WO2012038423A1 - Elektrolysezelle zur gewinnung von aluminium - Google Patents

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WO2012038423A1
WO2012038423A1 PCT/EP2011/066317 EP2011066317W WO2012038423A1 WO 2012038423 A1 WO2012038423 A1 WO 2012038423A1 EP 2011066317 W EP2011066317 W EP 2011066317W WO 2012038423 A1 WO2012038423 A1 WO 2012038423A1
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aluminum
electrolytic cell
cathode
electrolysis
cell according
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PCT/EP2011/066317
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Bruch
Frank Hiltmann
Johann Daimer
Manfred Banek
Original Assignee
Sgl Carbon Se
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Priority to CA2811357A priority patent/CA2811357A1/en
Priority to JP2013529631A priority patent/JP2013540898A/ja
Priority to EP11757661.1A priority patent/EP2619350A1/de
Priority to RU2013118243/02A priority patent/RU2013118243A/ru
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to an electrolytic cell for the production of aluminum by fused-salt electrolysis. Furthermore, the invention relates to a process for the production of aluminum by fused-salt electrolysis.
  • FIGS. 1 a to 1 c show a perspective view of an electrolytic cell.
  • the reference numeral 1 shows a cathode, which may be constructed, for example, from graphite, anthracite or a mixture thereof. Alternatively, graphitized coke-based cathodes can also be used.
  • the cathode 1 is generally embedded in a skirt 2 of steel and / or refractory or the like.
  • the cathode can be constructed in one piece as well as from individual cathode blocks.
  • Reference numeral 20 denotes the side walls of the electrolytic cell, which together with the cathode form a trough. This tub can also be considered as an inner lining of the enclosure.
  • the side walls can be constructed both in one piece and from individual blocks.
  • a number of power supply bars 3 are introduced into the cathode 1, wherein only a single power supply bar 3 can be seen in the cross-sectional view of FIG. 1a.
  • Fig. 1 c can be seen that per cathode block, for example, two power supply bars can be provided.
  • the power supply bars serve to supply the cell with the electricity needed for the electrolysis process.
  • Fig. 1 c shows a more detailed arrangement of the anodes in an electrolytic cell.
  • Reference numbers 7 and 8 schematically indicate the negative or positive poles of a voltage source for providing the voltage required in the electrolysis process, the value of which is between, for example, about 3.5 and 5 V.
  • the enclosure 2 and thus the entire electrolysis cell conventionally has an elongated shape, wherein numerous power supply bars 3 are guided vertically through the side walls of the enclosure 2.
  • the longitudinal extent of currently deployed cells is between about 8 and 15 meters, while the width dimension is about 3 to 4 meters.
  • a cathode, as shown here in FIG. 1 a, is disclosed, for example, in EP 1845174.
  • the necessary distance between anode and cathode is mainly determined by the magnetic field induced by the extremely high currents of up to approx. 500 kA, the electromagnetic interactions and the resulting wave movements and bulges of the liquid aluminum.
  • the active cathode during electrolysis is the liquid aluminum.
  • the cathode is always called a solid plate forming a bottom plate.
  • the resulting liquid aluminum is vacuumed off discontinuously, for example once a day.
  • the level of the same increases in the cathode basin.
  • the filling height with aluminum is about 15 - 50 cm. Due to the forces exerted on the aluminum by electromagnetic interaction, bulges and waves are formed in the molten aluminum.
  • anodes must be spaced further from the surface of the liquid aluminum to avoid shorting than would be the case without undulations. For this reason, it would be desirable if the bulge and wave motion of the molten aluminum melt could be kept as low as possible throughout.
  • the discontinuous extraction of aluminum represents a significant disturbance of the electrical and thermal equilibrium of the electrolysis cell. It is therefore an object of the invention to provide an electrolytic cell for recovering aluminum, with which the level of the aluminum melt can be kept constant and stabilized. Furthermore, it is an object of the invention to provide a fused-salt electrolysis process in which a high energy efficiency can be achieved.
  • An electrolytic cell for recovering aluminum from its oxide in accordance with embodiments of the invention has a cathode and a circumferential sidewall, the sidewall being provided with a number of through-holes which open out into an overflow trough.
  • cathode is understood to be quite general, for example-but not exclusively-a so-called cathode bottom, which is composed of a plurality of cathode blocks, so that the core aspects of the invention in the electrolysis cell according to the invention
  • cathode should, however, also refer to the substructures forming such a cathode bottom in the sense of cathode blocks. "All features which can contribute to the invention in conjunction with a" cathode “do so in the same way a "cathode block” or “cathode blocks”, without this having to be explicitly explained below.
  • a collecting channel is arranged on the outer circumference of the overflow trough such that liquid (ie in particular liquid aluminum) passing over the upper edge of an outer edge of the overflow trough flows into the collecting trough.
  • liquid ie in particular liquid aluminum
  • the level of liquid aluminum which forms in this way has the same or almost the same height in the overflow trough and in the basin of the electrolysis cell. If aluminum forms in the electrolysis cell during the execution of the melt electrolysis, the level rises in the cathode basin and in the overflow trough. If it reaches the upper edge of the outer edge of the overflow trough, so flows in a further increase in the level of aluminum over the edge out into the gutter and can be removed from there. In this way, the aluminum level inside the cathode basin never rises above a certain level, which is determined by the height of the upper edge of the outer edge of the drip pan is predetermined,
  • At least some of the passage openings in the circumferential side wall of the electrolysis cell may advantageously be formed at the same height above the cathode. This facilitates a uniform outflow of liquid aluminum into the drip pan.
  • the passage openings are formed equidistant from each other in the circumferential side wall.
  • the outflow of the liquid aluminum, ie the molten aluminum largely uniform and uniform, whereby the formation of turbulence and waves within the cathode basin during outflow is largely excluded.
  • the number of through holes should not be kept too low. In particular, a number of about 2 to 5 through holes per m length of the side wall has been found to be particularly suitable.
  • the size and shape of the through holes may have, for example, a diameter between 3 and 15 cm, if their cross section is circular, which is advantageous in view of the flow conditions. If a cross-sectional shape other than a circular one is selected, the equivalent diameter can be appropriately designed in consideration of the above values.
