保護電解槽的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】大體上，本發(fā)明涉及一種電解槽的側(cè)壁特征(例如，內(nèi)側(cè)壁或熱表面)，在電解槽工作中(例如，在電解槽中生產(chǎn)金屬時)該側(cè)壁特征保護側(cè)壁免受電解液的侵蝕。
【專利說明】保護電解槽的系統(tǒng)和方法 相關(guān)申請的交叉引用
[0001] 本申請是2013年3月13日提交的標題為"保護電解槽的系統(tǒng)和方法"的US申請 號61/780, 439的非臨時申請，并且要求US61/780, 439的優(yōu)先權(quán)，US61/780, 439通過引用 而整體并入本申請中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 大體上，本發(fā)明涉及電解槽的側(cè)壁特征（例如，內(nèi)側(cè)壁或熱表面），該側(cè)壁特征在 電解槽工作中（例如，在電解槽中生產(chǎn)金屬時）保護側(cè)壁免受電解液的侵蝕。更具體地說， 在本發(fā)明的一個或多個實施例中，在沿內(nèi)側(cè)壁的全部或一部分沒有凝固壁架的情況下，內(nèi) 側(cè)壁特征用于直接與電解槽中的金屬、電解液和/或氣相接觸。

【背景技術(shù)】
[0003] 傳統(tǒng)上，電解槽的側(cè)壁是由導(dǎo)熱材料構(gòu)成，沿整個側(cè)壁（以及電解液的上表面）形 成凝固壁架，從而保持電解槽的完整性。通過本發(fā)明的不同實施例，至少部分地使用本發(fā)明 的一個或者多個側(cè)壁實施例代替?zhèn)鹘y(tǒng)側(cè)壁。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 在一些實施例中，提供一種穩(wěn)定的側(cè)壁材料，通過維持電解液化學(xué)成分中的一種 或多種組分處在一定飽和百分比，使得該側(cè)壁材料在熔融電解質(zhì)（例如電解槽的電解液） 中是穩(wěn)定的（例如，基本上不反應(yīng)的）。在一些實施例中，通過沿該側(cè)壁設(shè)置的至少一個進 料裝置來維持電解液化學(xué)成分，該進料裝置向電解槽提供進料（例如，能夠作為保護性沉 積物保持在鄰近該電解槽的側(cè)壁）。在一些實施例中，該保護性沉積物向電解液（例如，向 緊鄰該側(cè)壁的電解液）供給至少一種電解液組分（例如，氧化鋁）。作為一個非限制性的示 例，隨著該保護性沉積物緩慢地溶解，對于該電解液組分而言，鄰近該側(cè)壁的電解液化學(xué)成 分處于飽和或接近飽和狀態(tài)，因此通過與熔融電解質(zhì)/電解液相互作用，能保護該側(cè)壁免 于溶解（例如溶解/腐蝕）。在一些實施例中，在電解槽工作條件下（例如，溫度、電解液比 率，以及電解液和/或含量），該電解液對于具體電解液組分（例如，氧化鋁）的飽和度根據(jù) 進料濃度（例如，氧化鋁）而定。
[0005] 在一些實施例中，極化的側(cè)壁（例如陽極極化的側(cè)壁和/或陰極極化的側(cè)壁）主 動地幫助傳導(dǎo)電流流入或流出壁面，其中，這種極化的材料抵抗：氣相、電解液/空氣界面、 電解液、電解液/金屬界面、金屬層及其組合。
[0006] 在一些實施例中，凝固壁架裝置和/或?qū)狍w（例如隔熱材料）包含至少一部分 側(cè)壁并且被配置為在特定位置從電解液中吸取熱量，從而沿著一部分側(cè)壁限定局部的凝固 壁架。在一些實施例中，該局部的凝固壁架被配置成作為介于相對的極化側(cè)壁部分和/或 界面（例如電解液-氣相界面或金屬-電解液界面）之間的電絕緣體。在一些實施例中，該 凝固壁架裝置和/或?qū)狍w材料是與（a)非反應(yīng)性的側(cè)壁材料（也稱為穩(wěn)定的側(cè)壁材料） 和/或（b)極化的側(cè)壁材料中的至少一個協(xié)同使用的。在一些實施例中，該凝固壁架裝置 是可調(diào)節(jié)的、可重新定位的和/或可移除的。在一些實施例中，該凝固壁架裝置與側(cè)壁是一 體的（例如是側(cè)壁的一部分）。
