СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ
SYSTEMS AND METHODS FOR ELECTROLYSER PROTECTION

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Настоящая заявка является непредварительной и испрашивает приоритет заявки на патент США с порядковым № 61/780439, озаглавленной «Системы и способы защиты электролизеров», поданной 13 марта 2013 года, которая включена сюда по ссылке во всей своей полноте.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] В самом широком смысле настоящее изобретение относится к элементам боковой стенки (например, внутренней боковой стенки, или горячей стороне) электролизера, которые защищают боковую стенку от электролитической ванны в ходе эксплуатации электролизера (например, при производстве металла в электролизере). Более конкретно, в одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения элементы внутренней стенки обеспечивают непосредственный контакт с металлом, ванной и/или паром в электролизере при отсутствии настыли (гарнисажа) вдоль всей или части внутренней боковой стенки.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Традиционно боковые стенки электролизера выполняют из теплопроводных материалов для образования настыли, гарнисажа (или корки) вдоль всей боковой стенки (и верхней поверхности ванны) для сохранения целостности электролизера. Сообразно различным вариантам осуществления настоящего изобретения боковая стенка заменяется, по меньшей мере частично, одной или более боковыми стенками в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] В некоторых вариантах осуществления предусмотрен стабильный материал боковой стенки, который является устойчивым (например, практически нереакционноспособным) в расплавленном электролите (например, в электролизной ванне) при поддержании одного или более компонентов в химическом составе ванны на определенном уровне содержания в процентах от насыщения. В некоторых вариантах осуществления химический состав ванны поддерживают с помощью по меньшей мере одного устройства питания, размещенного вдоль боковой стенки, которое подает в электролизер питающий материал (например, который удерживается в виде защитного осадка, находящегося рядом с боковой стенкой электролизера). В некоторых вариантах осуществления защитный вкладыш поставляет по меньшей мере один компонент ванны (например, глинозем) в ванну (например, в ванну непосредственно рядом с боковой стенкой). В качестве одного неограничивающего примера, по мере того как защитный осадок медленно растворяется, химический состав ванны рядом с боковой стенкой находится на уровне или вблизи насыщения по этому компоненту ванны, тем самым защищая боковую стенку от растворения (например, перехода в раствор/разъедания) в результате взаимодействия с расплавленным электролитом/ванной. В некоторых вариантах осуществления степень насыщения ванны конкретным ее компонентом (например, глиноземом) является функцией концентрации питающего материала (например, глинозема) при условиях эксплуатации электролизера (например, температуры, соотношения компонентов ванны и ванны и/или содержания).
[0005] В некоторых вариантах осуществления поляризованная боковая стенка (например, анодно-поляризованная боковая стенка и/или катодно-поляризованная боковая стенка) активно содействует проведению тока в стенку или от нее, причем такие поляризованные материалы устойчивы к воздействию: паровой фазы, границы раздела ванна/воздух, ванны, границы раздела ванна/металл, слоя металла и их сочетаний.
[0006] В некоторых вариантах осуществления гарнисажное устройство и/или проводник тепла (например, изоляционный материал) составляют по меньшей мере часть боковой стенки и предназначены для отведения тепла из ванны в заданном местоположении для образования локализованной настыли (гарнисажа) вдоль части боковой стенки. В некоторых вариантах осуществления такая локализованная застывшая корка выполнена в виде электрического изолятора между противоположно поляризованными частями боковой стенки и/или границами раздела (например, границей раздела ванна - пар или границей раздела металл - ванна). В некоторых вариантах осуществления гарнисажное устройство и/или материалы-проводники тепла используются в сочетании с по меньшей мере одним из (а) нереакционноспособного материала боковой стенки (также называемого стабильным материалом боковой стенки) и/или (b) поляризованного материала боковой стенки. В некоторых вариантах осуществления гарнисажное устройство является регулируемым, передвижным и/или удаляемым. В некоторых вариантах осуществления гарнисажное устройство встроено в боковую стенку (например, составляет ее часть).
[0007] В некоторых вариантах осуществления боковые стенки по настоящему изобретению обеспечивают экономию энергии на величину: по меньшей мере примерно 5%; по меньшей мере примерно 10%; по меньшей мере примерно 15%; по меньшей мере примерно 20%; по меньшей мере примерно 25%; или по меньшей мере примерно 30%, по сравнению с футеровкой из традиционного теплопроводного материала.
2
2
2
2
2
2
[0008] В некоторых вариантах осуществления тепловой поток (т.е. теплопотеря через боковую стенку электролизера во время работы электролизера) составляет: не более примерно 5 кВт/м; не более примерно 4 кВт/м; не более примерно 3 кВт/м; не более примерно 2 кВт/м; не более примерно 1 кВт/м; не более примерно 0,75 кВт/м.
2
2
2
2
2
2
[0009] В некоторых вариантах осуществления тепловой поток (т.е. теплопотеря через боковую стенку электролизера во время работы электролизера) составляет: по меньшей мере примерно 5 кВт/м; по меньшей мере примерно 4 кВт/м; по меньшей мере примерно 3 кВт/м; по меньшей мере примерно 2 кВт/м; по меньшей мере примерно 1 кВт/м; по меньшей мере примерно 0,75 кВт/м.
2
[0010] В резком контрасте с этим, промышленные электролизеры Холла работают при тепловом потоке через боковую стенку, составляющем между примерно 8-12 кВт/м.
[0011] В одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения предусмотрены активные/динамические боковые/торцевые стенки электролизеров для получения металла, в которых внутренняя часть (внутренняя стенка) боковой стенки является положительно поляризованной, отрицательно поляризованной или комбинированной (поляризованной положительно и отрицательно - с изолятором между положительными и отрицательными частями боковой стенки). В одном или более вариантах осуществления настоящего изобретения средняя часть (изолятор) выполнен(а) из тепло- и электроизоляционных материалов для предотвращения потери тепла. В одном или более вариантах осуществления наружная сторона боковой стенки представляет собой кожух (например, стальной) для конструкционной стабильности. В некоторых вариантах осуществления стабильные материалы и/или локализованный гарнисаж используют и специально рассчитывают/выполняют простирающимся по зазору (например, для герметизации и/или электрической изоляции) в динамических (активных) боковых/торцевых стенках.
[0012] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, включающий боковую стенку и подину, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита; причем боковая стенка содержит: поляризованную часть боковой стенки, причем поляризованная часть боковой стенки находится в жидкостном сообщении с ванной расплавленного электролита.
[0013] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрена стенка электролизера, включающая: корпус электролизера, включающий боковую стенку и подину, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита; причем боковая стенка содержит: поляризованную часть боковой стенки, причем поляризованная часть боковой стенки предназначена находится в жидкостном сообщении с ванной расплавленного электролита.
[0014] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, включающий боковую стенку и подину, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита; причем боковая стенка содержит: поляризованную часть боковой стенки и неполяризованную часть боковой стенки, причем поляризованная часть боковой стенки и неполяризованная часть боковой стенки являются смежными друг с другом и находятся в жидкостном сообщении с ванной расплавленного электролита.
[0015] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, включающий боковую стенку и подину, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита; причем боковая стенка содержит: поляризованную часть боковой стенки, составляющую по меньшей мере примерно 50% боковой стенки, и неполяризованную часть боковой стенки, причем поляризованная часть боковой стенки и неполяризованная часть боковой стенки являются смежными друг с другом и находятся в жидкостном сообщении с ванной расплавленного электролита.
[0016] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрена боковая стенка электролизера, включающая: корпус электролизера, включающий боковую стенку и подину, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита; причем боковая стенка содержит: поляризованную часть боковой стенки (например, составляющую от примерно 1% до примерно 100% боковой стенки), причем поляризованная часть боковой стенки предназначена находится в жидкостном сообщении с ванной расплавленного электролита.
[0017] В некоторых вариантах осуществления поляризованная часть боковой стенки выбрана из: анодно-поляризованной боковой стенки, катодно-поляризованной боковой стенки и их сочетаний.
[0018] В некоторых вариантах осуществления неполяризованная часть боковой стенки выбрана из группы, состоящей по существу из: проводника тепла; стабильного материала (нереакционноспособного материала); гарнисажного устройства и их сочетаний.
[0019] В некоторых вариантах осуществления поляризованная боковая стенка содержит: катодную боковую стенку, при этом катодно-поляризованная часть боковой стенки расположена смежной с и в сообщении с подиной корпуса электролизера (например, ниже границы раздела ванна - пар); и при этом неполяризованная часть боковой стенки расположена выше катодно-поляризованной части боковой стенки и находится в сообщении с границей раздела ванна - воздух.
[0020] В некоторых вариантах осуществления поляризованная боковая стенка содержит анодно-поляризованную часть боковой стенки, причем анодная боковая стенка размещена смежной с и в сообщении с границей раздела ванна - пар и выше подины корпуса электролизера (например, выше границы раздела ванна - металл; или вне прямого контакта с катодным блоком или катодной подиной электролизера); и при этом неполяризованная часть боковой стенки расположена ниже анодно-поляризованной части боковой стенки и находится в сообщении с по меньшей мере одной из: (а) границы раздела ванна - металл и (b) подины электролизера.
[0021] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрена боковая стенка электролизера, включающая: корпус электролизера, включающий боковую стенку и подину, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита; причем боковая стенка содержит: поляризованную часть боковой стенки и неполяризованную часть боковой стенки, причем поляризованная часть боковой стенки и неполяризованная часть боковой стенки смежны друг с другом и находятся в жидкостном сообщении с ванной расплавленного электролита.
[0022] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, включающий: по меньшей мере одну боковую стенку и подину, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита; причем боковая стенка содержит: анодно-поляризованную часть боковой стенки в жидкостном сообщении с ванной электролита, причем анодно-поляризованная боковая стенка размещена выше и на расстоянии от подины корпуса электролизера и в сообщении с границей раздела «ванна - воздух/пар»; и материал неполяризованной боковой стенки, смежный с анодно-поляризованной частью боковой стенки и находящийся в жидкостном сообщении с по меньшей мере одним из: (а) слоя металла и (b) подины электролизера.
[0023] В некоторых вариантах осуществления неполяризованная боковая стенка выполнена проходящей от подины электролизера до некоторой высоты над границей раздела слоя металла с ванной.
[0024] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрена боковая стенка электролизера, включающая: корпус электролизера, включающий: по меньшей мере одну боковую стенку и подину, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита; причем боковая стенка содержит: анодно-поляризованную часть боковой стенки в жидкостном сообщении с ванной электролита, причем анодно-поляризованная боковая стенка размещена выше и на расстоянии от подины корпуса электролизера в сообщении с границей раздела ванны с паром; и материал неполяризованной боковой стенки, смежный с анодно-поляризованной частью боковой стенки и находящийся в жидкостном сообщении с по меньшей мере одним из: (а) слоя металла и (b) подины электролизера.
[0025] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, включающий: по меньшей мере одну боковую стенку и подину, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита; причем боковая стенка содержит: анодно-поляризованную часть боковой стенки в жидкостном сообщении с ванной электролита, причем анодно-поляризованная боковая стенка размещена выше и на расстоянии от подины корпуса электролизера в сообщении с границей раздела ванны с воздухом; и материал неполяризованной боковой стенки, содержащий проводник тепла, смежный с анодно-поляризованной частью боковой стенки и находящийся в жидкостном сообщении с по меньшей мере одним из: (а) слоя металла и (b) подины электролизера, причем проводник тепла выполнен с возможностью приема тепла из ванны расплавленного электролита рядом с точкой контакта проводника тепла, причем посредством проводника тепла формируется настыль (например, локализованная) между проводником тепла и ванной расплавленного электролита вдоль части боковой стенки. В качестве одного неограничивающего примера, проводник тепла выполнен с возможностью изоляции анодно-поляризованной части боковой стенки от катодной части (например, слоя металла, катода или подины электролизера).
[0026] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрена боковая стенка электролизера, включающая: корпус электролизера, включающий: по меньшей мере одну боковую стенку и подину, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита; причем боковая стенка содержит: анодно-поляризованную часть боковой стенки в жидкостном сообщении с ванной электролита, причем анодно-поляризованная боковая стенка размещена выше и на расстоянии от подины корпуса электролизера в сообщении с границей раздела ванны с воздухом; и материал неполяризованной боковой стенки, содержащий проводник тепла, смежный с анодно-поляризованной частью боковой стенки и находящийся в жидкостном сообщении с подиной электролизера, причем проводник тепла выполнен с возможностью приема тепла от ванны расплавленного электролита рядом с точкой контакта проводника тепла, причем посредством проводника тепла формируется настыль между проводником тепла и ванной расплавленного электролита вдоль части боковой стенки.
[0027] В некоторых вариантах осуществления обеспечивают стекание продукта - металла с подины электролизера.
[0028] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, включающий: по меньшей мере одну боковую стенку и подину, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита; причем боковая стенка содержит: анодно-поляризованную часть боковой стенки в жидкостном сообщении с ванной электролита, причем анодно-поляризованная боковая стенка размещена выше и на расстоянии от подины корпуса электролизера в сообщении с границей раздела ванны с паром; и неполяризованную часть боковой стенки, смежную с анодно-поляризованной частью боковой стенки и находящуюся в жидкостном сообщении с по меньшей мере одним из: (а) слоя металла и (b) подины электролизера, причем неполяризованная боковая стенка содержит нереакционноспособный материал, который является компонентом химического состава ванны; и при этом посредством химического состава ванны и степени насыщения нереакционноспособного материала в ванне боковая стенка является практически не способной к реакции с расплавленным солевым электролитом (например, во время работы электролизера).
[0029] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрена боковая стенка электролизера, включающая: корпус электролизера, включающий: по меньшей мере одну боковую стенку и подину, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита; причем боковая стенка содержит: анодно-поляризованную часть боковой стенки в жидкостном сообщении с ванной электролита, причем анодно-поляризованная боковая стенка размещена выше и на расстоянии от подины корпуса электролизера в сообщении с границей раздела ванны с воздухом; и неполяризованную часть боковой стенки, смежную с анодно-поляризованной частью боковой стенки и находящуюся в жидкостном сообщении с по меньшей мере одним из: (а) слоя металла и (b) подины электролизера, причем неполяризованная боковая стенка содержит нереакционноспособный материал, который является компонентом химического состава ванны; и при этом посредством химического состава ванны и степени насыщения нереакционноспособного материала в ванне боковая стенка является практически не способной к реакции с расплавленным солевым электролитом (например, во время работы электролизера).
