ES2231696T3 - Celdas de extraccion electrolitica de aluminio que tienen una base de catodo drenada y un deposito de recogida de aluminio. - Google Patents
Celdas de extraccion electrolitica de aluminio que tienen una base de catodo drenada y un deposito de recogida de aluminio.Info
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Abstract
Celda para la extracción electrolítica de aluminio a partir de alumina que tiene una base de celda que comprende: - un cátodo, en particular una serie de bloques de cátodo de carbono, que tienen una superficie superior humectable por aluminio; - placas completamente porosas humectables por aluminio, que estan situadas en la superficie superior del cátodo y estan rellenas de aluminio fundido para formar una superficie activa drenada del cátodo humectada por aluminio sobre la superficie superior del cátodo; y - una ranura en un nivel inferior a la superficie superior del cátodo y que, durante su funcionamiento, recoge aluminio fundido drenado desde la superficie activa drenada del cátodo humectable por aluminio, en la que las placas completamente porosas de la superficie superior del cátodo se extienden por encima de parte de la ranura, de manera que parte de la superficie activa drenada del cátodo humectada por aluminio esta situada por encima de la ranura.
Description
Celdas de extracción electrolítica de aluminio
que tienen una base de cátodo drenada y un depósito de recogida de
aluminio.
La presente invención se refiere a una celda para
la extracción electrolítica de aluminio a partir de alúmina disuelta
en un electrolito fundido que contiene fluoruros, que tiene una base
de celda con una superficie de cátodo drenada humectable por
aluminio y un depósito de aluminio, y a un método de producción de
aluminio en dicha celda de extracción electrolítica de aluminio.
La tecnología para la producción de aluminio
mediante la electrólisis de alúmina, disuelta en sales que contienen
criolita fundida, a temperaturas alrededor de 950ºC, tiene más de
cien años de antigüedad y todavía utiliza ánodos y cátodos de
carbono.
Sólo recientemente ha sido posible recubrir
cátodos de carbono con una emulsión que se adhiere al carbono y se
convierte en humectable por aluminio, tal como se da a conocer en la
Patente de Estados Unidos 5.316.718 (Sekhar/de Nora) y en la Patente
de Estados Unidos 5.651.874 (de Nora/Sekhar).
La Patente de Estados Unidos 5.683.559 (de Nora)
propuso un nuevo diseño de cátodo drenado para celdas de producción
de aluminio, en el que los surcos o ranuras se incorporaron en la
superficie de los bloques que forman la superficie del cátodo, con
el fin de canalizar el aluminio producto drenado. Una realización
específica proporciona una geometría mejorada de cátodo drenado y
ánodo en la que se produce aluminio entre los ánodos y los cátodos
en forma de V y se recoge en surcos cóncavos.
La Patente WO98/53120 (Berclaz/de Nora) da a
conocer una celda de producción de aluminio provista de una masa de
cátodo apoyada sobre una carcasa o una placa de cátodo, en la que la
masa del cátodo tiene una superficie de cátodo drenada horizontal y
un canal central que se extiende a lo largo de la celda para drenar
el aluminio fundido.
La Patente WO00/63463 (de Nora) da a conocer una
celda de producción de aluminio en la que la base del cátodo drenado
se divide en cuatro secciones de cátodo drenado mediante un surco
central de evacuación de aluminio que se extiende longitudinalmente
y un depósito central de recogida de aluminio que se extiende por el
centro a través de la celda en un cuerpo separador situado entre y
paralelo a los bloques del cátodo situados a través de la celda.
Previamente, se había propuesto reemplazar el
material de carbono de los cátodos de las celdas de producción de
aluminio con un material cerámico. Por ejemplo, la Patente de
Estados Unidos 4.560.448 (Sane/Wheeler/Kuivila) da a conocer un
componente poroso fabricado de un material que repele el aluminio
cubierto de un recubrimiento de boruro metálico humectable por
aluminio, que durante su utilización, se mantiene mediante la
saturación del aluminio fundido que se infiltra en el componente
poroso con constituyentes del recubrimiento. La Patente de Estados
Unidos 4.650.552 (de Nora/Gauger/Fresnel/Adorian/Duruz) da a conocer
un componente de una celda de producción de aluminio producido a
partir de una mezcla en polvo de alúmina y aluminio. La Patente de
Estados Unidos 4.600.481
(Sane/Wheeler/Gagescu/Debely/Adorian/Derivaz) da a conocer un
componente de una celda de producción de aluminio que está fabricado
de una matriz completamente porosa, por ejemplo, una matriz de
alúmina, rellena de aluminio fundido. La matriz completamente porosa
puede comprender un recubrimiento humectable por aluminio fabricado
de un boruro o níquel. La infiltración de la matriz con aluminio se
lleva a cabo a una temperatura de 1000º a 1500ºC.
