Claims (22)
1. Электролизер для электрохимического получения алюминия из оксида алюминия, растворенного во фторсодержащем расплавленном электролите, содержащий1. An electrolyzer for the electrochemical production of aluminum from aluminum oxide dissolved in a fluorine-containing molten electrolyte containing
- горизонтальное углеродное катодное днище, защищенное смачиваемым алюминием поверхностным покрытием, при этом такое покрытое катодное днище является стойким к коррозии и износу;- a horizontal carbon cathode bottom protected by a wettable aluminum surface coating, wherein such a coated cathode bottom is resistant to corrosion and wear;
- ряд пластин, изготовленных из смачиваемого алюминием сетчатого пористого материала, заполненных алюминием и размещенных плашмя на смачиваемом алюминием поверхностном покрытии;- a series of plates made of aluminum-wettable mesh porous material, filled with aluminum and placed flat on an aluminum-wetted surface coating;
- тонкий донный слой алюминия между заполненными алюминием пористыми пластинами и смачиваемым алюминием поверхностным покрытием на верхней части углеродного катодного днища, при этом тонкий слой алюминия смачивает поверхностное покрытие и донную часть заполненных алюминием пористых пластин; иa thin aluminum bottom layer between the aluminum-filled porous plates and an aluminum wettable surface coating on the upper part of the carbon cathode bottom, while a thin aluminum layer wets the surface coating and the bottom of the aluminum-filled porous plates; and
- верхний слой алюминия, который образован на заполненных алюминием пористых пластинах и покрыт электролитом.- the upper layer of aluminum, which is formed on porous plates filled with aluminum and coated with electrolyte.
2. Электролизер по п.1, содержащий ряд анодов на основе металла, размещенных над и параллельно поверхности верхнего слоя алюминия.2. The cell according to claim 1, containing a number of metal-based anodes placed above and parallel to the surface of the upper layer of aluminum.
3. Электролизер по п.2, в котором каждый анод на основе металла имеет подложку на основе металла, защищенную электрохимически активным покрытием, выполненным из одного или нескольких цериевых соединений, которое поддерживается за счет присутствия цериевых частиц в электролите.3. The cell of claim 2, wherein each metal-based anode has a metal-based substrate protected by an electrochemically active coating made of one or more cerium compounds, which is supported by the presence of cerium particles in the electrolyte.
4. Электролизер по п.2 или 3, в котором аноды на основе металла содержат сплав на основе железа и никеля.4. The cell according to claim 2 or 3, in which the metal-based anodes contain an alloy based on iron and nickel.
5. Электролизер по любому из пп.1-4, в котором аноды размещены на расстоянии друг от друга над поверхностью верхнего слоя алюминия при уменьшенном расстоянии между анодом и катодом, находящемся в диапазоне от 20 до 40 мм.5. The electrolyzer according to any one of claims 1 to 4, in which the anodes are placed at a distance from each other above the surface of the upper layer of aluminum with a reduced distance between the anode and cathode, which is in the range from 20 to 40 mm
6. Электролизер по любому предшествующему пункту, в котором донный слой алюминия имеет толщину в диапазоне от 0,5 до 10 мм.6. The electrolyzer according to any one of the preceding claims, wherein the aluminum bottom layer has a thickness in the range of 0.5 to 10 mm.
7. Электролизер по любому предшествующему пункту, в котором верхний слой алюминия образует ванну.7. The electrolyzer according to any preceding paragraph, in which the upper layer of aluminum forms a bath.
8. Электролизер по любому предшествующему пункту, в котором верхний слой алюминия имеет толщину в диапазоне от 5 до 100 мм.8. The electrolyzer according to any one of the preceding claims, wherein the upper layer of aluminum has a thickness in the range of 5 to 100 mm.
9. Электролизер по любому предшествующему пункту, в котором заполненные алюминием пористые пластины имеют толщину в диапазоне от 10 до 100 мм.9. The electrolytic cell according to any preceding claim, wherein the aluminum-filled porous plates have a thickness in the range of 10 to 100 mm.
10. Электролизер по любому предшествующему пункту, в котором заполненные алюминием пористые пластины имеют поверхностный слой, содержащий оксид алюминия, алюминий и дополнительный металл, такой как медь, железо и/или никель, причем поверхностный слой получается за счет воздействия расплавленного алюминия на поверхность смачиваемых алюминием пластин, которая содержит перед использованием оксиды металлов, такие как оксиды меди, железа и/или никеля.10. The electrolytic cell according to any one of the preceding claims, wherein the aluminum-filled porous plates have a surface layer containing aluminum oxide, aluminum and an additional metal such as copper, iron and / or nickel, the surface layer being obtained by the action of molten aluminum on the surface of aluminum wettable plates, which contains metal oxides such as copper, iron and / or nickel oxides before use.
