EA 027479B1 20170731 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2017\PDF/027479 Полный текст описания [**] EA201391015 20120202 Регистрационный номер и дата заявки GB1102023.7 20110204 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок GB2012/050219 Номер международной заявки (PCT) WO2012/104640 20120809 Номер публикации международной заявки (PCT) EAB1 Код вида документа [PDF] eab21707 Номер бюллетеня [**] СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИЗА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА Название документа [8] C25C 7/00 Индексы МПК [GB] Райт Аллен Ричард Сведения об авторах [GB] МЕТАЛИСИЗ ЛИМИТЕД Сведения о патентообладателях [GB] МЕТАЛИСИЗ ЛИМИТЕД Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea000027479b*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Установка для электрохимического восстановления твердого сырья, содержащая контейнер для расплава соли; анодный узел, содержащий по меньшей мере один анод, который в процессе работы установки находится в контакте с расплавом соли; катод с возможностью загрузки его твердым сырьем и устройство перемещения катода, предназначенное для установления и перемещения катода таким образом, что при применении установки катод и твердое сырье находятся в контакте с расплавом соли и перемещаются мимо анодного узла.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что устройство перемещения катода способно опускать катод в контейнер в месте загрузки перед перемещением катода мимо анодного узла.

3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что устройство перемещения катода способно поднимать катод из контейнера в месте выгрузки после перемещения катода мимо анодного узла, необязательно поднимая катод в камеру с инертной атмосферой.

4. Установка по п.2 или 3, отличающаяся тем, что место загрузки находится на расстоянии от места выгрузки.

5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что анодный узел установлен между местом загрузки и местом выгрузки.

6. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что катод установлен с возможностью перемещения ниже анодного узла между местом загрузки и местом выгрузки.

7. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что контейнер содержит основание, и устройство перемещения катода выполнено с возможностью перемещения катода между анодным узлом и основанием контейнера, причем необязательно либо катод, либо катодный узел, содержащий катод, находится в контакте с основанием контейнера.

8. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что установка имеет возможность подсоединения к источнику питания для приложения потенциала между анодом (анодами) и катодом таким образом, что твердое сырье, загруженное на катод, восстанавливается по мере того, как с помощью устройства перемещения катода катод перемещается мимо анодного узла; при этом источник питания представляет собой источник питания постоянного тока.

9. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что катод содержит электропроводный горизонтально ориентированный желоб, предназначенный для перенесения твердого сырья.

10. Установка по п.9, отличающаяся тем, что желоб изготовлен из немагнитного материала, такого как нержавеющая сталь.

11. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что анодный узел содержит ряд углеродных анодов, которые находятся на расстоянии друг от друга в горизонтальном направлении.

12. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что положение каждого анода может настраиваться для регулирования расстояний между каждым анодом и катодом.

13. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что контейнер содержит периферийную стенку, которая включает боковую стенку, при этом образуется промежуток между боковой стенкой и анодным узлом, причем устройство перемещения катода содержит опору катода, предназначенную для поддержания катода таким образом, что, когда катод установлен в контейнер для проведения электрохимического восстановления сырья, опора катода проходит через этот промежуток, и верхний конец опоры катода выходит наружу из расплава соли.

14. Установка по п.13, отличающаяся тем, что боковая стенка является одной из двух параллельных боковых стенок, и промежуток является одним из двух промежутков, каждый из которых образуется между соответствующей одной из боковых стенок и анодным узлом, причем опора катода является одной из двух опор катода, предназначенных для удержания катода, каждая из которых проходит через соответствующий один из промежутков в процессе электрохимического восстановления.

15. Установка по п.13 или 14, отличающаяся тем, что опора катода является электропроводной для приложения катодного потенциала к катоду.

16. Установка по пп.13, 14 или 15, отличающаяся тем, что устройство перемещения катода содержит приводное устройство, предназначенное для сцепления с опорой (опорами) катода так, чтобы перемещать опору (опоры) катода вдоль промежутка (промежутков) между боковой стенкой (боковыми стенками) и анодным узлом и чтобы перемещать катод мимо анодного узла предпочтительно от места загрузки к месту выгрузки.

17. Установка по п.16, отличающаяся тем, что приводное устройство содержит опорный рельс катода, который проходит вдоль каждого из промежутков, причем опора или каждая из опор катода сцепляется с соответствующим рельсом для установки катода на место.

18. Установка по п.17, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна из опор катода и рельс, который соответствует ей, являются электропроводными и находятся в электрическом контакте друг с другом, например, с помощью скользящего контакта, причем катодный потенциал может быть приложен к катоду путем подведения напряжения к электропроводному рельсу.

19. Установка по любому из пп.13-18, отличающаяся тем, что она содержит термоизоляционный участок, который относится по меньшей мере к одной из опор катода для, по меньшей мере, частичного уплотнения части соответствующего промежутка в области опоры катода.

20. Установка по п.19, отличающаяся тем, что термоизоляционный участок находится на расстоянии от расплава соли.

21. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что на поверхности расплава соли обеспечивается термоизоляционный материал в виде порошка или гранул, который имеет плотность, меньшую чем плотность расплава соли.

22. Установка по любому из пп.13-21, отличающаяся тем, что опора (опоры) катода имеет такую форму, чтобы находиться на расстоянии от смежной боковой стенки контейнера и любого расплава соли, застывшей на боковой стенке.

23. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что устройство перемещения катода содержит транспортер или систему с цепным приводом, например, предназначенные для перемещения каждой из опор катода.

24. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что устройство перемещения катода выполнено с возможностью временной остановки и/или перемещения катода в обратном направлении, например, так, чтобы смешать или перемешать расплав соли.

25. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что катод содержит выступ или ковш, который выступает вниз, преимущественно расположенный так, чтобы находиться в контакте с основанием контейнера или в непосредственной близости к нему, когда катод устанавливается между анодным узлом и основанием контейнера.

26. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что длина контейнера больше, чем его ширина, и направление движения катода в процессе электрохимического восстановления является параллельным длине контейнера, причем в процессе загрузки и/или выгрузки катода в или из контейнера катод проходит над боковой стороной контейнера.

27. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что катод загружается в контейнер и/или извлекается из контейнера в направлении, перпендикулярном направлению движения катода в процессе электрохимического восстановления.

28. Установка по п.26 или 27, отличающаяся тем, что анодный узел удерживается с помощью рамы, которая проходит выше контейнера, в значительной степени параллельно направлению движения катода в процессе электрохимического восстановления.

29. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что катод является одним из множества катодов, которые могут быть последовательно загружены в контейнер, перенося твердое сырье, перемещены мимо анодного узла с разностью потенциалов, приложенной между анодным узлом и каждым катодом так, чтобы осуществить восстановление сырья, и извлечены из контейнера, перенося восстановленное сырье.

30. Установка по п.29, отличающаяся тем, что два или более из множества катодов могут быть перемещены мимо анодного узла одновременно.

31. Установка по п.8, отличающаяся тем, что источник питания представляет собой источник питания постоянного тока.

32. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что она сконструирована путем модификации существующей ранее установки для производства алюминия, например установки Холла-Эру.

33. Установка по п.32, отличающаяся тем, что указанная установка сконструирована путем удаления анодов из существующей ранее установки для производства алюминия так, чтобы обеспечить место загрузки катода и/или место выгрузки катода.

34. Установка по п.32 или 33, отличающаяся тем, что существующая ранее установка для производства алюминия содержит три или более контейнеров, каждый из которых имеет длину между его концами, которая является большей, чем его ширина между его боковыми сторонами, причем контейнеры расположены бок о бок, в которой установка для производства алюминия модифицирована путем удаления каждого третьего контейнера так, чтобы обеспечить возможность загрузки и извлечения катодов в контейнеры, которые остались, с боковых сторон контейнеров.

35. Способ электрохимического восстановления твердого сырья в контейнере, содержащем расплав соли и анодный узел, содержащий один или более анодов, которые удерживаются так, что каждый из анодов находится в контакте с расплавом соли; включающий следующие шаги: загрузка катода твердым сырьем и перемещение катода мимо анодного узла при пропускании тока между катодом и анодом (анодами) так, чтобы восстановить сырье.

36. Способ по п.35, отличающийся тем, что в нем, по меньшей мере, нижний конец каждого из анодов находится в контакте с расплавом соли, причем перемещение катода мимо анодного узла включает перемещение катода ниже анодного узла.

37. Способ по п.35 или 36, отличающийся тем, что указанный способ включает шаг загрузки катода в расплав соли в месте загрузки и извлечение катода из расплава соли в месте выгрузки после перемещения мимо анодного узла.

38. Способ по п.37, отличающийся тем, что место загрузки находится на расстоянии от места выгрузки.

39. Способ по п.37 или 38, отличающийся тем, что анодный узел устанавливается между местом загрузки и местом выгрузки, и/или место загрузки находится на первом конце анодного узла, и место выгрузки находится на втором конце анодного узла.

40. Способ по п.35 или 39, отличающийся тем, что он включает шаг настройки высоты одного или более анодов для регулирования расстояния между каждым анодом и катодом.

41. Способ по любому из пп.35-40, отличающийся тем, что он включает загрузку катодов, которые следуют друг за другом, сырьем и перемещение катодов, которые следуют друг за другом, мимо анодного узла с осуществлением непрерывного процесса восстановления твердого сырья.