[0030] В некоторых вариантах осуществления неполяризованная часть боковой стенки (например, стабильная боковая стенка) выполнена выступающей из боковой стенки (например, профиля боковой стенки) и обеспечивающей ступенчатую конфигурацию. В некоторых вариантах осуществления электролизер выполнен с питателем, который подает питание (сырье) в ванну, который удерживается вдоль по меньшей мере части (например, вдоль верха и/или стороны) ступенчатой части стабильного материала боковой стенки. В некоторых вариантах осуществления стабильный материал боковой стенки размещен смежным с и в сообщении с анодно-поляризованной частью боковой стенки (т.е. так, что анодно-поляризованная часть боковой стенки проходит по всей длине теплоизоляционной футеровки, и стабильный материал боковой стенки выполнен с возможностью установки поверх участка анодно-поляризованной части боковой стенки поблизости от слоя металла и/или границы раздела ванна - слой металла. В некоторых вариантах осуществления верхняя поверхность стабильного материала боковой стенки является плоской. В некоторых вариантах осуществления верхняя часть/поверхность стабильной боковой стенки наклонена (например, в сторону анодно-поляризованной боковой стенки). В некоторых вариантах осуществления наклоненная стабильная боковая стенка вместе с анодно-поляризованной боковой стенкой образуют желоб, который выполнен с возможностью удерживания в нем защитного осадка. В некоторых вариантах осуществления наклоненная стабильная боковая стенка наклонена в сторону центра электролизера/слоя металла (от боковой стенки).
[0031] В одном аспекте предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, включающий: по меньшей мере одну боковую стенку и подину, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита; причем боковая стенка содержит: анодно-поляризованную часть боковой стенки в жидкостном сообщении с ванной электролита, причем анодно-поляризованная боковая стенка размещена выше и на расстоянии от подины корпуса электролизера в сообщении с границей раздела ванны с воздухом; и неполяризованную часть боковой стенки, смежную с анодно-поляризованной частью боковой стенки и находящуюся в жидкостном сообщении с по меньшей мере одним из: (а) слоя металла и (b) подины электролизера, причем неполяризованная боковая стенка содержит гарнисажное устройство, причем посредством гарнисажного устройства тепло отводится из расплавленной солевой ванны рядом с гарнисажным устройством для формирования гарнисажа вдоль части боковой стенки, смежной с гарнисажным устройством.
[0032] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрена боковая стенка электролизера, включающая: корпус электролизера, включающий: по меньшей мере одну боковую стенку и подину, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита; причем боковая стенка содержит: анодно-поляризованную часть боковой стенки в жидкостном сообщении с ванной электролита, причем анодно-поляризованная боковая стенка размещена выше и на расстоянии от подины корпуса электролизера в сообщении с границей раздела ванны с паром; и неполяризованную часть боковой стенки, смежную с анодно-поляризованной частью боковой стенки и находящуюся в сообщении с подиной электролизера, причем неполяризованная боковая стенка содержит гарнисажное устройство, причем посредством гарнисажного устройства тепло отводится из расплавленной солевой ванны рядом с гарнисажным устройством для формирования гарнисажа вдоль части боковой стенки, смежной с гарнисажным устройством.
[0033] В некоторых вариантах осуществления обеспечивается стекание продукта-металла из электролизера.
[0034] В некоторых вариантах осуществления гарнисажное устройство включает в себя: корпус, имеющий впуск и выпуск; канал теплообменника, причем канал теплообменника проходит вдоль внутренности корпуса и находится в жидкостном сообщении с впуском и выпуском; и теплоноситель, причем теплоноситель движется по пути течения, определяемому каналом теплообменника, впуском и выпуском.
[0035] В некоторых вариантах осуществления канал включает множество расширенных областей вдоль наружной стенки корпуса, причем расширенные области выполнены с возможностью обеспечения увеличенной площади поверхности для теплопередачи от ванны расплавленного электролита к теплоносителю.
[0036] В некоторых вариантах осуществления теплоноситель выбран из: аргона, азота и воздуха.
[0037] В некоторых вариантах осуществления расширенная область дополнительно включает множество ребер.
2
[0038] В некоторых вариантах осуществления гарнисажное устройство отводит из электролизера тепловой поток по меньшей мере примерно 5 кВт/м.
[0039] В некоторых вариантах осуществления гарнисажное устройство дополнительно включает теплообменник, присоединенный к выпуску теплоносителя.
2
[0040] В некоторых вариантах осуществления неполяризованная часть боковой стенки выполнена с возможностью поддержания теплопотери через неполяризованную часть боковой стенки на уровне не более примерно 5 кВт/м.
[0041] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, выполненную с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита, причем первая часть боковой стенки включает анодно-поляризованную часть боковой стенки; и вторую часть боковой стенки, выполненную проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем вторая часть боковой стенки продольно разнесена с первой частью боковой стенки, так что первая часть боковой стенки, вторая часть боковой стенки и основание между первой частью и второй частью образуют желоб; причем желоб выполнен с возможностью приема защитного осадка и удерживания защитного осадка отдельно от подины электролизера (например, слоя металла).
[0042] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрена боковая стенка электролизера, включающая: корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, выполненную с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита, причем первая часть боковой стенки включает анодно-поляризованную часть боковой стенки; и вторую часть боковой стенки, выполненную проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем вторая часть боковой стенки продольно разнесена с первой частью боковой стенки, так что первая часть боковой стенки, вторая часть боковой стенки и основание между первой частью и второй частью боковой стенки образуют желоб; причем желоб выполнен с возможностью приема защитного осадка и удерживания защитного осадка отдельно от подины электролизера (например, слоя металла).
[0043] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, включающую анодно-поляризованную часть боковой стенки, выполненную с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита; вторую часть боковой стенки, выполненную проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем вторая часть боковой стенки продольно разнесена с первой частью боковой стенки, так что первая часть боковой стенки, вторая часть боковой стенки и основание между первой частью и второй частью образуют желоб; причем желоб выполнен с возможностью приема защитного осадка и удерживания защитного осадка отдельно от подины электролизера (например, слоя металла); и направляющий элемент, причем направляющий элемент расположен между анодной частью боковой стенки и второй частью боковой стенки, и при этом направляющий элемент разнесен поперечно над основанием желоба, так что направляющий элемент выполнен с возможностью направления защитного осадка в желоб.
[0044] В некоторых вариантах осуществления направляющий элемент включает анодно-поляризованный материал. В некоторых вариантах осуществления направляющий элемент включает нереакционноспособный (например, стабильный) материал. В некоторых вариантах осуществления направляющий элемент включает катодно-поляризованный материал.
[0045] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, включающую анодно-поляризованную часть боковой стенки, выполненную с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита; вторую часть боковой стенки, выполненную проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем вторая часть боковой стенки продольно разнесена с первой частью боковой стенки, так что первая часть боковой стенки и вторая часть боковой стенки образуют зазор; и проводник тепла, выполненный с возможностью установки в зазор и проходящий между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки; причем проводник тепла выполнен с возможностью приема тепла от ванны расплавленного электролита, причем посредством теплопередачи от ванны расплавленного электролита через боковую стенку из проводника тепла образуется настыль между проводником тепла и расплавленным электролитом, которая перекрывает зазор между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки.
[0046] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел электролизера, включающий: корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, включающую анодно-поляризованную часть боковой стенки, выполненную с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита; вторую часть боковой стенки, выполненную проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем вторая часть боковой стенки продольно разнесена с первой частью боковой стенки, так что первая часть боковой стенки и вторая часть боковой стенки образуют зазор; и проводник тепла, выполненный с возможностью установки в зазор и проходящий между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки; причем проводник тепла выполнен с возможностью приема тепла от ванны расплавленного электролита, причем посредством теплопередачи от ванны расплавленного электролита через боковую стенку из проводника тепла образуется настыль между проводником тепла и расплавленным электролитом, которая перекрывает зазор между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки.
[0047] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, включающую анодно-поляризованную часть боковой стенки, выполненную с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита; вторую часть боковой стенки, выполненную проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем вторая часть боковой стенки продольно разнесена с первой частью боковой стенки, так что первая часть боковой стенки и вторая часть боковой стенки образуют зазор; и гарнисажное устройство, выполненное с возможностью установки в зазор между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки, причем посредством гарнисажного устройства тепло отводится из ванны расплавленного электролита для формирования гарнисажа вдоль гарнисажного устройства, проходящего между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки.
[0048] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел электролизера, включающий: корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, включающую анодно-поляризованную часть боковой стенки, выполненную с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита; вторую часть боковой стенки, выполненную проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем вторая часть боковой стенки продольно разнесена с первой частью боковой стенки, так что первая часть боковой стенки и вторая часть боковой стенки образуют зазор; и гарнисажное устройство, выполненное с возможностью установки в зазор между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки, причем посредством гарнисажного устройства тепло отводится из ванны расплавленного электролита для формирования гарнисажа вдоль гарнисажного устройства, проходящего между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки.
[0049] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, выполненный с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем корпус электролизера включает: по меньшей мере одну боковую стенку и подину; причем боковая стенка содержит: катодно-поляризованную часть боковой стенки в жидкостном сообщении с расплавленным электролитом, причем катодно-поляризованная боковая стенка размещена смежной с и в сообщении с подиной корпуса электролизера (например, через границу раздела ванна - металл) и проходит выше границы раздела ванна - пар. В этом варианте осуществления катодная боковая стенка имеет локализованную настыль, где катодная часть боковой стенки проходит выше границы раздела ванна - пар.
[0050] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, выполненный с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем корпус электролизера включает: по меньшей мере одну боковую стенку и подину; причем боковая стенка содержит: катодно-поляризованную часть боковой стенки в жидкостном сообщении с расплавленным электролитом, причем катодно-поляризованная боковая стенка размещена смежной с и в сообщении с подиной корпуса электролизера (например, через границу раздела ванна - металл); и неполяризованную часть боковой стенки, смежную с и в сообщении с катодно-поляризованной частью боковой стенки, причем неполяризованная часть боковой стенки размещена смежной с и в сообщении с границей раздела ванна - воздух.
[0051] В некоторых вариантах осуществления боковая стенка включает часть из теплопроводного материала вдоль границы раздела ванна - воздух для отведения тепла из ванны и/или создания застывшей ее части вдоль границы раздела ванна - воздух.
[0052] В некоторых вариантах осуществления боковая стенка включает часть огнеупорной стенки, смежную с теплопроводным материалом/размещенную поверх него.
[0053] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел электролизера, включающий: корпус электролизера, выполненный с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем корпус электролизера включает: по меньшей мере одну боковую стенку и подину; причем боковая стенка содержит: катодно-поляризованную часть боковой стенки в жидкостном сообщении с расплавленным электролитом, причем катодно-поляризованная боковая стенка расположена смежной с и в сообщении с подиной корпуса электролизера (например, через границу раздела ванна - металл); и неполяризованную часть боковой стенки, смежную с и в сообщении с катодно-поляризованной частью боковой стенки, причем неполяризованная часть боковой стенки размещена смежной с и в сообщении с границей раздела ванна - пар.
[0054] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, выполненный с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем корпус электролизера включает: по меньшей мере одну боковую стенку и подину; причем боковая стенка содержит: катодно-поляризованную часть боковой стенки в жидкостном сообщении с ванной расплавленного электролита, причем катодно-поляризованная боковая стенка расположена смежной с и в сообщении с подиной корпуса электролизера (например, через границу раздела ванна - металл); и неполяризованную часть боковой стенки, смежную с и в сообщении с катодно-поляризованной частью боковой стенки, причем неполяризованная часть боковой стенки размещена смежной с и в сообщении с границей раздела ванна - воздух, причем неполяризованная боковая стенка содержит нереакционноспособный материал, который является компонентом химического состава ванны, и при этом посредством химического состава ванны и степени насыщения нереакционноспособного материала в ванне боковая стенка является практически не способной к реакции с расплавленным солевым электролитом (например, во время работы электролизера).
[0055] В некоторых вариантах осуществления неполяризованная боковая стенка (стабильная боковая стенка/первая часть боковой стенки) проходит по всей длине теплоизоляционной футеровки (т.е. до подины электролизера), а катодная боковая стенка выполнена с возможностью прикрепления непосредственно смежной со стабильным материалом боковой стенки и в сообщении с ним, так что катодная боковая стенка находится в жидкостном сообщении с по меньшей мере одним из (1) слоя металла и (2) границы раздела ванна - слой металла. В некоторых вариантах осуществления катодная боковая стенка имеет плоскую верхнюю часть. В некоторых вариантах осуществления катодная боковая стенка имеет скошенную верхнюю часть (т.е. скошенную в сторону стабильной боковой стенки для формирования в ней углубления/желоба). В некоторых вариантах осуществления катодная боковая стенка имеет скошенную верхнюю часть (т.е. скошенную в сторону слоя металла/уклона электролизера (чтобы содействовать стоку продукта-металла с подины электролизера)). В некоторых вариантах осуществления электролизер дополнительно включает питатель, который выполнен с возможностью подачи питания (сырья) в электролизер, которое удерживается в скошенной верхней части катодной боковой стенки в качестве защитного осадка.
[0056] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел электролизера, включающий: корпус электролизера, выполненный с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем корпус электролизера включает: по меньшей мере одну боковую стенку и подину; причем боковая стенка содержит: катодно-поляризованную часть боковой стенки в жидкостном сообщении с ванной расплавленного электролита, причем катодно-поляризованная боковая стенка расположена смежной с и в сообщении с подиной корпуса электролизера (например, через границу раздела ванна - металл); и неполяризованную часть боковой стенки, смежную с и в сообщении с катодно-поляризованной частью боковой стенки, причем неполяризованная часть боковой стенки размещена смежной с и в сообщении с границей раздела ванна - пар, причем неполяризованная часть боковой стенки содержит нереакционноспособный материал, который является компонентом химического состава ванны, и при этом посредством химического состава ванны и степени насыщения нереакционноспособного материала в ванне боковая стенка является практически не способной к реакции с расплавленным солевым электролитом (например, во время работы электролизера).
