專利名稱：惰性陽(yáng)極組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于防止惰性陽(yáng)極和其它電極以及電極支撐材料由于基于冰晶石的熔融電解質(zhì)浴造成的劣化、并防止在電解槽中產(chǎn)生HF/O2和其它氣體的結(jié)構(gòu)和方法。本發(fā)明還通過(guò)限制浴和金屬的污染以及減少電解槽中陽(yáng)極的初始預(yù)熱和放置期間的熱震而改進(jìn)了金屬生產(chǎn)，例如鋁的生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
鋁傳統(tǒng)上通過(guò)在約850℃與1000℃之間的溫度下電解溶解在基于冰晶石的熔融電解質(zhì)中的氧化鋁來(lái)生產(chǎn)；該工藝稱為Hall-Heroult工藝。該工藝是公知的，在例如美國(guó)專利申請(qǐng)No.5,279,715(LaCamera等人)中有描述。Hall-Heroult還原槽典型地包括具有耐火材料隔熱襯里的鋼殼，其相應(yīng)地具有接觸熔融成份的碳襯里。電解質(zhì)是基于熔融冰晶石(Na3AlF6)的，其可以含有多種添加劑，例如LiF、CaF2、MgF2或AlF3，并且含有溶解的高純氧化鋁(Al2O3)。碳襯里具有3到8年的使用壽命，在不利條件下或者會(huì)更短。陰極底部的退化是由于電解質(zhì)和液態(tài)鋁的侵蝕和滲入以及鈉的插入，使得陰極碳?jí)K膨脹和變形。此外，鈉物質(zhì)、冰晶石中含有的其它物質(zhì)或者空氣的滲入導(dǎo)致形成包括氰化物在內(nèi)的有毒化合物。陽(yáng)極至少部分地浸入在浴中，并且處于相同的條件。
Hall工藝雖然在今天已商業(yè)化利用，卻有一些限制，例如要求工藝在較高的溫度下進(jìn)行，典型地約在970℃到1000℃。高的槽溫度對(duì)于獲得高的氧化鋁溶解性是必需的。在這些溫度下，電解質(zhì)和熔融鋁逐漸地與大部分碳或陶瓷材料反應(yīng)，產(chǎn)生電極侵蝕問題，這導(dǎo)致槽的污染以及金屬和電解質(zhì)的污染。因此，一般認(rèn)為電解質(zhì)成份對(duì)于槽的其余部分是不利的。
電解還原槽必須從室溫加熱到接近1000℃的期望操作溫度，然后金屬生產(chǎn)才可以開始。加熱應(yīng)該逐漸且均勻地進(jìn)行，以避免對(duì)槽部件的熱震，熱震可能導(dǎo)致破損或剝落。在向槽中引入電解質(zhì)和熔融金屬時(shí)，加熱操作使對(duì)襯里、電極和其它附屬結(jié)構(gòu)組件的熱震最小化?，F(xiàn)有技術(shù)中的碳陽(yáng)極可以在室溫下放到電解質(zhì)中，然后通過(guò)槽的能量被加熱到操作溫度，這時(shí)將得到陽(yáng)極的標(biāo)稱電流。
更新的陶瓷惰性陽(yáng)極具有更長(zhǎng)的壽命，但是陽(yáng)極和它們的支撐件都易于有熱震，因此在插入到熱電解質(zhì)中之前，一般需要在電解槽外部的爐子等中被預(yù)熱。熱震/開裂可能在陽(yáng)極移動(dòng)到位置期間以及它們被放置到熔融鹽中期間發(fā)生。熱震與在從預(yù)熱爐到槽的移動(dòng)期間以及在將陽(yáng)極插入熔融鹽時(shí)發(fā)生的陽(yáng)極上的熱梯度(正或負(fù))相關(guān)。如50℃那么低的熱梯度就能導(dǎo)致開裂。
