本專利申請(qǐng)是非臨時(shí)性的，要求2014年9月10日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2/048,391的優(yōu)先權(quán)，通過(guò)引用將其整體并入本文。
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)上，電解槽的側(cè)壁由熱傳導(dǎo)材料構(gòu)成，以沿著整個(gè)側(cè)壁(和槽浴的上表面)形成冷幫(frozenledge)從而維持電解槽的完整性。
技術(shù)領(lǐng)域：
廣義上，本公開(kāi)涉及電解槽的側(cè)壁特征(如：內(nèi)部側(cè)壁或熱表面)，其在電解槽的操作中(如：在電解槽中生產(chǎn)金屬)保護(hù)側(cè)壁免受電解浴影響。更具體地，在沒(méi)有沿整個(gè)內(nèi)部側(cè)壁或者一部分內(nèi)部側(cè)壁的冷幫的情況下，內(nèi)部側(cè)壁特征提供與電解槽中的金屬、浴和/或蒸氣的直接接觸。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：通過(guò)本公開(kāi)的各種實(shí)施方案，用本公開(kāi)的一個(gè)或者多個(gè)側(cè)壁實(shí)施方案至少部分地替代電解槽側(cè)壁。在一些實(shí)施方案中，提供了一種穩(wěn)定的側(cè)壁材料，通過(guò)使槽浴(bath)化學(xué)組成中的一種或多種成分維持在特定的飽和度百分比，使得該側(cè)壁材料在熔融電解液(如槽浴)中是穩(wěn)定的(例如基本上是非反應(yīng)性的)。在一些實(shí)施方案中，在電解槽中通過(guò)至少一個(gè)進(jìn)料裝置(例如沿著側(cè)壁定位)維持槽浴化學(xué)組成，該進(jìn)料裝置向電解槽中提供進(jìn)料(例如該進(jìn)料保持為位于電解槽側(cè)壁附近的保護(hù)沉積物)。在一些實(shí)施方案中，該保護(hù)沉積物向槽浴(例如向緊鄰側(cè)壁的槽浴中)提供至少一種槽浴成分(例如氧化鋁)。作為一個(gè)非限制性實(shí)例，隨著保護(hù)沉積物慢慢溶解，鄰近側(cè)壁的槽浴化學(xué)組成處于或接近該槽浴成分的飽和度，從而保護(hù)側(cè)壁免于因與熔融電解液/槽浴相互作用而溶解(例如溶解/侵蝕)。在一些實(shí)施方案中，對(duì)于特定的槽浴成分(例如氧化鋁)槽浴的百分比飽和度在電解槽運(yùn)行條件下(例如溫度、槽浴比率、和槽浴化學(xué)組成和/或含量)是進(jìn)料濃度(例如氧化鋁)的函數(shù)。在一些實(shí)施方案中，本公開(kāi)的側(cè)壁相比于傳統(tǒng)的熱傳導(dǎo)材料封裝提供如下能量節(jié)省：至少約5％；至少約10％；至少約15％；至少約20％；至少約25％；或至少約30％。在一些實(shí)施方案中，熱通量(即，在電解槽運(yùn)行期間跨電解槽側(cè)壁的熱量損失)為：不大于約8kW/m2；不大于約4kW/m2；不大于約3kW/m2；不大于約2kW/m2；不大于約1kW/m2；不大于約0.75kW/m2。在一些實(shí)施方案中，熱通量(即，在電解槽運(yùn)行期間跨電解槽側(cè)壁的熱量損失)為：至少約8kW/m2；至少約4kW/m2；至少約3kW/m2；至少約2kW/m2；至少約1kW/m2；至少約0.75kW/m2。與此形成鮮明對(duì)比的是，市售的霍爾槽運(yùn)行時(shí)具有約8-15kW/m2的跨側(cè)壁的熱通量。在本公開(kāi)的一個(gè)方面，提供了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：電解槽，該電解槽配置為保持熔融電解液槽浴，該槽浴包括至少一種槽浴成分，該電解槽包括：底部(例如陰極或金屬墊)和側(cè)壁，該側(cè)壁基本上由所述至少一種槽浴成分構(gòu)成；和進(jìn)料系統(tǒng)，該進(jìn)料系統(tǒng)配置為將包括所述至少一種槽浴成分的進(jìn)料加入到熔融電解液槽浴中，使得該至少一種槽浴成分在飽和度的約5％內(nèi)，其中，通過(guò)所述進(jìn)料，使得側(cè)壁在熔融電解液槽浴中穩(wěn)定。在一些實(shí)施方案中，槽浴包含的進(jìn)料(例如氧化鋁)含量超過(guò)其飽和度極限(例如使得在槽浴中存在微粒)。在一些實(shí)施方案中，槽浴成分(例如氧化鋁)包含如下平均槽浴含量：在飽和度的約5％內(nèi)；在飽和度的約2％內(nèi)；在飽和度的約1％內(nèi)；在飽和度的約0.5％內(nèi)；處于飽和；或高于飽和(例如在槽浴中存在槽浴成分的未溶解微粒)。在一些實(shí)施方案中，槽浴成分的飽和為：飽和度的至少約95％；飽和度的至少約96％；飽和度的至少約97％；飽和度的至少約98％；飽和度的至少約99％；處于100％飽和度；或高于飽和度(例如在槽浴中存在槽浴成分的未溶解微粒)。在一些實(shí)施方案中，槽浴成分的飽和為：飽和度的不大于約95％；飽和度的不大于約96％；飽和度的不大于約97％；飽和度的不大于約98％；飽和度的不大于約99％；飽和度的不大于100％。在一些實(shí)施方案中，側(cè)壁成分包含高于電解液槽浴中的一定飽和度閾值的飽和度百分?jǐn)?shù)(例如對(duì)于電解槽工作參數(shù))。在一些實(shí)施方案中(例如當(dāng)側(cè)壁成分是氧化鋁時(shí))，通過(guò)LECO分析法分析測(cè)定氧化鋁的飽和度(即平均飽和度％)。在一些實(shí)施方案中(即側(cè)壁材料不是氧化鋁時(shí)，例如Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La和Ce)，利用AA、ICP、XRF和/或它們的組合以及其它常見(jiàn)的公認(rèn)分析方法來(lái)量化平均飽和度％。在一些實(shí)施方案中，確定穩(wěn)定材料的飽和度％的分析方法包括與該分析方法有關(guān)的校正誤差(例如LECO測(cè)量方法具有通常+/-5％的誤差率)。在一些實(shí)施方案中，側(cè)壁成分在槽浴中以如下平均％飽和度含量存在：飽和度的至少70％；飽和度的至少75％；飽和度的至少80％；飽和度的至少85％；飽和度的至少90％；飽和度的至少95％；飽和度的至少100％(即飽和的)；或飽和度的至少105％(即超過(guò)飽和)。在一些實(shí)施方案中，側(cè)壁成分在槽浴中以如下平均％飽和度含量存在：飽和度的不大于70％；飽和度的不大于75％；飽和度的不大于80％；飽和度的不大于85％；飽和度的不大于90％；飽和度的不大于95％；飽和度的不大于100％(即飽和的)；或飽和度的不大于105％(即超過(guò)飽和)。在一些實(shí)施方案中，槽浴成分包含以電解槽各處平均值測(cè)量的槽浴含量飽和度百分?jǐn)?shù)。在一些實(shí)施方案中，槽浴成分包含在鄰近側(cè)壁(例如非反應(yīng)性的/穩(wěn)定的側(cè)壁材料)位置測(cè)得的槽浴含量飽和度百分?jǐn)?shù)。在一些實(shí)施方案中，鄰近側(cè)壁的位置是如下的槽?。航佑|所述壁；距離所述壁不超過(guò)約1”；距離所述壁不超過(guò)約2”；距離所述壁不超過(guò)約4”；距離所述壁不超過(guò)約6”；距離所述壁不超過(guò)約8”；距離所述壁不超過(guò)約10”；距離所述壁不超過(guò)約12”；距離所述壁不超過(guò)約14”；距離所述壁不超過(guò)約16”；距離所述壁不超過(guò)約18”；距離所述壁不超過(guò)約20”；距離所述壁不超過(guò)約22”；或距離所述壁不超過(guò)約24”。在一些實(shí)施方案中，鄰近側(cè)壁的位置是如下的槽?。航佑|所述壁；距離所述壁小于約1”；距離所述壁小于約2”；距離所述壁小于約4”；距離所述壁小于約6”；距離所述壁小于約8”；距離所述壁小于約10”；距離所述壁小于約12”；距離所述壁小于約14”；距離所述壁小于約16”；距離所述壁小于約18”；距離所述壁小于約20”；距離所述壁小于約22”；或距離所述壁小于約24”。在本公開(kāi)的一個(gè)方面，提供了一種系統(tǒng)，其包括：電解槽本體，該電解槽本體配置為保持熔融電解液槽浴，該槽浴包括氧化鋁，該電解槽包括：底部(例如陰極或金屬墊)和基本上由氧化鋁構(gòu)成的側(cè)壁；和進(jìn)料器系統(tǒng)，該進(jìn)料器系統(tǒng)配置為向熔融電解液槽浴中提供包括氧化鋁的進(jìn)料，使得氧化鋁的槽浴含量在飽和度的約10％之內(nèi)，其中通過(guò)該槽浴含量，側(cè)壁在熔融電解液槽浴中穩(wěn)定。