[0007] 在一些實施例中，本發(fā)明的側(cè)壁比傳統(tǒng)的導(dǎo)熱材料封裝能節(jié)約能量：至少大致 5% ;至少大致10% ;至少大致15% ;至少大致20% ;至少大致25% ;或者至少大致30%。
[0008] 在一些實施例中，熱通量（即在電解槽運行期間通過該電解槽的側(cè)壁的熱損失） 為：不超過大致5kW/m 2 ;不超過大致4kW/m2 ;不超過大致3kW/m2 ;不超過大致2kW/m2 ;不超 過大致lkW/m2 ;不超過大致0. 75kW/m2。
[0009] 在一些實施例中，熱通量（即在電解槽運行期間通過該電解槽的側(cè)壁的熱損失） 為：至少大致5kW/m 2 ;至少大致4kW/m2 ;至少大致3kW/m2 ;至少大致2kW/m2 ;至少大致lkW/ m2 ;至少大致 0· 75kW/m2。
[0010] 與之形成鮮明對比的是，商業(yè)化的Hall槽運行時通過側(cè)壁的熱通量在大致 8-12kW/m 2 之間。
[0011] 在本發(fā)明的一個或多個實施例中，提供用于金屬電解槽的活動性的/動態(tài)的側(cè)壁 /端壁，其中，側(cè)壁的內(nèi)部（內(nèi)壁）是正極化的、負極化的或它們的組合（正極化和負極化 的-在正極和負極側(cè)壁部分之間具有絕緣體）。在本發(fā)明的一個或多個實施例中，中間部分 (絕緣體）是由熱絕緣材料和電絕緣材料構(gòu)建的以防止熱損失。在一個或多個實施例中，側(cè) 壁的外部是用于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的外殼（例如，鋼）。在一些實施例中，采用穩(wěn)定材料和/或局部 凝固壁架，并且專門設(shè)計/構(gòu)造成跨過該動態(tài)的（活動性的）側(cè)壁/端壁中的間隙（例如， 密封和/或電絕緣）延伸。
[0012] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極間隔開的陰極、與 陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及包括側(cè)壁和底部的槽體，其中，該槽體被配置成保 持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：極化的側(cè)壁部分，其中，該極化的側(cè)壁部分與熔融電解液 液體連通。
[0013] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽壁，其包括：包括側(cè)壁和底部的槽體，其 中，該槽體被配置成保持熔融電解液；其中，該側(cè)壁包括極化的側(cè)壁部分，其中，該極化的側(cè) 壁部分配置成與該烙融電解液液體連通。
[0014] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極間隔開的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及包括側(cè)壁和底部的槽體，其中，該槽體配置成保 持熔融電解液；其中，該側(cè)壁包括極化的側(cè)壁部分和非極化的側(cè)壁部分，其中，極化的側(cè)壁 部分與非極化的側(cè)壁部分彼此相鄰并且都與該烙融電解液液體連通。
[0015] 在本發(fā)明的一個方面，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與該 陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及包括側(cè)壁和底部的槽體，其中，該槽體配置成保持 熔融電解液；其中，該側(cè)壁包括非極化的側(cè)壁部分和占側(cè)壁至少大致50%的極化的側(cè)壁部 分，其中，極化的側(cè)壁部分與非極化的側(cè)壁部分彼此相鄰并且都與該熔融電解液液體連通。
[0016] 在本發(fā)明的一個方面，提供一種電解槽側(cè)壁，其包括：包括側(cè)壁和底部的槽體，其 中，該槽體配置成保持熔融電解液；其中，該側(cè)壁包括：極化的側(cè)壁部分（例如，占側(cè)壁的大 致1%至大致100% )，其中，該極化的側(cè)壁部分配置成與該熔融電解液液體連通。
