[发明专利]以气态氯化铝为原料熔盐电解制备铝的装置及氯化铝给料方法

权利要求书

1.一种以气态氯化铝为原料熔盐电解制备铝的装置，其特征在于，该以气态氯化铝为原料熔盐电解制备铝的装置是为以气态氯化铝为原料熔盐电解制备铝的电解槽，该电解槽为多室槽，其包括壳体，壳体密闭形成腔体，在壳体上端设置有氯气出口，在壳体腔体的下部为储铝区域；储铝区域上方的腔体为电解区域，在电解区域内，从上至下，分布设置有电极组，电极组中的各个电极将电解区域分割形成多个电解室；电极组分为阴极、阳极和双极性电极，在电极组上端为阳极，电极组下端为阴极，在阴极和阳极之间设置有N个双极性电极，其中，N为大于等于1的正整数；双极性电极上部为阴极端，下部为阳极端；在阴极和双极性电极的阴极端内部设有气态AlCl₃通气槽，在每个气态AlCl₃通气槽内，向阴极和双极性电极的阴极端表面设置有多个分布式给料管道，用于和电极上方的电解室相通，多个气态AlCl₃通气槽通过总给料管道和气态AlCl₃入口连通；其中，分布式给料管道的通孔总面积占阴极端或阴极的面积百分比为10-30%。

2.根据权利要求1所述的以气态氯化铝为原料熔盐电解制备铝的装置，其特征在于，在阳极和双极性电极的阳极端设置有多个凹槽，用于避免阳极和阳极端电解产生的氯气形成大气泡，通过凹槽的作用，增加气泡的逸出速率。

3.根据权利要求1所述的以气态氯化铝为原料熔盐电解制备铝的装置，其特征在于，所述的以气态氯化铝为原料熔盐电解制备铝的装置中，在阴极和双极性电极的阴极端设置一层二硼化钛层，用于改善阴极电解产生的铝液与阴极和阴极端的湿润性，使得生成的铝液更好的平铺在阴极和阴极端表面。

4.根据权利要求1所述的以气态氯化铝为原料熔盐电解制备铝的装置，其特征在于，电极组中相邻两个电极的垂直距离为极距，极距控制在5-10mm。

5.根据权利要求1所述的以气态氯化铝为原料熔盐电解制备铝的装置，其特征在于，电解槽壳体为双层材质，外层为不锈钢层，内层为保温层，保温层材质为轻质保温砖或耐火砖；

在电解区域内壁设置有非导电性耐火材料层，非导电性耐火材料层为碳化硅层或者塞隆陶瓷材料。

6.根据权利要求1所述的以气态氯化铝为原料熔盐电解制备铝的装置，其特征在于，当以气态氯化铝为原料熔盐电解制备铝的电解槽为方形电解槽时，电极组中的每个电极通过吊臂和/或耐火柱支撑固定在壳体腔体内；在每个电极和壳体内表面留设有空隙；所述的电极组中的电极和水平方向有倾角，倾角的角度为1.5°~30°；

当以气态氯化铝为原料熔盐电解制备铝的电解槽为圆柱形电解槽时，电极组中的每个电极为凹型锥盘结构或凸型倒锥盘结构，当为凹型锥盘结构时，其上下表面均由圆周向中心向下成锥度，锥角为120°~177°；当为凸型倒锥盘结构时，其上下表面均由圆周向中心向上成锥度，锥角为120°~177°；电极组中的每个电极通过吊臂和/或耐火柱支撑固定在壳体腔体内，每个电极和壳体内表面留设有空隙，每个电极中心处设置有通孔。

7.根据权利要求1所述的以气态氯化铝为原料熔盐电解制备铝的装置，其特征在于，所述的双极性电极为炭材料双极性电极，阴极为炭材料阴极，阳极为炭材料阳极。

8.根据权利要求1所述的以气态氯化铝为原料熔盐电解制备铝的装置，其特征在于，所述的以气态氯化铝为原料熔盐电解制备铝的装置中，在储铝区域的壳体侧壁上设置有出铝口或在储铝区域设置有出铝管道，出铝管道的进铝口设置在储铝区域，并浸没在金属液态铝中，出铝管道的出铝口设置在壳体腔体外部；金属液态铝通过设置在电解槽下端的出铝口排出，或通过设置的出铝管道，由泵抽出。