已經(jīng)做出多種嘗試用于向惰性陽(yáng)極中引入各種微?；蛘哂糜谟酶鞣N保護(hù)材料覆蓋它們，但是事實(shí)上不可能避免某種程度的溶解，并且最終這種嘗試導(dǎo)致浴和所生產(chǎn)鋁的一定量的污染。在用于在起動(dòng)期間使電解槽中電極免受熱震的一種嘗試中，美國(guó)專利No.4,265,717(Wiltzius)教導(dǎo)了中空?qǐng)A柱TiB2陰極的保護(hù)，通過(guò)將鋁合金插頭插入陰極腔中，并進(jìn)而通過(guò)具有接觸TiB2的內(nèi)隔熱層的散熱金屬套保護(hù)陰極。在那里，隔熱層由膨脹的、纖維狀高嶺土粘土(Al2O3·2SiO2·2H2O)制成，該粘土后來(lái)將溶解在熔融電解質(zhì)中，引入了Si。在美國(guó)專利No.5,928,717(Cherico等人)中教導(dǎo)了耐火補(bǔ)爐料(repair mass)。在那里，氧化鋁、金屬可燃物和添加劑的粉末混合物在壓力下與氧氣流一起使用，以接觸并固化在所用耐火件表面處的不均勻的晶體結(jié)構(gòu)等，所述金屬可燃物例如鎂、鋯、鉻和鋁，所述添加劑選自氟化鋁、硫酸鋇、氧化銫或氟化鈣。但是，這主要涉及修復(fù)以及已經(jīng)存在的耐火件，它們已經(jīng)與熔融鋁或熔融玻璃接觸。
在用于鋁或其它金屬生產(chǎn)的惰性陽(yáng)極的設(shè)計(jì)中，未被覆蓋惰性陽(yáng)極的陣列或組件可以被安裝在位于金屬板下的澆注耐火隔熱蓋上，通過(guò)它提供了從槽的連續(xù)電通路。在該布置中，示出在美國(guó)專利No.6,551,489 B2和6,558,526 B2(都是D’Astolfo Jr.等人)的圖3中，必需提供對(duì)金屬板和澆注耐火件的保護(hù)。但是，問題在于大部分耐火材料都不能經(jīng)受在預(yù)熱操作期間碰到的嚴(yán)重的熱震和熱梯度而不開裂，或者不能經(jīng)受槽操作期間的一定量的溶解。該設(shè)計(jì)成本高，且需要大量的組件。
歷史上，鋁電解槽在商業(yè)規(guī)模上使用碳陽(yáng)極。通過(guò)使用惰性的、非可消耗的、且尺寸穩(wěn)定的陽(yáng)極，可以大大減少鋁熔煉的能耗和成本。使用惰性陽(yáng)極而非傳統(tǒng)碳陽(yáng)極允許利用高產(chǎn)量的槽設(shè)計(jì)，從而減少了資金成本。還實(shí)現(xiàn)了顯著的環(huán)境益處，因?yàn)槎栊躁?yáng)極基本上不產(chǎn)生CO2或CF4排放物。
惰性陽(yáng)極可以由例如陶瓷、金屬陶瓷“cermet”或含金屬的材料制成。陶瓷惰性陽(yáng)極組成的一些實(shí)例在美國(guó)專利No.6,126,799、6,217,739B1、6,372,119 B1和6,423,195 B1(分別都是Ray等人)中給出，這里通過(guò)引用將其包括在內(nèi)。這些陽(yáng)極包括陶瓷相，并且還可以包括金屬相。它們基本上是不含空洞的，并且雖然它們顯示出低的溶解度和良好的尺寸穩(wěn)定性，但是在1000℃的Hall槽中仍有一些腐蝕。
除了電極熱震問題以及電極支撐體和其它槽的腐蝕和污染問題之外，改進(jìn)的、簡(jiǎn)化的且成本更加有效的電極/電機(jī)支撐體的總設(shè)計(jì)是需要的。

發(fā)明內(nèi)容
保護(hù)惰性金屬陶瓷陽(yáng)極電極和附屬的組件免受熱震和化學(xué)反應(yīng)物的影響是本發(fā)明主要目的中的一個(gè)。提供含有最少量材料、部件和污染物的簡(jiǎn)化電極組件是本發(fā)明的另一個(gè)主要目的。這些和其它目的通過(guò)提供下面的電解裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，該電解裝置包括多個(gè)陽(yáng)極，每一個(gè)陽(yáng)極都具有浸入熔融電解質(zhì)浴中的下部，其中，固體材料選自氧化鋁、冰晶石和它們的混合物，以及少量有效量的約5wt％到25wt％的膠結(jié)粘合劑，所述固體材料接觸和限制至少一個(gè)所述陽(yáng)極的至少上部。固體材料可以通過(guò)模制/澆注、浸漬、噴涂等施用，并且可以使得在溶解時(shí)向熔融浴中引入非常少的雜質(zhì)。