  • equivalent diameter is meant any dimension of the cross-section that results in a cross-sectional area corresponding to a circular area of that diameter. It can also be a rectangular cross section advantageous, wherein a width of the cross section may be greater than its height.
  • the circumferential outer wall of the cathode is arranged rotationally symmetrical about a central pillar.
  • the outer wall in plan view may have a circular shape or a regular polygonal shape.
  • rotationally symmetrical is understood to mean any shape that can be made to coincide with the original shape when rotated about the center with a rotation angle of less than 360 °. Examples of such outer wall profiles may also be regular polygons.
  • the rotational symmetry causes a uniform outflow of the molten aluminum over the entire area of the basin of the trough-shaped cathode.
  • the above-mentioned central column may be tapered downwardly radially outwardly. This is particularly advantageous with regard to the filling of the cathode basin, as will be discussed in more detail later.
  • the lateral outer wall of the overflow trough respect its height is adjustable. Since the height of the lateral outer wall, that is the height of the upper edge of the outer edge over the passage openings determines the height of the aluminum level within the cathode basin, the aluminum level level can be varied quickly and easily as required with a height-adjustable lateral outer wall.
  • a mechanical or motorized adjustment device for the adjustment of the height of the side wall may be provided a mechanical or motorized adjustment device.
  • a process for the continuous recovery of aluminum from its oxide by fused-salt electrolysis comprises discharging the aluminum resulting from the fused-salt electrolysis from a collecting trough, which is fed from an overflow of an overflow trough, which passes through through-holes with the interior an electrolytic cell used in fused-salt electrolysis below the level of aluminum produced in the
  • Cathode basin communicates.
  • the aluminum thus flows from the side of the electrolysis cell, it can flow continuously and evenly into the overflow trough, whereby the level of liquid aluminum in the cathode tank is kept constant constantly.
  • the anodes can be guided close to the level of liquid aluminum, without a Short circuit between anodes and cathodes on the aluminum is to be feared.
  • the energy efficiency of the aluminum manufacturing process can be significantly increased.
  • a more stable operation is ensured due to the continuous discharge.
  • the fused-salt electrolysis above a temperature of about 750 ° C is carried out, in particular between see 930 and 1000 ° C.
  • a lower temperature limit of 750 ° C ensures that the aluminum melt is still sufficiently liquid outside the basin of the electrolysis cell to flow over the edge of the overflow trough into the gutter and can be discharged from there.
  • the heat loss in the outer parts overflow trough and gutter is kept low, it is avoided to fall below the above-mentioned lower temperature limit.
  • such a method is already carried out for technical reasons, advantageously far above the aluminum melting point, adequate flowability of the aluminum is generally guaranteed without additional measures.
  • Fig. 1 a an electrolytic cell for the extraction of aluminum
  • Fig. 1 c is an electrolytic cell for the extraction of aluminum
  • FIG. 2a is a cross-sectional view of a portion of an electrolytic cell according to one embodiment of the invention.
  • Fig. 2b is a plan view of the electrolytic cell of Fig. 2a.
  • FIG. 3 shows an arrangement of anodes which are adapted to the cathode form according to FIGS. 2a and 2b.
  • like reference numerals are used to designate like or corresponding elements throughout the several views.
  • the electrolytic cell comprises a cathode 1 and a circumferential side wall 1 a, which is provided with through-openings 1 aa.
  • the side wall 1 a bounded together with the cathode 1, the basin 1 c, which gives the electrolysis cell, the tub shape.
  • a plurality of terminals 1 d are present, which serve the connection with pins 3, which are arranged vertically in the present example and connected to a common busbar 3a.
  • a central column 1 e is formed, which, as can be seen in Fig. 2a, has a tip, i. runs downwards towards the outside. This shape supports the introduction of the mixture 6
  • the chamfer acts outward in terms of a desired reduction of wave movements of the liquid aluminum during filling of the electrolytic cell in the context of fused-salt electrolysis.
  • the bottom line indicates the level of the liquid aluminum 5, which accumulates in the region of the cathode 1.
  • the mixture 6 is located above the aluminum 5 and is bounded at the top by a crust 6a of solidified melt 6, which forms in the course of the process.
  • the anodes 4 are included, which serve for the fused-salt electrolysis process as the opposite pole for the cathode 1.
  • the anodes 4 are so far lowered into the tank 1 c of the electrolysis cell that they close from the upper side of the Level of aluminum 5 come close.
  • the electrolytic cell is an electrolytic cell according to an embodiment of the invention, which has an overflow trough 10 adjacent to the circumferential side wall 1 a, the lateral outer wall 10 a upwardly through the upper edge of an outer edge 10 b and down through a lower outer wall 10c is limited.
  • a gutter 1 1 is mounted or formed integrally therewith.
  • Hall-Heroult process is formed at the cathode 1 of the liquid electrolyte liquid aluminum 5, which settles in the region of the cathode 1. Since the cathode basin 1 c is connected via the passage openings 1 aa in the side wall 1 a of the electrolytic cell below a desired target level for the aluminum 5, increases with increasing aluminum formation and the level in the overflow trough 10. If the level shown in Figure 2a is reached According to which the level of the aluminum 5 is at the level of the upper edge of the outer edge 10b of the overflow trough 10, in the further process aluminum 5 flows via the outer edge 10b into the gutter 11, from where it can be removed by conventional means.
  • the level of the aluminum 5 is limited both within the overflow trough 10 and in the basin 1 c of the cathode 1 to a desired desired level, which is defined by the height of the upper edge of the outer edge 10 b of the overflow trough.
  • a desired desired level which is defined by the height of the upper edge of the outer edge 10 b of the overflow trough.
  • FIG. 2b a plan view of the electrolytic cell of Figure 2a is shown. It can be seen that the side wall 1 a of the electrolytic cell here has a rotational symmetry.
  • the shape of the base of the cathode 1 corresponds to a star with cut teeth. It should be noted that this form is not mandatory and that, for example, a conventional rectangular basin 1 c or another basin shape for the electrolysis cell according to the invention is possible.
  • the plan view of Figure 2b further shows the central column 1 e, which here has the shape of a regular hexagon.
  • the terminals 1 d (here six pieces) for the shown in Figure 2a formed as a power supply devices pins 3 can be seen, which open perpendicular to the image plane in the cathode 1.
