熔煉設備的製作方法

2023-06-01 14:26:46 2

專利名稱：熔煉設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及熔煉設備，用於從氧化鋁熔鍊金屬鋁，更具體地，本實用新型涉及用於控制霍爾-埃魯特(Hall-H6roult)電解還原槽中的液體電解質和熔融金屬鋁之間的界面上的磁流體動力效應的設備。
背景技術：
在鋁的商業生產中，多個霍爾-埃魯特電解槽用在通用容器或熔融「坩堝」中。金屬鋁通過電解氧化鋁而進行生產，該氧化鋁溶解在熔融電解質(冰晶石「電解液」)中並且通過高安培電流進行還原。電流穿過導體引導至陽極，穿過陽極、電解質、液體金屬(金屬「鋁液(pad)」)、陰極，以及導體引導離開陰極，會產生強電磁力(Lorentz力)，該強電磁力物理地攪拌液體金屬和電解質，從而可能導致波-磁流體動力(MHD)效應。這種MHD攪拌的存在對電解槽的操作參數和電解的能量效率形成限制。因此，期望的是允許增大能量效率的設備和方法。

實用新型內容本實用新型的目的在於克服上述現有技術中的缺陷，並且提供允許增大能量效率的設備。本實用新型的主題涉及一種熔煉設備，其用於在霍爾-埃魯特電解槽中由氧化鋁電解生產金屬鋁，所述霍爾-埃魯特電解槽具有陽極、陰極、電解液和熔煉坩堝，所述熔煉坩堝用於容納所述電解液、氧化鋁和液體鋁層。所述熔煉坩堝具有底部和側部且所述鋁層在所述熔煉坩堝的底部上方具有指定高度。在所述熔煉坩堝中設置有壁，所述壁在所述熔煉坩堝中限定出子區域，並且所述壁延伸所述熔煉坩堝的長度和寬度中的至少一個的至少一部分。根據本實用新型的另一個方面，所述壁在所述熔煉坩堝的底部上方具有的高度超過所述熔煉坩堝中所述鋁層的所述指定高度。根據本實用新型的另一個方面，所述壁具有延伸到所述電解液中的高度。根據本實用新型的另一個方面，在熔煉期間，所述壁的高度超過所述陽極的下表面，使得所述陽極緊鄰所述壁並置但是不與所述壁接觸。根據本實用新型的另一個方面，所述壁能夠引導熔融鋁在電磁力的影響下沿著由所述壁限定的所述子區域內的流動路徑運動。根據本實用新型的另一個方面，所述壁在所述熔煉坩堝內限定出至少2個子區域。根據本實用新型的另一個方面，所述壁是連續的。根據本實用新型的另一個方面，所述壁具有多個間隔開的子元件，所述子元件布置為這樣的圖案，所述圖案限定所述壁。根據本實用新型的另一個方面，所述圖案為線。[0013]根據本實用新型的另一個方面，所述壁與所述熔煉坩堝的中線平行地延伸。根據本實用新型的另一個方面，所述熔煉設備還包括在所述熔煉坩堝中的附加壁，所述附加壁限定出附加子區域。根據本實用新型的另一個方面，所述附加壁設置成與第一壁大致垂直。根據本實用新型的另一個方面，所述壁在熔煉操作期間增大在電解液的另一個區域中具有的氧化鋁進給部附近的電解液的速度。根據本實用新型的另一個方面，與不具有壁的類似熔煉坩堝相比，所述電解液的速度增大了氧化鋁在電解液中的分配速度。根據本實用新型的另一個方面，所述壁至少部分地由TiB2 (TiB2C)構成。根據本實用新型的另一個方面，所述壁用作陰極，金屬鋁通過電解作用沉積在所述陰極上。根據本實用新型的另一個方面，所述壁延伸到靠近所述陽極的高度，並且支持所述壁和所述陽極之間的水平地取向的電流。根據本實用新型的另一個方面，所述壁降低所述陽極和陰極之間的電阻，否則在沒有所述壁的情況將存在所述電阻。