包括包含在封閉腔內(nèi)的陽極組件的電解池的制作方法
【專利摘要】該池(1)包括一個限定一個開口的槽殼(2)，至少一個陽極塊(10)被設(shè)計(jì)為通過該開口被移動，所述陽極塊(10)懸掛在與所述陽極塊一起形成一個陽極組件的陽極支撐(8)上，所述陽極組件相對于該槽殼(2)可移動；以及一個在所述開口上面限定封閉的空間以用于容納在鋁的生產(chǎn)期間生成的氣體的封閉腔(22)，該陽極支撐(8)連接至電導(dǎo)體(26)以將電解電流供應(yīng)到該陽極塊(10)，該陽極組件完全被包含在該封閉腔(22)內(nèi)，且可移動電導(dǎo)體(26)和該陽極支撐(8)之間的電連接被制作在該封閉腔(22)內(nèi)。
【專利說明】包括包含在封閉腔內(nèi)的陽極組件的電解池
[0001]本發(fā)明涉及一種設(shè)計(jì)用于通過電解生產(chǎn)鋁的電解池以及一種包括此電解池的鋁廠。
[0002]已知可以通過使用霍爾-赫魯特(Hall-Hgroult)方法電解從氧化鋁工業(yè)化生產(chǎn)鋁。出于此目的，使用電解池，按照慣例，其包括:一個鋼制槽殼，在該鋼制槽殼內(nèi)有耐火材料的襯;一個由碳材料制成的陰極，陰極導(dǎo)體穿過該陰極并且用于收集該陰極處的電解電流以將其傳導(dǎo)至穿過該槽殼的底部或側(cè)部的陰極輸出；傳送導(dǎo)體，其從所述陰極輸出大體上水平地延伸到下一個池；電解浴，在該電解浴中氧化鋁溶解;至少一個陽極組件，所述陽極組件包括一個大體上豎向的陽極棒和至少一個懸掛在該陽極棒上且浸入該電解浴中的陽極塊;一個陽極框架，所述陽極組件經(jīng)由大體上豎向的陽極棒懸掛在該陽極框架上，并且該陽極組件隨著該陽極框架相對于該槽殼和該陰極可移動；以及用于電解電流的由下向上延伸的柔性上升導(dǎo)體，所述上升導(dǎo)體被連接到來自在前的電解池的傳送導(dǎo)體以將來自陰極輸出的電解電流傳導(dǎo)到下一個池的陽極框架、陽極組件以及陽極。所述陽極更具體地為具有預(yù)烘烤碳陽極塊的預(yù)烘烤陽極類型，即，在它們放置在電解池中之前被烘烤。
[0003]在電解反應(yīng)期間，產(chǎn)生氣體，包括在陽極釋放的二氧化碳以及從電解浴逸出的氟化氫。為了容納如此產(chǎn)生的氣體，按照慣例，一種蓋裝置覆蓋由槽殼限定的開口。這些氣體于是可以定期被收集，例如，用于處理和后續(xù)回收利用。
[0004]然而，陽極棒穿過蓋裝置。通常設(shè)置動態(tài)密封裝置以防止氣體從設(shè)置在蓋裝置和陽極棒之間的接合區(qū)域泄漏。動態(tài)密封裝置是指當(dāng)移動陽極棒時確保容納氣體的密封裝置。這種動態(tài)密封裝置具體地從以Aluminum Pechiney名義申請的專利文獻(xiàn)W02004/035872已知。然而，在陽極的更換期間，操作陽極棒(其是陽極組件的一部分)可能導(dǎo)致?lián)p壞與它們合作的動態(tài)密封裝置。損壞的密封裝置可能影響蓋裝置的密封，使得要么在電解反應(yīng)期間生成的氣體不能被全部收集，要么氣體吸取系統(tǒng)必須特別大。
[0005]此外，從以Johnson名義申請的US3575827已知相對于電解池形成的行的長度橫向布置電解池，這些電解池包括一個具有陽極懸掛在其上的水平板的陽極組件。有利地，此配置使得可以經(jīng)由池的頂部取出已消耗的陽極。此外，此專利文獻(xiàn)提供了柔性的且電絕緣的鋼板以防止在電解反應(yīng)期間生成的氣體逸出的用途。這些板被插入在槽殼的邊緣和支撐陽極的水平板之間。
[0006]然而，當(dāng)支撐陽極的水平板被向下移動以隨著陽極被消耗在電解浴中移動該陽極時，柔性板被擠壓。此擠壓在提供密封的柔性板上生成應(yīng)力，這些應(yīng)力最終可能影響密封性。此外，對于高產(chǎn)量的且由此有多個陽極組件的非常長的池，此密封件更難實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)槭褂妙A(yù)烘烤的陽極的工藝固有的兩個陽極組件之間的高度差使得難以使用此柔性板密封件。此外，在陽極更換期間操作陽極組件可能導(dǎo)致?lián)p壞提供密封的柔性板。
[0007]因此，應(yīng)記住，現(xiàn)有技術(shù)的電解池包括陽極組件，所述陽極組件與蓋裝置相互作用，尤其是在更換陽極時，使得所述蓋裝置對在電解反應(yīng)期間生成的氣體的密封可能受影響。
[0008]因此，本發(fā)明的目標(biāo)在于，通過提供具有對在電解反應(yīng)期間生成的氣體的改進(jìn)的密封的電解池以及包括所述電解池的鋁廠消除一些或所有這些缺點(diǎn)。
[0009]為此，本發(fā)明涉及一種用于通過電解生產(chǎn)鋁的電解池，該電解池包括一個限定開口的具有內(nèi)襯的槽殼，至少一個陽極塊被設(shè)計(jì)為通過該開口被移動，所述陽極塊懸掛在與所述陽極塊形成一個陽極組件的陽極支撐上，所述陽極組件相對于該槽殼可移動；以及一個在所述開口上面限定封閉的空間以用于容納在鋁的生產(chǎn)期間生成的氣體的封閉腔，該陽極支撐連接至電導(dǎo)體以將電解電流供應(yīng)到所述至少一個陽極塊；
[0010]其特征在于，該陽極組件完全被包含在該封閉腔內(nèi)，且可移動電導(dǎo)體和該陽極支撐之間的電連接被制作在該封閉腔內(nèi)部。
[0011]這樣，保持形成該封閉腔的元件的整體性且因此在反應(yīng)期間通過電解生成的氣體的封閉獨(dú)立于該陽極組件的任何操作或移動，以使得本發(fā)明的電解池提供改進(jìn)的密封。
[0012]該陽極組件與該封閉腔間隔并且不與其相互作用，這不同于現(xiàn)有技術(shù)的電解池。