  • the terminals 1 d in the embodiment shown represent a radial center around which respective bulges of the side wall 1 a run.
  • the basin 1 c of the electrolysis cell can be divided into individual sections 1f or sectors, which can be regarded as interconnected partial cells of an electrolytic cell. Since the dashed lines do not represent true barriers, but serve as only virtual boundaries to clarify the location of the sections 1f or sectors, only a single section 1f has been defined in its limits by these lines in the figure.
  • the lateral outer wall 10 a of the overflow trough 10 can be seen, which is continuous in the case shown and with respect to their outline shape of the outline of the side wall 1 a of the cathode 1 corresponds.
  • the passage openings 1 aa and the gutter 1 1 are not shown in the figure 2b.
  • FIG. 3 there is shown in plan view an arrangement of anodes 4 which are adapted to act as part of the section of an electrolytic cell shown in FIGS. 2a and 2b as a total electrolysis cell.
  • the base surfaces 4a of the anodes 4 have in plan view here the shape of elongated, inwardly tapering hexagons (here six pieces), which are arranged in a star shape around a common center Z around.
  • the shape or the number of anodes 4 corresponds to the shape or number of sections 1f or sectors of the cathode 1 of FIGS. 2a and 2b.
  • the size of the portions 1f does not correspond to that of the associated anodes 4. Rather, the base area of the anodes 4, which is visible in the plan view of Figure 3, smaller than that of the associated portion 1f, so that the anodes 4 can be lowered during operation of the electrolytic cell in the basin 1 c of the cathode 1 into it.
  • the energy efficiency of an electrolytic cell for fused-salt electrolysis for the production of aluminum can be improved due to the fact that anodes and cathodes can be brought together more closely, since due to the continuous removal of the aluminum produced, a low filling level thereof in the cathode basin and / or or a surface largely free of wave motion can be achieved.
  • the level of the filling level can be kept at least largely at a desired position within the cathode basin, so that no additional tracking is required in addition to a tracking of the anodes due to their consumption in the course of the process. Overall, such a high quality of the aluminum produced and an optimized temperature control can be achieved.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrolysezelle zur Gewinnung von Aluminium aus seinem Oxid, aufweisend eine Kathode (1) und eine umlaufende Seitenwand (1a), wobei die Seitenwand (1a) mit einer Anzahl an Durchgangsöffnungen (1aa) versehen ist, welche nach außen hin in eine Überlaufwanne (10) münden. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Gewinnung von Aluminium aus seinem Oxid durch Schmelzflusselektrolyse unter Einsatz einer derartigen Elektrolysezelle. Es wird eine kontinuierliche und gleichmäßige Abführung des entstehenden flüssigen Aluminiums gewährleistet.

Description

Elektrolysezelle zur Gewinnung von Aluminium
Die Erfindung betrifft eine Elektrolysezelle zur Gewinnung von Aluminium durch Schmelzflusselektrolyse. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Gewinnung von Aluminium durch Schmelzflusselektrolyse.
Für die industrielle Gewinnung von Aluminium aus seinem Oxid wird gegenwärtig das so genannte "Hall-Heroult-Verfahren" eingesetzt. Hierbei handelt es sich um ein Elektrolyseverfahren, bei dem Aluminiumoxid (AI2O3) in geschmolzenem Kryolith (Na3 [AIF6]) gelöst wird und das so erzeugte Gemisch als Flüssigelektrolyt in einer Elektrolysezelle dient. Der prinzipielle Aufbau einer solchen Elektrolysezelle zur Durchführung des Hall-Heroult-Verfahrens ist schematisch in den Figuren 1 a bis 1 c dargestellt, wobei Figur 1 a einen Querschnitt durch eine herkömmliche Zelle zeigt, während Figur 1 b eine Seitenansicht der Zelle von außen ist. Fig. 1 c zeigt eine perspektivische Ansicht einer Elektrolysezelle.
Unter dem Bezugszeichen 1 ist eine Kathode dargestellt, welche beispielsweise aus Graphit, Anthrazit oder einer Mischung daraus aufgebaut sein kann. Alternativ dazu können auch graphitierte Kathoden auf Koksbasis eingesetzt werden. Die Kathode 1 ist im Allgemeinen in eine Einfassung 2 aus Stahl und/oder Feuerfestmaterial oder dergleichen eingebettet. Die Kathode kann sowohl einstückig als auch aus einzelnen Kathodenblöcken aufgebaut sein. Bezugszeichen 20 bezeichnet die Seitenwände der Elektrolysezelle, die zusammen mit der Kathode eine Wanne bilden. Diese Wanne kann auch als Innenauskleidung der Einfassung aufgefasst werden. Auch die Seitenwände können sowohl einstückig als auch aus einzelnen Blöcken aufgebaut sein.
Über die Länge der Zelle hinweg ist in die Kathode 1 eine Anzahl an Stromzuführungsbarren 3 eingeführt, wobei in der Querschnittansicht der Figur 1 a nur ein einziger Stromzuführungsbarren 3 zu erkennen ist. In Fig. 1 c ist zu sehen, dass je Kathodenblock beispielsweise zwei Stromzuführungsbarren vorgesehen sein können. Die Stromzuführungsbarren dienen dazu, der Zelle den für den Elektrolyseprozess benötigten Strom zuzuführen. Der Kathode 1 gegenüber befinden sich mehrere quaderförmige Anoden 4, wobei in Figur 1 a zwei Anoden 4 dargestellt sind. Fig. 1 c zeigt eine detailliertere Anordnung der Anoden in einer Elektrolysezelle. Bei der Durchführung des Verfahrens wird durch Anlegen einer Spannung zwischen der Kathode 1 und den Anoden 4 das in Kryolith gelöste Aluminiumoxid zu Aluminium reduziert, wobei sich die Aluminium-Kationen zum geschmolzenen Aluminium - elektrochemisch gesehen der eigentlichen Kathode - bewegen, um dort Elektronen aufzunehmen. Wegen der höheren Dichte sammelt sich Aluminium 5 in flüssiger Phase unterhalb des geschmolzenen Gemisches 6 aus Aluminiumoxid und Kryolith an. Die Sauerstoffionen werden an der Anode zu Sauerstoff reduziert, der mit dem Kohlenstoff der Anoden reagiert.