[0017] 在一些實施例中，極化的側(cè)壁部分選自：陽極極化側(cè)壁、陰極極化側(cè)壁及它們的組 合。
[0018] 在一些實施例中，非極化的側(cè)壁部分選自基本上由導(dǎo)熱體、穩(wěn)定材料（非反應(yīng)性 的材料）、凝固壁架裝置及其組合組成的組。
[0019] 在一些實施例中，極化的側(cè)壁包括：陰極化側(cè)壁，其中，陰極極化側(cè)壁部分鄰近槽 體底部并且與槽體底部連通（例如，在電解液-氣相界面之下）；此外，其中，非極化的側(cè)壁 部分位于該陰極極化側(cè)壁部分上方并且與電解液-空氣界面連通。
[0020] 在一些實施例中，極化的側(cè)壁包括陽極極化側(cè)壁部分，其中，該陽極化側(cè)壁鄰近電 解液-氣相界面并與之連通，并且在槽體底部上方（例如，在電解液-金屬界面上方；或不 與陰極塊或陰極化槽底直接接觸）；此外，其中，非極化的側(cè)壁部分位于該陽極極化側(cè)壁部 分之下并且與（a)電解液-金屬界面和（b)槽底中的至少一個連通。
[0021] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽側(cè)壁，其包括：包括側(cè)壁和底部的槽體， 其中，該槽體配置成保持熔融電解液；其中，該側(cè)壁包括極化的側(cè)壁部分和非極化的側(cè)壁部 分，其中，極化的側(cè)壁部分與非極化的側(cè)壁部分彼此相鄰并且都與該熔融電解液液體連通。
[0022] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及槽體，槽體包括至少一個側(cè)壁和底部，其中，該 槽體配置成保持熔融電解液；其中，該側(cè)壁包括陽極極化側(cè)壁部分和非極化的側(cè)壁材料，其 中，陽極極化側(cè)壁部分與電解液液體連通，其中，該陽極極化側(cè)壁位于槽體底部上方并且遠 離槽體底部，并且與電解液-空氣/氣相界面相連通；非極化的側(cè)壁材料鄰近該陽極極化側(cè) 壁部分，并且與（a)金屬層和（b)槽底中的至少一個連通。
[0023] 在一些實施例中，非極化的側(cè)壁配置成從槽底延伸到金屬層-電解液界面上方的 高度處。
[0024] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽側(cè)壁，其包括：包括至少一個側(cè)壁和底部 的槽體，其中，該槽體配置成保持熔融電解液，其中，該側(cè)壁包括：陽極極化側(cè)壁部分和非極 化的側(cè)壁材料，其中，陽極極化側(cè)壁部分與電解液液體連通，其中，陽極極化側(cè)壁位于槽體 底部上方并且遠離槽體底部并且與電解液-氣相界面相連通；非極化的側(cè)壁材料鄰近該陽 極極化側(cè)壁部分，并且與（a)金屬層和（b)槽底中的至少一個連通。
[0025] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及包括至少一個側(cè)壁和底部的槽體，其中，該槽體 配置成保持熔融電解液；其中，該側(cè)壁包括：陽極極化側(cè)壁部分以及非極化的側(cè)壁材料，其 中陽極極化側(cè)壁部分與電解液液體連通，其中，陽極極化側(cè)壁位于槽體底部上方并且遠離 槽體底部并且與電解液-空氣界面相連通；非極化的側(cè)壁材料包括導(dǎo)熱體，該導(dǎo)熱體鄰近 該陽極極化側(cè)壁部分并且與（a)金屬層和（b)槽底中的至少一個連通，其中，該導(dǎo)熱體配置 成從熔融電解液中鄰近導(dǎo)熱體接觸點接收熱量，其中，通過該導(dǎo)熱體，沿一部分側(cè)壁在導(dǎo)熱 體和熔融電解液之間形成凝固壁架（例如，局部的）。作為非限制性的示例，該導(dǎo)熱體配置 成將陰極部分（例如，金屬層、陰極或槽底）與該陽極極化側(cè)壁部分隔離。