在本公開(kāi)的一個(gè)方面，提供了一種電解槽，該電解槽包括：陽(yáng)極；與陽(yáng)極間隔開(kāi)的陰極；與陽(yáng)極和陰極液體連通的電解液槽浴，該槽浴具有包含多種槽浴成分的槽浴化學(xué)組成；電解槽本體，該電解槽本體包括：底部和圍繞該底部的至少一個(gè)側(cè)壁，其中該側(cè)壁基本上由槽浴化學(xué)組成中的至少一種槽浴成分組成，其中槽浴化學(xué)組成包含所述至少一種槽浴成分，在該成分的飽和度極限的約10％內(nèi)，使得通過(guò)該槽浴化學(xué)組成，側(cè)壁在側(cè)壁與槽浴的界面處得以維持(例如在電解槽運(yùn)行期間)。在本公開(kāi)的一個(gè)方面，提供了一種電解槽，該電解槽包括：陽(yáng)極；與陽(yáng)極間隔開(kāi)的陰極；與陽(yáng)極液體連通的具有槽浴化學(xué)組成的熔融電解液槽?。浑娊獠郾倔w，該電解槽本體包括底部和圍繞該底部的至少一個(gè)側(cè)壁，其中該電解槽本體被配置為接觸和保持熔融電解液槽浴，此外其中側(cè)壁由作為槽浴化學(xué)組成的成分的材料構(gòu)建；和進(jìn)料裝置，該進(jìn)料裝置被配置為向熔融電解液槽浴中提供包括所述成分的進(jìn)料；其中通過(guò)該進(jìn)料裝置，槽浴化學(xué)組成被維持處在或接近該成分的飽和度使得側(cè)壁在熔融鹽電解液中保持穩(wěn)定。在本公開(kāi)的一個(gè)方面，提供了一種電解槽，該電解槽包括：陽(yáng)極；與陽(yáng)極間隔開(kāi)的陰極；與陽(yáng)極和陰極液體連通的熔融電解液槽浴，其中該熔融電解液槽浴含有包括至少一種槽浴成分的槽浴化學(xué)組成；電解槽本體，該電解槽本體具有：底部和圍繞該底部的至少一個(gè)側(cè)壁，其中該電解槽本體被配置為保持熔融電解液槽浴，其中該側(cè)壁基本上由所述至少一種槽浴成分組成，該側(cè)壁進(jìn)一步包括：第一側(cè)壁部分，配置為安置到側(cè)壁的熱絕緣封裝上以及保持電解液；和第二側(cè)壁部分，配置為從電解槽本體的底部向上延伸，其中第二側(cè)壁部分與第一側(cè)壁部分縱向間隔，使得第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及第一部分和第二部分之間的基底限定出溝槽；其中該溝槽配置為接收保護(hù)沉積物和保持該保護(hù)沉積物與電解槽底部(例如金屬墊)分離；其中該保護(hù)沉積物配置為從該槽溶解到熔融電解液槽浴中，使得該熔融電解液槽浴包含一定水平的所述至少一種槽浴成分，其足以在熔融電解液槽浴中維持所述第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分。在本公開(kāi)的一個(gè)方面，提供了一種電解槽，該電解槽包括：陽(yáng)極；與陽(yáng)極間隔開(kāi)的陰極；與陽(yáng)極和陰極液體連通的熔融電解液槽浴，其中該熔融電解液槽浴含有包括至少一種槽浴成分的槽浴化學(xué)組成；電解槽本體，該電解槽本體具有：底部和圍繞該底部的至少一個(gè)側(cè)壁，其中該電解槽本體被配置為保持熔融電解液槽浴，其中所述側(cè)壁基本上由所述至少一種槽浴成分組成，所述側(cè)壁進(jìn)一步包括：第一側(cè)壁部分，配置為安置到側(cè)壁的熱絕緣封裝上以及保持電解液；和第二側(cè)壁部分，配置為從電解槽本體的底部向上延伸，其中第二側(cè)壁部分與第一側(cè)壁部分縱向間隔，使得第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及第一部分和第二部分之間的基底限定出溝槽；其中該溝槽被配置為接收保護(hù)沉積物和保持該保護(hù)沉積物與電解槽底部(例如金屬墊)分離；其中該保護(hù)沉積物被配置為從溝槽溶解到熔融電解液槽浴中，使得該熔融電解液槽浴包含一定水平的所述至少一種槽浴成分，其足以在熔融電解液槽浴中維持所述第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分；和引導(dǎo)部件，其中該引導(dǎo)部件位于第一側(cè)壁部分與第二側(cè)壁部分之間，此外其中該引導(dǎo)部件在溝槽上方側(cè)向間隔，使得該引導(dǎo)部件配置為引導(dǎo)保護(hù)沉積物進(jìn)入溝槽內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，側(cè)壁包含第一部分和第二部分，其中第二部分配置為相對(duì)于熱絕緣封裝與第一側(cè)壁部分聯(lián)合(align)，此外其中該第二側(cè)壁部分配置為從側(cè)壁(如側(cè)壁輪廓)以階梯構(gòu)造延伸，其中該第二側(cè)壁部分包括界定出該階梯部分的頂/上表面和側(cè)表面。在一些實(shí)施方案中，頂表面配置為提供平坦表面(例如平坦的，或者與電解槽底部平行)。在一些實(shí)施方案中，頂表面配置為提供傾斜/有角度的表面，其朝向第一側(cè)壁部分傾斜，使得第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分的上表面共同界定出凹陷區(qū)域。在一些實(shí)施方案中，傾斜的穩(wěn)定側(cè)壁朝向電解槽/金屬墊的中心(遠(yuǎn)離側(cè)壁)傾斜。在一些實(shí)施方案中，電解槽包含向電解槽提供進(jìn)料的進(jìn)料器，該進(jìn)料沿著第二側(cè)壁部分的平坦頂表面和/或側(cè)部的至少一部分作為保護(hù)沉積物得以保持。在一些實(shí)施方案中，電解槽包括配置為向電解槽提供進(jìn)料的進(jìn)料器，進(jìn)料沿凹陷區(qū)域(例如第二側(cè)壁部分的上表面)保留。在一些實(shí)施方案中，基底包含所述至少一種槽浴成分。在一些實(shí)施方案中，保護(hù)沉積物包含一種槽浴成分(至少一種)。在一些實(shí)施方案中，保護(hù)沉積物包括至少兩種槽浴成分。在一些實(shí)施方案中，保護(hù)沉積物從溝槽延伸，向上至少到達(dá)電解液槽浴的上表面。在一些實(shí)施方案中，電解槽進(jìn)一步包括引導(dǎo)部件，其中該引導(dǎo)部件位于第一側(cè)壁部分與第二側(cè)壁部分之間，此外其中該引導(dǎo)部件位于溝槽的基底上方，此外其中該引導(dǎo)部件配置為引導(dǎo)保護(hù)沉積物進(jìn)入溝槽內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，該引導(dǎo)部件由穩(wěn)定材料構(gòu)成(例如在槽浴和/或蒸氣相中的非反應(yīng)性材料)。在一些實(shí)施方案中，該引導(dǎo)部件由存在于槽浴化學(xué)組成中的材料構(gòu)成，使得通過(guò)槽浴化學(xué)組成，該引導(dǎo)部件保持在熔融鹽電解液中。在一些實(shí)施方案中，溝槽的基底由進(jìn)料塊(feedblock)限定，其中該進(jìn)料塊由選自槽浴化學(xué)組成的成分的材料構(gòu)成，其中通過(guò)槽浴化學(xué)組成，進(jìn)料塊維持在熔融鹽槽浴中。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)料塊包含穩(wěn)定的材料(非反應(yīng)性的材料)。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)料塊包含氧化鋁。在一些實(shí)施方案中，電解槽進(jìn)一步包括進(jìn)料器(例如進(jìn)料裝置)，該進(jìn)料器配置為在溝槽中提供保護(hù)沉積物。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)料裝置連接至電解槽本體。本公開(kāi)的一個(gè)方面，提供一種方法，該方法包括：在陽(yáng)極和陰極之間通入電流穿過(guò)電解槽的熔融電解液槽浴，向電解槽中加入進(jìn)料以便向熔融電解液槽浴供應(yīng)至少一種槽浴成分，其中進(jìn)料速率足以將該至少一種槽浴成分的槽浴含量維持在飽和度的約95％內(nèi)；和通過(guò)該進(jìn)料步驟，維持由包括該至少一種槽浴成分的材料構(gòu)造的電解槽側(cè)壁。在一些實(shí)施方案中，該方法包括：伴隨第一步，將槽浴維持在不超過(guò)980℃的溫度，其中電解槽的側(cè)壁基本上沒(méi)有冷幫。