本發(fā)明還提供了包括惰性陽(yáng)極系統(tǒng)的電解裝置，該惰性陽(yáng)極系統(tǒng)包括下部與熔融鹽浴接觸的至少一個(gè)惰性陽(yáng)極，至少惰性陽(yáng)極的上部接觸固體材料并被其限制，所述固體材料經(jīng)受來(lái)自浴的氣體的侵蝕，其中，固體材料選自高鋁水泥和冰晶石-氧化鋁，兩者在熔融鹽浴存在時(shí)都將溶解。高鋁水泥材料優(yōu)選地為至少92％純度的Al2O3，隔熱，并且非常有利的是耐高溫的。高鋁冰晶石材料優(yōu)選地為約40wt％到80wt％的冰晶石、至少2wt％的氧化鋁和5wt％到25wt％的耐高溫膠結(jié)材料?！氨笔侵阜c鋁，其可以含有各種比例的各種堿金屬和堿土金屬元素，例如鈣、鎂、鉀、鋰和鈹，并且具有具體的式Na3AlF6。也可以使用氧化鋁作為主要成份，具有從5wt％到15wt％的耐熱耐火膠結(jié)材料。高鋁水泥結(jié)構(gòu)可以有利地形成為允許包含空氣的50vol％到95vol％的致密度(即具有5vol％到50vol％的孔隙率)，以提供在插入浴中之前在高于1000℃預(yù)熱時(shí)的優(yōu)勢(shì)。氧化鋁還可以含有最多15wt％的其它氧化物，例如CaO2、SiO2和其它氧化物以及先前提到的水泥。


圖1是具有多個(gè)陽(yáng)極的陽(yáng)極系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例的橫截面視圖；圖2最好地示出了本發(fā)明，是在例如鋁處理中使用的、具有多個(gè)陽(yáng)極的陽(yáng)極系統(tǒng)的平面視圖，部分為截面圖，其中，陽(yáng)極連接到包括冰晶石和/或氧化鋁的固體塊并被其限制；
圖3是部分為截面圖的平面視圖，類似于圖2，但是具有用于提供限制陽(yáng)極整個(gè)部分的材料的噴涂或浸漬涂覆，但不是以塊的形式；以及圖4是在與熔融鹽浴充分接觸之后的圖2和圖3中系統(tǒng)的平面視圖，部分為截面圖，示出了限制固體塊的部分溶解。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照?qǐng)D1，示出了在例如用于生產(chǎn)鋁的電解裝置中包括惰性陽(yáng)極系統(tǒng)10的電解槽，并且該電解槽包括頂部結(jié)構(gòu)和多個(gè)惰性陽(yáng)極14和14’。頂部結(jié)構(gòu)可以包括耐火件12，惰性陽(yáng)極通過(guò)板18連接到其上。耐火材料可以是平坦的結(jié)構(gòu)，例如所示出的中空盒形結(jié)構(gòu)，填充有隔熱體28。金屬栓16可以將惰性陽(yáng)極錨在耐火件12以及頂部金屬上，所述頂部金屬通常為通過(guò)金屬錨20等被固定在耐火件12上的鋼板18。整個(gè)惰性陽(yáng)極系統(tǒng)12、18和28連接到大型金屬固定架22。惰性陽(yáng)極系統(tǒng)可以非常大，耐火件的長(zhǎng)度30可以從約1m到2m(3英尺到6英尺)，壁厚31從約2cm到10cm。耐火件12具有如示出的外部或外側(cè)24，并且可以具有內(nèi)側(cè)26。耐火件12的內(nèi)部可以填充有所示的多層的低密度陶瓷板28，或由陶瓷纖維或其它材料制成的隔熱墊，或者空著。如可以看到的，該類型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上非常復(fù)雜。
