NO337852B1 - Celle, fremgangsmåte og anode for elektroutvinning av aluminium fra alumina - Google Patents
Celle, fremgangsmåte og anode for elektroutvinning av aluminium fra alumina Download PDFInfo
- Publication number
- NO337852B1 NO337852B1 NO20041442A NO20041442A NO337852B1 NO 337852 B1 NO337852 B1 NO 337852B1 NO 20041442 A NO20041442 A NO 20041442A NO 20041442 A NO20041442 A NO 20041442A NO 337852 B1 NO337852 B1 NO 337852B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- anode
- electrolyte
- alumina
- generally
- cathode
- Prior art date
Links
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 80
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 62
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title claims description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 108
- 238000005363 electrowinning Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 21
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 229940037003 alum Drugs 0.000 claims description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 57
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910017109 AlON Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003564 SiAlON Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XVVDIUTUQBXOGG-UHFFFAOYSA-N [Ce].FOF Chemical compound [Ce].FOF XVVDIUTUQBXOGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- JLQUFIHWVLZVTJ-UHFFFAOYSA-N carbosulfan Chemical compound CCCCN(CCCC)SN(C)C(=O)OC1=CC=CC2=C1OC(C)(C)C2 JLQUFIHWVLZVTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001785 cerium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 210000002287 horizontal cell Anatomy 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
- C25C3/12—Anodes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Description
O ppfinnelsens område
Denne oppfinnelse angår en celle, en fremgangsmåte og en anode for elektroutvirining av aluminium fra alumina oppløst i smeltet elektrolytt, forsynt med en skrånende hullete anode og en rillet skrånende katode som lar seg fukte av aluminium.
Teknikkens bakgrunn
Teknologien for produksjon av aluminium ved elektrolyse av alumina oppløst i smeltede kryolittholdige salter ved temperaturer rundt 950 °C er mer enn ett hundre år gammel. Denne prosess og cellekonstruksjonen har ikke blitt utsatt for noen større forandring eller forbedring, og karbonholdige materialer blir fremdeles anvendt som elektroder og celleforinger.
Anvendelse av metallanoder i alumimumelektroutviriningsceller ville drastisk forbedre aluminiumprosessen ved å redusere forurensning og omkostningene for alummiumproduksjon. Flere patenter er blitt inngitt angående ikke-karbonanoder, men ingen har funnet kommersiell aksept, også på grunn av økonomiske grunner.
Flere konstruksjoner av oksygenavgivende anoder for
alumimumelektroutviriningsceller er blitt foreslått i de følgende dokumenter. US patent 4681671 (Duruz) redegjør for vertikale anodeplater eller -blader som opereres i lavtemperaturalumimumelektroutvirmingsceller. US patent 5310476 (Sekhar/de Nora) redegjør for oksygenutviklende anoder som består av taklignende monterte par av anodeplater. US patent 5362366 (de Nora/Sekhar) beskriver ikke-forbrukbare anodeformer, så som taklignende monterte par av anodeplater. US patent 5368702 (de Nora) redegjør for vertikale rørformige eller kjegleformige oksygenavgivende anoder for multimonopolare aluminiumceller. US patent 5683559 (de Nora) beskriver en alumimumelektroutviriningscelle med oksygenavgivende bøyde anodeplater som er anordnet på linje med en taklignende utformning og vendt mot tilsvarende formede katoder. US patent 5725744 (de Nora/Duruz) redegjør for vertikale oksygenavgivende anodeplater, fortrinnsvis porøse eller nettaktige, i et multimonopolart cellearrangement for alumimumelektroutviriningsceller som arbeider ved redusert temperatur.
US patent 5938914 (Dawless/LaCamera/Troup/Ray/Hosler) beskriver en alumimumelektroutviriningscelle som har vertikale inerte anoder interfoliert med vertikale katoder. Anodene er dekket med et vinklet tak som avleder anodisk utviklede oksygenbobler for å omrøre smelteelektrolytten i cellen.
EP 126555 Al omhandler elektroutvirining av aluminium. Det beskrives en celle for elektroutvirining av aluminium, hvorpå anode har en V-formig utformet tverrsnitt.
WO01/31088 (de Nora) redegjør for alumimumelektroutviririingsceller med massive anoder med en V-formig aktiv overflate vendt mot skrånende katoder. Anodene og katodene er forbundet med vertikale passasjer for sirkulasjon av aluminarik elektrolytt til en bunndel av interelektrodegapet som skiller anodene og katodene.
WO00/40781 og WO00/40782 (begge de Nora) redegjør begge for alumimumproduksjonsanoder med flere parallelle langstrakte anodedeler i avstand fra hverandre og i samme plan som er elektrokjemisk aktive for oksidasjon og oksygen. Anodene redegjort for i WO00/40781 er forsynt med flere skråstilte skjermer som befordrer sirkulasjonen av elektrolytt gjennom anodene og som er utformet for anvendelse sammen med en katodeoverflate som er horisontal eller har en liten vinkel, som redegjort for i WO01/31086 (de Nora/Duruz).
IWO00/40782 kan den elektrokjemisk aktive anodeoverflate være i det vesentlige vertikal idet de horisontale anodedeler befinner seg i avstand fra hverandre én over den annen, for eksempel lik persienner, nær en i det vesentlige vertikal katode. Nærmere bestemt kan to hosliggende anoder som konvergerer nedad og er i avstand fra hverandre, være anordnet mellom et par i det vesentlige vertikale katoder. De hosliggende anoder holdes i avstand fra hverandre ved hjelp av et gap for nedadstrømmende elektrolytt i hvilket aluminarik elektrolytt strømmer nedad inntil den sirkulerer via de hosliggende anoders gjennomstrømningsåpninger inn i interelektrodegapene.
Formål ved oppfinnelsen
Det er et formål ved oppfinnelse å tilveiebringe en alummiumelektrout-vinningscelle som har en drenert skrånende katodeoverflate som lar seg fukte av aluminium, spesielt med en bratt slo-åning, og én eller flere tilsvarende skrånende oksygenutviklende anoder, med forbedret elektrolyttsirkulasjon.