根據本實用新型的另一個方面，所述間隔開的子元件為TiB2板的形式。根據本實用新型的另一個方面，所述板插入到所述熔煉坩堝的底部中的狹槽內。根據本實用新型的另一個方面，所述壁至少部分地由氧化鋁構成。根據本實用新型的另一個方面，所述壁被成比例地設定成使得所述壁在熔煉期間存留的時間與所述電解槽的陽極所存留的時間一樣長。根據本實用新型的另一個方面，所述壁為氧化鋁塊的形式。根據本實用新型的另一個方面，本實用新型的主題涉及一種熔煉方法，其用於在霍爾-埃魯特電解槽中由氧化鋁電解生產金屬鋁，所述霍爾-埃魯特電解槽具有陽極、陰極、電解液和熔煉坩堝，所述熔煉坩堝用於容納所述電解液、氧化鋁和液體鋁層，所述熔煉坩堝具有底部和側部且所述鋁層在所述熔煉坩堝的底部上方具有指定高度，所述熔煉方法包括在電解生產鋁之前在所述熔煉坩堝中將壁插入在熔煉坩堝的底部上。所述壁在所述熔煉坩堝中限定出子區域，並且所述壁延伸所述熔煉坩堝的長度和寬度中的至少一個的至少一部分。當電解生產鋁時，所述壁由於磁流體動力效應而改變液體鋁的流體流動，並且相對於沒有所述壁的熔煉坩堝中的波峰高度降低液體鋁中的波峰高度。根據本實用新型的另一個方面，所述壁至少部分地由TiB2構成，並且所述熔煉方法還包括以下步驟:將電流穿過所述壁引導至陰極並且當電解生產鋁時將鋁沉積在所述壁上。根據本實用新型的另一個方面，所述壁至少部分地由氧化鋁構成，並且所述熔煉方法還包括以下步驟:使所述壁溶解到電解液中，並且將所述壁的氧化鋁還原成金屬鋁。根據本實用新型的另一個方面，所述壁的尺寸和所述壁的溶解速率允許所述壁存留大約陽極使用壽命的時間段，並且所述熔煉方法還包括以下步驟:當用新的陽極替換所述陽極時，用新的氧化鋁替換溶解的氧化鋁。根據本實用新型的另一個方面，所述壁改變電解液的流體流動，改善了氧化鋁分配並且減少了陽極效應。[0032]根據本實用新型的另一個方面，所述改變電解液中流體流動的步驟還減少油泥的形成。根據本實用新型的方案，所述壁分隔坩堝的底部並且防止鋁在MHD力的影響下運動，從而降低了鋁中波的最大波峰高度並且能夠減小ACD以降低電阻和功率消耗。壁可以等於或超過陽極的高度並且當是導電的時可以用作陰極而吸引水平電流。壁可以由例如塊形式的氧化鋁構成，能進行電解還原並且能周期性地更換。

為了更完整地理解本實用新型，結合附圖參考示例性實施例的以下詳細描述。圖1為根據本實用新型實施例的用於電解生產鋁的電解還原槽的示意性俯視圖。圖2為如圖1所示的電解還原槽的電池沿線2-2截取的、沿箭頭方向看的示意性橫截面圖，其中該電解還原槽處於通用熔煉坩堝中以形成熔爐。圖3為如圖2所示的熔煉坩堝中具有的不穩定模式相關的勢能波峰的示意圖，但是其中熔煉坩堝中沒有安裝根據本實用新型的壁，箭頭表示波峰的移動方向。圖4為在熔煉坩堝中具有的液體金屬中形成的波峰的示意圖，該熔煉坩堝中沒有安裝根據本實用新型的壁。圖5為如圖2所示的熔煉坩堝中具有的不穩定模式相關的勢能波峰的示意圖，其中熔煉坩堝中安裝有根據本實用新型的壁。圖6為根據本實用新型實施例的用於電解生產鋁的電解還原槽的一部分的示意性橫截面圖。圖7為根據本實用新型實施例的用於電解生產鋁的電解還原槽中的電解液速度的示意性俯視圖。
具體實施方式
圖1和2示出了熔爐10，其用於通過多個霍爾-埃魯特電解槽12中的氧化鋁的電化學還原來形成金屬鋁。電解槽12利用至少一個通常由碳(石墨)形成的陽極14和陰極
