NO20120810A1 - Elektrolytisk celle for produksjon av primaert aluminium ved bruk av inert anode - Google Patents
Elektrolytisk celle for produksjon av primaert aluminium ved bruk av inert anode Download PDFInfo
- Publication number
- NO20120810A1 NO20120810A1 NO20120810A NO20120810A NO20120810A1 NO 20120810 A1 NO20120810 A1 NO 20120810A1 NO 20120810 A NO20120810 A NO 20120810A NO 20120810 A NO20120810 A NO 20120810A NO 20120810 A1 NO20120810 A1 NO 20120810A1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- anode
- cathode
- electrolytic cell
- heat
- busbar
- Prior art date
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims description 75
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 73
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 33
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 30
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 claims description 26
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 26
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 23
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 16
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 14
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 12
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 12
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N B#[Ti]#B Chemical compound B#[Ti]#B QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910033181 TiB2 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 8
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 8
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 8
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 8
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 8
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 5
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 5
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 5
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 claims description 4
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 230000003471 anti-radiation Effects 0.000 description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 2
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminum fluoride Inorganic materials F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100028255 Renin Human genes 0.000 description 1
- 108090000783 Renin Proteins 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
- C25C3/12—Anodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/14—Devices for feeding or crust breaking
Description
TEKNISK OMRÅDE
Den foreliggende oppfinnelsen vedrører det tekniske området aluminiumelektrolyse, spesielt en elektrolytisk celle for å fremstille primæraluminium ved anvendelse av inert anode.
OPPFINNELSENS BAKRGRUNN
Aluminiumsmelteelektrolyse med kryolitt og aluminiumoksid er til enhver tid den eneste fremgangsmåten for fremstillingen av aluminium i aluminiumindustrien. Når det gjelder den aktuelle Hall-Héroult-elektrolytiske cellen, ligger elektrolysetemperaturen vanligvis ofte på 940-960 °C; det omfattende elektriske kraftforbruket er på 13,5kw-15,0kW-h/kg (Al); og virkningsgraden er under 50 %. Samtidig genereres det store mengder drivhusgasser, som CO2og CFn og kreftfremkallende stoffer, noe som fører til alvorlig miljøforurensing. Utviklingen av aluminiumsindustrien er sterkt begrenset av det store energiforbruket, ressursforbruket, miljøbelastningen osv. Energibesparelse, redusert forbruk og redusert forurensing er fremtidige utviklingsretninger for aluminiumindustrien.
Erstatningen av karbonanoden med den inerte anoden ikke bare sparer et forbruk av anodekarbon på 400 kg-500 kg/t Al (karbonanoden utgjør 12 % -15 % av produksjonskostnaden for aluminium), men reduserer også karbonskatten forårsaket av utslipp av C02-ekvivalenter. Etter at den inerte anoden er tatt i bruk, slippes CO2, CO og CFn ikke lenger ut; samtidig kan O2som anoden slipper ut, brukes som biprodukt. Derfor er avendelsen av en fremgangsmåte for aluminiumelektrolyse ved å anvende inerte anoder av stor betydning for aluminiumelektrolyseindustrien med høyt utslipp. Når den inerte anoden brukes sammen med den fuktbare katoden, kan energiforbruket reduseres med 20 % - 30 %, noe som forbedrer energieffektiviteten. Samtidig kan utformingen av en effektiv og miljøvennlig elektrolytisk celle i stor grad øke produksjonskapasiteten per enhet gulvareal og redusere den elektrolytiske cellens volum for å forbedre energiproduksjonseffektiviteten, betydelig redusere investeringskostnaden og redusere kostnaden til primæraluminium.
En elektrolytisk celle med horisontal strøm har blitt publisert ved det kinesiske patentet CN200810049240.5, det kinesiske patentet CN 89210028.1 og US patentet nr.
6 866 768. Cellestrukturen er imidlertid bare beskrevet begrepsmessig, mens en spesifikk og detaljert beskrivelse mangler, og det er vanskelig å utføre aluminiumproduksjonen i det svært korrosive fluoridsmeltemiddelet, ved hjelp av en elektrolytisk celle med horisontal strøm.
Selv om fremgangsmåten for å fremstille aluminium ved elektrolyse og den elektrolytiske cellen for det smeltede kaliumkryolittsaltsystemet er fremsatt i det kinesiske patentet CN200510011143.3, er celleslrukturen bare begrepsmessig beskrevet; ingen spesifikk beskrivelse eller spesifikk forbindelsesmodus mellom elektrode og damp er tilveiebrakt; ingen spesifikk fremgangsmåte for å beskytte dampen og forhindre oksidering i høytemperatur-oksygenatmosfæren er tilveiebrakt; ikke noe spesifikt tiltak for å bevare varmen er satt i verk. En elektrolytisk celle med katoderille er publisert i det kinesiske patentet CN200420060680.8 og det kinesiske patentet CN200510011142.9. Den elektrolytiske cellen med katoderille er imidlertid bare tenkt som elektrolytisk celle for en tradisjonell aluminiumelektrolyseprosess.
En elektrolytisk celle med inert elektrode er publisert i det kinesiske patentet CN200610051288.0. Den elektrolytiske cellen med inert elektrode er en elektrolytisk celle hvor den inerte, plateaktige metall-keramiske anoden er parallellkoblet med den fuktbare katoden og er satt opp vinkelrett og parallelt. En anvendbar og virksom elektrolytisk celle for legeringsanoden er imidlertid ikke fremsatt.
Elektrolytiske celler som er involvert i de ovenfor nevnte patentene er åpne elektrolytiske celler. Ikke noe tetningstiltak er satt i verk, noe som er ugunstig for oksygenoppsamling; ingen spesifikk forbindelsesmodus mellom elektrode og damp er tilveiebrakt; ingen spesifikk metode for å beskytte dampen og forhindre oksidering i høytemperatur-oksygenatmosfæren er tilveiebrakt; ikke noe spesifikt tiltak for å bevare varmen er satt i verk; og operasjon på aluminiumfritt nivå kan ikke oppnås med katoden med rille.
SAMMENDRAG AV OPPFINNELSEN
I samsvar med manglene ved de ovenfor nevnte eksisterende teknikkene, tar den foreliggende oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe en elektrolytisk celle for å fremstille primæraluminium ved å anvende inert anode, slik at den har fordelene ved oksygenoppsamling, at dampoksidering kan effektivt forhindres og at operasjon på aluminiumfritt nivå kan gjennomføres.