Det er også et formål ved oppfinnelsen å tilveiebringe en alumimumelektrout-vinningscelle med en skrånende drenert katode og én eller flere anoder som har et stort overflateareal og høy elektrokjemisk aktivitet for oksidasjon av oksygenioner for dannelse av bimolekylært gassformig oksygen og som tillater hurtig frigjøring av oksygengass, forbedret oppløsning av alumina i elektrolytten og sirkulasjon av aluminarik elektrolytt mellom anodene og en motvendt katode.
Et ytterligere formål ved oppfinnelsen er å tilveiebringe en alumimumelektrout-vinningscelle med en skrånende drenert katode og én eller flere metallbaserte ikke-karbonanoder hvis konstruksjon muliggjør forbedret elektrolyttsirkulasjon og som er enkle og økonomiske å produsere.
Et hovedformål ved oppfinnelsen er å tilveiebringe en aluminiumelektrout-vinningscelle som utvikler mindre forurensning enn tradisjonelle Hall-Héroult-celler.
O ppsummering av oppfinnelsen
Oppfinnelsen angår en celle for elektroutvirining av aluminium fra alumina som angitt i krav 1. Cellen omfatter en skrånende platelignende eller gitterlignende åpen anodestruktur som har et tverrsnitt med generelt v-formig utformning. Anoden har en skrånende elektrokjemisk aktiv overflate som er orientert nedad og som har et generelt v- formig tverrsnitt og befinner seg i avstand over en oppad orientert tilsvarende skrånende katodeoverflate ved et anode-katodegap i hvilket alumina oppløst i en sirkulerende elektrolytt blir elektrolysert. Den generelt v-formige platelignende eller gitterlignende åpne anodestruktur har flere anodegjennomgående passasjer fordelt over denne for oppadrettet strømning av elektrolytt utarmet på alumina fra anode-katodegapet.
I henhold til oppfinnelsen er én eller flere elektrolyttstyredeler lokalisert over den generelt v-formige platelignende eller gitterlignende åpne anodestruktur for å lede i det vesentlige all oppadstrømmende elektrolytt som er utarmet på alumina, til et alummapåmatningsområde hvor den blir anriket med alumina og deretter over og rundt den øvre ende av den generelt v-formige platelignende eller gitterlignende anodestruktur fra hvilken aluminaanriket elektrolytt blir matet inn i anode-katodegapet.
Cellen er vanligvis anordnet slik at i det minste en del av den aluminaanrikede
elektrolytt blir matet inn i en øvre ende av anode-katodegapet og/eller sirkulert på utsiden av og rundt anode-katodegapet henimot en nedre ende av dette. I det minste en del av den aluminaanrikede elektrolytt kan sirkuleres på utsiden av anode-katodegapet, for eksempel langs en inaktiv overflate av katoden, og mates inn i en nedre ende av dette. Ifølge enkelte utførelsesformer kan elektrolytten som sirkulerer bak katodeoverflaten, komme inn i
anode-katodegapet gjennom åpninger i katoden.
Den nedad orienterte skrånende elektrokjemisk aktive overflate har vanligvis en vinkel mellom 15 grader og opp til nesten vertikalt, typisk 85 grader. En slik anodeutforrnning har fortrinnsvis aktive anodeoverflater med en bratt skråning, dvs. over 45 grader, typisk fra 60 grader til 80 grader.
Elektrolyttstyredelen(e) dekker bekvemt i det vesentlige hele den generelt v-formige platelignende eller gitterlignende åpne aktive anodestruktur for å lede i det vesentlige all aluminautarmet elektrolytt som strømmer opp fra den aktive anodestruktur.
Ifølge én utførelsesform har elektrolyttlededelen(e) en åpning for passering av aluminautarmet elektrolytt. En slik elektrolyttlededel kan ha en nedad orientert styreoverflate anordnet for å begrense den oppadstrømmende aluminautarmede elektrolytt inn i åpningen, idet styreoverflaten er i det vesentlige horisontal eller har et generelt invertert v- eller u-formig tverrsnitt med åpningen på en toppende av den generelt inverterte v- eller u-form.
Ifølge en annen utførelsesform omfatter cellen minst én passasje for aluminautarmet elektrolytt anordnet mellom elektrolyttlededelen(e) og den generelt v-formige platelignende eller gitterlignende åpne anodestruktur. Elektrolyttlededelen(e) kan ha en nedad orientert styreoverflate for å avgrense den oppadrettede strøm av aluminautarmet elektrolytt inn i passasjen(e) mellom elektrolyttlededelen(e) og den generelt v-formige platelignende eller gitterlignende åpne anodestruktur, idet styreoverflaten er i det vesentlige horisontal eller har en helling som fører til passasjen(e), for eksempel ved at den har et generelt v- eller u-formig tverrsnitt.
Den generelt v-formige åpne anodestruktur kan omfatte flere langstrakte anodedeler idet hver har en langstrakt overflate som er elektrokjemisk aktiv for utvikling av oksygen. Anodedelene er forbundet med hverandre, som regel ved hjelp av minst én forbindende del, for eksempel som beskrevet i WO00/40782 (de Nora). De langstrakte anodedeler er generelt parallelle med hverandre og har et generelt v-arrangert tverrsnitt for å danne den elektrokjemisk aktive overflate som har et generelt v-formig tverrsnitt. Anodedelene befinner seg i avstand fra hverandre ved hjelp av gap som danner gjennomstrømningspassasjene, mellom delene.
De langstrakte anodedeler kan være horisontale eller ha en helling som er parallell med den skrånende katodeoverflate, spesielt i alminnelighet slik at de strekker seg langs et vertikalt plan som er perpendikulært på katodeoverflaten. De langstrakte anodedeler har fortrinnsvis et tverrsnitt som er proporsjonalt med anodestrømmen som passerer gjennom disse, dvs. et avtagende tverrsnitt for en avtagende strømmengde, for å opprettholde én i det vesentlige jevn strømtetthet langs anodedelene. De langstrakte anodedeler kan for eksempel være langstrakte plater eller blader eller staver, stenger eller tråder.