[0057] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, выполненный с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем корпус электролизера включает: по меньшей мере одну боковую стенку и подину; причем боковая стенка содержит: катодно-поляризованную часть боковой стенки в жидкостном сообщении с ванной электролита, причем катодно-поляризованная боковая стенка расположена смежной с и в сообщении с подиной корпуса электролизера (например, через границу раздела ванна - металл); и неполяризованную часть боковой стенки, смежную с и в сообщении с катодно-поляризованной частью боковой стенки, причем неполяризованная часть боковой стенки размещена смежной с и в сообщении с границей раздела ванна - воздух, причем неполяризованная боковая стенка включает гарнисажное устройство, причем посредством гарнисажного устройства тепло отводится от расплавленной солевой ванны рядом с гарнисажным устройством для формирования гарнисажа вдоль части боковой стенки, смежной с гарнисажным устройством.
[0058] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел, включающий: корпус электролизера, выполненный с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем корпус электролизера включает: по меньшей мере одну боковую стенку и подину; причем боковая стенка содержит: катодно-поляризованную часть боковой стенки в жидкостном сообщении с ванной электролита, причем катодно-поляризованная боковая стенка расположена смежной с и в сообщении с подиной корпуса электролизера (например, через границу раздела ванна - металл); и неполяризованную часть боковой стенки, смежную с и в сообщении с катодно-поляризованной частью боковой стенки, причем неполяризованная часть боковой стенки размещена смежной с и в сообщении с границей раздела ванна - воздух, причем неполяризованная боковая стенка включает гарнисажное устройство, причем посредством гарнисажного устройства тепло отводится от расплавленной солевой ванны рядом с гарнисажным устройством для формирования гарнисажа вдоль части боковой стенки, смежной с гарнисажным устройством.
[0059] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, выполненный с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем корпус электролизера включает: по меньшей мере одну боковую стенку и подину; причем боковая стенка содержит: катодно-поляризованную часть боковой стенки в жидкостном сообщении с ванной электролита, причем катодно-поляризованная боковая стенка расположена смежной с и в сообщении с подиной корпуса электролизера (например, через границу раздела ванна - металл, в сообщении со слоем металла); и неполяризованную часть боковой стенки, смежную с и в сообщении с катодно-поляризованной частью боковой стенки, причем неполяризованная часть боковой стенки размещена смежной с и в сообщении с границей раздела ванна - воздух, причем неполяризованная боковая стенка включает проводник тепла, смежный с катодно-поляризованной частью боковой стенки и в сообщении с границей раздела ванна - воздух, причем проводник тепла выполнен с возможностью передачи тепла от ванны расплавленного электролита, при этом посредством проводника тепла образуется настыль вдоль части боковой стенки с проводником тепла.
[0060] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел, включающий: корпус электролизера, выполненный с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем корпус электролизера включает: по меньшей мере одну боковую стенку и подину; причем боковая стенка содержит: катодно-поляризованную часть боковой стенки в жидкостном сообщении с ванной электролита, причем катодно-поляризованная боковая стенка расположена смежной с и в сообщении с подиной корпуса электролизера (например, через границу раздела ванна - металл, в сообщении со слоем металла); и неполяризованную часть боковой стенки, смежную с и в сообщении с катодно-поляризованной частью боковой стенки, причем неполяризованная часть боковой стенки размещена смежной с и в сообщении с границей раздела ванна - воздух, причем неполяризованная боковая стенка включает проводник тепла, смежный с катодно-поляризованной частью боковой стенки и в сообщении с границей раздела ванна - воздух, причем проводник тепла выполнен с возможностью передачи тепла от ванны расплавленного электролита, при этом посредством проводника тепла образуется настыль вдоль части боковой стенки с проводником тепла.
[0061] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, выполненную с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита, причем первая часть боковой стенки включает неполяризованную часть боковой стенки; и вторую часть боковой стенки, включающую катодно-поляризованную боковую стенку, причем вторая часть боковой стенки выполнена проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем вторая часть боковой стенки продольно разнесена с первой частью боковой стенки, так что первая часть боковой стенки, вторая часть боковой стенки и основание между первой частью и второй частью образуют желоб; причем желоб выполнен с возможностью приема защитного осадка и удерживания защитного осадка отдельно от подины электролизера (например, слоя металла).
[0062] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел, включающий: корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, выполненную с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита, причем первая часть боковой стенки включает неполяризованную часть боковой стенки; и вторую часть боковой стенки, включающую катодно-поляризованную боковую стенку, причем вторая часть боковой стенки выполнена проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем вторая часть боковой стенки продольно разнесена с первой частью боковой стенки, так что первая часть боковой стенки, вторая часть боковой стенки и основание между первой частью и второй частью образуют желоб; причем желоб выполнен с возможностью приема защитного осадка и удерживания защитного осадка отдельно от подины электролизера (например, слоя металла).
[0063] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, выполненную с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита, причем первая часть боковой стенки включает неполяризованную часть боковой стенки; и вторую часть боковой стенки, включающую катодно-поляризованную боковую стенку, причем вторая часть боковой стенки выполнена проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем вторая часть боковой стенки продольно разнесена с первой частью боковой стенки, так что первая часть боковой стенки, вторая часть боковой стенки и основание между первой частью и второй частью образуют желоб; причем желоб выполнен с возможностью приема защитного осадка и удерживания защитного осадка отдельно от подины корпуса электролизера (например, слоя металла); и направляющий элемент, причем направляющий элемент расположен между второй частью боковой стенки (например, катодной частью боковой стенки) и первой частью боковой стенки (например, неполяризованной частью боковой стенки), и при этом направляющий элемент разнесен поперечно над основанием желоба, так что направляющий элемент выполнен с возможностью направления защитного осадка в желоб.
[0064] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел, включающий: корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, выполненную с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита, причем первая часть боковой стенки включает неполяризованную часть боковой стенки; и вторую часть боковой стенки, включающую катодно-поляризованную боковую стенку, причем вторая часть боковой стенки выполнена проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем вторая часть боковой стенки продольно разнесена с первой частью боковой стенки, так что первая часть боковой стенки, вторая часть боковой стенки и основание между первой частью и второй частью образуют желоб; причем желоб выполнен с возможностью приема защитного осадка и удерживания защитного осадка отдельно от подины корпуса электролизера (например, слоя металла); и направляющий элемент, причем направляющий элемент расположен между второй частью боковой стенки (например, катодной частью боковой стенки) и первой частью боковой стенки (например, неполяризованной частью боковой стенки), и при этом направляющий элемент разнесен поперечно над основанием желоба, так что направляющий элемент выполнен с возможностью направления защитного осадка в желоб.
[0065] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, выполненную с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита, причем первая часть боковой стенки включает неполяризованную часть боковой стенки; и вторую часть боковой стенки, включающую катодно-поляризованную боковую стенку, причем вторая часть боковой стенки выполнена проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем вторая часть боковой стенки продольно разнесена с первой частью боковой стенки, так что первая часть боковой стенки и вторая часть боковой стенки образуют зазор; и проводник тепла, выполненный с возможностью установки в зазор и проходящий между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки; причем проводник тепла выполнен с возможностью передачи тепла от ванны расплавленного электролита для формирования, посредством проводника тепла, настыли между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки вдоль проводника тепла.
[0066] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел, включающий: корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, выполненную с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита, причем первая часть боковой стенки включает неполяризованную часть боковой стенки; и вторую часть боковой стенки, включающую катодно-поляризованную боковую стенку, причем вторая часть боковой стенки выполнена проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем вторая часть боковой стенки продольно разнесена с первой частью боковой стенки, так что первая часть боковой стенки и вторая часть боковой стенки образуют зазор; и проводник тепла, выполненный с возможностью установки в зазор и проходящий между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки; причем проводник тепла выполнен с возможностью передачи тепла от ванны расплавленного электролита для формирования, посредством проводника тепла, настыли между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки вдоль проводника тепла.
[0067] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, выполненную с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита, причем первая часть боковой стенки включает неполяризованную часть боковой стенки; вторую часть боковой стенки, включающую катодно-поляризованную боковую стенку, причем вторая часть боковой стенки выполнена проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем вторая часть боковой стенки продольно разнесена с первой частью боковой стенки, так что первая часть боковой стенки и вторая часть боковой стенки образуют зазор; и гарнисажное устройство, выполненное с возможностью установки в зазор между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки, при этом посредством гарнисажного устройства тепло отводится из расплавленной солевой ванны рядом с гарнисажным устройством для формирования гарнисажа вдоль части боковой стенки между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки.
[0068] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел, включающий: корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, выполненную с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита, причем первая часть боковой стенки включает неполяризованную часть боковой стенки; вторую часть боковой стенки, включающую катодно-поляризованную боковую стенку, причем вторая часть боковой стенки выполнена проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем вторая часть боковой стенки продольно разнесена с первой частью боковой стенки, так что первая часть боковой стенки и вторая часть боковой стенки образуют зазор; и гарнисажное устройство, выполненное с возможностью установки в зазор между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки, при этом посредством гарнисажного устройства тепло отводится из расплавленной солевой ванны рядом с гарнисажным устройством для формирования гарнисажа вдоль части боковой стенки между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки.
[0069] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, выполненный с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем корпус электролизера включает: по меньшей мере одну боковую стенку и подину; причем боковая стенка содержит: анодно-поляризованную часть боковой стенки, расположенную у или выше границы раздела слой металла - ванна; катодно-поляризованную часть боковой стенки, расположенную у или ниже границы раздела металл - ванна; и часть неполяризованной части боковой стенки, проходящую между анодно-поляризованной частью боковой стенки и катодно-поляризованной частью боковой стенки, причем неполяризованная часть боковой стенки включает изолятор, выполненный с возможностью электрической изоляции анодной боковой стенки от катодной боковой стенки.
[0070] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел, включающий: корпус электролизера, выполненный с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем корпус электролизера включает: по меньшей мере одну боковую стенку и подину; причем боковая стенка содержит: анодно-поляризованную часть боковой стенки, расположенную у или выше границы раздела слой металла - ванна; катодно-поляризованную часть боковой стенки, расположенную у или ниже границы раздела металл - ванна; и часть неполяризованной части боковой стенки, проходящую между анодно-поляризованной частью боковой стенки и катодно-поляризованной частью боковой стенки, причем неполяризованная часть боковой стенки включает изолятор, выполненный с возможностью электрической изоляции анодной боковой стенки от катодной боковой стенки.
[0071] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, выполненный с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем корпус электролизера включает: по меньшей мере одну боковую стенку и подину; причем боковая стенка содержит: анодно-поляризованную часть боковой стенки, расположенную поперек границы раздела пар - ванна; катодно-поляризованную часть боковой стенки, расположенную ниже границы раздела пар - ванна (например, у границы раздела ванна - металл); и неполяризованную часть боковой стенки, проходящую между анодно-поляризованной частью боковой стенки и катодно-поляризованной частью боковой стенки, причем неполяризованная часть боковой стенки включает изолятор.
[0072] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел, включающий: корпус электролизера, выполненный с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем корпус электролизера включает: по меньшей мере одну боковую стенку и подину; причем боковая стенка содержит: анодно-поляризованную часть боковой стенки, расположенную поперек границы раздела пар - ванна; катодно-поляризованную часть боковой стенки, расположенную ниже границы раздела пар - ванна (например, у границы раздела ванна - металл); и неполяризованную часть боковой стенки, проходящую между анодно-поляризованной частью боковой стенки и катодно-поляризованной частью боковой стенки, причем неполяризованная часть боковой стенки включает изолятор.
[0073] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел электролизера, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, выполненный с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем корпус электролизера включает: по меньшей мере одну боковую стенку и подину; причем боковая стенка содержит: анодно-поляризованную часть боковой стенки, расположенную поперек границы раздела пар - ванна; катодно-поляризованную часть боковой стенки, расположенную ниже границы раздела пар - ванна (например, у границы раздела ванна - металл); и неполяризованную часть боковой стенки, включающую проводник тепла, причем проводник тепла выполнен проходящим между анодно-поляризованной частью боковой стенки и катодно-поляризованной частью боковой стенки, причем проводник тепла выполнен с возможностью передачи тепла от ванны расплавленного электролита, при этом посредством проводника тепла образуется настыль между анодно-поляризованной частью боковой стенки и катодно-поляризованной частью боковой стенки, смежная с поверхностью проводника тепла и расположенная вдоль нее.
[0074] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел, включающий: корпус электролизера, выполненный с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем корпус электролизера включает: по меньшей мере одну боковую стенку и подину; причем боковая стенка содержит: анодно-поляризованную часть боковой стенки, расположенную поперек границы раздела пар - ванна; катодно-поляризованную часть боковой стенки, расположенную ниже границы раздела пар - ванна (например, у границы раздела ванна - металл); и неполяризованную часть боковой стенки, включающую проводник тепла, причем проводник тепла выполнен проходящим между анодно-поляризованной частью боковой стенки и катодно-поляризованной частью боковой стенки, причем проводник тепла выполнен с возможностью передачи тепла от ванны расплавленного электролита, при этом посредством проводника тепла образуется настыль между анодно-поляризованной частью боковой стенки и катодно-поляризованной частью боковой стенки, смежная с поверхностью проводника тепла и расположенная вдоль нее.
[0075] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, выполненный с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем корпус электролизера включает: по меньшей мере одну боковую стенку и подину; причем боковая стенка содержит: анодно-поляризованную часть боковой стенки, расположенную поперек границы раздела пар - ванна; катодно-поляризованную часть боковой стенки, расположенную ниже границы раздела пар - ванна (например, у границы раздела ванна - металл); и неполяризованную часть боковой стенки, проходящую между анодно-поляризованной частью боковой стенки и катодно-поляризованной частью боковой стенки, причем неполяризованная боковая стенка включает гарнисажное устройство, при этом посредством гарнисажного устройства тепло отводится от ванны расплавленного электролита (например, рядом с гарнисажным устройством), при этом посредством гарнисажного устройства образуется гарнисаж между анодно-поляризованной частью боковой стенки и катодно-поляризованной частью боковой стенки.