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar una base de celda y una celda para la extracción
electrolítica de aluminio, en particular con ánodos que desprenden
oxígeno, que tienen una base de cátodo drenado humectable por
aluminio y un depósito de recogida de aluminio a partir del cual se
puede derivar el aluminio fundido.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar una celda para la extracción electrolítica de aluminio
que tiene una base celda con una ranura para la recogida de aluminio
y una superficie de cátodo humectable por aluminio con una gran área
superficial.
Un objetivo principal de la presente invención es
proporcionar una celda para la extracción electrolítica de aluminio
que tiene una base de celda con un cátodo drenado y una ranura para
la recogida de aluminio, maximizando el rendimiento de producción de
aluminio respecto al área superficial de la base de la celda.
Un objetivo adicional de la presente invención es
proporcionar una celda para la extracción electrolítica de aluminio
que tiene un depósito para la recogida de aluminio a partir del cual
se puede derivar el aluminio fundido, sin riesgo de congelación del
aluminio en el depósito, y que se puede recolocar fácilmente en las
celdas existentes.
La presente invención proporciona una celda para
la extracción electrolítica de aluminio a partir de alúmina, en
particular de alúmina disuelta en un electrolito fundido que
contiene fluoruros. La celda tiene una base de celda que comprende:
un cátodo, en particular una serie de bloques de cátodo de carbono,
con una superficie superior humectable por aluminio; unas placas
completamente porosas humectables por aluminio que están situadas en
la superficie superior de cátodo y que, durante su utilización, y,
preferiblemente, también antes de su utilización, se rellenan con
aluminio fundido para formar una superficie activa drenada del
cátodo humectada por aluminio; y una ranura que se extiende en un
nivel por debajo de la superficie superior del cátodo y que, durante
la utilización, recoge aluminio fundido drenado desde la superficie
activa drenada del cátodo humectable por aluminio.
Según la presente invención, las placas
completamente porosas de la superficie superior del cátodo se
extienden por encima de, como mínimo, parte de la ranura, de forma
que esta parte de la superficie activa drenada del cátodo humectada
por aluminio está situada sobre, como mínimo, parte de la
ranura.
Durante la utilización, las placas completamente
porosas humectables por aluminio, se rellenan con aluminio y,
habitualmente, una parte de la base de las placas se humedece con
aluminio fundido, que también humedece la superficie del cátodo
humectable por aluminio. El aluminio de las placas completamente
porosas asegura la conductividad eléctrica óptima desde el cátodo
hasta toda la superficie activa del cátodo humectable por aluminio
en las placas completamente porosas, incluso allí donde las placas
se extienden por encima de la ranura de recogida de aluminio.
Las placas completamente porosas que se extienden
sobre, como mínimo, parte de la ranura de recogida de aluminio
cubren, preferiblemente, una parte sustancial de la ranura para
maximizar el área superficial de la superficie activa del cátodo
humectable por aluminio. Por ejemplo, las placas pueden dejar
solamente una pequeña abertura vertical sobre la ranura, suficiente
para permitir el drenaje del aluminio producto desde la superficie
activa del cátodo humectable por aluminio, a través de la abertura,
hasta la ranura de recogida de aluminio. Por ejemplo, la abertura es
un espacio, habitualmente situado entre uno o más pares de placas
situadas sobre y a través de la ranura, que tiene, preferiblemente,
una anchura de un par o unos cuantos centímetros. Habitualmente, se
deja un acceso a la ranura de recogida del aluminio para la
derivación del aluminio fundido. Se puede disponer de dicho acceso
colocando placas completamente porosas que no se extienden por
encima de la ranura de recogida de aluminio en el punto de
derivación o proporcionando un orificio de tamaño suficiente, por
ejemplo, de, aproximadamente, 20 a 40 cm de diámetro, en o entre las
placas completamente porosas que cubren la ranura de recogida de
aluminio en el punto de derivación.