42. Способ по любому из пп.35-41, отличающийся тем, что устройство перемещения катода содержит опору катода, которая сцепляется с катодом и проходит в направлении вверх из расплава соли, и включает шаг работы устройства перемещения катода для перемещения катода мимо анодного узла.

43. Способ по любому из пп.35-42, отличающийся тем, что он включает шаг регулирования движения катода мимо анодного узла так, чтобы временно остановить и/или обратить движение катода, например, для взбалтывания или перемешивания расплава соли.

44. Способ по любому из пп.35-43, отличающийся тем, что он включает шаг перемещения катода мимо анодного узла, при этом катод содержит выступающий вниз выступ, ковш или фланец, который находится в контакте или устанавливается вблизи основания контейнера и удаляет или перемещает загрязняющие вещества в области основания контейнера.

45. Способ по любому из пп.35-44, отличающийся тем, что он включает шаг перемещения катода под углом или перпендикулярно направлению его движения мимо анодного узла, например, для того, чтобы усилить поток расплава соли вокруг катода и/или сырья.

46. Способ по любому из пп.35-45, отличающийся тем, что он включает шаг поднятия или опускания катода в то время, когда он находится ниже анодного узла, например, для того, чтобы усилить поток расплава соли вокруг катода и/или сырья.

47. Способ переоборудования алюминиевого электролизера в электролизер для восстановления твердого сырья электролизом расплава соли, который включает шаги удаления анодов, которые являются смежными с каждым концом электролизера, для того, чтобы обеспечить пространство для предоставления места загрузки, предназначенного для загрузки в электролизер катодов, которые переносят твердое сырье, и места выгрузки, предназначенного для извлечения катодов, которые переносят восстановленное сырье, и установление устройства перемещения катода, предназначенного для перемещения катодов от места загрузки к месту выгрузки мимо анодов, которые были оставлены в электролизере.

48. Способ по п.47, отличающийся тем, что указанный алюминиевый электролизер предназначен для производства алюминия с использованием способа Холла-Эру.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

1. Установка для электрохимического восстановления твердого сырья, содержащая контейнер для расплава соли; анодный узел, содержащий по меньшей мере один анод, который в процессе работы установки находится в контакте с расплавом соли; катод с возможностью загрузки его твердым сырьем и устройство перемещения катода, предназначенное для установления и перемещения катода таким образом, что при применении установки катод и твердое сырье находятся в контакте с расплавом соли и перемещаются мимо анодного узла.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что устройство перемещения катода способно опускать катод в контейнер в месте загрузки перед перемещением катода мимо анодного узла.

3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что устройство перемещения катода способно поднимать катод из контейнера в месте выгрузки после перемещения катода мимо анодного узла, необязательно поднимая катод в камеру с инертной атмосферой.

4. Установка по п.2 или 3, отличающаяся тем, что место загрузки находится на расстоянии от места выгрузки.

5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что анодный узел установлен между местом загрузки и местом выгрузки.

6. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что катод установлен с возможностью перемещения ниже анодного узла между местом загрузки и местом выгрузки.

7. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что контейнер содержит основание, и устройство перемещения катода выполнено с возможностью перемещения катода между анодным узлом и основанием контейнера, причем необязательно либо катод, либо катодный узел, содержащий катод, находится в контакте с основанием контейнера.

8. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что установка имеет возможность подсоединения к источнику питания для приложения потенциала между анодом (анодами) и катодом таким образом, что твердое сырье, загруженное на катод, восстанавливается по мере того, как с помощью устройства перемещения катода катод перемещается мимо анодного узла; при этом источник питания представляет собой источник питания постоянного тока.

9. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что катод содержит электропроводный горизонтально ориентированный желоб, предназначенный для перенесения твердого сырья.

10. Установка по п.9, отличающаяся тем, что желоб изготовлен из немагнитного материала, такого как нержавеющая сталь.

11. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что анодный узел содержит ряд углеродных анодов, которые находятся на расстоянии друг от друга в горизонтальном направлении.

12. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что положение каждого анода может настраиваться для регулирования расстояний между каждым анодом и катодом.

13. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что контейнер содержит периферийную стенку, которая включает боковую стенку, при этом образуется промежуток между боковой стенкой и анодным узлом, причем устройство перемещения катода содержит опору катода, предназначенную для поддержания катода таким образом, что, когда катод установлен в контейнер для проведения электрохимического восстановления сырья, опора катода проходит через этот промежуток, и верхний конец опоры катода выходит наружу из расплава соли.

14. Установка по п.13, отличающаяся тем, что боковая стенка является одной из двух параллельных боковых стенок, и промежуток является одним из двух промежутков, каждый из которых образуется между соответствующей одной из боковых стенок и анодным узлом, причем опора катода является одной из двух опор катода, предназначенных для удержания катода, каждая из которых проходит через соответствующий один из промежутков в процессе электрохимического восстановления.

15. Установка по п.13 или 14, отличающаяся тем, что опора катода является электропроводной для приложения катодного потенциала к катоду.

16. Установка по пп.13, 14 или 15, отличающаяся тем, что устройство перемещения катода содержит приводное устройство, предназначенное для сцепления с опорой (опорами) катода так, чтобы перемещать опору (опоры) катода вдоль промежутка (промежутков) между боковой стенкой (боковыми стенками) и анодным узлом и чтобы перемещать катод мимо анодного узла предпочтительно от места загрузки к месту выгрузки.

17. Установка по п.16, отличающаяся тем, что приводное устройство содержит опорный рельс катода, который проходит вдоль каждого из промежутков, причем опора или каждая из опор катода сцепляется с соответствующим рельсом для установки катода на место.

18. Установка по п.17, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна из опор катода и рельс, который соответствует ей, являются электропроводными и находятся в электрическом контакте друг с другом, например, с помощью скользящего контакта, причем катодный потенциал может быть приложен к катоду путем подведения напряжения к электропроводному рельсу.

19. Установка по любому из пп.13-18, отличающаяся тем, что она содержит термоизоляционный участок, который относится по меньшей мере к одной из опор катода для, по меньшей мере, частичного уплотнения части соответствующего промежутка в области опоры катода.

20. Установка по п.19, отличающаяся тем, что термоизоляционный участок находится на расстоянии от расплава соли.

21. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что на поверхности расплава соли обеспечивается термоизоляционный материал в виде порошка или гранул, который имеет плотность, меньшую чем плотность расплава соли.

22. Установка по любому из пп.13-21, отличающаяся тем, что опора (опоры) катода имеет такую форму, чтобы находиться на расстоянии от смежной боковой стенки контейнера и любого расплава соли, застывшей на боковой стенке.

23. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что устройство перемещения катода содержит транспортер или систему с цепным приводом, например, предназначенные для перемещения каждой из опор катода.

24. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что устройство перемещения катода выполнено с возможностью временной остановки и/или перемещения катода в обратном направлении, например, так, чтобы смешать или перемешать расплав соли.

25. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что катод содержит выступ или ковш, который выступает вниз, преимущественно расположенный так, чтобы находиться в контакте с основанием контейнера или в непосредственной близости к нему, когда катод устанавливается между анодным узлом и основанием контейнера.

26. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что длина контейнера больше, чем его ширина, и направление движения катода в процессе электрохимического восстановления является параллельным длине контейнера, причем в процессе загрузки и/или выгрузки катода в или из контейнера катод проходит над боковой стороной контейнера.

27. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что катод загружается в контейнер и/или извлекается из контейнера в направлении, перпендикулярном направлению движения катода в процессе электрохимического восстановления.

28. Установка по п.26 или 27, отличающаяся тем, что анодный узел удерживается с помощью рамы, которая проходит выше контейнера, в значительной степени параллельно направлению движения катода в процессе электрохимического восстановления.

29. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что катод является одним из множества катодов, которые могут быть последовательно загружены в контейнер, перенося твердое сырье, перемещены мимо анодного узла с разностью потенциалов, приложенной между анодным узлом и каждым катодом так, чтобы осуществить восстановление сырья, и извлечены из контейнера, перенося восстановленное сырье.

30. Установка по п.29, отличающаяся тем, что два или более из множества катодов могут быть перемещены мимо анодного узла одновременно.

31. Установка по п.8, отличающаяся тем, что источник питания представляет собой источник питания постоянного тока.

32. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что она сконструирована путем модификации существующей ранее установки для производства алюминия, например установки Холла-Эру.

33. Установка по п.32, отличающаяся тем, что указанная установка сконструирована путем удаления анодов из существующей ранее установки для производства алюминия так, чтобы обеспечить место загрузки катода и/или место выгрузки катода.

34. Установка по п.32 или 33, отличающаяся тем, что существующая ранее установка для производства алюминия содержит три или более контейнеров, каждый из которых имеет длину между его концами, которая является большей, чем его ширина между его боковыми сторонами, причем контейнеры расположены бок о бок, в которой установка для производства алюминия модифицирована путем удаления каждого третьего контейнера так, чтобы обеспечить возможность загрузки и извлечения катодов в контейнеры, которые остались, с боковых сторон контейнеров.

35. Способ электрохимического восстановления твердого сырья в контейнере, содержащем расплав соли и анодный узел, содержащий один или более анодов, которые удерживаются так, что каждый из анодов находится в контакте с расплавом соли; включающий следующие шаги: загрузка катода твердым сырьем и перемещение катода мимо анодного узла при пропускании тока между катодом и анодом (анодами) так, чтобы восстановить сырье.