16。例如3至5伏直流電(DC)的電勢通過通向電源(例如發電機/整流器(未示出))的電導體18、20 (母線)施加在陽極14和陰極16兩側。該多個電解槽12可以串聯地電連接。熔爐10的特徵可以在於複合側壁22，該複合側壁22具有耐熱材料(例如石墨)的內壁24、例如由鋼製成的外側壁26、以及中間絕緣層28。絕緣層28還可以設置在陰極16和底部鋼壁30之間。陰極16和內壁24可以結合地形成通用貯存器或坩堝32。在霍爾-埃魯特工藝中，通過溶解在熔融電解質(主要是冰晶石)中的氧化鋁(Al2O3)的電解還原來生產鋁。如圖2所示，在兩個階段(即熔融液相34和固相36)中存在電解質。電解質的液相34通常稱為「電解液」。液體金屬鋁38的層沉積在陰極16上，並且在界面40處通過較大的密度而與液體電解質34分離。通常，通過對穿過陽極14、電解質34、液體鋁38和陰極16的電流的電阻所產生的熱，電解質34保持處於液體狀態。電解質36進一步離開這些熱源而固化成固體外殼。隨著電流流過電解槽12，氧化鋁/電解質溶液中所具有的帶有離子的氧在陽極14處被電解地排放，同時伴隨有碳陽極的消耗和CO2氣體的生成。通常在例如熔煉坩堝32的管端部處設置有罩子、管和洗滌器(未示出)，以捕集氣體。通過電解還原反應形成的鋁38積聚在坩堝32的底部上，在抽頭41處，例如在熔煉坩堝32的抽頭端部處，從該底部周期性地抽吸鋁。通常與衝頭相關以刺穿電解質36的外殼的進給部42被用來添加附加的氧化鋁，以維持從電解槽12連續生產金屬鋁。在霍爾-埃魯特電解槽中通常使用數十萬安培的電流。當這種強電流穿過熔爐10的多個相鄰電解槽12並且穿過導體18、20時，生成強電磁力，引起MHD效應並且幹擾金屬38、液體電解質34以及它們之間的界面42，否則該界面將會是平的且水平的，其中導體18、20將電能傳導到電解槽12以及從電解槽12傳導電流。由熔煉過程消耗的電能的大部分是在通過呈現高電阻率的液體電解質34層的電傳導中消耗的。對流過電解質34的電流的電阻取決於電流必須行進穿過陽極14和陰極16之間的電解質34的距離，即取決於陽極-陰極距離或ACD。ACD是自動控制的，例如通過自動地重新配置陽極，以補償陽極消耗並且在穩定電解期間僅僅做微小變動。通常，因為電阻和所使用的能量隨著ACD增大而增大，所以ACD優選地最小化。然而,要求ACD足夠大，以使得在金屬層38和電解質中由MHD效應引起的波的大小不足以引起電解過程的中斷，例如由於鋁38中的波峰接觸陽極14導致短路而引起中斷。圖1和2示出了根據本實用新型的隔離物/壁44，其用來降低在液體鋁層38中由於MHD效應而出現的波峰。壁44延伸到電解質34/金屬38 (鋁液)界面中，從而破壞否則可能出現的波的連續性。電解質34/金屬38 (鋁液)界面處波的這種中斷使得坩堝32穩定並且允許減小ACD。壁44可以由在電解槽12環境中(即在存在熔融電解質和金屬鋁以及強電流的情況下)抵抗化學和熱降解的材料形成。例如，壁44可以由TiB2板製成。壁44可以為一個或多個板的形式，該板可以插入到在陰極16中形成的狹槽46內，壁44延伸直到超過液體鋁層38的預期高度的高度，橫過界面42並且進入液體電解質34。或者，壁44可以相對於陰極16保持機械互鎖關係，陰極通過粘固劑附著到壁上或者通過緊固件保持到壁上，例如緊固件延伸穿過陰極16並且經由螺紋孔機械地夾持到壁44上。