Las placas completamente porosas humectables por
aluminio están fabricadas, preferiblemente, de materiales con base
cerámica, que son resistentes e inertes al aluminio fundido. El
material cerámico inerte y resistente puede comprender, como mínimo,
un óxido seleccionado entre óxidos de aluminio, zirconio, tántalo,
titanio, silicio, niobio, magnesio y calcio y mezclas de los mismos,
como un óxido simple y/o en un óxido mixto, por ejemplo, un
aluminato de zinc (ZnAlO_{4}) o titanio (TiAlO_{5}). Otros
materiales cerámicos inertes y resistentes adecuados se pueden
seleccionar entre nitruros, carburos y boruros y oxicompuestos de
los mismos, tales como nitruro de aluminio, AlON, SiAlON, nitruro de
boro, nitruro de silicio, carburo de silicio, boruros de aluminio,
zirconatos y aluminatos de metales alcalinotérreos, y mezclas de los
mismos.
Preferiblemente, las placas completamente porosas
humectables por aluminio contienen un agente humectante por
aluminio. Entre los agentes humectantes adecuados se incluyen óxidos
metálicos que reaccionan con aluminio fundido para formar una capa
en la superficie que contiene alúmina, aluminio y un metal derivado
del óxido metálico y/o un metal parcialmente oxidado, tal como
manganeso, hierro, cobalto, níquel, cobre, zinc, molibdeno, lantano
u otros metales de tierras raras o combinaciones de los mismos.
Los materiales adecuados para producir las placas
completamente porosas se describen en la Patente de Estados Unidos
4.600.481 (Sane/Wheeler/
Gagescu/Debely/Adorian/Derivaz) y en PCT/IB02/
00668 (de Nora).
Gagescu/Debely/Adorian/Derivaz) y en PCT/IB02/
00668 (de Nora).
El cátodo puede estar fabricado de bloques de
cátodo de carbono dispuestos por parejas a través de la base de la
celda, separados entre sí o conectados extremo con extremo.
Alternativamente, el cátodo puede estar fabricado de bloques de
cátodo de carbono, extendiéndose cada bloque de cátodo a través de,
sustancialmente, toda la base de la celda.
El cátodo puede estar fabricado de grafito u otro
material carbonáceo.
El cátodo puede estar recubierto con una capa de
material humectable por aluminio que forma la superficie superior
del cátodo humectable por aluminio.
Las capas humectables por aluminio y los
materiales carbonáceos adecuados para el cátodo se dan a conocer en
la Patente de Estados Unidos 5.651.874 (de Nora/Sekhar), y en las
solicitudes PCT WO98/17842 (Sekhar/Duruz/Liu), WO01/42168 (de
Nora/Duruz) y WO01/42536 (Nguyen/Duruz/de Nora).
En una realización, como mínimo parte de la
ranura de recogida de aluminio está formada en un cuerpo del
depósito yuxtapuesto al cátodo. Este cuerpo puede comprender
antracita u otro material carbonáceo. Por ejemplo, el cuerpo del
depósito está situado entre los bloques de, como mínimo, una pareja
de bloques de cátodo de carbono y los separa a través de la base de
la celda. La ranura de recogida de aluminio puede tener,
generalmente, forma de U.
La celda puede comprender una serie de ánodos que
desprenden oxígeno que revisten el cátodo. Los ánodos con base
metálica que desprenden oxígeno se dan a conocer en las Patentes
WO00/06802, WO00/06803 (ambas titularidad de Duruz/de Nora/Crottaz),
WO00/06804 (Crottaz/Du-
ruz), WO01/42535 (Duruz/de Nora), WO01/42534 (de Nora/Duruz) y WO01/42536 (Duruz/Nguyen/de Nora). Algunos materiales adicionales para ánodos que desprenden oxígeno se dan a conocer en las Patentes WO99/36593, WO99/36594, WO00/06801, WO00/06805, WO00/40783 (todas titularidad de de Nora/Duruz), WO00/06800 (Duruz/de Nora), WO99/
36591 y WO99/36592 (ambas titularidad de de Nora).
ruz), WO01/42535 (Duruz/de Nora), WO01/42534 (de Nora/Duruz) y WO01/42536 (Duruz/Nguyen/de Nora). Algunos materiales adicionales para ánodos que desprenden oxígeno se dan a conocer en las Patentes WO99/36593, WO99/36594, WO00/06801, WO00/06805, WO00/40783 (todas titularidad de de Nora/Duruz), WO00/06800 (Duruz/de Nora), WO99/
36591 y WO99/36592 (ambas titularidad de de Nora).