11. Электролизер по любому предшествующему пункту, в котором смоченное алюминием поверхностное покрытие на углеродном катоде содержит поверхностный слой, содержащий оксид алюминия, алюминий и дополнительный металл, такой как медь, железо и/или никель, причем поверхностный слой получается за счет воздействия расплавленного алюминия на смачиваемое алюминием поверхностное покрытие, которое содержит перед использованием оксиды металлов, такие как оксиды меди, железа и/или никеля, которые способны взаимодействовать с расплавленным алюминием.11. The electrolyzer according to any one of the preceding claims, wherein the carbon-cathode-coated surface coated with aluminum comprises a surface layer comprising aluminum oxide, aluminum and an additional metal such as copper, iron and / or nickel, the surface layer being obtained by the action of molten aluminum on an aluminum wettable surface coating that contains metal oxides, such as copper, iron and / or nickel oxides, which are capable of reacting with molten aluminum before use eat.
12. Электролизер по любому предшествующему пункту, в котором покрытая металлическая структура каждого анода имеет горизонтальное протяжение и отверстие для направления через него электролита, циркулирующего от и к электрохимически активному покрытию.12. The electrolytic cell according to any one of the preceding claims, wherein the coated metal structure of each anode has a horizontal extension and an opening for guiding through it an electrolyte circulating from and to the electrochemically active coating.
13. Электролизер по любому предшествующему пункту, в котором электролит находится при температуре ниже 960°С.13. The electrolyzer according to any preceding paragraph, in which the electrolyte is at a temperature below 960 ° C.
14. Электролизер по п.13, в котором электролит находится при температуре в диапазоне от 860 до 930°С.14. The electrolyzer according to item 13, in which the electrolyte is at a temperature in the range from 860 to 930 ° C.
15. Электролизер по любому предшествующему пункту, в котором электролит содержит криолит и, кроме криолита, избыток AlF3 в количестве от 15 до 30 мас.% от массы криолита.15. The electrolyzer according to any preceding paragraph, in which the electrolyte contains cryolite and, in addition to cryolite, an excess of AlF 3 in an amount of from 15 to 30 wt.% By weight of the cryolite.
16. Электролизер по любому предшествующему пункту, в котором находящийся на электрохимически активном покрытии электролит, по существу, насыщен оксидом алюминия.16. The electrolyzer according to any one of the preceding claims, wherein the electrolyte on the electrochemically active coating is substantially saturated with alumina.
17. Электролизер по любому предшествующему пункту, содержащий средства для распределения оксида алюминия по большой поверхности электролита.17. The electrolyzer according to any preceding paragraph, containing means for distributing alumina over a large surface of the electrolyte.
18. Электролизер по любому предшествующему пункту, в котором катодное днище содержит резервуар для сбора полученного алюминия.18. The electrolyzer according to any preceding paragraph, in which the cathode bottom contains a reservoir for collecting the obtained aluminum.
19. Электролизер по п.18, в котором заполненные алюминием пористые пластины размещены таким образом, чтобы находящийся на них верхний слой алюминия мог стекать в резервуар, расположенный в середине электролизера.19. The electrolyzer according to claim 18, in which the porous plates filled with aluminum are placed so that the upper layer of aluminum on them can drain into a tank located in the middle of the cell.
20. Электролизер по любому предшествующему пункту, который содержит боковой выступ из затвердевшего электролита и/или корку затвердевшего электролита.20. The electrolyzer according to any preceding paragraph, which contains a lateral protrusion of the hardened electrolyte and / or the crust of the hardened electrolyte.
21. Способ получения алюминия в электролизере согласно любому предшествующему пункту, включающий в себя подачу оксида алюминия в электролит и пропускание тока электролиза между электрохимически активными анодными покрытиями и верхним слоем алюминия с выделением на анодах газа, в частности кислорода, и восстановлением на катоде алюминия.21. A method for producing aluminum in an electrolytic cell according to any preceding claim, comprising supplying aluminum oxide to the electrolyte and passing an electrolysis current between the electrochemically active anode coatings and the upper layer of aluminum, releasing gas, in particular oxygen, at the anodes and reducing aluminum at the cathode.
22. Конструкция электролизера для электрохимического получения алюминия из оксида алюминия, растворенного во фторидсодержащем расплавленном электролите, при этом указанная конструкция содержит горизонтальное углеродное катодное днище, защищенное смачиваемым алюминием поверхностным покрытием, причем такое покрытое катодное днище является стойким к коррозии и износу, и ряд пластин, изготовленных из смачиваемого алюминием сетчатого пористого материала и размещенных плашмя на смачиваемом алюминием поверхностном покрытии, при этом смачиваемое алюминием поверхностное покрытие и находящиеся на нем пластины размещены таким образом, чтобы между ними во время использования образовывался тонкий слой алюминия, который смачивает поверхностное покрытие и донную часть заполненных алюминием пористых пластин.22. The design of the electrolytic cell for the electrochemical production of aluminum from aluminum oxide dissolved in a fluoride-containing molten electrolyte, wherein this design contains a horizontal carbon cathode bottom protected by a wettable aluminum surface coating, and such a coated cathode bottom is resistant to corrosion and wear, and a number of plates, made of aluminum-wettable mesh porous material and placed flat on an aluminum-wettable surface, while the surface to be coated with aluminum and the plates located on it are arranged so that between them during use a thin layer of aluminum forms, which wets the surface coating and the bottom of the aluminum-filled porous plates.