製造用於熔鹽電解法生產鋁的陽極的方法、所得到的陽極及其用途的製作方法

2023-06-05 11:59:36

專利名稱：：製造用於熔鹽電解法生產鋁的陽極的方法、所得到的陽極及其用途的製作方法
技術領域：
：本發明涉及通過熔鹽電解生產鋁時所用陽極的製造方法，更具體而言，涉及根據霍爾-赫魯特(Hall-H6roult)法生產鋁時所用預焙陽極的製造方法。
背景技術：
：鋁的工業生產是根據熟知的霍爾-赫魯特法在電解池中通過熔鹽電解進行的。法國專利申請FR2806742(對應美國專利US6409894)/>開了鋁熔爐中為生產鋁而+殳計的裝置。電解液(electrolyticbath)容納於包括鋼製槽殼和位於該槽底部的陰極裝置的電解池內，所述鋼製槽殼的內側覆有耐火和/或絕熱材料。通常由碳質材料構成的陽極被固定在帶有能夠將它們垂直移動(displace)的裝置的上部結構中，所述陽極在電解過程中被逐漸消耗。陽極浸於含有氧化鋁和冰晶石的液體浴中，其中冰晶石為基本由氟化鋁和氟化鈉組成的助熔劑，其使如此混合的氧化鋁在約950。C熔融。由電解槽、其陽極和電解液形成的裝置稱為電解池。熔爐包含多個成直線布置的電解池，其位於建築物內時稱為電解屋(electrolytichall)或電解室，並通過連接導體順序電連接。才艮據最常用的技術，電解池中含有多個陽極，每個陽極都包括金屬杆和由碳質材料製成的稱為陽極塊的塊體，該塊體在鋁的電解還原反應過程中被消耗。通常，熔爐包含陽極製造及處理車間和陽極組裝車間，在該車間中將金屬杆和由碳質材料製得的塊體進行組裝。這些車間用來回收杆和稱為陽極殘頭的殘餘陽極塊，並用來製造新陽極，例如由陽極焙制車間輸出的預焙的碳質塊體。操作過程中，熔爐所要求的對電解池進行的工作特別包括用新陽極更換殘陽極、對液態金屬取樣、取樣或添加電解質、及將覆蓋材料沉積在陽極上及陽極周圍，該覆蓋材料為氧化鋁和"電解質淦(crushedbath)"粉末的混合物，"電解質渣"本身為一種經回收、固化而後又粉碎的電解液。該最後的操作稱為"陽極覆蓋"，其目的在於減少熱損失及防止陽極露出部分由環境空氣而氧化。該過程包括用覆蓋材料儘可能均勻地覆蓋陽極塊和它們之間空隙。通常，覆蓋材料必須以約10cm的厚度覆蓋陽極塊。如果需要有效抑制與氧化有關的碳損失，對陽極塊進行仔細覆蓋就很重要。通常，每生產一噸鋁，觀測到的碳損失在20kg左右，但如果所述覆蓋層分布非常不均勻，對應於每噸鋁的碳損失可高達50kg。此外，已觀察到，差的陽極覆蓋可能導致陽極裝置變形，甚至損壞杆與陽極塊之間的連接。以往，陽極覆蓋是手工進行的，或通過一種輔助方式藉助固定於沿著通過槽上方的移動式起重才幾(travellingcrane)移動的小車上的裝置進行，例如藉助一種同時用於更換陽極的鋁電解多功能天車(pottendingassembly)PTA進行。例如，本申請人提交的國際專利申請W02005/095676中公開了一種特別緊湊的鋁電解多功能天車PTA，其至少含有更換陽極所需的所有工具及一個用於分布覆蓋材料的料鬥。在手工方式中，由至少一名操作人員來傾倒成袋的覆蓋材料並用適當的工具使其分散開。在藉助PTA進行覆蓋操作的情況下，該裝置包括料鬥和覆蓋材料分布裝置，同時該機械裝置通過位於PTA上的操作室中或位於地面上接近待覆蓋區域之處的操作員藉助控制箱來控制；所述分布裝置主要由能夠向上、向下移動並且能被移動到陽極上方任意位置的曲柄管(crankedtube)構成。不管該操作採用何種方法進行，覆蓋質量方面的巨大差異經常會受到指責，並隨時間加重，因為在更換新陽極的最初幾天，由於陽極上部的形狀——為便於在陽極壽命終止時將其從槽內取出時固化浴的移除及回收而具有倒角，很難在陽極上保持足夠厚的覆蓋層。