來(lái)自熔融鹽浴34和陽(yáng)極14、14’的氣體32即使對(duì)于不銹鋼也很有侵蝕性，尤其是當(dāng)幾種氣體結(jié)合時(shí)。來(lái)自浴或陽(yáng)極14’的示為圓圈(氣泡)32的氣體(為了簡(jiǎn)便，只示出了來(lái)自兩個(gè)外側(cè)陽(yáng)極的氣體)到達(dá)浴34之上，如氣流箭頭36所示的。通常在用于生產(chǎn)鋁的Hall工藝中使用的熔融鹽浴34是基于熔融冰晶石(為NaF加上AlF3)的，NaF和AlF3的浴重量比在約1.0∶1到1.6∶1的范圍內(nèi)，并且溫度通常為約850℃到1050℃，優(yōu)選地從950℃到975℃。此外，出于不同的目的可以添加浴添加劑。惰性陽(yáng)極不完全浸入熔融浴中，通常陽(yáng)極的頂邊在浴至少一段距離38以上，通常為約5cm到30cm，稱為氣體或蒸氣空間。最常產(chǎn)生的氣體32包括HF、AlF3、O2和NaAlF4。HF和O2的組合對(duì)金屬和陶瓷特別有腐蝕性，特別是在高于約400℃的溫度下。根據(jù)下面的反應(yīng)在陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣(I)根據(jù)反應(yīng)(II)從浴中產(chǎn)生HF2AlF3(soln)+3H2O→Al2O3(soln)+6HF(氣體) (II)。
水的來(lái)源是送入熔煉槽的熔煉等級(jí)氧化鋁固有的化學(xué)結(jié)合水。耐火件12在可能接觸HF和O2的13處的溫度為約700℃到1000℃，這取決于與熔融冰晶石的距離。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，示出了在與熔融電解質(zhì)接觸之前，本發(fā)明的更簡(jiǎn)單且更優(yōu)選的惰性陽(yáng)極系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例，其被示為組件式的，并且在所示出的實(shí)例中為澆注的。如可以看到的，系統(tǒng)10還包括多個(gè)惰性陽(yáng)極14和14’，以及限制支撐材料12’。附屬的金屬板18由多個(gè)錨20固定，它們都由大型金屬固定架22固定。這里，使用了迄今沒有考慮過(guò)的完全不同的陽(yáng)極限制固體結(jié)構(gòu)12’，在插入到電解裝置中之前，當(dāng)固體結(jié)構(gòu)12’首先被澆注時(shí)，其在40和42處接觸陽(yáng)極14和14’。與圖1相比，顯示出了這個(gè)新系統(tǒng)的簡(jiǎn)單。
圖3基本上示出了與圖2相同的設(shè)計(jì)和限制結(jié)果，但是固體結(jié)構(gòu)12的施用是通過(guò)浸漬或噴涂方式，這里，固體結(jié)構(gòu)12’將仍舊完全填充于惰性陽(yáng)極例如14和14’之間。雖然外部結(jié)構(gòu)不那樣均勻，但是該施用也是成本有效的，與圖2所示的整齊、均勻的澆注/模制操作起到相同的作用，并且更輕，使用更少的材料。