Den generelt v-formige åpne anodestruktur kan være laget av en v-formig hullplate eller gitter eller av to hullforsynte plater eller gittere som konvergerer nedad og er anordnet på lignende måte som en v. Egnede aktive anodestrukturer av gittertypen er redegjort for i WO00/40782 (de Nora).
Anodens elektrokjemisk aktive overflate kan være laget av to nedad konvergerende i det vesentlige flate flater eller vil kunne være generelt kjegleformig eller pyramidal.
Ifølge én utførelsesform omfatter cellen ifølge oppfinnelsen en passasje på utsiden og rundt anode-katodegapet for at i det minste en del av den aluminaanrikede elektrolytt skal kunne returnere henimot en nedre ende av anode-katodegapet. Returpassasjen er med fordel bak den oppad orienterte skrånende katodeoverflate.
For eksempel er den oppad orienterte skrånende katodeoverflate laget av en skrånende katodisk plate som har en nedad orientert skrånende overflate i elektrolytten. Den katodiske plate har vanligvis en nedre ende i en alummiumoppsamlingsdam og/eller den er opphengt i elektrolytten. En sirkulasjon av elektrolytten kan tilveiebringes bak de katodiske plater inn i bunnenden av anode-katodegapet.
Den oppad orienterte skrånende katodeoverflate kan alternativt være laget av flere parallelle langstrakte katodiske deler som befinner seg i avstand fra hverandre, så som stenger, staver eller plater, i et gitterlignende arrangement. I dette tilfelle kan sirkulasjon av elektrolytt tilveiebringes nedad bak de langstrakte katodiske deler og inn i anode-katodegapet gjennom passasjer mellom de langstrakte katodiske deler.
De katodiske plater eller langstrakte katodiske deler kan være anordnet i eksisterende eller nye Hall-Héroult-celler eller i celler av ny konstruksjon. Cellebunnen lar seg fortrinnsvis fukte av aluminium. Den kan være laget av karbon, spesielt karbonblokker, eventuelt belagt med et materiale som lar seg fukte av aluminium, for eksempel som redegjort for i US patent 5651874 (de Nora/Sekhar), W098/17842 (Sekhar/Duruz/Liu), WOO1/42531 (Nguyen/Duruz/de Nora), WOO1/42168 (de Nora/Duruz) og PCT/IB02/01932 (Nguyen/de Nora).
En slik katodekonstruksjon gir på den ene side en stor alummiumlagrings-kapasitet og et stort aktivt katodeoverflateareal og reduserer på den annen side det nødvendige katodiske materiale for produksjon av de skrånende katoder. De katodiske plater eller langstrakte katodiske deler er fortrinnsvis laget av et åpent porøst keramikkbasert materiale som lar seg fukte av aluminium og som er kjemisk og mekanisk motstandsdyktig og fylt med smeltet aluminium.
Egnede keramikkbaserte materialer som er i det vesentlige motstandsdyktige og inerte overfor smeltet alumimum, innbefatter oksider av aluminium, zirkonium, tantal, titan, silisium, niob, magnesium og kalsium og blandinger derav, som et enkelt oksid og/eller i et blandet oksid, for eksempel et aluminat av sink (f. eks. ZnA104) eller titan (f.eks.) TiA105. Andre egnede inerte og motstandsdyktige keramiske materialer kan velges blant nitrider, karbider og borider og oksyforbindelser av disse, så som alumimummtrid, AlON, SiAlON, bornitrid, silisiumnitrid, silisiumkarbid, alummiumborider, jordalkalimetallzirkonater og -aluminater og blandinger av disse.
De åpent porøse plater eller langstrakte katodiske deler som lar seg fukte av aluminium, inneholder fortrinnsvis et alumimumfuktemiddel. Egnede fuktemidler innbefatter metalloksider som lar seg reagere med smeltet aluminium under dannelse av et overflatelag som inneholder alumina, aluminium og metall avledet fra metalloksidet og/eller delvis oksidert metall, så som mangan, jern, kobolt, nikkel, kobber, sink, molybden, lantan eller andre sjeldne jordartsmetaller eller kombinasjoner av disse, f.eks. som redegjort for i PCT/IB02/00668 (de Nora).
Ytterligere egnede materialer for produksjon av de åpent porøse plater eller langstrakte katodiske deler er beskrevet i US patent 4600481
(Sane/Wheeler/Gagescu/Debely/Adorian/Derivaz).
Dessuten kan katoden som er vendt mot den generelt v-formige platelignende eller gitterlignende åpne anodestruktur ha særtrekkene til katodene med de skrånende drenerte katodeoverflater som er beskrevet i US patent 5651874 (de Nora/Sekhar), US patent 5683559 (de Nora), WO99/02764 (de Nora/Duruz), WOO 1/31088 (de Nora), WO98/53120 (Berclaz/de Nora), W099/41429 (de Nora/Duruz), WO00/63463 (de Nora), WO01/31086 (de Nora/Duruz) og WOO 1/42531 (Nguyen/Duruz/de Nora).
Anodene er laget av i det vesentlige ikke-forbrukbare materialer, som regel oksygenavgivende materialer, spesielt metallbaserte materialer, så som overflateoksiderte legeringer. Anodene kan også være laget av materialer som er aktive for oksidasjon av fluorioner. Egnede metallbaserte anoder for oksidasjon av oksygenioner eller fluorioner er redegjort for i WO00/06802, WO00/06803 (begge i navn av Duruz/de Nora/Crottaz), WO00/06804 (Crottaz/Duruz), WOO 1/43208 (Duruz/de Nora), WOO 1/42534 (de Nora/Duruz) og WOO 1/42536 (Duruz/Nguyen/de Nora). Ytterligere oksygenavgivende anodematerialer er redegjort for i W099/36593, W099/36594, WO00/06801, WO00/06800 (Duruz/de Nora), W099/36591 og W099/36592 (begge i navn av de Nora).