[0076] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел, включающий: корпус электролизера, выполненный с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем корпус электролизера включает: по меньшей мере одну боковую стенку и подину; причем боковая стенка содержит: анодно-поляризованную часть боковой стенки, расположенную поперек границы раздела пар - ванна; катодно-поляризованную часть боковой стенки, расположенную ниже границы раздела пар - ванна (например, у границы раздела ванна - металл); и неполяризованную часть боковой стенки, проходящую между анодно-поляризованной частью боковой стенки и катодно-поляризованной частью боковой стенки, причем неполяризованная боковая стенка включает гарнисажное устройство, причем посредством гарнисажного устройства тепло отводится от ванны расплавленного электролита (например, рядом с гарнисажным устройством), при этом посредством гарнисажного устройства образуется гарнисаж между анодно-поляризованной частью боковой стенки и катодно-поляризованной частью боковой стенки.
[0077] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, выполненный с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем корпус электролизера включает: по меньшей мере одну боковую стенку и подину; причем боковая стенка содержит: анодно-поляризованную часть боковой стенки, расположенную поперек границы раздела пар - ванна; катодно-поляризованную часть боковой стенки, расположенную ниже границы раздела пар - ванна (например, у границы раздела ванна - металл); и неполяризованную часть боковой стенки, проходящую между анодно-поляризованной частью боковой стенки и катодно-поляризованной частью боковой стенки, причем неполяризованная боковая стенка включает нереакционноспособный материал боковой стенки, который является компонентом химического состава ванны, и при этом посредством химического состава ванны и степени насыщения нереакционноспособного материала в ванне нереакционноспособный материал боковой стенки является практически не способным к реакции с расплавленным солевым электролитом (например, во время работы электролизера).
[0078] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел, включающий: корпус электролизера, выполненный с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем корпус электролизера включает: по меньшей мере одну боковую стенку и подину; причем боковая стенка содержит: анодно-поляризованную часть боковой стенки, расположенную поперек границы раздела воздух - ванна; катодно-поляризованную часть боковой стенки, расположенную ниже границы раздела воздух - ванна (например, у границы раздела ванна - металл); и неполяризованную часть боковой стенки, проходящую между анодно-поляризованной частью боковой стенки и катодно-поляризованной частью боковой стенки, причем неполяризованная боковая стенка включает нереакционноспособный материал боковой стенки, который является компонентом химического состава ванны, и при этом посредством химического состава ванны и степени насыщения нереакционноспособного материала в ванне нереакционноспособный материал боковой стенки является практически не способным к реакции с расплавленным солевым электролитом (например, во время работы электролизера).
[0079] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, включающую анодную боковую стенку, причем анодная боковая стенка выполнена с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита; вторую часть боковой стенки, включающую катодную боковую стенку, причем катодная боковая стенка выполнена проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем катодная боковая стенка продольно разнесена с анодной боковой стенкой, так что анодная боковая стенка и катодная боковая стенка образуют зазор между собой; и неполяризованную часть, включающую изолятор, размещенный в зазоре и проходящий между анодной боковой стенкой и катодной боковой стенкой, причем изолятор выполнен с возможностью электрической изоляции анодной боковой стенки от катодной боковой стенки.
[0080] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел, включающий: корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, включающую анодную боковую стенку, причем анодная боковая стенка выполнена с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита; вторую часть боковой стенки, включающую катодную боковую стенку, причем катодная боковая стенка выполнена проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем катодная боковая стенка продольно разнесена с анодной боковой стенкой, так что анодная боковая стенка и катодная боковая стенка образуют зазор между собой; и неполяризованную часть, включающую изолятор, размещенный в зазоре и проходящий между анодной боковой стенкой и катодной боковой стенкой, причем изолятор выполнен с возможностью электрической изоляции анодной боковой стенки от катодной боковой стенки.
[0081] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, включающую анодную боковую стенку, причем анодная боковая стенка выполнена с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита; и вторую часть боковой стенки, включающую катодную боковую стенку, причем катодная боковая стенка выполнена проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем катодная боковая стенка продольно разнесена с анодной боковой стенкой, так что анодная боковая стенка, катодная боковая стенка и основание между анодной боковой стенкой и катодной боковой стенкой образуют желоб; причем желоб выполнен с возможностью приема защитного осадка и удерживания защитного осадка отдельно от подины электролизера (например, слоя металла).
[0082] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел, включающий: корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, включающую анодную боковую стенку, причем анодная боковая стенка выполнена с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита; и вторую часть боковой стенки, включающую катодную боковую стенку, причем катодная боковая стенка выполнена проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем катодная боковая стенка продольно разнесена с анодной боковой стенкой, так что анодная боковая стенка, катодная боковая стенка и основание между анодной боковой стенкой и катодной боковой стенкой образуют желоб; причем желоб выполнен с возможностью приема защитного осадка и удерживания защитного осадка отдельно от подины электролизера (например, слоя металла).
[0083] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, включающую анодную боковую стенку, причем анодная боковая стенка выполнена с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита; и вторую часть боковой стенки, включающую катодную боковую стенку, причем катодная боковая стенка выполнена проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем катодная боковая стенка продольно разнесена с анодной боковой стенкой, так что анодная боковая стенка, катодная боковая стенка и основание между анодной боковой стенкой и катодной боковой стенкой образуют желоб; причем желоб выполнен с возможностью приема защитного осадка и удерживания защитного осадка отдельно от подины электролизера (например, слоя металла); и направляющий элемент, причем направляющий элемент расположен между катодной боковой стенкой и анодной боковой стенкой, и при этом направляющий элемент разнесен поперечно над основанием, так что направляющий элемент выполнен с возможностью направления защитного осадка в желоб.
[0084] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел, включающий: корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, включающую анодную боковую стенку, причем анодная боковая стенка выполнена с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита; и вторую часть боковой стенки, включающую катодную боковую стенку, причем катодная боковая стенка выполнена проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем катодная боковая стенка продольно разнесена с анодной боковой стенкой, так что анодная боковая стенка, катодная боковая стенка и основание между анодной боковой стенкой и катодной боковой стенкой образуют желоб; причем желоб выполнен с возможностью приема защитного осадка и удерживания защитного осадка отдельно от подины электролизера (например, слоя металла); и направляющий элемент, причем направляющий элемент расположен между катодной боковой стенкой и анодной боковой стенкой, и при этом направляющий элемент разнесен поперечно над основанием, так что направляющий элемент выполнен с возможностью направления защитного осадка в желоб.
[0085] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, включающую анодную боковую стенку, причем анодная боковая стенка выполнена с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита; и вторую часть боковой стенки, включающую катодную боковую стенку, причем катодная боковая стенка выполнена проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем катодная боковая стенка продольно разнесена с анодной боковой стенкой, так что анодная боковая стенка и катодная боковая стенка образуют зазор между собой; и неполяризованную часть, включающую гарнисажное устройство, размещенное в зазоре и проходящее между анодной боковой стенкой и катодной боковой стенкой, причем гарнисажное устройство выполнено с возможностью установки в зазор между анодной боковой стенкой и катодной боковой стенкой, причем посредством гарнисажного устройства тепло отводится от расплавленной солевой ванны с образованием гарнисажа вдоль зазора между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки.
[0086] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел, включающий: корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, включающую анодную боковую стенку, причем анодная боковая стенка выполнена с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита; и вторую часть боковой стенки, включающую катодную боковую стенку, причем катодная боковая стенка выполнена проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем катодная боковая стенка продольно разнесена с анодной боковой стенкой, так что анодная боковая стенка и катодная боковая стенка образуют зазор между собой; и неполяризованную часть, включающую гарнисажное устройство, размещенное в зазоре и проходящее между анодной боковой стенкой и катодной боковой стенкой, причем гарнисажное устройство выполнено с возможностью установки в зазор между анодной боковой стенкой и катодной боковой стенкой, причем посредством гарнисажного устройства тепло отводится от расплавленной солевой ванны с образованием гарнисажа вдоль зазора между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки.
[0087] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен электролизер, включающий: анод; катод в отстоящем от анода положении; ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом; корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, включающую анодную боковую стенку, причем анодная боковая стенка выполнена с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита; и вторую часть боковой стенки, включающую катодную боковую стенку, причем катодная боковая стенка выполнена проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем катодная боковая стенка продольно разнесена с анодной боковой стенкой, так что анодная боковая стенка и катодная боковая стенка образуют зазор между собой; и неполяризованную часть, включающую проводник тепла, причем проводник тепла выполнен с возможностью установки в зазор между анодной боковой стенкой и катодной боковой стенкой, при этом посредством проводника тепла тепло отводится от расплавленной солевой ванны рядом с проводником тепла для образования настыли вдоль зазора между анодной боковой стенкой и катодной боковой стенкой.
[0088] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел, включающий: корпус электролизера, имеющий подину и по меньшей мере одну боковую стенку, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать ванну расплавленного электролита, причем боковая стенка содержит: первую часть боковой стенки, включающую анодную боковую стенку, причем анодная боковая стенка выполнена с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удержания электролита; и вторую часть боковой стенки, включающую катодную боковую стенку, причем катодная боковая стенка выполнена проходящей вверх от подины корпуса электролизера, причем катодная боковая стенка продольно разнесена с анодной боковой стенкой, так что анодная боковая стенка и катодная боковая стенка образуют зазор между собой; и неполяризованную часть, включающую проводник тепла, причем проводник тепла выполнен с возможностью установки в зазор между анодной боковой стенкой и катодной боковой стенкой, при этом посредством проводника тепла тепло отводится от расплавленной солевой ванны рядом с проводником тепла для образования настыли вдоль зазора между анодной боковой стенкой и катодной боковой стенкой.
[0089] В некоторых вариантах осуществления ванна содержит питающий материал (например, глинозем) при содержании выше предела его насыщения (например, таком, что в ванне присутствуют его частицы).
[0090] В некоторых вариантах осуществления компонент ванны (например, глинозем) имеет среднее содержание в ванне: в пределах примерно 2% от насыщения; в пределах примерно 1,5% от насыщения; в пределах примерно 1% от насыщения; в пределах примерно 0,5% от насыщения; на уровне насыщения; или выше насыщения (например, в ванне присутствуют нерастворенные частицы компонента ванны).
[0091] В некоторых вариантах осуществления степень насыщения ванны компонентом составляет: по меньшей мере примерно 95% от насыщения; по меньшей мере примерно 96% от насыщения; по меньшей мере примерно 97% от насыщения; по меньшей мере примерно 98% от насыщения; по меньшей мере примерно 99% от насыщения; на уровне 100%-ного насыщения; или выше насыщения (например, в ванне присутствуют нерастворенные частицы компонента ванны).
[0092] В некоторых вариантах осуществления степень насыщения ванны компонентом составляет: не более примерно 95% от насыщения; не более примерно 96% от насыщения; не более примерно 97% от насыщения; не более примерно 98% от насыщения; не более примерно 99% от насыщения; или не более 100%-ного насыщения.
[0093] В некоторых вариантах осуществления компонент ванны обладает содержанием в ванне в процентах от насыщения, измеренным как среднее значение по всему электролизеру. В некоторых вариантах осуществления компонент ванны обладает содержанием в ванне в процентах от насыщения, измеренным в местоположении, смежном с боковой стенкой (например, нереакционноспособным/стабильным материалом боковой стенки).
[0094] В некоторых вариантах осуществления местоположение, смежное с боковой стенкой, представляет собой положение в ванне: в соприкосновении со стенкой; не более примерно 1 дюйма от стенки; не более примерно 2 дюймов от стенки, не более примерно 4 дюймов от стенки; не более примерно 6 дюймов от стенки; не более примерно 8 дюймов от стенки; не более примерно 10 дюймов от стенки; не более примерно 12 дюймов от стенки; не более примерно 14 дюймов от стенки; не более примерно 16 дюймов от стенки; не более примерно 18 дюймов от стенки; не более примерно 20 дюймов от стенки; не более примерно 22 дюймов от стенки; или не более примерно 24 дюймов от стенки.
[0095] В некоторых вариантах осуществления местоположение, смежное с боковой стенкой, представляет собой положение в ванне: в соприкосновении со стенкой; менее примерно 1 дюйма от стенки; менее примерно 2 дюймов от стенки, менее примерно 4 дюймов от стенки; менее примерно 6 дюймов от стенки; менее примерно 8 дюймов от стенки; менее примерно 10 дюймов от стенки; менее примерно 12 дюймов от стенки; менее примерно 14 дюймов от стенки; менее примерно 16 дюймов от стенки; менее примерно 18 дюймов от стенки; менее примерно 20 дюймов от стенки; менее примерно 22 дюймов от стенки; или менее примерно 24 дюймов от стенки.
[0096] В некоторых вариантах осуществления защитный осадок содержит упомянутый по меньшей мере один компонент ванны. В некоторых вариантах осуществления защитный осадок содержит по меньшей мере два компонента ванны.
[0097] В некоторых вариантах осуществления защитный осадок выступает из желоба и вверх вплоть до по меньшей мере верхней поверхности ванны электролита.
[0098] В некоторых вариантах осуществления направляющий элемент выполнен из материала, который присутствует в химическом составе ванны электролита, так что посредством химического состава ванны направляющий элемент сохраняется в расплавленном солевом электролите. В некоторых вариантах осуществления направляющий элемент состоит из стабильного материала (например, нереакционноспособного материала в ванне и/или паровой фазе).
[0099] В некоторых вариантах осуществления основание желоба образовано питающим блоком, причем питающий блок выполнен из материала, выбранного из компонентов химического состава ванны, причем посредством химического состава ванны питающий блок сохраняется в расплавленной солевой ванне. В некоторых вариантах осуществления питающий блок содержит стабильный материал (нереакционноспособный материал). В некоторых вариантах осуществления питающий блок содержит глинозем.
[00100] В некоторых вариантах осуществления электролизер дополнительно включает питатель (например, устройство питания), выполненный(ое) с возможностью обеспечения защитного осадка в желобе.
[00101] В некоторых вариантах осуществления питатель прикреплен к корпусу электролизера.