圖4示出了插入到例如可以用來(lái)生產(chǎn)鋁的電解裝置中的圖2或圖3的系統(tǒng)10，其中，熔融冰晶石34(包括Na3AlF6)接觸惰性陽(yáng)極14和14’，并且已經(jīng)溶解掉了還原的固體材料12’的距離陽(yáng)極14和14’底部的距離44的部分，剩下固體材料厚度46。剩余厚度46可以為如在圖2和圖3中示出的初始固體結(jié)構(gòu)厚度48的30％到80％、優(yōu)選40％到70％。圖4示出了50％的剩余固體結(jié)構(gòu)厚度，不過(guò)對(duì)于浸漬的或噴涂的涂層來(lái)說(shuō)，表面將比示出的更粗糙一些，并且可能需要3到可能5或更多的重復(fù)以得到期望的塊形形狀。少于30％的剩余固體結(jié)構(gòu)厚度將弱化整個(gè)惰性陽(yáng)極系統(tǒng)10，并損害固體材料12’的隔熱效果。大于約80％的剩余固體結(jié)構(gòu)厚度將不能提供足以允許槽正常起作用的陽(yáng)極表面。在一定的蒸氣空間38范圍，在穩(wěn)定狀態(tài)操作中，來(lái)自浴的冰晶石34將在固體結(jié)構(gòu)12’底部上凝結(jié)并凝固，增加了如由虛線示出的額外的固體結(jié)構(gòu)。
整個(gè)耐火板、隔熱板、保護(hù)性外部隋性陽(yáng)極涂層/覆蓋層所有這些都在一定程度上溶解到了熔融浴中從而引入了雜質(zhì)，在本發(fā)明中，它們被優(yōu)選為95wt％到99wt％純度的氧化鋁或者浴+氧化鋁材料的塊替換，所述氧化鋁或者浴+氧化鋁材料兩者都含有粘合劑水泥，以提供圖2和圖3中示出的固體結(jié)構(gòu)12’。如果周圍的氧化鋁或浴+氧化鋁支撐體12’溶解到熔融冰晶石浴34中，那么沒有任何害處，并且基于熔融浴重量的不大于0.5wt％的雜質(zhì)被添加到熔融浴中，或者優(yōu)選地沒有雜質(zhì)添加到其中。這還大大簡(jiǎn)化了整個(gè)系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)，并且節(jié)省了大量的時(shí)間和成本。這還使得組件加工中的陽(yáng)極對(duì)齊不那么重要。該固體塊材料12’最初完全圍住陽(yáng)極14、14’和栓16，并且由懸掛件50懸掛在鋼板18上。調(diào)節(jié)塊的氧化鋁含量以允許組件經(jīng)受預(yù)熱溫度。此外，在冰晶石+氧化鋁材料中，浴重量比(NaF∶AlF3)優(yōu)選為約1.2到1.6，以經(jīng)受預(yù)熱溫度。當(dāng)陽(yáng)極被放置時(shí)，一部分固體材料12’溶解到浴中，露出了用于電解的陽(yáng)極的下部，而上部仍舊為固體，如自然的外殼，以提供隔熱并防煙霧。該外殼將在陽(yáng)極被升高和降低時(shí)生長(zhǎng)和收縮，提供連續(xù)的保護(hù)和隔熱。當(dāng)系統(tǒng)10置于熔融浴34中時(shí)，如圖4所示，其自動(dòng)提供需要添加到浴中的唯一兩種材料氧化鋁和更多的浴來(lái)填充陽(yáng)極14和14’之間的間隙。通常，可商購(gòu)的鋁可以具有最大約0.3到0.65％的雜質(zhì)；其中，每一種雜質(zhì)的可允許范圍為約0.1％到0.6％的Fe；0％到0.05％的Cu；0％到0.05％的Zn；0％到0.05％的Ni；和0％到0.35％的Si。氧化鋁Al2O3或浴+氧化鋁支撐體的使用，以及在兩種情況下，任何相關(guān)聯(lián)的基于氧化鋁的水泥的材料都將能夠生產(chǎn)商業(yè)等級(jí)的鋁。
現(xiàn)在將討論含有浴+氧化鋁固體結(jié)構(gòu)12’的更為復(fù)雜的材料組成。澆注的浴+氧化鋁固體結(jié)構(gòu)12’通常包括約40wt％到約80wt％、優(yōu)選約55wt％到約70wt％的氟化鈉鋁粉末；約2wt％到約25wt％、優(yōu)選約2wt％到約10wt％的氧化鋁粉末(Al2O3)。材料通常含有少量有效量的粘合劑，通常約5wt％到約25wt％；優(yōu)選約5wt％到約15wt％的膠結(jié)材料，優(yōu)選為基于氧化鋁的耐火膠結(jié)材料/水泥，優(yōu)選含有約65wt％到85wt％的氧化鋁(Al2O3)和15wt％到30wt％的CaO。