CN205741233U

CN205741233U - 电解槽及电解槽系统

Info

Publication number: CN205741233U
Application number: CN201520995619.0U
Authority: CN
Inventors: 刘兴华; J·沃德; D·A·威劳克; F·E·菲尔普斯; J·M·迪尼斯; J·克尔克霍夫; R·A·迪米利亚
Original assignee: Alcoa Inc
Current assignee: The US company Alcoa
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2025-09-10
Also published as: RU2683669C2; CN105401170B; BR112017004757A2; AU2015315380B2; BR112017004757B1; CN105401170A; CA2960597A1; EP3191623A4; WO2016040278A1; BR112017004757B8; RU2017108552A3; SA517381070B1; CA2960597C; RU2017108552A; US20160068979A1; US10151039B2; AU2015315380A1; EP3191623B1; EP3191623A1

Abstract

本申请涉及电解槽及电解槽系统。提供了一种电解槽系统，该电解槽系统包括电解槽，该电解槽被配置为保持熔融电解液槽浴，该槽浴包含至少一种槽浴成分，该电解槽包括：底部，和基本上由所述至少一种槽浴成分构成的侧壁；和进料，所述进料包括熔融电解液槽浴中的所述至少一种槽浴成分，使得所述至少一种槽浴成分在饱和度的30％之内，其中通过所述进料，该侧壁在熔融电解液槽浴中稳定。

Description

电解槽及电解槽系统

相关申请的交叉引用

本专利申请是非临时性的，要求2014年9月10日提交的美国专利申请号62/048,391的优先权，通过引用将其整体并入本文。

背景技术

传统上，电解槽的侧壁由热传导材料构成，以沿着整个侧壁(和槽浴的上表面)形成冷帮(frozen ledge)从而维持电解槽的完整性。

技术领域

广义上，本公开涉及电解槽的侧壁特征(如：内部侧壁或热表面)，其在电解槽的操作中(如：在电解槽中生产金属)保护侧壁免受电解浴影响。更具体地，在没有沿整个内部侧壁或者一部分内部侧壁的冷帮的情况下，内部侧壁特征提供与电解槽中的金属、浴和/或蒸气的直接接触。

发明内容

通过本公开的各种实施方案，用本公开的一个或者多个侧壁实施方案至少部分地替代电解槽侧壁。

在一些实施方案中，提供了一种稳定的侧壁材料，通过使槽浴(bath)化学组成中的一种或多种成分维持在特定的饱和度百分比，使得该侧壁材料在熔融电解液(如槽浴)中是稳定的(例如基本上是非反应性的)。在一些实施方案中，在电解槽中通过至少一个进料装置(例如沿着侧壁定位)维持槽浴化学组成，该进料装置向电解槽中提供进料(例如该进料保持为位于电解槽侧壁附近的保护沉积物)。在一些实施方案中，该保护沉积物向槽浴(例如向紧邻侧壁的槽浴中)提供至少一种槽浴成分(例如氧化铝)。作为一个非限制性实例，随着保护沉积物慢慢溶解，邻近侧壁的槽浴化学组成处于或接近该槽浴成分的饱和度，从而保护侧壁免于因与熔融电解液/槽浴相互作用而溶解(例如溶解/侵蚀)。在一些实施方案中，对于特定的槽浴成分(例如氧化铝)槽浴的百分比饱和度在电解槽运行条件下(例如温度、槽浴比率、和槽浴化学组成和/或含量)是进料浓度(例如氧化铝)的函数。

在一些实施方案中，本公开的侧壁相比于传统的热传导材料封装提供如下能量节省：至少约5％；至少约10％；至少约15％；至少约20％；至少约25％；或至少约30％。

在一些实施方案中，热通量(即，在电解槽运行期间跨电解槽侧壁的热量损失)为：不大于约8kW/m²；不大于约4kW/m²；不大于约3kW/m²；不大于约2kW/m²；不大于约1kW/m²；不大于约0.75kW/m²。

在一些实施方案中，热通量(即，在电解槽运行期间跨电解槽侧壁的热量损失)为：至少约8kW/m²；至少约4kW/m²；至少约3kW/m²；至少约2kW/m²；至少约1kW/m²；至少约0.75kW/m²。

与此形成鲜明对比的是，市售的霍尔槽运行时具有约8-15kW/m²的跨侧壁的热通量。

在本公开的一个方面，提供了一种系统，该系统包括：电解槽，该电解槽配置为保持熔融电解液槽浴，该槽浴包括至少一种槽浴成分，该电解槽包括：底部(例如阴极或金属垫)和侧壁，该侧壁基本上由所述至少一种槽浴成分构成；和进料系统，该进料系统配置为将包括所述至少一种槽浴成分的进料加入到熔融电解液槽浴中，使得该至少一种槽浴成分在饱和度的约5％内，其中，通过所述进料，使得侧壁在熔融电解液槽浴中稳定。

在一些实施方案中，槽浴包含的进料(例如氧化铝)含量超过其饱和度极限(例如使得在槽浴中存在微粒)。

在一些实施方案中，槽浴成分(例如氧化铝)包含如下平均槽浴含量：在饱和度的约5％内；在饱和度的约2％内；在饱和度的约1％内；在饱和度的约0.5％内；处于饱和；或高于饱和(例如在槽浴中存在槽浴成分的未溶解微粒)。

在一些实施方案中，槽浴成分的饱和为：饱和度的至少约95％；饱和度的至少约96％；饱和度的至少约97％；饱和度的至少约98％；饱和度的至少约99％；处于100％饱和度；或高于饱和度(例如在槽浴中存在槽浴成分的未溶解微粒)。

在一些实施方案中，槽浴成分的饱和为：饱和度的不大于约95％；饱和度的不大于约96％；饱和度的不大于约97％；饱和度的不大于约98％；饱和度的不大于约99％；饱和度的不大于100％。

在一些实施方案中，侧壁成分包含高于电解液槽浴中的一定饱和度阈值的饱和度百分数(例如对于电解槽工作参数)。

在一些实施方案中(例如当侧壁成分是氧化铝时)，通过LECO分析法分析测定氧化铝的饱和度(即平均饱和度％)。在一些实施方案中(即侧壁材料不是氧化铝时，例如Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La和Ce)，利用AA、ICP、XRF和/或它们的组合以及其它常见的公认分析方法来量化平均饱和度％。在一些实施方案中，确定稳定材料的饱和度％的分析方法包括与该分析方法有关的校正误差(例如LECO测量方法具有通常+/-5％的误差率)。

在一些实施方案中，侧壁成分在槽浴中以如下平均％饱和度含量存在：饱和度的至少70％；饱和度的至少75％；饱和度的至少80％；饱和度的至少85％；饱和度的至少90％；饱和度的至少95％；饱和度的至少100％(即饱和的)；或饱和度的至少105％(即超过饱和)。

在一些实施方案中，侧壁成分在槽浴中以如下平均％饱和度含量存在：饱和度的不大于70％；饱和度的不大于75％；饱和度的不大于80％；饱和度的不大于85％；饱和度的不大于90％；饱和度的不大于95％；饱和度的不大于100％(即饱和的)；或饱和度的不大于105％(即超过饱和)。

在一些实施方案中，槽浴成分包含以电解槽各处平均值测量的槽浴含量饱和度百分数。在一些实施方案中，槽浴成分包含在邻近侧壁(例如非反应性的/稳定的侧壁材料)位置测得的槽浴含量饱和度百分数。

在一些实施方案中，邻近侧壁的位置是如下的槽浴：接触所述壁；距离所述壁不超过约1”；距离所述壁不超过约2”；距离所述壁不超过约4”；距离所述壁不超过约6”；距离所述壁不超过约8”；距离所述壁不超过约10”；距离所述壁不超过约12”；距离所述壁不超过约14”；距离所述壁不超过约16”；距离所述壁不超过约18”；距离所述壁不超过约20”；距离所述壁不超过约22”；或距离所述壁不超过约24”。