Mit den Bezugszeichen 7 und 8 sind schematisch die negativen bzw. positiven Pole einer Spannungsquelle für die Bereitstellung der bei dem Elektrolyseprozess benötigten Spannung, deren Wert zwischen beispielsweise etwa 3,5 und 5 V liegt, gekennzeichnet.
Wie in der Seitenansicht der Figur 1 b zu erkennen ist, weist die Einfassung 2 und somit die gesamte Elektrolysezelle herkömmlich eine längliche Form auf, wobei zahlreiche Stromzuführungsbarren 3 senkrecht durch die Seitenwände der Einfassung 2 geführt sind. Typischerweise liegt die Längsausdehnung gegenwärtig im Einsatz befindlicher Zellen zwischen etwa 8 und 15 m, während die Breitenausdehnung etwa 3 bis 4 m beträgt. Eine Kathode, wie sie hier in Figur 1 a gezeigt ist, ist beispielsweise in der EP 1845174 offenbart.
Die hohe Bindungsenergie zwischen Aluminium und Sauerstoff sowie Wärme- und Widerstandsverluste bedingen bei der Herstellung von Aluminium über die Schmelzflusselektrolyse einen hohen Energiebedarf. Die damit verbundenen Energiekosten stellen einen Großteil der Verfahrenskosten dar. Diese Kosten zu reduzieren, stellt eine der wesentlichen Aufgaben dar, welche im Bereich der Schmelzflusselektrolyse zu bewältigen sind. Einen wesentlichen Faktor in Bezug auf die Energieeffizienz einer Schmelzflusselektrolysezelle stellt der notwendige Abstand zwischen Anode und Kathode, genauer der Abstand zwischen Anode und schmelzflüssigem Aluminium, dar. Je größer dieser gewählt werden muss, umso höher ist der spezifische Energiebedarf der Elektrolysezelle.
Der notwendige Abstand zwischen Anode und Kathode wird vor allem durch das durch die extrem hohen Stromstärken von bis zu ca. 500 kA induzierte Magnetfeld, die elektromagnetischen Wechselwirkungen und die daraus resultierenden Wellenbewegungen und Aufwölbungen des flüssigen Aluminiums bestimmt. Tatsächlich ist wie bereits oben erläutert die aktive Kathode während der Elektrolyse das flüssige Aluminium. Hier wird jedoch mit Kathode stets der eine Bodenplatte bildende Festkörper bezeichnet.
Üblicherweise wird das entstehende flüssige Aluminium diskontinuierlich abgesaugt, beispielsweise einmal pro Tag. Hierzu muss die sich während des Verfahrens auf der Oberseite des Elektrolyten, d.h. des Gemisches aus Kryolith und Aluminiumoxid, bildende Kruste aufgebrochen werden, um an das Aluminium zu gelangen. Zwischen zwei derartigen Abführungen von Aluminium steigt die Füllstandshöhe desselben im Kathodenbecken an. Generell werden bei einer Ausbringung von Aluminium jeweils etwa 10 - 20 % des vorhandenen flüssigen Aluminiums abgeführt, während der Rest im Kathodenbecken verbleibt. Im Durchschnitt beträgt die Füllhöhe mit Aluminium etwa 15 - 50 cm. Bedingt durch die auf das Aluminium durch elektromagnetische Wechselwirkung ausgeübten Kräfte kommt es zu Aufwölbungen und Wellenbildung in dem geschmolzenen Aluminium. Dies bedingt, dass die Anoden zur Vermeidung eines Kurzschlusses weiter von der Oberfläche des flüssigen Aluminiums beabstandet sein müssen, als es ohne Wellenbildung der Fall wäre. Aus diesem Grunde wäre es wünschenswert, wenn die Aufwölbung und die Wellenbewegung der Aluminiumschmelze durchgängig so niedrig wie möglich gehalten werden könnten. Außerdem stellt das diskontinuierliche Absaugen des Aluminiums eine erhebliche Störung des elektrischen und thermischen Gleichgewichts der Elektrolysezelle dar. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Elektrolysezelle zur Gewinnung von Aluminium anzugeben, mit welcher sich der Pegel der Aluminiumschmelze konstant halten und stabilisieren lässt. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein Schmelzflusselektrolyseverfahren anzugeben, bei dem eine hohe Energieeffizienz erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Elektrolysezelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 1 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Eine Elektrolysezelle zur Gewinnung von Aluminium aus seinem Oxid gemäß Ausführungsformen der Erfindung weist eine Kathode und eine umlaufende Seitenwand auf, wobei die Seitenwand mit einer Anzahl an Durchgangsöffnungen versehen ist, welche nach außen hin in eine Überlaufwanne münden.
Im Sinne der Erfindung wird der Begriff„Kathode" ganz allgemein aufgefasst. Es kann sich dabei z.B. - aber nicht ausschließlich - um einen sogenannten Kathodenboden handeln, der aus einer Mehrzahl von Kathodenblöcken aufgebaut ist, so dass die erfindungsgemäßen Kernaspekte bei der erfindungsgemäßen Elektrolysezelle mit einem Kathodenboden als Ganzes realisiert werden. Mit dem Begriff Kathode sollen aber auch die einen solchen Kathodenboden bildenden Teilstrukturen im Sinne von Kathodenblöcken angesprochen sein. Alle Merkmale, die in Verbindung mit einer„Kathode" zur Erfindung beitragen können, tun dieses in derselben Weise in Verbindung mit einem„Kathodenblock" oder„Kathodenblöcken", ohne dass dies im Folgenden jeweils ausdrücklich erläutert werden müsste.
Beim Einsatz einer erfindungsgemäßen Elektrolysezelle zur Gewinnung von Aluminium durch Schmelzflusselektrolyse ist es möglich, das entstehende Aluminium kontinuierlich abzuführen, so dass der Aluminiumpegel in der eigentlichen Elektrolysezelle selbst immer auf konstantem Niveau gehalten werden kann. Durch die Durchgangsöffnungen wird die Reflexion des strömenden Aluminiums an den Seitenwänden der Elektrolysezelle vorteilhafterweise reduziert. Hierdurch lassen sich die erwähnten Wellenbildungen reduzieren, weswegen die Anode bzw. die Anoden der Elektrolysezelle nahe an die Aluminiumoberfläche herangeführt werden können, ohne dass die Gefahr eines Kurzschlusses besteht. Dies bedeutet jedoch auch, dass der Abstand zwischen Anode(n) und der Kathode reduziert werden und somit gegenüber dem Stand der Technik der spezifische Energiebedarf für das Schmelzflusselektrolyseverfahren reduziert werden kann. Durch das kontinuierliche Abführen des gebildeten Aluminiums wird das Betriebsverhalten der Zelle stabilisiert, da sich die Verhältnisse innerhalb der Zelle im zeitlichen Verlauf nicht oder kaum ändern.
