用于启动电解槽的系统和方法技术方案

公开了一种用于启动电解槽的系统和方法。该系统和方法特别适合于在槽中安装预热的阳极之前预热具有阴极的电解槽或釜以用于金属(例如，铝)的生产。该系统包括替换阳极组件安装在槽中的一个或多个电加热器，并且该系统可以与干浴或液体熔融浴(例如，冰晶石)一起使用。优选地，通过与阳极组件一样多的槽预热器预热槽。优选地，通过在釜的汇流排中可用的电流为槽预热器供电。由于优选地适合于预热与惰性阳极或析氧阳极一起工作的槽，因此本发明专利技术是环境友好的。此外，该启动方法允许优化/降低启动电解槽所需的时间，同时确保材料位于槽内。同时确保材料位于槽内。同时确保材料位于槽内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于启动电解槽的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请主张2020年5月1日在美国专利与商标局提交的标题为“用于启动电解槽的系统和方法”的美国临时专利申请第63/018,680号的优先权，该专利申请的内容作为参考并入本文。


[0003]本专利技术一般地涉及用于启动电解槽的系统及其方法，如在(例如)用于生产金属，如铝的预热槽中安装阳极组件前预热槽或釜。

技术介绍

[0004]在具有用于铝电解生产的碳阳极的常规Hall
‑
Heroult槽中，在启动前使用位于阳极和阴极之间起到电阻作用的含碳材料床，通过气体或燃料燃烧器(电路打开)或者通过焦耳效应(电路关闭)预热槽。
[0005]含碳电阻床的使用与用于惰性电极，如惰性阳极或析氧阳极制备的电极材料化学不相容。此外，当浴在预热结束时将熔融时，含碳床的疏松颗粒将漂浮在浴中并且可以对阳极寿命具有不利影响。
[0006]气体或燃料直接加热的使用不适用于其内衬可能包括一些对热冲击敏感的材料的惰性阳极槽，因为考虑到电解槽的几何形状，难以防止火焰与材料接触并因此难以在整个槽中确保光滑且受控加热的曲线和均一的温度。
[0007]因此，在金属，如铝的生产中，需要可以与惰性电极，如析氧阳极一起使用的新型预热系统以及用于预热和启动电解槽的方法。