[0026] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解側(cè)壁，其包括槽體，該槽體包括至少一個側(cè) 壁和底部，其中該槽體配置成保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：陽極極化側(cè)壁部分以及 非極化的側(cè)壁材料，其中陽極極化側(cè)壁部分與電解液液體連通，其中，陽極極化側(cè)壁位于槽 體底部上方并且遠離槽體底部并且與電解液-空氣界面相連通；非極化的側(cè)壁材料包括導(dǎo) 熱體，該導(dǎo)熱體鄰近該陽極極化側(cè)壁部分并且與槽底相連通，其中該導(dǎo)熱體配置成從熔融 電解液中鄰近導(dǎo)熱體接觸點接收熱量，其中，通過該導(dǎo)熱體，沿一部分側(cè)壁在導(dǎo)熱體和熔融 電解液之間形成凝固壁架。
[0027] 在一些實施例中，從槽底排出金屬產(chǎn)物。
[0028] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及槽體，槽體包括至少一個側(cè)壁和底部，其中該槽 體配置成保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：陽極極化側(cè)壁部分以及非極化的側(cè)壁部分， 其中陽極極化側(cè)壁部分與電解液液體連通，其中，陽極極化側(cè)壁位于槽體底部上方并且遠 離槽體底部，并且與電解液-氣相界面相連通；非極化的側(cè)壁部分鄰近該陽極極化側(cè)壁部 分并且與（a)金屬層和（b)槽底中的至少一個相連通，其中該非極化的側(cè)壁包括非反應(yīng)性 的材料，該材料是電解液化學(xué)成分的一種組分；此外，其中，借助于電解液化學(xué)成分和該非 反應(yīng)性的材料在電解液中的飽和度，該側(cè)壁與熔融鹽電解質(zhì)（例如，在電解槽運行期間）基 本上是不反應(yīng)的。
[0029] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽側(cè)壁，其包括槽體，槽體包括至少一個側(cè) 壁和底部，其中該槽體配置成保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：陽極極化側(cè)壁部分以及 非極化的側(cè)壁部分，其中陽極極化側(cè)壁部分與電解液液體連通，其中，陽極極化側(cè)壁位于槽 體底部上方并且遠離槽體底部并且與電解液-空氣界面相連通；非極化的側(cè)壁部分鄰近該 陽極極化側(cè)壁部分并且與（a)金屬層和（b)槽底中的至少一個相連通，其中該非極化的側(cè) 壁包括非反應(yīng)性的材料，該材料是電解液化學(xué)成分的一種組分；此外，其中，借助于電解液 化學(xué)成分和該非反應(yīng)性材料在電解液中的飽和度，該側(cè)壁與熔融鹽電解質(zhì)（例如，在電解 槽運行期間）基本上是不反應(yīng)的。
[0030] 在一些實施例中，該非極化的側(cè)壁部分（例如，穩(wěn)定側(cè)壁）配置成從側(cè)壁（例如， 側(cè)壁輪廓）向外延伸并且成階梯狀配置。在一些實施例中，電解槽配有進料器，該進料器向 電解液中提供進料，電解液沿著穩(wěn)定側(cè)壁材料的階梯狀伸出部分的至少一部分（例如，沿 著頂面和/或側(cè)面）保持。在一些實施例中，該穩(wěn)定側(cè)壁材料鄰近陽極極化側(cè)壁部分并且 與之相連通（即，從而使得該陽極極化側(cè)壁部分在隔熱封裝的全部長度上延伸，并且該穩(wěn) 定側(cè)壁材料裝配在鄰近金屬層和/或電解液-金屬層界面的一部分陽極極化側(cè)壁部分上）。 在一些實施例中，該穩(wěn)定側(cè)壁材料的頂表面是平的。在一些實施例中，該穩(wěn)定側(cè)壁的頂部/ 頂表面是傾斜的（例如，朝向該陽極極化側(cè)壁傾斜）。在一些實施例中，該傾斜的穩(wěn)定側(cè)壁 與該陽極極化側(cè)壁一起限定溝槽，該溝槽構(gòu)造成在其中保持保護性沉積物。在一些實施例 中，該傾斜的穩(wěn)定側(cè)壁向電解槽/金屬層的中心（遠離該側(cè)壁）傾斜。