在一些實(shí)施方案中，該方法包括消耗保護(hù)沉積物以向電解液槽浴中供應(yīng)金屬離子。在一些實(shí)施方案中，該方法包括從該至少一種槽浴成分生產(chǎn)金屬產(chǎn)品。上文中提到的各個(gè)發(fā)明方面可以結(jié)合以產(chǎn)生與在電解槽中于低溫下(例如低于980℃)原生金屬生產(chǎn)相關(guān)的設(shè)備、組件和方法。本發(fā)明的這些和其它方面、優(yōu)點(diǎn)和新穎特征部分在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀下面的說(shuō)明書(shū)和附圖時(shí)將清楚這些，或者可以通過(guò)實(shí)施本發(fā)明了解這些。附圖說(shuō)明圖1描繪了根據(jù)本公開(kāi)的運(yùn)行中的電解槽的示意側(cè)視圖，該電解槽具有穩(wěn)定的側(cè)壁(例如非反應(yīng)性材料)。圖2描繪了根據(jù)本公開(kāi)的運(yùn)行中的電解槽的示意側(cè)視圖，該電解槽具有第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分，帶有在所述側(cè)壁部分之間提供保護(hù)沉積物的進(jìn)料器。圖3描繪了根據(jù)本公開(kāi)的運(yùn)行中的電解槽的示意側(cè)視圖，該電解槽具有第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分，帶有在所述側(cè)壁部分之間提供保護(hù)沉積物的進(jìn)料器，并且包括引導(dǎo)部件。圖4描繪了根據(jù)本公開(kāi)的運(yùn)行中的電解槽的示意側(cè)視圖，該電解槽具有側(cè)壁，所述側(cè)壁具有兩個(gè)穩(wěn)定的側(cè)壁部分，第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分，配置為連接到熱絕緣封裝，其中第二側(cè)壁部分延伸超出第一側(cè)壁部分(例如配置為提供階梯/延伸的構(gòu)造)。圖5描繪了根據(jù)本公開(kāi)的運(yùn)行中的電解槽的示意側(cè)視圖，該電解槽具有側(cè)壁，所述側(cè)壁具有兩個(gè)穩(wěn)定的側(cè)壁部分，第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分，配置為連接到熱絕緣封裝，其中第二側(cè)壁部分延伸超出第一側(cè)壁部分(例如配置為提供階梯/延伸的構(gòu)造)，包括由進(jìn)料器提供的保護(hù)沉積物。圖6描繪了根據(jù)本公開(kāi)的運(yùn)行中的電解槽的另一實(shí)施方案的示意側(cè)視圖，該電解槽具有側(cè)壁，所述側(cè)壁具有兩個(gè)穩(wěn)定的側(cè)壁部分，第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分，配置為連接到熱絕緣封裝，其中第二側(cè)壁部分延伸超出第一側(cè)壁部分(例如配置為提供階梯/延伸的構(gòu)造)，包括由進(jìn)料器提供的保護(hù)沉積物。圖7描繪了根據(jù)本公開(kāi)的運(yùn)行中的電解槽的示意側(cè)視圖(例如活性側(cè)壁是本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案)。圖8是描繪每百分比氧化鋁飽和度的電解槽浴中氧化鋁溶解速率(m/s)的圖形，以五(5)個(gè)不同溫度線(750℃、800℃、850℃、900℃和950℃)繪制。圖9是槽浴、冷卻劑和出口冷幫的溫度和熱通量與時(shí)間關(guān)系的圖形。圖10A-H描繪了保護(hù)沉積物和保護(hù)沉積物下方的溝槽底部/基底(有時(shí)稱為進(jìn)料塊)的不同角度的局部切除側(cè)視圖。描繪了保護(hù)沉積物的各種角度(與第二側(cè)壁部分形成角度，與第一側(cè)壁部分形成角度、平坦、有角度等等)，此外，描繪了溝槽底部/基底的各種角度(與第二側(cè)壁部分形成角度，與第一側(cè)壁部分形成角度、平坦、有角度等等。圖11A-D描繪了架子(shelf)頂部和/或第二側(cè)壁部分的各種構(gòu)造的局部切除側(cè)視圖。圖11A描繪了一種橫向構(gòu)造，朝向電解槽的中心成一定角度(以促進(jìn)電解槽排放)。圖11B描繪了一種橫向構(gòu)造，朝向側(cè)壁成一定角度(以促進(jìn)進(jìn)料保留在保護(hù)沉積物中)。圖11C描繪了一種有角度的構(gòu)造(例如尖角的)。圖11D描繪了架子或第二側(cè)壁部分的彎曲的或弧形的最上部區(qū)域。具體實(shí)施方式現(xiàn)在將詳細(xì)參照附圖，所述附圖至少有助于說(shuō)明本發(fā)明的各種相關(guān)實(shí)施方案。本文所使用的“電解”是指通過(guò)使電流通過(guò)材料引起化學(xué)反應(yīng)的任何過(guò)程。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)在電解槽中金屬物質(zhì)被還原從而產(chǎn)生金屬產(chǎn)物時(shí)發(fā)生了電解。電解的一些非限制性例子包括原生金屬生產(chǎn)。電解生產(chǎn)的金屬的一些非限制性例子包括：稀土金屬，非鐵金屬(例如銅、鎳、鋅、鎂、鉛、鈦、鋁和稀土金屬)。本文所使用的“電解槽”是指產(chǎn)生電解的裝置。在一些實(shí)施方案中，電解槽包括：熔煉罐，或者一系列熔煉器(例如多個(gè)罐)。在一個(gè)非限制性實(shí)例中，電解槽配備有充當(dāng)導(dǎo)體的電極，電流通過(guò)該電極進(jìn)入或離開(kāi)非金屬介質(zhì)(例如電解液槽浴)。本文所使用的“電極”是指帶正電的電極(例如陽(yáng)極)或帶負(fù)電的電極(例如陰極)。本文所使用的“陽(yáng)極”是指正電極(或端子)，電流通過(guò)其進(jìn)入電解槽中。在一些實(shí)施方案中，陽(yáng)極是由導(dǎo)電性材料構(gòu)成。陽(yáng)極材料的一些非限制性例子包括：金屬、金屬合金、氧化物、陶瓷、金屬陶瓷、碳、以及它們的組合。本文所使用的“陽(yáng)極組件”包括與支承體連接的一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極。在一些實(shí)施方案中，陽(yáng)極組件包括：多個(gè)陽(yáng)極、支承體(例如難熔塊和其它耐槽浴材料)和電力總線工件(buswork)。本文所使用的“支承體”是指將其它物體保持在適當(dāng)位置的部件。在一些實(shí)施方案中，支承體是將陽(yáng)極保持在適當(dāng)位置的結(jié)構(gòu)。在一種實(shí)施方案中，支承體有利于電力總線工件與陽(yáng)極的電連接。在一種實(shí)施方案中，支承體由能夠耐受腐蝕性槽浴的侵蝕的材料組成。例如，支承體由絕緣材料構(gòu)成，包括例如難熔材料。在一些實(shí)施方案中，多個(gè)陽(yáng)極(例如機(jī)械和電)連接到支承體(例如可拆卸地連接)，該支承體是可調(diào)節(jié)的，并且能夠在電解槽中上升、降低、或以其它方式移動(dòng)。本文所使用的“電力總線工件”是指一個(gè)或多個(gè)元件的電連接器。例如，陽(yáng)極、陰極和/或其它電解槽元件可具有電力總線工件以便將這些元件連接在一起。在一些實(shí)施方案中，電力總線工件包括陽(yáng)極中的插頭連接器，連接陽(yáng)極和/或陰極的線路，用于各個(gè)電解槽元件(或其間)的電路，以及它們的組合。本文所使用的“陰極”是指負(fù)電極或負(fù)端子，電流通過(guò)其離開(kāi)電解槽。在一些實(shí)施方案中，陰極由導(dǎo)電材料構(gòu)成。陰極材料的一些非限制性例子包括：碳、金屬陶瓷、陶瓷材料、金屬材料以及它們的組合。在一種實(shí)施方案中，陰極是由過(guò)渡金屬硼化物化合物構(gòu)成，如TiB2。在一些實(shí)施方案中，陰極通過(guò)電解槽的底部(例如集流棒和電力總線工件)電連接。作為一些非限制性例子，陰極由以下材料構(gòu)成：TiB2、TiB2-C復(fù)合材料、氮化硼、鋯硼化物、鉿硼化物、石墨以及它們的組合。本文所使用的“陰極組件”是指陰極(例如陰極塊)、集流棒、電力總線工件以及它們的組合。本文所使用的“集流棒”是指從電解槽中收集電流的棒。在一個(gè)非限制性的例子中，集流棒從陰極收集電流并且將電流轉(zhuǎn)移到電力總線工件，從而使電流從系統(tǒng)中移去。