本发明专利技术用于生产铝的电解池(1)包括一个槽壳(2)、一个地板(4)，该地板支承多个阴极块(6，7)，每个阴极块(6，7)均由一个电导体(8)横穿。此外，该地板(4)具有第一表面(40)和第二表面(42)，用于支承阴极块(6，7)，该第一表面(40)与该第二表面(42)在该电解池(1)的纵向方向上交替。每个第一表面(40)均被安排在比相邻的第二表面(42)的高度更高的高度，使得通过第一表面(40)支承的阴极块(6)相对于通过第二表面(42)支承的阴极块(7)提高。最后，提高的阴极块(6)具有一个显露部分(60)，该显露部分(60)在通过第二表面(42)支承的相邻的阴极块(7)的上表面(70)之上延伸。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】具有锯齿状的地板的电解池本专利技术涉及一种用于生产铝的电解池以及一种包括此电解池的铝厂。按照惯例，使用霍尔-赫鲁特(Hall-Hgroult)方法通过电解在铝厂中生产铝。为此，使用电解池，其包括槽壳(caisson)和耐火材料的衬里。电解池还包括阴极块和阳极块，阴极块安排在槽壳底部的耐火衬里上，由导电棒穿过以收集电解电流且将电解电流引导到下一个电解池；阳极块悬吊于阳极框架且部分地浸入电解浴中，处在阴极块之上。随着反应进行，形成一个覆盖阴极块的液体铝层。铝厂按照惯例包括串联连接的且由电解电流横穿的数百个电解池。此电解电流可能达到数十万安培且导致创建强磁场。此磁场的竖向分量与穿过该铝层的电流电路中的变化结合且设定后者的移动。在该磁场的作用下，该铝层倾向于以波浪的形式移动。这些波浪被称为磁流体动力(MHD)不稳定性。该铝层的此波浪运动需要阳极和阴极之间的最小距离(极间距离)。但是极间距离越大，能量消耗越大，且因此产量越低。因此，已经开发了打碎铝波的多种解决方案。解决方案之一，具体地从专利文献US5683559已知的，包括:机械加工阴极块的上表面，以便创建凹口或交替的且大体上平行的突出物和凹槽，以形成阻碍铝波移动的障碍从而降低铝波的幅度。然而，由于机械加工操作本身且还由于机械加工操作所导致的材料损耗，因此此解决方案是昂贵的。此外，阴极块的此锯齿状的设计使清洁操作复杂。在突出物之间形成的凹槽的低的相对宽度使来自池运行中的材料易于积累，形成通常所称的淤渣，淤渣堵塞凹槽，使得不能够通过常规清洁工具(诸如，相对较宽的硬外皮铲)清除淤渣，因为它通常大体上等于阳极块的宽度。鉴于形成在两个相邻的凹槽之间的突出物的宽度小，还存在破坏这些突出物的风险。专利文献US2012/0279054提出不同厚度的交替的阴极块以减少电解浴和铝层之间的界面不稳定性。然而，可以容易理解，此额外的厚度导致充当突出物的阴极块的额外的材料成本，鉴于每个池的阴极块的数目以及每个铝厂的池的数目(通常数百个)，此材料成本相当大。此外，穿过较小厚度的阴极块的导电棒和穿过较大厚度的阴极块的导电棒之间的电分布不平衡，这是由于在较大厚度的阴极块中电解电流必须穿过更长长度的阴极材料，该阴极材料通常是碳棒。此外，电流密度峰值可能出现在较大厚度的阴极块的特定部分处，其导致这些阴极块(具体地是阴极块的侧，在此电流线路倾向于集中)快速腐蚀，这意味着提出的碎波器系统具有相对较短的使用寿命。因此，本专利技术寻求通过提供一种电解池来克服这些缺点中的一些或全部，该电解池具有更好的导电棒间电分布，具有受控的制造成本和维护成本，便于清洁操作且禁得住电腐蚀，同时限制MHD不稳定性。为此，本专利技术涉及一种用于生产铝的电解池，其包括一个槽壳且具有一个地板，在该地板上安排多个阴极块，所述阴极块优选地由含碳材料制成，每个阴极块均由至少一个用于收集电解电流的纵向电导体横穿，以将该电解电流从槽壳导引到一个单独的电解池，其特征在于，该地板具有第一阴极块支撑表面以及第二阴极块支撑表面，第一表面与第二表面在该电解池的纵向方向上交替，每个第一表面均被安排在比相邻的第二表面的高度更高的高度，使得通过第一表面支承的阴极块相对于通过第二表面支承的阴极块提高，如此提高的阴极块具有一个显露部分，该显露部分在通过第二表面支承的相邻的阴极块的上表面之上延伸。因此，按照垂直于该池的横向方向(S卩，垂直于阴极块延伸的方向)的截面视图，根据本专利技术的电解池具有锯齿状的地板，该锯齿状的地板使得阴极块或更具体地它们的基部能够被提高，以使一部分显露在其他阴极块之上;此部分能够破坏因MHD不稳定性生成的铝波，而无需机械加工阴极块并且没有额外的材料成本。此外，用相同或大体上相同高度的阴极块，电平衡恰当且更容易实现。阴极块(不论提高的或未提高的)实际上在尺度上类似。仅安置它们的地板的高度使它们相互区分。