De oksygenavgivende anoder kan være belagt med et beskyttende lag av én eller flere ceriumforbindelser, spesielt ceriumoksyfluorid, som redegjort for i US patenter 4614569 (Duruz/Derivaz/Debely/Adorian), 4680094 (Duruz), 4683037 (Duruz), 4966674 (Bannochie/Sheriff), PCT/IB02/00667 (Nguyen/de Nora) og PCT/IB02/01169 (de Nora/Nguyen).
Fordelaktige metoder for å operere cellen er redegjort for i WO00/06802 (Duruz/de Nora/Crottaz), WOO 1/42535 (Duruz/de Nora), WOO 1/42536 (Duruz/Nguyen/de Nora) og PCT IBO 1/00954 (Nguyen/de Nora).
Cellen i henhold til oppfinnelsen kan være en fullstendig ny celle eller en gjenoppbygget celle som omfatter en cellebunn til en gjenoppbygget celle som i etterhånd er blitt utstyrt med den ovenfor beskrevne anodestruktur og skrånende katode.
Et annet aspekt ved oppfinnelsen angår en fremgangsmåte, som angitt i krav 16, for elektroutvirining av aluminium fra alumina i en celle som beskrevet ovenfor. Fremgangsmåten omfatter: elektrolysering av alumina oppløst i elektrolytten som sirkulerer i anode-katodegapet, for fremstilling av aluminium katodisk og oksygen på den elektrokjemisk aktive overflate til den skrånende åpne anodestruktur, idet det anodisk utviklede oksygen befordrer en oppadrettet strøm av aluminautarmet elektrolytt fra anode-katodegapet, gjennom anodegjennomstrømningspassasjene og forbi elektrolyttlededelen(e) som leder i det vesentlige all oppadstrømmende aluminautarmet elektrolytt til aluminapåmat-
ningsområdet, og påmatning av alumina til alunnnapåmatningsområdet hvor det blir oppløst i elektrolytten og fra hvilket den aluminaanrikede elektrolytt ledes over og rundt den øvre ende av anodestrukturen og mates inn i anode-katodegapet.
Oppfinnelsen angår også en anode, som angitt i krav 17, for elektroutvirining av aluminium fra alumina oppløst i en smeltet elektrolytt. Anoden omfatter en skrånende platelignende eller gitterlignende åpen anodestruktur som har et tverrsnitt med generelt v-formig utforming, og en operativ posisjon i hvilken den har en nedad orientert skrånende elektrokjemisk aktiv overflate som har et generelt v-formig tverrsnitt. Den generelt v-formige platelignende eller gitterlignende åpne anodestruktur har flere passasjer gjennom anoden fordelt over denne for en oppadrettet strøm av aluminautarmet elektrolytt fra den elektrokjemisk aktive overflate gjennom den generelt v-formige anodestruktur.
I henhold til oppfinnelsen omfatter anoden dessuten én eller flere elektrolyttlededeler anordnet over den generelt v-formige platelignende eller gitterlignende åpne anodestruktur og anordnet for å lede i det vesentlige all oppadstrømmende aluminautarmet elektrolytt til et alummapåmatningsområde hvor den blir anriket med alumina, og deretter over og rundt den øvre ende av den generelt v-formige platelignende eller gitterlignende anodestruktur fra hvilken den aluminaanrikede elektrolytt blir sirkulert langs den elektrokjemisk aktive overflate.
Anoden ifølge oppfinnelsen kan innbefatte samtlige av de ovenfor beskrevne trekk angående den elektrokjemisk aktive anodestruktur og elektrolyttlededelen(e).
Kortfattet beskrivelse av tegningene
Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet ved hjelp av eksempler under henvisning til de skjematiske tegninger, hvori: - Figur 1 viser et tverrsnittsriss av en celle med avrenning skatode ifølge oppfinnelsen og med en gjennomhullet generelt v-formig oksygenavgivende anode, - Figurene la og lb viser henholdsvis et planriss og et frontoppriss av katodeelementet vist på Fig. 1, - Figur 2 viser et tverrsnittsriss av en celle med avrenning skatode i henhold til oppfinnelsen, med en annen gjennomhullet generelt v-formig oksygenavgivende anode, - Figur 3 viser et tverrsnittsriss av en celle med avrenning skatode ifølge oppfinnelsen, med ytterligere en annen gjennomhullet generelt v-formig oksygenavgivende anode, og - Figur 4 viser et tverrsnittsriss av en celle med en avrenningskatode ifølge oppfinnelsen, utstyrt med flere anoder, hvorav forstørrede riss av forskjellige muligheter er vist på Fig. 4a og 4b.
Detaljert beskrivelse
Fig. 1 viser en alummiumproduksjonscelle ifølge oppfinnelsen med en horisontal cellebunn 5 dekket med en dam av alummiumprodukt 50. Cellen har to skrånende katodiske plater 10 i en smelteelektrolytt 60. Hver plate 10 har en oppad orientert skrånende avrermingskatodeoverflate 11 som lar seg fukte av aluminium, skilt av et anode-katodegap 40 fra en tilsvarende skrånende aktiv anodeoverflate til en anode 20 som har en v-formig gitterlignende gjennomhullet aktiv struktur 25 dekket av en elektrolyttlededel i overensstemmelse med oppfinnelsen, vist med to mulige former for lededelen 30, 30' som omtalt nedenfor.
De katodiske plater 10 har også en nedad orientert skrånende bakre flate 12 i elektrolytten 60. Denne bakre flate 12 ligger over alummiumdammen 50 som dekker i det vesentlige hele cellebunnen 5. En bunnende 13 til de katodiske plater 10 hviler på cellebunnen 5 i alummiumdammen 50 gjennom hvilken elektrisk strøm ledes fra en ekstern strømtilførsel til de katodiske plater 10. Seksjonen av katodiske plater 10 avtar med økende avstand til den katodiske dam 50 for å kompensere for strømmen ledet fra avrenningskatodeoverflatene 11 til anodene 20 og for å tilveiebringe én i det vesentlige jevn strømtetthet i platene 10 langs i det vesentlige platenes 10 samlede høyde.