Los ánodos que desprenden oxígeno pueden estar
recubiertos con una capa protectora fabricada de uno o más
compuestos de cerio, en particular oxifluoruro de cerio, tal como se
da a conocer en las Patentes de Estados Unidos 4.614.569
(Duruz/Derivaz/Debely/Adorian), 4.680.094 (Duruz), 4.683.037 (Duruz)
y 4.966.674 (Bannochie/Sheriff).
Otro aspecto de la presente invención se refiere
a una base de una celda para la extracción electrolítica de aluminio
a partir de alúmina. Esta base de celda comprende un cátodo, en
particular una serie de bloques de cátodo de carbono, que tienen una
superficie superior humectable por aluminio, unas placas
completamente porosas humectables por aluminio situadas en la
superficie superior del cátodo, y una ranura que se extiende en un
nivel inferior a la superficie superior del cátodo. Las placas
completamente porosas que cubren la superficie superior del cátodo
se extienden sobre, como mínimo, parte de la ranura de recogida de
aluminio.
Un aspecto adicional de la presente invención se
refiere a una celda para la extracción electrolítica de aluminio que
comprende una base, tal como se describió anteriormente. En dicha
celda, las placas completamente porosas humectables por aluminio
están rellenas de aluminio fundido para formar una superficie
drenada activa de cátodo humectable por aluminio sobre la superficie
superior del cátodo.
Todavía un aspecto adicional de la presente
invención se refiere a un método de producción de aluminio en una
celda, tal como se describió anteriormente. Este método comprende el
paso de una corriente de electrólisis entre los ánodos y la
superficie activa drenada del cátodo humectada por aluminio en un
electrolito que comprende alúmina disuelta para desprender gas en
los ánodos y producir aluminio en la superficie activa drenada del
cátodo. El aluminio producido se drena hacia la ranura de recogida
de aluminio desde la superficie activa drenada del cátodo sobre las
placas completamente porosas que se extienden por encima de, como
mínimo, parte de la ranura.
Tal como se mencionó anteriormente, la celda
puede desprender oxígeno en los ánodos. Los ánodos pueden estar
recubiertos con una capa protectora, tal como una capa fabricada de
uno o más compuestos de cerio, en particular oxifluoruro de cerio,
en cuyo caso la capa protectora se puede conservar manteniendo una
cantidad de especies de cerio en el electrolito, tal como se da a
conocer en las Patentes de Estados Unidos mencionadas anteriormente
4.614.569, 4.680.094, 4.683.037 y 4.966.674. Además, la celda puede
funcionar con un electrolito a temperatura reducida, por ejemplo de
880º a 930º o incluso 940ºC, para reducir la disolución de los
ánodos con base metálica.
Mientras que se prefiere utilizar ánodos que no
sean de carbono para desprender oxígeno durante su funcionamiento,
tal como se mencionó anteriormente, también es posible utilizar
ánodos de carbono en los que se produce dióxido de carbono durante
su funcionamiento.
La presente invención se describirá en detalle
mediante ejemplos con referencia a los dibujos esquemáticos que se
adjuntan, en los que la figura 1 ilustra una realización de una
celda con un cátodo drenado que tiene un depósito de recogida de
aluminio, según la presente invención.
La celda mostrada en la figura 1 comprende un
conjunto de ánodos que desprenden oxígeno (10) sumergidos en un
electrolito fundido (5) y que revisten una base de celda. La base de
la celda comprende: una serie de parejas de bloques de cátodo de
carbono (25) separados, situados a través de la celda y que tienen
una superficie superior humectable por aluminio (22) formada por una
capa humectable por aluminio. Las superficies superiores (22) están
cubiertas con unas placas completamente porosas humectables por
aluminio (21) que están rellenas de aluminio fundido para formar una
superficie activa drenada de cátodo humectada por aluminio (20)
sobre las superficies superiores (22) de los bloques del cátodo de
carbono (25).