在一些实施方案中，邻近侧壁的位置是如下的槽浴：接触所述壁；距离所述壁小于约1”；距离所述壁小于约2”；距离所述壁小于约4”；距离所述壁小于约6”；距离所述壁小于约8”；距离所述壁小于约10”；距离所述壁小于约12”；距离所述壁小于约14”；距离所述壁小于约16”；距离所述壁小于约18”；距离所述壁小于约20”；距离所述壁小于约22”；或距离所述壁小于约24”。

在本公开的一个方面，提供了一种系统，其包括：电解槽本体，该电解槽本体配置为保持熔融电解液槽浴，该槽浴包括氧化铝，该电解槽包括：底部(例如阴极或金属垫)和基本上由氧化铝构成的侧壁；和进料器系统，该进料器系统配置为向熔融电解液槽浴中提供包括氧化铝的进料，使得氧化铝的槽浴含量在饱和度的约10％之内，其中通过该槽浴含量，侧壁在熔融电解液槽浴中稳定。

在本公开的一个方面，提供了一种电解槽，该电解槽包括：阳极；与阳极间隔开的阴极；与阳极和阴极液体连通的电解液槽浴，该槽浴具有包含多种槽浴成分的槽浴化学组成；电解槽本体，该电解槽本体包括：底部和围绕该底部的至少一个侧壁，其中该侧壁基本上由槽浴化学组成中的至少一种槽浴成分组成，其中槽浴化学组成包含所述至少一种槽浴成分，在该成分的饱和度极限的约10％内，使得通过该槽浴化学组成，侧壁在侧壁与槽浴的界面处得以维持(例如在电解槽运行期间)。

在本公开的一个方面，提供了一种电解槽，该电解槽包括：阳极；与阳极间隔开的阴极；与阳极液体连通的具有槽浴化学组成的熔融电解液槽浴；电解槽本体，该电解槽本体包括底部和围绕该底部的至少一个侧壁，其中该电解槽本体被配置为接触和保持熔融电解液槽浴，此外其中侧壁由作为槽浴化学组成的成分的材料构建；和进料装置，该进料装置被配置为向熔融电解液槽浴中提供包括所述成分的进料；其中通过该进料装置，槽浴化学组成被维持处在或接近该成分的饱和度使得侧壁在熔融盐电解液中保持稳定。

在本公开的一个方面，提供了一种电解槽，该电解槽包括：阳极；与阳极间隔开的阴极；与阳极和阴极液体连通的熔融电解液槽浴，其中该熔融电解液槽浴含有包括至少一种槽浴成分的槽浴化学组成；电解槽本体，该电解槽本体具有：底部和围绕该底部的至少一个侧壁，其中该电解槽本体被配置为保持熔融电解液槽浴，其中该侧壁基本上由所述至少一种槽浴成分组成，该侧壁进一步包括：第一侧壁部分，配置为安置到侧壁的热绝缘封装上以及保持电解液；和第二侧壁部分，配置为从电解槽本体的底部向上延伸，其中第二侧壁部分与第一侧壁部分纵向间隔，使得第一侧壁部分、第二侧壁部分以及第一部分和第二部分之间的基底限定出沟槽；其中该沟槽配置为接收保护沉积物和保持该保护沉积物与电解槽底部(例如金属垫)分离；其中该保护沉积物配置为从该槽溶解到熔融电解液槽浴中，使得该熔融电解液槽浴包含一定水平的所述至少一种槽浴成分，其足以在熔融电解液槽浴中维持所述第一侧壁部分和第二侧壁部分。

在本公开的一个方面，提供了一种电解槽，该电解槽包括：阳极；与阳极间隔开的阴极；与阳极和阴极液体连通的熔融电解液槽浴，其中该熔融电解液槽浴含有包括至少一种槽浴成分的槽浴化学组成；电解槽本体，该电解槽本体具有：底部和围绕该底部的至少一个侧壁，其中该电解槽本体被配置为保持熔融电解液槽浴，其中所述侧壁基本上由所述至少一种槽浴成分组成，所述侧壁进一步包括：第一侧壁部分，配置为安置到侧壁的热绝缘封装上以及保持电解液；和第二侧壁部分，配置为从电解槽本体的底部向上延伸，其中第二侧壁部分与第一侧壁部分纵向间隔，使得第一侧壁部分、第二侧壁部分以及第一部分和第二部分之间的基底限定出沟槽；其中该沟槽被配置为接收保护沉积物和保持该保护沉积物与电解槽底部(例如金属垫)分离；其中该保护沉积物被配置为从沟槽溶解到熔融电解液槽浴中，使得该熔融电解液槽浴包含一定水平的所述至少一种槽浴成分，其足以在熔融电解液槽浴中维持所述第一侧壁部分和第二侧壁部分；和引导部件，其中该引导部件位于第一侧壁部分与第二侧壁部分之间，此外其中该引导部件在沟槽上方侧向间隔，使得该引导部件配置为引导保护沉积物进入沟槽内。

在一些实施方案中，侧壁包含第一部分和第二部分，其中第二部分配置为相对于热绝缘封装与第一侧壁部分联合(align)，此外其中该第二侧壁部分配置为从侧壁(如侧壁轮廓)以阶梯构造延伸，其中该第二侧壁部分包括界定出该阶梯部分的顶/上表面和侧表面。在一些实施方案中，顶表面配置为提供平坦表面(例如平坦的，或者与电解槽底部平行)。在一些实施方案中，顶表面配置为提供倾斜/有角度的表面，其朝向第一侧壁部分倾斜，使得第一侧壁部分和第二侧壁部分的上表面共同界定出凹陷区域。在一些实施方案中，倾斜的稳定侧壁朝向电解槽/金属垫的中心(远离侧壁)倾斜。在一些实施方案中，电解槽包含向电解槽提供进料的进料器，该进料沿着第二侧壁部分的平坦顶表面和/或侧部的至少一部分作为保护沉积物得以保持。在一些实施方案中，电解槽包括配置为向电解槽提供进料的进料器，进料沿凹陷区域(例如第二侧壁部分的上表面)保留。

在一些实施方案中，基底包含所述至少一种槽浴成分。

在一些实施方案中，保护沉积物包含一种槽浴成分(至少一种)。在一些实施方案中，保护沉积物包括至少两种槽浴成分。

在一些实施方案中，保护沉积物从沟槽延伸，向上至少到达电解液槽浴的上表面。

在一些实施方案中，电解槽进一步包括引导部件，其中该引导部件位于第一侧壁部分与第二侧壁部分之间，此外其中该引导部件位于沟槽的基底上方，此外其中该引导部件配置为引导保护沉积物进入沟槽内。在一些实施方案中，该引导部件由稳定材料构成(例如在槽浴和/或蒸气相中的非反应性材料)。

在一些实施方案中，该引导部件由存在于槽浴化学组成中的材料构成，使得通过槽浴化学组成，该引导部件保持在熔融盐电解液中。

在一些实施方案中，沟槽的基底由进料块(feed block)限定，其中该进料块由选自槽浴化学组成的成分的材料构成，其中通过槽浴化学组成，进料块维持在熔融盐槽浴中。在一些实施方案中，进料块包含稳定的材料(非反应性的材料)。在一些实施方案中，进料块包含氧化铝。