該膠結(jié)材料是能夠抵抗800℃到1200℃溫度而不劣化的耐高溫材料。除了氧化鋁之外，通常的成份可以包括例如CaO、SiO2、Na2O和Fe2O3。結(jié)構(gòu)12’可以含有少量的Na5Al3F14(天然錐冰晶石)。向粉末混合物中添加水以制成漿料，然后添加基于所有粉末混合物的約10wt％的基于氧化鋁的膠結(jié)材料，以將浴+氧化鋁材料結(jié)合到一起。然后將該浴材料+水泥漿料傾倒到容納惰性陽(yáng)極14、14’和懸掛件50的模中，然后在約125℃到175℃的溫度下焙燒10小時(shí)到15小時(shí)，以去除潮氣。這提供了比純化的氧化鋁+水泥結(jié)構(gòu)孔更少、耐溫性更差的結(jié)構(gòu)，但是由于化學(xué)上更類似于電解質(zhì)而仍舊是優(yōu)選的。
氧化鋁材料可以被模制、澆注、浸漬或噴涂。其基本上為單獨(dú)的純Al2O3，或者與基于氧化鋁的合適膠結(jié)粘合劑混合的純Al2O3，具有約5wt％到約15wt％的耐熱、耐高溫(能夠抵抗約800℃到1200℃的溫度而不劣化)膠結(jié)材料。
實(shí)例陽(yáng)極系統(tǒng)設(shè)置有如下描述的含有冰晶石、鋁酸鈣水泥和分散劑的混合物的固體限制材料。
約5,400克0.05～1.0毫米的鋁酸鹽水泥/陶渣與約600克鋁酸鈣、100克甲基纖維素(分散劑)、100克的膨潤(rùn)土粘土潤(rùn)濕劑和1200克比例為0.90到1.50(氟化鈉的百分比與氟化鋁的百分比的比例)的-200目的Hall浴冰晶石混合，然后與1000克到7000克(平均為3888克)的水混合。
所有固體成份在不銹鋼混合盆中基于干燥狀態(tài)以低速混合2到5分鐘。向混合粉末中緩慢添加水。混合過(guò)程被周期性地停止，以確保所有成份都被潤(rùn)濕，并且被均勻分散或者不會(huì)停留在混合盆的底部上。
然后，水基混合物被轉(zhuǎn)移到容器中，以允許陽(yáng)極被浸漬涂覆最高達(dá)1/2英寸(1.27cm)厚的混合物涂層。在浸漬涂覆過(guò)程中，陽(yáng)極被緩慢降低到混合物耐火涂層中，直到完全浸入。使涂層均衡(即，在與陽(yáng)極直接接觸的區(qū)域中是平坦的)。然后，以約12.5cm/min的速率拉出陽(yáng)極，以允許至少0.6cm厚的浴塊耐火涂層附著到陽(yáng)極表面上。
然后，用固定設(shè)備懸掛陽(yáng)極，并且使用熱空氣干燥機(jī)來(lái)加速浴塊涂層的干燥。一旦外表面被干燥得差不多時(shí)(dry to the touch)，陽(yáng)極就被浸入以按所需進(jìn)行第二和第三涂覆，用于在涂覆下一個(gè)涂層之前通過(guò)合適的干燥步驟的指定涂層涂覆。為了得到完整的塊結(jié)構(gòu)，將需要更多的幾次施用。
然后，具有期望涂層厚度的陽(yáng)極被放到預(yù)熱爐中，并以防止陽(yáng)極和隔熱層開裂的速率被加熱到約960℃。一旦處于期望溫度，被涂覆的陽(yáng)極就被移出加熱器，并且被快速轉(zhuǎn)移到Hall槽中，使得將陽(yáng)極轉(zhuǎn)移到Hall槽中所需的溫度損失在少于2分鐘內(nèi)小于10℃。
浸入到Hall槽中后，浴塊涂層在小于5分鐘內(nèi)就溶解達(dá)到浴線。浴塊的從陽(yáng)極浸入部分的溶解允許電流流過(guò)，用于生產(chǎn)鋁金屬。重要的是，溶解的浴塊隔熱體具有這樣的組成，使得其不會(huì)污染在Hall槽中使用的金屬或冰晶石。這提供了用于鋁生產(chǎn)的簡(jiǎn)單廉價(jià)的兼容陽(yáng)極支撐體。