[0031] 在一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、陰極、與該陽極和陰極液體連通 的熔融電解液、以及槽體，槽體包括至少一個側(cè)壁和底部，其中該槽體配置成保持熔融電 解液；其中該側(cè)壁包括陽極極化側(cè)壁部分與非極化的側(cè)壁部分，其中陽極極化側(cè)壁部分 與電解液液體連通，其中，陽極極化側(cè)壁位于槽體底部上方并且遠離槽體底部并且與電解 液-空氣界面相連通；非極化的側(cè)壁部分鄰近該陽極極化側(cè)壁部分并且與（a)金屬層和 (b)槽底中的至少一個相連通，其中該非極化的側(cè)壁包含凝固壁架裝置：其中，借助該凝固 壁架裝置，從鄰近該凝固壁架裝置的熔融鹽電解液中導(dǎo)出熱量，由此沿著鄰近該凝固壁架 裝置的一部分側(cè)壁來限定凝固壁架。
[0032] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解側(cè)壁，其包括槽體，槽體包括至少一個側(cè)壁 和底部，其中該槽體配置成保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：陽極極化側(cè)壁部分以及非 極化的側(cè)壁部分，其中陽極極化側(cè)壁部分與電解液液體連通，其中，陽極極化側(cè)壁位于槽體 底部上方并且遠離槽體底部并且與電解液-氣相界面相連通；非極化的側(cè)壁部分鄰近該陽 極極化側(cè)壁部分并且與槽底相連通，其中該非極化的側(cè)壁包括凝固壁架裝置：其中，借助該 凝固壁架裝置，從鄰近該凝固壁架裝置的熔融鹽電解液中導(dǎo)出熱量，由此沿著鄰近該凝固 壁架裝置的一部分側(cè)壁來限定凝固壁架。
[0033] 在一些實施例中，從電解槽排出金屬產(chǎn)物。
[0034] 在一些實施例中，該凝固壁架裝置包括：具有入口和出口的本體；熱交換通道，其 中該熱交換通道沿著主體的內(nèi)部延伸并且與該入口和出口液體連通；以及冷卻介質(zhì)，其中 該冷卻介質(zhì)沿著由熱交換通道、入口和出口限定的流動通路流動。
[0035] 在一些實施例中，該通道包括沿著本體外壁的多個擴張區(qū)域，其中，該擴張區(qū)域配 置成提供增大的表面積，以便從熔融鹽電解液向冷卻介質(zhì)傳導(dǎo)熱量。
[0036] 在一些實施例中，該冷卻介質(zhì)選自：氬氣、氮氣和空氣。
[0037] 在一些實施例中，該擴張區(qū)域還包括多個翅片。
[0038] 在一些實施例中，該凝固壁架裝置從電解槽導(dǎo)出至少大致5kW/m2的熱通量。
[0039] 在一些實施例中，該凝固壁架裝置還包括附接至冷卻介質(zhì)出口的熱交換器。
[0040] 在一些實施例中，該非極化的側(cè)壁部分配置成保持跨過該非極化側(cè)壁部分的熱損 失不大于大致5kW/m2。
[0041] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及具有底部和至少一個側(cè)壁的槽體，其中該槽體 配置成保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分及第二側(cè)壁部分，其中第一側(cè)壁 部分安裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并且保持電解質(zhì)，該第一側(cè)壁部分包括陽極極化側(cè)壁部分； 第二側(cè)壁部分配置成從槽體的底部向上延伸，其中該第二側(cè)壁部分與第一側(cè)壁部分縱向隔 開，從而使得第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及第一側(cè)壁部分與第二側(cè)壁部分之間的基部 限定溝槽；其中該溝槽接收保護性沉積物并且保持該保護性沉積物與電解槽底（例如，金 屬層）分開。