在一些实施方案中，电解槽进一步包括进料器(例如进料装置)，该进料器配置为在沟槽中提供保护沉积物。

在一些实施方案中，进料装置连接至电解槽本体。

本公开的一个方面，提供一种方法，该方法包括：在阳极和阴极之间通入电流穿过电解槽的熔融电解液槽浴，向电解槽中加入进料以便向熔融电解液槽浴供应至少一种槽浴成分，其中进料速率足以将该至少一种槽浴成分的槽浴含量维持在饱和度的约95％内；和通过该进料步骤，维持由包括该至少一种槽浴成分的材料构造的电解槽侧壁。

在一些实施方案中，该方法包括：伴随第一步，将槽浴维持在不超过980℃的温度，其中电解槽的侧壁基本上没有冷帮。

在一些实施方案中，该方法包括消耗保护沉积物以向电解液槽浴中供应金属离子。

在一些实施方案中，该方法包括从该至少一种槽浴成分生产金属产品。

上文中提到的各个发明方面可以结合以产生与在电解槽中于低温下(例如低于980℃)原生金属生产相关的设备、组件和方法。

本发明的这些和其它方面、优点和新颖特征部分在随后的说明书中进行阐明，并且本领域技术人员在阅读下面的说明书和附图时将清楚这些，或者可以通过实施本发明了解这些。

附图说明

图1描绘了根据本公开的运行中的电解槽的示意侧视图，该电解槽具有稳定的侧壁(例如非反应性材料)。

图2描绘了根据本公开的运行中的电解槽的示意侧视图，该电解槽具有第一侧壁部分和第二侧壁部分，带有在所述侧壁部分之间提供保护沉积物的进料器。

图3描绘了根据本公开的运行中的电解槽的示意侧视图，该电解槽具有第一侧壁部分和第二侧壁部分，带有在所述侧壁部分之间提供保护沉积物的进料器，并且包括引导部件。

图4描绘了根据本公开的运行中的电解槽的示意侧视图，该电解槽具有侧壁，所述侧壁具有两个稳定的侧壁部分，第一侧壁部分和第二侧壁部分，配置为连接到热绝缘封装，其中第二侧壁部分延伸超出第一侧壁部分(例如配置为提供阶梯/延伸的构造)。

图5描绘了根据本公开的运行中的电解槽的示意侧视图，该电解槽具有侧壁，所述侧壁具有两个稳定的侧壁部分，第一侧壁部分和第二侧壁部分，配置为连接到热绝缘封装，其中第二侧壁部分延伸超出第一侧壁部分(例如配置为提供阶梯/延伸的构造)，包括由进料器提供的保护沉积物。

图6描绘了根据本公开的运行中的电解槽的另一实施方案的示意侧视图，该电解槽具有侧壁，所述侧壁具有两个稳定的侧壁部分，第一侧壁部分和第二侧壁部分，配置为连接到热绝缘封装，其中第二侧壁部分延伸超出第一侧壁部分(例如配置为提供阶梯/延伸的构造)，包括由进料器提供的保护沉积物。

图7描绘了根据本公开的运行中的电解槽的示意侧视图(例如活性侧壁是本公开的一个或多个实施方案)。

图8是描绘每百分比氧化铝饱和度的电解槽浴中氧化铝溶解速率(m/s)的图形，以五(5)个不同温度线(750℃、800℃、850℃、900℃和950℃)绘制。

图9是槽浴、冷却剂和出口冷帮的温度和热通量与时间关系的图形。

图10A-H描绘了保护沉积物和保护沉积物下方的沟槽底部/基底(有时称为进料块)的不同角度的局部切除侧视图。描绘了保护沉积物的各种角度(与第二侧壁部分形成角度，与第一侧壁部分形成角度、平坦、有角度等等)，此外，描绘了沟槽底部/基底的各种角度(与第二侧壁部分形成角度，与第一侧壁部分形成角度、平坦、有角度等等。

图11A-D描绘了架子(shelf)顶部和/或第二侧壁部分的各种构造的局部切除侧视图。图11A描绘了一种横向构造，朝向电解槽的中心成一定角度(以促进电解槽排放)。图11B描绘了一种横向构造，朝向侧壁成一定角度(以促进进料保留在保护沉积物中)。图11C描绘了一种有角度的构造(例如尖角的)。图11D描绘了架子或第二侧壁部分的弯曲的或弧形的最上部区域。

具体实施方式

现在将详细参照附图，所述附图至少有助于说明本发明的各种相关实施方案。

本文所使用的“电解”是指通过使电流通过材料引起化学反应的任何过程。在一些实施方案中，当在电解槽中金属物质被还原从而产生金属产物时发生了电解。电解的一些非限制性例子包括原生金属生产。电解生产的金属的一些非限制性例子包括：稀土金属，非铁金属(例如铜、镍、锌、镁、铅、钛、铝和稀土金属)。

本文所使用的“电解槽”是指产生电解的装置。在一些实施方案中，电解槽包括：熔炼罐，或者一系列熔炼器(例如多个罐)。在一个非限制性实例中，电解槽配备有充当导体的电极，电流通过该电极进入或离开非金属介质(例如电解液槽浴)。

本文所使用的“电极”是指带正电的电极(例如阳极)或带负电的电极(例如阴极)。

本文所使用的“阳极”是指正电极(或端子)，电流通过其进入电解槽中。在一些实施方案中，阳极是由导电性材料构成。阳极材料的一些非限制性例子包括：金属、金属合金、氧化物、陶瓷、金属陶瓷、碳、以及它们的组合。

本文所使用的“阳极组件”包括与支承体连接的一个或多个阳极。在一些实施方案中，阳极组件包括：多个阳极、支承体(例如难熔块和其它耐槽浴材料)和电力总线工件(bus work)。

本文所使用的“支承体”是指将其它物体保持在适当位置的部件。在一些实施方案中，支承体是将阳极保持在适当位置的结构。在一种实施方案中，支承体有利于电力总线工件与阳极的电连接。在一种实施方案中，支承体由能够耐受腐蚀性槽浴的侵蚀的材料组成。例如，支承体由绝缘材料构成，包括例如难熔材料。在一些实施方案中，多个阳极(例如机械和电)连接到支承体(例如可拆卸地连接)，该支承体是可调节的，并且能够在电解槽中上升、降低、或以其它方式移动。

本文所使用的“电力总线工件”是指一个或多个元件的电连接器。例如，阳极、阴极和/或其它电解槽元件可具有电力总线工件以便将这些元件连接在一起。在一些实施方案中，电力总线工件包括阳极中的插头连接器，连接阳极和/或阴极的线路，用于各个电解槽元件(或其间)的电路，以及它们的组合。

本文所使用的“阴极”是指负电极或负端子，电流通过其离开电解槽。在一些实施方案中，阴极由导电材料构成。阴极材料的一些非限制性例子包括：碳、金属陶瓷、陶瓷材料、金属材料以及它们的组合。在一种实施方案中，阴极是由过渡金属硼化物化合物构成，如TiB₂。在一些实施方案中，阴极通过电解槽的底部(例如集流棒和电力总线工件)电连接。作为一些非限制性例子，阴极由以下材料构成：TiB₂、TiB₂-C复合材料、氮化硼、锆硼化物、铪硼化物、石墨以及它们的组合。

本文所使用的“阴极组件”是指阴极(例如阴极块)、集流棒、电力总线工件以及它们的组合。

本文所使用的“集流棒”是指从电解槽中收集电流的棒。在一个非限制性的例子中，集流棒从阴极收集电流并且将电流转移到电力总线工件，从而使电流从系统中移去。

本文所使用的“电解液槽浴”是指具有至少一种待还原(例如通过电解过程)的金属物类的液化的槽浴。电解液槽浴组成的非限制性例子包括：NaF-AlF₃(在铝电解槽中)、NaF、AlF₃、CF₂、MgF₂、LiF、KF以及它们的组合—具有溶解的氧化铝。