作為另一種替換形式，壁44可以設置有穩定足部，該穩定足部防止在鋁38和電解質34中預期由MHD波施加的力的作用下傾斜。作為另一種替換形式，壁44可以由氧化鋁板或塊形成。由氧化鋁製成的壁44將逐漸溶解在電解質34中，但是其尺寸可以形成為對於指定的預期時間段維持壁結構。例如，由氧化鋁塊製成的壁的尺寸可以形成為在熔融電解質中存留大約陽極使用壽命的時間段。在這個例子中，可以在安裝新的陽極14的同時安裝形成壁44的氧化鋁塊，期望在用新的陽極14替換消耗的陽極14 (例如在陽極設定之後)的同時安裝形成新的壁44的新的氧化鋁塊。由氧化鋁塊製成的壁44的溶解對在正常操作期間由氧化鋁生產金屬鋁的電解槽12的功能沒有負面影響。雖然幾何形狀不需要等同，但是在圖1中，所示的壁41將坩堝32的容積沿著對稱縱向軸線縱向地分為兩個大致相等的區域(當從頂部看時由區域A+B和C+D構成)。壁44可以是連續的或者可以由定位成彼此相鄰的多個隔離物部件44c形成。在複合壁44中的隔離物部件44c可以在它們之間具有空間，而基本上不會減弱波峰降低效果。在連續壁44的情況下或者在由多個子元件44c (它們之間具有間距)製成壁44的情況下，壁44將坩堝32中的熔融鋁液38和/或電解質34再分為子區域(例如A和C)，該子區域具有由於磁流體動力效應而在鋁中產生的特徵流動和波，並且在具有鋁液38中具有特徵波峰高度，這可能與沒有壁44的坩堝32中的情況不同。在多個隔離物部件的情況下，例如在成直線布置且在它們之間具有空間以形成壁的44c的情況下，所得的壁形成流體引導件，以在由壁44J艮定的子區域中形成流動圖案，即使隔離物部件44。之間的空間將允許熔融金屬鋁在它們之間的某些流動。附加的壁44 可以用來將坩堝32和鋁液38分為較小的子區域，例如，壁44w可以延伸過坩堝32的寬度，以形成四個子區域A、B、C、D。注意到，壁44w比熔爐10的一端更靠近熔爐10的另一端，示出了除了精確相等的細分之外坩堝32的細分在降低波峰方面也是有效的。和壁4\ 一樣，壁44w可以形成為一個連續的結構或者可以由多個元件製成，在該多個元件之間可以具有間距。熔爐10可以初始設計成容納一個或多個壁44或者現有的熔爐10可以改進為具有壁44。圖3示出了在熔煉坩堝中可能期望的波峰，如現有技術中已知的，且如M.Segatz和C.Droste的文章中所述的，該文章為「鋁電解還原槽中磁流體動力不穩定性分析(Analysis of Magneto-hydrodynamic Instabilitiesin Aluminum Reduction Cells)，，，LightMetals, 1994。利用MHD計算機建模，可以生產以下數據，這些數據描述了在現有的商業生產熔煉坩堝中預期出現的穩定性參數(S.P.)、生長速率(g.r.)、波的頻率和周期，該熔煉坩堝已知為AlcoaPlOO，並且具有的坩堝腔體尺寸為7798mm x 2651mm。以下的值假定ACD為38mm，在大約4.5V下電流負荷為128kA，並且液體金屬鋁的深度為102mm。
s.p.(g.r.) 頻率周期0.00490.49 12.7