[0013]根據(jù)一個實(shí)施方案，該電導(dǎo)體延伸到該封閉腔內(nèi)、在該陽極塊通過該開口移動期間由該陽極塊的頂部限定的空間外面。
[0014]換言之，可移動電導(dǎo)體沒有在所述陽極塊的上面在通過所述陽極塊投影在水平平面的區(qū)域的豎向移動獲得的空間內(nèi)延伸。
[0015]因此，需要在該電解池的一側(cè)制作該可移動電導(dǎo)體和該陽極支撐之間的電連接，而不是在所述陽極塊上面，優(yōu)選地也不是在由該槽殼和該襯限定的開口的上面。該可移動電導(dǎo)體不妨礙所述陽極塊的豎向取出。
[0016]該電解池被設(shè)計(jì)為相對于它所在的電解池的行的長度橫向布置。
[0017]根據(jù)一個實(shí)施方案，該封閉腔包括一個作為蓋的頂部部分，所述頂部部分是可移動的以允許該陽極組件被取出。這樣一個可移動頂部部分允許在運(yùn)行中的池上執(zhí)行維護(hù)操作，所述維護(hù)操作包括陽極組件的更換，不用停止池或拆卸池運(yùn)行必需的設(shè)備，諸如，氣體吸取設(shè)備或原材料供給設(shè)備。本發(fā)明的電解池提供了從池的頂部更換陽極的可能性，而沒有任何池設(shè)備阻礙陽極更換的豎向行程，這允許顯著的結(jié)構(gòu)收益。
[0018]根據(jù)一個實(shí)施方案，該電導(dǎo)體是可移動的且該封閉腔包括一個具有窗的固定部分，該可移動電導(dǎo)體延伸通過該窗，該可移動電導(dǎo)體包括延伸到該封閉腔外面的第一部分和在該封閉腔內(nèi)延伸的第二部分，該第二部分電連接到該陽極支撐。
[0019]換言之，尤其是在豎向移動上可移動的電導(dǎo)體穿過該封閉腔的該固定部分。
[0020]所以，當(dāng)更換陽極時，沒有必要操作該可移動電導(dǎo)體，因?yàn)樗┻^該封閉腔的該固定部分且沒有穿過該可移動頂部部分，該可移動頂部部分自身被操作以更換陽極。這使得在可移動電導(dǎo)體穿過的窗處實(shí)現(xiàn)簡化且可靠的密封。
[0021]有利地，該電解池包括密封裝置以防止在電解反應(yīng)期間生成的氣體經(jīng)由該可移動電導(dǎo)體穿過的該窗離開該封閉腔。
[0022]從而，密封被改進(jìn)。
[0023]根據(jù)一個實(shí)施方案，該可移動電導(dǎo)體以大體上豎向的方式穿過該封閉腔的該固定部分，并且所述密封裝置包括一個圍繞該可移動電導(dǎo)體的動態(tài)密封件。
[0024]這樣，有利地，該密封件在該封閉腔的該固定部分上保持靜止，而該可移動電導(dǎo)體在所述密封件內(nèi)豎向移動，所述密封件優(yōu)選地是環(huán)形。此解決方案具有較為經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。這樣一個密封件沒有暴露于陽極更換的沖擊，這不同于現(xiàn)有技術(shù)的電解池。
[0025]該可移動電導(dǎo)體豎向穿過的該封閉腔的該固定部分的一部分是大體上水平延伸的水平部分。延伸到該封閉腔的外面的該可移動電導(dǎo)體的該第一部分被布置在可移動電導(dǎo)體豎向穿過的該封閉腔的該固定部分的一部分的下面，而在該封閉腔內(nèi)延伸的該可移動電導(dǎo)體的該第二部分被布置在上面。換言之，該可移動電導(dǎo)體從它的第一外部部分到它的在封閉腔內(nèi)的第二部分從下到上穿過該固定部分。因此，使該電解電路的長度最小。
[0026]該可移動電導(dǎo)體優(yōu)選地在該第二部分和該第一部分之間包括一個被設(shè)計(jì)為與直的且具有不變截面的密封件合作的密封部分。因此，當(dāng)這樣一個密封部分通過圍繞它的該動態(tài)密封件滑動時，改進(jìn)了動態(tài)密封件的簡化設(shè)計(jì)和密封性。
[0027]根據(jù)一個實(shí)施方案，該可移動電導(dǎo)體以大體上水平的方式穿過該封閉腔的該固定部分，并且該密封裝置包括一個密封部件，該密封部件被配置成完全關(guān)閉該固定部分的該窗，不管該可移動電導(dǎo)體通過該窗的位置。
[0028]這樣，不管該可移動電導(dǎo)體優(yōu)選地在豎向移動上怎樣移動，密封性被保證。
[0029]有利地，該密封部件圍繞該可移動電導(dǎo)體且與該可移動電導(dǎo)體相互依存地安裝。
[0030]因此，該密封部件可與該可移動電導(dǎo)體同時移動。此解決方案使得獲得比固定的且必須適用于該可移動電導(dǎo)體的移動的密封部件更有效的密封成為可能。
[0031]根據(jù)一個實(shí)施方案，該密封部件是一個在大體上平行于它穿過的該固定部分的平面上延伸的金屬板。
[0032]使用金屬板具有合理成本的優(yōu)勢，同時使得在沒有任何關(guān)于密封的性能損失的情況下承受由在運(yùn)行的電解池生成的高溫度成為可能，在電解池內(nèi)部高達(dá)數(shù)百攝氏度。
[0033]有利地，一個補(bǔ)償部件被布置在該密封部件和該可移動電導(dǎo)體之間。
[0034]此補(bǔ)償部件允許由運(yùn)行中的電解池生成的熱導(dǎo)致的該可移動電導(dǎo)體和/或該板的膨脹，同時填充該可移動電導(dǎo)體和該金屬板之間的任何可能的縫隙，這有助于密封該封閉腔。
[0035]根據(jù)一個實(shí)施方案，該電解池包括用于引導(dǎo)該密封部件移動的裝置，所述引導(dǎo)裝置包括兩個大體上矩形的框架，所述兩個大體上矩形的框架被固定在該封閉腔的該固定部分以圍繞該固定部分的該窗且相對于彼此布置以在它們之間限定一個空間，該密封部件被設(shè)計(jì)為在該空間內(nèi)滑動，該電解池還包括插入在所述兩個框架之間的用于膨脹補(bǔ)償?shù)难b置。