本文所使用的“電解液槽浴”是指具有至少一種待還原(例如通過(guò)電解過(guò)程)的金屬物類的液化的槽浴。電解液槽浴組成的非限制性例子包括：NaF-AlF3(在鋁電解槽中)、NaF、AlF3、CF2、MgF2、LiF、KF以及它們的組合—具有溶解的氧化鋁。本文所使用的“熔融”是指通過(guò)加熱實(shí)現(xiàn)的可流動(dòng)形式(例如液體)。作為一個(gè)非限制性的例子，電解液槽浴是熔融形式(例如至少約750℃)。作為另一個(gè)例子，在電解槽底部形成的金屬產(chǎn)物(例如有時(shí)稱為“金屬墊”)是熔融形式。在一些實(shí)施方案中，熔融電解液槽浴/電解槽的工作溫度為：至少約750℃；至少約800℃；至少約850℃；至少約900℃；至少約950℃；或至少約975℃。在一些實(shí)施方案中，熔融電解液槽浴/電解槽的工作溫度為：不超過(guò)約750℃；不超過(guò)約800℃；不超過(guò)約850℃；不超過(guò)約900℃；不超過(guò)約950℃；或者不超過(guò)約980℃。本文所使用的“金屬產(chǎn)物”是指通過(guò)電解產(chǎn)生的產(chǎn)物。在一種實(shí)施方案中，金屬產(chǎn)物在電解槽底部作為金屬墊形成。金屬產(chǎn)物的一些非限制性的例子包括：鋁、鎳、鎂、銅、鋅和稀土金屬。本文所使用的“側(cè)壁”是指電解槽的壁。在一些實(shí)施方案中，側(cè)壁在參數(shù)上圍繞電解槽底部并且從電解槽的底部向上延伸從而限定電解槽的本體并且限定保持電解液槽浴的體積。在一些實(shí)施方案中，側(cè)壁包括：外殼、熱絕緣封裝和內(nèi)壁。在一些實(shí)施方案中，內(nèi)壁和電解槽底部被配置成接觸并保持熔融電解液槽浴，提供到槽浴中的進(jìn)料(即用以驅(qū)動(dòng)電解)和金屬產(chǎn)物(例如金屬墊)。在一些實(shí)施方案中，側(cè)壁(內(nèi)部側(cè)壁)包括非反應(yīng)性的側(cè)壁部分(例如穩(wěn)定的側(cè)壁部分)。本文所使用的“橫向”(transverse)意味著兩個(gè)表面之間的角度。在一些實(shí)施方案中，所述表面構(gòu)成銳角或鈍角。在一些實(shí)施方案中，橫向包括如下角度：為直角或等于直角或者幾乎沒(méi)有角度，即表面看起來(lái)是連續(xù)的(如180°)。在一些實(shí)施方案中，一部分側(cè)壁(內(nèi)壁)是橫向的，或者與電解槽底部成一定角度。在一些實(shí)施方案中，整個(gè)側(cè)壁相對(duì)于電解槽底部是橫向的。在一些實(shí)施方案中，穩(wěn)定的側(cè)壁材料具有傾斜的上部(即，向金屬墊/電解槽中心傾斜(以有助于將金屬產(chǎn)物下排到電解槽底部)。在一些實(shí)施方案中，整個(gè)側(cè)壁是橫向的。在一些實(shí)施方案中，側(cè)壁的一部分(第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分、架子、溝槽、引導(dǎo)部件)是橫向的(或傾斜的、有角度的、彎曲的、弧形的)。在一些實(shí)施方案中，架子是橫向的。在一些實(shí)施方案中，第二側(cè)壁部分是橫向的。不受任何特定理論或機(jī)理限制，據(jù)認(rèn)為通過(guò)以橫向方式配置側(cè)壁(第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分、溝槽或架子)，可能存進(jìn)操作中的電解槽的某些特征(例如金屬排放，進(jìn)入電解槽/向電解槽底部的進(jìn)料方向)。作為一個(gè)非限制性例子，通過(guò)提供橫向的側(cè)壁，側(cè)壁被配置成促進(jìn)向溝槽或架子中的保護(hù)沉積物中的進(jìn)料俘獲(例如與之成一定角度/或被配置為促進(jìn)向電解槽底部的金屬排放)。在一些實(shí)施方案中，第一側(cè)壁部分是橫向的(成角度/或傾斜)，而第二側(cè)壁部分不是傾斜的。在一些實(shí)施方案中，第一側(cè)壁部分不是傾斜的，而第二側(cè)壁部分是傾斜的。在一些實(shí)施方案中，第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分都是橫向的(成角度/傾斜)。在一些實(shí)施方案中，基底(或進(jìn)料塊)是橫向的(傾斜或成角度)。在一些實(shí)施方案中，架子/溝槽的上部或者第二側(cè)壁部分是傾斜的、成角度的、平坦的、橫向的或彎曲的。本文所使用的“壁角”是指內(nèi)部側(cè)壁相對(duì)于電解槽底部的角，可用度計(jì)量。例如，0度的壁角是指垂直角(或無(wú)角度)。在一些實(shí)施方案中，壁角包括：從0度到約30度的角(θ)。在一些實(shí)施方案中，壁角包括從0度到60度的角(θ)。在一些實(shí)施方案中，壁角包括從0度到約85度的角(θ)。在一些實(shí)施方案中，壁角(θ)為：至少約5°；至少約10°；至少約15°；至少約20°；至少約25°；至少約30°；至少約35°；至少約40°；至少約45°；至少約50°；至少約55°；或至少約60°。在一些實(shí)施方案中，壁角(θ)為不超過(guò)約5°；不超過(guò)約10°；不超過(guò)約15°；不超過(guò)約20°；不超過(guò)約25°；不超過(guò)約30°；不超過(guò)約35°；不超過(guò)約40°；不超過(guò)約45°；不超過(guò)約50°；不超過(guò)約55°；或不超過(guò)約60°。本文所使用的“外殼”是指?jìng)?cè)壁的最外面的保護(hù)性覆蓋部分。在一種實(shí)施方案中，外殼是電解槽內(nèi)壁的保護(hù)覆蓋物。作為非限制性的例子，外殼由一種包封電解槽的堅(jiān)硬材料(例如鋼)構(gòu)成。本文所使用的“第一側(cè)壁部分”是指內(nèi)部側(cè)壁的一部分。本文所使用的“第二側(cè)壁部分”是指內(nèi)部側(cè)壁的另一部分。在一些實(shí)施方案中，第二部分與第一部分隔開(kāi)一定距離(例如縱向間隔)。作為一個(gè)非限制性例子，第二側(cè)壁部分是具有長(zhǎng)度和寬度的直立部件，其中第二部分與第一部分間隔開(kāi)。在一些實(shí)施方案中，第二部分與第一部分結(jié)合來(lái)保持材料或物體(例如保護(hù)沉積物)。在一些實(shí)施方案中，第二部分具有連續(xù)的高度，而在其它實(shí)施方案中，第二部分的高度變化。在一種實(shí)施方案中，第二部分由耐受槽浴的腐蝕性環(huán)境并且耐受金屬產(chǎn)物(例如金屬墊)的材料構(gòu)成，因此在槽浴中不會(huì)損壞或反應(yīng)。作為一些非限制性的例子，所述壁由以下材料構(gòu)成：Al2O3、TiB2、TiB2-C、SiC、Si3N4、BN、在槽浴化學(xué)組成中處于飽和或接近飽和的槽浴組分(例如氧化鋁)，或者它們的組合。在一些實(shí)施方案中，第二部分被鑄造、熱壓、或燒結(jié)成期望的尺寸、理論密度、孔隙率等。在一些實(shí)施方案中，將第二部分固定到一個(gè)或多個(gè)電解槽元件以便將第二部分保持在適當(dāng)位置。本文所使用的“引導(dǎo)部件”是指配置成以特定方式引導(dǎo)物體或材料的部件。在一些實(shí)施方案中，采用并配置引導(dǎo)部件以便引導(dǎo)進(jìn)料進(jìn)入溝槽中(例如以便作為保護(hù)沉積物留在溝槽中)。在一些實(shí)施方案中，引導(dǎo)部件懸掛在電解槽中介于第一側(cè)壁部分與第二側(cè)壁部分之間，并且處于溝槽上方以便引導(dǎo)進(jìn)料流進(jìn)入溝槽。在一些實(shí)施方案中，引導(dǎo)部件由以飽和或近飽和存在于槽浴化學(xué)組成中的材料(至少一種槽浴成分)構(gòu)成，使得在槽浴中引導(dǎo)部件得以維持。在一些實(shí)施方案中，引導(dǎo)部件配置為連接到框架(例如耐受槽浴的材料的框架)，其中框架配置為在電解槽中調(diào)節(jié)引導(dǎo)部件(即側(cè)向移動(dòng)所述引導(dǎo)部件(例如相對(duì)于電解槽的高度向上或向下)和/或縱向移動(dòng)所述引導(dǎo)部件(例如相對(duì)于溝槽/電解槽的底部向左或向右)。在一些實(shí)施方案中，選擇引導(dǎo)部件的尺寸和/或位置以促成保護(hù)沉積物的特定構(gòu)造和/或進(jìn)入溝槽中的預(yù)定進(jìn)料流動(dòng)型式。在一些實(shí)施方案中，引導(dǎo)部件連接到陽(yáng)極組件。