技术实现思路

[0008]一般地，通过用于预热通常用于金属，如铝的电解生产的电解槽的新系统和方法以及使用该系统或方法用于启动电解槽的新方法减轻了现有技术缺点。
[0009]本专利技术首先涉及用于预热电解槽的预热系统。电解槽包括至少一个阴极组件并且被配置为接纳至少一个阳极组件和用于金属的电解生产的电解浴。预热系统包括至少一个电加热器，该至少一个电加热器被配置为安装在电解槽中替换至少一个阳极组件以用于在将至少一个阳极组件安装到槽中之前预热槽。
[0010]根据优选实施方式，至少一个电加热器被配置为：一旦安装在浴中，提供与至少一个阳极组件的电阻R
AA
相等的电阻R
CH
，从而电解槽的电分布和热分布在由至少一个阳极组件替换至少一个电加热器期间保持平衡。
[0011]根据另一个优选实施方式，至少一个电加热器被配置为：一旦安装在浴中，提供调节至与至少一个阳极组件的电阻R
AA
相等的可变电阻R
CH
，从而电解槽的电分布和热分布在由至少一个阳极组件替换至少一个电加热器期间保持平衡。
[0012]根据优选实施方式，电解槽被配置为接纳N
AA
个至少一个阳极组件，其中N
AA
≥1，预
热系统则包括N
CH
个至少一个电加热器，其中N
CH
≥1。至少一个电加热器中的每一个被配置为替换至少一个阳极组件来安装在电解槽中，其中N
CH
＝N
AA
；并且至少一个电加热器中的每一个还包括可操作地连接至至少一个电加热器中的每一个的电源模块以用于通过电流为至少一个电加热器供电，以用于预热电解槽。
[0013]根据优选实施方式，电源模块被配置为将电解槽的主汇流排连接至至少一个电加热器中的每一个以用于提供在主汇流排中可用的电流。
[0014]根据优选实施方式，预热系统具有由电流的电流强度A和N
CH
个槽加热器的电阻R
CH
所施加的功率P，其中P＝(R
CH
/N
CH
)*A2，则P大于加热槽所需的功率，从而产生过剩的能量，槽则被配置为排出过剩的热量。
[0015]根据优选实施方式，预热系统还包括位于预热系统顶部的至少一个电阻以排出过剩的热量。
[0016]根据优选实施方式，阴极组件和阳极组件分别包括多个垂直阴极和垂直阳极。
[0017]根据优选实施方式，如本文所定义的预热系统还可以用于维持预热的槽的温度。
[0018]根据优选实施方式，如本文所定义的预热系统还可以用于在金属生产期间替换电解槽的至少一个阳极组件中的一个有缺陷的阳极组件并且用于维护和/或替换有缺陷的阳极组件。
[0019]根据优选实施方式，待生产的金属是铝，并且至少一个阳极组件包括惰性阳极或析氧阳极。
[0020]本专利技术还涉及用于预热电解槽的方法，电解槽包括至少一个阴极组件并且被配置为接纳至少一个阳极组件和用于铝电解生产的电解浴。方法包括以下步骤：用替换至少一个阳极组件的、安装在电解槽中的至少一个电加热器预热电解槽。
[0021]根据优选实施方式，如本文所定义的方法还可以包括以下步骤：一旦已达到电解槽的给定温度，则在电解槽中引入电解浴；并且用至少一个阳极组件替换至少一个电加热器。
[0022]根据优选实施方式，预热电解槽的步骤可以包括以下步骤：在浴中提供与至少一个阳极组件的电阻R
AA
相等或几乎相等的电阻R
CH
，从而槽的电分布和热分布在通过阳极组件替换电加热器期间保持平衡。
[0023]根据优选实施方式，预热电解槽的步骤可以包括以下步骤：向至少一个电加热器提供可变电阻R
CH
；并且一旦安装在浴中，则调节可变电阻R
CH
直至等于至少一个阳极组件的电阻R
AA
，从而电解槽的电分布和热分布在通过至少一个阳极组件替换至少一个电加热器期间保持平衡。
[0024]根据优选实施方式，电解槽被配置为接纳N
AA
个至少一个阳极组件，其中N
AA
≥1，方法包括以下步骤：在电解槽中安装N
CH
个电加热器，其中N
CH
≥1，以替换至少一个阳极组件，其中N
CH
＝N
AA
；并且通过电流为至少一个电加热器中的每一个供电以用于加热电解槽。
[0025]根据优选实施方式，为至少一个电加热器中的每一个供电的步骤包括以下步骤：将在电解的主汇流排中可用的电流提供给至少一个电加热器中的每一个。
[0026]根据优选实施方式，如本文所定义的方法还可以在电解槽的预热期间包括以下步骤：从槽排出过剩的热量。
[0027]根据优选实施方式，如本文所定义的方法还可以包括以下步骤：通过为替换至少
一个阳极组件的、安装在电解槽中的至少一个电加热器中的至少一个供电，维持预热槽的温度。
[0028]根据优选实施方式，如本文所定义的方法还可以包括以下步骤：在金属生产期间替换电解槽的至少一个阳极组件中的一个有缺陷的阳极组件以用于维护和/或替换有缺陷的阳极组件。
