EP1147245B1 - Cellule d'electrolyse a alimentation en alumine amelioree - Google Patents

Cellule d'electrolyse a alimentation en alumine amelioree Download PDF

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EP1147245B1
EP1147245B1 EP00900037A EP00900037A EP1147245B1 EP 1147245 B1 EP1147245 B1 EP 1147245B1 EP 00900037 A EP00900037 A EP 00900037A EP 00900037 A EP00900037 A EP 00900037A EP 1147245 B1 EP1147245 B1 EP 1147245B1
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    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
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    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
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    • C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
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Claims (35)

  1. Cuve électrolytique pour l'électro-obtention d'aluminium à partir d'alumine dissoute dans un électrolyte fondu sans croûte contenant du fluorure thermiquement isolé, comprenant une structure anodique métallique foraminée électrochimiquement active pour l'émission d'oxygène et l'échappement de l'oxygène émis à travers celle-ci et qui est espacée par un jeu inter-électrode au-dessus d'une cathode en vis-à-vis sur laquelle, en service, de l'aluminium est produit, la cuve comprenant de plus des moyens pour favoriser la dissolution de l'alumine en poudre amenée à la surface de l'électrolyte et pour fournir l'électrolyte riche en alumine vers le jeu inter-électrode en induisant une circulation d'électrolyte de et vers le jeu inter-électrode entraínée par l'échappement de l'oxygène émis de façon anodique à travers la structure d'anode foraminée, lesdits moyens comprenant des éléments de guidage d'électrolyte ayant au moins une surface inclinée immergée dans l'électrolyte fondu au-dessus de la structure d'anode foraminée.
  2. Cuve selon la revendication 1, dans laquelle les éléments de guidage d'électrolyte comprennent des surfaces inclinées convergeant vers le bas guidant un flux vers le bas d'électrolyte riche en alumine vers le jeu inter-électrode.
  3. Cuve selon la revendication 1, dans laquelle les éléments de guidage d'électrolyte comprennent des surfaces convergeant vers le haut guidant un flux vers le haut de l'électrolyte manquant d'alumine à partir du jeu inter-électrode, entraíné par l'oxygène émis de façon anodique.
  4. Cuve selon la revendication 1, dans laquelle les éléments de guidage d'électrolyte comprennent des surfaces convergeant vers le haut et vers le bas guidant un flux vers le haut et un flux vers le bas d'électrolyte.
  5. Cuve selon une quelconque revendication précédente, dans laquelle l'extrémité de fond de chaque élément de guidage d'électrolyte s'étend à partir de la structure anodique foraminée.
  6. Cuve selon la revendication 2, dans laquelle les extrémités de fond des éléments de guidage d'électrolyte sont espacées au-dessus de l'anode ou de chaque anode pour permettre à l'électrolyte riche en alumine de s'écouler vers le bas à partir des extrémités de fond des éléments de guidage d'électrolyte pour être dispersé par l'oxygène s'écoulant vers le haut émis de façon anodique.
  7. Cuve selon la revendication 3, dans laquelle les éléments de guidage d'électrolyte sont situés au-dessous de la surface de, l'électrolyte de sorte que l'oxygène s'écoulant vers le haut émis de façon anodique engendre des turbulences dans l'électrolyte au-dessus des éléments de guidage d'électrolyte pour augmenter la dissolution de l'alumine.
  8. Cuve selon la revendication 7, dans laquelle l'extrémité la plus supérieure de chaque élément de guidage d'électrolyte est immergée dans l'électrolyte de pas plus de 5 cm au-dessous de la surface de l'électrolyte.
  9. Cuve selon la revendication 4, dans laquelle les éléments de guidage d'électrolyte sont constitués d'une série généralement horizontale de déflecteurs agencés dans une configuration parallèle espacée et inclinés latéralement, pour former des paires de surfaces convergeant vers le haut et des paires de surfaces convergeant vers le bas alternées.
  10. Cuve selon une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle les éléments de guidage d'électrolyte forment une pluralité d'entonnoirs.
  11. Cuve selon une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle les éléments de guidage d'électrolyte présentent la forme de cônes tronqués ou de pyramides tronquées.
