DE60201534T2 - Elektrolysezellen zur aluminiumgewinnung mit drainiertem kathodenboden und einem reservoir für aluminium - Google Patents

Elektrolysezellen zur aluminiumgewinnung mit drainiertem kathodenboden und einem reservoir für aluminium Download PDF

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    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes

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Description

  • Feld der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Zelle für die Elektrogewinnung von Aluminium aus Aluminiumoxid, das in einem Fluorid enthaltenden geschmolzenen Elektrolyten gelöst ist, wobei die Zelle eine aluminiumbenetzbare Kathodenabflussoberfläche und ein Aluminiumreservoir aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung von Aluminium in einer solchen Aluminium-Elektrogewinnungszelle.
  • Technischer Hintergrund
  • Die Technologie für die Produktion von Aluminium durch Elektrolyse von Aluminiumoxid, das in geschmolzenem Kryolith gelöst ist, bei Temperaturen um 950 °C ist mehr als 100 Jahre alt und verwendet immer noch Kohlenstoffanoden und -kathoden.
  • Erst in jüngerer Zeit ist es möglich geworden, Kohlenstoffkathoden mit einer Aufschlämmung zu beschichten, die an Kohlenstoff haftet und aluminiumbenetzbar wird, wie in US-Patent 5 316 718 (Sekhar/de Nora) und US-Patent 5 651 874 (de Nora/Sekhar) beschrieben.
  • US-Patent 5 683 559 (de Nora) schlug eine neue Kathodenabflussgestaltung für Aluminium produzierende Zellen vor, bei denen Kanäle oder Vertiefungen in die Oberfläche von Blöcken eingearbeitet waren, die die Kathodenoberfläche bilden, um das abfließende Aluminiumprodukt zu kanalisieren. Eine spezifische Ausführungsform schafft eine verbesserte Anoden- und Kathodenabflussgeometrie, bei der Aluminium zwischen V-förmigen Anoden und Kathoden produziert wird und in vertieften Kanälen gesammelt wird.
  • WO 98/53120 (Berclaz/de Nora) beschreibt eine Aluminiumproduktionszelle, die mit einer Kathodenmasse versehen ist, die von einer Kathodenschale oder -platte getragen wird, wobei die Kathodenmasse eine horizontale mit Abfluss versehene Kathodenoberfläche und einen mittleren Kanal hat, der entlang der Zelle verläuft, um geschmolzenes Aluminium abfließen zu lassen.
  • WO 00/63463 (de Nora) beschreibt eine Aluminiumproduktionszelle, bei der der Kathodenabflussboden in vier Kathodenabflussabschnitte durch einen in Längsrichtung verlaufenden mittleren Aluminiumabflusskanal und ein mittleres Aluminiumsammelreservoir unterteilt wird, das in der Mitte quer zur Zelle auf einem Abstandshalterkörper verläuft, der zwischen und parallel zu Kathodenblöcken angeordnet ist, die quer zur Zelle platziert sind.
  • Aufgaben der Erfindung
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Aluminium-Elektrogewinnungszellenboden und eine Aluminium-Elektrogewinnungszelle zu schaffen, die eine aluminiumbenetzbare Abflusskathode haben, welche aus herkömmlichen Zellenblöcken hergestellt ist, die in existierenden Zellen leicht nachgerüstet werden können.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Aluminium-Elektrogewinnungszelle zu schaffen, die ein Aluminiumsammelreservoir hat, aus dem geschmolzenes Aluminium abgezapft werden kann, ohne dass das Risiko besteht, dass Aluminium in dem Reservoir erstarrt, und das in existierenden Zellen leicht nachgerüstet werden kann.
  • Eine Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, einen modularen Aufbau für ein Aluminiumsammelreservoir und Kathodenblöcke für eine Aluminiumproduktionszelle zu schaffen.
  • Noch eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Produzieren von Aluminium in einer Aluminium-Elektrogewinnungszelle anzugeben, die mit so einem Zellenboden versehen ist.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfindung schafft eine Zelle für die Elektrogewinnung von Aluminium aus Aluminiumoxid. Die Zelle umfasst eine Mehrzahl von Anoden, insbesondere Sauerstoff entwickelnde Anoden, die einer Reihe von Paaren von Kathodenblöcken mit aluminiumbenetzbaren Kathodenabflussoberflächen zugewandt sind, die quer über die Zelle platziert sind, und eine Aluminiumsammelvertiefung in Längsrichtung, die zwischen den Kathodenblöcken angeordnet ist und sich entlang der Zelle erstreckt und auf einer niedrigeren Höhe als die Kathodenabflussoberflächen liegt, so dass während des Betriebs auf den Kathodenabflussoberflächen produziertes Aluminium in die Aluminiumsammelvertiefung abfließt.