[0029]根据优选实施方式，通过如本文所定义的方法生产的金属是铝，并且至少一个阳极组件包括多个惰性阳极或析氧阳极，更优选地根据电极的垂直构造。
[0030]本专利技术还涉及启动用于生产金属的电解槽的方法，电解槽包括至少一个阴极组件并且被配置为接纳至少一个阳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于预热电解槽的预热系统，所述电解槽包括至少一个阴极组件并且被配置为接纳至少一个阳极组件和用于金属的电解生产的电解浴，其中，所述预热系统包括：至少一个电加热器，所述至少一个电加热器被配置为安装在所述电解槽中替换所述至少一个阳极组件以用于在将所述至少一个阳极组件安装到所述槽中之前预热所述槽。2.根据权利要求1所述的预热系统，其中，所述至少一个电加热器被配置为：一旦安装在所述浴中，提供与所述至少一个阳极组件的电阻R
AA
相等的电阻R
CH
，从而所述电解槽的电分布和热分布在由所述至少一个阳极组件替换所述至少一个电加热器期间保持平衡。3.根据权利要求1所述的预热系统，其中，所述至少一个电加热器被配置为：一旦安装在所述浴中，提供调节至与所述至少一个阳极组件的电阻R
AA
相等的可变电阻R
CH
，从而所述电解槽的电分布和热分布在由所述至少一个阳极组件替换所述至少一个电加热器期间保持平衡。4.根据权利要求1至3中任一项所述的预热系统，其中，所述电解槽被配置为接纳N
AA
个至少一个阳极组件，其中N
AA
≥1，所述预热系统则包括：N
CH
个至少一个电加热器，其中N
CH
≥1，所述至少一个电加热器中的每一个被配置为安装在所述电解槽中替换所述至少一个阳极组件，其中N
CH
＝N
AA
；并且，所述预热系统还包括：电源模块，所述电源模块能操作地连接至所述至少一个电加热器中的每一个以用于以电流为所述至少一个电加热器供电，以用于预热所述电解槽。5.根据权利要求4所述的预热系统，其中，所述电源模块被配置为将所述电解槽的主汇流排连接至所述至少一个电加热器中的每一个以用于提供在所述主汇流排中可用的电流。6.根据权利要求5所述的预热系统，其中，所述预热系统具有由电流的电流强度A和N
CH
个槽加热器的电阻R
CH
所施加的功率P，其中P＝(R
CH
/N
CH
)*A2，P大于加热所述槽所需的功率，从而产生过剩的能量，所述槽则被配置为排出过剩的热量。7.根据权利要求6所述的预热系统，还包括至少一个电阻，所述至少一个电阻位于所述预热系统的顶部以排出所述过剩的热量。8.根据权利要求1至7中任一项所述的预热系统，其中，所述阴极组件和所述阳极组件分别包括多个垂直阴极和垂直阳极。9.根据权利要求1至8中任一项所述的预热系统，还用于维持所述预热槽的温度。10.根据权利要求1至9中任一项所述的预热系统，还用于在金属生产期间替换所述电解槽的所述至少一个阳极组件中的一个有缺陷的阳极组件，并且用于维护和/或替换所述有缺陷的阳极组件。11.根据权利要求1至10中任一项所述的预热系统，其中，待生产的金属是铝，并且所述至少一个阳极组件包括惰性阳极或析氧阳极。12.一种用于预热电解槽的方法，所述电解槽包括至少一个阴极组件并且被配置为接纳至少一个阳极组件和用于铝的电解生产的电解浴，所述方法包括：用替换所述至少一个阳极组件的、安装在所述电解槽中的至少一个电加热器预热所述电解槽。13.根据权利要求12所述的方法，还包括：一旦已达到所述电解槽的给定温度，则在所述电解槽中引入所述电解浴；以及由所述至少一个阳极组件替换所述至少一个电加热器。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，预热所述电解槽包括：在所述浴中提供与所述至少一个阳极组件的电阻R
AA
相等或几乎相等的电阻R
CH
，从而所述槽的电分布和热分布在由所述阳极组件替换所述电加热器期间保持平衡。15.根据权利要求12或13所述的方法，其中，预热所述电解槽包括：向所述至少一个电加热器提供可变电阻R
CH
；以及一旦安装在所述浴中，则调节所述可变电阻R
CH
直至等于所述至少一个阳极组件的电阻R
AA
，从而所述电解槽的电分布和热分布在通过所述至少一个阳极组件替换所述至少一个电加热器期间保持平衡。16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其中，所述电解槽被配置为接纳N
AA
个至少一个阳极组件，其中N
AA
≥1，所述方法包括：在所述电解槽中安装N
...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：艾莱西丝有限合伙企业，
类型：发明
国别省市：