Som vist på Fig. la og lb har den katodiske plate 10 en utskjæring 14 i sin bunnende 13 for passering av alummiumdammen 50 og for å tilveiebringe en tilbakerettet strøm av aluminaanriket elektrolytt 60 til anode-katodegapets 40 bunnende.
Den katodiske plate 10 har dessuten ved sin øvre kant et par horisontalt utragende flenser 16 som holder platens 10 aktive del fra cellens sidevegg. En passasje 15 er tatt ut mellom flensene 16 for en nedadrettet strøm av aluminanriket elektrolytt 60 fra over den aktive anodestrukturs 25 øvre ende og deretter bak avrenningskatodeoverflaten 11 til den nedre ende av anode-katodegapet 40.
Istedenfor å anvende plater med flenser som avgrenser en elektrolyttpassasje kan en i det vesentlige jevn plan katodisk plate forsynes med en åpning i sin øvre del eller alternativt kan en i det vesentlige jevn plan katodisk plate være anbrakt mot én eller flere utstikninger som befinner seg i avstand fra hverandre og som stikker ut fra cellesideveggen, eller mot en fordypning i sideveggen på nivået for de katodiske platers øvre del.
Den katodiske plate 10 er laget av et åpent porøst materiale som lar seg fukte av aluminium og som er mekanisk og kjemisk motstandsdyktig og fylt med smeltet aluminium, som beskrevet ovenfor.
Anoden 20 er opphengt i elektrolytten 60 ved hjelp av et åk 21 idet den nedad orienterte aktive anodeoverflate som er dannet av den v-formige gitterlignende gjennomhullete struktur 25 er i det vesentlige parallell med de oppad orienterte katodeoverflater 11. Den v-formige gitterlignende gjennomhullete struktur 25 er laget av en rekke parallelle horisontale stenger 26 (vist i tverrsnitt) som danner en nedad orientert generelt v-formig elektrokjemisk aktiv åpen anodeoverflate. Anodestengene 26 er elektrisk og mekanisk forbundet via ett eller flere tverrstykker (ikke vist), som redegjort for i WO00/40782 (de Nora) og befinner seg i avstand fra hverandre ved hjelp av gap 45 mellom delene under dannelse av passasjer for en oppadrettet strøm 61 av aluminautarmet elektrolytt 60. Alternativt kan den v-formige gjennomhullete anodestruktur være laget av skråstilte stenger i en v-utformning (se Fig. 2) eller en v-formig perforert plate, så som en duk av strekkmetall eller et par nedad konvergerende perforerte plater.
I henhold til oppfinnelsen omfatter anoden 20 en elektrolyttlededel 30, 30' over den v-formige gitterlignende anodestruktur 25 for å styre all oppadstrømmende aluminautarmet elektrolytt 62 gjennom en sentral åpning 31 i lededelen 30, 30' til et alummapåmatningsområde 63 hvor den blir anriket med alumina, og deretter i sideretning over og rundt en øvre ende 27 av anodestrukturen 25, slik at den aluminaanrikede elektrolytt 60 hovedsakelig sirkuleres gjennom en passasje 15 ved platens 10 øvre ende og derfra langs platens 10 nedad orienterte skrånende overflate 12 og derpå gjennom utskjæringer 14 i platens 10 nedre ende 13 inn i en nedre ende av anode-katodegapet 40. Ifølge denne utførelsesform blir en mindre del av den aluminaanrikede elektrolytt 60 påmatet over anodestrukturens 25 øvre ende 27 inn i en øvre ende av anode-katodegapet 40.
Cellens geometri, spesielt seksjonen til den øvre ende av anode-katodegapet 40 og til passasjen 15, bestemmer forholdet mellom elektrolytten 60 matet inn i den øvre ende av anode-katodegapet 40, og elektrolytten 60 sirkulert gjennom passasjen 15 til anode-katodegapets 40 nedre ende.
Til venstre på Fig. 1 er lededelen 30 vist i form av en horisontal plate med en omkretsflens som strekker seg nedad. På høyre side av Fig. 1 er en lededel 30' vist med en skrånende nedad orientert overflate som fører inn i den sentrale åpning 31. Andre former er selvfølgelig mulige.
I henhold til en variant er elektrodelededelen adskilt fra anoden.
Under bruk blir alumina elektrolysert i anode-katodegapet 40 og oksygen dannet på den v-formige gitterlignende gjennomhullete struktur 25 til anoden 20. Oksygenet unnslipper oppad gjennom gapene 45 og befordrer en oppadrettet strøm 61 av aluminautarmet elektrolytt 60. Den oppadrettede elektrolyttstrøm avgrenses, som indikert ved hjelp av pilene 62, av elektrolyttlededelene 30, 30', inn i åpningen 31 og ledes til området 63 som befinner seg over denne, hvor alumina blir påmatet og anriker den sirkulerende elektrolytt 60. Den aluminaanrikede elektrolytt 60 blir deretter ledet sideveis og passerer hovedsakelig mellom den katodiske plate 10 og inn i den nedre ende av anode-katodegapet 40 og resten inn i gapets 40 øvre ende, som beskrevet ovenfor.
Fig. 2 hvor de samme henvisningstall betegner de samme elementer, viser en annen celle i henhold til oppfinnelsen i hvilken den generelt v-formige gitterlignende anodestruktur 25 er laget av flere skrånende stenger 26 som er parallelle og i avstand fra hverandre, idet hver stang strekker seg langs et vertikalt plan som er perpendikulært på avrermingskatodeoverflaten 11 som lar seg fukte av aluminium.
Avstanden mellom skrånende stenger 26 danner en passasje for oppadrettet strøm 61 av aluminautarmet elektrolytt 61 sideveis rundt stengene 26. For å oppnå en jevn strømfordeling har hver skråstilt stang 26 et variabelt tverrsnitt (stengene 26 er avsmalnende nedad) for å kompensere for strømmen som ledes til
avrermingskatodeoverflaten 11.