  • Gemäß der Erfindung ist die Aluminiumsammelvertiefung zwischen den Kathodenblöcken durch einen separaten Reservoirkörper definiert, der zwischen den Blöcken jedes Paars von Kathodenblöcken platziert ist, was sie auf Abstand zueinander quer zur Zelle hält, und der entlang der Zelle verläuft.
  • Die Kathodenblöcke können aus Graphit hergestellt sein und/oder einen aluminiumbenetzbaren oberen Teil haben. Zum Beispiel können die Kathodenblöcke mit einer aluminiumbenetzbaren Schicht beschichtet sein. Alternativ sind die Kathodenblöcke aus einem aluminiumbenetzbaren Material hergestellt.
  • Geeignete aluminiumbenetzbare Materialien und Kohlenstoffmaterialien für Kathodenblöcke sind in US-Patent 5 651 874 (de Nora/Sekhar) und in PCT-Anmeldungen WO 98/17842 (Sekhar/Duruz/Liu), WO 01/42168 (de Nora/Duruz) und WO 01/42536 (Nguyen/Duruz/de Nora) beschrieben.
  • Die Kathodenblöcke können mit porösen Platten auf Keramikbasis bedeckt sein, die mit geschmolzenem Aluminium gefüllt sind und deren Oberflächen als aluminiumbenetzbare Kathodenabflussoberflächen dienen, auf denen Aluminium produziert wird und von denen Aluminium in das Sammelreservoir abfließt.
  • Die Platten auf Keramikbasis sind vorzugsweise aus Materialien hergestellt, die inert und widerstandsfähig gegenüber geschmolzenem Aluminium sind. Das inerte und widerstandsfähige Keramikmaterial kann wenigstens ein Oxid ausgewählt aus den Oxiden von Aluminium, Zirkon, Tantal, Titan, Silicium, Niob, Magnesium und Calcium und Gemische daraus, als ein einfaches Oxid und/oder als ein Mischoxid, z.B. ein Zinkaluminat (ZnAlO4) oder Titanaluminat (TiAlO5), enthalten. Andere geeignete inerte und widerstandsfähige Keramikmaterialien können ausgewählt werden aus den Nitriden, Carbiden und Boriden und Oxy-Verbindungen davon, wie etwa Aluminiumnitrid, AlON, SiAlON, Bornitrid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Aluminiumborid, Erdalkalimetall-Zirkonate und -Aluminate und deren Gemischen.
  • Vorzugsweise enthalten die Platten auf Keramikbasis ein Aluminiumbenetzungsmittel. Geeignete Benetzungsmittel umfassen Metalloxide, die mit geschmolzenem Aluminium reaktionsfähig sind, um eine Oberflächenschicht zu bilden, die Aluminiumoxid, Aluminium und von dem Metalloxid stammendes Metall und/oder teilweise oxidiertes Metall enthält, wie etwa Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Molybdän, Lanthan oder andere Seltenerdmetalle oder Kombinationen davon.
  • Geeignete Materialien zum Herstellen von offen porösen Platten auf Keramikbasis sind in US-Patent 4 600 481 (Sane/Wheeler/Gagescu/Debely/Adorian/Derivaz) und WO 02/070783 (de Nora) beschrieben.
  • Die aluminiumgefüllten Platten auf Keramikbasis können von den Kathodenblöcken über einen Teil der Aluminiumsammelvertiefung reichen, wodurch die Oberfläche der aluminiumbenetzbaren Kathodenabflussoberfläche vergrößert wird.
  • Der Reservoirkörper kann aus Anthrazit oder anderem kohlenstoffhaltigen Material hergestellt sein.
  • Der Reservoirkörper kann aus mehreren Abschnitten zusammengesetzt sein, die in Längsrichtung Ende-an-Ende entlang der Zelle und/oder Seite-an-Seite quer über die Zelle angeordnet sind.