法國專利申請FR2527229公開了一種絕熱法，其包括將一條鋁帶環繞在陽極上部的外圍，以形成一種屏障，從而維持陽極上的絕熱層足夠厚。這樣，當陽極消耗並降低時，鋁帶抵達逐漸變熱的區域，最終逐漸地熔融。同時，電解質渣失去其流動性並以某種方式燒結，從而使覆蓋層維持在陽極上方的位置並提供令人滿意的絕熱效果。但該方法首先需要改進陽極的形狀以容納並保持鋁帶，其次該方法仍屬於覆蓋陽極的手工方式或輔助方式。專利申請W089/10436公開了一種將陽極杆(stem)的銷通過套(sleeves)或圏(collar)環繞的方法。在一些實施方案中，這些圏可在杆的底端插入碳質塊體時同時形成。它們可在雙-殼模具中通過側向施壓和/或通過頂部施壓而壓制獲得。這些只能極其局部覆蓋陽極塊頂部的圏主要是用於保護銷。本申請人試圖首先改進對槽內陽極的絕熱的控制，其次保護所述陽極以防熱和電解液上方的氧化介質的4曼蝕。本發明的第一個目的為一種製造通過熔鹽電解生產鋁時所用陽極的方法，所述陽極包括由導電性金屬製得的陽極杆和至少一個由碳質材料製得的稱為陽極塊的塊體，該方法至少包括以下步驟a)獲得陽極杆；b)獲得適宜數量的待固定於所述陽極杆上的陽極塊；c)將該陽極杆的一端固定於一個或多個所述陽極塊上，以在所述杆和所述的一個或多個陽極塊之間形成良好的機械連接和良好的電連接。如上所述，一個杆可與幾個陽極塊相連接。下文中，我們有時將使用單數形式的術語"陽極塊，，來表示與陽極相連的所有塊體。很顯然，本發明所關注的陽極塊是從陽極塊生產車間輸出的新的陽極塊，該陽+及塊以前從未浸入到電解池中。本發明方法的特徵在於，在步驟c)之前、期間或之後，但在將所述陽極》文入電解池之前，在所述陽極塊上表面上至少部分沉積一層控制厚度的保護層，該保護層的厚度一般為5-25cm，由耐熱和耐電解液上方的介質腐蝕的材料構成。所述上表面是指保持露出電解液之外的陽極塊部分。它通常位於與金屬杆的連接的附近，與朝向作為陰極的槽底的陽極塊部分相對。所述保護層的材料有利地為耐火的且對電解液和所述電解液表面上流通的氣體是化學惰性的。因此，與FR2527229中7>開的方法不同，本發明方法在將陽極放入電解池之前，用一層保護性材料以易於控制的厚度覆蓋位於電解池外部的陽極，該厚度不論在將陽極放入槽內之前對其進行何種操作均可保持恆定，並達到一種穩定的熱平衡狀態。此外，本方法不需要在陽極塊上部的外圍放置鋁帶。所述保護層可在步驟c)的組裝之前、期間或之後沉積。操作順序主要取決於所進行的組裝類型及被選用作保護層的材料的特性。杆和陽極塊通常通過將常帶有幾個支架(stand)或"銷"的杆的一端嵌入陽極塊上所形成的孔內而進行組裝。如果沉積層非常容易局部去除(通常通過機械加工、鑽孔等)，則在製造將用來將陽極末端或銷裝配到陽極塊表面部分上的一個或多個所述孔之前進行沉積是有利的。另一方面，如果覆蓋材料特別難於去除，優選在組裝之後進行沉積，尤其是當保護層必需通過粉末材料的壓制而製得時進行沉積，即使接觸條件由於陽極杆支架的存在而有所限制，以致使獲得的材料稍欠均勻。本方法涉及通過組裝金屬杆和碳質塊體而獲得的所有組合陽極，該方法在用於製造所謂的"預焙"陽極時是特別有利的。由導電性金屬製成的預焙陽極的杆與一種用於將其固定於上部結構的裝置相連，並與電連接裝置相連，其具有長方形截面。預焙陽極的陽極塊基本為平行六面體形狀，杆固定在所述陽極塊的一個面上，通常為正對於將會朝向構成陰極組件的槽的底部的一個面。預焙陽極的杆和陽極塊之間的連接通過支架來完成，所述支架通常由鋼材製成，固定於杆的底部，其通常為倒置的路燈柱形狀，該路燈柱的每個分支與一種圓柱形末端相連，所述末端的軸線與杆的軸線平行，其被稱為"銷"。