在一些實(shí)施方案中，引導(dǎo)部件連接到電解槽的側(cè)壁。在一些實(shí)施方案中，引導(dǎo)部件連接到進(jìn)料裝置(即，將進(jìn)料裝置保持在適當(dāng)位置的框架)。作為非限制性的例子，引導(dǎo)部件包括：板、棒、塊、狹長(zhǎng)部件形式以及它們的組合。引導(dǎo)部件材料的一些非限制性的例子包括：陽(yáng)極材料；SiC；SiN；和/或以飽和或接近飽和存在于槽浴中的組分，使得引導(dǎo)部件維持在槽浴中。本文所使用的“縱向間隔”是指一個(gè)物體與另一個(gè)物體在長(zhǎng)度上的定位。在一些實(shí)施方案中，側(cè)向間隔(即第二側(cè)壁部分距離第一側(cè)壁部分—或者溝槽的間隔)是指：至少1”，至少11/2”，至少2”，至少21/2”，至少3，至少31/2”，至少4”，至少41/2”，至少5”，至少51/2”，至少6”，至少61/2”，至少7”，至少71/2”，至少8”，至少81/2”，至少9”，至少91/2”，至少10”，至少101/2”，至少11”，至少111/2”，或者至少12”。在一些實(shí)施方案中，側(cè)向間隔(即第二側(cè)壁部分距離第一側(cè)壁部分—或者溝槽的間隔)為：不超過(guò)1”，不超過(guò)11/2”，不超過(guò)2”，不超過(guò)21/2”，不超過(guò)3，不超過(guò)31/2”，不超過(guò)4”，不超過(guò)41/2”，不超過(guò)5”，不超過(guò)51/2”，不超過(guò)6”，不超過(guò)61/2”，不超過(guò)7”，不超過(guò)71/2”，不超過(guò)8”，不超過(guò)81/2”，不超過(guò)9”，不超過(guò)91/2”，不超過(guò)10”，不超過(guò)101/2”，不超過(guò)11”，不超過(guò)111/2”，或者不超過(guò)12”。本文所使用的“側(cè)向間隔”是指一個(gè)物體與另一個(gè)物體在寬度上的定位。在一些實(shí)施方案中，設(shè)定第一側(cè)壁部分距離第二側(cè)壁部分給定距離以限定溝槽(即具有溝槽寬度)。在一些實(shí)施方案中，溝槽寬度為10mm到不超過(guò)500mm。在一些實(shí)施方案中，溝槽寬度為50mm到不超過(guò)200mm。在一些實(shí)施方案中，溝槽寬度為從75mm到不超過(guò)150mm。在一些實(shí)施方案中，溝槽(例如溝槽寬度)為：至少10mm；至少20mm；至少30mm；至少40mm；至少50mm；至少60mm；至少70mm；至少80mm；至少90mm；至少100mm；至少110mm；至少120mm；至少130mm；至少140mm；至少150mm；至少160mm；至少170mm；至少180mm；至少190mm；至少200mm；至少210mm；至少220mm；至少230mm；至少240mm；至少250mm；至少260mm；至少270mm；至少280mm；至少290mm；至少300mm；至少310mm；至少320mm；至少330mm；至少340mm；至少350mm；至少360mm；至少370mm；至少380mm；至少390mm；至少400mm；至少410mm；至少420mm；至少430mm；至少440mm；至少450mm；至少460mm；至少470mm；至少480mm；至少490mm；或至少500mm。在一些實(shí)施方案中，溝槽(例如溝槽寬度)為：不超過(guò)10mm；不超過(guò)20mm；不超過(guò)30mm；不超過(guò)40mm；不超過(guò)50mm；不超過(guò)60mm；不超過(guò)70mm；不超過(guò)80mm；不超過(guò)90mm；不超過(guò)100mm；不超過(guò)110mm；不超過(guò)120mm；不超過(guò)130mm；不超過(guò)140mm；不超過(guò)150mm；不超過(guò)160mm；不超過(guò)170mm；不超過(guò)180mm；不超過(guò)190mm；不超過(guò)200mm；不超過(guò)210mm；不超過(guò)220mm；不超過(guò)230mm；不超過(guò)240mm；不超過(guò)250mm；不超過(guò)260mm；不超過(guò)270mm；不超過(guò)280mm；不超過(guò)290mm；不超過(guò)300mm；不超過(guò)310mm；不超過(guò)320mm；不超過(guò)330mm；不超過(guò)340mm；不超過(guò)350mm；不超過(guò)360mm；不超過(guò)370mm；不超過(guò)380mm；不超過(guò)390mm；不超過(guò)400mm；不超過(guò)410mm；不超過(guò)420mm；不超過(guò)430mm；不超過(guò)440mm；不超過(guò)450mm；不超過(guò)460mm；不超過(guò)470mm；不超過(guò)480mm；不超過(guò)490mm；或不超過(guò)500mm。本文所使用的“至少”是指大于或等于。本文所使用的“不超過(guò)”是指小于或等于。本文所使用的“溝槽”是指用以保持事物的容器。在一種實(shí)施方案中，溝槽由第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分和基底(或電解槽的底部)限定。在一些實(shí)施方案中，溝槽保持保護(hù)沉積物。在一些實(shí)施方案中，溝槽保持保護(hù)沉積物形式的進(jìn)料，使得溝槽被配置為阻止保護(hù)沉積物在電解槽內(nèi)移動(dòng)(即移動(dòng)到金屬墊和/或電解槽的電極部分中)。在一些實(shí)施方案中，溝槽包含以飽和或近飽和存在于槽浴化學(xué)組成中的材料(至少一種槽浴成分)，使得在槽浴中其得以維持。在一些實(shí)施方案中，溝槽進(jìn)一步包含高度(例如相對(duì)于側(cè)壁)。作為非限制性的實(shí)施方案，(從電解槽底部到槽浴/蒸氣界面測(cè)量的)溝槽高度包括：至少1/4”，至少1/2”，至少3/4”，至少1”，至少11/4”，至少11/2”，至少13/4”，至少2”，至少21/4”，至少21/2”，至少23/4”，至少3”，至少31/4”，至少31/2”，至少33/4”，至少4”，至少41/4”，至少41/2”，至少43/4”，至少5”，至少51/4”，至少51/2”，至少53/4”，或至少6”。在一些實(shí)施方案中，溝槽高度包括：至少6”，至少12”，至少18”，至少24”，或至少30”。作為非限制性實(shí)施方案，(從電解槽底部到槽浴/蒸氣界面測(cè)量的)溝槽高度包括：不超過(guò)1/4”，不超過(guò)1/2”，不超過(guò)3/4”，不超過(guò)1”，不超過(guò)11/4”，不超過(guò)11/2”，不超過(guò)13/4”，不超過(guò)2”，不超過(guò)21/4”，不超過(guò)21/2”，不超過(guò)23/4”，不超過(guò)3”，不超過(guò)31/4”，不超過(guò)31/2”，不超過(guò)33/4”，不超過(guò)4”，不超過(guò)41/4”，不超過(guò)41/2”，不超過(guò)43/4”，不超過(guò)5”，不超過(guò)51/4”，不超過(guò)51/2”，不超過(guò)53/4”，或不超過(guò)6”。在一些實(shí)施方案中，溝槽高度包括：不超過(guò)6”；不超過(guò)12”；不超過(guò)18”；不超過(guò)24”；或者不超過(guò)30”。在一些實(shí)施方案中，第二側(cè)壁部分在向上的位置(即相對(duì)于電解槽底部)延伸，使得第二側(cè)壁部分與第一側(cè)壁部分重疊給定的距離(即限定出兩個(gè)側(cè)壁部分重疊的部分，共同的“溝槽重疊”)。在一些實(shí)施方案中，溝槽重疊可以通過(guò)該重疊相對(duì)于整個(gè)電解槽壁的高度來(lái)進(jìn)行量化(例如以百分?jǐn)?shù)表示)。在一些實(shí)施方案中，溝槽重疊為總槽壁高度的0％到不超過(guò)90％。在一些實(shí)施方案中，溝槽重疊為總槽壁高度的20％到不超過(guò)80％。在一些實(shí)施方案中，溝槽重疊為總槽壁高度的40％到不超過(guò)60％。在一些實(shí)施方案中，溝槽重疊為：0％(即沒(méi)有重疊)；總壁高度的至少5％；總壁高度的至少10％；總壁高度的至少15％；總壁高度的至少20％；總壁高度的至少25％；總壁高度的至少30％；總壁高度的至少35％；總壁高度的至少40％；總壁高的至少45％；總壁高度的至少50％；總壁高度的至少55％；總壁高度的至少60％；總壁高度的至少65％；總壁高度的至少70％；總壁高度的至少75％；總壁高度的至少80％；總壁高度的至少85％；或總壁高度的至少90％。