[发明专利]旨在生产铝的电解池和包括此电解池的铝熔炉

说明书

本发明涉及旨在生产铝的电解池和电解厂，尤其涉及包括此电解池的铝熔炉。

已知的是，可以通过使用根据霍尔－埃鲁特法(Hall-Héroult process)电解氧化铝工业地生产金属铝。为了此目的，使用一个电解池，该电解池常规地包括：一个钢槽壳，其内部布置有存在耐火材料的衬里；一个碳材料的阴极，阴极导体穿过该阴极，该阴极导体旨在收集阴极处的电解电流以将该电解电流路由至穿过槽壳的底部和侧部的阴极收集器杆(sortie cathodique)；链接导体，其从该阴极收集器杆大体上水平地向下一个电解池延伸；一个电解质熔池，在其内溶解氧化铝；至少一个阳极组件，其包括大体上竖直的阳极棒和悬挂于该阳极棒且浸入在电解质熔池内的至少一个阳极块；一个阳极框架，在其内悬挂有通过大体上竖直的阳极棒悬挂的阳极组件，该阳极棒相对于槽壳和阴极随着阳极框架移动；以及，电解电流上升导体，该导体由底部向上延伸并且通过前述电解池连接至链接导体以将电解电流从阴极收集器杆路由至阳极框架和下一个电解池的阳极组件和阳极。更具体地，所述阳极是具有预先烘烤的炭块的预先烘烤的阳极类型，即，在它们被放置在电解池之前被烘烤。

因为在电解反应的过程中消耗阳极块，所以必须周期性地替换阳极组件。常规地，在电解池的一侧替换阳极组件。

然而，在电解池的侧部替换阳极组件使得必须在电解池之间设置相对大的空间。

文件US 3575827公开了从电解池的顶部替换阳极组件。根据此文件，电解池相对于它们形成的行的长度横向地布置。该电解池包括一个阳极组件，该阳极组件具有以非竖直但水平导电板形式的阳极导体，一个阳极悬挂在该阳极导体上，通过连接至阳极组件的单一上游侧的柔性电导体向传导板提供电解电流。因此，可以通过电解槽的顶部取出阳极组件。

然而，因为阳极导体的水平布置以及其板的形状，其更多地暴露于高温。这导致电阻率增加，引起能量损失，并且减小阳极组件的机械完整性。

此外，仅在上游侧使用被连接且被供给电流的板以将电流分配到电解池中的阳极意味着电解池(考虑实际电解池的宽度)的上游侧和下游侧之间大体上电平衡。因此，为了确保恰当的电平衡，必须使用非常大横截面的板，或者板必须被分成形成具有等效电阻的多个单独电路的多个单独的平行板。在这两种情况下，这将导致阳极组件装备有体积非常大且原料昂贵的阳极电导体。

此外，通过阳极导体从电解池的上游侧提取的热流将导致电解池的两侧之间的显著热不平衡，使得很难控制电解过程且显著减小电解池的使用寿命。

因此，本发明旨在通过提供可以从顶部替换阳极组件的电解池同时保持高性能从而完全地或部分地克服这些缺点。

为了此目的，本发明涉及一种旨在通过电解生产铝的电解池，其中所述电解池包括：具有两个相对的纵向侧的槽壳；一个阳极组件，该阳极组件相对于所述槽壳仅可以垂直平移地移动，所述阳极组件包括至少一个阳极块和大体上垂直于所述槽壳的纵向侧延伸并且在其上悬挂至少一个阳极块的一个横向阳极支撑件，所述横向阳极支撑件包括两个连接部分，所述横向阳极支撑件从所述两个连接部分被供应电解电流，所述电解池还包括电连接至所述横向阳极支撑件的两个连接部分的电连接导体，其特征在于，所述两个连接部分在所述电解池的大体横向方向上远离彼此一距离。

因为在阳极支撑件的任一侧上的这种双重连接，所以能够减小构成阳极组件的原材料量且减小其尺寸(尤其是其平均横截面)，同时保留电解池宽度上的平衡的导电率。此外，因为在阳极支撑件的任一侧上(且更具体地在电解池的任一侧上)的这种双重连接，上游侧和下游侧之间的热损失的主要差异不干扰电解池的热平衡。

因此，根据本发明的电解池有利地使得可能减轻阳极组件且最小化其体积，这可以节约阳极组件的原料，而且还节约外围结构装备的原料。阳极组件的减轻且紧凑使得可能想到使用更小尺寸的且因此更低成本的装置以用于移动阳极组件。

在实践中，阳极组件的减轻使得可能更容易想到从顶部替换阳极组件，也就是，通过竖直向上牵引阳极组件。阳极组件经由顶部的替换有利地使得可能将电解池之间的空间空出来以有助于操作或使电解池更靠近彼此，使得电解池在相同的空间内更好地对准或相同数目的电解池在更小的空间内对准。

有利地，所述两个相对的纵向侧相对于所述电解池的纵向正中面大体上对称，并且所述两个连接部分位于所述平面的任一侧。更具体地，所述横向阳极支撑件包括两个端部分，并且所述连接部分位于这些端部分上。