杆和陽極塊通過一種"插釺"操作而進行組裝，其中所述銷插入碳質塊上表面所形成的凹槽中，並且將銷和鉸孔之間存在的縫隙通過澆注熔融金屬、通常為鑄鐵而進行填充。由此製得的金屬襯套也稱為"套筒"，其在杆和碳質材料製得的塊體之間形成良好的機械連接和良好的電連接。一個杆有時與多個陽極塊相連。通常，預焙陽極中存在一個在陽極塊的上表面上垂直向上安裝的金屬陽極杆。該上表面具有比杆的截面明顯更大的表面積；當杆固定於陽極塊上時，與杆的方向相垂直的陽極塊橫截面明顯大於所述杆的垂直截面，通常是所述杆的截面的10倍以上。該大表面必須進行保護，優選在其最大的部分上，通過沉積一種基本為固態——換言之一種固態或高度粘稠的——保護性覆蓋層而進行，所述保護性覆蓋層具有足夠的結合力，以便在將陽極放入電解池中之前在陽極操作過程中其能夠維持在陽極上而不會脫落。根據本發明，該保護層通常在陽極塊的大部分上表面上以基本恆定的厚度被沉積。優選地，如果所述上表面的整個部分不能全部被覆9蓋，例如由於陽極支架的存在及形成的尺寸，則將覆蓋層製成包含至少一個大致位於陽極塊上表面外圍、基本為固態的環形區域。這樣，未被固態環形覆蓋層覆蓋的部分形成的孔可例如用粉狀覆蓋材料填充，該覆蓋材料通過所述覆蓋可在各種陽極操作過程中保持在原來的位置。藉助本發明的方法，可對同時作為絕熱層的保護層的厚度進行控不同厚度的層:依據所用的材料:、厚度通常二於5至25cm之間"。、'優選地，保護層材料中含有一些與過去在覆蓋層材料中所用的成分相似的化學成分，如氧化鋁和氟化鋁。同樣優選地，為了不過度幹擾電解液(其酸性和反應性等)，該材料中還包含其它電解液成分，例如氟化鈉；以及冰晶石中也可存在的其它添加劑，例如氟化鈣。這樣，如此獲得的陽極首先被保護層覆蓋，該保護層的厚度在陽極塊上部的所有位置均可被控制，而且不存在任何汙染電解液的風險。可設想用以下順序的步驟進行沉積a)在所述陽極塊的上部上設周緣壁，以便與所述陽極塊的上表面一起形成模具；b)將一種流體材料傾倒在如上形成的模具中；c)對所述流體材料進行處理，以獲得固著於所述陽極塊的固體層；d)移除所述周緣壁。在陽極組件的上部上設周緣壁，以使其能夠和與該陽極組件相連的一個或多個陽極塊的上表面一起形成模具，設計所述模具以保持流體材料，該流體材料優選基於化學組成與構成電解池領域中的常規陽極覆蓋方法中所用的覆蓋材料的材料組成相似的產品，即氧化鋁和水晶石成分。所述流體材料可以幾種形式存在-乾燥粉末形式，例如氧化鋁與當時所用的電解質渣粉的混合物；-糊狀形式，首先將混合物與粘合劑混合，然後通過蒸發、熔化或分解而使粘合劑消失。這兩種形式的特徵均為使用含固體顆粒的流體材料。經過適當的處理後，獲得含所述已凝聚的固體顆粒的固體層，其固著於被如此覆蓋的陽極上。有利地，該流體材料可從當時所用的粉狀覆蓋材料製得，該粉狀覆蓋材料為氧化鋁和電解質渣粉的混合物，電解質渣粉本身由水晶石和氧化鋁混合物獲得。但該流體材料也可預先經過加熱後以液體形式存在，可與助熔劑混合，以熔融態存在以^更澆注。所述模具的質量，換句話說，在陽極塊的上部放置周緣壁的條件，取決於所使用流體材料的流動性；與陽極塊接觸的液體材料相比糊狀材料需要更好的密封。如果需要，對於特定的液體材料，可在所述碳質部件的鑄造過程中製造一種承受所述周緣壁的環邊(peripheralrim)或一種可與所述壁匹配的凹槽來改變陽極上部的形狀。但這種陽極形狀上的改變對於本發明所考慮的大部分流體材料而言是不需要的，尤其是對於那些含固體顆粒的材料。可設計所述壁以用於促進操作過程、抵抗在陽極塊上放置時的震動、使不破壞陽極塊及抵抗用於將該流體材料轉化為固體層時所進行的機械和/或熱處理。