[实用新型]熔炼设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及熔炼设备，用于从氧化铝熔炼金属铝，更具体地，本实用新型涉及用于控制霍尔-埃鲁特（Hall-Héroult）电解还原槽中的液体电解质和熔融金属铝之间的界面上的磁流体动力效应的设备。

背景技术

在铝的商业生产中，多个霍尔-埃鲁特电解槽用在通用容器或熔融“坩埚”中。金属铝通过电解氧化铝而进行生产，该氧化铝溶解在熔融电解质（冰晶石“电解液”）中并且通过高安培电流进行还原。电流穿过导体引导至阳极，穿过阳极、电解质、液体金属（金属“铝液（pad）”）、阴极，以及导体引导离开阴极，会产生强电磁力（Lorentz力），该强电磁力物理地搅拌液体金属和电解质，从而可能导致波-磁流体动力（MHD）效应。这种MHD搅拌的存在对电解槽的操作参数和电解的能量效率形成限制。因此，期望的是允许增大能量效率的设备和方法。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的缺陷，并且提供允许增大能量效率的设备。

本实用新型的主题涉及一种熔炼设备，其用于在霍尔-埃鲁特电解槽中由氧化铝电解生产金属铝，所述霍尔-埃鲁特电解槽具有阳极、阴极、电解液和熔炼坩埚，所述熔炼坩埚用于容纳所述电解液、氧化铝和液体铝层。所述熔炼坩埚具有底部和侧部且所述铝层在所述熔炼坩埚的底部上方具有指定高度。在所述熔炼坩埚中设置有壁，所述壁在所述熔炼坩埚中限定出子区域，并且所述壁延伸所述熔炼坩埚的长度和宽度中的至少一个的至少一部分。

根据本实用新型的另一个方面，所述壁在所述熔炼坩埚的底部上方具有的高度超过所述熔炼坩埚中所述铝层的所述指定高度。

根据本实用新型的另一个方面，所述壁具有延伸到所述电解液中的高度。

根据本实用新型的另一个方面，在熔炼期间，所述壁的高度超过所述阳极的下表面，使得所述阳极紧邻所述壁并置但是不与所述壁接触。

根据本实用新型的另一个方面，所述壁能够引导熔融铝在电磁力的影响下沿着由所述壁限定的所述子区域内的流动路径运动。

根据本实用新型的另一个方面，所述壁在所述熔炼坩埚内限定出至少2个子区域。

根据本实用新型的另一个方面，所述壁是连续的。

根据本实用新型的另一个方面，所述壁具有多个间隔开的子元件，所述子元件布置为这样的图案，所述图案限定所述壁。

根据本实用新型的另一个方面，所述图案为线。

根据本实用新型的另一个方面，所述壁与所述熔炼坩埚的中线平行地延伸。

根据本实用新型的另一个方面，所述熔炼设备还包括在所述熔炼坩埚中的附加壁，所述附加壁限定出附加子区域。

根据本实用新型的另一个方面，所述附加壁设置成与第一壁大致垂直。

根据本实用新型的另一个方面，所述壁在熔炼操作期间增大在电解液的另一个区域中具有的氧化铝进给部附近的电解液的速度。

根据本实用新型的另一个方面，与不具有壁的类似熔炼坩埚相比，所述电解液的速度增大了氧化铝在电解液中的分配速度。

根据本实用新型的另一个方面，所述壁至少部分地由TiB₂（TiB₂C）构成。

根据本实用新型的另一个方面，所述壁用作阴极，金属铝通过电解作用沉积在所述阴极上。

根据本实用新型的另一个方面，所述壁延伸到靠近所述阳极的高度，并且支持所述壁和所述阳极之间的水平地取向的电流。

根据本实用新型的另一个方面，所述壁降低所述阳极和阴极之间的电阻，否则在没有所述壁的情况将存在所述电阻。

根据本实用新型的另一个方面，所述间隔开的子元件为TiB₂板的形式。

根据本实用新型的另一个方面，所述板插入到所述熔炼坩埚的底部中的狭槽内。

根据本实用新型的另一个方面，所述壁至少部分地由氧化铝构成。

根据本实用新型的另一个方面，所述壁被成比例地设定成使得所述壁在熔炼期间存留的时间与所述电解槽的阳极所存留的时间一样长。

根据本实用新型的另一个方面，所述壁为氧化铝块的形式。