36. Способ по п.35, отличающийся тем, что в нем, по меньшей мере, нижний конец каждого из анодов находится в контакте с расплавом соли, причем перемещение катода мимо анодного узла включает перемещение катода ниже анодного узла.

37. Способ по п.35 или 36, отличающийся тем, что указанный способ включает шаг загрузки катода в расплав соли в месте загрузки и извлечение катода из расплава соли в месте выгрузки после перемещения мимо анодного узла.

38. Способ по п.37, отличающийся тем, что место загрузки находится на расстоянии от места выгрузки.

39. Способ по п.37 или 38, отличающийся тем, что анодный узел устанавливается между местом загрузки и местом выгрузки, и/или место загрузки находится на первом конце анодного узла, и место выгрузки находится на втором конце анодного узла.

40. Способ по п.35 или 39, отличающийся тем, что он включает шаг настройки высоты одного или более анодов для регулирования расстояния между каждым анодом и катодом.

41. Способ по любому из пп.35-40, отличающийся тем, что он включает загрузку катодов, которые следуют друг за другом, сырьем и перемещение катодов, которые следуют друг за другом, мимо анодного узла с осуществлением непрерывного процесса восстановления твердого сырья.

42. Способ по любому из пп.35-41, отличающийся тем, что устройство перемещения катода содержит опору катода, которая сцепляется с катодом и проходит в направлении вверх из расплава соли, и включает шаг работы устройства перемещения катода для перемещения катода мимо анодного узла.

43. Способ по любому из пп.35-42, отличающийся тем, что он включает шаг регулирования движения катода мимо анодного узла так, чтобы временно остановить и/или обратить движение катода, например, для взбалтывания или перемешивания расплава соли.

44. Способ по любому из пп.35-43, отличающийся тем, что он включает шаг перемещения катода мимо анодного узла, при этом катод содержит выступающий вниз выступ, ковш или фланец, который находится в контакте или устанавливается вблизи основания контейнера и удаляет или перемещает загрязняющие вещества в области основания контейнера.

45. Способ по любому из пп.35-44, отличающийся тем, что он включает шаг перемещения катода под углом или перпендикулярно направлению его движения мимо анодного узла, например, для того, чтобы усилить поток расплава соли вокруг катода и/или сырья.

46. Способ по любому из пп.35-45, отличающийся тем, что он включает шаг поднятия или опускания катода в то время, когда он находится ниже анодного узла, например, для того, чтобы усилить поток расплава соли вокруг катода и/или сырья.

47. Способ переоборудования алюминиевого электролизера в электролизер для восстановления твердого сырья электролизом расплава соли, который включает шаги удаления анодов, которые являются смежными с каждым концом электролизера, для того, чтобы обеспечить пространство для предоставления места загрузки, предназначенного для загрузки в электролизер катодов, которые переносят твердое сырье, и места выгрузки, предназначенного для извлечения катодов, которые переносят восстановленное сырье, и установление устройства перемещения катода, предназначенного для перемещения катодов от места загрузки к месту выгрузки мимо анодов, которые были оставлены в электролизере.

48. Способ по п.47, отличающийся тем, что указанный алюминиевый электролизер предназначен для производства алюминия с использованием способа Холла-Эру.