很顯然，如果該流體材料為一種含氧化鋁、氟化鋁和氟化鈉的炫融混合物，則該橫向壁的材料必須能夠耐高溫，通常高於IOO(TC。例如，所述模具可通過提供一套彼此相連並帶有側沿(shoulder)的摺疊板製得，所述側沿環繞並支撐於陽極組件中一個或多個陽極塊的周圍邊緣上，以使所述板形成一個圍繞該一個或多個陽極塊的上表面的小室，而所述陽極塊這樣形成該模具的"底"。對於陽極組件包含幾個由縫隙隔離的陽極塊的情形，可將壁放置在鄰近所述縫隙的外圍，並且通常比上表面低幾釐米，以防止或至少減緩流體材料通過所述縫隙的流動，所述縫隙側部覆蓋的高度定義為縫隙中氣隙和流體材料粘度的函數。如上所述，為了由流體材料獲得固體層，可進行幾種處理。但這些處理取決於所用流體材料的特性。如果所述流體材料以乾粉形式使用，例如氧化鋁和當時使用的電解質渣粉的混合物，則將粉末收集在所述模具中，使其表面平整(通常使用刮刀)，以使模具中的高度基本一致，然後將其壓緊，然後將其加熱到燒結溫度從而獲得固態凝聚層；其中所述壓緊一般通過液壓設備使用至少一個衝床進行，該衝床的外部輪廓通常與模具的輪廓相匹配。顯然，在這種情況下，所述的周緣壁必須能夠抗高的壓力，簡單的摺疊板組件可能是不夠的。有利地是，該板組件可用一套通過插接裝置(jack)活動的豎板替代，並將其設置為當插接裝置的行程終了時，豎板位於靠近陽極塊的豎直的外圍表面處，抑或甚至與其輕微地接觸支撐，並一起形成所述的周緣壁。如果所述流體材料以糊狀形式使用，則將所述混合物預先與一種粘合劑——通常為水、樹脂、蠟或地聚合物(geopolymer)——混合，然後通過蒸發、熔化或分解而使該粘合劑消失。如果將水與覆蓋材料混合以製造所述流體材料，則水尤其構成一種優異的粘合劑。通常，在將陽極組件引入電解池之前使所述粘合劑消失。但對於某些粘合劑，例如在室溫下為固體的蠟，可在其存在狀態下被用於輸送沉積在陽極組件上的高粘度層。在這種情況下，它們只能在將陽極放入電解池中後藉助池內溫度的作用而消失。顯然，首先要確證這樣的消失過程不會嚴重汙染該電解池的內部。如果所述流體材料以熔融浴的形式使用，則進行冷卻以獲得足夠堅固和剛性的層，以便使這樣所覆蓋的陽極可容易地被輸送。該處理一旦結束，即可移除所述的周緣壁，如此4吏在陽極塊的整個上表面上覆蓋有厚度至少為5cm、優選10cm以上的固體覆蓋層的陽極暴露出來。該層的機械強度不必很大，但其必須具有足夠的粘合力以維持在陽極上的附著而不必與陽極塊的表面牢固結合，而且該層必須在將陽極塊輸送至電解池的過程中以及放置其的操作中保持在陽極塊上部的完整。當陽極被放入電解池中之後，新陽極與相鄰陽極之間的空隙仍需被覆蓋。該操作也需要手工或在操作人員的監視下半自動地進行。但該工作較快，對電解池的操作幹擾不大，覆蓋分布差的風險較低。但是，在本發明的一個優選實施方案中，形成一個覆蓋層以可免除由操作人員進行的覆蓋新陽極和相鄰陽極之間的空隙的工作。製造一種特殊形狀的模具，該模具可形成多餘的覆蓋材料來覆蓋放置於槽中的陽極組件與相鄰的陽極組件之間的空隙。該模具的形狀設計為使其外周至少部分包括突出部，該突出部可用來製造懸掛於陽極塊側壁的簷口，其體積與填充所述陽極塊之間的空隙所需的覆蓋材料的體積相當。所述簷口優選置於至少是當將陽極安裝於電解池中時最不容易接近的位置，即靠近將被放置於電解池縱向中軸線附近的陽極塊一側的位置。由此獲得的被覆蓋的陽極具有環繞在其外圍的由一種保護性材料構成的"簷口"，所述保護性材料例如為與凝聚或燒結的電解質渣相似的材料。一旦陽極被放入電解池中就位，即可對所述簷口進行破壞性處理，該處理使懸掛的簷口部分碎裂，並使碎裂的顆粒落下，由此來填充所述陽極塊和相鄰陽極塊之間的空隙。第一種處理包括使用超聲來破壞製成簷口的材料，使其變為粉狀，以便當該簷口的粉狀碎片下落時它們填充陽極塊之間的空隙。