  • In einer Ausführungsform hat der Reservoirkörper einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt quer zur Zelle. Die Aluminiumsammelvertiefung kann einen dreieckigen, rechteckigen oder gekrümmten Querschnitt oder eine Abwandlung davon aufweisen, die für das Sammeln von Aluminium geeignet ist. Die Aluminiumsammelvertiefung ist z.B. im Wesentlichen U-förmig mit abgerundeten unteren Ecken und/oder einem nach außen gekrümmten oberen Bereich im Querschnitt.
  • In einer anderen Ausführungsform hat der Reservoirkörper einen rechteckigen Querschnitt mit einer ebenen Oberfläche, die auf einer Höhe unterhalb der Kathodenabflussoberflächen liegt und die die Bodenfläche der Aluminiumsammelvertiefung bildet. Die oberen Teile der Endflächen der Kathodenblöcke können die seitlichen Flächen der Aluminiumsammelvertiefung bilden.
  • Der Boden der Aluminiumsammelvertiefung kann horizontal oder in Längsrichtung entlang der Zelle nach unten zu einem Ende der Zelle hin oder zur Mitte der Zelle hin geneigt sein.
  • Vorzugsweise sind die Anoden Sauerstoff entwickelnde Anoden, wie Anoden auf Metallbasis, insbesondere Anoden auf Metallbasis, die einen Außenbereich auf Oxidbasis haben. Solche Anoden können aus Eisenlegierungen mit Nickel und/oder Kobalt hergestellt werden, deren Oberfläche oxidiert werden kann.
  • Geeignete Anoden auf Metallbasis sind in WO 00/06802, WO 00/06803 (beide im Namen von Duruz/de Nora/Crottaz), WO 00/06804 (Crottaz/Duruz), WO 01/42535 (Duruz/de Nora), WO 01/42534 (de Nora/Duruz) und WO 01/42536 (Duruz/Nguyen/de Nora) beschrieben. Weitere Sauerstoff entwickelnde Anodenmaterialien sind in WO 99/36593, WO 99/36594, WO 00/06801, WO 00/06805, WO 0040783 (alle im Namen von de Nora/Duruz), WO 00/06800 (Duruz/de Nora), WO 99/36591 und WO 99/36592 (beide im Namen von de Nora) beschrieben.
  • - Sauerstoff entwickelnde Anoden können einen elektrochemisch aktiven Teil haben, der mit einer langsam löslichen Schutzschicht oder einer Schutzschicht beschichtet ist, die aus einer oder mehreren Cerverbindungen hergestellt ist, insbesondere Ceroxyfluorid, wie in US-Patenten 4 614 569 (Duruz/Derivaz/Debely/Adorian), 4 680 094 (Duruz), 4 683 037 (Duruz) und 4 966 674 (Bannochie/Sheriff) beschrieben, und die durch elektrolytische Abscheidung der Cerverbindung(en) darauf in-situ kontinuierlich regeneriert werden können.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Produzieren von Aluminium in einer Zelle wie oben beschrieben. Dieses Verfahren umfasst das Einleiten eines Elektrolysestroms zwischen den Anoden und den zugewandten Kathodenabflussoberflächen in einen Elektrolyten, der gelöstesAluminiumoxid enthält, um Gas, wie etwa Sauerstoff, an den Anoden zu entwickeln und auf den Kathodenabflussoberflächen Aluminium zu produzieren. Das produzierte Aluminium fließt von den Kathodenabflussoberflächen in die Aluminiumsammelvertiefung ab, die durch den separaten Reservoirkörper gebildet wird.
  • Wie oben erwähnt können die Anoden Sauerstoff entwickeln und können mit einer Schutzschicht beschichtet sein, wie etwa einer Schicht aus einer oder mehreren Cerverbindungen, insbesondere Ceroxyfluorid, wobei in diesem Fall vorzugsweise eine Menge von Cer-Spezies in dem Elektrolyten gehalten wird, um die Schutzschicht auf Cer-Basis zu erhalten.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Boden einer Zelle für die Elektrogewinnung von Aluminium aus Aluminiumoxid. Dieser Zellenboden umfasst eine Reihe von Paaren von Kathodenblöcken mit aluminiumbenetzbaren Kathodenabflussoberflächen, die quer dazu platziert sind, und eine Aluminiumsammelvertiefung in Längsrichtung, die zwischen den Kathodenblökken angeordnet ist und die entlang des Zellenbodens verläuft und sich auf einer niedrigeren Höhe als die Kathodenabflussoberflächen befindet, so dass während des Betriebs auf der Kathodenabflussoberflächen produziertes Aluminium in die Aluminiumsammelvertiefung abfließt.