[00102] В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен способ, включающий пропускание тока от анода через ванну расплавленного электролита к катоду в электролизере; подачу питающего материала в электролизер в местоположении, смежном со стенкой электролизера, так что питающий материал удерживается в желобе, образованном рядом с боковой стенкой; и посредством стадии подачи сохранение боковой стенки в расплавленном электролите во время работы электролизера, причем боковая стенка выполнена из по меньшей мере одного компонента, который присутствует в ванне расплавленного электролита в пределах примерно 95% от насыщения.
[00103] В некоторых вариантах осуществления способ включает: одновременно с первой стадией поддерживание ванны при температуре, не превышающей 960°С, причем боковые стенки электролизеров практически не имеют настыли.
[00104] В некоторых вариантах осуществления способ включает расходование защитного осадка для подачи ионов металла в ванну электролита.
[00105] В некоторых вариантах осуществления способ включает получение продукта-металла из упомянутого по меньшей мере одного компонента ванны.
[00106] Разнообразные аспекты по изобретению, отмеченные здесь выше, могут быть скомбинированы с получением установок (аппаратов), узлов и способов, относящихся к получению первичного металла в электролизерах при низкой температуре (например, ниже 960°С).
[00107] Эти и прочие аспекты, преимущества и новые признаки изобретения изложены отчасти в нижеследующем описании и станут очевидными специалистам в этой области техники после ознакомления с нижеследующим описанием и фигурами или могут быть выяснены при практическом осуществлении изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[00108] Фигура 1 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего анодную боковую стенку и неполяризованную боковую стенку, в соответствии с настоящим изобретением.
[00109] Фигура 2 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего анодную боковую стенку и неполяризованную боковую стенку (проводник тепла с настылью), в соответствии с настоящим изобретением.
[00110] Фигура 3А изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего анодную боковую стенку и неполяризованную боковую стенку (стабильную боковую стенку/нереакционноспособный материал), в соответствии с настоящим изобретением.
[00111] Фигура 3В изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего анодную боковую стенку и неполяризованную боковую стенку (стабильную боковую стенку в ступенчатой/расширенной конфигурации), в соответствии с настоящим изобретением.
[00112] Фигура 3С изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего анодную боковую стенку и неполяризованную боковую стенку (стабильную боковую стенку в ступенчатой/расширенной конфигурации), имеющего питатель, обеспечивающий защитный осадок на неполяризованной боковой стенке, в соответствии с настоящим изобретением.
[00113] Фигура 3D изображает вид сбоку в частичном разрезе еще одного варианта осуществления корпуса электролизера, имеющего анодную боковую стенку и неполяризованную боковую стенку (стабильную боковую стенку в ступенчатой/расширенной конфигурации), имеющего питатель, обеспечивающий защитный осадок на неполяризованной боковой стенке, в соответствии с настоящим изобретением.
[00114] Фигура 3Е изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего анодную боковую стенку и вторую часть боковой стенки, включающую неполяризованную боковую стенку (стабильную боковую стенку в ступенчатой/расширенной конфигурации).
[00115] Фигура 3F изображает вид сбоку в частичном разрезе еще одного варианта осуществления корпуса электролизера, имеющего анодную боковую стенку и вторую часть боковой стенки, включающую неполяризованную боковую стенку (стабильную боковую стенку в ступенчатой/расширенной конфигурации).
[00116] Фигура 4 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего анодную боковую стенку и неполяризованную боковую стенку (гарнисажное устройство с гарнисажем), в соответствии с настоящим изобретением.
[00117] Фигура 5 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего анодную боковую стенку и вторую часть боковой стенки, которая представляет собой неполяризованную боковую стенку (стабильный материал), включая питатель, обеспечивающий защитный осадок, в соответствии с настоящим изобретением.
[00118] Фигура 6 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего анодную боковую стенку и вторую часть боковой стенки, которая представляет собой неполяризованную боковую стенку (стабильный материал), включая питатель, обеспечивающий защитный осадок, и направляющий элемент, в соответствии с настоящим изобретением.
[00119] Фигура 7 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего анодную боковую стенку и вторую часть боковой стенки, которая представляет собой неполяризованную боковую стенку (стабильный материал), включая материал-проводник тепла, который обеспечивает настыль между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки, в соответствии с настоящим изобретением.
[00120] Фигура 8 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего анодную боковую стенку и вторую часть боковой стенки, которая представляет собой неполяризованную боковую стенку (стабильный материал), включая гарнисажное устройство, которое обеспечивает гарнисаж между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки, в соответствии с настоящим изобретением.
[00121] Фигура 9 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего катодную боковую стенку и неполяризованную боковую стенку, в соответствии с настоящим изобретением.
[00122] Фигура 10А изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего катодную боковую стенку и неполяризованную боковую стенку (стабильную боковую стенку/нереакционноспособный материал), в соответствии с настоящим изобретением.
[00123] Фигура 10В изображает вид сбоку в частичном разрезе еще одного варианта осуществления корпуса электролизера, имеющего катодную боковую стенку и неполяризованную боковую стенку, в соответствии с настоящим изобретением.
[00124] Фигура 10C изображает вид сбоку в частичном разрезе еще одного варианта осуществления корпуса электролизера, имеющего первую часть боковой стенки, которая представляет собой неполяризованную боковую стенку (стабильную боковую стенку), и вторую часть боковой стенки, которая представляет собой катодную боковую стенку, в соответствии с настоящим изобретением.
[00125] Фигура 10D изображает вид сбоку в частичном разрезе еще одного варианта осуществления корпуса электролизера, имеющего первую часть боковой стенки, которая представляет собой неполяризованную боковую стенку (стабильную боковую стенку), и вторую часть боковой стенки, которая представляет собой катодную боковую стенку, включая питатель, который обеспечивает защитный осадок, в соответствии с настоящим изобретением.
[00126] Фигура 11 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего катодную боковую стенку и неполяризованную боковую стенку (гарнисажное устройство с гарнисажем), в соответствии с настоящим изобретением.
[00127] Фигура 12 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего катодную боковую стенку и неполяризованную боковую стенку (проводник тепла с настылью), в соответствии с настоящим изобретением.
[00128] Фигура 13 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего первую часть боковой стенки (стабильную боковую стенку) и вторую часть боковой стенки (катодную боковую стенку), с питателем и защитным осадком, в соответствии с настоящим изобретением.
[00129] Фигура 14 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего первую часть боковой стенки (стабильную боковую стенку) и вторую часть боковой стенки (катодную боковую стенку), с питателем и защитным осадком, включая направляющий элемент, в соответствии с настоящим изобретением.
[00130] Фигура 15 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего первую часть боковой стенки (стабильную боковую стенку) и вторую часть боковой стенки (катодную боковую стенку), с проводником тепла между ними, образующим настыль, в соответствии с настоящим изобретением.
[00131] Фигура 16 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего первую часть боковой стенки (стабильную боковую стенку) и вторую часть боковой стенки (катодную боковую стенку), с гарнисажным устройством, образующим гарнисаж, в соответствии с настоящим изобретением.
[00132] Фигура 17 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего боковую стенку, которая включает анодную часть боковой стенки, катодную часть боковой стенки и изолятор (например, электрический изолятор между анодной и катодной частями боковой стенки), в соответствии с настоящим изобретением.
[00133] Фигура 18 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего боковую стенку, которая включает анодную часть боковой стенки, катодную часть боковой стенки и электрический изолятор (материал-проводник тепла с настылью) между анодной и катодной частями боковой стенки, в соответствии с настоящим изобретением.
[00134] Фигура 19 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего боковую стенку, которая включает анодную часть боковой стенки, катодную часть боковой стенки и электрический изолятор (гарнисажное устройство с гарнисажем) между анодной и катодной частями боковой стенки, в соответствии с настоящим изобретением.
[00135] Фигура 20 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего боковую стенку, которая включает анодную часть боковой стенки, катодную часть боковой стенки и электрический изолятор (стабильный материал боковой стенки/нереакционноспособный материал) между анодной и катодной частями боковой стенки, в соответствии с настоящим изобретением.
[00136] Фигура 21 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего первую часть боковой стенки, которая является анодной, и вторую часть боковой стенки, которая является катодной, с электрическим изолятором, перекрывающим расстояние между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки, в соответствии с настоящим изобретением.
[00137] Фигура 22 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего первую часть боковой стенки, которая является анодной, и вторую часть боковой стенки, которая является катодной, с электрическим изолятором (защитным осадком, обеспеченным посредством питателя), перекрывающим расстояние между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки, в соответствии с настоящим изобретением.
[00138] Фигура 23 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего первую часть боковой стенки, которая является анодной, и вторую часть боковой стенки, которая является катодной, с электрическим изолятором (защитным осадком, обеспеченным посредством питателя), перекрывающим расстояние между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки, включая направляющий элемент, в соответствии с настоящим изобретением.
[00139] Фигура 24 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего первую часть боковой стенки, которая является анодной, и вторую часть боковой стенки, которая является катодной, с электрическим изолятором (гарнисажным устройством с гарнисажем), перекрывающим расстояние между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки, включая направляющий элемент, в соответствии с настоящим изобретением.
[00140] Фигура 25 изображает вид сбоку в частичном разрезе корпуса электролизера, имеющего первую часть боковой стенки, которая является анодной, и вторую часть боковой стенки, которая является катодной, с электрическим изолятором (гарнисажным устройством с гарнисажем), перекрывающим расстояние между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки, включая направляющий элемент, в соответствии с настоящим изобретением.
[00141] Фигура 26 изображает схематический вид сбоку электролизера в режиме работы в соответствии с настоящим изобретением, изображающий активную боковую стенку (например, одну или более боковых стенок по настоящему изобретению).
[00142] Фигура 27 представляет собой график, изображающий скорость растворения глинозема (м/с) в электролитической ванне в зависимости от степени насыщения глиноземом, построенный при пяти (5) различных линиях температуры (750°С, 800°С, 850°С, 900°С и 950°С).
[00143] Фигура 28 представляет собой график температуры и теплового потока ванны, теплоносителя и настыли на выпуске в зависимости от времени.
[00144] Фигура 29 изображает схематический вид сбоку в разрезе гарнисажного устройства (съемного/регулируемого) в соответствии с настоящим изобретением.
[00145] Фигура 30 изображает схематический вид сбоку в разрезе гарнисажного устройства, которое выполнено удерживаемым по меньшей мере частично через боковую стенку, в соответствии с настоящим изобретением.
[00146] Фигура 31 изображает вид сбоку в частичном разрезе электролизера с поворотным питателем, в соответствии с разделом «Примеры».
[00147] Фигура 32 изображает вид сбоку в частичном разрезе электролизера, имеющего анодную часть боковой стенки и катодную часть боковой стенки с защитным осадком между ними, в соответствии с одним из экспериментов, проведенных в разделе «Примеры».
[00148] Фигура 33А-Н изображает виды сбоку в частичном разрезе различных углов наклона защитного осадка и дна/основания желоба (иногда называемого питающим блоком) под защитным осадком. Изображены различные углы наклона защитного осадка (с наклоном в сторону второй части боковой стенки, с наклоном в сторону первой части боковой стенки, плоские, угловатые и тому подобные). Кроме того, изображены различные углы наклона дна/основания желоба (с наклоном в сторону второй части боковой стенки, с наклоном в сторону первой части боковой стенки, плоские, угловатые и тому подобные).
[00149] Фигура 34А-D изображает виды сбоку в частичном разрезе разнообразных конфигураций верхнего уступа и/или второй части боковой стенки. Фигура 34А показывает косую конфигурацию с наклоном в сторону центра электролизера (чтобы способствовать стоку из электролизера). Фигура 34В изображает косую конфигурацию с наклоном в сторону боковой стенки (чтобы способствовать удержанию питающего материала в защитном осадке). Фигура 34С изображает угловатую конфигурацию (например, заостренную). Фигура 34D показывает изогнутую, или дугообразную, самую верхнюю область уступа или второй части боковой стенки.
[00150] Фигура 35 изображает схематический вид сбоку в разрезе части косой боковой стенки (например, наклонной анодно-поляризованной боковой стенки, показанной с устройством питания, желобом и второй частью боковой стенки).
[00151] Фигура 36 изображает схематический вид сбоку в разрезе катодно-поляризованной боковой стенки по настоящему изобретению, причем катодно-поляризованная боковая стенка проходит через границу раздела ванна - металл и границу раздела ванна - пар (иногда называемый воздухом).
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[00152] Теперь обратимся в подробностях к сопроводительным чертежам, которые по меньшей мере содействуют иллюстрированию разнообразных уместных вариантов осуществления настоящего изобретения.
[00153] Используемый здесь термин «электролиз» означает любой процесс, который приводит к химической реакции при пропускании электрического тока через материал. В некоторых вариантах осуществления электролиз происходит, когда соединение металла восстанавливается в электролизере с образованием продукта-металла. Некоторые неограничивающие примеры электролиза включают получение первичного металла. Некоторые неограничивающие примеры получаемых электролитически металлов включают: редкоземельные металлы, цветные металлы (например, медь, никель, цинк, магний, свинец, титан, алюминий и редкоземельные металлы). Используемый здесь термин «электролизер» означает устройство для проведения электролиза. В некоторых вариантах осуществления электролизер включает электролизную ванну или серию электролизных ванн (например, множественные ванны). В одном неограничивающем примере электролизер оснащен электродами, которые действуют в качестве проводника, через который ток поступает в или покидает неметаллическую среду (например, ванну электролита).
[00154] Используемый здесь термин «электрод» означает положительно заряженные электроды (например, аноды) или отрицательно заряженные электроды (например, катоды).
[00155] Используемый здесь термин «анод» означает положительный электрод (или вывод), посредством которого ток поступает в электролизер. В некоторых вариантах осуществления аноды выполнены из электропроводящих материалов. Некоторые неограничивающие примеры анодных материалов включают: металлы, металлические сплавы, оксиды, керамические материалы, металлокерамику, углерод и их сочетания.
[00156] Используемый здесь термин «анодный узел» включает один или более анод(ов), соединенных с опорой. В некоторых вариантах осуществления анодный узел включает: аноды, опору (например, огнеупорный блок и другие устойчивые в ванне материалы) и электрическую ошиновку.