Ifølge ett aspekt angår den foreliggende oppfinnelsen en elektrolytisk celle for å fremstille primæraluminium ved å anvende en inert anode, som omfatter minst én gruppe kolonneelektroder festet i den elektrolytiske cellen, en samleskinne, minst én elektrodestamme, en varmeisolerende plate, en skillevegg mellom anode og katode og en tetningsplate; elektrodegruppen omfatter minst to elektroder; den enkelte elektroden omfatter en inert anode og en katode, som er anordnet i form av "—inert anode— katode—inert anode—" eller "—katode—inert anode—katode—"; samleskinnen omfatter en anode-samleskinne, en katode-samleskinne, en anode-avgreningssamleskinne og en katode-avgreningssamleskinne; anode-avgreningssamleskinnen og katode-avgreningssamleskinnen til hver elektrodegruppe er anordnet i form av "—anode-avgreningssamleskinne—^katode-avgreningssamleskinne—anode-avgreningssamleskinne—" eller "—katode-avgrenmgssamleskinne—anode-avgreningssamleskinne—katode-avgreningssamleskinne—"; for gruppen av kolonneelektroder anvendes den én-endede kraftforsyningsmodusen: -Den én-endede kraftforsyningsmodusen er dannet av én anode-samleskinne (kraftinngangsende) og én katode-samleskinne (kraftutgangsende), hvor de to endene av anode-avgrenmgssamleskinnen er henholdsvis festet til anode-samleskinnen, de to endene av katode-avgreningssamleskinnen er henholdsvis festet til katode-samleskinnen, og isoleringsstrimler er brukt for isolering av grenseflaten mellom anode-avgreningssamleskinnen og katode-samleskinnen og basisplanet som er mellom katode-avgreningssamleskinnen og anode-samleskinnen. Den to-endede kraftforsyningsmodusen anvendes også for gruppen av kolonneelektroder: Den to-endede kraftforsyningsmodusen er dannet av to anode-samleskinner og katode-samleskinnene, gruppen av kolonneelektroder er delt i to lag, hvor et er anode-samleskinnen og det andre er katode-samleskinnen, de to endene av anode-avgreningssamleskinnen er henholdsvis festet til anode-samleskinnen og de to endene av katode-avgreningssamleskinnen er henholdsvis festet til katode-samleskinnen; den enkelte elektrode er forbundet med anode-avgreningssamleskinnen eller katode-avgreningssamleskinnen via elektrodestammen; den varmeisolerende platen er festet over den inerte anoden, og den varmeisolerende platen er tilveiebrakt med gjennomgangshull, gjennom hvilke elektrodestammen kan passere gjennom den varmeisolerende platen; skilleveggen mellom anode og katode er festet under tetningsplaten og i midten av elektrodene og er anordnet nær varmeisoleringsplaten for å sikre elektrodeavstanden; tetningsplaten er overlappet mellom anode-avgreningssamleskinnen og katode-avgreningssamleskinnen.
Den nedre enden av elektrodestammen kan være forbundet med den inerte anoden og katoden ved hjelp av en boltesammenføyning.
Den øvre enden av elektrodestammen er forbundet med anode-avgreningssamleskinnen eller katode-avgreningssamleskinnen ved hjelp av en boltesammenføyning, kompresjonssammenføyning, støping eller sveising.
Elektrodestammen er dannet av rustfritt stål, en varmebestandig legering eller en korrosjonshemmende kobberlegering.
Et beskyttelsesrør er festet på utsiden av elektrodestammen, og mellomrommet mellom beskyttelsesrøret og elektrodestammen er fylt med aluminiumoksid.
Beskyttelsesrøret er dannet av et alundumrør, et karborundumrør eller annet korrosjonshemmende og varmebestandige materiale.
Utsiden av elektrodestammen er beskyttet med et varmeisolerende firkantet materiale som er tilveiebrakt med flere gjennomgangshull i midten.
Den varmeisolerende platen er dannet av varmeisolerende og korrosjonshemmende keramer; og bredden og tykkelsen på den varmeisolerende platen er den samme som for elektroden.
Skilleveggen mellom anode og katode er dannet av varmeisolerende og korrosjonshemmende keramer; bredden på skilleveggen mellom anode og katode er den samme som for elektroden; tykkelsen på skilleveggen mellom anode og katode tilsvarer elektrodeavstanden; og skilleveggen mellom anode og katode er opphengt under tetningsplaten.
Tetningsplaten er en stålplate, og tetningsplaten er kompaktert på anode-avgreningssamleskinnen og katode-avgreningssamleskinnen ved hjelp av vekten av skilleveggen mellom anode og katode eller festeinnretninger; tetningsplaten er kompaktert mellom anode-avgreningssamleskinnen og katode-avgreningssamleskinnen med en pakning.
Pakningen omfatter høytemperaturgummi, et uorganisk klebemiddel eller uorganisk filt og så videre.
Den inerte anoden er dannet av en metallegering; katoden er et TiB2-kjeramisk komposittmateriale, en karbonblokk hvis overflate er dekket av et TiB2-belegg, eller andre boridkomposittkatoder.
Elektrodeavstanden til elektroden er 10 mm~80 mm.
Anode-avgreningssamleskinnen er isolert med katode-samleskinnen med et avstandsstykke dannet av polytetrafluoretylen eller annet isolerende materiale.
Katode-avgreningssamleskinnen er isolert med anode-samleskinnen med et avstandsstykke dannet av polytetrafluoretylen eller annet isolerende materiale.
Den inerte anoden og katoden er vinkelrett og parallelt festet i den elektrolytiske cellen på en parallell måte.
Videre omfatter den elektrolytiske cellen en celleforing, hvor celleforingen er bygget med ildfast og varmeisolerende materialbelegg, og det indre hulrommet til den øvre enden av celleforingen har en form med trinn med tiltagende diameter.
Videre omfatter den elektrolytiske cellen en smeltedigel, hvor smeltedigelen befinner seg i den midtre delen av cellen og ytterveggen til smeltedigelen sitter helt inntil celleforingen.
Videre omfatter den elektrolytiske cellen et varmeisolerende lokk for smeltedigelen, hvor bunnen av det varmeisolerende lokket til smeltedigelen er lagt oppå den øvre kanten av smeltedigelen og på trinnoverflaten til celleforingen, og den øvre enden av det varmeisolerende lokket til smeltedigelen er i flukt med celleforingen i høyden.
Det varmeisolerende lokket til smeltedigelen er et firkantet lokk eller et rundt lokk. Det varmeisolerende lokket til smeltedigelen er dannet av varmeisolerende og korrosjonshemmende aluminakeramer, høy-aluminasement, korrosjonshemmende ni trid- eller karbidmateriale.
En alumimumssamlerenne befinner seg på bunnen av smeltedigelen og under katodeskyggen, et aluminiumlagringsbasseng befinner seg ved én ende av smeltedigelbunnen, aluminiumsamlerennen er forbundet med
aluminiumlagirngsbassenget via en avledningsrenne, og smeltedigelens bunn er også et
skråplan, gjennom hvilket smeltet aluminium kan strømme inn i avledningsrennen festet i midtdelen eller på begge sider av smeltedigelen og kan samles opp i aluminiumlagringsbassenget.
Cellehuset (eng.: cell shell) er tilveiebrakt med en tilførselsåpning, hvor tilførselsåpningen befinner seg i midtdelen eller i en sidedel av den elektrolytiske cellen eller befinner seg i midtdelen og sidedelen av den elektrolytiske cellen, og det anvendes tilførsel av punkttypen eller tilførsel av linjetypen, eller tilførsel av punkttypen og tilførsel av linjetypen kombineres.
Tilførselsåpningen er festet med en skorpebrytende tilførselsinnretning, og den nedre enden av den skorpebrytende tilførselsinmetningen er festet med en skorpebrytende varmeisolasjons- og antiradiansplate.
Den skorpebrytende varmeisolasjons- og antiradiansplaten er dannet av varmebestandig rustfritt stål eller annet varmebestandig og korrosjonshemmende materiale og er festet på forbindelsesstaven mellom det skorpebrytende hammerhodet og den skorpebrytende sylinderen, og det kan plasseres én eller flere.
Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer en elektrolytisk celle for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder, som sammenlignet med den tradisjonelle aluminiumelektrolyseprosessen er miljøvennlig, cellen slipper ut O2og er fri for utslipp av CO2og PFC (perfluorerte forbindelser), har nesten ikke noe forbruk av elektroder, slik at den årlige korrosjonsraten er lav, avstandene mellom anodene og katodene kan holdes stabilt, interferensen på strømfordelingen og varmebalanse unngås på grunn av anodeerstatningen, og cellen er enkel å styre; den elektrolytiske cellen har god varmeisolasjonseffekt, økt varmeeffektivitet og redusert varmetap; ikke noe karbonbearbeidingsanlegg må bygges i tillegg, kostnaden ved og hyppighet av anodeutskifting, samt antall menneskelige operatører, er redusert; metallkvaliteten til produktet er forbedret, slik at produktkvaliteten på primæraluminium ikke er under 99,7 % etter at den inerte anoden er tatt i bruk, og romutnyttelsesraten og kapasiteten per enhet volum eller enhet gulvareal til cellen er økt; den elektrolytiske cellen er fri for tanklekkasjer og har lang levetid; den elektrolytiske cellen er avtettet, og flyktighet til støv og fluorider kan forhindres, og den er nyttig for å gjenvinne oksygengass.
KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE
Fig. 1 er et strukturriss i tverrsnitt sett forfra av en elektrolytisk celle for å fremstille prima^aluminium ved å anvende en inert anode tilveiebrakt i utførelsesform 1 av den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 2 er et strukturriss i tverrsnitt sett fra siden av en elektrolytisk celle for å fremstille primæraluminium ved å anvende en inert anode tilveiebrakt i utførelsesform 1 av den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 3 er en tegning av sammenstillingen av en inert anode tilveiebrakt i utførelsesform 1 av den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 4 er et sideriss av en inert anode tilveiebrakt i utførelsesform 1 av den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 5 er et strukturriss i tverrsnitt sett forfra av en elektrolytisk celle for å fremstille primæraluminium ved å anvende en inert anode tilveiebrakt i utførelsesform 2 av den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 6 er et strukturriss i tverrsnitt sett fra siden av en elektrolytisk celle for å fremstille primæraluminium ved å anvende en inert anode tilveiebrakt i utførelsesform 2 av den foreliggende oppfinnelsen.
DETALJERT BESKRIVELSE AV DE AKTUELT FORETRUKNE UTFØRELSESFORMENE
Utførelsesform 1
Som vist i Fig.l og Fig. 2, tilveiebringer den foreliggende utførelsesformen av oppfinnelsen en elektrolytisk celle for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder, hvori det anvendes et elektrolyttsystem KF-NaF-AlF3, og cellens driftstemperatur er 700-850 °C. Den elektrolytiske cellen omfatter et cellehus 1, en smeltedigel 3, et varmeisolerende lokk 4 for smeltedigelen, en cellefBring 2, minst én gruppe kolonnelektroder festet i den elektrolytiske cellen, en samleskinne, minst én elektrodestamme, en varmeisolerende plate 13, en skillevegg mellom anode og katode 14, en varmeisolerende plate i tilførselsområde 15, en tetningsplate 16, en skorpebrytende sylinder 18, en skorpebrytende varmeisolasjons- og antiradiansplate 19, et skorpebrytende hammerhode 20 og en tilførselstank 21.
Videre er et smeltebasseng til den elektrolytiske cellen sammensatt av cellehuset 1, celleforingen 2, smeltedigelen 3 og det varmeisolerende lokket 4 for smeltedigelen. Cellehuset 1 er et lukket hus dannet av en stålplate, som er tilveiebrakt med elektrodeport og tilførselsåpning på den øvre delen. Celleforingen er bygget med det ildfaste, varmeisolerende materialbelegget 2, samt den indre bunnoverflaten og sideoverflaten til cellehuset. Det indre hulrommet til den øvre enden av celleforingen har en form med trinn med tiltagende diameter. Det varmeisolerende lokket for smeltedigelen 4 er dannet av varmeisolerende og korrosjonshemmende aluminakeramer, høy-aluminasement eller korrosjonshemmende nitrid-, karbidmateriale og så videre. Det varmeisolerende lokket for smeltedigelen 4 er lagt på smeltedigelen 3 for varmeisolasjon. Smeltedigelen 3 er skjøtet med de heterogene, korrosjonshemmende indre foringsmateiralblokkene eller -klossene. Smeltedigelen 3 befinner seg i midtdelen av cellen, og ytterveggen av smeltedigelen sitter helt inntil celleforingen. En aluminiumsamlerenne er tilveiebrakt under katodeskyggen 12. Én ende av smeltedigelen 3 er tilveiebrakt med et aluminiumlagringsbasseng. Aluminiumsamlerennen ogduniiniumlagringsbassenget er forbundet med en avledningsrenne. Det smeltede aluminiumet generert ved elektrolysen, strømmer inn i aluminiumsarnle-rennen, passerer gjennom avledningsrennen og strømmer til slutt inn i alumimumlagringsbassenget. Dermed kan en operasjon på alumimumfritt nivå eller operasjon på lav-alumimumnivå utføres. Det varmeisolerende lokket for smeltedigelen 4 kan være et firkantet lokk eller et rundt lokk. Undersiden av det varmeisolerende lokket for smeltedigelen 4 er lagt oppå den øvre kanten av smeltedigelen 3 og på trinnoverflaten til celleforingen. Den øvre enden av det varmeisolerende lokket for smeltedigelen 4 er i flukt med celleforingen i høyden. Det varmeisolerende lokket for smeltedigelen 4 kan være dannet av varmeisolerende og korrosjonshemmende aluminakeramer, høy-aluminasement, korrosjonshemmende nitrid- eller karbidmateriale og så videre. Det varmeisolerende lokket for smeltedigelen 4 er lagt på smeltedigelen 3 for varmeisolering.
Den elektrolytiske cellen omfatter én gruppe kolonneelektroder eller flere grupper kolonneelektroder, og hver gruppe kolonneelektroder omfatter to til flere titalls elektroder. Hver elektrode omfatter en inert anode 11 og en katode 12. Den inerte anoden 11 er dannet av en metallegering, som er sammensatt av kobber, kobolt, nikkel, jern, aluminium, sjeldne jordmetaller, aktive metaller, edelmetaller og så videre. Katoden er et TiB2-komposittkeramikkmateriale, en karbonblokk hvis overflate er dekket av et TiB2-belegg, eller andre boridkomposittkatoder. De øvre endene til både den inerte anoden 11 og katoden 12 er tilveiebrakt med gjengede hull for forbindelse med elektrodestammen. Gruppen av kolonneelektroder er vinkelrett og parallelt anordnet i den elektrolytiske cellen, og den inerte anoden og katoden er parallellkoplet. Elektroden er anordnet i form av "—inert anode—katode—inert anode—" eller "— katode—inert anode—katode—", og elektrodeavstanden er på 10 mm~80 mm, for eksempel er elektrodeavstanden 30 mm. I én foretrukket utførelsesform omfatter den elektrolytiske cellen to grupper kolonnelektroder, hvori én gruppe kolonneelektroder omfatter 7 elektroder (4 blokker inerte anoder og 3 blokker katoder), og elektroden er anordnet i form av "—inert anode—katode—inert anode—".