已經(jīng)描述了當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例，但是將了解本發(fā)明可以以其它方式實(shí)現(xiàn)，而仍在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種包括多個(gè)陽(yáng)極的電解裝置，每一個(gè)陽(yáng)極具有浸入熔融電解質(zhì)浴中的下部，其中，固體材料選自氧化鋁和冰晶石和它們的混合物，以及有效量的膠結(jié)粘合劑，所述固體材料接觸和限制至少一個(gè)所述陽(yáng)極的至少上部。
2.權(quán)利要求1的電解裝置，其中，陽(yáng)極是惰性陽(yáng)極。
3.權(quán)利要求1的電解裝置，其中，電解裝置是在鋁生產(chǎn)中使用的電解槽。
4.權(quán)利要求1的電解裝置，還包括頂部金屬板。
5.權(quán)利要求1的電解裝置，其中，固體材料包括約40wt％到約80wt％的冰晶石、約2wt％到約25wt％的氧化鋁和約5wt％到約25wt％的膠結(jié)粘合劑材料。
6.權(quán)利要求1的電解裝置，其中，固體材料包括含有5wt％到15wt％的膠結(jié)粘合劑材料的氧化鋁。
7.權(quán)利要求1的電解裝置，其中，固體材料在約1000℃的溫度下、在存在基于冰晶石的熔融電解質(zhì)浴時(shí)將溶解。
8.權(quán)利要求1的電解裝置，其中，固體材料將溶解到剩余的固體材料厚度為初始厚度的30％到80％的程度。
9.權(quán)利要求1的電解裝置，其中，至少一個(gè)陽(yáng)極的全部被固體材料限制。
10.一種包括惰性陽(yáng)極系統(tǒng)的電解裝置，該惰性陽(yáng)極系統(tǒng)包括至少一個(gè)下部與熔融鹽浴接觸的惰性陽(yáng)極，其中，至少惰性陽(yáng)極的上部與固體材料接觸并被其限制，所述固體材料經(jīng)受來(lái)自浴的氣體的侵蝕，其中，固體材料選自基于氧化鋁的水泥和冰晶石-氧化鋁，兩者在熔融鹽浴存在時(shí)都將溶解。
11.權(quán)利要求10的電解裝置，其中，固體材料為約40wt％到80wt％的冰晶石、約2wt％到25wt％的氧化鋁和5wt％到25wt％的膠結(jié)材料。
12.權(quán)利要求10的電解裝置，其中，該電解裝置是適于生產(chǎn)鋁的電解槽。
13.權(quán)利要求10的電解裝置，其中，固體材料將溶解到剩余的固體材料厚度為初始厚度的30％到80％的程度。
14.權(quán)利要求10的電解裝置，其中，固體材料將溶解到剩余的固體材料厚度為初始支撐體厚度的40％到70％的程度。
15.權(quán)利要求10的電解裝置，其中，水泥材料是基于氧化鋁的耐火水泥。
16.權(quán)利要求10的電解裝置，其中，至少一個(gè)惰性陽(yáng)極全部都由固體材料限制。
17.權(quán)利要求10的電解裝置，其中，固體材料通過(guò)澆注而施用。
18.權(quán)利要求10的電解裝置，其中，固體材料通過(guò)噴涂而施用。
19.權(quán)利要求10的電解裝置，其中，固體材料通過(guò)浸漬而施用。
全文摘要
在電解裝置中限制陽(yáng)極系統(tǒng)(10)的固體材料(12’)由冰晶石和/或氧化鋁(Al
文檔編號(hào)C25C3/12GK1917933SQ200380104082
公開日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2003年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月25日
發(fā)明者L·E·達(dá)斯托爾福, C·貝茨 申請(qǐng)人:阿爾科公司