用于熔融氧化物电解的系统和方法技术方案

根据本技术的冶金组件和系统可以包括耐火容器，该耐火容器包括侧部和基部。基部可以限定居中位于在基部内的多个孔。侧部和基部可以至少部分地限定耐火容器的内部容积。组件可以包括盖，所述盖与耐火容器可移除地联接并且构造成与耐火容器形成密封。盖可以限定贯穿盖的多个孔。组件还可以包括靠近耐火容器的基部的集电器。集电器可以包括设置在居中位于基部内的多个孔内的导电延伸部。

System and method for molten oxide electrolysis

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于熔融氧化物电解的系统和方法
本技术涉及其中可以执行电解处理的系统和部件以及利用这些系统的方法。更特别地，本技术涉及用于执行熔融氧化物电解或其他冶金操作的处理系统。
技术介绍
冶金容器和系统用于各种各样的处理，包括金属熔炼和精炼操作，例如，所述金属熔炼和精炼操作可以包括熔炼和熔融氧化物电解。进行此类处理的容器和系统通常是围绕特定的处理原理、金属产品和金属原料设计并且不能用于多种金属或用于多种处理操作。另外，系统的操作可能会基于所使用的材料以及系统的固定尺寸和操作特性而受到限制。许多冶金操作局限于特定的温度或能源，因此可能不适合处理或精炼许多不同的有用金属和材料。这些系统的最终操作可能由于连续的停工以进行出炉或供给原料、电极更换操作或温度和/或生产率波动而效率低下。因此，存在对可用于以有效方式处理多种金属和材料的改进的容器和系统的需求。通过本技术解决这些和其他需求。
技术实现思路
根据本技术的冶金组件和系统可以包括耐火容器，该耐火容器包括侧部和基部。基部可以限定在基部内居中定位的多个孔。侧部和基部可以至少部分地限定耐火容器的内部容积。组件可以包括盖，例如耐火盖，所述盖与耐火容器可移除地相联接并且构造成与耐火容器形成密封。盖可以限定贯穿盖的多个孔。组件还可以包括靠近耐火容器的基部的集电器。集电器可以包括位于在基部内居中定位的所述多个孔内的导电延伸部。在各实施例中，冶金组件可以包括联接在贯穿盖限定的多个孔中的第一孔周围的气体密封件。气体密封件可以构造成接收可移动的阳极并使该可移动的阳极穿过所述气体密封件和贯穿盖限定的第一孔。气体密封件可以构造成限制气体从耐火容器通过贯穿盖限定的多个孔中的第一孔释放。贯穿盖限定的多个孔可以包括：排气孔，所述排气孔的尺寸被设计成分配来自耐火容器的气体；以及进料孔，所述进料孔的尺寸被设计成将材料分配到耐火容器中。耐火容器可以包括至少部分地限定耐火容器的侧壁的粉末层。耐火容器还可以包括限定耐火容器的基部的相容层。相容层也可以至少部分地限定耐火容器的侧壁。耐火容器可以包括至少两层材料。外层可以包括隔热(insulating)材料。内层可以包括构造成与包含在耐火容器的内部容积内的电解质化学相容的材料。耐火容器还可以包括中间材料层，该中间材料层定位成限定耐火容器的内部容积的至少一部分。内层的特征可以在于其导热率低于或为约25W/(m·K)。隔热层的特征可以在于其导热率低于或为约5W/(m·K)。本技术还涵盖冶金系统。该系统可以包括耐火容器。该系统可以包括盖，所述盖与耐火容器可移除地联接并且构造成与耐火容器形成密封。盖可以限定贯穿盖的多个孔。所述系统还可以包括电极支撑组件。电极支撑组件可以包括可竖直平移的保持器。可竖直平移的保持器可以构造成与电极联接并且将电极与电源电联接。冶金系统还可以包括系统基部，该系统基部包括平台，耐火容器可以被支撑在该平台上。该系统还可以包括位于平台和系统基部之间的集电器。集电器可以与耐火容器机械地联接。电极支撑组件还可以包括柱，所述柱可以包括竖直轨道。电极支撑组件还包括与轨道可移动地联接的台车。电极支撑组件还可以包括将可竖直平移的保持器与台车联接的桁架。桁架可以是或包括弯曲桁架，该弯曲桁架从台车处的第一端延伸到第二端，可竖直平移的保持器可以在该第二端处被联接。弯曲桁架的第二端可以使可竖直平移的保持器定位成围绕竖直轴线与盖的孔轴向对准。所述系统还可以包括通过可竖直平移的保持器与电极电联接的第一电源。该系统还可以包括与台车电联接的第二电源。在各实施例中，电极可以是阳极。阳极的第一端可以在由耐火容器限定的内部容积内延伸穿过气体密封件。阳极的远侧部分可以与可竖直平移的保持器联接。本技术还可以涵盖另外的冶金系统。该系统可以包括耐火容器。该系统还可以包括盖，所述盖与耐火容器可移除地联接并且构造成与耐火容器形成密封。盖可以限定贯穿盖的多个孔。多个孔中的第一孔可以包括排气端口。所述系统可以包括电极支撑组件。该系统还可以包括与盖的排气端口联接的排气系统。排气系统可以构造成氧化从耐火容器接收的流出物。贯穿盖限定的多个孔中的第二孔可以包括进料端口。冶金系统还可以包括与进料端口联接的进料系统。进料系统可以构造成将材料提供到耐火容器中。与常规技术相比，这种技术可以提供许多好处。例如，与常规系统相比，该技术可以产生可以在更宽的温度和能量范围内操作的冶金系统和组件。另外，与效率较低的分批处理相反，本技术可以以连续过程使用。结合以下描述和附图更详细地描述了这些和其他实施例以及它们的优点和特征中的许多优点和特征。附图说明通过参照说明书的其余部分和附图，可以实现对所公开的实施例的性质和优点的进一步理解。图1示出了根据本技术的实施例的示例性冶金组件的示意性横截面图；图2示出了根据本技术的实施例的示例性冶金容器盖的示意性俯视图；图3示出了根据本技术的实施例的冶金容器的示意性横截面图；图4示出了根据本技术的实施例的集电器的示意性透视图；图5示出了根据本技术的实施例的示例性冶金系统的示意性透视图；图6示出了根据本技术的实施例的示例性冶金系统的示意性透视图；图7示出了利用根据本技术的冶金系统的示例性方法中的选定操作；这些图中的一些图作为示意图包含在内。应当理解的是附图仅用于说明目的，除非特别说明按比例绘制，否则不应视为按比例绘制。另外，作为示意图，提供附图以帮助理解并且与真实表示相比可能不包括所有方面或信息，并且出于说明目的，附图可以包括被放大的素材。在附图中，类似部件和/或特征可以具有相同的数字参考标记。此外，可以通过在参考标记之后加上区分类似部件和/或特征的字母来区分相同类型的各种部件。如果在说明书中仅使用第一数字参考标记，则该描述适用于具有相同第一数字参考标记的类似部件和/或特征中的任何一个，而与字母后缀无关。具体实施方式在冶金处理中，例如，可以使用来自热源或电源的高热量处理各种材料，包括金属和含金属的材料。这些材料的熔点可能远远超过1000℃，因此容器和与熔融材料接触的任何相关部件可能会传导异常高的温度。许多系统使用冷冻的电解质外壳运行，所述电解质外壳可以保护单元(cell)的壁免受最高温度的侵害以及保护内壁免受电解成分的化学侵蚀。常规单元可能受到容器或整个系统设置的限制。例如，许多设计需要完全停止才能提取固化的产品。另外，电极之一(例如，阳极)的消耗可能会停止操作以及停止系统内目标物质的完全还原，这可能需要执行额外的批次。常规系统已经通过大体接受系统本身的局限性或效率低下来解决这些问题。另一方面，本技术利用了系统构造和操作原理，该系统构造和操作原理允许单元连续操作以产生各种目标材料。转向图1A，示出了根据本技术的实施例的示例性冶金组件100的横截面图。组件及其组成部件可用于以多种方式产生热量以熔融容纳在其中的材料。可以通过对容器施加高温来产生热量，也可以通过电能获得或产生热量。组件100可以包括耐火容器110，所述耐火容器包括侧部112本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冶金组件，包括：/n耐火容器，所述耐火容器包括侧部和基部，其中，所述基部限定居中位于所述基部内的多个孔，并且其中，所述侧部和所述基部至少部分地限定所述耐火容器的内部容积；/n盖，所述盖与所述耐火容器可移除地联接并且构造成与所述耐火容器形成密封，其中，所述盖限定了贯穿所述盖的多个孔；和/n靠近所述耐火容器的所述基部的集电器，其中，所述集电器包括导电延伸部，所述导电延伸部设置在居中位于所述基部内的所述多个孔内。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170918 US 62/559,8601.一种冶金组件，包括：
耐火容器，所述耐火容器包括侧部和基部，其中，所述基部限定居中位于所述基部内的多个孔，并且其中，所述侧部和所述基部至少部分地限定所述耐火容器的内部容积；
盖，所述盖与所述耐火容器可移除地联接并且构造成与所述耐火容器形成密封，其中，所述盖限定了贯穿所述盖的多个孔；和
靠近所述耐火容器的所述基部的集电器，其中，所述集电器包括导电延伸部，所述导电延伸部设置在居中位于所述基部内的所述多个孔内。