Samleskinnene omfatter en anode-samleskinne 5, en katode-samleskinne 6, en anode-avgreningssamleskinne 9 og en katode-avgreningssamleskinne 10. Anode-avgreningssamleskinnen og katode-avgreningssamleskinnen til hver gruppe kolonneelektroder er anordnet i form av "—anode-avgrermigssarnleskinne—katode-avgrenmgssamleskinne—anode-avgreningssamleskinne—" eller "—katode-avgreningssamleskinne—anode-avgreningssamleskinne—katode-avgreningssamleskinne—", to anordnete ender er festet til anode-samleskinnen 5 og katode-samleskinnen 6. Anode-avgreningssamleskinnen 9 er isolert med katode-samleskinnen 6 med et avstandsstykke dannet av polytetrafluoretylen eller annet isolerende materiale; og katode-avgreningssamleskinnen 10 er isolert med anode-samleskinnen 5 med et avstandsstykke dannet av polytetrafluoretylen eller annet isolerende materiale. Den to-endede kraftforsyningsmodusen anvendes for gruppen av kolonneelektroder. Hver gruppe av kolonneelektroder er tilveiebrakt med kraftforsyningsmodus med to ender: Den to-endede kraftforsyningsmodusen er dannet av to anode-samleskinner 5 og katode-samleskinnene 6, gruppen av elektroder er delt i to lag, hvor ett er anode-samleskinnen 5 og det andre er katode-samleskinnen 6, de to endene av anode-avgreningssamleskinnen 9 er festet henholdsvis til anode-samleskinnen 5, og de to endene av katode-avgreningssamleskinnen 10 er festet henholdsvis til katode-samleskinnen 6.
Elektrodestammen omfatter en anodestamme 7 og en katodestamme 8. Anodestammen 7 og katodestammen 8 er runde stenger dannet av rustfritt stål, en varmebestandig legering eller korrosjonshemmende kobberlegering, med skrue på den nedre enden. De nedre endene av anodestammen 7 og katodestammen 8 er skrudd inn i det gjengede hullet som forbinder det øvre av den inerte anoden 11 og katoden 12. Anodestammen 7 og katodestammen 8 kan også være tilveiebrakt med skrue på den øvre enden, de øvre endene til anodestammen 7 og katodestammen 8 kan være satt inn i tilsvarende hull i anode-avgreningssamleskinnen 9 (som vist i Fig. 3 og Fig. 4) eller katode-avgreningssamleskinnen 10 og festet med skruekapper og fjæravstandsstykker. Anodestammens 7 og katodestammens 8 øvre ender kan også være forbundet med anode-avgreningssamleskinnen 9 eller katode-avgreningssamleskinnen 10 ved krympeforbindelse med festeinnretninger, sveising eller andre metoder. I utførelsesformen er den inerte anoden 11 forbundet med avgreningssamleskinnen 4 med fire anodestammer 7, og katoden 12 er forbundet med avgreningssamleskinnen med 8 katodestammer 8. Utsiden av elektrodestammen kan beskyttes med et beskyttelsesrør (for eksempel er utsiden av katodestamme 8 beskyttet med beskyttelsesrøret). Mellomrommet mellom beskyttelsesrøret og elektrodestammen er fylt med aluminiumoksid. Beskyttelsesrøret kan være et alundumrør, et karborundumrør eller kan være dannet av andre korrosjonshemmede og varmebestandige materialer. Utsiden av elektrodestammen kan også være beskyttet av det varmeisolerende firkantede materialet som er tilveiebrakt med gjennomgangshull i midten for å forhindre oksidering og isolere varme.
Den varmeisolerende platen 13 og skilleveggen mellom anode og katode 14 er dannet av varmeisolerende og korrosjonshemmende keramer. Bredden og tykkelsen på den varmeisolerende platen 13 er den samme som for elektroden. Den varmeisolerende platen 13 er tilveiebrakt med en rekke gjennomgangshull i vertikal retning, gjennom hvilke elektrodestammen kan passere gjennom den varmeisolerende platen. Den varmeisolerende platen 13 kan være plassert over elektroden. Bredden på skilleveggen mellom anode og katode 14 tilsvarer elektrodens bredde, tykkelsen på skilleveggen mellom anode og katode 14 er 30 mm, skilleveggen mellom anode og katode 14 er opphengt under en tetningsplate 16 og plassert i midten av elektrodene, og den er anordnet nær den varmeisolerende platen 13 for å sikre elektrodeavstanden, og den brukes for å feste elektrodene, avtette og isolere varme. Den varmeisolerende platen i tilførselsområde 15 er dannet av varmeisolerende og korrosjonshemmende keramer og befinner seg mellom det skorpebrytende hammerhodet 20 og den varmeisolerende platen 13 over gruppen av kolonneelektroder. Tetningsplaten 16 er dannet av stålplate og er overlappet mellom anode-avgreningssamleskinnen 9 og katode-avgreningssamleskinnen 10 og er kompaktert på anode-avgreningssamleskinnen 9 og katode-avgreningssamleskinnen 10 ved hjelp av vekten av skilleveggen 14 mellom anode og katode. Tetningsplaten 16 er kompaktert med avgreriingssamleskinnen med et avstandstykke dannet av høytemperaturbestandig gummi eller et uorganisk klebemiddel, uorganisk filt og så videre, og brukes for å avtette og isolere.
Den skorpebrytende tilførselsdelen er sammensatt av en skorpebrytende sylinder 18, en skorpebrytende varmeisolasjons- og antiradiansplate, et skorpebrytende hammerhode 20 og en tilførselstank 21 og så videre. Tilførsel av linjetypen anvendes som tilførselsmodus, og tilførselsporten befinner seg i midten av den elektrolytiske cellen. Den skorpebrytende varmeisolasjons- og antistrålingsplaten 19 brukes for varmeisolering og antiradians. Varmeisolasjons- og antistrålingsplaten 19 er dannet av varmebestandig rustfritt stål eller annet varmebestandig og korrosjonshemmende materiale, og den er festet på forbindelsesstangen mellom det skorpebrytende hammerhodet 20 og den skorpebrytende sylinderen 18 for å forhindre varmetap og beskytte den skorpebrytende sylinderen 18 fra overheting på grunn av varmeisolasjonsstråling.
Utførelsesform 2
Som vist i fig. 5 og fig. 6, omfatter den elektrolytiske cellen et cellehus 1, en smeltedigel 3, et varmeisolerende lokk for smeltedigelen 4, en celleforing 2, minst én gruppe kolonnelektroder festet i den elektrolytiske cellen, en samleskinne, minst én elektrodestamme, en varmeisolerende plate 13, en skillevegg mellom anode og katode 14, en varmeisolerende plate i tilførselsområde 15, en tetningsplate 16, en skorpebrytende sylinder 18, en skorpebrytende varmeisolasjons- og antiradiansplate 19, et skorpebrytende hammerhode 20 og en tilførselstank 21.