[00157] Используемый здесь термин «опора» означает деталь, которая поддерживает другой(ие) объект(ы) на своем месте. В некоторых вариантах осуществления опора представляет собой конструкцию, которая поддерживает на месте анод(ы). В одном варианте осуществления опора способствует электрическому соединению электрической ошиновки с анодом(ами). В одном варианте осуществления опора выполнена из материала, который устойчив к агрессивному воздействию коррозионной ванны. Например, опора выполнена из изоляционного материала, включая, например, огнеупорный материал. В некоторых вариантах осуществления множественные аноды соединены (например, механически и электрически) с опорой (например, разъемно присоединены), которая является регулируемой и которую можно поднимать, опускать или иным образом перемещать в электролизере.
[00158] Используемый здесь термин «электрическая ошиновка» относится к электрическим соединителям одного или более конструктивных элементов. Например, анод, катод и/или другие конструктивные элементы электролизера могут иметь электрическую ошиновку для соединения этих элементов друг с другом. В некоторых вариантах осуществления электрическая ошиновка включает штыревые соединители в анодах, токопроводы для соединения анодов и/или катодов, электрические цепи для различных конструктивных элементов электролизера (или между ними) и их сочетания.
2
2
2
[00159] Используемый здесь термин «катод» означает отрицательный электрод или вывод, по которому ток выходит из электролизера. В некоторых вариантах осуществления катоды выполнены из электропроводящего материала. Некоторые неограничивающие примеры катодного материала включают: углерод, металлокерамику, керамический(е) материал(ы), металлический(е) материал(ы) и их сочетания. В одном варианте осуществления катод выполнен из соединения борида переходного металла, например TiB. В некоторых вариантах осуществления катод электрически подсоединен через подину электролизера (например, токоотводящий стержень и электрическую ошиновку). В качестве некоторых неограничивающих примеров, катоды и/или катодно-поляризованные части боковой стенки выполнены из: TiB, композитных материалов TiB-С, нитрида бора, боридов циркония, боридов гафния, графита и их сочетаний.
[00160] Используемый здесь термин «катодный узел» относится к катоду (например, катодному блоку), токоотводящему стержню, электрической ошиновке и их сочетаниям.
[00161] Используемый здесь термин «токоотводящий стержень» относится к стержню, который собирает и отводит ток из электролизера. В одном неограничивающем примере токоотводящий стержень собирает ток из катода и передает ток в электрическую ошиновку для выведения тока из системы.
3
3
2
2
[00162] Используемый здесь термин «ванна электролита» относится к ожиженной ванне с по меньшей мере одной разновидностью металла, подлежащей восстановлению (например, посредством процесса электролиза). Один неограничивающий пример состава электролитической ванны включает: NaF-AlF (в алюминиевом электролизере), NaF, AlF, CaF, MgF, LiF, KF и их сочетания - с растворенным глиноземом.
[00163] Используемый здесь термин «расплавленный» означает находящийся в текучем виде (например, жидкости) вследствие подведения тепла. В качестве одного неограничивающего примера электролитическая ванна находится в расплавленном виде (например, при температуре по меньшей мере примерно 750°С). В качестве еще одного примера, продукт-металл, который образуется на подине электролизера (например, иногда называемый «слоем металла»), находится в расплавленном виде.
[00164] В некоторых вариантах осуществления рабочая температура ванны расплавленного электролита/электролизера составляет: по меньшей мере примерно 750°С; по меньшей мере примерно 800°С; по меньшей мере примерно 850°С; по меньшей мере примерно 900°С; по меньшей мере примерно 950°С; или по меньшей мере примерно 975°С. В некоторых вариантах осуществления рабочая температура ванны расплавленного электролита/электролизера составляет: не более примерно 750°С; не более примерно 800°С; не более примерно 850°С; не более примерно 900°С; не более примерно 950°С; или не более примерно 975°С.
[00165] Используемый здесь термин «продукт-металл» означает продукт, который получен электролизом. В одном варианте осуществления продукт-металл образуется на подине электролизера в виде слоя металла. Некоторые неограничивающие примеры продуктов-металлов включают: алюминий, никель, магний, медь, цинк и редкоземельные металлы.
[00166] Используемый здесь термин «боковая стенка» означает стенку электролизера. В некоторых вариантах осуществления боковая стенка проходит по периметру вокруг подины электролизера и простирается вверх от подины электролизера, образуя корпус электролизера и определяя тот объем, где содержится ванна электролита. В некоторых вариантах осуществления боковая стенка включает: наружный кожух, теплоизоляционную футеровку и внутреннюю стенку. В некоторых вариантах осуществления внутренняя стенка и подина электролизера выполнены с возможностью контактировать с и удерживать ванну расплавленного электролита, питающий материал, который подается в ванну (т.е. для проведения электролиза) и продукт-металл (например, слой металла). В некоторых вариантах осуществления боковая стенка (внутренняя боковая стенка) включает поляризованную часть боковой стенки. В некоторых вариантах осуществления боковая стенка (внутренняя боковая стенка) включает нереакционноспособную часть боковой стенки (например, стабильную часть боковой стенки). В некоторых вариантах осуществления боковая стенка (внутренняя боковая стенка) включает: часть из проводника тепла. В некоторых вариантах осуществления боковая стенка (внутренняя боковая стенка) включает: гарнисажное устройство. В некоторых вариантах осуществления боковая стенка (внутренняя боковая стенка) выполнена с возможностью приема и удерживания защитного осадка вдоль ее части.
[00167] Используемый здесь термин «косой» означает угол между двумя поверхностями. В некоторых вариантах осуществления эти поверхности составляют острый или тупой угол. В некоторых вариантах осуществления «косой» предусматривает угол, близкий или равный прямому углу, или же почти не дает угла, то есть поверхности выглядят как непрерывные (например, под углом 180°). В некоторых вариантах осуществления часть боковой стенки (внутренней стенки) является косой, или наклоненной в сторону подины электролизера. В некоторых вариантах осуществления вся боковая стенка является косой относительно подины электролизера.
[00168] В некоторых вариантах осуществления вся стенка является косой. В некоторых вариантах осуществления часть стенки (первая часть боковой стенки, вторая часть боковой стенки, уступ, желоб, направляющий элемент) является косой(ым) (или скошенной, угловатой, изогнутой, дугообразной).
[00169] В некоторых вариантах осуществления уступ является косым. В некоторых вариантах осуществления вторая часть боковой стенки является косой. Без намерения вдаваться в какую-нибудь конкретную теорию или механизм, представляется, что при выполнении боковой стенки (первой части боковой стенки, второй части боковой стенки, желоба или уступа) в косой форме можно содействовать определенным характеристикам электролизера в режиме работы (например, стеканию металла, направлению питающего материала в электролизер/к подине электролизера). В качестве одного неограничивающего примера, за счет обеспечения косой боковой стенки эту боковую стенку выполняют способствующей захвату питающего материала в защитный осадок в желобе или на уступе (например, наклоненном в ту сторону или выполненном так, чтобы способствовать стоку металла на подину электролизера), под углом к уступу.
[00170] В некоторых вариантах осуществления первая часть боковой стенки является косой (угловатой/скошенной), а вторая часть боковой стенки не является скошенной. В некоторых вариантах осуществления первая часть боковой стенки не является скошенной, а вторая часть боковой стенки является скошенной. В некоторых вариантах осуществления как первая часть боковой стенки, так и вторая часть боковой стенки являются косыми (угловатыми/скошенными).
[00171] В некоторых вариантах осуществления основание (или питающий блок) является косым (скошенным или угловатым). В некоторых вариантах осуществления верхняя часть уступа/желоба или второй части боковой стенки является скошенной, угловатой, плоской, косой или изогнутой.
[00172] Используемый здесь термин «угол наклона стенки» означает угол наклона внутренней боковой стенки относительно подины электролизера, измеряемый в градусах. Например, угол наклона стенки в 0 градусов относится к вертикальному углу (или отсутствию угла). В некоторых вариантах осуществления угол наклона стенки включает: угол (тэта) от 0 градусов до примерно 30 градусов. В некоторых вариантах осуществления угол наклона стенки включает угол (тэта) от 0 градусов до 60 градусов. В некоторых вариантах осуществления угол наклона стенки включает угол (тэта) от примерно 0 градусов до примерно 85 градусов.
[00173] В некоторых вариантах осуществления угол (тэта) наклона стенки составляет: по меньшей мере примерно 5°; по меньшей мере примерно 10°; по меньшей мере примерно 15°; по меньшей мере примерно 20°; по меньшей мере примерно 25°; по меньшей мере примерно 30°; по меньшей мере примерно 35°; по меньшей мере примерно 40°; по меньшей мере примерно 45°; по меньшей мере примерно 50°; по меньшей мере примерно 55°; или по меньшей мере примерно 60°. В некоторых вариантах осуществления угол (тэта) наклона стенки составляет: не более примерно 5°; не более примерно 10°; не более примерно 15°; не более примерно 20°; не более примерно 25°; не более примерно 30°; не более примерно 35°; не более примерно 40°; не более примерно 45°; не более примерно 50°; не более примерно 55°; или не более примерно 60°.
[00174] Используемый здесь термин «внешний кожух» означает самую наружную часть защитного покрова боковой стенки. В одном варианте осуществления внешний кожух представляет собой защитную оболочку внутренней стенки электролизера. В качестве одного неограничивающего примера, внешний кожух выполнен из твердого материала, который охватывает электролизер (например, стали).
[00175] Используемый здесь термин «застывший» относится к чему-то, что является жестким и неподвижным в результате тепловой энергии.
[00176] Используемый здесь термин «настыль» относится к выступающему элементу.
[00177] Используемые здесь термины «настыль» и «гарнисаж» относятся к чему-то, что является жестким и неподвижным в выступающей конфигурации. В некоторых вариантах осуществления настыль или гарнисаж включает смежную с боковой стенкой часть электролитической ванны, которая застывает с образованием жесткой корки вдоль части боковой стенки (например, с в целом горизонтальной ориентацией). В некоторых вариантах осуществления настыль или гарнисаж образуется и/или удерживается материалами боковой стенки (например, гарнисажным устройством или материалом - проводником тепла), которые выполнены с возможностью отведения/передачи тепла от ванны рядом с боковой стенкой. В некоторых вариантах осуществления настыль или гарнисаж образуется вследствие разностей температур в ванне (например, более низкой температуры вдоль боковой стенки по сравнению с центральной частью электролизера).
[00178] Используемый здесь термин «первая часть боковой стенки» означает часть внутренней боковой стенки.
[00179] Используемый здесь термин «вторая часть боковой стенки» означает еще одну часть внутренней боковой стенки. В некоторых вариантах осуществления вторая часть находится на расстоянии от первой части (например, продольно разнесена с ней). В качестве одного неограничивающего примера, вторая часть боковой стенки представляет собой стоящий элемент, имеющий длину и ширину, причем вторая часть находится на расстоянии от первой части.
[00180] В некоторых вариантах осуществления вторая часть действует совместно с первой частью для удержания материала или объекта (например, защитного осадка, части настыли).
2
2
3
4
[00181] В некоторых вариантах осуществления вторая часть имеет постоянную высоту, тогда как в других вариантах осуществления высота второй части варьирует. В одном варианте осуществления вторая часть выполнена из материала, который устойчив к коррозионно-агрессивной среде ванны и устойчив к продукту-металлу (например, слою металла), а значит, не разрушается или иным образом не реагирует в ванне. В качестве некоторых неограничивающих примеров, стенка выполнена из: TiB, TiB-C, SiC, SiN, BN, компонента ванны, который находится на уровне или вблизи насыщения в химическом составе ванны (например, глинозема), и их сочетаний.
[00182] В некоторых вариантах осуществления вторая часть является электропроводной и содействует передаче тока от ванны к катоду(ам). В некоторых вариантах осуществления вторая часть изготовлена литьем, горячим прессованием или спеканием с приданием желательных размера, теоретической плотности, пористости и тому подобного. В некоторых вариантах осуществления вторая часть закреплена на одном или более конструктивных элементах электролизера, чтобы удерживать вторую часть на месте.
[00183] Используемый здесь термин «направляющий элемент» означает элемент, который предназначен для направления объекта или материала неким конкретным образом. В некоторых вариантах осуществления направляющий элемент приспособлен и выполнен с возможностью направления питающего материала в желоб (например, для того чтобы он удерживался в желобе в качестве защитного осадка). В некоторых вариантах осуществления направляющий элемент подвешен или плавает в электролизере между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки, и при этом над желобом, чтобы направлять поток питающего материала в желоб. В некоторых вариантах осуществления направляющий элемент включает поляризованную часть боковой стенки (например, катодно-поляризованную часть боковой стенки или анодно-поляризованную часть боковой стенки). В некоторых вариантах осуществления направляющий элемент выполнен из материала (по меньшей мере одного компонента ванны), который присутствует в химическом составе ванны на уровне или вблизи насыщения, так что направляющий элемент сохраняется в ванне. В некоторых вариантах осуществления направляющий элемент выполнен с возможностью прикрепления к раме (например, из устойчивого в ванне материала), где рама выполнена с возможностью регулировать направляющий элемент в электролизере (т.е. перемещать направляющий элемент поперечно (например, вверх или вниз по высоте электролизера), и/или перемещать направляющий элемент продольно (например, влево или вправо относительно желоба/подины электролизера)).
[00184] В некоторых вариантах осуществления размеры и/или местоположение направляющего элемента выбирают так, чтобы содействовать определенной конфигурации защитного осадка и/или предварительно заданного режима течения питающего материала в желоб. В некоторых вариантах осуществления направляющий элемент прикреплен к анодному узлу. В некоторых вариантах осуществления направляющий элемент прикреплен к боковой стенке электролизера. В некоторых вариантах осуществления направляющий элемент прикреплен к устройству питания (например, раме, которая поддерживает устройство питания в нужном положении). В качестве неограничивающих примеров, направляющий элемент включает пластину, стержень, блок, элемент удлиненной формы и их сочетания. Некоторые неограничивающие примеры материалов направляющего элемента включают: анодные материалы; SiC; SiN; и/или компоненты, которые присутствуют в ванне на уровне или вблизи насыщения, так что направляющий элемент сохраняется в ванне.
