旨在生产铝的电解池和包括此电解池的铝熔炉的制作方法
【专利说明】旨在生产锅的电解池和包括此电解池的锅膝炉
[0001] 本发明设及旨在生产侣的电解池和电解厂，尤其设及包括此电解池的侣烙炉。
[0002] 已知的是，可W通过使用根据霍尔一埃鲁特法(化11-H紅oult process)电解氧化 侣工业地生产金属侣。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W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 (sodie 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；一个电解质烙池，在其内溶解氧化侣；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烙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；W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 W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。
[0003] 因为在电解反应的过程中消耗阳极块，所W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。
[0004] 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。 [000引文件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W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W通过电解槽的顶部取出阳极 组件。
[0006] 然而，因为阳极导体的水平布置W及其板的形状，其更多地暴露于高溫。运导致电 阻率增加，引起能量损失，并且减小阳极组件的机械完整性。
[0007] 此外，仅在上游侧使用被连接且被供给电流的板W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。在运两种情况下，运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。
[000引此外，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。
[0009] 因此，本发明旨在通过提供可W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运些缺点。
[0010] 为了此目的，本发明设及一种旨在通过电解生产侣的电解池，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W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横向地向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。
[0011] 因为在阳极支撑件的任一侧上的运种双重连接，所W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 夕h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）的运种双重连接，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。
[0012] 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，运可 W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W用于移动阳极组件。
[0013] 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W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。
[0014] 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运些端部分上。
[0015] 根据优选实施方案，所述阳极支撑件包括由第一导电材料制成的第一结构和由第 二导电材料制成的第二结构，所述第二材料具有大体上高于所述第一材料的导电率。
[0016] 因此，此阳极支撑件提供具有高的导电率W保持所述导电率且减少能量损失的材 料和具有确实较小导电率但充当可能机械地支撑多个阳极块的强度刚性负载支承结构的 材料的组合，尽管事实上此负载支承结构暴露于可能达到接近大约l〇〇〇°C的高溫。
[0017] 使用运样的复合阳极支撑件使得可能减小所需原材料的数量和成本，W为了使所 述阳极支撑件能够确保输送电流和支撑阳极块的两个功能。
[0018] 更具体地，所述第一材料是钢，因为钢成本低且机械强度高(包括在高溫下）。更具 体地，所述第二材料是铜，因为铜导电率高而且还因为铜能够变形且具有作为用于电连接 的接触表面的有用性能。
[0019] 更具体地，因为电解池中的高溫，在阳极块的重量下，单独的铜阳极支撑件将变 形。此外，尽管此发明作出上述改进，单独的钢阳极支撑件将具有非常大的体积W确保电解 电流到阳极块的恰当传导。
[0020] 优选地，所述第二结构固定至第一结构，W使得第一结构机械地支撑第二结构。可 W将所述材料中的一种通过例如螺栓连接、焊接或模塑固定至由另一种材料形成的构架 中，尤其通过将铜模塑到钢构架中来实现此固定。
[0021] 根据一个具体实施方案，所述第一结构包括从一个连接部分到另一个连接部分大 体上横向延伸的横向杆。
[0022] 运样的杆对由电解质烙池和水平地定位的相等横截面的板发出的福射热不敏感， 并且周围空气还在其周围更好地循环。一个杆还机械地更适合于支撑重的负载。
[0023] 有利地，所述杆在所述连接部分之间W单件延伸。
[0024] "单件延伸"是指其从一个连接部分到另一个连接部分延伸而没有任何间断。换句 话说，每个纵向杆是一个整体(monobloc)并且对用于从一个连接部分到另一个连接部分延 伸的单一机械件。
[002引因此，相比其中形成阳极支撑件的杆是间断的、由多个彼此接合的段 (trongo丑）形成的电解池，改善了所述杆的机械完整性并且还能够限制能量损失。
[0026] 有利地，所述连接部分位于所述纵向杆的端部处并且更具体地位于靠近所述槽壳 的纵向侧。
[0027] 有利地，所述第二结构至少部分地形成所述阳极支撑件的连接部分。
[0028] 因此，使用由具有良好导电率的材料形成的第二结构实现阳极组件和电解池的连 接电解导体的电连接。因此，最小化压降，并且将电解电流输送至阳极块。
[0029] 根据有利的实施方案，所述第二结构包括两个分开的部分，所述两个分开的部分 每个至少部分地形成所述两个连接部分中的一个。
[0030] 更好导电率的第二结构从阳极支撑件的一个连接部分延续到另一个连接部分是 非必要的，因为此第二结构用于向阳极块供应电力，并且因此电流基本上不在其整个长度 上穿过该第二结构，因为该第二结构仅在于电解池的大体横向方向上彼此分开一距离的两 个分开的点处(尤其在电解池的每侧上的阳极支撑件的两个相对的端部处)提供有电流。此 间断，或将第二结构分成两个分开的部分使得可能最小化使用的第二材料的量，此第二材 料按惯例具有高的成本。
[0031] 更具体地，所述两个分开的部分在所述电解池的横向方向上远离彼此。
[0032] 有利地，所述电解池的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，并且所述两个分开的部分位于所述平面(P)的任一侧上。流过所述两个分开的部分的 每一个的电解电流然后具有与阳极支撑件中的方向相反的电流大体上相等的强度，使得在 阳极支撑件的中屯、处实现支撑件中的电平衡。而且，有利地，所述两个分开的部分相对于所 述平面大体上对称。因此，所述阳极组件可相对于正中面对称，使得所述阳极组件可W插入 到所述电解池内而不必要遵守任何预定定向。
[0033] 根据一个优选实施方案，所述横向阳极支撑件包括固定至所述第一结构的多个短 棒，所述多个短棒旨在被密封在形成于所述至少一个阳极块的表面中的空隙内，并且所述 两个分开部件之间在横向方向上的距离大体上等于两