Dessuten er et smeltebasseng til den elektrolytiske cellen sammensatt av cellehuset 1, celleforingen 2, smeltedigelen 3 og det varmeisolerende lokket for smeltedigelen 4. Cellehuset 1 er et lukket hus dannet av en stålplate, som er tilveiebrakt med elektrodeport og tilførselsåpning på den øvre delen. Celleforingen er bygget med ildfast, varmeisolerende materialbelegg 2, samt den indre bunnoverflaten og sideoverflaten til cellehuset. Det indre hulrommet til den øvre enden av celleforingen har en form med trinn med tiltagende diameter. Det varmeisolerende lokket for smeltedigelen 4er dannet av varmeisolerende og korrosjonshemmende aluminakeramer, høy-aluminasement eller korrosjonshemmende nitrid-, karbidmateriale og så videre. Det varmeisolerende lokket for smeltedigelen 4 er lagt på smeltedigelen 3 for varmeisolering. Smeltedigelen 3 er skjøtet med de heterogene, korrosjonshemmende indre foringsmaterialblokkene eller - klossene. Smeltedigelen 3 befinner seg i midtdelen av cellen, og ytterveggen av smeltedigelen sitter helt inntil celleforingen. Det er en inklinasjonsvinkel på bunnen av smeltedigelen 3 og en avledningsrenne i midten av smeltedigelen 3. Én ende av smeltedigelen 3 er tilveiebrakt med et aluminiumlagringsbasseng. Det smeltede aluminiumet generert ved elektrolysen, strømmer inn i avledningsrennen langs skråplanet og strømmer til slutt inn i aluminiumlagringsbassenget. Dermed kan en operasjonen på aluminiumfritt nivå eller operasjonen på lav-aluminiumnivå realiseres. Det varmeisolerende lokket for smeltedigelen 4 kan være et firkantet lokk eller et rundt lokk. Bunnen av det varmeisolerende lokket for smeltedigelen 4 er lagt oppå den øvre kanten av smeltedigelen 3. Den øvre enden av det varmeisolerende lokket for smeltedigelen 4 kan være horisontalt utvidet til kanten av cellehuset og lagt over celleforingen. Passasjen for tilførsel og skorpebryting er reservert i det varmeisolerende lokket for smeltedigelen 4. Det varmeisolerende lokket for smeltedigelen 4 kan være dannet av varmeisolerende og korrosjonshemmende aluminakeramer, høy-aluminasement, korrosjonshemmende nitrid- eller karbidmateriale og så videre. Det varmeisolerende lokket for smeltedigelen 4 er lagt på smeltedigelen 3 for varmeisolering.
Den elektrolytiske cellen omfatter én gruppe kolonneelektroder eller flere grupper kolonneelektroder, og hver gruppe kolonneelektroder omfatter to til flere titalls elektroder. Hver elektrode omfatter en inert anode 11 og en katode 12. Den inerte anoden er 11 er dannet av en metallegering som er sammensatt av kobber, kobolt, nikkel, jern, aluminium, sjeldne jordmetaller, aktive metaller, edelmetaller og så videre. Katoden er et TiB2-komposittkerarnikkmateriale, en karbonblokk hvis overflate er dekket av et TiB2-belegg, eller andre boridkomposittkatoder. De øvre endene til både den inerte anoden 11 og katoden 12 er tilveiebrakt med gjengede hull for forbindelse med elektrodestammen. Gruppen av kolonneelektroder er vinkelrett og parallelt anordnet i den elektrolytiske cellen, og den inerte anoden og katoden er parallellkoplet. Elektroden er anordnet i form av "—inert anode—katode—inert anode—" eller "— katode—inert anode—katode—", og elektrodeavstanden er på 10 mm~80 mm, for eksempel er elektrodeavstanden 40 mm. I én foretrukket utførelsesform omfatter den elektrolytiske cellen to grupper kolonnelektroder, hvori én gruppe kolonneelektroder omfatter 7 elektroder (4 blokker inerte anoder og tre blokker katoder), og elektroden er anordnet i form av "—inert anode—katode—inert anode—".
Samleskinnene omfatter en anode-samleskinne S, en katode-samleskinne 6, en anode-avgreningssamleskinne 9 og en katode-avgreningssamleskinne 10. Anode-avgreningssamleskinnen og katode-avgreningssamleskinnen til hver gruppe kolonneelektroder er anordnet i form av "—anode-avgrerungssamleskinne—katode- avgrenin<g>ssamleskinne—anode-av<g>renin<g>ssamleskinne—"eller "—^katode-avgreningssamleskinne—anode-avgreningssamleskinne—katode-avgreningssamleskinne—", to anordnete ender er festet til anode-samleskinnen 5 og katode-samleskinnen 6. Anode-avgreningssamleskinnen 9 er isolert med katode-samleskinnen 6 med et avstandsstykke dannet av polytetrafluoretylen eller annet isolerende materiale; og katode-avgreningssamleskinnen 10 er isolert med anode-samleskinnen 5 med et avstandsstykke dannet av polytetrafluoretylen eller annet isolerende materiale. Den én-endede kraftforsyningsmodusen anvendes for gruppen av kolonneelektroder. Hver gruppe kolonneelektroder er tilveiebrakt med den én-endedekraftforsyningsmodusen: Den én-endede kraftforsyningsmodusen er dannet av én anode-samleskinne (kraftinngangsende) og én katode-samleskinne (kraftutgangsende), hvor de to endene av anode-avgreningssamleskinnen er festet henholdsvis til anode-samleskinnen, de to endene av katode-avgreningssamleskinnen er festet henholdsvis til katode-samleskinnen og isoleringsstrimler er brukt for isolering av grenseflaten mellom anode-avgreningssamleskinnen og katode-samleskinnen og basisplanet mellom katode-avgreningssamleskinnen og anode-samleskinnen. Katode-samleskinnene til to grupper av kolonneelektroder i figuren er kombinert til en samlet katode-samleskinne.
Elektrodestammen omfatter en anodestamme 7 og en katodestamme 8. Anodestammen 7 og katodestammen 8 er runde stenger dannet av rustfritt stål, en varmebestandig legering eller korrosjonshemmende kobberlegering, med skrue på den nedre enden. De nedre endene av anodestammen 7 og katodestammen 8 er skruet inn i det gjengede hullet som forbinder det øvre av den inerte anoden 11 og katoden 12. Anodestammen 7 og katodestammen 8 kan også være tilveiebrakt med skrue på den øvre enden, de øvre endene til anodestammen 7 og katodestammen 8 kan være satt inn i tilsvarende hull i anode-avgreningssamleskinnen 9 (som vist i fig. 3 og fig. 4) eller katode-avgreningssamleskinnen 10 og festet med skruekapper og fjæravstandsstykker. Anodestammens 7 og katodestammens 8 øvre ender kan også være forbundet med anode-avgreningssamleskinnen 9 eller katode-avgreningssamleskinnen 10 ved krympeforbindelse med festeinnretninger, sveising eller andre metoder. I utførelsesformen er den inerte anoden 11 forbundet med avgreningssamleskinnen med 10 anodestammer 7, og katoden 12 er forbundet med avgreningssamleskinnen med 10 anodestammer 8. Utsiden av elektrodestammen kan beskyttes med et beskyttelsesrør (for eksempel er utsiden av katodestammen 8 beskyttet med et beskyttelsesrør). Mellomrommet mellom beskyttelsesrøret og elektrodestammen er fylt med aluminiumoksid. Beskyttelsesrøret kan være et alundumrør, et karborundumrør eller kan være dannet av andre korrosjonshemmede og varmebestandig materiale. Utsiden av elektrodestamrnen kan også være beskyttet med et varmeisolerende firkantet materiale som er tilveiebrakt med flere gjennomgangshull i midten for å forhindre oksidering og isolere varme.
Den varmeisolerende platen 13 og skilleveggen mellom anode og katode 14 er dannet av varmeisolerende og korrosjonshemmende keramer. Bredden og tykkelsen til den varmeisolerende platen 13 er den samme som for elektroden. Den varmeisolerende platen 13 er tilveiebrakt med en rekke av gjennomgangshull i vertikal retning, gjennom hvilke elektrodestammen kan passere gjennom den varmeisolerende platen. Den varmeisolerende platen 13 kan være plassert over elektroden. Bredden til skilleveggen mellom anode og katode 14 tilsvarer elektrodens bredde, tykkelsen til skilleveggen mellom anode og katode 14 er 40 mm, skilleveggen mellom anode og katode 14 er opphengt under en tetningsplate 16 og plassert i midten av elektrodene, og den er anordnet nær den varmeisolerende platen 13 for å sikre elektrodeavstanden, og den brukes for å feste elektrodene, avtette og isolere varme. Tetningsplaten 16 er dannet av en stålplate og er overlappet mellom anode-avgreningssamleskinnen 9 og katode-avgreningssamleskinnen 10 og er kompaktert på anode-avgreningssamleskinnen 9 og katode-avgreningssamleskinnen 10 ved hjelp av vekten av skilleveggen mellom anode og katode 14. Tetningsplaten 16 er kompaktert med avgreningssamleskinnen med et avstandstykke dannet av høytemperaturbestandig gummi eller et uorganisk klebemiddel, uorganisk filt og så videre, og brukes for å avtette og isolere.