第二種處理包括用基於覆蓋材料和粘合劑的混合物來填充突出部，所述混合物處於6(TC以上的溫度時被破壞。一旦陽極被放入電解池中就位，簷口會快速達到高於60C的溫度，粘合劑熔化，混合物流下，自然填充陽極塊之間的空隙。可使用一些樹脂或蠟-蜂蠟(蠟酸、蜂花棕櫚醚(myricilpalmiticether))，其熔化溫度為62至70。C之間(通常為63或64°C);-加洛巴蠟或巴西棕櫚蠟，其化學成分為廿六酸蜂花酯，在82-86'C熔化；一禾牛羅曼"f、爾漆樹膠蠟(coromandellacquergumwax),其炫點與加洛巴蠟非常相近；-中國植物蠟(Chinesevegetablewax),其由樹木被一種寄生蟲——球菌——叮咬後反應而分泌。它們的熔化溫度為82°C;-最後，在一些情況下可嘗試使用水，其在IOO'C時轉變為氣態。覆蓋陽極塊的層部分的材料與簷口的材料必須滿足不同且幾乎不相容的要求；陽極覆蓋材料必須隨時間的推移保持穩定，以有效保護陽極的浸入部分，而簷口必須在陽極塊被放入電解池中後的幾個小時內碎裂。有利地，將所述周緣壁設計為例如使其帶有擋板或橫向壁，以便使直接位於陽極塊上的層和簷口由不同的流體材料製成。更普遍地，本方法可分成幾個步驟-可以是首先沉積保護層，然後——一般通過粘結——通過使用單獨由易碎材料製成的簷口進行組裝。-也可以是進行幾個沉積步驟，以獲得多材料覆蓋層。例如，幾種不同材料的層可進行堆疊，先沉積的層的表面作為由此形成的新模具的底。在每一步中，使用同樣的周緣壁，或使用另一個具有不同形狀的壁。這樣，具有令人滿意的機械強度的第一凝聚材料層可用沒有突出部的第一模具沉積，然後具有易於脫落的材料的第二層使用能夠形成懸掛於陽極塊豎壁的簷口的第二模具沉積。第一層也可使用具有豎壁或具有使其底部變寬的、帶有明顯錐度的壁的第一模具沉積，一旦該第一層已沉積形成，則使用至少一個具有錐度的而使底部變窄的傾斜的周緣壁和該第一層的側部邊緣而形成一個將形成環形簷口的模具。本發明的另一個目的為一種包括金屬杆和至少一個陽極塊的陽極組件，其特徵在於所述陽極塊的上表面至少部分覆蓋有通常厚度為5至15cm的、由耐熱及耐電解液上方的介質腐蝕的材料形成的層。構成所述保護層的材料優選耐火且對電解液和所述電解液表面上流通的氣體呈化學惰性。有利地，該陽極組件為預焙的陽極，保護層至少部分地覆蓋陽極塊的上表面，形成至少大致位於所述上表面外圍的固態環狀層。優選地，形成保護層的材料中含有一些與迄今為止所用的覆蓋材料組分相似的化學組分，例如氧化鋁和氟化鋁。還優選地，該材料中還包含其它電解液組分例如氟化鈉以及冰晶石中同樣可能存在的其它添加劑如氟化4丐，以便不會過度地破壞電解液(其酸性、反應性等)。優選地，保護層含固體氧化鋁和電解質渣顆粒。有利地，所述層至少部分帶有懸掛於所述陽極塊外圍周圍的側壁的簷口，所述簷口的體積與填充陽極塊之間空隙所需的覆蓋材料的體積相當。本發明的另一個目的為如上所述的陽極裝置的用途，用於在霍爾-赫魯特方法的範圍內通過熔鹽電解生產鋁。圖1示意性地示出了典型的預焙常規陽極。圖2a和2b基於圖1所示陽極的特定實例的幾何形狀，示意說明本發明的一種特定實施方案中的兩個步驟。圖3a和3b示意說明在本發明該特定實施方案的一種變化方案中的其它兩個後續步驟。在該變化方案中，第一層形成後，通過該第一層的側部邊緣、陽極塊的部分上表面和一種傾斜的周緣壁形成一種模具，以製成懸掛於陽極塊側壁的簷口。具體實施例方式以下描述的實例基於圖1所示的常規預焙陽極的特定幾何形狀。顯然，本發明方法可用於所有其它已知的預焙陽極幾何形狀。圖1中的陽極20包括金屬杆22，金屬杆22與碳質材料製成的兩個新陽極塊21和21，相連。