[0036]這樣，此解決方案為該金屬板提供了有效、經(jīng)濟(jì)的引導(dǎo)，并且有助于不管由電解池在運(yùn)行時生成怎樣的高溫度仍維持密封，通過使用所述膨脹補(bǔ)償裝置(諸如，柔性密封件或刷子)，使得在保持密封的同時吸收所述框架和/或該金屬板的尺寸改變成為可能。
[0037]有利地，該電導(dǎo)體是不可變形的剛性電導(dǎo)體。該可移動電導(dǎo)體不是柔性的且不能產(chǎn)生變形從而便于在該可移動電導(dǎo)體和該密封裝置之間的配合。
[0038]根據(jù)一個實(shí)施方案，該陽極組件由該電導(dǎo)體的該第二部分支撐且經(jīng)由該電導(dǎo)體被移動。
[0039]這樣，有利地，該電解池可以除了所述可移動電導(dǎo)體之外沒有用于該陽極組件的支撐設(shè)備，這樣一個設(shè)備，例如如果它穿過此封閉腔，則能夠影響該封閉腔的密封。
[0040]有利地，該電解池包括用于在大體上豎向移動上移動該電導(dǎo)體的移動裝置，所述移動裝置被整體化地布置在該封閉腔外面。
[0041]由可移動電導(dǎo)體的所述移動裝置執(zhí)行的移動然后間接經(jīng)由該不可變形的剛性可移動電導(dǎo)體傳遞到該陽極支撐。
[0042]有利地，該可移動電導(dǎo)體被附接到在該封閉腔外面的所述移動裝置。
[0043]此配置同時提供了以低成本限制所述移動裝置暴露到由電解池在運(yùn)行時生成的高溫度和氣體的優(yōu)點(diǎn)，同時使得經(jīng)由支撐它的可移動電導(dǎo)體間接移動該陽極組件成為可能。直接導(dǎo)致該陽極組件移動穿過該封閉腔、影響該封閉腔的密封的移動裝置的使用可以因此被避免。根據(jù)一個實(shí)施方案，所述移動裝置是專門地與作為用于該陽極組件的支撐的該可移動電導(dǎo)體相關(guān)的起重器(jack)。
[0044]該可移動電導(dǎo)體在它與該陽極組件的相互作用中提供了三個功能。該可移動電導(dǎo)體將該陽極組件電連接到布置在該封閉腔外面的所述電導(dǎo)體，支撐它并且導(dǎo)致它移動。
[0045]該可移動電導(dǎo)體可以是一個單件的電導(dǎo)體或者是具有例如一個主要致力于支撐該陽極組件且致力于傳遞移動的鋼結(jié)構(gòu)和一個主要致力于電傳導(dǎo)的銅或鋁結(jié)構(gòu)的復(fù)合的電導(dǎo)體。
[0046]有利地，該電導(dǎo)體不在所述陽極組件上面與其正對地延伸，具體地不在所述陽極支撐和陽極塊上面。換言之，該可移動電導(dǎo)體在通過該陽極組件在水平平面上投影的區(qū)域的豎向移動在該陽極組件的上面獲得的空間的外面延伸。
[0047]這樣，在回收期間該可移動電導(dǎo)體在所述陽極組件的豎向軌跡的外面，使得在更換陽極時沒有操作該可移動電導(dǎo)體的必要。這還有助于防止影響該封閉腔的密封性的風(fēng)險。
[0048]有利地，該電導(dǎo)體被布置在該陽極組件的該陽極支撐的下面。
[0049]這樣，該陽極支撐可以通過重力擱置在該可移動電導(dǎo)體上，使得該可移動電導(dǎo)體不阻止通過該陽極組件的頂部豎向地回收，例如，用于更換陽極。
[0050]在陽極組件取出操作期間不需要操作該可移動電導(dǎo)體，這有利地防止了影響該封閉腔的密封性的任何風(fēng)險。通過所述移動裝置僅執(zhí)行該可移動電導(dǎo)體的豎向放回以提供新的陽極，該新的陽極的碳高度遠(yuǎn)大于耗盡的陽極的碳高度。
[0051 ]根據(jù)一個實(shí)施方案，該封閉腔的該頂部部分?jǐn)R置在該封閉腔的該固定部分上。
[0052]該固定部分限定了一個大體上矩形的水平開口且該頂部部分大體上水平地?cái)R置在該固定部分上。
[0053]有利地，該電解池包括插入在該頂部部分和該固定部分之間的密封裝置。
[0054]這有助于改進(jìn)該封閉腔在該可移動頂部部分和對應(yīng)于該封閉腔的大部分的側(cè)向固定部分之間的接合區(qū)域的密封。
[0055]根據(jù)一個實(shí)施方案，該電解池包括用于保持該頂部部分按壓該固定部分的壓緊裝置。
[0056]這樣，所述壓緊裝置保持該頂部部分與該固定部分接觸，以改進(jìn)該封閉腔在該可移動頂部部分和該側(cè)向固定部分之間的接合區(qū)域的密封。
[0057]此實(shí)施方案比密封裝置被插入在該頂部部分和該固定部分之間更有利。
[0058]根據(jù)一個實(shí)施方案，該頂部部分包括大體上縱向且相互平行的多個相鄰的罩，所述多個相鄰的罩在該電解池的兩個相對的縱向邊緣之間在該電解池的大體橫向方向上延伸。
[0059]根據(jù)一個實(shí)施方案，該電解池包括將該陽極支撐固定到該電導(dǎo)體的裝置，所述固定裝置完全被包含在該封閉腔內(nèi)部。
[0060]這改進(jìn)了該陽極支撐和對應(yīng)的電導(dǎo)體之間的電連接。
[0061]所述固定裝置可以包括兩個互補(bǔ)的螺紋，所述兩個互補(bǔ)的螺紋的配合允許該陽極支撐和該電導(dǎo)體僅通過旋緊被固定。
[0062]所述固定裝置可以包括一個提供該陽極支撐對該可移動電導(dǎo)體的壓緊的螺紋連接器。
[0063]根據(jù)一個實(shí)施方案，該電解池包括多個陽極組件以及，對每個陽極組件，至少一個電連接到該陽極支撐的電導(dǎo)體。
[0064]根據(jù)一個實(shí)施方案，該陽極支撐包括一個在該電解池的兩個相對的縱向邊緣之間大體上水平地延伸的棒。
[0065]根據(jù)一個實(shí)施方案，該棒的相對末端的每個電連接到一個電導(dǎo)體。
[0066]根據(jù)一個實(shí)施方案，該棒的相對末端的每個被電導(dǎo)體的第二部分支撐且經(jīng)由該電導(dǎo)體被移動。