2.根据权利要求1所述的冶金组件，还包括气体密封件，所述气体密封件围绕贯穿所述盖限定的所述多个孔中的第一孔被联接，其中，所述气体密封件构造成接收可移动的阳极并使所述可移动的阳极穿过所述气体密封件和贯穿所述盖限定的第一孔。


3.根据权利要求2所述的冶金组件，其中，所述气体密封件构造成限制气体从所述耐火容器通过贯穿所述盖限定的所述多个孔中的所述第一孔释放。


4.根据权利要求1所述的冶金组件，其中，贯穿所述盖限定的所述多个孔包括排气孔和进料孔，所述排气孔的尺寸设计成分配来自所述耐火容器的气体，所述进料孔的尺寸设计成将材料分配至所述耐火容器中。


5.根据权利要求1所述的冶金组件，其中，所述耐火容器包括至少部分地限定所述耐火容器的侧壁的粉末层以及限定所述耐火容器的基部的相容层，并且其中，所述相容层也至少部分地限定所述耐火容器的侧壁。


6.根据权利要求1所述的冶金组件，其中，所述耐火容器包括至少两层材料，其中，外层包括隔热材料，并且其中，内层包括构造成与容纳在所述耐火容器的所述内部容积中的电解质化学相容的材料。


7.根据权利要求6所述的冶金组件，其中，所述耐火容器还包括中间层材料，所述中间层材料定位成限定所述耐火容器的所述内部容积的至少一部分。


8.根据权利要求6所述的冶金组件，其中，所述内层的特征在于其导热率低于或为约25W/(m·K)。


9.根据权利要求6所述的冶金组件，其中，所述隔热材料的特征在于其导热率低于或为约5W/(m·K)。


10.一种冶金系统，包括：
耐火容器；和
电极支撑组件，其中，所述电极支撑组件包括可竖直平移的保持器...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·海尔斯，G·兰伯特，M·亨伯特，R·布拉德肖，
申请(专利权)人：波士顿电冶公司，
类型：发明
国别省市：美国;US