根据一个实施方案，该电解池包括一一具体地当在运行中时一一一个液体铝层，该液体铝层覆盖阴极块且具有一个在通过第一表面支承的提高的阴极块的上表面之上高度介于3cm到25cm处的表面。根据一个实施方案，该显露部分具有通过电绝缘装置覆盖的至少一侧。此特征提供的优点是，通过防止由于位于该显露部分的侧处的电流密度峰值造成的腐蚀，增加该显露部分的寿命，且因此增加碎波器系统的寿命。根据一个有利的实施方案，每个未提高的阴极块在其上表面的一个边缘上具有一个侧向突出物，该侧向突出物被安排成与相邻的提高的阴极块的显露部分的所述至少一侧相对，使得该电绝缘装置被插入在该侧向突出物和该相邻的提高的阴极块的显露部分的所述至少一侧之间。此特征提供的优点是为电绝缘装置提供保护，具体地抵抗通过移动液体铝造成的磨损，从而又进一步增加显露部分的寿命。“未提高的阴极块”意指安置在所述第二表面中的一个上的阴极块。“提高的阴极士夬”意指安置在所述第一表面中的一个上的阴极块。有利地，该侧向突出物具有一个上表面，该上表面被安排在与该相邻的提高的阴极块的上表面大体上相同的高度。根据一个具体实施方案，未提高的阴极块的所述至少一个电导体与通过侧向突出物和未提高的阴极块的上表面形成的拐角之间的最短距离D1与相邻的提高的阴极块的所述至少一个电导体和这个或这些相邻的提高的阴极块的上表面的纵向边缘中的一个之间的最短距离D2大体上相同。此尺度特征有助于用最大化有效阴极表面提供最佳电分布。根据一个实施方案，提高的阴极块和未提高的阴极块相同。根据一个实施方案，提高的阴极块由单个件制成。根据另一个实施方案，提高的阴极块由一个上块(该上块优选地由含碳材料制成)被附接和粘合到一个下块(该下块优选地由含碳材料制成且安置在第一表面中的一个上)而接合地形成。有利地，该上块借助于导电胶粘合到该下块。有利地，该上块对应于该显露部分。根据一个实施方案，该显露部分包括至少一个重叠的边缘，所述至少一个重叠的边缘被安排成覆盖一个相邻的未提高的阴极块的上表面的一部分，所述至少一个重叠的边缘借助于电绝缘胶粘合到此相邻的未提高的阴极块的上表面。此实施方案有利地消除可能在提高的阴极块的侧上出现的电流，以防止它被腐蚀，因此延长碎波器系统的寿命。优选地，所述至少一个重叠的边缘在与显露部分的高度大体上相同的距离上覆盖相邻的未提尚的阴极块。根据一个实施方案，该电解池包括多个阳极块，每个阳极块被安排成完全在提高的阴极块的显露部分之上或在未提高的阴极块的上表面之上，使得每个阳极块可以安置在一个其被布置于之上的大体上平面的阴极表面上。这有利地使阳极块平直地(plat)放置在大体上平面的阴极表面上以用于启动且更具体地用于预热该电解池。这导致更均匀的预热。根据一个可能性，提高的阴极块的上表面与提高的阴极块的所述至少一个电导体之间的最短距离E2小于显露部分的一侧与该提高的阴极块的所述至少一个电导体之间的最短距尚卩2。此设计也有助于抵抗在显露部分的侧上出现电流密度峰值。根据一个有利的可能性，未提高的阴极块的上表面与该未提高的阴极块的所述至少一个电导体之间的最短距离E1小于相邻的提高的阴极块或所述相邻的提高的阴极块中的一个的显露部分的一侧与此提高的阴极块的所述至少一个电导体之间的最短距离F2。根据一个实施方案，提高的阴极块的上表面与这些提高的阴极块的本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于生产铝的电解池(1)，包括一个槽壳(2)且具有一个地板(4)，在该地板上安排多个阴极块(6，7)，所述阴极块优选地由含碳材料制成，每个阴极块(6，7)均由至少一个用于收集电解电流的纵向电导体(8)横穿，以将该电解电流从槽壳(2)导引到一个单独的电解池，其特征在于，该地板(4)具有第一阴极块(6)支撑表面(40)以及第二阴极块(7)支撑表面(42)，第一表面(40)与第二表面(42)在该电解池(1)的纵向方向上交替，每个第一表面(40)均被安排在比相邻的第二表面(42)的高度更高的高度，使得通过第一表面(40)支承的阴极块(6)相对于通过第二表面(42)支承的阴极块(7)提高，由此提高的阴极块(6)具有一个显露部分(60)，该显露部分(60)在通过第二表面(42)支承的相邻的阴极块(7)的上表面(70)之上延伸。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·巴德特，S·瑞纳乌迪尔，
申请(专利权)人：力拓艾尔坎国际有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA
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