0.01350.44 14.3 0.01710.39 16.2 0.02140.33 19.1 0.02790.27 23.3 003080.23 27.4 0.09130.20 31.7圖4以圖像示出了來自上述建模的最不穩定模型的波峰，即與周期31.7相關的波峰。本實用新型認識到，由於MHD不穩定性導致的最大波峰的振幅與ACD、熔煉坩堝的長度和寬度尺寸、液體鋁層38的深度和未中斷表面面積(供參考的是，其可以在不存在MHD不穩定性的靜止狀態下進行測量)以及界面42有關。另外，利用壁44劃分容納在坩堝32中的液體金屬和液體電解質的一部分可以阻止液體金屬在MHD力(Lorenz力)的影響下運動,而消除了各種不穩定模式，降低了最大波峰的大小且允許減小ACD，從而降低了電阻和功耗。圖5示出了與圖3類似的波峰， 但是在該圖中，所示的波峰為當壁44安裝在坩堝32中以劃分坩堝的容積時所具有的波峰。從圖5中可以看到，與圖3相比，許多之前不穩定模型的波已經被消除。[0054]以下是與具有根據本實用新型的壁44的熔煉坩堝相關的最不穩定模型的建模值，該壁具有以下所示的構造，並且利用所述的ACD進行熔煉，所有都相對於具有這樣的坩堝尺寸的熔煉坩堝而進行:7798mm x 2651mm，運行於在4.5V下為128kA的電負荷以及為102mm的平均液體鋁深度。兩個中心定向的垂直的壁4\和44w
ACD 子區域s.p.(g.r.) 周期38mm A 0.0033931/秒 8.078 秒「B 0.004951/秒 5.429 秒
「C 0.0031451/s 7.099 秒
「D 0.0073791/s 5.477 秒一個縱向壁4\
ACD子區域s.p.( g.r.)周期
38mmA+B0.0 078001/秒 13.79 秒
「C+D0.0070351/秒 15.57 秒
28mmA+B0.011601/秒17.68 秒
「C+D0.0070351/秒 15.57 秒
20mmA+B0.021421/秒22.15 秒
「C+D0.06981/秒24.43 秒以上示出了在i甘堝32中使用壁44可以將A⑶從40mm減小至30mm,從而導致電壓降低估計大約0.5V。代替由於使用較少電能而導致的節省的是，熔爐操作者可能寧願增大負荷以獲得較大的產量，例如，利用相同的電能的量增加5-10%的負荷。圖6示出了根據本實用新型實施例的電解槽12內的示例性尺寸。陽極對陰極的距離(A⑶)的傳統測量定為I，其可以為例如20mm到40mm。測量距離I時的「陰極」包括液體鋁層或「鋁液」 38，其厚度定為J，J平均可為例如102mm。壁44穿過鋁液38延伸到電解質34中，到鋁液38上方的高度F，該高度F為大約O至大約15cm。可任選地，陽極對陰極的距離I可以比壁F的高度小大小E。壁44低於電解質34的高度G，該高度G可以為例如大約15cm至大約18cm。從陽極14到壁44的距離H可以為例如大約5cm至大約10cm。如果壁44由導電材料(例如TiB2板)製成，那麼距離H可以描述為水平的陽極對陰極的距離(HA⑶)，如下進一步解釋的。由於壁44靠近陽極14，並且由於壁44(如果由類似TiB2的電導體製成)和陰極16之間的電連續性，那麼從陽極14到陰極16的電流的一部分穿過該壁44。在該例子中，壁44電氣地用作陰極16的一部分。因此,在壁44處還原氧化招,生成的金屬鋁沉積在壁44上。沉積的金屬鋁塗覆壁44，保護壁44不受電解質34的腐蝕影響。對於穿過電解槽12的任何指定電流，因為電流的一部分是沿水平方向一橫跨間隙H，所以沿豎直方向的電流(橫跨間隙I)相對於在水平方向沒有電流的情況而言被減小了。