本文所使用的“熔融”是指通过加热实现的可流动形式(例如液体)。作为一个非限制性的例子，电解液槽浴是熔融形式(例如至少约750℃)。作为另一个例子，在电解槽底部形成的金属产物(例如有时称为“金属垫”)是熔融形式。

在一些实施方案中，熔融电解液槽浴/电解槽的工作温度为：至少约750℃；至少约800℃；至少约850℃；至少约900℃；至少约950℃；或至少约975℃。在一些实施方案中，熔融电解液槽浴/电解槽的工作温度为：不超过约750℃；不超过约800℃；不超过约850℃；不超过约900℃；不超过约950℃；或者不超过约980℃。

本文所使用的“金属产物”是指通过电解产生的产物。在一种实施方案中，金属产物在电解槽底部作为金属垫形成。金属产物的一些非限制性的例子包括：铝、镍、镁、铜、锌和稀土金属。

本文所使用的“侧壁”是指电解槽的壁。在一些实施方案中，侧壁在参数上围绕电解槽底部并且从电解槽的底部向上延伸从而限定电解槽的本体并且限定保持电解液槽浴的体积。在一些实施方案中，侧壁包括：外壳、热绝缘封装和内壁。在一些实施方案中，内壁和电解槽底部被配置成接触并保持熔融电解液槽浴，提供到槽浴中的进料(即用以驱动电解)和金属产物(例如金属垫)。在一些实施方案中，侧壁(内部侧壁)包括非反应性的侧壁部分(例如稳定的侧壁部分)。

本文所使用的“横向”(transverse)意味着两个表面之间的角度。在一些实施方案中，所述表面构成锐角或钝角。在一些实施方案中，横向包括如下角度：为直角或等于直角或者几乎没有角度，即表面看起来是连续的(如180°)。在一些实施方案中，一部分侧壁(内壁)是横向的，或者与电解槽底部成一定角度。在一些实施方案中，整个侧壁相对于电解槽底部是横向的。在一些实施方案中，稳定的侧壁材料具有倾斜的上部(即，向金属垫/电解槽中心倾斜(以有助于将金属产物下排到电解槽底部)。

在一些实施方案中，整个侧壁是横向的。在一些实施方案中，侧壁的一部分(第一侧壁部分、第二侧壁部分、架子、沟槽、引导部件)是横向的(或倾斜的、有角度的、弯曲的、弧形的)。

在一些实施方案中，架子是横向的。在一些实施方案中，第二侧壁部分是横向的。不受任何特定理论或机理限制，据认为通过以横向方式配置侧壁(第一侧壁部分、第二侧壁部分、沟槽或架子)，可能存进操作中的电解槽的某些特征(例如金属排放，进入电解槽/向电解槽底部的进料方向)。作为一个非限制性例子，通过提供横向的侧壁，侧壁被配置成促进向沟槽或架子中的保护沉积物中的进料俘获(例如与之成一定角度/或被配置为促进向电解槽底部的金属排放)。

在一些实施方案中，第一侧壁部分是横向的(成角度/或倾斜)，而第二侧壁部分不是倾斜的。在一些实施方案中，第一侧壁部分不是倾斜的，而第二侧壁部分是倾斜的。在一些实施方案中，第一侧壁部分和第二侧壁部分都是横向的(成角度/倾斜)。

在一些实施方案中，基底(或进料块)是横向的(倾斜或成角度)。在一些实施方案中，架子/沟槽的上部或者第二侧壁部分是倾斜的、成角度的、平坦的、横向的或弯曲的。

本文所使用的“壁角”是指内部侧壁相对于电解槽底部的角，可用度计量。例如，0度的壁角是指垂直角(或无角度)。在一些实施方案中，壁角包括：从0度到约30度的角(θ)。在一些实施方案中，壁角包括从0度到60度的角(θ)。在一些实施方案中，壁角包括从0度到约85度的角(θ)。

在一些实施方案中，壁角(θ)为：至少约5°；至少约10°；至少约15°；至少约20°；至少约25°；至少约30°；至少约35°；至少约40°；至少约45°；至少约50°；至少约55°；或至少约60°。在一些实施方案中，壁角(θ)为不超过约5°；不超过约10°；不超过约15°；不超过约20°；不超过约25°；不超过约30°；不超过约35°；不超过约40°；不超过约45°；不超过约50°；不超过约55°；或不超过约60°。

本文所使用的“外壳”是指侧壁的最外面的保护性覆盖部分。在一种实施方案中，外壳是电解槽内壁的保护覆盖物。作为非限制性的例子，外壳由一种包封电解槽的坚硬材料(例如钢)构成。

本文所使用的“第一侧壁部分”是指内部侧壁的一部分。

本文所使用的“第二侧壁部分”是指内部侧壁的另一部分。在一些实施方案中，第二部分与第一部分隔开一定距离(例如纵向间隔)。作为一个非限制性例子，第二侧壁部分是具有长度和宽度的直立部件，其中第二部分与第一部分间隔开。

在一些实施方案中，第二部分与第一部分结合来保持材料或物体(例如保护沉积物)。

在一些实施方案中，第二部分具有连续的高度，而在其它实施方案中，第二部分的高度变化。在一种实施方案中，第二部分由耐受槽浴的腐蚀性环境并且耐受金属产物(例如金属垫)的材料构成，因此在槽浴中不会损坏或反应。作为一些非限制性的例子，所述壁由以下材料构成：Al₂O₃、TiB₂、TiB₂-C、SiC、Si₃N₄、BN、在槽浴化学组成中处于饱和或接近饱和的槽浴组分(例如氧化铝)，或者它们的组合。

在一些实施方案中，第二部分被铸造、热压、或烧结成期望的尺寸、理论密度、孔隙率等。在一些实施方案中，将第二部分固定到一个或多个电解槽元件以便将第二部分保持在适当位置。

本文所使用的“引导部件”是指配置成以特定方式引导物体或材料的部件。在一些实施方案中，采用并配置引导部件以便引导进料进入沟槽中(例如以便作为保护沉积物留在沟槽中)。在一些实施方案中，引导部件悬挂在电解槽中介于第一侧壁部分与第二侧壁部分之间，并且处于沟槽上方以便引导进料流进入沟槽。在一些实施方案中，引导部件由以饱和或近饱和存在于槽浴化学组成中的材料(至少一种槽浴成分)构成，使得在槽浴中引导部件得以维持。在一些实施方案中，引导部件配置为连接到框架(例如耐受槽浴的材料的框架)，其中框架配置为在电解槽中调节引导部件(即侧向移动所述引导部件(例如相对于电解槽的高度向上或向下)和/或纵向移动所述引导部件(例如相对于沟槽/电解槽的底部向左或向右)。

在一些实施方案中，选择引导部件的尺寸和/或位置以促成保护沉积物的特定构造和/或进入沟槽中的预定进料流动型式。在一些实施方案中，引导部件连接到阳极组件。在一些实施方案中，引导部件连接到电解槽的侧壁。在一些实施方案中，引导部件连接到进料装置(即，将进料装置保持在适当位置的框架)。作为非限制性的例子，引导部件包括：板、棒、块、狭长部件形式以及它们的组合。引导部件材料的一些非限制性的例子包括：阳极材料；SiC；SiN；和/或以饱和或接近饱和存在于槽浴中的组分，使得引导部件维持在槽浴中。

本文所使用的“纵向间隔”是指一个物体与另一个物体在长度上的定位。

在一些实施方案中，侧向间隔(即第二侧壁部分距离第一侧壁部分—或者沟槽的间隔)是指：至少1”，至少1¹/₂”，至少2”，至少2¹/₂”，至少3，至少3¹/₂”，至少4”，至少4¹/₂”，至少5”，至少5¹/₂”，至少6”，至少6¹/₂”，至少7”，至少7¹/₂”，至少8”，至少8¹/₂”，至少9”，至少9¹/₂”，至少10”，至少10¹/₂”，至少11”，至少11¹/₂”，或者至少12”。