Евразийское 027479 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.07.31
(21) Номер заявки 201391015
(22) Дата подачи заявки
2012.02.02
(51) Int. Cl. C25C 7/00 (2006.01)
(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИЗА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА
(31) 1102023.7 (56) US-A1-2005050989
(32) 20110204 US-A1-2006226027
(32) GB 4 US-A1-2006191799
(33) GB GB-A-1361709
(43) 2014.11.28
(86) PCT/GB2012/050219
(87) WO 2012/104640 2012.08.09
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
МЕТАЛИСИЗ ЛИМИТЕД (GB)
(72) Изобретатель:
Райт Аллен Ричард (GB)
(74) Представитель:
Нилова М.И. (RU)
(57) Способ и установка относятся к электрохимическому восстановлению твердого сырья (20) с целью получения продукта. Контейнер (2) заполнен расплавленной солью (6), и один или более анодов (14) находятся в контакте с расплавленной солью. Катод (18) загружается сырьем и сцепляется с устройством перемещения (22, 36, 40), которое устанавливает и перемещает катод мимо анода (анодов), в то время когда катод и сырье находятся в контакте с расплавленной солью. По мере перемещения катода мимо анода (анодов) напряжение, приложенное между катодом и анодом (анодами), способствует электрохимическому восстановлению твердого сырья с образованием продукта.
Изобретение относится к способу и установке для электролиза, а также к продукту электролиза, в частности к способу и установке для непрерывного электролиза твердого сырья с целью получения твердого продукта и к твердому продукту.
Электровосстановление или электроразложение является способом переработки твердого сырья, которое содержит металл или полуметалл и другое вещество, предназначенным для частичного или полного удаления вещества и получения твердого продукта. (В данном документе для краткости термин "металл" будет использован с целью охватить металлы и полуметаллы в контексте сырья и продукта). Сырье преимущественно содержит сложное соединение, промежуточное между металлом и веществом, но может также быть и в другой форме, такой как твердый раствор вещества в металле. Способ может также быть назван электрораскислением, особенно в тех случаях, когда веществом, которое должно быть удалено из сырья, является кислород, например, если сырьем является оксид металла. Сырье может содержать два или более металлов, например в виде смеси металлов или металлических сложных соединений, и продукт может затем содержать сплав или интерметаллическое сложное соединение, которое состоит из двух или более металлов.
При электровосстановлении, как описано в документах прототипов, таких как документы под номерами WO 99/64638, WO 02/066711, WO 03/002785, WO 03/016594 и WO 03/076690, сырье приводится в контакт с расплавом расплавленной соли и подсоединяется катодно к источнику питания. Анод также приводится в контакт с расплавом и подсоединяется к источнику питания. Как описано, например, в документе под номером WO 99/64638, при приложении катодного потенциала к сырью вещество растворяется в расплаве и переносится через расплав к аноду. В другом прототипе, таком как документ под номером WO 03/076690, описан механизм электровосстановления, в котором химически активный металл, такой как кальций, получается электролитическим способом из расплава на катоде и химически восстанавливает сырье в виде кальциотермического восстановления. С целью обобщения в данном документе термин "электровосстановление" будет применяться с целью охвата любого такого механизма для электролитического восстановления твердого сырья. Большинство описаний прототипов электровосстановления включает электровосстановление твердого оксида титана или других оксидов металлов в расплаве на основе кальция, который содержит смесь хлорида кальция и оксида кальция, для удаления кислорода из оксида металла и получения таким способом твердого металла.
В большинстве публикаций, которые относятся к прототипам способов электровосстановления, описаны групповые способы, однако для коммерческого способа производства металла, сплава или интерметаллического продукта в больших объемах может быть необходимым реализовать непрерывный способ вместо группового. Были осуществлены попытки разработать такой способ, как описано в документах под номерами WO 2004/053201, WO 2004/113593, WO 2005/031041 и WO 2005/038092.
В документе под номером WO 2004/053201 сырье в виде пелет или порошка засыпалось в электролизер, который содержал расплавленную соль, или на катод в форме поворотной горизонтальной пластины, погруженной в соль, или в один конец поворотного винта Архимеда или шнека, погруженных в расплав. Поворотные пластина или винт перемещали сырье через расплавленную соль в процессе электровосстановления с целью получения восстановленного продукта. Затем было описано, что продукт непрерывно или полунепрерывно удалялся из расплава, однако способ для осуществления этого не описывался. В документах под номерами WO 2004/113593, WO 2005/031041 и WO 2005/038092 сырье в виде пелет или порошка снова засыпалось в электролизер, который содержал расплавленную соль. В данном случае засыпанное сырье собиралось на погруженной в расплавленную соль пластине катода, которая колебалась или вибрировала. Пластина катода была ориентирована горизонтально или наклонена вниз, и вызвалось перемещение сырья через пластину катода путем колебания или вибрации пластины катода. Сырье восстанавливалось электролитическим способом по мере перемещения через пластину катода, пока восстановленный продукт не падал с края пластины катода и в поддон, расположенный в нижней части контейнера с расплавленной солью, в котором наклоненный в направлении вверх шнек был приспособлен для собирания пелет продукта с нижнего края поддона и транспортировки пелет прочь от электролизера.
В данных предложенных способах существует ряд проблем с точки зрения практического применения, таких как необходимость использования сложных механических структур, которые погружаются в химически агрессивную и разъедающую среду расплава расплавленной соли, который имеет высокую температуру, и они не были успешно воплощены.
Изобретением ставится цель решить проблему предоставления эффективного и рентабельного способа и установки для непрерывного электровосстановления твердофазного сырья.
Сущность изобретения
Изобретением предоставляется установка, способ и продукт, как определено в приложенной независимой формуле изобретения, на которую сейчас должна быть сделана ссылка. Предпочтительные или полезные характерные особенности изобретения излагаются в зависимых дополнительных пунктах формулы изобретения.
Первым аспектом изобретения может, таким образом, предоставляться установка для электрохимического восстановления твердого сырья. Установка содержит контейнер для расплавленной соли, кон
тейнер предпочтительным образом имеет основание и периферийную стенку, которая простирается в направлении вверх от основания. Анодный узел содержит один или более анодов, и в процессе использования установки, когда контейнер содержит расплавленную соль, анод или аноды находятся в контакте с расплавленной солью, например, будучи по меньшей мере частично погруженными в расплавленную соль. Предоставляется катод, который может быть загружен сырьем, например, имея верхнюю поверхность, которая в значительной мере является горизонтальной при использовании установки таким образом, что твердое сырье может быть загружено на верхнюю поверхность. Катод может перемещаться в контейнере с помощью устройства перемещения катода таким образом, что в процессе использования катод и сырье находятся в контакте с расплавленной солью и могут быть перемещены мимо анодного узла, например путем перемещения их ниже анодного узла или между анодным узлом и основанием контейнера. Катод или компонент катодного узла, который содержит катод, может находиться в контакте с основанием или стенкой контейнера временно или постоянно по мере того, как он перемещается мимо анодного узла.
Непрерывный процесс электровосстановления может затем быть предпочтительным образом воплощен путем перемещения множества подобных катодов мимо анодного узла друг за другом. Для ясности, однако, в нижеследующем описании сначала будет рассматриваться манипулирование одним таким катодом.
По мере того как катод и сырье проходят мимо анода (анодов) анодного узла, напряжение, приложенное между анодом (анодами) и катодом с помощью источника питания, приводит к восстановлению твердого сырья до твердого продукта, или восстановленного сырья. Конкретный механизм электролитического восстановления не является характерной особенностью изобретения и может варьироваться в зависимости от рабочих условий в электролизере. Как отмечается выше, в прототипе описан более чем один потенциальный механизм для электролитического восстановления твердого сырья, и изобретатель не рассматривает то, что данное изобретение должно ограничиваться любым одним из этих потенциальных механизмов. В процессе работы электролизера, в котором воплощено данное изобретение, является возможным даже то, что более чем один такой механизм может работать одновременно или на разных стадиях восстановления сырья. Термин "электровосстановление", таким образом, используется в данном документе с целью охвата любого подходящего электролитического механизма или механизмов.
Предпочтительным образом катод загружается сырьем, например, на станции загрузки сырья, перед погружением в расплавленную соль. С помощью устройства перемещения катода катод, загруженный сырьем, может затем опускаться в контейнер в месте загрузки перед перемещением катода мимо анодного узла с целью электровосстановления сырья для образования. С помощью устройства перемещения катода катод и твердый продукт, который переносится катодом, могут затем подниматься из контейнера в месте выгрузки. В предпочтительном варианте воплощения катод может подниматься из расплавленной соли в инертную атмосферу в месте выгрузки, для того чтобы воспрепятствовать протеканию реакции между продуктом и воздухом при высокой температуре, при которой продукт извлекается из расплавленной соли. Инертной атмосферой может быть, например, аргон или азот, которые содержатся преимущественно в камере или под колпаком. Продукт может выдерживаться в инертной атмосфере, пока он не охлаждается в достаточной мере для того, чтобы быть промытым с целью удаления любых остатков соли, которые контактируют с продуктом, и извлеченным на воздух.
Предпочтительно место выгрузки находится на расстоянии от места загрузки. Например, анодный узел может быть установлен между местом загрузки и местом выгрузки. Другими словами, место загрузки может находиться с первой стороны или на первом конце анодного узла, а место выгрузки может находиться со второй стороны или на втором конце анодного узла, расположенном на расстоянии или с противоположной стороны от первой стороны или конца. В предпочтительном варианте воплощения анодный узел может быть установлен выше центральной части контейнера, и место загрузки и место выгрузки могут находиться на противоположных концах контейнера таким образом, что катод может быть опущен в контейнер на первом конце контейнера, перемещен мимо анодного узла и поднят из контейнера на втором конце контейнера, который находится с противоположной стороны относительно первого конца.
Катод может предпочтительным образом иметь форму желоба для перенесения сырья, который имеет верхнюю поверхность, которая является в значительной мере горизонтальной в процессе использования, и, необязательно, содержит стенку или выступ на своем краю, который простирается вверх, с целью удержания сырья и (после электровосстановления) продукта на месте на катоде.
Сырье находится большей частью в виде пелет или частиц, которые могут быть загружены на или в катод просто насыпанием таким образом, что сырье располагается случайно или насыпью на или в катоде. Пелеты или частицы сырья являются преимущественно пористыми, что обеспечивает возможность доступа расплавленной соли в поры в сырье так, чтобы увеличить скорость электровосстановления. Пе-леты или частицы могут быть образованы из материала сырья, который имеет форму порошка, подходящим образом собранного или сформованного с целью образования пелет или частиц и при необходимости спеченного.