Den skorpebrytende tilførselsdelen er sammensatt av en skorpebrytende sylinder 18, et skorpebrytende hammerhode 20 og en tilførselstank 21 og så videre. Tilførsel av linjetypen anvendes som tilførselsmodus, og tilførselsporten befinner seg på begge sider av den elektrolytiske cellen.
Den foreliggende oppfinnelsens utførelsesform tilveiebringer en elektrolytisk celle for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder, som sammenlignet med den tradisjonelle aluminiumelektrolyseprosessen er miljøvennlig, cellen slipper ut O2og er fri for utslipp av CO2og PFC (perfluorerte forbindelser), har nesten ikke noe forbruk av elektroder, slik at den årlige korrosjonsraten er lav, avstandene mellom anodene og katodene kan holdes stabilt, interferensen på strømfordelingen og varmebalansen er unngått på grunn av anodeerstatningen, og cellen er enkel å styre; den elektrolytiske cellen har god varmeisolasjonseffekt, økt varmeeffektivitet og redusert varmetap; ikke noe karbonbearbeidingsanlegg må bygges i tillegg, kostnaden og hyppighet av anodeutskifting, samt antall menneskelige operatører, er redusert; metallkvaliteten av produktet er forbedret, slik at produktkvaliteten til pi^æralurninium ikke er under 99,7 % etter at den inerte anoden er tatt i bruk, og romutnyttelsesraten og kapasiteten per enhet volum eller enhet gulvareal til cellen er økt; den elektrolytiske cellen er fri for tanklekkasjer og har lang levetid; den elektrolytiske cellen er avrettet, og flyktighet til støv og fluorider kan forhindres, og den er nyttig for å gjenvinne oksygengass.
De ovenfor nevnte utførelsesformer er bare foretrukne utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen og skal ikke anvendes for å begrense den foreliggende oppfinnelsen. Enhver forbedring, modifikasjon, erstatning, kombinasjon og forenkling innenfor oppfinnelsens ånd og prinsipp skal betraktes som en likeverdig erstatning og innenfor beskyttelsesområdet til den foreliggende oppfinnelsen.
Claims (24)
1.
Elektrolytisk celle for å fremstille prima^alurnimum ved å anvende inerte anoder, omfattende minst én gruppe kolonneelektroder festet i den elektrolytiske cellen, en samleskinne, minst én elektrodestamme, en varmeisolerende plate, en skillevegg mellom anode og katode og en tetningsplate; hvor elektrodegruppen omfatter minst 2 elektroder; hvor
den enkelte elektroden omfatter en inert anode og en katode, som er anordnet i form av "—inert anode—katode—inert anode—" eller "—katode—inert anode— katode—";
samleskinnen omfatter en anode-samleskinne, en katode-samleskinne, en anode-avgreningssamleskinne og en katode-avgreningssamleskinne; hvor anode-avgreningssamleskinnen og katode-avgreningssamleskinnen til elektrodegruppen er anordnet i form av "—anode-avgreningssamleskinne—^katode-avgreningssamleskinne—anode-avgreningssamleskinne—" eller "—^katode-avgreningssamleskinne—anode-avgremngssamleskinne—katode-avgrenmgssamleskinne—";
den enkelte elektroden er forbundet med anode-avgreningssamleskinnen eller katode-avgreningssamleskinnen via elektrodestammen;
den varmeisolerende platen er festet over den inerte anoden, og den varmeisolerende platen er tilveiebrakt med gjennomgangshull, gjennom hvilke elektrodestammen kan passere gjennom den varmeisolerende platen;
skilleveggen mellom anode og katode er festet under tetningsplaten og i midten av elektrodene og er anordnet nær varmeisoleringsplaten for å sikre elektrodeavstanden;
tetningsplaten er overlappet mellom anode-avgrenmgssamleskinnen og katode-avgreningssamleskinnen.
2.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge krav 1, hvori den nedre enden av elektrodestammen kan være forbundet meg den inerte anoden og katoden ved hjelp av en boltesammenføyning, støping eller sveising.
3.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæralurnimum ved å anvende inerte anoder ifølge krav 1, hvori den øvre enden av elektrodestammen er forbundet med anode- avgreningssamleskinnen eller katode-avgreningssamleskinnen ved hjelp av en boltesammenføyning, kompresjonssammenføyning, eller sveising.
4.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge krav 1, hvori elektrodestammen er dannet av rustfritt stål, en varmebestandig legering eller en korrosjonshemmende kobberlegering.
5.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge kravene 1~4, hvori et beskyttelsesrør er festet på utsiden av elektrodestammen, og mellomrommet mellom beskyttelsesrøret og elektrodestammen er fylt med aluminiumoksid.
6.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge krav 5, hvori beskyttelsesrøret er dannet av et alundumrør, et karborundumrør eller andre korrosjonshemmende og varmebestandige materialer.
7.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge kravene 1—4, hvori utsiden av elektrodestammen er beskyttet med et varmeisolerende firkantet materiale som er tilveiebrakt med flere gjennomgangshull i midten.
8.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge krav 1, hvori den varmeisolerende platen er dannet av varmeisolerende og korrosjonshemmende keramer; og bredden og tykkelsen på den varmeisolerende platen er de samme som for elektroden.
9.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge krav 1, hvori skilleveggen mellom anode og katode er dannet av varmeisolerende og korrosjonshemmende keramer; bredden på skilleveggen mellom anode og katode er den samme som for elektroden; tykkelsen på skilleveggen mellom anode og katode tilsvarer elektrodeavstanden; og skilleveggen mellom anode og katode er opphengt under tetningsplaten.
10.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge krav 1, hvori tetningsplaten er pakkompaktert på anode-avgrenmgssamleskmnen og katode-avgreningssamleskinnen ved hjelp av vekten til skilleveggen mellom anode og katode eller festeinnretninger; og tetningsplaten er kompaktert mellom anode-avgreningssamleskinnen og katode-avgreningssamleskinnen med en pakning.
11.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge krav 10, hvori pakningen omfatter høytemperaturgummi, et uorganisk klebemiddel eller uorganisk filt.
12.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge kravene 1—11, hvori den inerte anoden er dannet av en metallegering; og katoden er et TiB2-komposittkeramikkmateriale, en karbonblokk hvis overflate er dekket av et TiB2-belegg, eller andre boridkomposittkatoder.
13.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge krav 11, hvori elektrodeavstanden til elektroden er 10 mm~80 mm.
14.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge kravene 1—11, hvori anode-avgreningssamleskinnen er isolert med katode-samleskinnen med et avstandsstykke dannet av polytetrafluoretylen eller annet isolerende materiale.
15.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge kravene 1—11, hvori katode-avgreningssamleskinnen er isolert med anode-samleskinnen med et avstandsstykke dannet av polytetrafluoretylen eller annet isolerende materiale.