在一些实施方案中，侧向间隔(即第二侧壁部分距离第一侧壁部分—或者沟槽的间隔)为：不超过1”，不超过1¹/₂”，不超过2”，不超过2¹/₂”，不超过3，不超过3¹/₂”，不超过4”，不超过4¹/₂”，不超过5”，不超过5¹/₂”，不超过6”，不超过6¹/₂”，不超过7”，不超过7¹/₂”，不超过8”，不超过8¹/₂”，不超过9”，不超过9¹/₂”，不超过10”，不超过10¹/₂”，不超过11”，不超过11¹/₂”，或者不超过12”。

本文所使用的“侧向间隔”是指一个物体与另一个物体在宽度上的定位。

在一些实施方案中，设定第一侧壁部分距离第二侧壁部分给定距离以限定沟槽(即具有沟槽宽度)。在一些实施方案中，沟槽宽度为10mm到不超过500mm。在一些实施方案中，沟槽宽度为50mm到不超过200mm。在一些实施方案中，沟槽宽度为从75mm到不超过150mm。

在一些实施方案中，沟槽(例如沟槽宽度)为：至少10mm；至少20mm；至少30mm；至少40mm；至少50mm；至少60mm；至少70mm；至少80mm；至少90mm；至少100mm；至少110mm；至少120mm；至少130mm；至少140mm；至少150mm；至少160mm；至少170mm；至少180mm；至少190mm；至少200mm；至少210mm；至少220mm；至少230mm；至少240mm；至少250mm；至少260mm；至少270mm；至少280mm；至少290mm；至少300mm；至少310mm；至少320mm；至少330mm；至少340mm；至少350mm；至少360mm；至少370mm；至少380mm；至少390mm；至少400mm；至少410mm；至少420mm；至少430mm；至少440mm；至少450mm；至少460mm；至少470mm；至少480mm；至少490mm；或至少500mm。

在一些实施方案中，沟槽(例如沟槽宽度)为：不超过10mm；不超过20mm；不超过30mm；不超过40mm；不超过50mm；不超过60mm；不超过70mm；不超过80mm；不超过90mm；不超过100mm；不超过110mm；不超过120mm；不超过130mm；不超过140mm；不超过150mm；不超过160mm；不超过170mm；不超过180mm；不超过190mm；不超过200mm；不超过210mm；不超过220mm；不超过230mm；不超过240mm；不超过250mm；不超过260mm；不超过270mm；不超过280mm；不超过290mm；不超过300mm；不超过310mm；不超过320mm；不超过330mm；不超过340mm；不超过350mm；不超过360mm；不超过370mm；不超过380mm；不超过390mm；不超过400mm；不超过410mm；不超过420mm；不超过430mm；不超过440mm；不超过450mm；不超过460mm；不超过470mm；不超过480mm；不超过490mm；或不超过500mm。

本文所使用的“至少”是指大于或等于。

本文所使用的“不超过”是指小于或等于。

本文所使用的“沟槽”是指用以保持事物的容器。在一种实施方案中，沟槽由第一侧壁部分、第二侧壁部分和基底(或电解槽的底部)限定。在一些实施方案中，沟槽保持保护沉积物。在一些实施方案中，沟槽保持保护沉积物形式的进料，使得沟槽被配置为阻止保护沉积物在电解槽内移动(即移动到金属垫和/或电解槽的电极部分中)。

在一些实施方案中，沟槽包含以饱和或近饱和存在于槽浴化学组成中的材料(至少一种槽浴成分)，使得在槽浴中其得以维持。

在一些实施方案中，沟槽进一步包含高度(例如相对于侧壁)。作为非限制性的实施方案，(从电解槽底部到槽浴/蒸气界面测量的)沟槽高度包括：至少1/4”，至少1/2”，至少3/4”，至少1”，至少1¹/₄”，至少1¹/₂”，至少1³/₄”，至少2”，至少2¹/₄”，至少2¹/₂”，至少2³/₄”，至少3”，至少3¹/₄”，至少3¹/₂”，至少3³/₄”，至少4”，至少4¹/₄”，至少4¹/₂”，至少4³/₄”，至少5”，至少5¹/₄”，至少5¹/₂”，至少5³/₄”，或至少6”。在一些实施方案中，沟槽高度包括：至少6”，至少12”，至少18”，至少24”，或至少30”。

作为非限制性实施方案，(从电解槽底部到槽浴/蒸气界面测量的)沟槽高度包括：不超过1/4”，不超过1/2”，不超过3/4”，不超过1”，不超过1¹/₄”，不超过1¹/₂”，不超过1³/₄”，不超过2”，不超过2¹/₄”，不超过2¹/₂”，不超过2³/₄”，不超过3”，不超过3¹/₄”，不超过3¹/₂”，不超过3³/₄”，不超过4”，不超过4¹/₄”，不超过4¹/₂”，不超过4³/₄”，不超过5”，不超过5¹/₄”，不超过5¹/₂”，不超过5³/₄”，或不超过6”。

在一些实施方案中，沟槽高度包括：不超过6”；不超过12”；不超过18”；不超过24”；或者不超过30”。

在一些实施方案中，第二侧壁部分在向上的位置(即相对于电解槽底部)延伸，使得第二侧壁部分与第一侧壁部分重叠给定的距离(即限定出两个侧壁部分重叠的部分，共同的“沟槽重叠”)。在一些实施方案中，沟槽重叠可以通过该重叠相对于整个电解槽壁的高度来进行量化(例如以百分数表示)。在一些实施方案中，沟槽重叠为总槽壁高度的0％到不超过90％。在一些实施方案中，沟槽重叠为总槽壁高度的20％到不超过80％。在一些实施方案中，沟槽重叠为总槽壁高度的40％到不超过60％。

在一些实施方案中，沟槽重叠为：0％(即没有重叠)；总壁高度的至少5％；总壁高度的至少10％；总壁高度的至少15％；总壁高度的至少20％；总壁高度的至少25％；总壁高度的至少30％；总壁高度的至少35％；总壁高度的至少40％；总壁高的至少45％；总壁高度的至少50％；总壁高度的至少55％；总壁高度的至少60％；总壁高度的至少65％；总壁高度的至少70％；总壁高度的至少75％；总壁高度的至少80％；总壁高度的至少85％；或总壁高度的至少90％。

在一些实施方案中，沟槽重叠为：0％(即没有重叠)；总壁高度的不超过5％；总壁高度的不超过10％；总壁高度的不超过15％；总壁高度的不超过20％；总壁高度的不超过25％；总壁高度的不超过30％；总壁高度的不超过35％；总壁高度的不超过40％；总壁高度的不超过45％；总壁高度的不超过50％；总壁高度的不超过55％；总壁高度的不超过60％；总壁高度的不超过65％；总壁高度的不超过70％；总壁高度的不超过75％；总壁高度的不超过80％；总壁高度的不超过85％；或总壁高度的不超过90％。

本文所使用的“保护沉积物”是指材料的积聚物，其保护另一物体或材料。作为非限制性例子，“保护沉积物”是指保留在沟槽中的进料。在一些实施方案中，保护沉积物是：固体；微粒形态；淤渣；泥浆；和/或它们的组合。在一些实施方案中，保护沉积物溶解到槽浴中(例如通过槽浴的腐蚀性质)和/或通过电解过程被消耗。在一些实施方案中，保护沉积物保留在沟槽中，介于第一侧壁部分与第二侧壁部分之间。在一些实施方案中，保护沉积物被配置为推动金属垫体(熔融金属)远离侧壁，从而保护侧壁不受槽浴-金属界面影响。在一些实施方案中，通过槽浴溶解该保护沉积物以便在电解槽壁处或其附近提供饱和，这维持稳定/非反应性的侧壁材料(即由处于饱和或接近饱和的槽浴成分构成)。在一些实施方案中，保护沉积物包括沉积物的角(例如当保护沉积物在沟槽中汇集时其形成一定形状)，其足以保护侧壁并向槽浴提供用于溶解的进料。