Vorteilhaft ist bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrolysezelle eine Auffangrinne am Außenumfang der Überlaufwanne so angebracht, dass über die Oberkante eines Außenrandes der Überlaufwanne tretende Flüssigkeit (also insbesondere flüssiges Aluminium) in die Auffangrinne fließt. Eine derartige Ausführungsform erleichtert ein kontinuierliches Abführen des bei der Schmelzflusselektrolyse entstehenden flüssigen Aluminiums.
Das sich während des Verfahrens oberhalb der Kathode ansammelnde Aluminium tritt bei dieser Ausführungsform über die in der umlaufenden Seitenwand ausgebildeten Durchgangsöffnungen in die Überlaufwanne ein. Der sich so ausbildende Pegel flüssigen Aluminiums weist in der Überlaufwanne und im Becken der Elektrolysezelle dieselbe oder nahezu dieselbe Höhe auf. Bildet sich nun während der Durchführung der Schmelzflusselektrolyse in der Elektro- lysezelle_weiteres Aluminium, so steigt der Pegel im Kathodenbecken sowie in der Überlaufwanne an. Erreicht er dabei die Oberkante des Außenrandes der Überlaufwanne, so fließt bei einem weiteren Anstieg des Pegels Aluminium über den Rand hinaus in die Auffangrinne und kann von dort aus abgeführt werden. Auf diese Weise steigt der Aluminiumpegel innerhalb des Kathodenbeckens niemals über ein bestimmtes Niveau, das durch die Höhe der Ober- kante des Außenrandes der Auffangwanne vorgegeben ist,
Zumindest einige der Durchgangsöffnungen in der umlaufenden Seitenwand der Elektrolysezelle, insbesondere alle Durchgangsöffnungen, können vorteilhaft auf derselben Höhe über der Kathode ausgebildet sein. Dies erleichtert einen gleichmäßigen Abfluss des flüssigen Aluminiums in die Auffangwanne.
Es hat sich darüber hinaus als besonders günstig herausgestellt, wenn die Kathode horizontal verläuft. Auf diese Weise ist bei der Durchführung der erwähnten Schmelzflusselektrolyse das Füllstandsniveau des entstehenden Aluminiums an jeder Stelle innerhalb des Beckens zumindest nahezu gleich hoch, und somit können einheitliche Verfahrensbedingungen über der gesamten Fläche der Kathode aufrecht erhalten werden.
Die Überlaufwanne weist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
Außenwände auf, welche mit einer thermischen Isolierung versehen sind. Diese thermische Isolierung erfüllt die Funktion des Verhinderns eines zu raschen Abkühlens des geschmolzenen Aluminiums. Um den mit der Elektrolysezelle gemäß den Ausführungsformen der Erfindung erzielbaren Effekt des Konstanthaltens des Aluminiumpegels mittels einer Überlaufkonstruktion aufrechterhalten zu können, ist es nämlich notwendig, dass das Aluminium in seinem flüssigen Zustand verbleibt, bis es aus der Überlaufwanne, bzw. aus der Auffangrinne abgeführt worden ist. Dies bedingt jedoch eine ausreichend hohe Temperatur auch außerhalb des Kathodenbeckens. Die Isolierung der Überlaufwanne sowie gegebenenfalls auch der Auffangrinne trägt dazu bei, die unnötigen Wärmeverluste an jenen Bauteilen zu minimieren.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Elektrolysezelle sind die Durchgangsöffnungen äquidistant zueinander in der umlaufenden Seitenwand ausgebildet. Auf diese Weise erfolgt der Abfluss des flüssigen Aluminiums, d.h. der Aluminiumschmelze, weitestgehend einheitlich und gleichmäßig, wobei die Bildung von Turbulenzen und Wellen innerhalb des Kathodenbeckens während des Abfließens weitgehend ausgeschlossen wird. Aus demselben Grund ist es günstig, die Zahl der Durchgangsöffnungen nicht zu gering zu halten. Insbesondere hat sich eine Anzahl von etwa 2 bis 5 Durchgangsöffnungen pro m Länge der Seitenwand als besonders geeignet erwiesen.
Was die Größe sowie die Form der Durchgangsöffnungen betrifft, so können diese beispielsweise einen Durchmesser zwischen 3 und 15 cm aufweisen, falls ihr Querschnitt kreisförmig ist, was im Hinblick auf die Strömungsbedingungen von Vorteil ist. Wird eine andere Querschnittsform als eine kreisförmige gewählt, so kann entsprechend der gleichwertige Durchmesser im Hinblick auf die obigen Werte hin ausgelegt werden. Unter dem "gleichwertigen Durchmesser" ist dabei jede Abmessung des Querschnitts gemeint, die zu einer Querschnittsfläche entsprechend einer Kreisfläche mit diesem Durchmesser führt. Es kann auch ein rechteckiger Querschnitt vorteilhaft sein, wobei eine Breite des Querschnitts größer als seine Höhe sein kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die umlaufende Außenwand der Kathode rotationssymmetrisch um eine zentrale Säule angeordnet. Dabei kann die Außenwand in Draufsicht eine Kreisform oder eine regelmäßige Mehreckform aufweisen. Unter "rotationssymmetrisch" ist in diesem Zusammenhang jede Form zu verstehen, die bei einer Rotation um das Zentrum mit einem Drehwinkel von weniger als 360 ° mit der Ursprungsform zur Deckung gebracht werden kann. Beispiele für solche Außenwandverläufe können auch regelmäßige Polygone sein. Die Rotationssymmetrie bedingt einen gleichmäßigen Abfluss der Aluminiumschmelze über den gesamten Bereich des Beckens der wannenförmigen Kathode hinweg.