這種沿豎直方向的相對減小的電流減小了與豎直方向電流相關的磁流體動力效應，並且產生與水平電流相關磁流體動力運動。這種電流分為垂直分量降低了總電阻，並且在電流沿單個方向穿過電解槽的情況下降低了否則將會存在的最大波高度。如上所述，壁44可以由氧化鋁製成，該氧化鋁例如為氧化鋁塊的形式。在霍爾-埃魯特過程中氧化鋁是消費品。由氧化鋁製成的壁44將不會傳導電力，因此將不會支持水平電流或者將不會構成氧化鋁被還原成金屬鋁的基底。由例如氧化鋁塊的氧化鋁製成的壁44可以成比例地設定成溶解在半陽極設定循環中，於是新的氧化鋁塊可以插入在相鄰電解槽12的陽極14之間。與用來製造壁44的材料無關的是，子元件44c之間的間距可以設置在抽頭41或進給部42附近，以確保機械間隔，從而允許在不遇到和/或損壞具有抽頭或進給設備的壁44的情況下進行抽頭和進給。圖7示出了通過計算機建模而計算的熔爐10中的電解液34的流速矢量V。壁44的三個隔離物部件44a、44b、44c附近的電解液速度小於隔離物部件44d和44e處的速度。通過虛線矩形示意性地示出了兩個氧化鋁進給部50、52。建模顯示，電解質34的速度在氧化鋁進給部52附近比在進給部50處相對較高。在進給部50、52處進給到熔爐10的氧化鋁以粉末的形式進入並且向下滴落穿過電解質34。最佳地，在陰極16上形成降低熔爐10的性能的油泥之前，氧化鋁溶解在電解質34中。相對於基本上沒有油泥積聚的坩堝，具有大油泥區域的坩堝可能不太穩定並且效率下降。較好的氧化鋁分配可以降低陽極效應，陽極效應會非生產性地消耗能量並且產生溫室氣體，例如CF4和C2F6。電解質34通過鋁液38進行攪拌，鋁液38由磁流體動力的力攪拌，雖然具有失穩效應，但是磁流體動力的力確實攪拌電解質34，這有助於分配和溶解進給的氧化鋁粉末，防止形成油泥。因此，在任一進給部和/或兩個進給部50、52附近的較高速度的電解質34具有與氧化鋁在電解質中的分配和溶解速率增大相關的有益效果。與沒有壁44的通常坩堝相比，壁44可以將氧化鋁分配提高例如10%，以允許增大氧化鋁分配和溶解速率，而同時降低金屬鋁液38的整體波峰高度，從而允許較小的ACD和較大的能量效率。較佳的氧化鋁分配和溶解可以有助於降低陽極效應和在坩堝底部形成油泥的可能性。應當理解，本文所述的實施例僅僅只是示例性的，在不脫離所要求保護主題的精神和範圍的情況下，本領域技術人員可以做出許多變化和修改。所有這些變化和修改將包含在所附權利要求的範圍內。本申請要求2011年8月5日提交的序列號為61/515，396的美國臨時申請的優先權，該申請的公開內容全文以引用方式併入本文中。
權利要求1.一種熔煉設備，其用於在霍爾-埃魯特電解槽中由氧化鋁電解生產金屬鋁，所述霍爾-埃魯特電解槽具有陽極、陰極、電解液和熔煉坩堝，所述熔煉坩堝用於容納所述電解液、氧化鋁和液體鋁層，所述熔煉坩堝具有底部和側部且所述鋁層在所述熔煉坩堝的底部上方具有指定高度，其特徵在於，所述熔煉設備包括: 壁，所述壁設置在所述熔煉坩堝中，所述壁在所述熔煉坩堝中限定出子區域，並且所述壁延伸所述熔煉坩堝的長度和寬度中的至少一個的至少一部分。
2.根據權利要求1所述的熔煉設備，其特徵在於，所述壁在所述熔煉坩堝的底部上方具有的高度超過所述熔煉坩堝中所述鋁層的所述指定高度。
3.根據權利要求2所述的熔煉設備，其特徵在於，所述壁具有延伸到所述電解液中的高度。