本文所使用的“进料”是指帮助推动进一步过程的补充物的材料。作为非限制性例子，进料是金属氧化物，其驱动电解槽中的稀土金属和/或非铁金属(例如金属产物)的电解产生。在一些实施方案中，进料一旦溶解或以其它方式消耗，其就为电解槽浴供给额外的起始材料，在电解槽中通过还原从该起始材料产生金属氧化物，从而形成金属产物。在一些实施方案中，进料具有两种非限制性功能：(1)供给电解槽的反应条件以产生金属产物；和(2)在内部侧壁的壁之间的通道中形成进料沉积物，以防止内部侧壁受腐蚀性槽浴环境影响。在一些实施方案中，进料包含铝电解槽中的氧化铝。铝熔炼中进料的一些非限制性例子包括：冶炼级氧化铝(SGA)、氧化铝、板状铝以及它们的组合。在其它金属(非铝)的熔炼中，依照本说明书易于识别出驱动这些反应的进料。在一些实施方案中，进料具有足够的尺寸和密度以便从槽浴-空气界面移动，穿过槽浴并进入沟槽，从而形成保护沉积物。

本文所使用的“平均颗粒尺寸”是指多个独立颗粒的平均尺寸。在一些实施方案中，微粒(固体)形式的进料具有平均颗粒尺寸。在一种实施方案中，进料的平均颗粒尺寸足够大以至于其沉降到电解槽的底部(例如，而不会悬浮在槽浴中或者以其它方式“漂浮”在槽浴中)。在一种实施方案中，平均颗粒尺寸足够小，以致于具有充足的表面积用以发生表面反应/溶解(例如消耗速率)。

本文所使用的“进料速率”是指关于单位时间的进料特定数量(或量)。作为一个非限制性例子，进料速率是向电解槽中添加进料的速率。在一些实施方案中，保护沉积物的尺寸和/或位置是进料速率的函数。在一些实施方案中，进料速率是固定的。在另一实施方案中，进料速率是可调的。在一些实施方案中，进料是连续的。在一些实施方案中，进料不是连续的。

本文所使用的“消耗速率”是指关于单位时间的材料的特定使用数量(或量)。在一种实施方案中，消耗速率是进料被电解槽消耗的速率(例如被槽浴，和/或消耗以形成金属产物)。

在一些实施方案中，进料速率大于消耗速率。在一些实施方案中，设置进料速率以便在槽浴-空气界面上方形成保护沉积物。

本文所使用的“进料器”(有时被称为进料装置)是指将材料(例如进料)输入某些事物中的装置。在一种实施方案中，进料装置是将进料供给到电解槽中的装置。在一些实施方案中，进料装置是自动的、手动的、或者它们的组合。作为非限制性的例子，进料装置是幕式进料器或滞塞进料器。本文所使用的“幕式进料器”是指沿着侧壁(例如用轨道)移动从而分配进料的装置。在一种实施方案中，可移动地连接幕式进料器使得其沿电解槽的至少一个侧壁移动。

本文所使用的“滞塞进料器”是指固定在侧壁上以使进料分配到电解槽中的进料装置。在一些实施方案中，进料装置通过连接装置连接到侧壁。非限制性的例子包括支架等。

在一些实施方案中，进料装置是自动的。本文所使用的“自动”是指独立运行的能力(例如借助机器或计算机控制)。在一些实施方案中，进料装置是手动的。本文所使用的“手动”是指通过人力来操作。

本文所使用的“进料块”是指固体形式的进料(例如铸造、烧结、热压、或它们的组合)。在一些实施方案中，沟槽的基底包含进料块。作为非限制性离子，进料块由氧化铝制成。

本文所使用的“稳定”是指通常为非反应性和/或在环境中保持其性质的材料。在一些实施方案中，在电解槽环境中、给定的电解槽条件和运行参数，侧壁材料是稳定的(或者非反应性的，如下所述)。

尽管并不希望受限于特定机理或理论，但如果电解槽环境维持/保持恒定(例如包括对于特定电解槽系统在电解槽中将进料维持在饱和)并且槽浴是饱和的，那么侧壁材料是确实稳定的，因为它将不发生反应或溶解到槽浴中。然而，操作中的电解槽难以(如果不是不可能的话)维持在恒定的电解槽操作参数，因为操作中的电解槽的特点是不断变化(至少就通过电化学将进料还原成金属产物而言)。不希望受限于特定机理或理论，据认为温度通量是变化的(因为电流通量和任何其它工艺变化将会改变电解槽/槽浴的温度)；即使利用优化的分布，进料流量也是一直变化的，因为不同的进料位置和/或进料速率将影响在电解槽各处的溶解度(即稳定材料的溶解度)；并且用以量化和控制电解槽过程的分析工具和方法固有地对溶解度极限的校正具有一些可归因的误差(例如用于测定电解槽中氧化铝含量的LECO方法具有+/-5％的误差范围)。

在一些实施方案中，稳定的材料和/或非反应性的侧壁材料不会发生反应或者降解(例如当槽浴对于该特定材料处在饱和时)。在其它实施方案中，稳定的材料和/或非反应性材料发生少量的溶解(即在预定的阈值内)，使得在电解和电解槽运行期间侧壁材料不会使电解槽失效(即维持熔融电解液)。在这个实施方案中，当槽浴中的进料含量(即，可以饱和度的％量化)不可避免地随电解槽操作而变化时，溶解也会停止或者开始，和/或稳定侧壁材料的溶解速率会降低或增加。在一些实施方案中，通过调整溶解来维持稳定的侧壁。在一些实施方案中，通过控制进料速率和/或进料位置(例如以便影响槽浴中进料的饱和度％)将溶解调整在可接受的限度内(例如少量溶解和/或不溶解)

在一些实施方案中，这些组分材料的阳离子(Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、和Ce)在电化学上比生成的金属活泼(less noble)，所以它们在电解期间不会被消耗。另一方面，因为这些材料的电化学电势比铝更负，所以在铝电解槽中，这些材料不太可能被还原。本文所使用的“非反应性侧壁”是指由在电解槽工作温度(例如高于750℃到不超过980℃)下在熔融电解液槽浴中稳定(例如非反应性、惰性、尺寸稳定和/或维持)的材料构造或构成(例如以其涂覆)的侧壁。在一些实施方案中，非反应性侧壁材料维持在槽浴中是因为槽浴化学组成。在一些实施方案中，非反应性侧壁材料在电解液槽浴中是稳定的，因为槽浴包含该非反应性侧壁材料作为槽浴组分，该组分的浓度处于或接近其在槽浴中的饱和极限。在一些实施方案中，非反应性侧壁材料包含至少一种存在于槽浴化学组成中的成分。在一些实施方案中，通过向槽浴中加入进料使得槽浴化学组成得以维持，因此将槽浴化学组成保持在该非反应性侧壁材料的饱和状态或接近其饱和状态，由此维持槽浴中的侧壁材料。