  12. Cuve selon une quelconque revendication précédente, dans laquelle les éléments de guidage d'électrolyte présentent des surfaces en une céramique ou un oxyde résistant à l'électrolyte.
  13. Cuve selon la revendication 12, dans laquelle les surfaces des éléments de guidage d'électrolyte sont à base d'oxyde de fer.
  14. Cuve selon une quelconque revendication précédente, dans laquelle les éléments de guidage d'électrolyte sont fixés ensemble sous forme unitaire.
  15. Cuve selon une quelconque revendication précédente, dans laquelle la structure anodique foraminée et la cathode en vis-à-vis sont horizontales ou sous une pente correspondante.
  16. Cuve selon une quelconque revendication précédente, dans laquelle la structure anodique foraminée comprend une série d'éléments anodiques électrochimiquement actifs coplanaires espacés parallèles.
  17. Cuve selon une quelconque revendication précédente comprenant au moins une cathode drainée mouillable par l'aluminium.
  18. Cuve selon la revendication 17, dans laquelle la cathode drainée mouillable par l'aluminium présente une surface cathodique drainée en pente.
  19. Anode émettant de l'oxygène d'une cuve électrolytique pour l'électro-obtention d'aluminium à partir d'alumine dissoute dans un électrolyte fondu contenant du fluorure, comprenant une structure métallique foraminée électrochimiquement active pour l'émission d'oxygène et l'échappement de l'oxygène émis à travers celle-ci et qui, en service, dans un électrolyte dans une cuve, est espacée par un jeu inter-électrode au-dessus d'une cathode en vis-à-vis sur laquelle de l'aluminium est produit, l'anode comprenant de plus des moyens agencés pour favoriser la dissolution de l'alumine en poudre amenée à la surface de l'électrolyte et fournir de l'électrolyte riche en alumine au jeu inter-électrode en service en induisant une circulation d'électrolyte de et vers le jeu inter-électrode entraínée par l'échappement de l'oxygène émis de façon anodique à travers la structure anodique foraminée, lesdits moyens comprenant des éléments de guidage d'électrolyte ayant au moins une surface inclinée qui, en service, est immergée dans l'électrolyte au-dessus de la structure anodique foraminée.
  20. , Anode selon la revendication 19, dans laquelle la structure foraminée comprend une série d'éléments anodiques électrochimiquement actifs coplanaires espacés parallèles.
  21. Anode selon la revendication 20, dans laquelle les éléments anodiques sont des lames, barres, tiges ou fils métalliques espacés.
  22. Anode selon la revendication 21, dans laquelle chaque lame, barre, tige ou fil métallique est généralement rectiligne.
  23. Anode selon la revendication 21, dans laquelle les lames, barres, tiges ou fils métalliques espacés sont dans un agencement généralement concentrique, chaque lame, barre, tige ou fil métallique formant une boucle.
  24. Anode selon la revendication 23, dans laquelle chaque lame, barre, tige ou fil métallique est généralement circulaire, ovale ou polygonal.
  25. Anode selon la revendication 20, 21 ou 22, dans laquelle les éléments anodiques forment une configuration analogue à une grille, analogue à un réseau ou analogue à un treillis.
  26. Anode selon une quelconque des revendications 20 à 24, dans laquelle les éléments anodiques sont reliés par un ou plusieurs éléments de liaison transversaux pour transporter le courant électrique aux éléments anodiques.
  27. Anode selon la revendication 26, dans laquelle les éléments anodiques sont reliés par une pluralité d'éléments de liaison transversaux qui sont, à leur tour, reliés ensemble par une ou plusieurs traverses pour transporter le courant électrique vers les éléments anodiques à travers le ou les éléments de liaison transversaux.
  28. Anode selon la revendication 27, comprenant au moins un dispositif d'amenée de courant vertical agencé pour être relié à une barre bus positive, qui est mécaniquement et électriquement reliée à un ou plusieurs éléments de liaison transversaux ou à une ou plusieurs traverses reliant une pluralité d'éléments de liaison transversaux, pour transporter le courant électrique vers les éléments d'anode à travers le ou les éléments de liaison transversaux et, le cas échéant, à travers la ou les traverses.