[0067]根據(jù)一個實(shí)施方案，該封閉腔的頂部部分被設(shè)計(jì)為允許該陽極組件通過該陽極組件的向上豎向移動被回收并且通過該陽極組件的向下豎向移動被插入。
[0068]根據(jù)一個實(shí)施方案，該封閉腔的該固定部分包括一個圍繞且在由該槽殼和該內(nèi)襯限定的該開口上面大體上豎向延伸的豎向部分。此豎向部分形成了一個允許該陽極組件在用于該電解池的運(yùn)行的該封閉腔中移動的內(nèi)部空間。根據(jù)一個實(shí)施方案，該可移動電導(dǎo)體有一個具有多邊形截面的部分。
[0069]這樣，防止了該可移動電導(dǎo)體圍繞其延伸軸線相對于所述密封裝置的旋轉(zhuǎn)。
[0070]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，其涉及一個包括至少一個具有上述特征的電解池的鋁廠。
[0071]該鋁廠可以包括多個電解池，包括所述至少一個電解池，所述多個電解池形成一行，所述電解池相對于它們形成的行的長度橫向布置。
[0072]從下面參考附圖對以非限制性實(shí)施例的方式提供的發(fā)明的具體實(shí)施方案的描述中將清楚地明了本發(fā)明的其他特性和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中:
[0073]-圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的電解池在該電解池的橫向平面上的豎向截面圖，
[0074]-圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的電解池在該電解池的橫向平面上的豎向截面圖，
[0075]-圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的電解池在該電解池的橫向平面上的豎向截面圖，
[0076]-圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的電解池的一部分在該電解池的縱向平面上的側(cè)視圖，
[0077]-圖5和圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的電解池的一部分在該電解池的縱向平面上根據(jù)兩個不同位置的側(cè)視圖，
[0078]-圖7是沿著圖5中的線1-1的截面圖，
[0079]-圖8是沿著圖5中的線Π-Π的截面圖，
[0080]-圖9是根據(jù)圖3中細(xì)節(jié)的大體上水平平面的截面圖，
[0081 ]-圖1O是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的電解池在該電解池的橫向平面上的豎向截面圖，
[0082]-圖11是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的電解池在該電解池的縱向平面上的豎向截面圖，
[0083]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的電解池I。電解池I被設(shè)計(jì)用于通過電解生產(chǎn)鋁。
[0084]應(yīng)指出的是，該描述是相對于與電解池相關(guān)聯(lián)的笛卡爾參考系給出的，X軸被定向在電解池的橫向方向上，Y軸被定向在電解池的縱向方向上，且Z軸被定向在電解池的豎向方向上。相對于此標(biāo)準(zhǔn)定義縱向、橫向以及豎向的定向、方向、平面和移動。
[0085]電解池I被設(shè)計(jì)為相對于它所屬的電解池的行的長度被橫向布置。它因此沿著縱向方向Y延伸而電解池的行沿著橫向方向X延伸。
[0086]如在圖1到3中可見，電解池I包括:一個槽殼2，該槽殼可以是金屬的，例如由鋼制成；以及一個內(nèi)襯4，通常由耐火材料制成。槽殼2在此配置有加強(qiáng)支架6。槽殼2以及它的內(nèi)襯4限定了多個陽極組件被設(shè)計(jì)為通過其延伸的一個開口。這些陽極組件包括一個陽極支撐8和至少一個由陽極支撐8支撐的陽極塊10或陽極。該陽極支撐包括例如一個可以在該電解池的兩個相對的縱向邊緣之間大體上水平延伸的支撐棒80以及短柱(stub)81。陽極塊10更具體地通過用鑄鐵密封在出于此目的設(shè)置在陽極塊10中的孔中的短柱81被附接至陽極支撐8。
[0087]陽極或陽極塊10具體地由碳材料制成，且更具體地是預(yù)烘烤型。當(dāng)在運(yùn)行時，它被設(shè)計(jì)為被浸在電解浴12中且在那被消耗。所述陽極組件被設(shè)計(jì)為隨著陽極10被消耗而定期被移除和被替換。
[0088]由于隨著電解反應(yīng)進(jìn)行陽極塊10的消耗，電解池I包括用于移動所述陽極組件的裝置，使所述陽極組件僅能大體上豎向地被移動。這些移動裝置將在下面更詳細(xì)地描述。
[0089]電解池I包括柔性電導(dǎo)體14，所述柔性電導(dǎo)體可以在電解池I的任一側(cè)延伸，如特別地在圖3中可見，在電解池I的兩個縱向邊緣處。
[0090]根據(jù)圖10中的實(shí)施例，柔性電導(dǎo)體14可以從電解池I的一側(cè)在電解池I的兩個縱向邊緣之一處延伸，并且也可以向上延伸。
[0091]柔性電導(dǎo)體14被設(shè)計(jì)為將電解電流從在該行中的在前的電解池的傳送電導(dǎo)體(未示出)引導(dǎo)至陽極塊10，給定電解電流的整體流動方向，同時憑借它們的柔性輔助且適應(yīng)于所述陽極組件的豎向移動。換言之，柔性電導(dǎo)體14具有可以相對彼此豎向地移動同時保證永久的電連接的兩個端。柔性電導(dǎo)體14可以為導(dǎo)電柔性板的疊加。