4.根據權利要求1所述的熔煉設備，其特徵在於，在熔煉期間，所述壁的高度超過所述陽極的下表面，使得所述陽極緊鄰所述壁並置但是不與所述壁接觸。
5.根據權利要求1所述的熔煉設備，其特徵在於，所述壁能夠引導熔融鋁在電磁力的影響下沿著由所述壁限定的所述子區域內的流動路徑運動。
6.根據權利要求5所述的熔煉設備，其特徵在於，所述壁在所述熔煉坩堝內限定出至少2個子區域。
7.根據權利要求1所述的 熔煉設備，其特徵在於，所述壁是連續的。
8.根據權利要求1所述的熔煉設備，其特徵在於，所述壁具有多個間隔開的子元件，所述子元件布置為這樣的圖案，所述圖案限定所述壁。
9.根據權利要求8所述的熔煉設備，其特徵在於，所述圖案為線。
10.根據權利要求1所述的熔煉設備，其特徵在於，所述壁與所述熔煉坩堝的中線平行地延伸。
11.根據權利要求10所述的熔煉設備，其特徵在於，所述熔煉設備還包括在所述熔煉坩堝中的附加壁，所述附加壁限定出附加子區域。
12.根據權利要求11所述的熔煉設備，其特徵在於，所述附加壁設置成與第一壁大致垂直。
13.根據權利要求1所述的熔煉設備，其特徵在於，所述壁在熔煉操作期間增大在電解液的另一個區域中具有的氧化鋁進給部附近的電解液的速度。
14.根據權利要求1所述的熔煉設備，其特徵在於，所述壁至少部分地由TiB2構成。
15.根據權利要求3所述的熔煉設備，其特徵在於，所述壁用作陰極，金屬鋁通過電解作用沉積在所述陰極上。
16.根據權利要求15所述的熔煉設備，其特徵在於，所述壁延伸到靠近所述陽極的高度，並且支持所述壁和所述陽極之間的水平地取向的電流。
17.根據權利要求16所述的熔煉設備，其特徵在於，所述壁降低所述陽極和陰極之間的電阻，否則在沒有所述壁的情況將存在所述電阻。
18.根據權利要求8所述的熔煉設備，其特徵在於，所述間隔開的子元件為TiB2板的形式。
19.根據權利要求18所述的熔煉設備，其特徵在於，所述板插入到所述熔煉坩堝的底部中的狹槽內。
20.根據權利要求1所述的熔煉設備，其特徵在於，所述壁至少部分地由氧化鋁構成。
21.根據權利要求20所述的熔煉設備，其特徵在於，所述壁被成比例地設定成使得所述壁在熔煉期間存留的時間與所述電解槽的陽極所存留的時間一樣長。
22.根據權利要求20所述的熔煉設備，其特徵在於，所述壁為氧化鋁塊的形式。
專利摘要本實用新型涉及一種熔煉設備，其用於在霍爾-埃魯特電解槽中由氧化鋁電解生產金屬鋁，該電解槽具有陽極、陰極、電解液和熔煉坩堝，熔煉坩堝用於容納電解液、氧化鋁和液體鋁層，熔煉坩堝具有底部和側部且鋁層在熔煉坩堝的底部上方具有指定高度。熔煉設備包括壁，壁設置在熔煉坩堝中，在熔煉坩堝中限定出子區域，並且延伸熔煉坩堝的長度和寬度中的至少一個的至少一部分。壁分隔坩堝的底部並且防止鋁在MHD力的影響下運動，從而降低了鋁中波的最大波峰高度並且能夠減小ACD以降低電阻和功率消耗。壁可以等於或超過陽極的高度並且當是導電的時可以用作陰極而吸引水平電流。壁可以由例如塊形式的氧化鋁構成，能進行電解還原並且能周期性地更換。
文檔編號C25C3/08GK203065598SQ201220386548
公開日2013年7月17日 申請日期2012年8月6日 優先權日2011年8月5日
發明者阮毅敏, E·A·庫恩, J·S·于貝爾奧爾, D·J·杜克 申請人:美鋁公司