Die vorstehend erwähnte zentrale Säule kann radial nach außen hin nach unten abgeschrägt sein. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die Befüllung des Kathodenbeckens von Vorteil, wie später noch detaillierter erörtert werden wird.
Im Hinblick auf eine Vielseitigkeit der Einsatzmöglichkeit der Elektrolysezelle ist es vorteilhaft, wenn die seitliche Außenwand der Überlaufwanne bezüglich ihrer Höhe verstellbar ist. Da die Höhe der seitlichen Außenwand, mithin also die Höhe der Oberkante des Außenrandes über den Durchgangsöffnungen die Höhe des Aluminiumpegels innerhalb des Kathodenbeckens bestimmt, kann mit einer in der Höhe verstellbaren seitlichen Außenwand der Aluminiumpegelstand schnell und unkompliziert je nach Bedarf variiert werden. Für die Verstellung der Höhe der Seitenwand kann eine mechanische oder motorbetriebene Versteilvorrichtung vorgesehen sein.
Ein Verfahren zur kontinuierlichen Gewinnung von Aluminium aus seinem Oxid durch Schmelzflusselektrolyse, bei dem die erfindungsgemäße Elektrolysezelle eingesetzt werden kann, umfasst das Abführen des bei der Schmelzflusselektrolyse entstehenden Aluminiums aus einer Auffangrinne, welche aus einem Überlauf einer Überlaufwanne gespeist wird, die über Durchgangsöffnungen mit dem Inneren einer bei der Schmelzflusselektrolyse verwendeten Elektrolysezelle unterhalb des Niveaus des erzeugten Aluminiums im
Kathodenbecken in Verbindung steht.
Da das Aluminium somit von der Seite aus der Elektrolysezelle abfließt, kann es kontinuierlich und gleichmäßig in die Überlaufwanne einströmen, wodurch der Pegel des flüssigen Aluminiums im Kathodenbecken ständig konstant gehalten wird. Wie bereits erwähnt, können damit Bewegungen der Flüssigkeit bzw. Schmelze weitgehend vermieden werden, so dass die Oberfläche des geschmolzenen Aluminiums im Becken der Kathode ruhig bleibt und auch aus diesem Grund die Anoden nahe an den Pegel des flüssigen Aluminiums geführt werden können, ohne dass ein Kurzschluss zwischen Anoden und Kathoden über das Aluminium zu befürchten ist. Somit kann die Energieeffizienz des Aluminium-Herstellungsprozesses deutlich erhöht werden. Darüber hinaus wird aufgrund der kontinuierlichen Abführung eine stabilere Betriebsweise gewährleistet.
Um eine möglichst reibungslose Abführung des flüssigen Aluminiums zu gewährleisten, ist es dabei vorteilhaft, wenn die Schmelzflusselektrolyse oberhalb einer Temperatur von ca. 750 °C durchgeführt wird, insbesondere zwi- sehen 930 und 1000 °C. Durch eine untere Temperaturgrenze von 750 °C wird sichergestellt, dass die Aluminiumschmelze auch außerhalb des Beckens der Elektrolysezelle noch ausreichend flüssig ist, um über den Rand der Überlaufwanne in die Auffangrinne zu fließen und von dort aus abgeführt werden zu können. Bei geeigneten Bedingungen, gemäß denen der Wärmeverlust in den äußeren Teilen Überlaufwanne und Auffangrinne gering gehalten wird, wird vermieden, die vorstehend genannte untere Temperaturgrenze zu unterschreiten. Da ein derartiges Verfahren jedoch schon aus technischen Gründen vorteilhaft weit oberhalb des Aluminiumschmelzpunktes durchgeführt wird, ist eine ausreichende Fließfähigkeit des Aluminiums ohne zusätzliche Maßnahmen im Allgemeinen gewährleistet.
Die Erfindung wird nunmehr detaillierter mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung anhand eines nicht beschränkenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 a eine Elektrolysezelle für die Gewinnung von Aluminium aus
Aluminiumoxid nach dem Stand der Technik im Querschnitt;
Fig. 1 b die Elektrolysezelle von Fig. 1 a in einer Längsansicht von außen;
Fig. 1 c eine Elektrolysezelle für die Gewinnung von Aluminium aus
Aluminumoxid nach dem Stand der Technik in perspektivischer Ansicht, teilgeschnitten;
Fig. 2a eine Querschnittsansicht eines Ausschnitts einer Elektrolysezelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2b eine Draufsicht auf die Elektrolysezelle von Fig. 2a; und
Fig. 3 eine Anordnung von Anoden, welche der Kathodenform gemäß Fig. 2a und 2b angepasst sind. In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen dazu eingesetzt, gleiche oder entsprechende Elemente in den verschiedenen Darstellungen zu kennzeichnen.
Mit Bezug auf Figur 2a ist eine Elektrolysezelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Querschnitt gezeigt, welche für den Einsatz bei der Gewinnung von Aluminium aus Aluminiumoxid nach dem bereits beschriebenen Hall-Heroult-Verfahren geeignet ist. Die Elektrolysezelle umfasst eine Kathode 1 und eine umlaufende Seitenwand 1 a, welche mit Durchgangsöffnun- gen 1 aa versehen ist. Die Seitenwand 1 a begrenzt zusammen mit der Kathode 1 das Becken 1 c, welches der Elektrolysezelle die Wannenform verleiht. Am unteren Ende der Kathode 1 sind mehrere Anschlüsse 1 d vorhanden, welche der Verbindung mit Stiften 3 dienen, die im vorliegenden Beispiel vertikal angeordnet und mit einer gemeinsamen Stromschiene 3a verbunden sind.