非反应性侧壁材料的一些非限制性的例子包括：包含Al、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、或Ce的材料，以及它们的组合。在一些实施方案中，非反应性材料是前述例子的氧化物。在一些实施方案中，非反应性材料是前述例子的卤化物盐和/或氟化物。在一些实施方案中，非反应性材料是前述例子的氧氟化物。在一些实施方案中，非反应性材料是前述例子的纯金属形式。在一些实施方案中，选择非反应性侧壁材料为如下材料：该材料(例如Ca、Mg)具有比待生产的金属产物(例如Al)更高的电化学电势(例如这些材料的阳离子在电化学上电势更贵)，与氧化铝至铝的还原反应相比，非反应性侧壁材料的反应(在电化学上)是较不期望的。在一些实施方案中，非反应性侧壁由可铸造材料制成。在一些实施方案中，非反应性侧壁由烧结材料制成。

在一些实施方案中，侧壁具有从3mm到不超过500mm的厚度。

在一些实施方案中，侧壁的厚度为：至少3mm；至少5mm；至少10mm；至少15mm；至少20mm；至少25mm；至少30mm；至少35mm；至少40mm；至少45mm；至少50mm；至少55mm；至少60mm；至少65mm；至少70mm；至少75mm；至少80mm；至少85mm；至少90mm；至少95mm；或者至少100mm。

在一些实施方案中，侧壁厚度为：至少100mm；至少125mm；至少150mm；至少175mm；至少200mm；至少225mm；至少250mm；至少275mm；至少300mm；至少325mm；至少350mm；至少375mm；至少400mm；至少425mm；至少450mm；至少475mm；或至少500mm。

在一些实施方案中，侧壁厚度为：不超过3mm；不超过5mm；不超过10mm；不超过15mm；不超过20mm；不超过25mm；不超过30mm；不超过35mm；不超过40mm；不超过45mm；不超过50mm；不超过55mm；不超过60mm；不超过65mm；不超过70mm；不超过75mm；不超过80mm；不超过85mm；不超过90mm；不超过95mm；或者不超过100mm。

在一些实施方案中，侧壁厚度为：不超过100mm；不超过125mm；不超过150mm；不超过175mm；不超过200mm；不超过225mm；不超过250mm；不超过275mm；不超过300mm；不超过325mm；不超过350mm；不超过375mm；不超过400mm；不超过425mm；不超过450mm；不超过475mm；或不超过500mm。

在一些实施方案中，稳定侧壁具有3mm到不超过500mm的厚度。在一些实施方案中，稳定侧壁具有50mm到不超过400mm的厚度。在一些实施方案中，稳定侧壁具有100mm到不超过300mm的厚度。在一些实施方案中，稳定侧壁具有150mm到不超过250mm的厚度。

实施例:实验室规模研究：侧边进料

完成实验室规模测试以评价铝电解槽的腐蚀-侵蚀。腐蚀-侵蚀测试表明氧化铝和氧化铬-氧化铝材料在槽浴-金属界面处优先受侵袭。此外，当氧化铝饱和浓度低时(例如低于约95wt.％)，在槽浴-金属界面处的腐蚀-侵蚀速率显著加速。有了进料的物理阻挡层，即进料增加氧化铝的饱和浓度，该阻挡层(例如氧化铝颗粒)起作用使氧化铝在槽浴-金属界面处保持饱和，从而保护侧壁不被槽浴溶解。因此，在槽浴-金属界面处的侧壁受到保护从而不受腐蚀-侵蚀侵袭，并且铝的饱和度浓度保持在约98重量％。在进行电解持续一段时间后，检视侧壁，发现其保持完整。

实施例:中试规模试验：利用旋转进料器自动侧边进料

使单个霍尔槽连续运行约700小时，利用围绕该槽的周边沿着侧壁的沟槽(例如通过旋转进料器)。该进料器包括料斗，并且沿着侧壁旋转从而向整个侧壁进料(沿着一个侧壁)。通过自动进料装置在要保持于沟槽中的位置处将片状氧化铝的进料供给到电解槽中。在电解完成之后，检查侧壁并且发现其完整(即侧边进料保护了侧壁)。

实施例：满罐试验侧边进料(手动)

对侧壁进料的工业规模试验持续运行一段时间(例如至少一个月)，利用沿着侧壁的槽，通过手动进料。在邻近侧壁的位置处将片状氧化铝的进料手动加入到电解槽中，使得氧化铝保持在电解槽中的沟槽中，位置邻近侧壁。侧壁轮廓的测量显示在沟槽上方发生最少的侧壁腐蚀-侵蚀，并且沟槽轮廓的测量显示沟槽在整个电解槽运行期间保持其完整性。因此，手动加入的氧化铝保护电解槽侧壁的槽浴-金属界面免受腐蚀-侵蚀。对电解槽进行剖析以确切地显示上述。

实施例:氧化铝的平均％饱和度相对于最大损耗速率(溶解速率)

使五个电解槽(即电解槽1-5)运行一段时间以便以实验室规模生产铝。这些电解槽各自具有相同的尺寸并且具有相同的侧壁材料(例如氧化铝)，侧壁中都没有接缝，其中每个电解槽具有相同的熔融电解液材料(槽浴)。在槽浴中氧化铝平均饱和度百分比不同的情况下操作每个电解槽，其中电解槽的范围是从平均85.5％的饱和度(电解槽1)到98.92％的饱和度(电解槽5)。对每个电解槽(例如在沿侧壁表面的位置)进行测量以确定氧化铝侧壁的溶解速率。最大损耗速率(以mm/年计)提供在下表中。数据支持如下趋势：随着平均饱和度增加，最大损耗速率降低。该表提供了当平均饱和度％在饱和度的2％之内时(即电解槽5)，最大损耗速率(溶解速率)小于电解槽1的一半(即31.97mm/年相比于75.77mm/年)，该电解槽1运行在饱和度的85.5％。

电解槽1-5的平均饱和度％和以mm/年计的最大损耗速率(溶解速率)

电解槽	平均饱和度％	最大损耗速率(mm/年)
			电解槽1	85.5	75.77
电解槽2	91.99	73.58
			电解槽3	93.65	57.81
电解槽4	94.42	45.11
			电解槽5	98.92	31.97

使三个电解槽(即电解槽5-7)运行一段时间以便以实验室规模生产铝。操作电解槽5-7以便从氧化铝(进料)生产铝并且每个电解槽都具有氧化铝的侧壁和相同的槽浴材料(熔融电解液)。电解槽5和电解槽6尺寸相同(并且，电解槽1-6的尺寸都相同)，而电解槽7是大于电解槽1-6的中试电解槽。除了氧化铝侧壁材料之外，电解槽7具有至少一个接缝。对于电解槽5-7，每4个小时通过分析测量方法测定氧化铝的饱和度(例如LECO测量方法)。对于电解槽5，氧化铝进料(饱和度控制)是通过手动完成的(例如通过槽浴的视觉观察)，而对于电解槽6和7，氧化铝进料是自动化的(例如至少将LECO测量结合到自动系统中)。这三个电解槽各自运行不同的时段，随后关闭。在运行期间，基于视觉观察(例如明显表明“进料过多”事件的迹象以及不清晰表明“进料不足”事件的迹象)将氧化铝添加到电解槽5中。基于自动控制系统参数对电解槽6和7供料，包括LECO测量结果。