  • Gemäß der Erfindung ist die Aluminiumsammelvertiefung zwischen den Kathodenblöcken durch einen separaten Reservoirkörper gebildet, der zwischen den Kathodenblöcken platziert ist, was diese quer zum Zellenboden auf Abstand zueinander hält, und der entlang des Zellenbodens verläuft.
  • Der Zellenboden kann irgendwelche der oben beschriebenen Merkmale bezüglich des Bodens oder irgendeine Kombination davon aufweisen.
  • Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Produzieren von Aluminium in einer Zelle, die einen Zellenboden wie oben definiert aufweist. Dieses Verfahren umfasst das Einleiten eines Elektrolysestroms zwischen den Anoden und den Kathodenabflussoberflächen des Zellenbodens in einen Elektrolyten, der gelöstes Aluminiumoxid enthält, um an den Anoden Gas zu entwickeln und auf den Kathodenabflussoberflächen Aluminium zu produzieren. Das produzierte Aluminium fließt von den Kathodenabflussoberflächen in die Aluminiumsammelvertiefung ab, die durch das separate Reservoir definiert ist.
  • Während es bevorzugt ist, Anoden zu verwenden, die keinen Kohlenstoff enthalten, um während des Betriebes wie oben erwähnt Sauerstoff zu entwickeln, ist es auch möglich, Kohlenstoffanoden zu verwenden, an denen während des Betriebes Kohlendioxid erzeugt wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die zugehörige schematische Zeichnung beschrieben, wobei 1 eine Kathodenabflusszelle mit einem Aluminiumsammelreservoir gemäß der Erfindung illustriert.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die in 1 gezeigte Zelle umfasst mehrere Paare von Sauerstoff entwickelnden Anoden 10, die in einen geschmolzenen Elektrolyten 5 eintauchen und die einer Reihe von Paaren von Kathodenblöcken 25 mit aluminiumbenetzbaren Kathodenabflussoberflächen 20 zugewandt sind, die quer zur Zelle auf Abstand zueinander gehalten sind, und einen separaten Reservoirkörper 30 in Längsrichtung, der zwischen den beabstandeten Blöcken 25 angeordnet ist. Der Reservoirkörper 30 hat eine Oberfläche, die eine mittlere Aluminiumsammelvertiefung 35 definiert. Diese Vertiefung 35 verläuft entlang der Kathodenabflussoberflächen 20 und liegt auf einer niedrigeren Höhe, so dass während des Betriebes auf den Kathodenabflussoberflächen 20 erzeugtes Aluminium in die Aluminiumsammelvertiefung 35 abfließt.
  • Die Kathodenblöcke 25 sind aus Graphit hergestellt und haben eine reduzierte Höhe, z.B. 30 cm, und sind mit einer aluminiumbenetzbaren Schicht 22 beschichtet, die den Graphit vor Abtragung und Abnutzung schützt. Geeignete aluminiumbenetzbare Schichten sind in dem oben erwähnten US-Patent 5 651 874 und Wo 98/17842, WO 01/42168 und WO 01/42531 beschrieben.
  • Wie in 1 gezeigt hat der Reservoirkörper 30 im Wesentlichen U-Form, und die Aluminiumsammelvertiefung 35 hat abgerundete untere Ecken und einen nach außen gekrümmten oberen Teil.
  • Der Reservoirkörper 30 ist aus zwei im Allgemeinen L-förmigen Abschnitten 31 hergestellt, die quer zur Zelle zusammengesetzt sind. Die Reservoirabschnitte 31 sind aus einem Material auf Anthrazitbais hergestellt. Die aluminiumbenetzbare Schicht 22 erstreckt sich in die Vertiefung 35, um den Reservoirkörper 30 während des Betriebes vor Abnutzung und Natriumablagerung zu schützen.
  • Wie in 1 gezeigt verläuft der Reservoirkörper 30 unter den Kathodenblöcken 25 in das hitzebeständige und isolierende Material 26 des Zellenbodens hinein, um eine Maximierung der Aufnahmefähigkeit der Aluminiumsammelvertiefung 35 zu ermöglichen.