Im Zentrum des Beckens 1 c ist eine zentrale Säule 1 e ausgeformt, welche, wie in Fig. 2a zu erkennen ist, eine Spitze aufweist, d.h. nach außen hin abwärts verläuft. Diese Form unterstützt das Einbringen des Gemisches 6 aus
Aluminiumoxid und ggf. Kryolith und/oder Aluminiumfluorid, mithin also des Flüssigelektrolyten in das Becken 1 c der Elektrolysezelle. Dabei wirkt die Abschrägung nach außen im Sinne einer gewünschten Reduzierung von Wellenbewegungen des flüssigen Aluminiums beim Befüllen der Elektrolysezelle im Rahmen der Schmelzflusselektrolyse. In der Figur sind verschiedene Pegel der im Verfahren beteiligten Substanzen eingezeichnet: die unterste Linie zeigt das Niveau des flüssigen Aluminiums 5 an, das sich im Bereich der Kathode 1 ansammelt. Das Gemisch 6 befindet sich oberhalb des Aluminiums 5 und wird nach oben hin durch eine Kruste 6a aus erstarrter Schmelze 6 begrenzt, die sich im Verlauf des Verfahrens ausbildet.
In der Abdeckung 9 sind die Anoden 4 aufgenommen, welche für das Schmelzflusselektrolyseverfahren als Gegenpol für die Kathode 1 dienen. Wie dies in der Figur zu erkennen ist, sind die Anoden 4 so weit in das Becken 1 c der Elektrolysezelle abgesenkt, dass sie von der oberen Seite her nahe an den Pegel des Aluminiums 5 heranreichen. Dies ist möglich, da die Elektrolysezelle eine Elektrolysezelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist, welche angrenzend an die umlaufende Seitenwand 1 a eine Überlaufwanne 10 aufweist, deren seitliche Außenwand 10a nach oben hin durch die Oberkante eines Außenrandes 10b und nach unten hin durch eine untere Außenwand 10c begrenzt ist. An der seitlichen Außenwand 10a ist eine Auffangrinne 1 1 angebracht oder mit dieser einstückig ausgebildet.
Bei Durchführung der Schmelzflusselektrolyse nach dem bekannten
Hall-Heroult-Verfahren entsteht an der Kathode 1 aus dem flüssigen Elektrolyten flüssiges Aluminium 5, das sich im Bereich der Kathode 1 absetzt. Da das Kathodenbecken 1 c über die Durchgangsöffnungen 1 aa in der Seitenwand 1 a der Elektrolysezelle unterhalb eines gewünschten Sollpegels für das Aluminium 5 in Verbindung steht, steigt mit zunehmender Aluminiumbildung auch der Pegel in der Überlaufwanne 10. Ist der in der Figur 2a gezeigte Füllstand erreicht, gemäß dem der Pegel des Aluminiums 5 auf der Höhe der Oberkante des Außenrandes 10b der Überlaufwanne 10 steht, fließt im weiteren Verfahren Aluminium 5 über den Außenrand 10b in die Auffangrinne 1 1 , von wo aus es mit herkömmlichen Mitteln abgeführt werden kann.
Als Folge dieser Konstruktion wird der Pegel des Aluminiums 5 sowohl innerhalb der Überlaufwanne 10 als auch im Becken 1 c der Kathode 1 auf ein gewünschtes Sollniveau, das durch die Höhe der Oberkante des Außenrandes 10b der Überlaufwanne definiert wird, begrenzt. Um das Sollniveau bequem variieren zu können, ist es günstig, die seitliche Außenwand 10a der Überlaufwanne 10 bezüglich ihrer Höhe über der unteren Außenwand 10c verstellbar auszuführen. Dies kann beispielsweise durch eine (nicht gezeigte) versenkbare Wandkonstruktion erfolgen. Des Weiteren ist es hinsichtlich der Verfahrensführung günstig, Wärmeverluste des geschmolzenen Aluminiums 5 im Bereich der Überlaufwanne 10 sowie der Auffangrinne 1 1 möglichst gering zu halten, um zu verhindern, dass die Schmelze zu erstarren beginnt, bevor sie aus der Auffangrinne 1 1 abgezogen wurde. Dies kann beispielsweise durch eine (nicht in den Figuren dargestellte) thermische Isolierung der Außenwände 10a, 10c der Überlaufwanne sowie gegebenenfalls auch der Auffangrinne 1 1 verwirklicht werden. Im gleichen Sinne wirken auch konstruktive Maßnahmen, die darauf abzielen, die Oberfläche des Aluminiums 5 innerhalb der Überlaufwanne 10 möglichst klein zu halten. Es ist daher günstig, die Überlaufwanne 10 mit einer geringen Breite b, beispielsweise zwischen etwa 50 mm und 100 mm auszuführen.
Mit nunmehrigem Bezug auf Figur 2b wird eine Draufsicht auf die Elektrolysezelle von Figur 2a gezeigt. Es ist zu erkennen, dass die Seitenwand 1 a der Elektrolysezelle hier eine Rotationssymmetrie aufweist. Die Form der Grundfläche der Kathode 1 entspricht einem Stern mit abgeschnittenen Zacken. Es ist anzumerken, dass diese Form nicht zwingend ist und dass beispielsweise auch ein herkömmliches rechteckiges Becken 1 c oder eine andere Beckenform für die erfindungsgemäße Elektrolysezelle möglich ist.
Die Draufsicht der Figur 2b zeigt des Weiteren die zentrale Säule 1 e, welche hier die Form eines regelmäßigen Sechsecks aufweist. Durch gestrichelte Linien sind die Anschlüsse 1 d (hier sechs Stück) für die in Figur 2a gezeigten als Stromzuführungsvorrichtungen ausgebildete Stifte 3 zu erkennen, welche senkrecht zur Bildebene in die Kathode 1 münden. Die Anschlüsse 1 d stellen in der gezeigten Ausführungsform ein radiales Zentrum dar, um welches herum jeweilige Ausbuchtungen der Seitenwand 1 a verlaufen.
Wie ebenfalls durch gestrichelte Linien angedeutet, kann das Becken 1 c der Elektrolysezelle in einzelne Teilstücke 1f oder Sektoren aufgeteilt werden, welche als miteinander in Verbindung stehende Teilzellen einer Elektrolysezelle aufgefasst werden können. Da die gestrichelten Linien keine wahren Barrieren darstellen, sondern als nur virtuelle Grenzen der Verdeutlichung der Lage der Teilstücke 1f oder Sektoren dienen, wurde in der Figur nur ein einziges Teilstück 1f in seinen Grenzen durch diese Linien definiert.
