚性固定至电极21以防在槽的操作期间移位。根据绝缘体所用的材料，当浸没在电解液中时有可能受到浮力，因此通常需要依靠除仅重力之外的方式来附连绝缘体。电绝缘有助于防止在阳极和阴极之间形成旁路电流。绝缘体33有效地为多极电极提供通过完全沿电极的顶缘29延伸的电绝缘。

图6A至图6G示出绝缘体可借以附连至多极电极或者附连至阳极或阴极的一些方式。这些方法采用销或插入件61(图6A、图6B、图6C、图6D)、舌和沟槽63(图6A、图6B和图6C)、鸠尾榫62(图6E、图6F、图6G)、粘合剂等，或者这些安装特征中的两个或多个的组合。以这种方式可将陶瓷材料牢固固定至导电电极材料，以防止在槽的操作期间陶瓷移位。固定件可以如所示是不对称的或者“偏心”的，或者是对称的。如果是偏心的，则优选将较厚电极材料定位在电极的阳极面上，因为在使用中该表面更容易受到磨损和材料损耗，并且偏心定位因此延长了盒的有效工作寿命。

图7A是电极盒顶部的局部视图，其示出本发明的另一优选实施方式，其中绝缘体33互连而形成单元块33A。如图3的实施方式中一样，多极电极21均在其上端29处盖有覆盖电极的整个上端表面的细长绝缘体33。然而，绝缘体33通过间隔件34和端板35结合在一起。间隔件和端板之间的间隙36’与电极21之间的电极间间隙36对齐。虽然间隔件34和端板35横过电极间间隙延伸，但是它们足够窄，不会不适当地阻止电解液流动。然而，它们支撑绝缘体33并使盒更刚性且更牢固。

图7B表示筒状电极盒的类似布置。同样，与先前实施方式一样，绝缘体33可结合以形成由陶瓷材料制成的具有图7B所示形状的块33B。为简单起见，该图仅示出了两个多极电极21以及仅半个电极盒。可看出块33B由具有倒圆上端55的环形(在平面图中)绝缘体33构成。环形间隙36’与电极21之间的电极间间隙36对齐。间隔件34将处于完全相对位置的绝缘体相互连接，从而使块33B成一体。同样，间隔件34不会不适当地限制电解液的流动。

对于所有示例性实施方式，针对绝缘体33的尺寸可给出以下总体意见。显然，绝缘体越大，随之产生的旁路损耗越小。然而，期望不要极大改变槽的流体流并确保电解液仍在多极电极(以及绝缘体)的顶部上方流动。由于更多的多极电极由绝缘体取代，所以气举减小，这是因为多极电极的部分表面不再具有电化学活性。因此，在绝缘体块的尺寸与槽工作效率之间存在折中。沿着多极电极的顶缘和底缘，旁路电流的电阻由相邻绝缘体之间的间隙的长度与间隙的截面积之比确定，间隙的截面积与其宽度成正比。优选进行优化以获得电解液流动的流体动阻力与旁路电流的电阻之间的最佳平衡。

尽管多极电极的顶端处的任何量的绝缘都会提供优势，但是绝缘体的优选尺寸可如以下所述，其中术语“宽度”、“长度”和“高度”对于具有平面电极和筒状电极的槽具有以下含义：

宽度：多极电极的全厚，与电流穿过多极电极行进的方向平行；

长度：水平方向，与电极表面平行，与电流流动基本正交；

高度：垂直方向，与电极表面平行。

为定义绝缘体的高度尺寸，参照多极电极之间的间隙(称为ACD)。电极在电极盒内通常等距间隔。尽管通过增大绝缘体高度可获得持续改进，但是气举(电解液流动)与槽中的可用空间必需进行折衷。绝缘体的第一优选尺寸范围如下：

宽度：下方的多极电极的宽度的0.1至1.5倍之间，更优选的是大于该宽度的0.5倍；

长度：与多极电极的长度相等(不延伸超过多极电极的端部)；

高度：电极间隙(ACD)的1至20倍。

更优选的尺寸范围如下：

宽度：下方的多极电极的宽度的0.5至1.0倍之间；

长度：与多极电极的长度相等；

高度：电极间隙(ACD)的5至10倍。

在具有不止一个多极电极的槽中，期望在所有多极电极的上端设置绝缘体。然而，仅在一个或一些多极电极上设置绝缘体优于根本没有绝缘体。多极电极的顶部上的旁路电流受电解液溢流深度、多极电极数量、多极电极厚度和多极电极之间的间隙、分解电位以及电解液导电性影响。在电极上端处设置绝缘体的效果是为泄漏电流通路增加附加阻抗度。通过增大穿过电解液的旁路电流通路而形成的该额外电阻具有减小整体旁路电流的效果。

已计算出对于绝缘体高度范围(以ACD的倍数表述)的旁路电流的变化的示例并在图8中示出。绝缘体高度低至约ACD的一倍是有效的，并且当超过ACD的20倍的高度时，随高度增大而带来的改进效果会减小。出于实际原因，高度超过ACD的10倍不是优选的，并且高度为ACD的至少5倍确保对旁路电流具有经济有用的效果而不会对电解液流动或槽生产率具有显著不良影响。