  • Ferner hat der Reservoirkörper 30 einen festen Boden 32, der von oberhalb bis unterhalb der Bodenfläche der Kathoden blöcke 25 reicht und einen ausreichenden mechanischen Widerstand bietet, um die Blöcke 25 quer zur Zelle richtig auf Abstand zu halten, wenn sie während des Anlaufens der Zelle thermischer Expansion ausgesetzt sind und während des normalen Betriebes. Wie mit gestrichelten Linien in dem oberen Teil des Reservoirkörpers 30 gezeigt, können in Längsrichtung auf Abstand zueinander liegende Abstandshaltestangen 33 quer über den Reservoirkörper 30 eingebaut sein und dem Reservoirkörper 30 zusätzliche mechanische Festigkeit geben. Solche Abstandshaltestangen 33 können aus Kohlenstoffmaterial hergestellt sein, das mit einer aluminiumbenetzbaren Schutzschicht beschichtet ist.
  • Die Kathodenblöcke 25 sind mit porösen Platten 21 auf Keramikbasis bedeckt, die mit geschmolzenem Aluminium gefüllt sind und die die aluminiumbenetzbaren aktiven Kathodenabflussoberflächen 20 auf den Kathodenblöcken 25 bilden. Wie in 1 gezeigt erstrecken sich die aluminiumgefüllten Platten 21 auf Keramikbasis von den Kathodenblöcken 25 aus über einen Teil der Aluminiumsammelvertiefung 35. Daher sind im Betrieb überstehende Teile der aluminiumbenetzbaren aktiven Kathodenabflussoberflächen 20 oberhalb der Aluminiumsammelvertiefung 35 angeordnet.
  • Die offen porösen Platten 21 liegen über der Aluminiumsammelvertiefung 35 auf Abstand zueinander, um einen Zugang für das Abzapfen von geschmolzenem Aluminium 60 durch ein herkömmliches Abzapfrohr zu lassen. Der Abstand zwischen den offen porösen Platten 21 über der Aluminiumsammelvertiefung 35 kann entlang der übrigen Teile der Vertiefung 35 viel kleiner sein, wodurch die Oberfläche der aktiven Kathodenflächen 20 maximiert wird.
  • Die in 1 gezeigte Zelle umfasst eine Reihe von Eckstücken 41, die aus dem offen porösen Material der Platten 21 hergestellt sind und mit Aluminium gefüllt sind und am Rand des Zellenbodens gegen die Seitenwände 40 gestellt sind. Die Seitenwände 40 und die Oberfläche des Elektrolyten 5 sind mit einer Seitenablagerung und einer kleinen Kruste aus gefrorenem Elektrolyten 6 bedeckt. Die Zelle ist mit einem isolierenden Deckel 45 über der Elektrolytkruste 6 ausgestattet. Weitere Details geeigneter Deckel sind in WO 99/02763 (de Nora/Sekhar), WO 01/31086 (de Nora/Duruz) und WO 02/070784 (de Nora/ Berclaz) beschrieben.
  • Die Zelle ist auch mit Lüftungsrohren (nicht gezeigt) versehen, die durch den Deckel 45 verlaufen, um während der Elektrolyse erzeugte Gase abzulassen.
  • Die Zelle umfasst Aluminiumoxid-Einspeiseeinrichtungen 15 mit Einspeiserohren 16, die durch den isolierenden Deckel 45 zwischen die Anoden 10 verlaufen. Den Aluminiumoxid-Einspeiseeinrichtungen 15 ist ein Krustenbrecher (nicht gezeigt) zugeordnet, um die Kruste 6, die unter dem Einspeiserohr 16 liegt, vor dem Einspeisen aufzubrechen.
  • In einer Abwandlung kann das isolierende Material der Seitenwände 40 und des Deckels 45 ausreichend sein, um die Bildung von jeglicher Seitenablagerung oder Kruste aus gefrorenem Elektrolyten zu verhindern. In einem solchen Fall sind die Seitenwände 40 vorzugsweise durch eine Verkleidung mit dem oben erwähnten offen porösen aluminiumgefüllten Material von dem geschmolzenen Elektrolyten 5 abgeschirmt.