  29. Anode selon la revendication 28, dans laquelle le dispositif d'amenée de courant vertical, les éléments anodiques, le ou les éléments de liaison transversaux et, le cas échéant, la ou les traverses sont fixés ensemble de façon unitaire.
  30. Anode selon la revendication 28 ou 29, dans laquelle les éléments de guidage d'électrolyte sont fixés ensemble et fixés au dispositif d'amenée de courant vertical.
  31. Anode selon une quelconque des revendications 19 à 29, dans laquelle les éléments de guidage d'électrolyte sont fixés à ou placés sur la structure anodique foraminée.
  32. Anode selon une quelconque des revendications 19 à 31, dans laquelle la structure anodique foraminée présente une surface électrochimiquement active à base d'oxyde de fer.
  33. Procédé pour produire de l'aluminium dans une cuve comme définie dans une quelconque des revendications 1 à 18, comprenant la dissolution de l'alumine dans l'électrolyte en amenant l'alumine sous la forme d'une poudre dans l'électrolyte fondu sans croûte du dessus desdits éléments de guidage d'électrolyte, et en faisant passer un courant ionique entre la structure anodique foraminée active et la cathode en vis-à-vis en mettant ainsi en oeuvre une électrolyse dans le jeu inter-électrode pour produire de l'aluminium sur la cathode et de l'oxygène sur la structure anodique foraminée, et en induisant par lesdits moyens pour favoriser la dissolution de l'alumine en poudre et pour amener de l'électrolyte riche en alumine vers le jeu inter-électrode, une circulation d'électrolyte de et vers le jeu inter-électrode entraínée par l'échappement de l'oxygène émis de façon anodique à travers la structure anodique foraminée.
  34. Cuve électrolytique pour l'électro-obtention d'aluminium à partir d'alumine dissoute dans un électrolyte fondu sans croûte contenant du fluorure thermiquement isolé, comprenant une structure anodique métallique foraminée électrochimiquement active pour l'émission d'oxygène et qui est espacée d'un jeu inter-électrode au-dessus d'une cathode en vis-à-vis sur laquelle, en service, de l'aluminium est produit, la cuve comprenant de plus des moyens pour favoriser la dissolution de l'alumine en poudre amenée à la surface de l'électrolyte et pour amener et distribuer uniformément de l'électrolyte riche en alumine à travers la structure foraminée vers le jeu inter-électrode, lesdits moyens comprenant des éléments de guidage d'électrolyte qui sont situés dans l'électrolyte au-dessus de la structure anodique foraminée, les éléments de guidage d'électrolyte comprenant des surfaces convergeant vers le bas immergées dans l'électrolyte et étant agencées pour :
    favoriser la dissolution de l'alumine amenée au-dessus de leurs surfaces convergeant vers le bas ; et
    amener de l'électrolyte riche en alumine vers le bas à travers leurs surfaces convergeant vers le bas et à travers la structure foraminée vers le jeu inter-électrode.
  35. Cuve électrolytique pour l'électro-obtention d'aluminium à partir d'alumine dissoute dans un électrolyte fondu sans croûte contenant du fluorure thermiquement isolé, comprenant une structure anodique métallique foraminée électrochimiquement active pour l'émission d'oxygène et qui est espacée d'un jeu inter-électrode au-dessus d'une cathode en vis-à-vis sur laquelle, en service, de l'aluminium est produit, la cuve comprenant de plus des moyens pour favoriser la dissolution de l'alumine en poudre amenée à la surface de l'électrolyte et pour amener et distribuer uniformément de l'électrolyte riche en alumine à travers et/ou autour de la structure foraminée vers le jeu inter-électrode, lesdits moyens comprenant des éléments de guidage d'électrolyte qui sont situés dans l'électrolyte au-dessus de la structure anodique foraminée, les éléments de guidage d'électrolyte comprenant des surfaces convergeant vers le haut immergées dans l'électrolyte et étant agencés pour :
    guider un flux vers le haut d'électrolyte manquant d'alumine entrainé par l'oxygène émis de façon anodique échappé à travers la structure anodique foraminée pour favoriser la dissolution de l'alumine amenée au-dessus de leurs surfaces convergeant vers le haut ; et
    amener de l'électrolyte riche en alumine vers le bas à travers et/ou autour de la structure anodique foraminée vers le jeu inter-électrode.
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