杆22具有長方形的截面，與一種用於將其固定在上部結構上的裝置及一種電連接裝置(未示出)相連。陽極塊21和21，為平行六面體形狀，杆22固定在各個所述陽極塊的一個面(21b，21b，)上，該面正對於將會朝向構成陰極組件的槽的底部的面(21a,21a，)。杆和陽極塊之間通過固定在杆底部的支架連接，其形狀像帶有六個分支(22a)的倒置的路燈柱，在分支的末端裝有銷(22b),三個一組，將每組銷設計為固定在一個陽極塊上。在插入過程中，將銷插入在陽極塊21和21，的上表面形成的凹槽內，並將銷和鉸孔之間存在的縫隙通過澆注鑄鐵進行填充。這樣形成的金屬襯套30確保了杆22和塊體21和21，之間良好的機械連接和良好的電連接。陽極塊的上表面(21b,21，b)具有比杆22的橫截面明顯更大的表面積。出於陽極塊製造條件方面的原因，所述上表面具有外圍斜面21c。這樣的幾何構造對於在將陽極置於電解池中之後維持覆蓋材料的規則厚層是不利的。該以外圍斜面為邊界的大的表面將被本發明範圍內的保護層所覆蓋。在以下實施例中，在插入之後，也即在已將杆和陽極塊組裝之後，在陽極塊的上表面進行沉積。實施例1(圖2a和2b)將四塊豎板(圖2a中示出2個標號40和1個標號41)圍繞在陽極塊21和21，的上表面21b和21，b的外圍設置，其可通過插接裝置(未示出)沿基本水平的方向驅動。將這些板放置為當該插接裝置的行程終了時，它們輕微地接觸支撐於陽極塊組件的四個垂直的外圍表面21d上。它們一起形成所述周緣壁，與陽極塊的上表面21b和21b，共同確定覆蓋材料將被壓緊的空隙。覆蓋材料的流體材料為氧化鋁和"電解質渣"粉的混合物，該電解質渣本身為經回收、固化而後又粉碎的電解液。該粉狀混合物被引入所形成的模具中。塊體21和21，之間的縫隙23應足夠窄，以防止覆蓋材料的大量損失。為減少損失，至少應使鄰近縫隙23的板41的高度為低於上表面21b+21，b幾釐米，所述縫隙側部的重疊高度定義為該縫隙的氣隙和流體產品的粘度的函數。將覆蓋材料粉收集在模具中，使其表面平整以獲得模具內大致一致的高度。然後通過兩個衝床60和60，的垂直作用而壓實，其中各衝床處於垂直於陽極塊的方向。每個衝床朝向組件內側帶有凹進部，其由杆底部的臂的形狀而定，以便使所述沖床可向著陽極塊自由地下落而不會與杆底部的所述臂發生接觸。衝床的外部輪廓設計為使其受板40組件所形成的壁的阻礙較少。在該實施例中，陽極塊21和21，的上表面21b和21，b的累加表面積在21112左右。流體材料，事實上為氧化鋁和"電解質渣"粉的混合物，通過使用能夠提供300噸力的插接裝置壓緊。側板，其設計為形成不超過20cm厚度的保護層，通過能夠抗60噸反作用力的插接裝置驅動。壓緊後，將板移除並將組件加熱至燒結溫度——通常為500-600。C——以獲得固態凝聚層。必須承認，由於杆底部側向分支的存在，部分粉末——尤其是靠近凹槽的部分——只被輕度或較差地壓緊。但是，由於衝床完整地圍繞在陽極塊21和21，的上表面21b和21，b的周圍，製成的覆蓋層10中至少大致位於所述上表面外圍周圍的環形區域ll是緊密的，因為其位於衝床的正下方，已被令人滿意地壓緊。粉狀覆蓋材料或多或少地良好凝聚的區域12——尤其是銷22b附近的區域——被所述環形區域11所圍繞。通過這種方式，將覆蓋材料在各種陽極操作過程中保持在其位置，即使凝聚較差或只輕度集聚。最差的情況是，如果其在操作過程中移除，這些區域中形成的小孔可以在陽極裝入電解池時用覆蓋材料進行填充。實施例2(圖2a、2b、3a和3b)在該實施例中，起始步驟與以上實施例相同以在陽極塊21和21，的上表面21b和21，b上形成保護層，但生產過程通過製造懸掛於陽極塊外部豎壁21d的簷口而繼續。