[00185] Используемый здесь термин «продольно разнесены» означает размещение одного объекта на расстоянии от другого объекта по длине. В некоторых вариантах осуществления «разнесены поперечно» (т.е. вторая часть боковой стенки с первой частью боковой стенки - или с желобом) означает разнесение на: по меньшей мере 1 дюйм, по меньшей мере 1 ½ дюйма, по меньшей мере 2 дюйма, по меньшей мере 2 ½ дюйма, по меньшей мере 3 дюйма, по меньшей мере 3 ½ дюйма, по меньшей мере 4 дюйма, по меньшей мере 4 ½ дюйма, по меньшей мере 5 дюймов, по меньшей мере 5 ½ дюймов, по меньшей мере 6 дюймов, по меньшей мере 6 ½ дюймов, по меньшей мере 7 дюймов, по меньшей мере 7 ½ дюймов, по меньшей мере 8 дюймов, по меньшей мере 8 ½ дюймов, по меньшей мере 9 дюймов, по меньшей мере 9 ½ дюймов, по меньшей мере 10 дюймов, по меньшей мере 10 ½ дюймов, по меньшей мере 11 дюймов, по меньшей мере 11 ½ дюймов или по меньшей мере 12 дюймов.
[00186] В некоторых вариантах осуществления «разнесены поперечно» (т.е. вторая часть боковой стенки с первой частью боковой стенки - или с желобом) означает разнесение на: не более 1 дюйма, не более 1 ½ дюйма, не более 2 дюймов, не более 2 ½ дюймов, не более 3 дюймов, не более 3 ½ дюймов, не более 4 дюймов, не более 4 ½ дюймов, не более 5 дюймов, не более 5 ½ дюймов, не более 6 дюймов, не более 6 ½ дюймов, не более 7 дюймов, не более 7 ½ дюймов, не более 8 дюймов, не более 8 ½ дюймов, не более 9 дюймов, не более 9 ½ дюймов, не более 10 дюймов, не более 10 ½ дюймов, не более 11 дюймов, не более 11 ½ дюймов или не более 12 дюймов.
[00187] Используемый здесь термин «разнесены поперечно» означает размещение одного объекта на расстоянии от еще одного объекта по ширине.
[00188] Используемый здесь термин «по меньшей мере» означает больший или равный чему-то.
[00189] Используемый здесь термин «не более» означает меньший или равный чему-то.
[00190] Используемый здесь термин «желоб» означает приемный резервуар для удерживания чего-нибудь. В одном варианте осуществления желоб образован первой частью боковой стенки, второй частью боковой стенки и основанием (или подиной электролизера). В некоторых вариантах осуществления желоб удерживает в себе защитный осадок. В других вариантах осуществления желоб удерживает настыль, гарнисаж или застывшую часть (например, образованную проводником тепла или гарнисажным устройством). В некоторых вариантах осуществления желоб удерживает в себе питающий материал в виде защитного осадка, так что желоб предназначен для того, чтобы предотвращать перемещение защитного осадка внутри электролизера (т.е. в слой металла и/или электродную часть электролизера).
[00191] В некоторых вариантах осуществления желоб также имеет высоту (например, относительно боковой стенки). В качестве неограничивающих вариантов осуществления высота желоба (измеренная от подины электролизера до границы раздела ванна/пар) включает: по меньшей мере 1/4 дюйма, по меньшей мере 1/2 дюйма, по меньшей мере 3/4 дюйма, по меньшей мере 1 дюйм, по меньшей мере 1 ¼ дюйма, по меньшей мере 1 ½ дюйма, по меньшей мере 1 3/4 дюйма, по меньшей мере 2 дюйма, по меньшей мере 2 ¼ дюйма, по меньшей мере 2 ½ дюйма, по меньшей мере 2 ¾ дюйма, по меньшей мере 3 дюйма, 3 ¼ дюйма, по меньшей мере 3 ½ дюйма, по меньшей мере 3 ¾ дюйма, по меньшей мере 4 дюйма, 4 ¼ дюйма, по меньшей мере 4 ½ дюйма, по меньшей мере 4 ¾ дюйма, по меньшей мере 5 дюймов, 5 ¼ дюймов, по меньшей мере 5 ½ дюймов, по меньшей мере 5 ¾ дюймов или по меньшей мере 6 дюймов. В некоторых вариантах осуществления высота желоба включает: по меньшей мере 6 дюймов, по меньшей мере 12 дюймов, по меньшей мере 18 дюймов, по меньшей мере 24 дюйма или по меньшей мере 30 дюймов.
[00192] В качестве неограничивающих вариантов осуществления, высота желоба (измеренная от подины электролизера до границы раздела ванна/пар) включает: не более 1/4 дюйма, не более 1/2 дюйма, не более 3/4 дюйма, не более 1 дюйма, не более 1 ¼ дюйма, не более 1 ½ дюймов, не более 1 ¾ дюйма, не более 2 дюймов, не более 2 ¼ дюймов, не более 2 ½ дюймов, не более 2 ¾ дюймов, не более 3 дюймов, 3 ¼ дюйма, не более 3 ½ дюймов, не более 3 ¾ дюймов, не более 4 дюймов, 4 ¼ дюйма, не более 4 ½ дюймов, не более 4 ¾ дюймов, не более 5 дюймов, 5 ¼ дюймов, не более 5 ½ дюймов, не более 5 ¾ дюймов или не более 6 дюймов. В некоторых вариантах осуществления высота желоба включает: не более 6 дюймов, не более 12 дюймов, не более 18 дюймов, не более 24 дюймов или не более 30 дюймов.
[00193] В некоторых вариантах осуществления желоб включает поляризованную часть боковой стенки (например, катодно-поляризованную часть боковой стенки). В некоторых вариантах осуществления желоб выполнен из материала (по меньшей мере одного компонента ванны), который присутствует в химическом составе ванны на уровне или вблизи насыщения, так что он сохраняется в ванне.
[00194] Используемый здесь термин «защитный осадок» относится к скоплению материала, который защищает другой объект или материал. В качестве одного неограничивающего примера, «защитный осадок» относится к питающему материалу, который удерживается в желобе. В некоторых вариантах осуществления защитный осадок представляет собой: твердое вещество (сплошной материал); вещество в дисперсной форме; шлам; взвесь; и/или их сочетания. В некоторых вариантах осуществления защитный осадок растворяется в ванне (например, вследствие коррозионной природы ванны) и/или расходуется в ходе электролитического процесса. В некоторых вариантах осуществления защитный осадок удерживается в желобе, между первой частью боковой стенки и второй частью боковой стенки. В некоторых вариантах осуществления защитный осадок предназначен отталкивать слой металла (расплавленного металла) от боковой стенки, тем самым защищая боковую стенку от границы раздела ванна - металл. В некоторых вариантах осуществления защитный осадок растворяется в ванне для обеспечения насыщения у или вблизи стенки электролизера, что сохраняет стабильный/нереакционноспособный материал боковой стенки (т.е. состоящий из компонента ванны на уровне или вблизи насыщения). В некоторых вариантах осуществления защитный осадок имеет угол наклона осадка (например, защитный осадок образуется в форме, в которой он собрался в желобе), достаточный для защиты боковой стенки и подачи питающего материала в ванну для растворения.
[00195] Используемый здесь термин «питающий материал» означает материал, который представляет собой питание, которое содействует протеканию дальнейших процессов. В качестве одного неограничивающего примера, питающий материал представляет собой оксид металла, который стимулирует электролитическое получение редкоземельных и/или цветных металлов (например, продуктов-металлов) в электролизере. В некоторых вариантах осуществления питающий материал, растворившись или потребляясь иным образом, пополняет электролитическую ванну дополнительным исходным материалом (сырьем), из которого получается оксид металла посредством восстановления в электролизере с образованием продукта-металла. В некоторых вариантах осуществления питающий материал выполняет две неограничивающих функции: (1) подпитку реакционных условий электролизера для получения продукта-металла; и (2) формирование питающего осадка (отложения) в канале между стенкой на внутренней боковой стенке для защиты этой внутренней боковой стенки от коррозионного воздействия среды в ванне. В некоторых вариантах осуществления питающий материал содержит глинозем в алюминиевом электролизере. Некоторые неограничивающие примеры питающего материала при выплавке алюминия включают: глинозем плавильного сорта или металлургический (SGA), глинозем, пластинчатый или металлургический глинозем и их сочетания. При выплавке других металлов (не алюминия) питающие материалы для участия в таких реакциях будут без труда понятными в соответствии с настоящим описанием. В некоторых вариантах осуществления питающий материал имеет достаточные размер и плотность для передвижения от границы раздела ванна - воздух через ванну в желоб с образованием защитного осадка.
[00196] Используемый здесь термин «средний размер частиц» относится к усредненной величине множества отдельных частиц. В некоторых вариантах осуществления питающий материал в дисперсной (твердой) форме имеет средний размер частиц. В одном варианте осуществления средний размер частиц питающего материала является достаточно большим, чтобы он оседал на подину электролизера (а не, например, суспендировался в ванне или иным образом не «плавал» в ванне). В одном варианте осуществления средний размер частиц является достаточно малым, чтобы достигалась надлежащая удельная площадь поверхности для протекания поверхностных реакций/растворения (например, скорости расходования).
[00197] Используемый здесь термин «скорость подачи» означает определенное количество (или величину) питания в расчете на единицу времени. В качестве одного неограничивающего примера, скорость подачи представляет скорость добавления питающего материала в электролизер. В некоторых вариантах осуществления от скорости подачи зависит величина и/или положение защитного осадка. В некотором варианте осуществления скорость подачи является фиксированной. В еще одном варианте осуществления скорость подачи является регулируемой. В некоторых вариантах осуществления питание является непрерывным. В некоторых вариантах осуществления питание является периодическим.
[00198] Используемый здесь термин «скорость расходования» означает определенное количество (или величину) использования материала в расчете на единицу времени. В одном варианте осуществления скорость расходования - это скорость, с которой питающий материал расходуется электролизером (например, ванной, и/или расходуется на образование продукта-металла).
[00199] В некоторых вариантах осуществления скорость подачи является более высокой, чем скорость расходования. В некоторых вариантах осуществления скорость подачи предназначена обеспечивать защитный осадок над границей раздела ванна - воздух.
[00200] Используемый здесь термин «питатель» (иногда называемый устройством питания) относится к устройству, которое вводит материал (например, питание или сырье) во что-нибудь. В одном варианте осуществления устройство питания представляет собой устройство, которое подает питающий материал в электролизер. В некоторых вариантах осуществления устройство питания является автоматическим, ручным или их сочетанием. В качестве неограничивающих примеров, устройство питания представляет собой шторный питатель или точечный питатель. Используемый здесь термин «шторный питатель» относится к устройству питания, которое перемещается вдоль боковой стенки (например, с помощью самоходной машины) для распределения питающего материала. В одном варианте осуществления шторный питатель прикреплен подвижно так, что он перемещается вдоль по меньшей мере одной боковой стенки электролизера. Используемый здесь термин «точечный питатель» относится к устройству питания, которое является стационарным на боковой стенке для распределения питающего материала в электролизер. В некоторых вариантах осуществления устройство питания прикреплено к боковой стенке с помощью устройства крепления. Неограничивающие примеры включают скобы и тому подобные.
[00201] В некоторых вариантах осуществления устройство питания является автоматическим. Используемый здесь термин «автоматический» относится к способности работать независимо (например, под управлением машины или компьютера). В некоторых вариантах осуществления устройство питания является ручным. Используемый здесь термин «ручное» означает работающее с применением ручного труда.
[00202] Используемый здесь термин «питающий блок» относится к питающему материалу в сплошном твердом виде (например, полученному литьем, спеканием, горячим прессованием или их сочетаниями). В некоторых вариантах осуществления основание желоба включает питающий блок. В качестве одного неограничивающего примера, питающий блок состоит из глинозема. В некоторых вариантах осуществления питающий блок представляет собой сплошной блок (например, с любыми формой или размерами) из питающего материала и/или другого компонента ванны.
[00203] Используемый здесь термин «поляризованный» означает материал, который имеет приданный ему положительный или отрицательный электрический потенциал.
[00204] Используемый здесь термин «поляризованная боковая стенка» относится к части стенки, которая поляризована так, что имеет заряд. В одном варианте осуществления поляризованная боковая стенка представляет собой часть внутренней стенки электролизера, которая имеет положительную поляризацию (например, является анодной или анодно-поляризованной), отрицательную поляризацию (является катодной или катодно-поляризованной), или их сочетание. В некоторых вариантах осуществления поляризованная боковая стенка содействует процессу электролиза. В некоторых вариантах осуществления поляризованные части боковой стенки включают первый материал и второй материал, где первый материал отличается от второго материала.
[00205] В некоторых вариантах осуществления поляризованная боковая стенка составляет некоторую процентную долю всей боковой стенки/процентную долю общей площади поверхности боковой стенки (например, часть боковой стенки, прикрепленная к теплоизоляционной футеровке). В некоторых вариантах осуществления поляризованная боковая стенка составляет: по меньшей мере примерно 1%; по меньшей мере примерно 5%; по меньшей мере примерно 10%; по меньшей мере примерно 15%; по меньшей мере примерно 20%; по меньшей мере примерно 25%; по меньшей мере примерно 30%; по меньшей мере примерно 35%; по меньшей мере примерно 40%; по меньшей мере примерно 45%; по меньшей мере примерно 50%; по меньшей мере примерно 55%; по меньшей мере примерно 60%; по меньшей мере примерно 65%; по меньшей мере примерно 70%; по меньшей мере примерно 75%; по меньшей мере примерно 80%; по меньшей мере примерно 85%; по меньшей мере примерно 90%; по меньшей мере примерно 95%; или 100% площади поверхности боковой стенки (т.е. боковой стенки, выполненной с возможностью прикрепления к теплоизоляционной футеровке, или второй части боковой стенки).
[00206] В некоторых вариантах осуществления поляризованная боковая стенка составляет: не более примерно 1%; не более примерно 5%; не более примерно 10%; не более примерно 15%; не более примерно 20%; не более примерно 25%; не более примерно 30%; не более примерно 35%; не более примерно 40%; не более примерно 45%; не более примерно 50%; не более примерно 55%; не более примерно 60%; не более примерно 65%; не более примерно 70%; не более примерно 75%; не более примерно 80%; не более примерно 85%; не более примерно 90%; не более примерно 95%; или 100% площади поверхности боковой стенки (т.е. боковой стенки, выполненной с возможностью прикрепления к теплоизоляционной футеровке, или второй части боковой стенки).