I henhold til en variant er de skråstilte anodestenger 26 erstattet av andre langstrakte anodedeler, for eksempel staver, blader eller plater.
Fig. 3 hvor de samme henvisningstall betegner de samme elementer, viser en annen celle ifølge oppfinnelsen, hvor den generelt v-formige gitterlignende anodestruktur 25 er laget av en rekke parallelle horisontale blader 26 som er anordnet i avstand fra hverandre på lignende måte som persienner.
Anodestrukturen 25 er dessuten dekket med en elektrolyttlededel 30" i form av en plate anordnet mellom anodestrukturens 25 øvre ender 27 slik at det etterlates passasjer 31' mellom de øvre ender 27 og lededelen 30" for aluminautarmet elektrolytt 60, i overensstemmelse med oppfinnelsen. I henhold til en variant har denne lededel en nedad orientert styreoverflate som har et tverrsnitt med generelt utflatet u- eller v-form og som fører til passasjer 31'.
Fig. 4 hvor de samme henvisningstall betegner de samme elementer som tidligere, viser en celle med flere par av katodiske plater 10 anordnet side om side i et v-formig tversnittsarrangement og flere anoder 20 av typen vist på Fig. 3 dekket med elektrolyttlededeler 30" i overensstemmelse med oppfinnelsen. I henhold til en variant kan anodene 20 være erstattet med anodene vist på Fig. 1.
Øvre nabokanter til platene 10 holdes i avstand fra hverandre ved hjelp av avstandsstykker 17, 17' som mellom seg etterlater en passasje 15 for sirkulasjon av aluminaanriket elektrolytt 60 til en nedre ende av anode-katodegapet 40.
Avstandsstykket 70 vist til venstre på Fig. 4 og på Fig. 4a har øvre flenser 18 som strekker seg horisontalt på platenes 10 øvre kanter, og en sentral del 19 som holder platenes 10 øvre kanter i avstand fra hverandre.
Avstandsstykket 17' vist til høyre på Fig. 4 og på Fig. 4b har flenser 18' som omgir og sikrer platenes 10 øvre kanter mot den sentrale avstandsdel 19.
På lignende måte som på Fig. 1, la, lb, 2 og 3 er de katodiske platers 10 hunndeler 13 vist på Fig. 4 forsynt med åpninger 14 for passasje av alummiumdammen 50 og tilbakestrømning av aluminaanriket elektrolytt 60.
Hele celleutformningen ifølge Fig. 4 eller anodene 20 vist på Fig. 1 til 3 med tilsvarende katoder kan innpasses i eksisterende Hall-Héroult celler eller kan anvendes i celler av ny konstruksjon, spesielt i celler som arbeider ved reduserte temperaturer, typisk 850 til 940 °C.
I kommersielle celler, for eksempel som skjematisk vist på Fig. 4, kan nivået til alummiumdammen 50 tillates å variere på cellebunnen eller aluminiumet kan oppsamles, f.eks. over en demning som setter en maksimal nivågrense for alurnmiumdammen, i et eget oppsamlingsreservoar til alummiumproduksjonscellen.
I henhold til en variant kan de katodiske plater 10 vist på Fig. 1 til 4 være erstattet med flere parallelle langstrakte katodiske deler, som nevnt ovenfor, eller med massive kileformige katodelegemer anbrakt på en cellebunn, for eksempel som redegjort for i WO01/31088 (de Nora), eller anodene 20 kan være vendt mot en katodisk cellebunn som har en skrånende avrermingskatodeoverflate, spesielt v-formig, som redegjort for i US patent 5683559 (de Nora) og W099/41429 (de Nora/Duruz).
Claims (17)
1. Celle for elektroutvirining av aluminium fra alumina, omfattende en skrånende platelignende eller gitterlignende åpen anodestruktur (25) som har et generelt v-formig utformet tverrsnitt og som har en nedad orientert skrånende elektrokjemisk aktiv overflate som har et generelt v-formig tverrsnitt og befinner seg i avstand over en oppad orientert tilsvarende skrånende katodeoverflate (11) ved hjelp av et anode-katodegap (40) i hvilket alumina oppløst i en sirkulerende elektrolytt elektrolyseres, idet den generelt v-formige platelignende eller gitterlignende åpne anodestruktur (25) har flere anodegjennomgangspassasjer fordelt over denne for en oppadrettet strøm av aluminautarmet elektrolytt fra anode-katodegapet (40),
karakterisert vedat én eller flere elektrolyttlededeler lokalisert over den generelt v-formige platelignende eller gitterlignende åpne anodestruktur (25) er anordnet for å lede i det vesentlige all oppadstrømmende aluminautarmet elektrolytt til et alummapåmatningsområde hvor den anrikes med alumina, og deretter over og rundt den øvre ende (27) av den generelt v-formige platelignende eller gitterlignende anodestruktur (25) hvorfra alurnmaanriket elektrolytt mates inn i anode-katodegapet (40).
2. Celle ifølge krav 1,
karakterisert vedat den er slik anordnet at aluminaanriket elektrolytt sirkuleres på utsiden av anode-katodegapet (40) og mates henimot eller inn i en nedre ende av dette.
3. Celle ifølge krav 1 eller 2,
karakterisert vedat den er slik anordnet at aluminanriket elektrolytt mates inn i en øvre ende av anode-katodegapet (40).
4. Celle ifølge et hvilket som helst foregående krav,
karakterisert vedat elektrolyttlededelen(e) dekker i det vesentlige hele den generelt v-formige platelignende eller gitterlignende åpne anodestruktur (25).
5. Celle ifølge et hvilket som helst foregående krav,
karakterisert vedat elektrolyttlededelen(e) har en åpning for den oppadrettede strøm av aluminautarmet elektrolytt, idet elektrolyttlededelen(e) eventuelt har en nedad orientert ledeoverflate anordnet for å avgrense oppadstrømmende aluminautarmet elektrolytt inn i den nevnte åpning, og idet den nevnte ledeoverflate er i det vesentlige horisontal eller har et tverrsnitt med generelt omvendt v- eller u-form med den nevnte åpning ved en toppende av den generelt omvendte v- eller u-form.