Los bloques del cátodo de carbono (25) están
fabricados de grafito y tienen una altura reducida, por ejemplo, 30
cm, y están recubiertos con una capa humectable por aluminio que
forma la superficie superior (22) y que protege el grafito de la
erosión y el desgaste. En las Patentes de Estados Unidos mencionadas
anteriormente 5.651.874, WO98/17842, WO01/42168 y WO01/42531 se dan
a conocer capas humectables por aluminio adecuadas. Las placas
completamente porosas humectables por aluminio (21) que cubren los
bloques del cátodo recubiertos (25) pueden estar fabricadas del
material que se da a conocer en PCT/IB02/00668 (de Nora).
La base de la celda comprende, además, una ranura
(35) situada por el centro que se extiende en un nivel inferior a
las superficies superiores (22) de los bloques del cátodo de carbono
(25) y que, durante su funcionamiento, recoge aluminio fundido (60)
drenado desde la superficie activa drenada del cátodo humectable por
aluminio (20).
La ranura de recogida de aluminio (35) está
formada en el cuerpo de un depósito (30) situado entre los bloques
(25) de cada pareja de bloques del cátodo, y los separa a través de
la celda. Tal como se muestra en la figura 1, la ranura (35) formada
en el cuerpo del depósito (30) tiene, generalmente, forma de U con
los ángulos inferiores redondeados y una parte superior curvada
hacia el exterior.
El cuerpo del depósito (30) está fabricado de dos
secciones que tienen, generalmente, forma de L (31), montadas a
través de la celda. Las secciones del depósito (31) están fabricadas
de un material con base de antracita. La capa humectable por
aluminio que forma las superficies superiores (22) se extiende en la
ranura (35) para proteger el cuerpo del depósito (30) durante su
funcionamiento contra el desgaste y la intercalación de sodio.
Tal como se muestra en la figura 1, el cuerpo del
depósito (30) se extiende por debajo de los bloques del cátodo (25)
en el material refractario y aislante (26) de la base de la celda,
permitiendo una maximización de la capacidad de la ranura de
recogida de aluminio (35).
Además, el cuerpo del depósito (30) tiene una
base sólida (32) que se extiende desde por encima hasta por debajo
de la cara de la base de los bloques del cátodo (25) y proporciona
una resistencia mecánica suficiente para mantener los bloques (25)
separados adecuadamente a través de la celda cuando se exponen a una
expansión térmica durante la puesta en marcha de la celda y el
funcionamiento normal. Tal como se muestra en las líneas de puntos,
en la parte superior del cuerpo del depósito (30), las barras
espaciadoras (33) separadas longitudinalmente situadas a través del
cuerpo del depósito (30), pueden proporcionar una fuerza mecánica
adicional al cuerpo del depósito (30). Dichas barras espaciadoras
(33) pueden estar fabricadas de un material de carbono recubierto
con una capa protectora humectable por aluminio.
Según la presente invención, las placas
completamente porosas (21) situadas en las superficies superiores
(22) de los bloques del cátodo de carbono (25) y situadas en la
región central de la base de la celda se extienden por encima de una
parte de la ranura de recogida de aluminio (35), de manera que,
durante su funcionamiento, la parte de la superficie activa drenada
del cátodo humectable por aluminio (20) que sobresale está situada
por encima de la ranura (35).
Las placas completamente porosas (21) están
separadas sobre la ranura de recogida de aluminio (35) para dejar un
acceso para la derivación del aluminio fundido a través de un tubo
de derivación convencional. La separación entre las placas
completamente porosas (21) sobre la ranura de recogida de aluminio
puede ser mucho más pequeña a lo largo de las partes restantes de la
ranura (35), maximizando así el área superficial de la superficie
activa del cátodo (20).
La celda mostrada en la figura 1 comprende una
serie de piezas angulares (41) fabricadas con el material
completamente poroso de las placas (21) y rellenas de aluminio y
situadas en la periferia de la base de la celda contra las paredes
laterales (40). Las paredes laterales (40) y la superficie del
electrolito (5) están cubiertas con un reborde y una pequeña costra
de electrolito congelado (6). La celda está provista de una cubierta
aislante (45) sobre la costra de electrolito (6). Algunos detalles
adicionales de cubiertas adecuadas se dan a conocer en las Patentes
WO99/02763 (de Nora/Sekhar), WO01/31086 (de Nora/Duruz) y
PCT/IB02/00669 (de Nora/Berclaz).
