[發(fā)明專利]先進的鋁電解池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780054581.9
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN109689940A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設計）人: X·劉
• 申請（專利權）人: 美國鋁業(yè)公司
• 主分類號: C25C3/08
• 分類號: C25C3/08;C25C3/06;C25C3/16;C25C3/18;C25C7/02;C25C7/04
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;洪欣

在一些實施方式中，電解池包括：具有多個陽極的一個陽極模塊；一個陰極模塊，該陰極模塊與陽極模塊相對，并包括多個豎向陰極，其中多個陽極中的每個陽極和多個豎向陰極中的每個豎向陰極被豎向地定向并彼此間隔開；池貯存器；以及支承陰極模塊的池底部，其中池底部包括第一上表面、第二上表面和通道，其中多個豎向陰極從上表面向上延伸，其中至少一個陰極塊位于多個豎向陰極下方，其中第一上表面和第二上表面被構造成將電解池中產生的基本上所有液態(tài)鋁引導至通道中，并且其中該通道被構造成從上表面接納液態(tài)鋁。

相關申請的交叉引用

本申請要求2016年7月8日提交的美國臨時申請No.62/359,833的權益，該臨時申請的全部內容在此通過參引并入本文。

技術領域

本發(fā)明涉及用于生產鋁金屬的設備和方法，并且更特別地，本發(fā)明涉及通過使用析氧陽極和鋁可潤濕陰極的電解作用來生產鋁金屬的設備和方法。

背景技術

在鋁的商業(yè)生產中采用Hall-Heroult電解池來從氧化鋁生產鋁金屬，該氧化鋁溶解在熔融電解質(冰晶石“浴”)中并通過使用可消耗碳素陽極的DC電流來減少。用于熔煉氧化鋁的傳統(tǒng)方法和設備利用緩慢消耗并產生CO₂、即“溫室氣體”的碳素陽極。傳統(tǒng)的陽極形狀和尺寸也限制了反應物(溶解的氧化鋁)的電解作用，該反應物行進至陽極底部的表面以用于反應。這將增加被稱為“陽極效應”的現象的頻率，該“陽極效應”導致CF4的產生，CF4是另一種受管制的“溫室”氣體。除了傳統(tǒng)的商業(yè)鋁冶煉設備之外，現有技術還包括其中陽極和陰極具有豎向取向的鋁冶煉設備設計，例如，如在Dawless的標題為“Molten Salt BathCirculation Design For An Electrolytic Cell(用于電解池的熔鹽浴循環(huán)設計)”美國專利No.5,938,914中所描述的，該文獻的全部內容在此通過參引并入本文。盡管如此，替代性電極和鋁冶煉設備設計仍然是該領域的關注點。

發(fā)明內容

在一些實施方式中，電解池包括：至少一個陽極模塊，該至少一個陽極模塊具有多個陽極，其中，該多個陽極中的每個陽極是析氧電極；至少一個陰極模塊，該至少一個陰極模塊與陽極模塊相對，其中，該至少一個陰極模塊包括多個豎向陰極，其中，該多個陽極中的每個陽極和該多個豎向陰極中的每個豎向陰極在其上具有垂直取向且彼此間隔開的表面。其中，陰極被熔融鋁潤濕，并且其中，至少一個陰極模塊聯(lián)接至電解池的底部；池貯存器；設置在池貯存器內的電解質；以及池底部，該池底部支承陰極模塊，其中，池底部包括第一上表面、第二上表面和通道，其中多個豎向陰極從上表面向上延伸，其中多個豎向陰極完全浸沒在電解質中，其中至少一個陰極塊位于多個豎向陰極下方，其中第一上表面和第二上表面被構造成將電解池中產生的基本上所有液態(tài)鋁引導至通道，并且其中通道被構造成從上表面接納液態(tài)鋁。

在一些實施方式中，池底部的上表面具有第一上表面和第二上表面，在第一上表面和第二上表面之間具有通道。

在一些實施方式中，通道與電解池的第一側壁和第二側壁等距離地定位。

在一些實施方式中，電解池還包括位于電解池的第一側壁或第二側壁中的至少一者附近的槽。

在一些實施方式中，第一上表面從電解池的第一側壁朝向通道傾斜。

在一些實施方式中，第一上表面從豎向陰極表面傾斜到第二上表面，并且其中，第二上表面從電解池的側壁朝向通道傾斜。

在一些實施方式中，第一上表面和第二上表面從電解池的側壁傾斜到通道。

在一些實施方式中，第一上表面包括從豎向陰極的表面朝向第二上表面延伸的第一下降線。

在一些實施方式中，第一上表面沿著從豎向陰極的表面到第二上表面的第一下降線具有0到60度的斜率。