6. Celle ifølge et hvilket som helst foregående krav,
karakterisert vedat den omfatter minst én passasje for aluminautarmet elektrolytt lokalisert mellom elektrolyttlededelen(e) og den generelt v-formige platelignende eller gitterlignende åpne anodestruktur (25), idet elektrolyttlededelen(e) eventuelt har en nedad orientert ledeoverflate for å avgrense oppadstrømmende aluminautarmet elektrolytt inn i den nevnte i det minste ene passasje mellom elektrolyttlededelen(e) og den generelt v-formige platelignende eller gitterlignende åpne anodestruktur (25), idet ledeoverflaten er i det vesentlige horisontal eller har et generelt v-eller u-formig tverrsnitt.
7. Celle ifølge et hvilket som helst foregående krav,
karakterisert vedat den generelt v-formige åpne anodestruktur (25) omfatter flere langstrakte anodedeler i et gitterlignende arrangement, idet hver har en langstrakt overflate som er elektrokjemisk aktiv, for utvikling av oksygen, og idet de langstrakte anodedeler er generelt parallelle med hverandre og utgjør et arrangement med generelt v-tverrsnitt under dannelse av den nevnte elektrokjemisk aktive overflate som har et generelt v-formig tverrsnitt, og idet anodedelene befinner seg i avstand fira hverandre ved at det mellom delene er gap som danner de nevnte gjennomgangspassasjer, idet de langstrakte anodedeler eventuelt er: horisontale; eller har en helling og er parallelle med katodeoverflaten.
8. Celle ifølge krav 7,
karakterisert vedat de langstrakte anodedeler er langstrakte plater, blader, stenger, staver eller tråder.
9. Celle ifølge krav 7eller 8,
karakterisert vedat de langstrakte anodedeler har et variabelt tverrsnitt langs deres lengde.
10. Celle ifølge et hvilket som helst av krav 1 til 6,
karakterisert vedat den generelt v-formige åpne anodestruktur (25) er dannet av en v-formig gjennomhullet plate eller av to nedad konvergerende gjennomhullete plater anordnet lik en v.
11. Celle ifølge et hvilket som helst foregående krav,
karakterisert vedat den generelt v-formige elektrokjemisk aktive overflate er generelt konisk eller pyramidal eller er laget av to nedad konvergerende i det vesentlige plane flater.
12. Celle ifølge et hvilket som helst foregående krav,
karakterisert vedat den omfatter en passasje utenfor anode-katodegapet (40), spesielt en passasje lokalisert bak den oppad orienterte skrånende katodeoverflate, for retur av en del av den aluminaanrikede elektrolytt henimot en bunnende av anode-katodegapet (40).
13. Celle ifølge et hvilket som helst foregående krav,
karakterisert vedat den oppad orienterte skrånende katodeoverflate er dannet av en skrånende plate eller flere parallelle langstrakte katodiske deler i avstand fra hverandre og i et gitterlignende arrangement med en nedad orientert skrånende overflate i elektrolytten, idet den katodiske plate eller rekken av langstrakte katodiske deler eventuelt er laget av keramiskbasert åpent porøst materiale som lar seg fukte av aluminium og er fylt med smeltet aluminium.
14. Celle ifølge krav 20,
karakterisert vedat den katodiske plate eller rekken av langstrakte katodiske deler har en bunnende i en alummiumoppsamlingsdam og/eller er suspendert i elektrolytten.
15. Celle ifølge et hvilket som helst foregående krav,
karakterisert vedat den omfatter en cellebunn av en gjenoppbygget celle i etterhånd utstyrt med den nevnte anodestruktur og skrånende katode.
16. Fremgangsmåte for elektroutvirining av aluminium fra alumina i en celle som definert i et hvilket som helst foregående krav,
karakterisert vedat den omfatter: - elektrolysering av alumina oppløst i elektrolytten som sirkulerer i anode-katodegapet (40), for fremstilling av aluminium katodisk og oksygen på den elektrokjemisk aktive overflate til den skrånende åpne anodestruktur, idet det anodisk utviklede oksygen befordrer en oppadrettet strøm av aluminautarmet elektrolytt fra anode-katodegapet (40), gjennom gjennomgangspassasjene i anoden og forbi elektrolyttlededelen(e) som leder i det vesentlige all oppadstrømmende aluminautarmet elektrolytt til aluminapåmat-ningsområdet, og - påmatning av alumina på alummapåmatningsområdet hvor det oppløses i elektrolytten og hvorfra den aluminanrikede elektrolytt ledes over og rundt anodestrukturens øvre ende og mates inn i anode-katodegapet (40).