[0092]電解池I還包括一個陰極16，該陰極任選地由碳材料制成的多個陰極塊形成，并且穿過該陰極的陰極導(dǎo)體18被設(shè)計(jì)為收集電解電流以將它傳送至穿過槽殼2且連接到傳送導(dǎo)體(未示出)的陰極輸出20從而將電解電流引導(dǎo)至該行中隨后的電解池的柔性電導(dǎo)體14。
[0093]陰極導(dǎo)體18、陰極輸出20以及傳送導(dǎo)體可以采用例如由鋁、銅或鋼制成的金屬棒的形式。
[0094]電解池I包括一個用于容納在電解反應(yīng)期間生成的氣體的封閉腔22。此封閉腔限定了在槽殼和內(nèi)襯中的開口上面的封閉的空間，陽極組件被設(shè)計(jì)為通過該開口移動。此封閉腔22可以與電解池I的上部結(jié)構(gòu)和槽殼至少部分地混同。封閉腔22包括形成布置在固定部分230上面的蓋子的可移動頂部部分220。
[0095]固定部分230更具體地包括槽殼2和圍繞槽殼2上面的開口延伸的大體上豎向的壁231。大體上豎向的壁231支承在例如槽殼2的頂部邊緣上。有利地，固定部分230是剛性的，壁231相對槽殼2不可移動。
[0096]頂部部分220可移動以允許所述陽極組件通過從電解池I上面的頂部大體上豎向牽拉被取出，如圖11中示出的。固定部分230形成了使得可通過該陽極組件的向上豎向移動取出該陽極組件和通過該陽極組件的向下豎向移動插入該陽極組件的一個內(nèi)部空間。所述陽極組件在該開口上面的僅僅豎向移動不會遇到阻礙物。
[0097]應(yīng)注意到所述陽極組件被完全包含在封閉腔22中。
[0098]電解池I還包括可移動電導(dǎo)體26，所述可移動電導(dǎo)體被設(shè)計(jì)為將電解電流從柔性電導(dǎo)體14引導(dǎo)至陽極支撐8。可移動電導(dǎo)體26包括布置在封閉腔22中的第二部分260，該第二部分電連接到陽極組件，具體地電連接到陽極支撐8，且更具體地電連接到支撐棒80的一端。
[00"] 可移動電導(dǎo)體26還包括布置在封閉腔22的外面的第一部分262，該第一部分電連接到柔性電導(dǎo)體14。
[0100]有利地，可移動電導(dǎo)體26是剛性、不可變形的電導(dǎo)體?？梢苿与妼?dǎo)體26可以為例如金屬支撐棒，特別是由鋼、銅、鋁或鋼/銅復(fù)合材料制成。
[0101 ]可移動電導(dǎo)體26在槽殼2的外面、不與由槽殼2和它的內(nèi)襯4限定的開口正對地在該開口上面延伸，使得可移動電導(dǎo)體26和對應(yīng)的陽極支撐8之間的電連接需要被制作在電解池I的一側(cè)，但是不在由槽殼2限定的開口上面。這樣，如圖10中可見的，沒有阻礙物阻礙在電解池I上面取出陽極塊1。
[0102]這樣，可移動電導(dǎo)體26被用來將電解電流從封閉腔22的外面引導(dǎo)至完全包含在封閉腔22內(nèi)的陽極組件。
[0103]可移動電導(dǎo)體26可伴隨著陽極組件移動。這樣，它們被設(shè)計(jì)為隨著陽極10被消耗大體上豎向地移動。
[0104]柔性電導(dǎo)體14被布置在封閉腔22的外面。每個柔性電導(dǎo)體14電連接到可移動電導(dǎo)體26且適于可移動電導(dǎo)體26和相關(guān)的陽極組件的移動。
[0105]可移動電導(dǎo)體26的第二部分260在封閉腔22內(nèi)延伸，使得與陽極支撐8的電連接設(shè)置在封閉腔22內(nèi)部。
[0106]這樣，根據(jù)本發(fā)明，陽極組件與封閉腔22沒有任何相互作用，使得封閉腔22不可能被陽極組件的替換或被陽極組件隨著它的陽極塊10被消耗而向下的移動影響。
[0107]如圖1到10中示出的，封閉腔22的固定部分230具有一個窗232，豎向移動的可移動電導(dǎo)體26穿過該窗延伸?？梢苿与妼?dǎo)體26的第一部分262在封閉腔22外延伸，然而它的第二部分260在封閉腔22的內(nèi)部延伸。
[0108]換言之，可移動電導(dǎo)體26穿過封閉腔22的固定部分230。
[0109]因此，有利地，電解池I包括密封裝置以防止在電解反應(yīng)的過程中生成的氣體通過可移動電導(dǎo)體26穿過的窗232離開封閉腔22。
[0110]根據(jù)圖1、3、9和10中的實(shí)施例，可移動電導(dǎo)體26大體上豎向地且在移動中豎向移動地穿過封閉腔22的固定部分230，且更具體地穿過窗232。
[0111]可移動電導(dǎo)體26豎向穿過的封閉腔的固定部分230的一部分是大體上水平延伸的水平部分。封閉腔22的該水平部分可以是例如槽殼2的上邊緣上的凸緣或附接至槽殼2的上邊緣的水平壁。延伸到封閉腔的外面的可移動電導(dǎo)體的第一部分262被布置在可移動電導(dǎo)體26豎向穿過的封閉腔22的固定部分230的一部分的下面，而在封閉腔22內(nèi)延伸的可移動電導(dǎo)體26的第二部分260被布置在上面。換言之，可移動電導(dǎo)體26從它的第一外部部分262到它的在該封閉腔內(nèi)的第二部分260從下到上穿過該固定部分。因此，使該電解電路的長度最小。
[0112]所述密封裝置在此包括一個圍繞在豎向移動上移動的電導(dǎo)體14的動態(tài)密封件32。
[0113]此環(huán)形動態(tài)密封件32可以例如由金屬條、刷或一個柔性或彈性的抵抗溫度和氣體的材料組成。此外，這些密封件32將具有非常低的老化，因?yàn)樗鼈儧]有暴露于沖擊。
[0114]可移動電導(dǎo)體26具有在第二部分260和第一部分262之間的設(shè)計(jì)為與密封件32合作的密封部分261。此密封部分優(yōu)選地是直的且具有不變的橫截面，以改進(jìn)密封且便于動態(tài)密封件的設(shè)計(jì)。