对于电解槽5-7，在槽浴中氧化铝平均饱和度百分比不同的情况下操作每个电解槽，其中电解槽的范围是从平均101.7％饱和度(电解槽5)到99.8％饱和度(电解槽6)。对每个电解槽(例如在沿侧壁表面的位置)进行测量以确定随着电解槽操作的进行氧化铝侧壁的溶解速率。下表中提供了每个电解槽的平均饱和度％(氧化铝)以及最大损耗速率(溶解速率)，以mm/年计。通过LECO测试方法获得平均饱和度％数值，其具有+/-5％的可能误差。在该情形中，以接近或略高于对具有操作参数的电解槽计算得到的氧化铝饱和度极限的平均饱和度％操作每个电解槽。在每个电解槽中，都曾经观察到淤泥(muck)，其中在以超过饱和极限(即对于电解槽体系及其操作参数而言)的氧化铝含量操作电解槽持续长时段的情形中，淤泥(从槽浴中沉降的氧化铝)将向电解槽底部积聚。在接缝处(除侧壁的面/表面之外)评价电解槽7的损耗速率，并且注意到：正如预期的，接缝处的实测平均损耗速率大于电解槽7的面的平均损耗速率。应指出，在前述实施例中的电解槽5与本实施例中的电解槽5相同，只是平均饱和度％增加(即从98.92％增加到101.7％)。

电解槽5-7的平均饱和度％和以mm/年计的最大损耗速率(溶解速率)

电解槽	平均饱和度％	最大损耗速率(mm/年)
			电解槽5	101.7	45.72
电解槽6	99.8	109.22
			电解槽7	100.1	119.38

电解槽8与前述实施例中的电解槽7具有相同尺寸(例如较大尺寸的实验室规模电解槽，具有至少一个接缝和氧化铝侧壁材料)。电解槽8以98.5％的平均饱和度运行若干天，在该时间期间，沿着电解槽中一个接缝的给定部分进行多次损耗测量。对于具有氧化铝壁的以98.5％的氧化铝饱和度运行的电解槽8，计算接缝处的损耗速率。在以98.5％的平均饱和度运行若干天之后，以98％的平均饱和度运行电解槽8持续若干天，在该时间期间进行多次损耗测量。再一次，对于运行在98％的氧化铝饱和度的同一电解槽，计算接缝处的损耗速率。下表中提供了接缝处的平均饱和度百分数和最大损耗速率。应指出，电解槽8以98.5％平均饱和度的运行时间比其在98％的平均饱和度下的运行长超过一个月。根据下表，显示了通过以仅高出0.5％的平均饱和度运行电解槽，接缝处的损耗速率就比较低平均饱和度下的损耗速率(溶解速率)的一半还要小(即109.73mm/年相对于241.40mm/年)。

电解槽8的平均饱和度％和以mm/年计的接缝处最大损耗速率(溶解速率)

平均饱和度％	接缝处的最大损耗速率(mm/年)
		98.5	109.73
98	241.40

尽管已详细描述了本发明的各种实施方案，但是显然本领域的技术人员将想到这些实施方案的调整和改变。然而应明确理解的是，这样的调整和改变在本发明的精神和范围内。

附图标记

电解槽 10

阳极 12

阴极 14

电解液槽浴 16

金属垫 18

电解槽本体 20

电力总线工件 22

阳极组件 24

集流棒 40

活性侧壁 30

侧壁 38(例如包括活性侧壁和热绝缘封装)

底部 32

外壳 34

进料块 60

槽浴-空气界面 26

金属-槽浴界面 28

Claims

1.一种电解槽系统，其特征在于该电解槽系统包括：

电解槽，该电解槽配置为保持熔融电解液槽浴，该槽浴包括至少一种槽浴成分，该电解槽包括：

底部，和

侧壁，基本上由该至少一种槽浴成分组成，其中该侧壁的厚度为3mm到不超过500mm；和

进料，包括熔融电解液槽浴中的所述至少一种槽浴成分，使得该至少一种槽浴成分在饱和度的90％内，

其中，通过该进料，该侧壁在熔融电解液槽浴中稳定。

2.根据权利要求1所述的电解槽系统，其特征在于该槽浴成分的饱和为：饱和度的至少95％。

3.根据权利要求1所述的电解槽系统，其特征在于槽浴成分的饱和为：饱和度的不大于100％。

4.根据权利要求1所述的电解槽系统，其特征在于在距侧壁不超过6英寸的位置测量饱和度百分比。

5.一种电解槽，其特征在于该电解槽包括：

阳极；

与阳极间隔开的阴极；

与阳极和阴极液体连通的熔融电解液槽浴，其中该熔融电解液槽浴含有包括至少一种槽浴成分的槽浴化学组成，

电解槽本体，该电解槽本体具有：底部和围绕该底部的至少一个侧壁，其中该电解槽本体被配置为保持熔融电解液槽浴，其中所述侧壁基本上由所述至少一种槽浴成分组成，所述侧壁进一步包括：

第一侧壁部分，配置为安置到侧壁的热绝缘封装上以及保持电解液；和

第二侧壁部分，配置为从电解槽本体的底部向上延伸，

其中第二侧壁部分与第一侧壁部分纵向间隔，使得第一侧壁部分、第二侧壁部分以及第一部分和第二部分之间的基底限定出沟槽，所述沟槽具有10mm到不超过500mm的沟槽宽度；

其中该沟槽被配置为接收保护沉积物和保持该保护沉积物与电解槽底部分离；

其中该保护沉积物被配置为从沟槽中溶解到熔融电解液槽浴中，使得该熔融电解液槽浴包含一定水平的所述至少一种槽浴成分，其足以在熔融电解液槽浴中维持所述第一侧壁部分和第二侧壁部分。

6.一种电解槽，其特征在于该电解槽包括：

阳极；

与阳极间隔开的阴极；

与阳极和阴极液体连通的熔融电解液槽浴，其中该熔融电解液槽浴含有包括至少一种槽浴成分的槽浴化学组成；

第二侧壁部分，配置为从电解槽本体的底部向上延伸，

其中第二侧壁部分与第一侧壁部分纵向间隔，使得第一侧壁部分、第二侧壁部分以及第一部分和第二部分之间的基底限定出沟槽；

其中该第二侧壁部分在向上的位置相对于电解槽底部延伸，使得第二侧壁部分与第一侧壁部分重叠，以提供整个电解槽壁高度的约20％到80％的沟槽重叠；和

其中该槽被配置为接收保护沉积物和保持该保护沉积物与电解槽底部分离。

7.根据权利要求6所述的电解槽，其特征在于该保护沉积物被配置为从沟槽溶解到熔融电解液槽浴中，使得熔融电解液槽浴包含一定水平的该至少一种槽浴组分，其足以在熔融电解液槽浴中维持所述第一侧壁部分和第二侧壁部分。

8.根据权利要求6所述的电解槽，其特征在于该电解槽进一步包括：

引导部件，其中该引导部件位于第一侧壁部分与第二侧壁部分之间，

此外其中该引导部件在沟槽上方侧向间隔，使得该引导部件被配置为引导保护沉积物进入沟槽内。

9.根据权利要求6所述的电解槽，其特征在于所述第二侧壁部分被配置为相对于热绝缘封装与第一侧壁部分联合，

此外其中所述第二侧壁部分被配置为从侧壁以阶梯构造延伸，和

其中该第二侧壁部分包括界定出阶梯部分的上表面和侧表面。

10.根据权利要求9所述的电解槽，其特征在于该第二侧壁部分的上表面是平坦表面。

11.根据权利要求9所述的电解槽，其特征在于该侧壁部分的上表面是倾斜表面。

12.根据权利要求11所述的电解槽，其特征在于与第一侧壁部分结合的上表面被配置为共同起作用并提供凹陷区域，该凹陷区域被配置为在其中保持所述保护沉积物。

13.如权利要求6所述的电解槽，其特征在于该保护沉积物包含所述至少一种槽浴成分。

14.如权利要求6所述的电解槽，其特征在于该沟槽由进料块界定，该进料块由选自槽浴化学组成中的成分的材料构成，其中通过该槽浴化学组成，该进料块被维持在熔融盐槽浴中。

15.如权利要求6所述的电解槽，其特征在于该电解槽进一步包括进料器，该进料器被配置为在沟槽中提供保护沉积物。