16.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge kravene 1~11, hvori den inerte anoden og katoden er vinkelrett og parallelt festet i den elektrolytiske cellen på en parallell måte.
17.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge kravene 1—11, videre omfattende en celleforing, hvor celleforingen er bygget opp med ildfast og varmeisolerende materialbelegg, og det indre hulrommet til den øvre enden av celleforingen har en form med trinn med tiltagende diameter.
18.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge krav 17, videre omfattende en smeltedigel, hvor smeltedigelen befinner seg i midtdelen av cellen; og ytterveggen av smeltedigelen sitter helt inntil celleforingen.
19.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge krav 17, videre omfattende et varmeisolerende lokk for smeltedigelen, hvor bunnen av det varmeisolerende lokket for smeltedigelen er lagt oppå den øvre kanten av smeltedigelen og på trinnoverflaten til celleforingen, og den øvre enden til det varmeisolerende lokket for smeltedigelen er i flukt med celleforingen i høyden og kan også være horisontalt utvidet til ytterkanten av cellehuset og lagt over celleforingen.
20.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge krav 19, hvori det varmeisolerende lokket for smeltedigelen er et firkantet lokk eller et rundt lokk.
21.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge krav 19 eller 20, hvori det varmeisolerende lokket for smeltedigelen er dannet av varmeisolerende og korrosjonshemmende aluminakeramer, høy-aluminasement, korrosjonshemmende nitrid- eller karbidmateriale.
22.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge kravene 18~20, hvori det er et aluminiumlagringsbasseng ved én ende av smeltedigelbunnen, aluminiumlagringsbassenget er forbundet via en avledningsrenne med en aluminiumsamlerenne festet under katodeskyggen, og smeltedigelens bunn er et skråplan, gjennom hvilket smeltet aluminium kan strømme inn i avledningsrennen festet i midtdelen eller ved begge sider av smeltedigelen og kan samles i alummiumlagringsbassenget.
23.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge kravene 1~22, hvori cellehuset er tilveiebrakt med en tilførselsåpning, hvor tilførselsåpningen befinner seg i midtdelen og/eller sidedelen av den elektrolytiske cellen, og det anvendes tilførsel av punkttypen og/eller tilførsel av linjetypen.
24.
Den elektrolytiske cellen for å fremstille primæraluminium ved å anvende inerte anoder ifølge krav 23, hvori tilførselsåpningen er festet med en skorpebrytende h^førselsirmretning, og den nedre enden til den skorpebrytende tilførselsinnretningen er festet med en skorpebrytende varmeisolasjons- og antiradiansplate.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009102433849A CN101709485B (zh) | 2009-12-18 | 2009-12-18 | 一种采用惰性阳极生产原铝的铝电解槽 |
| PCT/CN2010/077349 WO2011072544A1 (zh) | 2009-12-18 | 2010-09-27 | 采用惰性阳极生产原铝的铝电解槽 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20120810A1 true NO20120810A1 (no) | 2012-09-18 |
| NO346287B1 NO346287B1 (no) | 2022-05-23 |
Family
ID=42402291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20120810A NO346287B1 (no) | 2009-12-18 | 2010-09-27 | Elektrolytisk celle for å fremstille primæraluminium ved å anvende inert anode |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9551078B2 (no) |
| CN (1) | CN101709485B (no) |
| AU (1) | AU2010333540B2 (no) |
| CA (1) | CA2787207C (no) |
| NO (1) | NO346287B1 (no) |
| WO (1) | WO2011072544A1 (no) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101709485B (zh) * | 2009-12-18 | 2012-07-04 | 中国铝业股份有限公司 | 一种采用惰性阳极生产原铝的铝电解槽 |
| CN101984143B (zh) * | 2010-12-04 | 2012-04-25 | 郑州大学 | 一种外热式铝电解槽 |
| CN102041524B (zh) * | 2010-12-15 | 2013-04-17 | 中国铝业股份有限公司 | 一种惰性电极铝电解槽电极结构及配置方式 |
| CN102400179A (zh) * | 2011-11-22 | 2012-04-04 | 中国铝业股份有限公司 | 一种惰性电极铝电解槽电极导杆的保护方法 |
| CN102978660B (zh) * | 2012-12-14 | 2015-02-18 | 郑州经纬科技实业有限公司 | 具保温结构的铝电解槽 |
| CN103320817A (zh) * | 2013-07-09 | 2013-09-25 | 中国铝业股份有限公司 | 一种惰性电极铝电解槽炉膛上方的保温与密封结构的制备方法 |
| US20160215405A1 (en) * | 2013-08-16 | 2016-07-28 | Csir | Molten salt electrolysis apparatus and process |
| CN103820813B (zh) * | 2013-11-28 | 2017-06-20 | 云南云铝润鑫铝业有限公司 | 一种保温电解槽 |
| CN103834967A (zh) * | 2013-12-12 | 2014-06-04 | 中国铝业股份有限公司 | 一种调节铝电解槽能量平衡的方法 |
| CN104005056A (zh) * | 2014-05-28 | 2014-08-27 | 沈阳化工大学 | 一种电解铝炭阳极保护涂层的制备方法 |
| BR112016028617B1 (pt) * | 2014-07-04 | 2021-11-03 | Rio Tinto Alcan International Limited | Comjunto anódico |
| WO2016039978A1 (en) * | 2014-09-08 | 2016-03-17 | Alcoa Inc. | Anode apparatus |
| AU2015349579B2 (en) * | 2014-11-21 | 2020-10-01 | Hatch Ltd. | Low-profile aluminum cell potshell and method for increasing the production capacity of an aluminum cell potline |
| CN104498998B (zh) * | 2014-12-06 | 2016-08-31 | 中国铝业股份有限公司 | 一种隔绝电解质气氛腐蚀的电极导杆保护方法 |
| CN104480494B (zh) * | 2014-12-06 | 2017-02-22 | 中国铝业股份有限公司 | 一种隔离电解质熔体腐蚀的电极导杆保护方法 |
| RU2719823C1 (ru) * | 2016-03-30 | 2020-04-23 | АЛКОА ЮЭсЭй КОРП. | Устройства и системы для вертикальных электролизеров |
| EA039484B1 (ru) | 2016-07-08 | 2022-02-01 | АЛКОА ЮЭсЭй КОРП. | Усовершенствованный электролизер для получения алюминия |
| CN107513728A (zh) * | 2017-09-09 | 2017-12-26 | 聊城信源集团有限公司 | 一种具有阳极覆盖保温装置的电解槽 |
| CN107866554B (zh) * | 2017-11-30 | 2021-10-22 | 贵州西航发展有限公司 | 智能多功能真空出铝抬包车 |