示例

为展示设计的适用性、耐用性以及在本发明的一种形式中采用的材料而进行了测试。在测试中，具有24个平面多极电极的电解还原槽设有附连至四个多极电极顶部的细长矩形绝缘体。绝缘体所用的耐火材料由93％的氧化铝/5％的氧化硅形成的可铸造混合物制成。各绝缘体的宽度与供其座置的多极电极的宽度相同，长度与多极电极的长度相同，高度为平均ACD的6倍。

使所述槽在正常条件下工作685天。测试表明该槽工作正常，并且尽管多极电极确实随槽的工作寿命而腐蚀，但是绝缘体尺寸不会改变并且绝缘体保持固定至多极电极的顶部。

根据绝缘体的设计和尺寸计算电流效率，与不具有这种绝缘体的槽进行比较，并在图9中绘出相对于槽寿命的结果。该结果表明即使具有少数绝缘体，电流效率也会始终比不具有这种绝缘体的情况更高。

Claims (21)

1.一种用于通过电解相应金属盐来制造轻金属的多极电解槽，该槽包括：

熔盐电解液，该电解液含有在电解时产生轻金属和气体的金属盐；以及

被所述熔盐电解液包围的大致垂直的电极布置，其包括阳极、阴极以及插设在所述阳极和所述阴极之间的至少一个导电多极电极，所述至少一个多极电极具有上端；

其中所述至少一个多极电极具有电绝缘体，该绝缘体定位成至少局部在所述上端上方延伸，并且其中在使用所述槽时，所述绝缘体浸没在所述电解液下。

2.如权利要求1所述的槽，其中所述绝缘体附连至所述多极电极。

3.如权利要求2所述的槽，其中所述绝缘体通过选自由插设构件和粘合剂构成的组的紧固装置附连至所述多极电极。

4.如权利要求3所述的槽，其中所述插设构件选自由销和鸠尾榫构成的组。

5.如权利要求1至4中任一项所述的槽，其中所述绝缘体的宽度为所述多极电极的宽度的0.1至1.5倍，所述绝缘体的长度与所述多极电极的长度基本相等，所述绝缘体的高度为相邻电极之间的电极间隙的1至20倍。

6.如权利要求1至4中任一项所述的槽，其中所述绝缘体的宽度为所述多极电极的宽度的0.5至1.0倍，所述绝缘体的长度与所述多极电极的长度基本相等，所述绝缘体的高度为相邻电极之间的电极间隙的5至10倍。

7.如权利要求1至4中任一项所述的槽，其中在所述阳极上在与相邻多极电极的所述上端面对的位置设置绝缘耐火套。

8.如权利要求1至4中任一项所述的槽，其中所述阳极、所述阴极和所述至少一个多极电极是平面的，并且彼此平行布置。

9.如权利要求1至4中任一项所述的槽，其中所述阴极和所述至少一个多极电极均形成环绕所述阳极的连续体。

10.如权利要求1至4中任一项所述的槽，其中所述阴极和所述至少一个多极电极呈环绕所述阳极的中空筒体的形式。

11.如权利要求1至4中任一项所述的槽，其中所述绝缘体由选自由氧化铝、氧化镁、铝酸镁尖晶石、氮化铝、氮化硅和硅铝氧氮聚合材料构成的组的材料制成。

12.一种最小化或消除适于制造轻金属的多极电解槽中的阳极和阴极之间的旁路电流的方法，所述方法包括：

使所述槽的至少一个多极电极的上端电绝缘；以及

在绝缘的所述上端保持位于含有所述槽内保持的待电解金属盐的熔盐电解液的上表面下方的状态下进行电解。

13.一种用于通过电解相应金属盐来制造轻金属的多极电解槽，该槽包括：

熔盐电解液，该电解液含有在电解时产生轻金属和气体的金属盐；以及

被所述熔盐电解液包围的大致垂直的电极布置，其包括阳极、阴极以及插设在所述阳极和所述阴极之间的导电多极电极，所述多极电极具有上端和定位成在所述上端上方延伸的电绝缘体；

其中在使用所述槽时，所述绝缘体浸没在所述电解液下。

14.如权利要求13所述的槽，该槽具有插设在所述阳极与所述阴极之间的至少一个其它多极电极，其中所述至少一个其它多极电极设有位于其上端上方的电绝缘体。

15.如权利要求14所述的槽，其中位于所述多极电极上方的所述绝缘体与所述至少一个其它多极电极通过由耐火材料制成的间隔件相互连接。

16.如权利要求13所述的槽，其中所述绝缘体附连至所述多极电极。

17.如权利要求16所述的槽，其中所述绝缘体通过选自由插设构件和粘合剂构成的组的紧固装置附连至所述多极电极。

18.如权利要求17所述的槽，其中所述插设构件选自由销和鸠尾榫构成的组。

19.如权利要求13至18中任一项所述的槽，其中所述绝缘体的宽度为所述多极电极的宽度的0.1至1.5倍，所述绝缘体的长度与所述多极电极的长度基本相等，所述绝缘体的高度为相邻电极之间的电极间隙的所述宽度的5.0至10.0倍。

20.如权利要求13至18中任一项所述的槽，其中所述绝缘体的宽度为所述多极电极的宽度的0.5至1.0倍，所述绝缘体的长度与所述多极电极的长度基本相等，所述绝缘体的高度为相邻电极之间的电极间隙的1.0至10倍。

21.如权利要求13至18中任一项所述的槽，其中在所述阳极上在与所述多极电极的所述上端面对的位置设置绝缘耐火套。

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