在一些實(shí)施方案中，溝槽重疊為：0％(即沒(méi)有重疊)；總壁高度的不超過(guò)5％；總壁高度的不超過(guò)10％；總壁高度的不超過(guò)15％；總壁高度的不超過(guò)20％；總壁高度的不超過(guò)25％；總壁高度的不超過(guò)30％；總壁高度的不超過(guò)35％；總壁高度的不超過(guò)40％；總壁高度的不超過(guò)45％；總壁高度的不超過(guò)50％；總壁高度的不超過(guò)55％；總壁高度的不超過(guò)60％；總壁高度的不超過(guò)65％；總壁高度的不超過(guò)70％；總壁高度的不超過(guò)75％；總壁高度的不超過(guò)80％；總壁高度的不超過(guò)85％；或總壁高度的不超過(guò)90％。本文所使用的“保護(hù)沉積物”是指材料的積聚物，其保護(hù)另一物體或材料。作為非限制性例子，“保護(hù)沉積物”是指保留在溝槽中的進(jìn)料。在一些實(shí)施方案中，保護(hù)沉積物是：固體；微粒形態(tài)；淤渣；泥漿；和/或它們的組合。在一些實(shí)施方案中，保護(hù)沉積物溶解到槽浴中(例如通過(guò)槽浴的腐蝕性質(zhì))和/或通過(guò)電解過(guò)程被消耗。在一些實(shí)施方案中，保護(hù)沉積物保留在溝槽中，介于第一側(cè)壁部分與第二側(cè)壁部分之間。在一些實(shí)施方案中，保護(hù)沉積物被配置為推動(dòng)金屬墊體(熔融金屬)遠(yuǎn)離側(cè)壁，從而保護(hù)側(cè)壁不受槽浴-金屬界面影響。在一些實(shí)施方案中，通過(guò)槽浴溶解該保護(hù)沉積物以便在電解槽壁處或其附近提供飽和，這維持穩(wěn)定/非反應(yīng)性的側(cè)壁材料(即由處于飽和或接近飽和的槽浴成分構(gòu)成)。在一些實(shí)施方案中，保護(hù)沉積物包括沉積物的角(例如當(dāng)保護(hù)沉積物在溝槽中匯集時(shí)其形成一定形狀)，其足以保護(hù)側(cè)壁并向槽浴提供用于溶解的進(jìn)料。本文所使用的“進(jìn)料”是指幫助推動(dòng)進(jìn)一步過(guò)程的補(bǔ)充物的材料。作為非限制性例子，進(jìn)料是金屬氧化物，其驅(qū)動(dòng)電解槽中的稀土金屬和/或非鐵金屬(例如金屬產(chǎn)物)的電解產(chǎn)生。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)料一旦溶解或以其它方式消耗，其就為電解槽浴供給額外的起始材料，在電解槽中通過(guò)還原從該起始材料產(chǎn)生金屬氧化物，從而形成金屬產(chǎn)物。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)料具有兩種非限制性功能：(1)供給電解槽的反應(yīng)條件以產(chǎn)生金屬產(chǎn)物；和(2)在內(nèi)部側(cè)壁的壁之間的通道中形成進(jìn)料沉積物，以防止內(nèi)部側(cè)壁受腐蝕性槽浴環(huán)境影響。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)料包含鋁電解槽中的氧化鋁。鋁熔煉中進(jìn)料的一些非限制性例子包括：冶煉級(jí)氧化鋁(SGA)、氧化鋁、板狀鋁以及它們的組合。在其它金屬(非鋁)的熔煉中，依照本說(shuō)明書(shū)易于識(shí)別出驅(qū)動(dòng)這些反應(yīng)的進(jìn)料。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)料具有足夠的尺寸和密度以便從槽浴-空氣界面移動(dòng)，穿過(guò)槽浴并進(jìn)入溝槽，從而形成保護(hù)沉積物。本文所使用的“平均顆粒尺寸”是指多個(gè)獨(dú)立顆粒的平均尺寸。在一些實(shí)施方案中，微粒(固體)形式的進(jìn)料具有平均顆粒尺寸。在一種實(shí)施方案中，進(jìn)料的平均顆粒尺寸足夠大以至于其沉降到電解槽的底部(例如，而不會(huì)懸浮在槽浴中或者以其它方式“漂浮”在槽浴中)。在一種實(shí)施方案中，平均顆粒尺寸足夠小，以致于具有充足的表面積用以發(fā)生表面反應(yīng)/溶解(例如消耗速率)。本文所使用的“進(jìn)料速率”是指關(guān)于單位時(shí)間的進(jìn)料特定數(shù)量(或量)。作為一個(gè)非限制性例子，進(jìn)料速率是向電解槽中添加進(jìn)料的速率。在一些實(shí)施方案中，保護(hù)沉積物的尺寸和/或位置是進(jìn)料速率的函數(shù)。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)料速率是固定的。在另一實(shí)施方案中，進(jìn)料速率是可調(diào)的。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)料是連續(xù)的。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)料不是連續(xù)的。本文所使用的“消耗速率”是指關(guān)于單位時(shí)間的材料的特定使用數(shù)量(或量)。在一種實(shí)施方案中，消耗速率是進(jìn)料被電解槽消耗的速率(例如被槽浴，和/或消耗以形成金屬產(chǎn)物)。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)料速率大于消耗速率。在一些實(shí)施方案中，設(shè)置進(jìn)料速率以便在槽浴-空氣界面上方形成保護(hù)沉積物。本文所使用的“進(jìn)料器”(有時(shí)被稱為進(jìn)料裝置)是指將材料(例如進(jìn)料)輸入某些事物中的裝置。在一種實(shí)施方案中，進(jìn)料裝置是將進(jìn)料供給到電解槽中的裝置。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)料裝置是自動(dòng)的、手動(dòng)的、或者它們的組合。作為非限制性的例子，進(jìn)料裝置是幕式進(jìn)料器或滯塞進(jìn)料器。本文所使用的“幕式進(jìn)料器”是指沿著側(cè)壁(例如用軌道)移動(dòng)從而分配進(jìn)料的裝置。在一種實(shí)施方案中，可移動(dòng)地連接幕式進(jìn)料器使得其沿電解槽的至少一個(gè)側(cè)壁移動(dòng)。本文所使用的“滯塞進(jìn)料器”是指固定在側(cè)壁上以使進(jìn)料分配到電解槽中的進(jìn)料裝置。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)料裝置通過(guò)連接裝置連接到側(cè)壁。非限制性的例子包括支架等。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)料裝置是自動(dòng)的。本文所使用的“自動(dòng)”是指獨(dú)立運(yùn)行的能力(例如借助機(jī)器或計(jì)算機(jī)控制)。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)料裝置是手動(dòng)的。本文所使用的“手動(dòng)”是指通過(guò)人力來(lái)操作。本文所使用的“進(jìn)料塊”是指固體形式的進(jìn)料(例如鑄造、燒結(jié)、熱壓、或它們的組合)。在一些實(shí)施方案中，溝槽的基底包含進(jìn)料塊。作為非限制性離子，進(jìn)料塊由氧化鋁制成。本文所使用的“穩(wěn)定”是指通常為非反應(yīng)性和/或在環(huán)境中保持其性質(zhì)的材料。在一些實(shí)施方案中，在電解槽環(huán)境中、給定的電解槽條件和運(yùn)行參數(shù)，側(cè)壁材料是穩(wěn)定的(或者非反應(yīng)性的，如下所述)。盡管并不希望受限于特定機(jī)理或理論，但如果電解槽環(huán)境維持/保持恒定(例如包括對(duì)于特定電解槽系統(tǒng)在電解槽中將進(jìn)料維持在飽和)并且槽浴是飽和的，那么側(cè)壁材料是確實(shí)穩(wěn)定的，因?yàn)樗鼘⒉话l(fā)生反應(yīng)或溶解到槽浴中。