В предпочтительном варианте воплощения изобретения сырье подсоединяется к катоду, когда оно
восстанавливается с целью образования продукта. В данном случае сырье и/или продукт могут рассматриваться как часть катода для обработки в электролизере в процессе электровосстановления. Однако в данном документе термин "катод" будет использован при необходимости для обозначения проводящего элемента структуры катода, на или в который загружается сырье с целью электровосстановления, такого как электропроводный желоб в предпочтительном варианте воплощения, описанном выше.
Катод, который находится в контакте с сырьем, изготовлен преимущественно из немагнитного материала, такого как нержавеющая сталь или титан, для того чтобы уменьшить риск влияния магнитных полей, которые генерируются при протекании тока в процессе электровосстановления, на перемещение катода и устройство перемещения. Кроме того, материал катода должен быть преимущественно инертным в присутствии сырья и/или продукта, когда он погружен в расплавленную соль.
Анод(ы) анодного узла, которые находятся в контакте с расплавленной солью, могут быть изготовлены из инертного материала или могут быть изготовлены из расходного материала. Анод(ы) могут быть изготовлены из углерода. Положение каждого анода может настраиваться для регулирования расстояния между каждым анодом и катодом при прохождении катода мимо анода (анодов). Например, в варианте воплощения, в котором катод проходит ниже анодного узла, анодный узел может содержать ряд отделенных друг от друга по горизонтали анодов, каждый из которых является преимущественно независимо подвижным в вертикальном направлении. Это может быть важным, если расходный материал анода используется с целью настройки расстояния каждого анода от катода по мере того, как аноды используются в процессе электровосстановления.
Кроме средства настойки расстояния между анодом (анодами) и катодом, анод(ы) преимущественно удерживаются в стационарных положениях при перемещении катода мимо анода (анодов).
В предпочтительном варианте воплощения устройство перемещения катода может содержать одну или более опорных стоек катода, которые простираются в направлении вверх от катода таким образом, что, когда катод погружен в расплавленную соль, верхний конец каждой опорной стойки катода простирается выше поверхности расплавленной соли для взаимодействия с другими частями устройства перемещения катода так, чтобы обеспечить возможность установления и перемещения катода. Таким образом, множество частей устройства перемещения катода и, что важно, все такие части, которые двигаются друг относительно друга, могут преимущественно быть расположены вне расплавленной соли.
Контейнер для расплавленной соли может содержать основание и периферийную стенку, а также между периферийной стенкой и анодным узлом может задаваться промежуток. Одна или более опорных стоек катода могут простираться в направлении вверх через промежуток, когда катод находится на месте в расплавленной соли в процессе электровосстановления. В предпочтительном варианте воплощения контейнер может быть прямоугольным в горизонтальной проекции, имея две параллельные боковые стенки и промежуток, заданный между каждой боковой стенкой и анодным узлом, например, с противоположных сторон анодного узла. В таком случае катод может преимущественно поддерживаться с помощью двух опорных стоек катода, при этом каждая из них простирается через соответствующий один из промежутков.
Нижний конец каждой опорной стойки катода может сцепляться с катодом или поддерживать его, например катод в форме желоба, как описано выше, или катод любой другой формы, подходящей для удержания или перенесение сырья. В процессе электровосстановления нижний конец каждой опорной стойки катода может сцепляться с катодом, опорная стойка катода может простираться в направлении вверх наружу из расплавленной соли, и верхний конец опорной стойки катода может быть установлен выше расплавленной соли и/или выше периферийной стенки контейнера. Верхний конец опорной стойки катода может затем сцепляться с приводным устройством устройства перемещения катода так, чтобы перемещать опорную стойку катода в процессе электровосстановления таким образом, что катод перемещается мимо анода (анодов). Приводное устройство может также сцепляться с опорной стойкой (опорными стойками) катода так, чтобы обеспечить поднятие и опускание катода в процессе загрузки в расплавленную соль и извлечение из нее.
По меньшей мере одна опорная стойка катода, сцепленная с катодом, может быть электропроводной и находиться в электрическом контакте с катодом с целью подведения электрического тока к катоду. Опорная стойка катода может быть электрически изолирована от расплавленной соли с целью уменьшения утечки тока в расплавленную соль. Опорная стойка катода может, например, содержать сердцевину из проводящего металла, окруженную керамической оболочкой.
В предпочтительном варианте воплощения приводное устройство может содержать рельс, который простирается вдоль каждого промежутка между стенкой контейнера и анодным узлом. Каждая опорная стойка катода может сцепляться с соответствующим рельсом для установления катода на место. По меньшей мере один такой рельс может быть электропроводным и находиться в электрическом контакте с электропроводной опорной стойкой катода, например, с помощью скользящего контакта. Катодный потенциал может затем быть приложен к катоду путем прикладывания напряжения к электропроводному рельсу.
Катод и устройство перемещения катода преимущественно не содержат подвижных частей, которые подвергаются воздействию расплавленной соли. Катод может съемным образом сцепляться с уст
ройством перемещения катода, например, будучи съемным образом сцепляемым с одной или более опорными стойками катода устройства перемещения катода, однако, когда катод сцеплен с устройством перемещения катода, предпочтительным является то, что никакие компоненты катода или части устройства перемещения катода, которые подвергаются воздействию или погружаются в расплавленную соль, не должны двигаться друг относительно друга. Это может преимущественно привести к уменьшению или устранению проблемы коррозии или износа в катоде и частях устройства перемещения катода, погруженных в расплавленную соль.
Для проведения процесса электровосстановления необходимо поддерживать температуру расплавленной соли на наперед заданном значении температуры, как правило, между 850 и 1000°C или предпочтительно между 900 и 970°C. Для уменьшения потерь тепла из расплавленной соли может быть необходимой термоизоляция контейнера с расплавленной солью. Это может включать обеспечение термоизоляции внутри любых промежутков между стенкой контейнера и анодным узлом. Как описано выше, каждая опорная стойка катода может проходить через такой промежуток. Для обеспечения термоизоляции одна или более из опорных стоек катода могут содержать термоизоляционный брусок с целью, по меньшей мере, частичного заполнения части соответствующего промежутка в области опорной стойки катода. Каждый термоизоляционный брусок может преимущественно находиться на расстоянии от расплавленной соли в процессе электровосстановления для того, чтобы избежать коррозии бруска или загрязнения соли. Может быть необходимым использование гибкого изоляционного материала для обеспечения возможности приспособления к любым изменениям ширины промежутка, через который простирается опорная стойка катода.
Для создания дополнительной термоизоляции, а также для уменьшения любых проблем, связанных с коррозией боковых стенок контейнера, может быть необходимым обеспечить роботу установки для электровосстановления таким образом, чтобы на боковой стенке контейнера поддерживался твердый застывший слой расплавленной соли. Каждой опорной стойке катода может затем преимущественно быть придана форма таким образом, чтобы она находилась на расстоянии от любого затвердевшего слоя расплавленной соли на боковой стенке.
В альтернативном варианте воплощения изолирующий материал в виде порошка или гранул может быть помещен в виде слоя на поверхность расплавленной соли, например, это может быть керамический порошок с плотностью меньшей, чем плотность расплавленной соли.
Приводное устройство устройства перемещения катода может содержать механическую систему, предназначенную для перемещения каждой опорной стойки катода таким образом, что катод перемещается мимо анода (анодов) в процессе электровосстановления. Приводное устройство может, таким образом, содержать, например, транспортер или систему с цепным приводом с целью сцепления с каждой опорной стойкой катода и перемещения ее. Приводное устройство может быть регулируемым с целью варьирования скорости перемещения катода мимо анода и/или с целью осуществления временной остановки и/или обратного перемещения катода. Такое перемещение катода может быть использовано, например, для перемешивания или взбалтывания расплавленной соли.
Как отмечалось выше, катод и любые части устройства перемещения катода, которые испытывают воздействие расплавленной соли, предпочтительно не содержат подвижных частей. Таким образом, механическая система для перемещения каждой опорной стойки катода, как описано выше, предпочтительно не находится в контакте с расплавленной солью или находится на расстоянии от нее.
В случае необходимости катод может содержать один или более выступов или ковшей, которые простираются в направлении вниз, преимущественно скомпонованных так, чтобы находиться в контакте или в непосредственной близости к основанию контейнера в процессе электроразложения. Движение катода может затем приводить преимущественно к возмущению или удалению загрязняющих веществ из контейнера и, в частности, загрязняющих веществ, которые имеют большую плотность, чем расплавленная соль, и таким образом к собиранию вблизи основания контейнера или на нем. Если, например, катод перемещается от одного конца контейнера к другому в процессе электровосстановления, обеспечение выступом или ковшом на катоде может преимущественно способствовать движению загрязняющих веществ по направлению к месту выгрузки катода с целью удобного удаления загрязняющих веществ из контейнера. Например, загрязняющие вещества могут затем быть удалены путем сливания через спускное отверстие или выходное отверстие, которое может быть закрыто, на основании контейнера или вблизи него в области места выгрузки.
Предпочтительным аспектом изобретения предоставляется установка и способ для непрерывного электровосстановления твердофазного сырья. Соответственно катод преимущественно является одним из множества катодов, которые могут быть последовательно загружены в контейнер, перенося твердое сырье, перемещены мимо анодного узла с целью проведения электровосстановления и затем извлечены из контейнера, перенося восстановленное сырье или продукт. Например, два или более катодов из множества катодов могут быть перемещены мимо анодного узла одновременно. Каждый катод может поддерживаться с помощью соответствующей опорной стойки катода или множества опорных стоек катода или быть сцепленным с ними. Каждая из опорных стоек катода может сцепляться со средством перемещения с целью перемещения катодов друг за другом мимо анодного узла.
В предпочтительном варианте воплощения для работы изобретения используется источник питания постоянного тока или с регулированием тока таким же образом, например, как и в алюминиевом электролизере Холла-Эру. Как вариант, может быть возможной работа изобретения при использовании источника питания постоянного потенциала или с регулированием потенциала, однако предполагается, что источник питания постоянного тока является предпочтительным, когда множество катодов движется мимо анодного узла одновременно. Преимущественно, когда производственная база включает большое количество подобных электролизеров, один и тот же источник питания постоянного тока может затем быть применен к двум или более электролизерам или даже ко всем электролизерам.