La celda también está provista de tuberías de
escape (no mostradas) que se extienden a través de la cubierta (45)
para la eliminación de gases producidos durante la electrólisis.
La celda comprende alimentadores de alúmina (15)
con tubos de alimentación (16) que se extienden a través de la
cubierta aislante (45) entre los ánodos (10). Los alimentadores de
alúmina (15) están asociados con un rompedor de costra (no mostrado)
para romper la costra (6) que está por debajo del tubo de
alimentación (16), antes de llevar a cabo la alimentación.
En una variación, el material aislante de las
paredes laterales (40) y la cubierta (45) pueden ser suficientes
para evitar la formación de cualquier reborde y costra de
electrolito congelado. En tal caso, las paredes laterales (40)
están, preferiblemente, completamente protegidas del electrolito
fundido (5) por un revestimiento del material completamente poroso,
mencionado anteriormente, relleno de aluminio.
Los ánodos (10) están fabricados,
preferiblemente, de un material de electrolito con base metálica,
inerte y resistente. Entre los materiales de ánodo con base metálica
adecuados se incluyen aleaciones de hierro que comprenden níquel y/o
cobalto, que pueden ser tratadas térmicamente en una atmósfera
oxidante.
En las Patentes WO00/40781 y WO00/40782 (ambas
titularidad de de Nora) se dan a conocer diseños de ánodos adecuados
que proporcionan un funcionamiento óptimo de la celda.
El tiempo de vida del ánodo se puede aumentar
mediante un recubrimiento protector fabricado de compuestos de
cerio, en particular oxifluoruro de cerio. Dichos recubrimientos y
el funcionamiento de la celda con los mismos, se dan a conocer en
las Patentes de Estados Unidos mencionadas anteriormente 4.614.569,
4.680.094, 4.683.037 y 4.966.674.
Para reducir la disolución de los ánodos (10) en
el electrolito, la celda puede funcionar con un electrolito (5) a
temperatura reducida, habitualmente de, aproximadamente, 850º a
940ºC, preferiblemente de 880º a 930ºC. Al trabajar con un
electrolito a temperatura reducida, se reduce la solubilidad de los
óxidos, en particular de alúmina. Por esta razón, resulta ventajoso
aumentar la disolución de alúmina en el electrolito (5).
El aumento de la disolución de alúmina se puede
conseguir utilizando un dispositivo de alimentación de alúmina que
pulverice y distribuya partículas de alúmina sobre un área amplia de
la superficie del electrolito fundido (5). Los dispositivos de
alimentación de alúmina adecuados se dan a conocer con mayor detalle
en la Patente WO00/63464 (de Nora/Berclaz). Además, la celda puede
comprender medios (no mostrados) para provocar la circulación del
electrolito (5) desde y hacia el espacio
ánodo-cátodo para aumentar la disolución de alúmina
en el electrolito (5) y mantener permanentemente una concentración
de alúmina disuelta elevada cerca de las superficies activas de los
ánodos (10), por ejemplo, tal como se da a conocer en la Patente
WO00/40781 (de Nora).
Durante el funcionamiento de las celdas mostradas
en la figura 1, la alúmina disuelta en el electrolito (5) se
electroliza para producir oxígeno en los ánodos (10) y aluminio (60)
en las superficies del cátodo drenadas (20). El aluminio producto
(60) se drena desde las superficies del cátodo (20) sobre las placas
completamente porosas (21) que se extienden por encima de parte del
depósito (30) hacia el interior del depósito (30), desde donde se
puede derivar.
Por consiguiente, el aluminio se produce en la
superficie activa drenada del cátodo (20), que cubre no solamente
los bloques del cátodo (25), sino también parte del depósito (30),
maximizando así el área útil de producción de aluminio (es decir, la
superficie del cátodo drenada (22)) de la celda.