17. Anode for elektroutvirining av aluminium fra alumina oppløst i en smeltet elektrolytt, omfattende en skrånende platelignende eller gitterlignende åpen anodestruktur med et tverrsnitt med generelt v-formig utforming og med en arbeidsposisjon i hvilken den har en nedad orientert skrånende elektrokjemisk aktiv overflate som har et generelt v-formig tverrsnitt, idet den generelt v-formige platelignende eller gitterlignende åpne anodestruktur har flere anodegjennomgangspassasjer fordelt over denne for oppadrettet strøm av aluminautarmet elektrolytt fra den elektrokjemisk aktive overflate gjennom den generelt v-formige anodestruktur,
karakterisert vedat anoden dessuten omfatter én eller flere elektrolyttlededeler som når anoden er i arbeidsposisjon, er lokalisert over den generelt v-formige platelignende eller gitterlignende åpne anodestruktur og som er anordnet for å lede i det vesentlige all oppadstrømmende aluminautarmet elektrolytt til et alurmnapåmatnings-ornråde hvor den anriket med alumina, og deretter over og rundt den øvre ende av den generelt v-formige platelignende eller gitterlignende anodestruktur hvorfra den aluminaanrikede elektrolytt sirkuleres langs den elektrokjemisk aktive overflate.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IB0101632 | 2001-09-07 | ||
| PCT/IB2002/003518 WO2003023092A2 (en) | 2001-09-07 | 2002-08-29 | Aluminium electrowinning cells with sloping foraminate oxygen-evolving anodes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20041442L NO20041442L (no) | 2004-04-06 |
| NO337852B1 true NO337852B1 (no) | 2016-07-04 |
Family
ID=11004167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20041442A NO337852B1 (no) | 2001-09-07 | 2004-04-06 | Celle, fremgangsmåte og anode for elektroutvinning av aluminium fra alumina |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7959772B2 (no) |
| EP (1) | EP1423556B1 (no) |
| AT (1) | ATE285487T1 (no) |
| AU (1) | AU2002324302B2 (no) |
| CA (1) | CA2458984C (no) |
| DE (1) | DE60202377T2 (no) |
| NO (1) | NO337852B1 (no) |
| NZ (1) | NZ531546A (no) |
| WO (1) | WO2003023092A2 (no) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE527398T1 (de) | 2003-08-14 | 2011-10-15 | Rio Tinto Alcan Int Ltd | Zelle zur elektrogewinnung von metallen mit elektrolytreiniger |
| EA202091993A1 (ru) | 2016-03-25 | 2021-03-31 | АЛКОА ЮЭсЭй КОРП. | Конфигурации электродов для электролизеров и связанные способы |
| RU2771544C2 (ru) * | 2017-03-31 | 2022-05-05 | АЛКОА ЮЭсЭй КОРП. | Системы и способы электролитического получения алюминия |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0126555A1 (en) * | 1983-04-26 | 1984-11-28 | Aluminum Company Of America | Electrolytic cell and method |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4504366A (en) * | 1983-04-26 | 1985-03-12 | Aluminum Company Of America | Support member and electrolytic method |
| US5368702A (en) * | 1990-11-28 | 1994-11-29 | Moltech Invent S.A. | Electrode assemblies and mutimonopolar cells for aluminium electrowinning |
| AU677777B2 (en) * | 1992-04-01 | 1997-05-08 | Moltech Invent S.A. | Prevention of oxidation of carbonaceous and other materials at high temperatures |
| US5362366A (en) * | 1992-04-27 | 1994-11-08 | Moltech Invent S.A. | Anode-cathode arrangement for aluminum production cells |
| ATE263259T1 (de) * | 1999-01-08 | 2004-04-15 | Moltech Invent Sa | Aluminium-elektrogewinnungszelle mit sauerstoffentwickelnden anoden |
| US6638412B2 (en) * | 2000-12-01 | 2003-10-28 | Moltech Invent S.A. | Prevention of dissolution of metal-based aluminium production anodes |
| US6800191B2 (en) * | 2002-03-15 | 2004-10-05 | Northwest Aluminum Technologies | Electrolytic cell for producing aluminum employing planar anodes |
-
2002
- 2002-08-29 US US10/488,172 patent/US7959772B2/en active Active
- 2002-08-29 EP EP02758744A patent/EP1423556B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-08-29 AU AU2002324302A patent/AU2002324302B2/en not_active Expired
- 2002-08-29 AT AT02758744T patent/ATE285487T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-08-29 DE DE60202377T patent/DE60202377T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-08-29 NZ NZ531546A patent/NZ531546A/en not_active IP Right Cessation
- 2002-08-29 CA CA2458984A patent/CA2458984C/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-08-29 WO PCT/IB2002/003518 patent/WO2003023092A2/en not_active Application Discontinuation
-
2004
- 2004-04-06 NO NO20041442A patent/NO337852B1/no not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0126555A1 (en) * | 1983-04-26 | 1984-11-28 | Aluminum Company Of America | Electrolytic cell and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2002324302B2 (en) | 2008-01-10 |
| NO20041442L (no) | 2004-04-06 |
| ATE285487T1 (de) | 2005-01-15 |
| CA2458984C (en) | 2010-10-19 |
| DE60202377T2 (de) | 2005-12-08 |
| WO2003023092A3 (en) | 2003-09-25 |
| NZ531546A (en) | 2005-12-23 |
| WO2003023092A2 (en) | 2003-03-20 |
| DE60202377D1 (de) | 2005-01-27 |
| US7959772B2 (en) | 2011-06-14 |
| EP1423556B1 (en) | 2004-12-22 |
| CA2458984A1 (en) | 2003-03-20 |
| US20040216997A1 (en) | 2004-11-04 |
| EP1423556A2 (en) | 2004-06-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2518929A1 (en) | Electrolytic cell for production of aluminum from alumina | |
| NO336957B1 (no) | Celle for elektrolytisk utvinning av metall med elektrolyttrenser | |
| US6811676B2 (en) | Electrolytic cell for production of aluminum from alumina | |
| AU2002321778B9 (en) | Aluminium electrowinning cells with inclined cathodes | |
| AU2002321778A1 (en) | Aluminium electrowinning cells with inclined cathodes | |
| NO332628B1 (no) | Aluminiumelektroutvinningsceller med oksygenutviklende anoder | |
| NO337852B1 (no) | Celle, fremgangsmåte og anode for elektroutvinning av aluminium fra alumina | |
| AU762338B2 (en) | Aluminium electrowinning cells having a V-shaped cathode bottom | |
| AU659247B2 (en) | Cell for the electrolysis of alumina preferably at low temperatures | |
| EP1147245B1 (en) | Electrolytic cell with improved alumina supply | |
| AU2002324302A1 (en) | Aluminium electrowinning cells with sloping foraminate oxygen-evolving anodes | |
| US20040084324A1 (en) | Aluminium electrowinning cells having a V-shaped cathode bottom | |
| EP0613504A1 (en) | CELL FOR ELECTROLYSIS OF ALUMINUM, PREFERABLY AT LOW TEMPERATURE. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MK1K | Patent expired |