В зависимости от компоновок для подведения тока к катодам либо один и тот же потенциал, либо разные потенциалы могут прикладываться к каждому катоду, погруженному в расплавленную соль, в любой момент времени. Например, если каждый катод подсоединен к источнику питания с помощью скользящего контакта к общему опорному рельсу катода, как описано выше, одинаковый потенциал будет подаваться на каждый катод. Кроме того, каждый катод может быть независимо подсоединен к источнику питания с целью приложения разных потенциалов или токов к каждому катоду либо с целью варьирования потенциалов, либо токов каждого катода.
Следующими аспектами изобретения могут преимущественно предоставляться способы работы установки электровосстановления, как описано выше, и катод для установки, а также продукт электровосстановления, который образуется при использовании установки. Варианты воплощения изобретения могут быть использованы с целью электровосстановления широкого спектра сырья, включая в значительной степени любой оксид металла.
Следующим аспектом изобретения предоставляется подход для оборудования завода с целью коммерческого изготовления продукта электровосстановления. В предпочтительном варианте воплощения данный подход может обеспечить возможность переоборудования существующих электролитических производственных мощностей и, в частности, производственных мощностей для производства алюминия, таких, в которых используется способ Холла-Эру, так, чтобы адаптировать их для электровосстановления твердофазного сырья.
На таких существующих производственных мощностях контейнеры для расплавленной соли и анодные узлы могут иметь значительные размеры. Такой контейнер, как правило, имеет длину большую, чем его ширина, и после переоборудования с целью электровосстановления твердого сырья направление движения катода может преимущественно быть параллельным длине контейнера для того, чтобы обеспечить приемлемую продолжительность способа электровосстановления. Если катод должен проходить ниже анода (анодов), как реализовано в предпочтительных вариантах воплощения, описанных выше, анод (аноды) тогда должны быть подвешенными предпочтительно выше центральной части контейнера. Опорная стойка может удобным образом предоставляться с помощью несущей балки конструкции, которая простирается вдоль длины контейнера выше центральной оси контейнера, которая поддерживается А-подобной рамой на каждом конце контейнера. Аноды в традиционных электролизерах Холла-Эру, как правило, поддерживаются таким образом.
В электролизере Холла-Эру аноды, как правило, покрывают в значительной степени всю площадь поверхности расплавленной соли. Контейнеры могут затем быть переоборудованы для работы в способе для электровосстановления твердого сырья путем удаления отдельных анодов или частей анодного узла для того, чтобы обеспечить место загрузки и место выгрузки предпочтительно на противоположных концах контейнера.
В такой установке катод, который переносит сырье и/или продукт, может преимущественно быть загружен в контейнер и/или выгружен из контейнера над боковой стенкой контейнера вместо того, чтобы осуществлять эти операции над торцевой стенкой контейнера, с целью избежать взаимодействия с А-подобной рамой.
В более общем плане катод может преимущественно быть загружен в контейнер и/или извлечен из контейнера в направлении, перпендикулярном направлению перемещения катода в процессе электровосстановления.
На алюминиевом заводе электролизный цех, как правило, содержит множество отдельных контейнеров для электролиза, которые могут быть расположены конец-в-конец или бок-о-бок. Когда контейнеры расположены конец-в-конец, доступ к боковым сторонам контейнеров возможен для загрузки и выгрузки катодов (после переоборудования контейнеров путем удаления анодов с целью обеспечения мест загрузки и выгрузки).
Когда контейнеры для производства алюминия расположены бок-о-бок, доступ к боковым сторонам контейнеров может не обеспечиваться для загрузки и выгрузки катодов. В таком случае в следующем аспекте изобретения, когда существующая ранее установка для производства алюминия содержит три или более контейнеров, расположенных бок-о-бок, каждый третий контейнер может быть удален при переоборудовании завода с целью электровосстановления твердого сырья. Это оставляет пары контейнеров с расположением бок-о-бок и обеспечивает доступ к боковой стороне каждого контейнера, который остался, для загрузки и выгрузки катодов.
Способы и установка согласно различным аспектам изобретения, описанного выше, являются осо
бенно подходящими для производства металла путем восстановления твердого сырья, которое содержит твердый оксид металла. Чистые металлы могут быть образованы путем восстановления оксида чистого металла, и сплавы и интерметаллические соединения могут быть образованы путем восстановления сырья, которое содержит оксиды смесей металлов или смеси оксидов чистых металлов.
Некоторые процессы восстановления могут осуществляться только тогда, когда расплавленная соль или электролит, которые используются в процессе, содержат элемент металла (химически активный металл), который является химически более активным, чем элемент металла в сырье. Например, если сырье содержит оксид металла, процесс восстановления может осуществляться только в том случае, если соль содержит элемент металла (химически активный металл), который образует более стабильный оксид, чем оксид, который восстанавливается. Такая информация является легкодоступной в форме термодинамических данных, в частности данных свободной энергии Гиббса, и может быть удобным образом определена из стандартной диаграммы Эллингема, или диаграммы преобладания, или диаграммы свободной энергии Гиббса. Термодинамические данные относительно стабильности оксидов и сложных соединений и диаграммы Эллингема имеются в наличии и понятны для электрохимиков и металлургов, которые работают в области металлургического извлечения (специалист в данном случае будет хорошо знаком с такими данными и информацией).
Таким образом, предпочтительный электролит для использования в процессе восстановления может содержать соль кальция. Кальций образует более стабильный оксид, чем большинство других металлов, и соответственно может способствовать восстановлению любого оксида металла, который является менее стабильным, чем оксид кальция. В других случаях могут использоваться соли, которые содержат другие химически активные металлы. Например, процесс восстановления согласно любому аспекту изобретения, описанного здесь, может быть осуществлен с использованием соли, которая содержит литий, натрий, калий, рубидий, цезий, магний, кальций, стронций, барий или иттрий. Могут использоваться хлориды или другие соли, включая смесь хлоридов или других солей.
Путем выбора надлежащего электролита почти любой оксид металла или сложное соединение может быть способным к восстановлению с использованием способов и установки, описанных здесь. В частности, сырье, которое содержит бериллий, бор, магний, алюминий, кремний, скандий, титан, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, германий, иттрий, цирконий, ниобий, молибден, гафний, тантал, вольфрам и лантаниды, включая лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, и актиниды, включая актиний, торий, протактиний, уран, нептуний и плутоний, включая оксиды и сложные соединения этих металлов, может быть восстановлено, предпочтительно используя расплавленную соль, которая содержит хлорид кальция.
Специалист будет способен выбрать надлежащий электролит, в котором будет осуществляться восстановление конкретного сырья, которое содержит конкретный оксид металла или сложное соединение, и в большинстве случаев электролит, который содержит хлорид кальция, будет подходящим.
Конкретные варианты воплощения и лучший вариант изобретения
Конкретные варианты воплощения изобретения будут сейчас описаны в качестве примера со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых
фиг. 1 - это схематический вид сбоку установки для электровосстановления согласно первому варианту воплощения изобретения, в котором боковая стенка контейнера для расплавленной соли удалена для того, чтобы показать конструкцию внутри контейнера;
фиг. 2 - это поперечный разрез установки, показанной на фиг. 1;
фиг. 3 - это вид в три четверти загруженного катода и двух опорных стоек катода варианта воплощения, показанного на фиг. 1 и 2;
фиг. 4 - это поперечный разрез установкисогласно второму варианту воплощения изобретения;
фиг. 5 - это схематический вид сверху установки для электровосстановления согласно первому варианту воплощения;
фиг. 6 - это вид в три четверти катода, загруженного сырьем;
фиг. 7 - это схематический поперечный разрез установки для электровосстановления согласно третьему варианту воплощения изобретения, на котором проиллюстрирована боковая загрузка катода;
фиг. 8 - это поперечный разрез традиционного электролизера алюминиевого завода;
фиг. 9 - это вид сверху компоновки анодов в традиционном электролизере алюминиевого завода;
фиг. 10 - это вид сверху электролизера алюминиевого завода, показанного на фиг. 9, с удаленными анодами на концах;
фиг. 11 - это вид сверху электролизера алюминиевого завода, на котором показан каркас для поддержки анодов;
фиг. 12 - это вид сверху электролизного цеха алюминиевого завода с расположением электролизеров конец-в-конец;
фиг. 13 - это вид сверху электролизного цеха алюминиевого завода с расположением электролизеров бок-о-бок; и
фиг. 14 - это вид сверху электролизного цеха алюминиевого завода, показанного на фиг. 13, модифицированного для непрерывного электровосстановления твердофазного сырья, согласно варианту во
площения изобретения.
На фиг. 1 и 2 показаны продольный и поперечный разрезы устройства установки для электровосстановления согласно первому варианту воплощения изобретения. На фиг. 5 показан вид сверху установки. Установка содержит контейнер 2, который содержит основание 4 и периферийную стенку, которая простирается в направлении вверх от основания с целью помещения расплавленной соли 6. Контейнер является прямоугольным в горизонтальной проекции, периферийная стенка содержит две параллельные боковые стенки 8 и две параллельные торцевые стенки 10. Длина электролизера между торцевыми стенками является большей, чем его ширина между боковыми стенками.
Анодный узел 12, который содержит ряд прямоугольных углеродных анодов 14, подвешен на балке (не показана на фиг. 1 и 2) таким образом, что нижний конец каждого углеродного анода погружается в расплавленную соль и образует контакт с ней. Ток протекает от анодов через проводники анодов 16.
Катоды 18 в форме электропроводных желобов, которые могут быть загружены сырьем 20, поддерживаются с помощью опорных стоек катода 22, которые поддерживают катоды в горизонтальной ориентации и простираются в направлении вверх от каждого конца катода. Желоба изготовлены из нержавеющей стали и имеют фланец, или вертикальный выступ, или стенку, предназначенные для удержания слоя сырья на катоде. Желоба являются перфорированными для того, чтобы обеспечить возможность протекания расплавленной соли через желоба в процессе электровосстановления. Сырье находится в виде пористых пелет или частиц, образованных путем агломерации или формовки сырья в виде порошка с последующим спеканием с целью усиления прочности пелет или частиц.
Установка содержит множество катодов, которые могут быть загружены в расплавленную соль для проведения электровосстановления друг за другом на станции загрузки 24, которая расположена на одном конце контейнера. В процессе электровосстановления катоды перемещаются в горизонтальном направлении мимо стационарно расположенных анодов, между анодами и основанием контейнера, к станции выгрузки 26, расположенной на другом конце контейнера.