然而，操作中的電解槽難以(如果不是不可能的話)維持在恒定的電解槽操作參數(shù)，因?yàn)椴僮髦械碾娊獠鄣奶攸c(diǎn)是不斷變化(至少就通過(guò)電化學(xué)將進(jìn)料還原成金屬產(chǎn)物而言)。不希望受限于特定機(jī)理或理論，據(jù)認(rèn)為溫度通量是變化的(因?yàn)殡娏魍亢腿魏纹渌に囎兓瘜?huì)改變電解槽/槽浴的溫度)；即使利用優(yōu)化的分布，進(jìn)料流量也是一直變化的，因?yàn)椴煌倪M(jìn)料位置和/或進(jìn)料速率將影響在電解槽各處的溶解度(即穩(wěn)定材料的溶解度)；并且用以量化和控制電解槽過(guò)程的分析工具和方法固有地對(duì)溶解度極限的校正具有一些可歸因的誤差(例如用于測(cè)定電解槽中氧化鋁含量的LECO方法具有+/-5％的誤差范圍)。在一些實(shí)施方案中，穩(wěn)定的材料和/或非反應(yīng)性的側(cè)壁材料不會(huì)發(fā)生反應(yīng)或者降解(例如當(dāng)槽浴對(duì)于該特定材料處在飽和時(shí))。在其它實(shí)施方案中，穩(wěn)定的材料和/或非反應(yīng)性材料發(fā)生少量的溶解(即在預(yù)定的閾值內(nèi))，使得在電解和電解槽運(yùn)行期間側(cè)壁材料不會(huì)使電解槽失效(即維持熔融電解液)。在這個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)槽浴中的進(jìn)料含量(即，可以飽和度的％量化)不可避免地隨電解槽操作而變化時(shí)，溶解也會(huì)停止或者開(kāi)始，和/或穩(wěn)定側(cè)壁材料的溶解速率會(huì)降低或增加。在一些實(shí)施方案中，通過(guò)調(diào)整溶解來(lái)維持穩(wěn)定的側(cè)壁。在一些實(shí)施方案中，通過(guò)控制進(jìn)料速率和/或進(jìn)料位置(例如以便影響槽浴中進(jìn)料的飽和度％)將溶解調(diào)整在可接受的限度內(nèi)(例如少量溶解和/或不溶解)在一些實(shí)施方案中，這些組分材料的陽(yáng)離子(Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、和Ce)在電化學(xué)上比生成的金屬活潑(lessnoble)，所以它們?cè)陔娊馄陂g不會(huì)被消耗。另一方面，因?yàn)檫@些材料的電化學(xué)電勢(shì)比鋁更負(fù)，所以在鋁電解槽中，這些材料不太可能被還原。本文所使用的“非反應(yīng)性側(cè)壁”是指由在電解槽工作溫度(例如高于750℃到不超過(guò)980℃)下在熔融電解液槽浴中穩(wěn)定(例如非反應(yīng)性、惰性、尺寸穩(wěn)定和/或維持)的材料構(gòu)造或構(gòu)成(例如以其涂覆)的側(cè)壁。在一些實(shí)施方案中，非反應(yīng)性側(cè)壁材料維持在槽浴中是因?yàn)椴墼』瘜W(xué)組成。在一些實(shí)施方案中，非反應(yīng)性側(cè)壁材料在電解液槽浴中是穩(wěn)定的，因?yàn)椴墼“摲欠磻?yīng)性側(cè)壁材料作為槽浴組分，該組分的濃度處于或接近其在槽浴中的飽和極限。在一些實(shí)施方案中，非反應(yīng)性側(cè)壁材料包含至少一種存在于槽浴化學(xué)組成中的成分。在一些實(shí)施方案中，通過(guò)向槽浴中加入進(jìn)料使得槽浴化學(xué)組成得以維持，因此將槽浴化學(xué)組成保持在該非反應(yīng)性側(cè)壁材料的飽和狀態(tài)或接近其飽和狀態(tài)，由此維持槽浴中的側(cè)壁材料。非反應(yīng)性側(cè)壁材料的一些非限制性的例子包括：包含Al、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、或Ce的材料，以及它們的組合。在一些實(shí)施方案中，非反應(yīng)性材料是前述例子的氧化物。在一些實(shí)施方案中，非反應(yīng)性材料是前述例子的鹵化物鹽和/或氟化物。在一些實(shí)施方案中，非反應(yīng)性材料是前述例子的氧氟化物。在一些實(shí)施方案中，非反應(yīng)性材料是前述例子的純金屬形式。在一些實(shí)施方案中，選擇非反應(yīng)性側(cè)壁材料為如下材料：該材料(例如Ca、Mg)具有比待生產(chǎn)的金屬產(chǎn)物(例如Al)更高的電化學(xué)電勢(shì)(例如這些材料的陽(yáng)離子在電化學(xué)上電勢(shì)更貴)，與氧化鋁至鋁的還原反應(yīng)相比，非反應(yīng)性側(cè)壁材料的反應(yīng)(在電化學(xué)上)是較不期望的。在一些實(shí)施方案中，非反應(yīng)性側(cè)壁由可鑄造材料制成。在一些實(shí)施方案中，非反應(yīng)性側(cè)壁由燒結(jié)材料制成。在一些實(shí)施方案中，側(cè)壁具有從3mm到不超過(guò)500mm的厚度。在一些實(shí)施方案中，側(cè)壁的厚度為：至少3mm；至少5mm；至少10mm；至少15mm；至少20mm；至少25mm；至少30mm；至少35mm；至少40mm；至少45mm；至少50mm；至少55mm；至少60mm；至少65mm；至少70mm；至少75mm；至少80mm；至少85mm；至少90mm；至少95mm；或者至少100mm。在一些實(shí)施方案中，側(cè)壁厚度為：至少100mm；至少125mm；至少150mm；至少175mm；至少200mm；至少225mm；至少250mm；至少275mm；至少300mm；至少325mm；至少350mm；至少375mm；至少400mm；至少425mm；至少450mm；至少475mm；或至少500mm。在一些實(shí)施方案中，側(cè)壁厚度為：不超過(guò)3mm；不超過(guò)5mm；不超過(guò)10mm；不超過(guò)15mm；不超過(guò)20mm；不超過(guò)25mm；不超過(guò)30mm；不超過(guò)35mm；不超過(guò)40mm；不超過(guò)45mm；不超過(guò)50mm；不超過(guò)55mm；不超過(guò)60mm；不超過(guò)65mm；不超過(guò)70mm；不超過(guò)75mm；不超過(guò)80mm；不超過(guò)85mm；不超過(guò)90mm；不超過(guò)95mm；或者不超過(guò)100mm。在一些實(shí)施方案中，側(cè)壁厚度為：不超過(guò)100mm；不超過(guò)125mm；不超過(guò)150mm；不超過(guò)175mm；不超過(guò)200mm；不超過(guò)225mm；不超過(guò)250mm；不超過(guò)275mm；不超過(guò)300mm；不超過(guò)325mm；不超過(guò)350mm；不超過(guò)375mm；不超過(guò)400mm；不超過(guò)425mm；不超過(guò)450mm；不超過(guò)475mm；或不超過(guò)500mm。在一些實(shí)施方案中，穩(wěn)定側(cè)壁具有3mm到不超過(guò)500mm的厚度。在一些實(shí)施方案中，穩(wěn)定側(cè)壁具有50mm到不超過(guò)400mm的厚度。在一些實(shí)施方案中，穩(wěn)定側(cè)壁具有100mm到不超過(guò)300mm的厚度。在一些實(shí)施方案中，穩(wěn)定側(cè)壁具有150mm到不超過(guò)250mm的厚度。實(shí)施例:實(shí)驗(yàn)室規(guī)模研究：側(cè)邊進(jìn)料完成實(shí)驗(yàn)室規(guī)模測(cè)試以評(píng)價(jià)鋁電解槽的腐蝕-侵蝕。腐蝕-侵蝕測(cè)試表明氧化鋁和氧化鉻-氧化鋁材料在槽浴-金屬界面處優(yōu)先受侵襲。此外，當(dāng)氧化鋁飽和濃度低時(shí)(例如低于約95wt.％)，在槽浴-金屬界面處的腐蝕-侵蝕速率顯著加速。有了進(jìn)料的物理阻擋層，即進(jìn)料增加氧化鋁的飽和濃度，該阻擋層(例如氧化鋁顆粒)起作用使氧化鋁在槽浴-金屬界面處保持飽和，從而保護(hù)側(cè)壁不被槽浴溶解。因此，在槽浴-金屬界面處的側(cè)壁受到保護(hù)從而不受腐蝕-侵蝕侵襲，并且鋁的飽和度濃度保持在約98重量％。在進(jìn)行電解持續(xù)一段時(shí)間后，檢視側(cè)壁，發(fā)現(xiàn)其保持完整。實(shí)施例:中試規(guī)模試驗(yàn)：利用旋轉(zhuǎn)進(jìn)料器自動(dòng)側(cè)邊進(jìn)料使單個(gè)霍爾槽連續(xù)運(yùn)行約700小時(shí)，利用圍繞該槽的周邊沿著側(cè)壁的溝槽(例如通過(guò)旋轉(zhuǎn)進(jìn)料器)。