[發(fā)明專利]以氣態(tài)氯化鋁為原料熔鹽電解制備鋁的裝置及氯化鋁給料方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010108058.3
• 申請(qǐng)日: 2020-02-21
• 公開（公告）號(hào): CN111321426B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王兆文;高炳亮;胡憲偉;石忠寧;陶文舉;劉風(fēng)國(guó);楊酉堅(jiān);劉愛民;于江玉;關(guān)月超;王壯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): C25C3/18
• 分類號(hào): C25C3/18;C25C3/14;C25C3/12;C25C3/08;C25C3/20
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

1.一種以氣態(tài)氯化鋁為原料熔鹽電解制備鋁的裝置，其特征在于，該以氣態(tài)氯化鋁為原料熔鹽電解制備鋁的裝置是為以氣態(tài)氯化鋁為原料熔鹽電解制備鋁的電解槽，該電解槽為多室槽，其包括殼體，殼體密閉形成腔體，在殼體上端設(shè)置有氯氣出口，在殼體腔體的下部為儲(chǔ)鋁區(qū)域；儲(chǔ)鋁區(qū)域上方的腔體為電解區(qū)域，在電解區(qū)域內(nèi)，從上至下，分布設(shè)置有電極組，電極組中的各個(gè)電極將電解區(qū)域分割形成多個(gè)電解室；電極組分為陰極、陽(yáng)極和雙極性電極，在電極組上端為陽(yáng)極，電極組下端為陰極，在陰極和陽(yáng)極之間設(shè)置有N個(gè)雙極性電極，其中，N為大于等于1的正整數(shù)；雙極性電極上部為陰極端，下部為陽(yáng)極端；在陰極和雙極性電極的陰極端內(nèi)部設(shè)有氣態(tài)AlCl₃通氣槽，在每個(gè)氣態(tài)AlCl₃通氣槽內(nèi)，向陰極和雙極性電極的陰極端表面設(shè)置有多個(gè)分布式給料管道，用于和電極上方的電解室相通，多個(gè)氣態(tài)AlCl₃通氣槽通過總給料管道和氣態(tài)AlCl₃入口連通；其中，分布式給料管道的通孔總面積占陰極端或陰極的面積百分比為10-30%。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以氣態(tài)氯化鋁為原料熔鹽電解制備鋁的裝置，其特征在于，在陽(yáng)極和雙極性電極的陽(yáng)極端設(shè)置有多個(gè)凹槽，用于避免陽(yáng)極和陽(yáng)極端電解產(chǎn)生的氯氣形成大氣泡，通過凹槽的作用，增加氣泡的逸出速率。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以氣態(tài)氯化鋁為原料熔鹽電解制備鋁的裝置，其特征在于，所述的以氣態(tài)氯化鋁為原料熔鹽電解制備鋁的裝置中，在陰極和雙極性電極的陰極端設(shè)置一層二硼化鈦層，用于改善陰極電解產(chǎn)生的鋁液與陰極和陰極端的濕潤(rùn)性，使得生成的鋁液更好的平鋪在陰極和陰極端表面。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以氣態(tài)氯化鋁為原料熔鹽電解制備鋁的裝置，其特征在于，電極組中相鄰兩個(gè)電極的垂直距離為極距，極距控制在5-10mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以氣態(tài)氯化鋁為原料熔鹽電解制備鋁的裝置，其特征在于，電解槽殼體為雙層材質(zhì)，外層為不銹鋼層，內(nèi)層為保溫層，保溫層材質(zhì)為輕質(zhì)保溫磚或耐火磚；

在電解區(qū)域內(nèi)壁設(shè)置有非導(dǎo)電性耐火材料層，非導(dǎo)電性耐火材料層為碳化硅層或者塞隆陶瓷材料。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以氣態(tài)氯化鋁為原料熔鹽電解制備鋁的裝置，其特征在于，當(dāng)以氣態(tài)氯化鋁為原料熔鹽電解制備鋁的電解槽為方形電解槽時(shí)，電極組中的每個(gè)電極通過吊臂和/或耐火柱支撐固定在殼體腔體內(nèi)；在每個(gè)電極和殼體內(nèi)表面留設(shè)有空隙；所述的電極組中的電極和水平方向有傾角，傾角的角度為1.5°~30°；

當(dāng)以氣態(tài)氯化鋁為原料熔鹽電解制備鋁的電解槽為圓柱形電解槽時(shí)，電極組中的每個(gè)電極為凹型錐盤結(jié)構(gòu)或凸型倒錐盤結(jié)構(gòu)，當(dāng)為凹型錐盤結(jié)構(gòu)時(shí)，其上下表面均由圓周向中心向下成錐度，錐角為120°~177°；當(dāng)為凸型倒錐盤結(jié)構(gòu)時(shí)，其上下表面均由圓周向中心向上成錐度，錐角為120°~177°；電極組中的每個(gè)電極通過吊臂和/或耐火柱支撐固定在殼體腔體內(nèi)，每個(gè)電極和殼體內(nèi)表面留設(shè)有空隙，每個(gè)電極中心處設(shè)置有通孔。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以氣態(tài)氯化鋁為原料熔鹽電解制備鋁的裝置，其特征在于，所述的雙極性電極為炭材料雙極性電極，陰極為炭材料陰極，陽(yáng)極為炭材料陽(yáng)極。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以氣態(tài)氯化鋁為原料熔鹽電解制備鋁的裝置，其特征在于，所述的以氣態(tài)氯化鋁為原料熔鹽電解制備鋁的裝置中，在儲(chǔ)鋁區(qū)域的殼體側(cè)壁上設(shè)置有出鋁口或在儲(chǔ)鋁區(qū)域設(shè)置有出鋁管道，出鋁管道的進(jìn)鋁口設(shè)置在儲(chǔ)鋁區(qū)域，并浸沒在金屬液態(tài)鋁中，出鋁管道的出鋁口設(shè)置在殼體腔體外部；金屬液態(tài)鋁通過設(shè)置在電解槽下端的出鋁口排出，或通過設(shè)置的出鋁管道，由泵抽出。