[0115]根據(jù)圖2和圖4到8中的實(shí)施例，可移動電導(dǎo)體26大體上水平地且在移動上水平移動穿過封閉腔22的固定部分230，且更具體地穿過窗232。具體地，在固定部分230的一部分或大體在壁231上形成窗232。
[0116]于是，所述密封裝置包括一個密封部件34，該密封部件被配置成完全封閉該固定部分的窗232，不考慮可移動電導(dǎo)體26通過窗232的位置。
[0117]這是因?yàn)榭梢苿与妼?dǎo)體26隨著陽極組件在第一位置或高位置(圖5)和第二位置或低位置(圖6)之間可移動，該第一位置特別對應(yīng)于陽極組件包括新的陽極塊10的位置，該第二位置特別對應(yīng)于陽極塊10被耗盡且必須被替換的位置。這兩個位置之間的差限定了窗232和所述密封裝置允許的可移動電導(dǎo)體26的豎向凈空。
[0118]如圖5中例示的，密封部件34圍繞與它相關(guān)聯(lián)的可移動電導(dǎo)體26。此外，密封部件34與可移動電導(dǎo)體26相互依存地安裝。這樣，密封部件34可以例如包括可移動電導(dǎo)體26被設(shè)計(jì)為插入其間的兩個部分和諸如螺絲36的固定裝置以使所述兩個部分彼此牢固。
[0119]如圖4到8中例示的，所述密封部件34可以為在大體上與相鄰的固定部分230延伸的平面平行的平面中延伸的金屬板。
[0120]仍然根據(jù)圖4到8中的實(shí)施例，補(bǔ)償部件38可以被布置在該金屬板和它圍繞的可移動電導(dǎo)體36之間。
[0121]電解池I還可以包括用于引導(dǎo)此金屬板移動的裝置。所述引導(dǎo)裝置包括例如兩個大體上矩形的框架40，所述兩個大體上矩形的框架例如通過螺絲41固定在封閉腔22的固定部分230以圍繞窗232，且相對于彼此布置以在它們之間限定一個空間，該金屬板被設(shè)計(jì)為在該空間內(nèi)滑動。電解池I還可以包括插入在所述兩個框架之間的膨脹補(bǔ)償裝置，諸如可以被充分壓縮以與密封部件34和框架40接觸的柔性接頭，以在允許在密封部件34和框架40之間滑動時提供密封。
[0122]如圖5到8中和圖9中示出的，可移動電導(dǎo)體26可以有一個具有多邊形截面的部分，例如方形或矩形截面，尤其是在經(jīng)過封閉腔時，使得可移動電導(dǎo)體26圍繞它的延伸軸線相對于所述密封裝置的任何旋轉(zhuǎn)被阻止。
[0123]將注意到，陽極組件可以在支撐棒80的每一端通過可移動電導(dǎo)體26的第二部分260完全被支撐，使得不需要可能與封閉腔22相互作用的額外的支撐裝置。
[0124]可移動電導(dǎo)體26因此同時提供與陽極組件的電連接功能和對確保該陽極組件移動的該陽極組件的機(jī)械支撐。
[0125]電解池I可以包括電連接到相同陽極支撐8的多個可移動電導(dǎo)體26，這些可移動電導(dǎo)體26的第二部分260支撐陽極組件。例如，如圖1、2或3中例示的，電解池I可以對于每個陽極支撐8包括布置在電解池I的兩個相對側(cè)的兩個可移動電導(dǎo)體26。將注意到，每個陽極支撐8可以具有一個通過上游可移動電導(dǎo)體26的第二部分260被電連接且被支撐的上游端82和一個通過下游可移動電導(dǎo)體26被電連接且被支撐的下游端83。
[0126]需要說明的是，上游/下游相對于電解池的行中的電解電流的流通的總方向限定。
[0127]根據(jù)圖10中的實(shí)施例，電解池I對于每個陽極支撐8包括布置在電解池I的兩側(cè)中的一側(cè)的單獨(dú)一個可移動電導(dǎo)體26。在需要的情況下，它是優(yōu)選地通過可移動電導(dǎo)體26被電連接且被支撐的上游端82以使電解導(dǎo)體電路的總長度最小。
[0128]如上面說明的，可移動電導(dǎo)體26與它們電連接的陽極組件一起可移動。
[0129]此外，還已經(jīng)說明，可移動電導(dǎo)體26可有利地機(jī)械地完全支撐它們電連接的陽極組件。
[0130]為了移動陽極組件，電解池I可以包括有利地被布置為在豎向移動上移動可移動電導(dǎo)體26的移動裝置。
[0131]不直接而是經(jīng)由可移動電導(dǎo)體26移動整個陽極組件的此配置使得將所述移動裝置布置在封閉腔22的外面成為可能，這在限制所述移動裝置暴露到由運(yùn)行中的電解池I生成的高溫和氣體的同時限制了與封閉腔22的潛在相互作用。例如，如圖3中例示的，所述移動裝置包括用于每個可移動電導(dǎo)體26的一個單獨(dú)的起重器42，其一個可移動端附接至支撐陽極組件的可移動電導(dǎo)體26中的一個的第一部分262。起重器42的固定部分可以被附接至固定元件，例如附接至封閉腔22的固定部分230，尤其附接至槽殼2或附接至壁231。每個可移動電導(dǎo)體26通過單獨(dú)的移動裝置且更具體地通過單獨(dú)的起重器42被移動。用于移動不同的陽極組件的裝置因此是獨(dú)立的。
[0132]根據(jù)圖10中的實(shí)施例，示出了具有布置在電解池I的單側(cè)上的可移動電導(dǎo)體26的電解池I，所述移動裝置可以包括一個在電解池I的那個邊上且類似地具有附接至封閉腔22的固定部分230的一端的起重器42，而起重器42的端被附接至對應(yīng)的支撐陽極組件的可移動電導(dǎo)體26的第一部分262。在電解池I的另一側(cè)，即沒有可移動電導(dǎo)體26的一側(cè)，所述移動裝置可以包括一個起重器42和一個被豎向引導(dǎo)的且支撐陽極組件的遠(yuǎn)程可移動支撐45。密封裝置類似于上面描述的那些，可以圍繞支撐45設(shè)置。
[0133]注意到，每個可移動電導(dǎo)體26的第二部分260可以被布置在陽極組件的陽極支撐8的下面，以使得它可以通過重力擱置在可移動電導(dǎo)體26的第二部分260上。