Каждый катод является в общем случае прямоугольным в горизонтальной проекции, и его более длинный размер простирается поперек ширины контейнера. Опорная стойка катода 22 на каждом конце катода простирается в направлении вверх, наружу из расплавленной соли и через промежуток, заданный между боковой стенкой 8 контейнера и анодным узлом 12. Верхний конец 28 каждой опорной стойки катода выгнут наружу, в сторону от анодов, и опирается на рельс 30, который закреплен на месте выше боковой стенки контейнера. Длина опорной стойки катода является такой, что, когда верхний конец опорной стойки катода опирается на закрепленный рельс, катод надлежащим образом устанавливается для проведения электровосстановления ниже анодов.
Каждый закрепленный рельс простирается вдоль или параллельно боковой стенке 8 контейнера. Как это имеет место в первом варианте воплощения, проиллюстрированном на фиг. 1 и 2, рельс может удерживаться с помощью опорной структуры (не показана) выше боковой стенки контейнера. Кроме того, как показано в варианте воплощения на фиг. 4, рельс может быть прикреплен к верхнему краю боковой стенки (одинаковая нумерация использована при необходимости для обозначения подобных компонентов в разных вариантах воплощения, описанных здесь).
Как показано на фиг. 2, 3 и 4 (однако пропущено на фиг. 1), каждая опорная стойка катода содержит брусок 31, изготовленный из керамического теплоизолятора (например, оксида алюминия), установленный так, чтобы заполнить по меньшей мере часть промежутка, заданного между боковой стенкой 8 контейнера и анодами 14, когда катод находится на месте ниже анодов для осуществления процесса электровосстановления. Размер каждого теплоизоляционного бруска определяется таким образом, чтобы изоляция была в значительной мере сплошной вдоль промежутка, когда ряд катодов находится на месте ниже анодов в процессе электровосстановления. Длина каждого бруска является соответственно равной или меньшей необходимого расстояния между катодами в процессе электровосстановления.
На фиг. 1 показана схематическая иллюстрация устройства загрузки катода 32 и устройства выгрузки катода 34. В области устройства загрузки катоды, заполненные сырьем, сцепляются с опорными стойками катодов и свисают с пары загрузочных рельсов 34. Каждый катод затем опускается в расплавленную соль в месте загрузки 24, пока верхние концы 28 опорных стоек катодов 22 не будут опираться на рельсы опорных стоек катодов 30 установки электровосстановления.
На другом конце контейнера устройство выгрузки 34 содержит камеру или колпак для выгрузки 38, заполненный инертным газом, таким как аргон. В месте выгрузки 26 опорные стойки катода могут сцепляться с парой рельсов для выгрузки 40 устройства для выгрузки, с помощью которого поднимается катод, заполненный теперь восстановленным сырьем, в камеру колпака 38. Может быть необходимой выгрузка восстановленного сырья в инертную атмосферу на этой стадии для препятствования нежелательному повторному окислению электровосстановленного продукта на воздухе. Сырье может затем быть охлаждено в инертной атмосфере и промыто для удаления любых остатков соли, прилипших к продукту.
Анодный узел 12 устанавливается между местом загрузки и местом выгрузки, и электровосстановление сырья происходит по мере того, как катоды перемещаются от места загрузки к месту выгрузки ниже анодов. В этом процессе катоды катодно подсоединяются к источнику питания (не показан). Это достигается в варианте воплощения путем изготовления опорного рельса катода электропроводным и
подсоединения к проводящему рельсу катодного напряжения от источника питания. Каждая опорная стойка катода является также электропроводной, и ее верхняя часть, которая находится в контакте с опорным рельсом катода, образует скользящий электрический контакт с опорным рельсом. Таким образом, необходимый катодный ток подводится к каждому катоду от опорного рельса катода.
В варианте воплощения опорный рельс катода является закрепленным, и опорные стойки катода сцепляются с системой транспортера или системой с цепным приводом (не показана) с целью приведения в движение опорных стоек катода вдоль опорного рельса катода в скользящем контакте с рельсом от места загрузки к месту выгрузки.
В предпочтительном варианте воплощения изобретения расплавленной солью является смесь хлорида кальция и оксида кальция, которая находится при температуре приблизительно 900°C. Аноды изготовлены из углерода, и каждый анод установлен в анодном узле таким образом, что его высота по вертикали может быть настроена с целью регулирования расстояния между каждым анодом и катодами, которые проходят мимо него ниже него. Желоба катодов изготовлены из немагнитного материала с целью избежания нежелательных влияний магнитных полей и изготовлены из материала, который является стойким к коррозии в среде электровосстановления. Подходящие материалы включают нержавеющую сталь и титан. Опорные стойки катода могут быть изготовлены из материала, подобного тому, из которого изготовлены катоды, однако они должны дополнительно быть изолированы от расплавленной соли (по меньшей мере, в местах, где опорные стойки катода контактируют с расплавленной солью) для того, чтобы избежать блуждающих электрических токов. Таким образом, например, опорные стойки катода могут иметь керамическую оболочку, например, из оксида алюминия или нитрида бора.
Как показано на фиг. 1, некоторые или все катоды могут быть обеспечены с ковшом 40, который простирается ниже катода так, чтобы быть установленным в контакте с основанием контейнера или в непосредственной близости к нему. Такие ковши могут преимущественно служить для удаления любых загрязняющих веществ с большой плотностью с основания электролизера по мере того, как катод перемещается от места загрузки к месту выгрузки.
Как показано в варианте воплощения на фиг. 4, может быть необходимым увеличение термоизоляции контейнера путем обеспечения возможности слоя 42 расплавленной соли твердеть или застывать на боковых стенках контейнера. В таком случае опорные стойки катода должны иметь такую форму, чтобы быть установленными в достаточной мере далеко от боковой стенки во избежание контакта со слоем застывшей соли. Слой застывшей соли может преимущественно защищать стенку контейнера от коррозии, а также обеспечивать термоизоляцию.
На фиг. 8 показан поперечный разрез традиционной установки для производства алюминия или "цех" для воплощения метода Холла-Эру. Установка содержит контейнер 100. Основание 102 контейнера изготовлено из углерода, и оно образует катод, который запитывается электрической энергией с помощью штанг токоприемника 104. Анодный узел 106 поддерживает ряд прямоугольных углеродных анодов 108. Высота в вертикальном направлении каждого анода регулируется. Контейнер накрыт колпаком 110, и резервуар для оксида алюминия 112 размещается над контейнером с целью поставки дополнительного оксида алюминия в контейнер в случае необходимости.
В процессе электролиза контейнер содержит слой расплавленной соли 114 (криолит и оксид алюминия), который находится в контакте с анодами и плавает на поверхности слоя расплавленного алюминия 116. Алюминий находится в контакте с углеродным основанием контейнера и выполняет функцию катода. В процессе электролиза оксида алюминия, растворенного в расплавленной соли, непрерывно производится металлический алюминий, который может быть выпущен из контейнера известным способом.
В процессе электролиза сверху расплавленной соли образуется корка 118, которая способствует термоизоляции расплава.
На фиг. 9 показан схематический вид сверху анодов алюминиевого электролизера, показанного на фиг. 8.
В предпочтительном аспекте данным изобретением предоставляется способ для модификации существующего алюминиевого электролизера, включая электролизеры данного типа, с целью электровосстановления твердого сырья. Алюминиевый электролизер не требует наличия мест загрузки или выгрузки, как описано выше относительно фиг. 1-5, и соответственно массив анодов покрывает всю площадь электролизера, как показано на фиг. 9. Аноды на конце алюминиевого электролизера могут после этого быть удалены, как показано на фиг. 10, при переоборудовании электролизера с целью восстановления твердого сырья так, чтобы обеспечить места загрузки и выгрузки катодов 24, 26.
Следующей характерной особенностью алюминиевого электролизера является то, что анодный узел, как правило, поддерживается, как показано на схематическом виде сверху на фиг. 11, с помощью балки, которая простирается в продольном направлении выше центральной оси электролизера, поддерживаемой на каждом конце с помощью крепкой А-подобной рамы. При переоборудовании алюминиевого электролизера в электролизер для непрерывного электровосстановления твердого сырья может быть выгодным оставить раму, которая поддерживает анод, и загружать и выгружать катоды, которые переносят твердое вещество и твердый продукт, над боковой стенкой электролизера, как показано на фиг. 6 и 7
(направление загрузки обозначено стрелкой на каждой фигуре). Как только катод и опорные стойки катода проходят над боковой стенкой контейнера и попадают на место выше места загрузки, они могут быть опущены пока опорные стойки катода не придут в контакт с опорными рельсами катода. Преимущественно для того, чтобы облегчить загрузку и выгрузку, в частности, над боковой стенкой контейнера, опорные рельсы катода должны быть установлены как можно ниже или, другими словами, с минимальным подъемом над поверхностью расплавленной соли. Как показано на фиг. 7, опорные рельсы катода могут таким образом удобно монтироваться или помещаться в углубления в верхних частях боковых стенок контейнера.
Традиционная база для производства алюминия или электролизный цех, как правило, содержит большое количество отдельных электролизеров для электролиза. В некоторых случаях электролизеры расположены в ряд конец-в-конец, как показано на фиг. 12. Ряд электролизеров может затем переоборудоваться для работы с твердым сырьем путем удаления анодов на каждом конце каждого электролизера, как описано выше. Катоды могут затем загружаться и выгружаться над боковой стенкой каждого контейнера.
В других случаях алюминиевые электролизеры в электролизном цехе располагаются бок о бок. Даже если аноды на каждом конце каждого электролизера удалены, после этого может не быть места для загрузки и выгрузки катодов с целью восстановления твердого сырья. А-подобные рамы на концах каждого алюминиевого электролизера, предназначенные для удержания анодного узла, могут препятствовать загрузке катодов с концов электролизеров. В данном случае для переоборудования электролизного цеха производства алюминия с целью электровосстановления твердого сырья каждый третий алюминиевый электролизер может быть удален из электролизного цеха, как показано на фиг. 13 и 14. На фиг. 13 показан электролизный цех для производства алюминия, из которого нужно удалить два из электролизеров 150. На фиг. 14 эти электролизеры 150 удалены, и дальше всего расположенные аноды электролизеров, которые остались, удалены с целью обеспечения возможности доступа с боковой стороны к каждому электролизеру для загрузки и выгрузки катода.
В электролизере для непрерывного электровосстановления твердого сырья может быть необходимым поддержание в значительной мере стационарного состояния для проведения реакции электровосстановления. Таким образом, сырье, загруженное на каждый следующий катод, может испытывать действие одинаковых условий восстановления, что приводит к производству продукта одинакового качества.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Установка для электрохимического восстановления твердого сырья, содержащая
контейнер для расплава соли;
анодный узел, содержащий по меньшей мере один анод, который в процессе работы установки находится в контакте с расплавом соли;
катод с возможностью загрузки его твердым сырьем и
устройство перемещения катода, предназначенное для установления и перемещения катода таким образом, что при применении установки катод и твердое сырье находятся в контакте с расплавом соли и перемещаются мимо анодного узла.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что устройство перемещения катода способно опускать катод в контейнер в месте загрузки перед перемещением катода мимо анодного узла.
3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что устройство перемещения катода способно поднимать катод из контейнера в месте выгрузки после перемещения катода мимо анодного узла, необязательно поднимая катод в камеру с инертной атмосферой.