Außerhalb der Seitenwand 1 a der Elektrolysezelle ist die seitliche Außenwand 10a der Überlaufwanne 10 zu sehen, welche im gezeigten Fall durchgängig ist und bezüglich ihrer Umrissform der Umrissform der Seitenwand 1 a der Kathode 1 entspricht. Die Durchgangsöffnungen 1 aa sowie die Auffangrinne 1 1 sind in der Figur 2b nicht dargestellt.
Mit Bezug auf Figur 3 ist eine Anordnung von Anoden 4 in Draufsicht gezeigt, welche dafür ausgelegt sind, als Teil des in den Figuren 2a und 2b dargestellten Ausschnitts einer Elektrolysezelle als Gesamtelektrolysezelle zu wirken.
Die Grundflächen 4a der Anoden 4 weisen in Draufsicht hier die Form länglicher, sich nach innen verjüngender Sechsecke (hier sechs Stück) auf, welche sternförmig um ein gemeinsames Zentrum Z herum angeordnet sind. Damit entspricht die Form bzw. die Anzahl der Anoden 4 der Form bzw. Anzahl der Teilstücke 1f oder Sektoren der Kathode 1 der Figuren 2a und 2b. Es ist jedoch zu beachten, dass die Größe der Teilstücke 1f nicht derjenigen der zugehörigen Anoden 4 entspricht. Vielmehr ist die Grundfläche der Anoden 4, welche in der Draufsicht der Figur 3 sichtbar ist, kleiner als diejenige des zugehörigen Teilstücks 1f, so dass die Anoden 4 im Betrieb der Elektrolysezelle in das Becken 1 c der Kathode 1 hinein abgesenkt werden können.
Mit der erfindungsgemäßen Kathodeneinheit sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Energieeffizienz einer Elektrolysezelle für Schmelzflusselektrolyse zur Gewinnung von Aluminium aufgrund der Tatsache verbessert werden, dass Anoden und Kathode enger zusammengeführt werden können, da aufgrund der kontinuierlichen Abführung des erzeugten Aluminiums eine geringe Füllstandshöhe desselben im Kathodenbecken und/oder eine weitgehend von Wellenbewegungen freie Oberfläche erreicht werden können. Die Höhe des Füllstandes kann innerhalb des Kathodenbeckens zumindest weitgehend auf einer Sollposition gehalten, so dass zusätzlich zu einer Nachführung der Anoden aufgrund ihres Verbrauchs im Verlauf des Verfahrens kein zusätzliches Nachführen benötigt wird. Insgesamt kann so eine hohe Qualität des erzeugten Aluminiums sowie eine optimierte Temperaturführung erzielt werden. Was die Materialien für Kathode und Anode betrifft, so können alle dem Fachmann bekannten und geeigneten Materialien für die Elektrolyse von Aluminium aus seinem Oxid eingesetzt werden. Geeignete Materialien sind beispielsweise in der DE 10261745 angegeben, deren diesbezüglicher Inhalt hier durch Bezugnahme integriert sein soll.
Bezugszeichenliste
1 Kathode
1 a Seitenwand
1 aa Durchgangsöffnung
1 c (Kathoden-)Becken
1 d Anschlüsse
1 e zentrale Säule
1f Teilstück
2 Einfassung
3 (stromzuführender) Stift
3a Stromschiene
4 Anode
4a Grundfläche
5 Aluminium
6 Gemisch (Aluminiumoxid, Kryoiith)
6a Kruste aus erstarrter Schmelze 6
7 negativer Pol Spannungsquelle
8 positiver Pol Spannungsquelle
9 Abdeckung
10 Überlaufwanne
10a seitliche Außenwand
10b Außenrand
10c untere Außenwand
1 1 Auffangrinne

Claims

Patentansprüche
1. Elektrolysezelle zur Gewinnung von Aluminium aus seinem Oxid, aufweisend eine Kathode (1 ) und eine umlaufende Seitenwand (1 a), dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand (1 a) mit einer Anzahl an Durchgangsöffnungen (1 aa) versehen ist, welche nach außen hin in eine
Überlaufwanne (10) münden.
2. Elektrolysezelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Auffangrinne (1 1 ) am Außenumfang der Überlaufwanne (10) so angebracht ist, dass über einen Außenrand (10b) der Überlaufwanne (10) tretendes flüssiges Aluminium in die Auffangrinne (1 1 ) fließt.
3. Elektrolysezelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Durchgangsöffnungen (1 aa) in der umlaufenden Seitenwand (1 a) auf derselben Höhe über der Kathode (1 ) ausgebildet sind.
4. Elektrolysezelle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode (1 ) horizontal verläuft.
5. Elektrolysezelle einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlaufwanne (10) Außenwände (10a, 10c) aufweist, welche mit einer thermischen Isolierung versehen sind.
6. Elektrolysezelle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (1 aa) äquidistant zueinander in der umlaufenden Seitenwand (1 a) ausgebildet sind.
7. Elektrolysezelle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (1 aa) jeweils einen Durchmesser zwischen 3 und 15 cm aufweisen.
8. Elektrolysezelle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Seitenwand (1 a) rotationssymmetrisch um eine zentrale Säule (1 e) angeordnet ist.
9. Elektrolysezelle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Säule (1 e) radial nach außen hin nach unten abgeschrägt ist.
10. Elektrolysezelle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Außenwand (10a) der Überlaufwanne (10) bezüglich ihrer Höhe verstellbar ist.
11. Verfahren zur kontinuierlichen Gewinnung von Aluminium aus seinem Oxid durch Schmelzflusselektrolyse, dadurch gekennzeichnet, dass das entstehende Aluminium aus einer Auffangrinne (1 1 ) abgeführt wird, welche aus einem Überlauf einer Überlaufwanne (10) gespeist wird, die über Durchgangsöffnungen (1 aa) mit dem Inneren einer bei der Schmelzflusselektrolyse verwendeten Elektrolysezelle unterhalb des Niveaus des erzeugten Aluminiums in der Elektrolysezelle in Verbindung steht.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzflusselektrolyse bei einer Temperatur oberhalb 750 °C, insbesondere zwischen 930 und 1000 °C durchgeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Schmelzflusselektrolyse benötigte Elektrolyt und/oder Aluminiumoxid kontinuierlich von einem Zentrum der Elektrolysezelle aus zugeführt wird.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrum in der zentralen Säule (1 e) angeordnet ist.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Elektrolysezelle gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 durchgeführt wird.
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