| CN109081400A (zh) * | 2018-09-10 | 2018-12-25 | 南宁市桂润环境工程有限公司 | 一种极距可调的废水处理电解槽 |
| CN110067008A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-07-30 | 中南大学 | 内衬结构和具体有该内衬结构的铝电解槽 |
| CN110029359B (zh) * | 2019-05-05 | 2020-03-27 | 中南大学 | 多室铝电解槽及其母线系统 |
| CN109913903B (zh) * | 2019-05-05 | 2020-06-30 | 中南大学 | 一种可连续运行的多室节能铝电解槽 |
| CN110016694A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-07-16 | 孙松涛 | 多室电解铝生产装置 |
| CN110777395A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-02-11 | 镇江慧诚新材料科技有限公司 | 一种氧铝联产电解槽上部结构 |
| CN110760886B (zh) * | 2019-11-27 | 2020-08-21 | 镇江慧诚新材料科技有限公司 | 一种将预焙阳极铝电解槽改造为竖式阴极铝电解槽的方法 |
| CN110760887B (zh) * | 2019-11-27 | 2020-07-31 | 镇江慧诚新材料科技有限公司 | 氧铝联产电解用的电极结构 |
| CN111455409B (zh) * | 2020-05-25 | 2021-07-30 | 有研资源环境技术研究院(北京)有限公司 | 一种垂直式铝电解槽用磁屏蔽槽壳的涂层材料及该磁屏蔽槽壳的制备方法 |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2552782B1 (fr) * | 1983-10-04 | 1989-08-18 | Pechiney Aluminium | Cuve d'electrolyse a intensite superieure a 250 000 amperes pour la production d'aluminium par le procede hall-heroult |
| CN2045742U (zh) | 1989-01-14 | 1989-10-11 | 东北工学院 | 一种惰性电极的铝电解槽结构 |
| EP0633870B1 (en) * | 1992-04-01 | 1999-11-24 | MOLTECH Invent S.A. | Prevention of oxidation of carbonaceous and other materials at high temperatures |
| AU776726B2 (en) * | 1999-10-26 | 2004-09-16 | Moltech Invent S.A. | Low temperature operating cell for the electrowinning of aluminium |
| DE19960396C1 (de) * | 1999-12-15 | 2001-01-11 | Grammer Ag | Vorrichtung zum Verstellen der Neigung einer Sitzplatte eines Fahrzeugsitzes |
| US6551489B2 (en) | 2000-01-13 | 2003-04-22 | Alcoa Inc. | Retrofit aluminum smelting cells using inert anodes and method |
| US6419812B1 (en) * | 2000-11-27 | 2002-07-16 | Northwest Aluminum Technologies | Aluminum low temperature smelting cell metal collection |
| US20030209426A1 (en) | 2000-12-08 | 2003-11-13 | Slaugenhaupt Michael L. | Insulating lid for aluminum production cells |
| US6818106B2 (en) * | 2002-01-25 | 2004-11-16 | Alcoa Inc. | Inert anode assembly |
| US6866768B2 (en) * | 2002-07-16 | 2005-03-15 | Donald R Bradford | Electrolytic cell for production of aluminum from alumina |
| RS20050283A (sr) * | 2002-10-14 | 2007-06-04 | Aluminium Pechiney, | Limitator curenja ćelije za elektrolizu |
| SI2688130T1 (en) | 2002-11-25 | 2018-06-29 | Alcoa Usa Corp. | Inert anode composition |
| CN2711179Y (zh) | 2004-08-06 | 2005-07-20 | 贵阳铝镁设计研究院 | 带阴极沟槽的铝电解槽 |
| US20080041729A1 (en) * | 2004-11-05 | 2008-02-21 | Vittorio De Nora | Aluminium Electrowinning With Enhanced Electrolyte Circulation |
| CN1673417A (zh) | 2005-01-07 | 2005-09-28 | 北京科技大学 | 一种低温生产铝的方法及其装置 |
| CN1673418A (zh) | 2005-01-07 | 2005-09-28 | 北京科技大学 | 一种低温电解生产铝的方法及其专用的铝电解槽 |
| NZ570739A (en) * | 2006-03-10 | 2010-10-29 | Moltech Invent Sa | Aluminium electrowinning cell with enhanced crust |
| CN1986898A (zh) | 2006-11-22 | 2007-06-27 | 贵州大学 | 一种惰性电极铝电解槽 |
| CN101307566A (zh) | 2007-12-25 | 2008-11-19 | 浙江尤夫工业纤维有限公司 | 拒海水型聚酯工业长丝及其生产工艺 |
| US8480876B2 (en) * | 2007-12-26 | 2013-07-09 | Theodore R. Beck | Aluminum production cell |
| CN101619469B (zh) * | 2009-04-22 | 2012-09-05 | 兰州连城陇兴铝业有限责任公司 | 铝电解槽用打壳锤头及其铸造工艺 |
| CN101709485B (zh) * | 2009-12-18 | 2012-07-04 | 中国铝业股份有限公司 | 一种采用惰性阳极生产原铝的铝电解槽 |
-
2009
- 2009-12-18 CN CN2009102433849A patent/CN101709485B/zh active Active
-
2010
- 2010-09-27 NO NO20120810A patent/NO346287B1/no unknown
- 2010-09-27 CA CA2787207A patent/CA2787207C/en active Active
- 2010-09-27 WO PCT/CN2010/077349 patent/WO2011072544A1/zh active Application Filing
- 2010-09-27 US US13/575,952 patent/US9551078B2/en active Active
- 2010-09-27 AU AU2010333540A patent/AU2010333540B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20120318667A1 (en) | 2012-12-20 |
| CN101709485A (zh) | 2010-05-19 |
| CA2787207A1 (en) | 2011-06-23 |
| AU2010333540B2 (en) | 2013-10-03 |
| CA2787207C (en) | 2013-07-30 |
| CN101709485B (zh) | 2012-07-04 |
| AU2010333540A1 (en) | 2012-08-02 |
| US9551078B2 (en) | 2017-01-24 |
| NO346287B1 (no) | 2022-05-23 |
| WO2011072544A1 (zh) | 2011-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO20120810A1 (no) | Elektrolytisk celle for produksjon av primaert aluminium ved bruk av inert anode | |
| CN106894055B (zh) | 内置导体的连续铝框阳极铝电解槽 | |
| RU2456381C1 (ru) | ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР С ВЫСОКОЙ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬЮ НА 400 кА | |
| CN101748436B (zh) | 一种预焙阳极铝电解槽 | |
| NO20055840L (no) | Cu-Ni-Fe-anode for anvendelse i aluminiumproduserende elektrolysecelle | |
| CN108193235A (zh) | 一种稀土电解槽电极结构及稀土电解槽 | |
| CN101709486A (zh) | 一种铝电解槽 | |
| CN108004568A (zh) | 一种稀土电解槽内衬结构及稀土电解槽 | |
| CN101851765B (zh) | 节能环保自焙阳极铝电解槽 | |
| CN100412234C (zh) | 一种大型铝电解预焙槽 | |
| CN204080126U (zh) | 设置有保温挡料装置的铝电解槽 | |
| CN105441987A (zh) | 一种液态阴极生产稀土金属及合金的稀土熔盐电解槽 | |
| CN205241811U (zh) | 一种液态阴极生产稀土金属及合金的稀土熔盐电解槽 | |
| CN207362344U (zh) | 一种具有阳极覆盖保温装置的电解槽 | |
| CN104451786A (zh) | 用于低能耗提取稀土金属的电解槽 | |
| CN105887139A (zh) | 一种可控铝电解槽阳极覆盖密封结构 | |
| CN101037775A (zh) | 一种大型预焙铝电解槽内衬结构 | |
| CN205077157U (zh) | 保温型预焙阳极铝电解槽 | |
| CN201313942Y (zh) | 一种400kA以上预焙阳极铝电解槽 | |
| CN103540958A (zh) | 设置有吊挂隔墙的铝电解槽 | |
| CN203613277U (zh) | 设置有中缝挡料板的铝电解槽 | |
| CN109898098B (zh) | 一种铝电解槽预焙阳极保温结构 | |
| CN205077156U (zh) | 预焙阳极铝电解槽大面槽罩 | |
| RU2008137353A (ru) | Электролизер полякова для производства алюминия | |
| CN201713581U (zh) | 节能环保自焙阳极铝电解槽 |