第一層製成使其外圍邊緣13比陽極塊的豎壁21d少量縮進。構建一種錐形以使底部較窄的傾斜的周緣壁42，以使該壁、第一層的側部邊緣13和塊體上表面21b的部分斜面21c—起，形成一個被設計用於形成環形簷口14的模具。將混合物製備成包含覆蓋材料和一種粘合劑，該粘合劑佔混合物的5-15重量％，並將其傾入所形成的模具中。該粘合劑可以是熔融的蠟，而後使其在模具中冷卻。這種情況下，第一層的壓緊和燒結在簷口鑄成前進行。粘合劑也可以是水。在這種情況下，鑄造有利地在壓緊和燒結過程之間進行，以使燒結處理也可用於使簷口材料中的水蒸發。由於水是覆蓋材料的一種有效的粘合劑，在這種情況下，簷口必須通過超聲來碎裂。1權利要求1.製造通過熔鹽電解生產鋁時所用陽極(20)的方法，所述陽極包括一個由導電性金屬製得的陽極杆和至少一個由碳質材料製得的稱為陽極塊的塊體，所述方法至少包括以下步驟a)獲得一個陽極杆(22)；b)獲得適宜數量的被設計為將會被固定至該陽極杆的陽極塊(21)，所述陽極塊是新的，也即之前從未浸入到電解池中；c)將該陽極杆的一端固定於一個或多個所述陽極塊上，以在所述杆和所述的一個或多個陽極塊之間形成良好的機械連接和良好的電連接；所述方法特徵在於，在步驟c)之前、期間或之後，但在將所述陽極放入電解池之前，在所述一個或多個陽極塊(21，21』)的上表面(21b，21』b)上至少部分沉積一層控制厚度的保護層(10)，該保護層厚度一般為5-25cm，由耐熱和耐電解液上方的介質腐蝕的材料構成。2.根據權利要求1的製造方法，其特徵在於，具有控制厚度的、由對電解液和所述電解液表面上流通的氣體呈化學惰性的耐火材料構成的保護層至少部分沉積在所述一個或多個陽極塊(21，21，)的上表面(21b，21，b)上。3.根據權利要求1或2的製造方法，其特徵在於，所述一個或多個陽極塊(21)基本為平行六面體形狀，並且所述保護層沉積在所述一個或多個陽極塊(21)的大部分上表面上。4.根據權利要求3的製造方法，其中形成至少一個包括大致位於所述陽極塊(21，21，)的上表面(21b，21，b)外圍的周圍且基本為固態的環形區域(11)的覆蓋層。5.根據權利要求1-4中任一項的製造方法，其中沉積一種包含氧化鋁和氟化鋁以及可能含氟化鈉和/或氟化鈣的保護層。6.根據權利要求3-5中任一項的製造方法，其中所述保護層使用以下順序的步驟進行沉積a)在所述一個或多個陽極塊(21，n，)的上部(21b,21，b)設周緣壁(40和41)，以便與所述陽極塊的上表面一起形成模具；b)將一種流體材料傾倒在所形成的模具中；C)對所述流體材料進行處理，以獲得固著於所述陽極塊的固體層；d)移除所述周緣壁。7.根據權利要求6的製造方法，其中所述流體材料包含一種固體顆粒的混合物。8.根據權利要求7的製造方法，其中所述流體材料為氧化鋁和電解質渣粉的混合物。9.根據權利要求6的製造方法，其中周緣壁的形狀為使得該周緣壁支撐在所述陽極組件中一個或多個陽極塊的外圍邊緣上，以使其形成一個圍繞該一個或多個陽極塊的上表面的小室，該上表面由此而形成模具的"底"。10.根據權利要求6的製造方法，其中使用一種周緣壁，所述周緣壁帶有環繞並支撐於該一個或多個陽極塊的外圍邊緣的側沿。11.根據權利要求6-10中任一項的製造方法，其中所述流體材料以乾粉形式使用，將所述材料收集在所述模具中，使其上表面平整以使模具中的高度基本一致，將所述材料使用至少一個沖床壓緊，然後至少將模具所佔的體積進行加熱以獲得固態凝聚層。12.根據權利要求11的製造方法，其中所述周緣壁使用一套通過插接裝置驅動的豎板(40，41)製成，並將其設置為當所述插接裝置的行程終了時，它們靠近或輕微地接觸支持於陽極塊的垂直的外圍表面(21d)處，並一起形成所述周緣壁。