  • Die Anoden 10 sind vorzugsweise aus einem gegen den Elektrolyten widerstandsfähigen, inerten Material auf Metallbasis hergestellt. Geeignete Anodenmaterialien auf Metallbasis enthalten Eisenlegierungen, die Nickel und/oder Kobalt aufweisen, die in einer oxidierenden Atmosphäre wärmebehandelt sein können.
  • Geeignete Anodenkonstruktionen, die einen optimalen Zellenbetrieb erlauben, sind in WO 00/40781 und WO 00/40782 (beide im Namen von de Nora) beschrieben.
  • Die Lebensdauer der Anode kann durch eine Schutzbeschichtung erhöht werden, die aus Cerverbindungen hergestellt ist, insbesondere aus Ceroxyfluorid. Solche Beschichtungen und der damit verbundene Zellenbetrieb sind in den oben erwähnten US-Patenten 4 614 569, 4 680 094, 4 683 037 und 4 966 674 beschrieben.
  • Um die Lösung der Anoden 10 in den Elektrolyten zu reduzieren, kann die Zelle mit einem Elektrolyten 5 bei reduzierter Temperatur betrieben werden, typischerweise von etwa 850 °C bis 940 °C, vorzugsweise von 880 °C bis 930 °C. Der Betrieb mit einem Elektrolyten bei reduzierter Temperatur reduziert die Löslichkeit von Oxiden, insbesondere von Aluminiumoxid. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, die Aluminiumoxidlösung in dem Elektrolyten 5 zu fördern.
  • Eine verstärkte Aluminiumoxidlösung kann erreicht werden, indem eine Aluminiumoxid-Einspeiseeinrichtung verwendet wird, die Aluminiumoxidteilchen über ein großes Gebiet der Oberfläche des geschmolzenen Elektrolyten 5 versprüht und verteilt. Geeignete Aluminiumoxid-Einspeiseeinrichtungen sind detaillierter in WO 00/63464 (de Nora/Berclaz) beschrieben. Weiterhin kann die Zelle Mittel (nicht gezeigt) aufweisen, um die Zirkulation des Elektrolyten 5 aus und zu dem Anoden-Kathoden-Zwischenraum zu verstärken, um die Aluminiumoxidlösung in dem Elektrolyten 5 zu unterstützen und permanent eine hohe Konzentration von gelöstem Aluminiumoxid in der Nähe der aktiven Oberflächen der Anoden 10 aufrecht zu erhalten, wie z.B. in WI 00/40781 (de Nora) beschrieben.
  • Während des Betriebs der in 1 gezeigten Zelle wird in dem Elektrolyten 5 gelöstes Aluminiumoxid elektrolysiert, um an den Anoden 10 Sauerstoff und auf den Kathodenabflussoberflächen 20 Aluminium 60 zu erzeugen. Das Produktaluminium 60 läuft von den Kathodenoberflächen 20 in das Reservoir 30 ab, von wo es abgezapft werden kann.

Claims (20)

  1. Zelle für die Elektrogewinnung von Aluminium aus Aluminiumoxid mit einer Mehrzahl von Anoden, insbesondere Sauerstoff entwickelnden Anoden, die einer Reihe von Paaren von Kathodenblöcken zugewandt sind, welche mit aluminiumbenetzbaren Kathodenabflussoberflächen quer über die Zelle platziert sind, und mit einer Aluminiumsammelvertiefung, die zwischen Kathodenblöcken auf einer niedrigeren Höhe als die Kathodenabflussoberflächen angeordnet ist, so dass während des Betriebs auf den Kathodenabflussoberflächen produziertes Aluminium in die Aluminiumsammelvertiefung abfließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumsammelvertiefung eine Längsvertiefung ist, die sich entlang der Zelle erstreckt und die zwischen den Kathodenblöcken durch einen separaten Reservoirkörper definiert ist, der zwischen den Kathodenblöcken plaziert ist und sie quer zur Zelle auf Abstand zueinander hält und der sich entlang der Zelle erstreckt.
  2. Zelle einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kathodenblöcke aus Graphit hergestellt sind.
  3. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kathodenblöcke einen aluminiumbenetzbaren oberen Teil haben.
  4. Zelle nach Anspruch 3, wobei die Kathodenblöcke mit einer aluminiumbenetzbaren Schicht beschichtet sind.
  5. Zelle nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Kathodenblöcke aus einem aluminiumbenetzbaren Material hergestellt sind.