Claims (17)
1. Celda para la extracción electrolítica de
aluminio a partir de alúmina que tiene una base de celda que
comprende:
- -
- un cátodo, en particular una serie de bloques de cátodo de carbono, que tienen una superficie superior humectable por aluminio;
- -
- placas completamente porosas humectables por aluminio, que están situadas en la superficie superior del cátodo y están rellenas de aluminio fundido para formar una superficie activa drenada del cátodo humectada por aluminio sobre la superficie superior del cátodo; y
- -
- una ranura en un nivel inferior a la superficie superior del cátodo y que, durante su funcionamiento, recoge aluminio fundido drenado desde la superficie activa drenada del cátodo humectable por aluminio,
en la que las placas completamente
porosas de la superficie superior del cátodo se extienden por encima
de parte de la ranura, de manera que parte de la superficie activa
drenada del cátodo humectada por aluminio está situada por encima de
la
ranura.
2. Celda, según la reivindicación 1, en la que el
cátodo está fabricado de bloques de cátodo de carbono dispuestos
por parejas a través de la base de la celda.
3. Celda, según la reivindicación 1 ó 2, en la
que el cátodo está fabricado de grafito.
4. Celda, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que el cátodo está recubierto con
una capa de un material humectable por aluminio que forma la
superficie superior del cátodo humectable por aluminio.
5. Celda, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que, como mínimo, parte de la
ranura de recogida de aluminio está formada en un cuerpo del
depósito yuxtapuesto al cátodo.
6. Celda, según la reivindicación 5, en la que el
cuerpo del depósito comprende antracita.
7. Celda, según la reivindicación 5 ó 6, cuando
depende de la reivindicación 2, en la que el cuerpo del depósito
está situado entre los bloques de, como mínimo, una pareja de
bloques de cátodo de carbono y los separa a través de la base de la
celda.
8. Celda, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que la ranura de recogida de
aluminio tiene, generalmente, forma de U.
9. Celda, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que comprende una serie de ánodos que
desprenden oxígeno que revisten las placas completamente porosas
humectables por aluminio.
10. Celda, según la reivindicación 9, en la que
los ánodos que desprenden oxígeno están recubiertos con una capa
protectora, tal como una capa fabricada de uno o más compuestos de
cerio, en particular oxifluoruro de cerio.
11. Método de producción de aluminio en una
celda, tal como se ha definido en cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que comprende el paso de una corriente
de electrólisis entre los ánodos y la superficie activa drenada del
cátodo humectada por aluminio en un electrolito que comprende
alúmina disuelta para desprender gas en los ánodos y producir
aluminio en la superficie activa drenada del cátodo, drenándose el
aluminio producido hacia la ranura de recogida de aluminio desde la
superficie activa drenada del cátodo sobre las placas completamente
porosas que se extienden por encima de parte de la ranura.
12. Método, según la reivindicación 11, que
comprende el desprendimiento de oxígeno en los ánodos.
13. Método, según la reivindicación 12, en el que
los ánodos tienen un recubrimiento protector, tal como un
recubrimiento fabricado de uno o más compuestos de cerio, en
particular oxifluoruro de cerio, comprendiendo dicho método el
mantenimiento de una cantidad de especies de cerio en el electrolito
para conservar la capa protectora.
14. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 11 a 13, en el que el electrolito está a una
temperatura en el intervalo de 850º a 940ºC.
15. Base de una celda para la extracción
electrolítica de aluminio a partir de alúmina, que comprende un
cátodo, en particular una serie de bloques de cátodo de carbono, que
tienen una superficie superior humectable por aluminio, placas
completamente porosas humectables por aluminio situadas en la
superficie superior del cátodo, y una ranura de recogida de aluminio
que se extiende en un nivel inferior a la superficie superior del
cátodo, en el que las placas completamente porosas que cubren la
superficie superior del cátodo se extienden por encima de parte de
la ranura de recogida de aluminio.
16. Celda para la extracción electrolítica de
aluminio que comprende una base, tal como se ha definido en la
reivindicación 15, en la que las placas completamente porosas
humectables por aluminio están rellenas de aluminio fundido para
formar una superficie activa drenada de cátodo humectada por
aluminio sobre la superficie superior del cátodo.
17. Método de producción de aluminio en una
celda, tal como se ha definido en la reivindicación 16, que
comprende el paso de una corriente de electrólisis entre los ánodos
y la superficie activa drenada del cátodo humectada por aluminio en
un electrolito que comprende alúmina disuelta para desprender gas en
los ánodos y producir aluminio en la superficie activa drenada del
cátodo, drenando el aluminio producido hacia la ranura de recogida
de aluminio desde la superficie activa drenada del cátodo sobre las
placas completamente porosas que se extienden por encima de parte de
la ranura.
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