該進(jìn)料器包括料斗，并且沿著側(cè)壁旋轉(zhuǎn)從而向整個(gè)側(cè)壁進(jìn)料(沿著一個(gè)側(cè)壁)。通過(guò)自動(dòng)進(jìn)料裝置在要保持于溝槽中的位置處將片狀氧化鋁的進(jìn)料供給到電解槽中。在電解完成之后，檢查側(cè)壁并且發(fā)現(xiàn)其完整(即側(cè)邊進(jìn)料保護(hù)了側(cè)壁)。實(shí)施例：滿罐試驗(yàn)側(cè)邊進(jìn)料(手動(dòng))對(duì)側(cè)壁進(jìn)料的工業(yè)規(guī)模試驗(yàn)持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間(例如至少一個(gè)月)，利用沿著側(cè)壁的槽，通過(guò)手動(dòng)進(jìn)料。在鄰近側(cè)壁的位置處將片狀氧化鋁的進(jìn)料手動(dòng)加入到電解槽中，使得氧化鋁保持在電解槽中的溝槽中，位置鄰近側(cè)壁。側(cè)壁輪廓的測(cè)量顯示在溝槽上方發(fā)生最少的側(cè)壁腐蝕-侵蝕，并且溝槽輪廓的測(cè)量顯示溝槽在整個(gè)電解槽運(yùn)行期間保持其完整性。因此，手動(dòng)加入的氧化鋁保護(hù)電解槽側(cè)壁的槽浴-金屬界面免受腐蝕-侵蝕。對(duì)電解槽進(jìn)行剖析以確切地顯示上述。實(shí)施例:氧化鋁的平均％飽和度相對(duì)于最大損耗速率(溶解速率)使五個(gè)電解槽(即電解槽1-5)運(yùn)行一段時(shí)間以便以實(shí)驗(yàn)室規(guī)模生產(chǎn)鋁。這些電解槽各自具有相同的尺寸并且具有相同的側(cè)壁材料(例如氧化鋁)，側(cè)壁中都沒(méi)有接縫，其中每個(gè)電解槽具有相同的熔融電解液材料(槽浴)。在槽浴中氧化鋁平均飽和度百分比不同的情況下操作每個(gè)電解槽，其中電解槽的范圍是從平均85.5％的飽和度(電解槽1)到98.92％的飽和度(電解槽5)。對(duì)每個(gè)電解槽(例如在沿側(cè)壁表面的位置)進(jìn)行測(cè)量以確定氧化鋁側(cè)壁的溶解速率。最大損耗速率(以mm/年計(jì))提供在下表中。數(shù)據(jù)支持如下趨勢(shì)：隨著平均飽和度增加，最大損耗速率降低。該表提供了當(dāng)平均飽和度％在飽和度的2％之內(nèi)時(shí)(即電解槽5)，最大損耗速率(溶解速率)小于電解槽1的一半(即31.97mm/年相比于75.77mm/年)，該電解槽1運(yùn)行在飽和度的85.5％。電解槽1-5的平均飽和度％和以mm/年計(jì)的最大損耗速率(溶解速率)電解槽平均飽和度％最大損耗速率(mm/年)電解槽185.575.77電解槽291.9973.58電解槽393.6557.81電解槽494.4245.11電解槽598.9231.97實(shí)施例:氧化鋁的平均％飽和度相對(duì)于最大損耗速率(溶解速率)使三個(gè)電解槽(即電解槽5-7)運(yùn)行一段時(shí)間以便以實(shí)驗(yàn)室規(guī)模生產(chǎn)鋁。操作電解槽5-7以便從氧化鋁(進(jìn)料)生產(chǎn)鋁并且每個(gè)電解槽都具有氧化鋁的側(cè)壁和相同的槽浴材料(熔融電解液)。電解槽5和電解槽6尺寸相同(并且，電解槽1-6的尺寸都相同)，而電解槽7是大于電解槽1-6的中試電解槽。除了氧化鋁側(cè)壁材料之外，電解槽7具有至少一個(gè)接縫。對(duì)于電解槽5-7，每4個(gè)小時(shí)通過(guò)分析測(cè)量方法測(cè)定氧化鋁的飽和度(例如LECO測(cè)量方法)。對(duì)于電解槽5，氧化鋁進(jìn)料(飽和度控制)是通過(guò)手動(dòng)完成的(例如通過(guò)槽浴的視覺(jué)觀察)，而對(duì)于電解槽6和7，氧化鋁進(jìn)料是自動(dòng)化的(例如至少將LECO測(cè)量結(jié)合到自動(dòng)系統(tǒng)中)。這三個(gè)電解槽各自運(yùn)行不同的時(shí)段，隨后關(guān)閉。在運(yùn)行期間，基于視覺(jué)觀察(例如明顯表明“進(jìn)料過(guò)多”事件的跡象以及不清晰表明“進(jìn)料不足”事件的跡象)將氧化鋁添加到電解槽5中?；谧詣?dòng)控制系統(tǒng)參數(shù)對(duì)電解槽6和7供料，包括LECO測(cè)量結(jié)果。對(duì)于電解槽5-7，在槽浴中氧化鋁平均飽和度百分比不同的情況下操作每個(gè)電解槽，其中電解槽的范圍是從平均101.7％飽和度(電解槽5)到99.8％飽和度(電解槽6)。對(duì)每個(gè)電解槽(例如在沿側(cè)壁表面的位置)進(jìn)行測(cè)量以確定隨著電解槽操作的進(jìn)行氧化鋁側(cè)壁的溶解速率。下表中提供了每個(gè)電解槽的平均飽和度％(氧化鋁)以及最大損耗速率(溶解速率)，以mm/年計(jì)。通過(guò)LECO測(cè)試方法獲得平均飽和度％數(shù)值，其具有+/-5％的可能誤差。在該情形中，以接近或略高于對(duì)具有操作參數(shù)的電解槽計(jì)算得到的氧化鋁飽和度極限的平均飽和度％操作每個(gè)電解槽。在每個(gè)電解槽中，都曾經(jīng)觀察到淤泥(muck)，其中在以超過(guò)飽和極限(即對(duì)于電解槽體系及其操作參數(shù)而言)的氧化鋁含量操作電解槽持續(xù)長(zhǎng)時(shí)段的情形中，淤泥(從槽浴中沉降的氧化鋁)將向電解槽底部積聚。在接縫處(除側(cè)壁的面/表面之外)評(píng)價(jià)電解槽7的損耗速率，并且注意到：正如預(yù)期的，接縫處的實(shí)測(cè)平均損耗速率大于電解槽7的面的平均損耗速率。應(yīng)指出，在前述實(shí)施例中的電解槽5與本實(shí)施例中的電解槽5相同，只是平均飽和度％增加(即從98.92％增加到101.7％)。電解槽5-7的平均飽和度％和以mm/年計(jì)的最大損耗速率(溶解速率)電解槽平均飽和度％最大損耗速率(mm/年)電解槽5101.745.72電解槽699.8109.22電解槽7100.1119.38實(shí)施例:氧化鋁的平均％飽和度相對(duì)于最大損耗速率(溶解速率)電解槽8與前述實(shí)施例中的電解槽7具有相同尺寸(例如較大尺寸的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模電解槽，具有至少一個(gè)接縫和氧化鋁側(cè)壁材料)。電解槽8以98.5％的平均飽和度運(yùn)行若干天，在該時(shí)間期間，沿著電解槽中一個(gè)接縫的給定部分進(jìn)行多次損耗測(cè)量。對(duì)于具有氧化鋁壁的以98.5％的氧化鋁飽和度運(yùn)行的電解槽8，計(jì)算接縫處的損耗速率。在以98.5％的平均飽和度運(yùn)行若干天之后，以98％的平均飽和度運(yùn)行電解槽8持續(xù)若干天，在該時(shí)間期間進(jìn)行多次損耗測(cè)量。再一次，對(duì)于運(yùn)行在98％的氧化鋁飽和度的同一電解槽，計(jì)算接縫處的損耗速率。下表中提供了接縫處的平均飽和度百分?jǐn)?shù)和最大損耗速率。應(yīng)指出，電解槽8以98.5％平均飽和度的運(yùn)行時(shí)間比其在98％的平均飽和度下的運(yùn)行長(zhǎng)超過(guò)一個(gè)月。根據(jù)下表，顯示了通過(guò)以僅高出0.5％的平均飽和度運(yùn)行電解槽，接縫處的損耗速率就比較低平均飽和度下的損耗速率(溶解速率)的一半還要小(即109.73mm/年相對(duì)于241.40mm/年)。電解槽8的平均飽和度％和以mm/年計(jì)的接縫處最大損耗速率(溶解速率)平均飽和度％接縫處的最大損耗速率(mm/年)98.5109.7398241.40盡管已詳細(xì)描述了本發(fā)明的各種實(shí)施方案，但是顯然本領(lǐng)域的技術(shù)人員將想到這些實(shí)施方案的調(diào)整和改變。然而應(yīng)明確理解的是，這樣的調(diào)整和改變?cè)诒景l(fā)明的精神和范圍內(nèi)。附圖標(biāo)記電解槽10陽(yáng)極12陰極14電解液槽浴16金屬墊18電解槽本體20電力總線工件22陽(yáng)極組件24集流棒40活性側(cè)壁30側(cè)壁38(例如包括活性側(cè)壁和熱絕緣封裝)底部32外殼34進(jìn)料塊60槽浴-空氣界面26金屬-槽浴界面28當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3