4. Установка по п.2 или 3, отличающаяся тем, что место загрузки находится на расстоянии от места выгрузки.
5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что анодный узел установлен между местом загрузки и местом выгрузки.
6. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что катод установлен с возможностью перемещения ниже анодного узла между местом загрузки и местом выгрузки.
7. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что контейнер содержит основание, и устройство перемещения катода выполнено с возможностью перемещения катода между анодным узлом и основанием контейнера, причем необязательно либо катод, либо катодный узел, содержащий катод, находится в контакте с основанием контейнера.
8. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что установка имеет возможность подсоединения к источнику питания для приложения потенциала между анодом (анодами) и катодом таким образом, что твердое сырье, загруженное на катод, восстанавливается по мере того, как с помощью устройства перемещения катода катод перемещается мимо анодного узла; при этом источник питания представляет собой источник питания постоянного тока.
9. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что катод содержит электро-
проводный горизонтально ориентированный желоб, предназначенный для перенесения твердого сырья.
10. Установка по п.9, отличающаяся тем, что желоб изготовлен из немагнитного материала, такого как нержавеющая сталь.
11. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что анодный узел содержит ряд углеродных анодов, которые находятся на расстоянии друг от друга в горизонтальном направлении.
12. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что положение каждого анода может настраиваться для регулирования расстояний между каждым анодом и катодом.
13. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что контейнер содержит периферийную стенку, которая включает боковую стенку, при этом образуется промежуток между боковой стенкой и анодным узлом, причем устройство перемещения катода содержит опору катода, предназначенную для поддержания катода таким образом, что, когда катод установлен в контейнер для проведения электрохимического восстановления сырья, опора катода проходит через этот промежуток, и верхний конец опоры катода выходит наружу из расплава соли.
14. Установка по п.13, отличающаяся тем, что боковая стенка является одной из двух параллельных боковых стенок, и промежуток является одним из двух промежутков, каждый из которых образуется между соответствующей одной из боковых стенок и анодным узлом, причем опора катода является одной из двух опор катода, предназначенных для удержания катода, каждая из которых проходит через соответствующий один из промежутков в процессе электрохимического восстановления.
15. Установка по п.13 или 14, отличающаяся тем, что опора катода является электропроводной для приложения катодного потенциала к катоду.
16. Установка по пп.13, 14 или 15, отличающаяся тем, что устройство перемещения катода содержит приводное устройство, предназначенное для сцепления с опорой (опорами) катода так, чтобы перемещать опору (опоры) катода вдоль промежутка (промежутков) между боковой стенкой (боковыми стенками) и анодным узлом и чтобы перемещать катод мимо анодного узла предпочтительно от места загрузки к месту выгрузки.
17. Установка по п.16, отличающаяся тем, что приводное устройство содержит опорный рельс катода, который проходит вдоль каждого из промежутков, причем опора или каждая из опор катода сцепляется с соответствующим рельсом для установки катода на место.
18. Установка по п.17, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна из опор катода и рельс, который соответствует ей, являются электропроводными и находятся в электрическом контакте друг с другом, например, с помощью скользящего контакта, причем катодный потенциал может быть приложен к катоду путем подведения напряжения к электропроводному рельсу.
19. Установка по любому из пп.13-18, отличающаяся тем, что она содержит термоизоляционный участок, который относится по меньшей мере к одной из опор катода для, по меньшей мере, частичного уплотнения части соответствующего промежутка в области опоры катода.
20. Установка по п.19, отличающаяся тем, что термоизоляционный участок находится на расстоянии от расплава соли.
21. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что на поверхности расплава соли обеспечивается термоизоляционный материал в виде порошка или гранул, который имеет плотность, меньшую чем плотность расплава соли.
22. Установка по любому из пп.13-21, отличающаяся тем, что опора (опоры) катода имеет такую форму, чтобы находиться на расстоянии от смежной боковой стенки контейнера и любого расплава соли, застывшей на боковой стенке.
23. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что устройство перемещения катода содержит транспортер или систему с цепным приводом, например, предназначенные для перемещения каждой из опор катода.
24. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что устройство перемещения катода выполнено с возможностью временной остановки и/или перемещения катода в обратном направлении, например, так, чтобы смешать или перемешать расплав соли.
25. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что катод содержит выступ или ковш, который выступает вниз, преимущественно расположенный так, чтобы находиться в контакте с основанием контейнера или в непосредственной близости к нему, когда катод устанавливается между анодным узлом и основанием контейнера.
26. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что длина контейнера больше, чем его ширина, и направление движения катода в процессе электрохимического восстановления является параллельным длине контейнера, причем в процессе загрузки и/или выгрузки катода в или из контейнера катод проходит над боковой стороной контейнера.
27. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что катод загружается в контейнер и/или извлекается из контейнера в направлении, перпендикулярном направлению движения катода в процессе электрохимического восстановления.
28. Установка по п.26 или 27, отличающаяся тем, что анодный узел удерживается с помощью рамы, которая проходит выше контейнера, в значительной степени параллельно направлению движения катода
10.
в процессе электрохимического восстановления.
29. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что катод является одним из множества катодов, которые могут быть последовательно загружены в контейнер, перенося твердое сырье, перемещены мимо анодного узла с разностью потенциалов, приложенной между анодным узлом и каждым катодом так, чтобы осуществить восстановление сырья, и извлечены из контейнера, перенося восстановленное сырье.
30. Установка по п.29, отличающаяся тем, что два или более из множества катодов могут быть перемещены мимо анодного узла одновременно.
31. Установка по п.8, отличающаяся тем, что источник питания представляет собой источник питания постоянного тока.
32. Установка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что она сконструирована путем модификации существующей ранее установки для производства алюминия, например установки Холла-Эру.
33. Установка по п.32, отличающаяся тем, что указанная установка сконструирована путем удаления анодов из существующей ранее установки для производства алюминия так, чтобы обеспечить место загрузки катода и/или место выгрузки катода.
34. Установка по п.32 или 33, отличающаяся тем, что существующая ранее установка для производства алюминия содержит три или более контейнеров, каждый из которых имеет длину между его концами, которая является большей, чем его ширина между его боковыми сторонами, причем контейнеры расположены бок о бок, в которой установка для производства алюминия модифицирована путем удаления каждого третьего контейнера так, чтобы обеспечить возможность загрузки и извлечения катодов в контейнеры, которые остались, с боковых сторон контейнеров.
35. Способ электрохимического восстановления твердого сырья в контейнере, содержащем расплав соли и анодный узел, содержащий один или более анодов, которые удерживаются так, что каждый из анодов находится в контакте с расплавом соли; включающий следующие шаги:
загрузка катода твердым сырьем и
перемещение катода мимо анодного узла при пропускании тока между катодом и анодом (анодами) так, чтобы восстановить сырье.
36. Способ по п.35, отличающийся тем, что в нем, по меньшей мере, нижний конец каждого из анодов находится в контакте с расплавом соли, причем перемещение катода мимо анодного узла включает перемещение катода ниже анодного узла.
37. Способ по п.35 или 36, отличающийся тем, что указанный способ включает шаг загрузки катода в расплав соли в месте загрузки и извлечение катода из расплава соли в месте выгрузки после перемещения мимо анодного узла.
38. Способ по п.37, отличающийся тем, что место загрузки находится на расстоянии от места выгрузки.
39. Способ по п.37 или 38, отличающийся тем, что анодный узел устанавливается между местом загрузки и местом выгрузки, и/или место загрузки находится на первом конце анодного узла, и место выгрузки находится на втором конце анодного узла.
40. Способ по п.35 или 39, отличающийся тем, что он включает шаг настройки высоты одного или более анодов для регулирования расстояния между каждым анодом и катодом.
41. Способ по любому из пп.35-40, отличающийся тем, что он включает загрузку катодов, которые следуют друг за другом, сырьем и перемещение катодов, которые следуют друг за другом, мимо анодного узла с осуществлением непрерывного процесса восстановления твердого сырья.
42. Способ по любому из пп.35-41, отличающийся тем, что устройство перемещения катода содержит опору катода, которая сцепляется с катодом и проходит в направлении вверх из расплава соли, и включает шаг работы устройства перемещения катода для перемещения катода мимо анодного узла.
43. Способ по любому из пп.35-42, отличающийся тем, что он включает шаг регулирования движения катода мимо анодного узла так, чтобы временно остановить и/или обратить движение катода, например, для взбалтывания или перемешивания расплава соли.
44. Способ по любому из пп.35-43, отличающийся тем, что он включает шаг перемещения катода мимо анодного узла, при этом катод содержит выступающий вниз выступ, ковш или фланец, который находится в контакте или устанавливается вблизи основания контейнера и удаляет или перемещает загрязняющие вещества в области основания контейнера.
45. Способ по любому из пп.35-44, отличающийся тем, что он включает шаг перемещения катода под углом или перпендикулярно направлению его движения мимо анодного узла, например, для того, чтобы усилить поток расплава соли вокруг катода и/или сырья.
46. Способ по любому из пп.35-45, отличающийся тем, что он включает шаг поднятия или опускания катода в то время, когда он находится ниже анодного узла, например, для того, чтобы усилить поток расплава соли вокруг катода и/или сырья.
47. Способ переоборудования алюминиевого электролизера в электролизер для восстановления твердого сырья электролизом расплава соли, который включает шаги удаления анодов, которые являют
36.
ся смежными с каждым концом электролизера, для того, чтобы обеспечить пространство для предоставления места загрузки, предназначенного для загрузки в электролизер катодов, которые переносят твердое сырье, и места выгрузки, предназначенного для извлечения катодов, которые переносят восстановленное сырье, и установление устройства перемещения катода, предназначенного для перемещения катодов от места загрузки к месту выгрузки мимо анодов, которые были оставлены в электролизере.
48. Способ по п.47, отличающийся тем, что указанный алюминиевый электролизер предназначен для производства алюминия с использованием способа Холла-Эру.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
027479
027479
- 1 -
- 1 -
(19)
027479
027479
- 1 -
- 1 -
(19)
027479
027479
- 1 -
- 1 -
(19)
027479
027479
- 4 -
- 3 -
027479
027479
- 13 -
- 14 -