[0134]此外，可移動電導(dǎo)體26可以在陽極組件的陽極支撐8下面延伸而沒有在對應(yīng)的陽極組件上面與其正對地延伸。
[0135]這允許陽極組件的替換而沒有可移動電導(dǎo)體26阻礙替換，用陽極組件的簡單提升移動且沒有對可移動電導(dǎo)體26進(jìn)行可能不利于密封封閉腔22的操作。
[0136]為了改進(jìn)封閉腔22的密封，尤其是在可移動頂部部分220和固定側(cè)向部分230之間的結(jié)合區(qū)域，可以使電解池I包括插入在頂部部分220和固定部分230之間的密封裝置，頂部部分220至少部分?jǐn)R置在該固定部分230上。所述密封裝置可以包括一個夾在頂部部分220和固定部分230之間的靜態(tài)密封件44。
[0137]此外，電解池I可以包括被設(shè)計(jì)為保持頂部部分220按壓固定部分230的壓緊裝置，諸如，螺釘系統(tǒng)。
[0138]如在圖4和11中可見的，頂部部分220可以包括大體上縱向且平行的多個相鄰的罩222，所述多個相鄰的罩在電解池I的兩個相對的縱向邊緣之間在電解池I的大體上橫向方向X上延伸。
[0139]所述支撐裝置是例如在電解池I的大體上橫向方向X上延伸的橫梁46。這些橫梁46可以是上部結(jié)構(gòu)的一部分。
[0140]它們阻止可能影響封閉腔22的密封的罩222的彎曲。
[0141]注意到，橫梁46也可以支撐附加設(shè)備，諸如，清爐(chipping-out)設(shè)備和進(jìn)料器設(shè)備。
[0142]本發(fā)明還涉及一個包括至少一個根據(jù)本發(fā)明的電解池I的鋁廠。
[0143]此鋁廠的電解池形成一行且橫向于此行的長度布置。
[0144]當(dāng)然，本發(fā)明決不限制到上文所描述的實(shí)施方案，這些實(shí)施方案僅作為實(shí)施例被提供。從而，具體地從多個部件的構(gòu)造的角度來看或通過技術(shù)等同物的代替，在不超出本發(fā)明的保護(hù)范圍的前提下，多種改變是可能的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于通過電解生產(chǎn)鋁的電解池(I)，包括一個限定開口的具有內(nèi)襯(4)的槽殼(2)，至少一個陽極塊(10)被設(shè)計(jì)為通過該開口被移動，所述陽極塊(10)懸掛在與所述陽極塊一起形成一個陽極組件的陽極支撐(8)上，所述陽極組件相對于該槽殼(2)可移動；以及一個在所述開口上面限定封閉的空間以用于容納在鋁的生產(chǎn)期間生成的氣體的封閉腔(22)，該陽極支撐(8)連接至電導(dǎo)體(26)以將電解電流供應(yīng)到所述至少一個陽極塊(10)，其特征在于該陽極組件完全被包含在該封閉腔(22)內(nèi)，且可移動電導(dǎo)體(26)和該陽極支撐(8)之間的電連接被制作在該封閉腔(22)內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解池(I)，其特征在于，該電導(dǎo)體(26)延伸到該封閉腔(22)內(nèi)、在該陽極塊(10)通過該開口移動期間由該陽極塊(10)的頂部限定的空間外面。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電解池(I)，其特征在于，該封閉腔(22)包括一個作為蓋的頂部部分(220)，所述頂部部分(220)是可移動的以允許該陽極組件被取出。4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的電解池(I)，其特征在于該電導(dǎo)體(26)是可移動的且該封閉腔(22)包括一個具有窗(232)的固定部分(230)，該可移動電導(dǎo)體(26)通過該窗延伸，該可移動電導(dǎo)體(26)包括在該封閉腔(22)外面延伸的第一部分(262)和在該封閉腔(22)內(nèi)延伸的第二部分(260)，該第二部分電連接到該陽極支撐(8)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解池(I)，其特征在于，該電解池(I)包括密封裝置以防止在電解反應(yīng)期間生成的氣體經(jīng)由該可移動電導(dǎo)體(26)穿過的該窗(232)離開該封閉腔(22)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解池(I)，其特征在于，該可移動電導(dǎo)體(26)以大體上豎向的方式穿過該封閉腔(22)的該固定部分(230)，并且所述密封裝置包括一個圍繞該可移動電導(dǎo)體(26)的動態(tài)密封件(32)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電解池(I)，其特征在于，該可移動電導(dǎo)體(26)穿過該固定部分(230)的水平部分。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電解池(I)，其特征在于，該可移動電導(dǎo)體(26)在該第二部分(260)和該第一部分(262)之間包括一個具有不變截面的直的密封部分(261)。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解池(I)，其特征在于，該可移動電導(dǎo)體(26)以大體上水平的方式穿過該封閉腔(22)的該固定部分(230)，并且該密封裝置包括一個密封部件(34)，該密封部件被配置成完全關(guān)閉該固定部分(230)的該窗(232)，不管該可移動電導(dǎo)體(26)在何位置通過該窗(232)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電解池(I)，其特征在于，該密封部件(34)圍繞該可移動電導(dǎo)體(26)且與該可移動電導(dǎo)體(26)相互依存地安裝。