[00207] Используемый здесь термин «анодная боковая стенка» (также называемая анодно-поляризованной боковой стенкой) означает материал боковой стенки, который имеет на себе положительный заряд (или на своем протяжении), так что боковая стенка действует подобно аноду в электролизере. В некоторых вариантах осуществления анодная боковая стенка размещена над подиной электролизера. В некоторых вариантах осуществления анодная боковая стенка размещена на такой высоте, что находится выше слоя металла. В некоторых вариантах осуществления анодная боковая стенка размещена на высоте выше границы раздела ванна - металл. В некоторых вариантах осуществления электрически подсоединенная часть анодной боковой стенки размещена в приподнятом положении вдоль внутренней боковой стенки, на расстоянии от подины.
[00208] Используемый здесь термин «электрическое соединение анодной боковой стенки» означает электрическое соединение, которое сообщает положительный заряд поверхности анодной боковой стенки. В некоторых вариантах осуществления электрическое соединение подводит ток к анодной боковой стенке. В некоторых вариантах осуществления электрическое соединение включает проводящий штырь. В некоторых вариантах осуществления электрическое соединение включает проводящий стержень. В качестве одного неограничивающего примера, электрическое соединение представляет собой токоподводящий стержень и проводящий штырь, которые заделаны внутрь анодной боковой стенки.
[00209] Используемый здесь термин «катодная боковая стенка» означает боковую стенку, которая имеет на себе отрицательный заряд (или на своем протяжении), так что она действует подобно катоду в электролизере. В некоторых вариантах осуществления катодная боковая стенка находится в сообщении (сообщается) с подиной электролизера. В некоторых вариантах осуществления катодная боковая стенка находится в сообщении с продуктом-металлом/слоем металла. В некоторых вариантах осуществления катодная боковая стенка находится на высоте, которая ниже границы раздела ванна - воздух. В некоторых вариантах осуществления катодная боковая стенка размещена в ванне электролита.
[00210] Используемый здесь термин «электрическое соединение катодной боковой стенки» означает электрическое соединение, которое сообщает отрицательный заряд поверхности катодной боковой стенки. В некоторых вариантах осуществления электрическое соединение отводит ток от катодной боковой стенки. В некоторых вариантах осуществления электрическое соединение включает проводящий стержень. В качестве одного неограничивающего примера, электрическое соединение представляет собой токоотводящий стержень, который заделан внутрь катодной боковой стенки. В некоторых вариантах осуществления электрическое соединение обеспечивается контактом (например, механическим соединением/подключением) катодной боковой стенки с катодом. В некоторых вариантах осуществления электрическое соединение обеспечивается контактом катодной боковой стенки со слоем металла, который является катодным вследствие его контакта с катодом.
[00211] Используемый здесь термин «неполяризованный» означает объект или материал, который не предназначен нести ток (т.е. не является анодно- или катодно-поляризованным). В некоторых вариантах осуществления неполяризованная боковая стенка выполнена с возможностью обеспечения электрической изоляции по меньшей мере одной (или двух) поляризованных частей боковой стенки. Некоторые неограничивающие примеры неполяризованного материала включают: материал-проводник тепла, нереакционноспособный материал и гарнисажное устройство.
[00212] В некоторых вариантах осуществления неполяризованная боковая стенка составляет некую процентную долю всей боковой стенки/процентную долю общей площади поверхности боковой стенки (например, часть боковой стенки, прикрепленной к теплоизоляционной футеровке). В некоторых вариантах осуществления неполяризованная боковая стенка составляет: по меньшей мере примерно 1%; по меньшей мере примерно 5%; по меньшей мере примерно 10%; по меньшей мере примерно 15%; по меньшей мере примерно 20%; по меньшей мере примерно 25%; по меньшей мере примерно 30%; по меньшей мере примерно 35%; по меньшей мере примерно 40%; по меньшей мере примерно 45%; по меньшей мере примерно 50%; по меньшей мере примерно 55%; по меньшей мере примерно 60%; по меньшей мере примерно 65%; по меньшей мере примерно 70%; по меньшей мере примерно 75%; по меньшей мере примерно 80%; по меньшей мере примерно 85%; по меньшей мере примерно 90%; по меньшей мере примерно 95%; или 100% площади поверхности боковой стенки (т.е. боковой стенки, выполненной с возможностью прикрепления к теплоизоляционной футеровке, или второй части боковой стенки).
[00213] В некоторых вариантах осуществления неполяризованная боковая стенка составляет: не более примерно 1%; не более примерно 5%; не более примерно 10%; не более примерно 15%; не более примерно 20%; не более примерно 25%; не более примерно 30%; не более примерно 35%; не более примерно 40%; не более примерно 45%; не более примерно 50%; не более примерно 55%; не более примерно 60%; не более примерно 65%; не более примерно 70%; не более примерно 75%; не более примерно 80%; не более примерно 85%; не более примерно 90%; не более примерно 95%; или 100% площади поверхности боковой стенки (т.е. боковой стенки, выполненной с возможностью прикрепления к теплоизоляционной футеровке, или второй части боковой стенки).
3
4
[00214] Используемый здесь термин «проводник тепла» относится к веществу (или среде), которое проводит тепловую энергию (например, тепло). В некоторых вариантах осуществления материал-проводник тепла составляет часть боковой стенки. В некоторых вариантах осуществления материал-проводник тепла выполнен с возможностью передачи тепла от ванны расплавленного электролита сквозь его массу, тем самым с отведением тепла от электролизера. В некоторых вариантах осуществления, вследствие теплопередачи через лицевую сторону проводника тепла, на границе раздела «ванна - проводник тепла» образуется участок настыли. В некоторых вариантах осуществления образованная проводником тепла настыль действует как электрический изолятор вдоль части боковой стенки электролизера. Некоторые неограничивающие примеры материалов-проводников тепла включают: SiС, графит, металл, или металлические сплавы, SiN, BN, нержавеющую сталь, металл и металлический сплав, и их сочетания.
[00215] Используемый здесь термин «изолятор» означает материал или объект, который не позволяет электрическому току легко протекать через него. В качестве одного неограничивающего примера, изолятор относится к материалу, который сопротивляется переносу электрического тока. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения изоляторы предусматриваются вдоль частей боковой стенки для электрической изоляции одной части от другой (например, анодно-поляризованной части боковой стенки от катодно-поляризованной части боковой стенки; анодно-поляризованной части боковой стенки от подины электролизера (или слоя металла); или их сочетаний). Некоторые неограничивающие примеры изоляторов включают: нереакционноспособные (например, стабильные) материалы боковой стенки, боковые стенки с проводником тепла, поляризованные боковые стенки и/или гарнисажное устройство.
[00216] Используемый здесь термин «нереакционноспособная боковая стенка» относится к боковой стенке, которая выполнена или состоит из материала (например, покрыта им), который является стабильным (например, нереакционноспособным, инертным, размерно-стабильным и/или сохраняющимся) в ванне расплавленного электролита при рабочих температурах электролизера (например, выше 750°С до не более 960°С). В некоторых вариантах осуществления нереакционноспособный материал боковой стенки сохраняется в ванне благодаря химическому составу ванны. В некоторых вариантах осуществления нереакционноспособный материал боковой стенки является стабильным в ванне электролита, поскольку ванна содержит нереакционноспособный материал боковой стенки в качестве компонента ванны в концентрации на уровне или вблизи его предела насыщения в ванне. В некоторых вариантах осуществления нереакционноспособный материал боковой стенки содержит по меньшей мере один компонент, который входит в химический состав ванны. В некоторых вариантах осуществления химический состав ванны поддерживается подачей питающего материала в ванну, тем самым сохраняя химический состав ванны на уровне или вблизи насыщения по нереакционноспособному материалу боковой стенки, тем самым сохраняя материал боковой стенки целостным в ванне.
[00217] Некоторые неограничивающие примеры нереакционноспособных материалов боковой стенки включают: Al; Li; Na; K; Rb; Cs; Be; Mg; Ca; Sr; Ba; Sc; Y; La; или Се-содержащие материалы, и их сочетания. В некоторых вариантах осуществления нереакционноспособный материал представляет собой оксид вышеупомянутых примеров. В некоторых вариантах осуществления нереакционноспособный материал представляет собой галогенидную соль или фторид вышеуказанных примеров. В некоторых вариантах осуществления нереакционноспособный материал представляет собой оксофторид вышеуказанных примеров. В некоторых вариантах осуществления нереакционноспособный материал представляет собой вышеупомянутые примеры в чистой металлической форме. В некоторых вариантах осуществления нереакционноспособный материал боковой стенки выбирают как материал (например, Са, Mg), который имеет более высокий электрохимический потенциал (например, катионы этих металлов электрохимически более благородными), чем получаемый продукт-металл (например, Al), реакция нереакционноспособного материала боковой стенки является менее желательной (электрохимически), чем реакция восстановления глинозема до алюминия. В некоторых вариантах осуществления нереакционноспособная боковая стенка выполнена из пригодных к литью материалов. В некоторых вариантах осуществления нереакционноспособная боковая стенка выполнена из спеченных материалов.
ПРИМЕР: исследование лабораторного масштаба: боковое питание:
[00218] Были проведены испытания в лабораторном масштабе для оценки коррозии-эрозии алюминиевого электролизера. Испытания на коррозию-эрозию показали, что материалы из глинозема и оксида хрома-глинозема преимущественно подвергались коррозионно-агрессивному воздействию на границе раздела ванна - металл. Кроме того, было определено, что скорость коррозии-эрозии на границе раздела ванна - металл резко повышается, когда концентрация глинозема низка (например, ниже примерно 95 мас.%). С физическим барьером из питающих материалов, т.е. при питании с повышением концентрации насыщения глинозема, барьер (например, из частиц глинозема) служил поддерживанию глинозема в насыщенном состоянии на границе раздела ванна - металл для защиты боковой стенки от растворения в ванне. Таким образом, боковая стенка на границе раздела ванна - металл защищена от коррозионно-агрессивного воздействия, и концентрация насыщения глинозема поддерживалась на уровне примерно 98 мас.%. После выполнения электролиза в течение некоторого периода времени боковая стенка была обследована и оказалась неповрежденной.
ПРИМЕР: испытание в опытном масштабе: автоматизированное боковое питание поворотным питателем
[00219] Единственный электролизер Холла эксплуатировали непрерывно в течение примерно 700 часов с желобом вдоль боковой стенки по периметру электролизера (например, с помощью поворотного питателя). Питатель имел бункер и вращался вдоль боковой стенки для подачи на всю боковую стенку (вдоль одного борта). Питающий материал из пластинчатого глинозема подавали в электролизер автоматическим питателем в таком положении, чтобы он удерживался в желобе. После завершения электролиза боковая стенка была обследована и найдена неповрежденной (т.е. боковая стенка была защищена боковым питанием). Поворотный питатель вдоль боковой стенки изображен на Фигуре 31.
ПРИМЕР: полномасштабное испытание на электролизной ванне с боковым питанием (вручную)
[00220] Испытание в промышленном масштабе с питанием на боковой стенке было проведено в непрерывном режиме в течение периода времени (например, по меньшей мере одного месяца) с желобом вдоль боковой стенки посредством ручной подачи. Питающий материал из пластинчатого глинозема подавали в электролизер вручную в смежном с боковой стенкой местоположении таким образом, что глинозем оставался в электролизере в желобе, расположенном рядом с боковой стенкой. Измерения профиля боковой стенки показали минимальную коррозию-эрозию боковой стенки выше желоба, а измерения профиля желоба показали, что желоб сохранял свою целостность на протяжении всей работы электролизера. Таким образом, подаваемый вручную глинозем защищал боковую стенку электролизера от коррозии-эрозии на границе раздела металл - ванна. Для убедительного обоснования вышеизложенного было выполнено вскрытие электролизера.
ПРИМЕР: поляризованные боковые стенки с боковым питанием
[00221] Провели лабораторные и опытные испытания (например, на электролизерах с токами от 100 А до 25 кА), причем некоторые испытания продолжались в течение целых девяти месяцев. Боковая стенка имела анодную часть и катодную часть, с питателем, обеспечивающим защитный осадок, действующий в качестве изолятора между ними, как изображено на Фигурах 22 и 33. После проведения испытаний боковые стенки оценили и убедились, что они неповрежденные.
ПРИМЕР: гарнисажное устройство
[00222] Провели испытание в опытном масштабе с гарнисажным устройством (например, «застывший палец») вследствие уменьшения габаритов в тигельном реакторе. Гарнисажное устройство служило образованию застывшей части ванны вдоль поверхности гарнисажного устройства. Фигуры 29-30 изображают гарнисажное устройство и экспериментальную компоновку внутри тигельного реактора.
[00223] Хотя выше были подробно описаны разнообразные варианты осуществления настоящего изобретения, очевидно, что специалистам в этой области техники придут на ум модификации и адаптации этих вариантов осуществления. Однако должно быть совершенно понятно, что такие модификации и адаптации находятся в пределах сути и объема настоящего изобретения.
Номера позиций
Электролизер 10
Анод 12
Катод 14
Ванна электролита 16
Слой металла 18
Корпус электролизера 20
Электрическая ошиновка 22
Анодный узел 24
Токоотводящий стержень 40
Активная боковая стенка 30
Боковая стенка 38 (например, включает активную боковую стенку и теплоизоляционную футеровку)
Подина 32
Наружный кожух 34
Поляризованная боковая стенка 50
Питающий блок 60
Анодная боковая стенка 70
Катодная боковая стенка 52
Граница раздела ванна - воздух (пар) 26
Граница раздела металл - ванна 28
Гарнисажное устройство 80
Впуск 82
Выпуск 84
Корпус 86
Наружная стенка 92 (контактирует с электролитом)
Теплопоглощающая секция 88 (содержащая теплопроводящий материал, например, гильза из стали, SiС, графита)
Канал 90
Насос 100
Отвод энергии 102
Теплоноситель 96
Расширенные области (например, ребра) 104
Теплообменник 98