[发明专利]用于提纯铝的系统和方法

说明书

本申请涉及提纯铝原料的方法。方法包括：(a)将铝原料进料到槽中；(b)引导电流到阳极中，穿过电解液并导入阴极，其中阳极包含细长立式阳极，并且其中阴极包含细长立式阴极，其中该阳极和阴极配置为延伸到电解液区域中，以使在电解液区域中该阳极和阴极配置为具有阳极‑阴极重叠和阳极‑阴极距离；并由铝原料制造一些提纯的铝产品。

相关申请的交叉参考

本申请是非临时的，并要求2015年2月11日提交的题为“Systems and Methodsfor Purifying Aluminium”的美国申请系列号62/114,961的优先权，其经此引用以全文并入本文。

背景技术

胡普斯(Hoopes)法是已经用于获得具有极高纯度的铝金属的电解法。

技术领域

总体上，本申请涉及利用电解槽以从含有铝金属的原料提供提纯的铝产品的不同配置和工艺。更具体而言，本申请涉及利用竖直取向的、间隔开的阳极与阴极构造，其中该阳极和阴极由铝可湿性材料构成，以便降低极间距离，并提高运行的电解槽的电极表面积(例如提纯区域)从而以低得多的能耗和更高的生产率由铝原料(例如包括铝金属和/或其合金的原料)制造提纯的铝金属产品。

发明内容

在一个方面，提供了一种方法，包括：(a)将铝原料进料到铝电解槽的槽入口通道中，其中该铝电解槽配置为具有至少两个区域，包括熔融金属液层区域和电解液区域(例如反应/提纯区域)，此外其中该铝原料保留在所述熔融金属液层区域中；(b)引导电流进入阳极穿过电解液并进入阴极，其中该阳极包含细长立式阳极，并且其中该阴极包含细长立式(vertical)阴极，其中该阳极和阴极配置为延伸到电解液区域中(例如以相对的、间隔开的构造)，使得在电解液区域中，该阳极和阴极配置为具有阳极-阴极重叠和阳极-阴极距离[其中阳极、阴极和电解液(电和机械地)配置为包含在铝电解槽中]；(c)用来自熔融金属液层的熔融材料润湿该细长立式阳极的至少一部分表面，其中该熔融材料包括铝金属；(d)伴随着引导步骤，由细长立式阳极表面上的铝金属在该电解液中产生至少一部分铝离子；和(e)伴随着引导步骤，在该浴中将至少一部分铝离子还原到细长立式阴极的表面上以制造熔融的提纯铝产品。

在一些实施方案中，该方法包括：在进料步骤之前，熔融该原材料。

在一些实施方案中，该方法包括：收集至少一部分提纯的铝产品上层，其中该上层包含熔融的提纯铝产品。

在一些实施方案中，该方法包括：从该铝电解槽中移出提纯的铝产品。

在一些实施方案中，该移出步骤包括将该槽放液(tapping)。

在一些实施方案中，该移出步骤包括：将提纯的铝产品浇铸成锭以提供具有至少99.5重量％的铝纯度的铝产品。

在一些实施方案中，该方法包括：收集至少一部分提纯的铝上层，其中该上层包含提纯的铝产品。

在一些实施方案中，该方法包括：经由槽入口通道移出铝电解槽中来自熔融金属液层的残液和/或残渣。

在一些实施方案中，该阳极和阴极由铝可湿性材料构造。

在一些实施方案中，该引导步骤进一步包括向该细长立式阳极供应电流。

在一些实施方案中，该阳极和阴极浸没在电解液中。

在一些实施方案中，该方法包括：提纯的铝产品包含至少99.5重量％至最高99.999重量％Al的铝纯度。

在一些实施方案中，该方法包括：提纯的铝产品包含至少99.8重量％至最高99.999重量％Al的铝纯度。

在一些实施方案中，提纯的铝产品包含至少99.9重量％至最高99.999重量％Al的铝纯度。