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電解池(I)，其特征在于，該密封部件(34)是一個在大體上平行于它穿過的該固定部分(230)的平面上延伸的金屬板。12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的電解池(I)，其特征在于，一個補(bǔ)償部件被布置在該密封部件(34)和該可移動電導(dǎo)體(26)之間。13.根據(jù)權(quán)利要求10到12中任一項(xiàng)所述的電解池(I)，其特征在于，該電解池(I)包括用于引導(dǎo)該密封部件(34)移動的裝置，所述引導(dǎo)裝置包括兩個大體上矩形的框架(40)，所述兩個大體上矩形的框架被固定在該封閉腔(22)的該固定部分(230)以圍繞該固定部分(230)的該窗(232)且相對于彼此布置以在它們之間限定一個空間，該密封部件(34)被設(shè)計(jì)為在該空間內(nèi)滑動，該電解池(I)還包括插入在所述兩個框架(40)之間的用于膨脹補(bǔ)償?shù)哪?014.根據(jù)權(quán)利要求1到13中任一項(xiàng)所述的電解池(I)，其特征在于，該電導(dǎo)體(26)是不可變形的剛性電導(dǎo)體。15.根據(jù)權(quán)利要求1到14中任一項(xiàng)所述的電解池(I)，其特征在于，該陽極組件由該電導(dǎo)體(26)支撐且經(jīng)由該電導(dǎo)體(26)被移動。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電解池(I)，其特征在于，該電解池(I)包括用于在大體上豎向移動上移動該電導(dǎo)體(26)的移動裝置，所述移動裝置整體地被布置在該封閉腔(22)外面。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電解池(I)，其特征在于，所述移動裝置是專門地與作為用于該陽極組件的支撐的該可移動電導(dǎo)體(26)相關(guān)的起重器(42)。18.根據(jù)權(quán)利要求1到17中任一項(xiàng)所述的電解池(I)，其特征在于，該電導(dǎo)體不在所述陽極組件上面與其正對地延伸。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電解池(I)，其特征在于，該可移動電導(dǎo)體(26)被布置在該陽極組件的該陽極支撐(8)的下面。20.根據(jù)權(quán)利要求4到19中任一項(xiàng)所述的電解池(I)，其特征在于，該封閉腔(22)的該頂部部分(220)擱置在該封閉腔(22)的該固定部分(230)上。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電解池(I)，其特征在于，該固定部分(230)限定了一個大體上矩形的水平開口且該頂部部分(220)大體上水平地?cái)R置在該固定部分(230)上。22.根據(jù)權(quán)利要求20到21中任任一項(xiàng)所述的電解池(I)，其特征在于，該頂部部分(220)可以包括大體上縱向且彼此平行的多個相鄰的罩(222)，所述多個相鄰的罩在該電解池(I)的兩個相對的縱向邊緣之間在該電解池(I)的大體上橫向方向上延伸。23.根據(jù)權(quán)利要求20到22中任一項(xiàng)所述的電解池(I)，其特征在于，該封閉腔(22)的該固定部分(220)包括一個圍繞且在由該槽殼(2)和該內(nèi)襯(4)限定的開口上面大體上豎向延伸的豎向部分。24.根據(jù)權(quán)利要求1到23中任一項(xiàng)所述的電解池(I)，其特征在于，該電解池(I)包括將該陽極支撐固定到該電導(dǎo)體(26)上的裝置，所述固定裝置完全被包含在該封閉腔(22)內(nèi)部。25.根據(jù)權(quán)利要求1到24中任一項(xiàng)所述的電解池(I)，其特征在于，該電解池(I)包括多個陽極組件以及對每個陽極組件包括至少一個電連接到該陽極支撐(8)的電導(dǎo)體(26)。26.根據(jù)權(quán)利要求1到25中任一項(xiàng)所述的電解池(I)，其特征在于，該陽極支撐(8)包括一個在該電解池(I)的兩個相對的縱向邊緣之間大體上水平延伸的棒(80)。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的電解池(I)，其特征在于，該棒(80)的相對末端的每個電連接到一個電導(dǎo)體(26)。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的電解池(I)，其特征在于，該棒(80)的相對末端的每個被該電導(dǎo)體(26)支撐且經(jīng)由該電導(dǎo)體(26)被移動。29.根據(jù)權(quán)利要求1到28中任一項(xiàng)所述的電解池(I)，其特征在于，該可移動電導(dǎo)體(26)有一個具有多邊形截面的部分。30.包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求1到29中任一項(xiàng)所述的電解池(I)的鋁廠。
【文檔編號】C25C3/10GK105934538SQ201580005916
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2015年1月23日
【發(fā)明人】O·馬丁, C·杜瓦, S·瑞納烏迪爾, B·巴德特
【申請人】力拓艾爾坎國際有限公司