  6. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die poröse Platten auf Keramikbasis aufweist, die auf den Kathodenblöcken platziert und mit geschmolzenem Aluminium gefüllt sind.
  7. Zelle nach Anspruch 6, die aluminiumgefüllte Platten auf Keramikbasis aufweist, welche von den Kathodenblöcken über einen Teil der Alumniumsammelvertiefung verlaufen.
  8. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reservoirkörper aus Anthrazit hergestellt ist.
  9. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reservoirkörper aus einer Vielzahl von Abschnitten hergestellt ist, die Ende-an-Ende in Längsrichtung entlang der Zelle zusammengesetzt sind.
  10. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reservoirkörper aus wenigstens zwei Abschnitten zusammengesetzt ist, die Seite-an-Seite quer über die Zelle zusammengesetzt sind.
  11. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reservoirkörper einen allgemein U-förmigen Querschnitt quer über die Zelle hat.
  12. Zelle nach Anspruch 11, wobei die Aluminiumsammelvertiefung abgerundete untere Ecken hat.
  13. Zelle nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Aluminiumsammelvertiefung einen nach außen gekrümmten oberen Teil hat.
  14. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anoden Sauerstoff entwickelnde Anoden sind, wie etwa Anoden auf Metallbasis.
  15. Zelle nach Anspruch 14, wobei die Anoden auf Metall basieren und einen elektrochemisch aktiven äußeren Teil auf Oxidbasis haben.
  16. Zelle nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Sauerstoff entwickelnden Anoden mit einer Schutzschicht beschichtet sind, wie etwa einer Schicht, die aus einer oder mehreren Cerverbindungen hergestellt ist, insbesondere Ceroxyfluorid.
  17. Verfahren zum Produzieren von Aluminium in einer Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei dem Verfahren ein Elektrolysestrom zwischen den Anoden und den zugewandten Kathodenabflussoberflächen in einen Elektrolyten geleitet wird, der gelöstes Aluminiumoxid enthält, um Gas, insbesondere Sauerstoff, an den Anoden zu entwickeln und auf den Kathodenabflussoberflächen Aluminium zu produzieren, wobei das produzierte Aluminium von den Kathodenabflussoberflächen in die Aluminiumsammelvertiefung, die durch den separaten Reservoirkörper definiert wird, abfließt.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Anoden mit einer Sauerstoff entwickelnden Schutzschicht beschichtet sind, wie etwa einer Schicht, die aus einer oder mehreren Cerverbindungen hergestellt ist, insbesondere aus Ceroxyfluorid, und die durch Halten einer Menge von Cer-Spezies in dem Elektrolyten erhalten werden kann.
  19. Boden einer Zelle für die Elektrogewinnung von Aluminium aus Aluminiumoxid mit einer Reihe von Paaren von Kathodenblöcken mit aluminiumbenetzbaren Kathodenabflussoberflächen, die quer dazu plaziert sind, und einer Aluminiumsammelvertiefung, die zwischen den Kathodenblöcken auf einer geringeren Höhe als die Kathodenabflussoberflächen angeordnet ist, so dass während des Betriebs auf den Kathodenabflussoberflächen produziertes Aluminium in die Aluminiumsammelvertiefung abfließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumsammelvertiefung eine Längsvertiefung ist, die entlang des Zellenbodens verläuft und die zwischen den Kathodenblöcken durch einen separaten Reservoirkörper definiert ist, der zwischen den Kathodenblöcken platziert ist, was die Kathodenblöcke quer zum Zellenboden auf Abstand zueinander hält, und der entlang des Zellenbodens verläuft
  20. Verfahren zum Erzeugen von Aluminium in einer Zelle mit einem Zellenboden nach Anspruch 19, wobei bei dem Verfahren ein Elektrolysestrom zwischen den Anoden und den Kathodenabflussoberflächen des Zellenbodens in einen Elektrolyten eingeleitet wird, der gelöstes Aluminiumoxid enthält, um an den Anoden Gas zu entwickeln und auf den Kathodenabflussoberflächen Aluminium zu produzieren, wobei das produzierte Aluminium von den Kathodenabflussoberflächen in die Aluminiumsammelvertiefung abfließt, die durch das separate Reservoir definiert ist.
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