13.根據權利要求6-10中任一項的製造方法，其中所述流體材料以糊狀形式使用，將所述混合物首先與一種粘合劑——通常為水、樹脂、蠟或地聚合物——混合，然後通過蒸發、熔化或分解而使該粘合劑消失。14.才艮據權利要求6-10中任一項的製造方法，其中所述流體材料以一種熔融浴的形式使用，並進行冷卻以獲得固體層。15.根據權利要求6-14中任一項的製造方法，其中製造一種特殊形狀的模具，使其外周至少部分包含一種突出部，該突出部可用來形成懸掛於陽極塊側壁(21d)的簷口(14)，所述突出部的體積與填充陽極塊之間的空隙所需的覆蓋材料的體積相當。16.根據權利要求6-15中任一項的製造方法，其中權利要求6的沉積方法被使用數次，以獲得多層沉積，先沉積層的表面作為新模具的底，在每一步中，或使用與之前的步驟中同樣的周緣壁，或使用另一個具有不同形狀的壁。17.根據權利要求6-15中任一項的製造方法，其中第一層使用具有豎壁(40)或具有帶有明顯錐度而使其底部變寬的壁的第一模具沉積，一旦該第一層(IO)已沉積，則使用至少一種底部變窄的、傾斜的周緣壁(42)和所述第一層的側部邊緣(13)而形成一個將形成環形簷口(14)的模具。18.包括一種金屬杆(22)和至少一個新陽極塊(21)的陽極組件(20)，所述新陽極塊也即一種之前從未被插入電解池中的塊體，所述陽極組件特徵在於，所述陽極塊(21)的上表面覆蓋有通常厚度為5至15cm的、由耐熱及耐電解液上方的介質腐蝕的材料形成的層(10)。19.根據權利要求18的陽極組件，其特徵在於所述陽極塊(21)基本為平行六面體形狀，而且所述保護層(10)至少部分地覆蓋所述陽極塊的上表面(21b)，包括至少一個大致位於所述上表面的外圍的且基本為固態的環形區域(11)。20.根據權利要求18或19的陽極組件，其特徵在於所述保護層包含氧化鋁和氟化鋁，且可能含氟化鈉和/或氟化4丐。21.根據權利要求18-2G中任一項的陽極組件，其中所述保護層至少部分帶有懸掛於所述陽極塊(21)外圍周圍的側壁(21d)的簷口(14)，隙所^的覆蓋:i^體積相當。、、、'H、22.根據霍爾-赫魯特方法通過熔鹽電解生產鋁的方法，其特徵在於使用根據權利要求18-21中任一項的陽極組件。23.根據權利要求22的方法，其中使用權利要求21的陽極組件，並且其中在將一個殘陽極用一個新陽極替換後，對所述懸掛的簷口進行破壞性處理，該處理具有填充所述陽極塊和相鄰陽極塊之間的空隙的效果。24.根據權利要求23的方法，其中所述破壞性處理包括使用超聲來破壞製成簷口的材料，使其變為粉狀，以便當該粉狀碎片下落時它們可填充陽極塊之間的空隙。25.根據權利要求23的方法，其中所述突出部用一種基於覆蓋材料和粘合劑的混合物來填充，所述混合物處於60。C以上的溫度時成為流體或被破壞。全文摘要本發明涉及一種通過熔鹽電解生產鋁時所用陽極的製造方法，所述陽極包括由導電性金屬製得的陽極杆和至少一個含碳的塊體(21)，或陽極塊。所述方法至少包括以下步驟a)提供陽極杆；b)提供新陽極塊；c)將陽極杆的一端固定於陽極塊上，以提供所述杆和所述陽極塊之間的合適的機械接合和合適的電連接。所述方法特徵在於，在步驟c)之前、期間或之後，但在將所述陽極放入電解池之前，至少在所述陽極塊上表面的一部分上沉積一層控制厚度的保護層(10)，該保護層厚度一般為5-25cm，由耐熱和耐主要位於電解溶液上方的環境腐蝕的材料構成。文檔編號C25C3/00GK101443484SQ200780017660公開日2009年5月27日申請日期2007年5月10日優先權日2006年5月15日發明者A·范阿克,D·萊斯卡斯利,L·德默勒那赫申請人:E.C.L.公司