[0042] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽側(cè)壁，其包括：具有底部和至少一個側(cè)壁 的槽體，其中該槽體配置成保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁 部分，其中第一側(cè)壁部分安裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并且保持電解質(zhì)，該第一側(cè)壁部分包括 陽極極化側(cè)壁部分；第二側(cè)壁部分配置成從槽體的底部向上延伸，其中該第二側(cè)壁部分與 第一側(cè)壁部分在縱向上隔開，從而第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及第一側(cè)壁部分與第二 側(cè)壁部分之間的基部限定溝槽；其中該溝槽構(gòu)造成接收保護性沉積物并且保持該保護性沉 積物與電解槽底（例如，金屬層）分開。
[0043] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及具有底部和至少一個側(cè)壁的槽體，其中該槽體 配置成保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及引導(dǎo)部件，其 中，第一側(cè)壁部分包括陽極極化側(cè)壁部分，其構(gòu)造成安裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并且保持電 解質(zhì)；第二側(cè)壁部分配置成從槽體的底部向上延伸，并且與第一側(cè)壁部分在縱向上隔開，從 而第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及第一側(cè)壁部分與第二側(cè)壁部分之間的基部限定溝槽； 其中該溝槽構(gòu)造成接收保護性沉積物并且保持該保護性沉積物與電解槽底（例如，金屬 層）分開；該引導(dǎo)部件位于該陽極側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間，此外其中該引導(dǎo)部件在 溝槽基部上方橫向隔開，從而該引導(dǎo)部件配置成引導(dǎo)保護性沉積物進入溝槽。
[0044] 在一些實施例中，該引導(dǎo)部件包括陽極極化材料。在一些實施例中，該引導(dǎo)部件包 括非反應(yīng)性的（例如，穩(wěn)定的）材料。在一些實施例中，該引導(dǎo)部件包括陰極極化材料。 [0045] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及具有底部和至少一個側(cè)壁的槽體，其中該槽體 配置成保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及導(dǎo)熱體，其中 第一側(cè)壁部分包括陽極極化側(cè)壁部分，構(gòu)造成安裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并且保持電解質(zhì)； 第二側(cè)壁部分構(gòu)造成從槽體的底部向上延伸，其中該第二側(cè)壁部分與第一側(cè)壁部分在縱向 上隔開，從而使得第一側(cè)壁部分與第二側(cè)壁部分限定一個間隙；導(dǎo)熱體配置成安裝在該間 隙中并且在第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間延伸，其中該導(dǎo)熱體從熔融電解液中接收熱 量，其中，通過從熔融電解液經(jīng)側(cè)壁從導(dǎo)熱體傳導(dǎo)熱量，在導(dǎo)熱體和熔融電解質(zhì)之間形成凝 固壁架，該凝固壁架橫跨第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間的間隙。
[0046] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽組件，其包括具有底部和至少一個側(cè)壁 的槽體，其中該槽體配置成保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部 分以及導(dǎo)熱體，其中第一側(cè)壁部分包括陽極極化側(cè)壁部分，構(gòu)造成安裝在側(cè)壁的隔熱封裝 上并且保持電解質(zhì)；第二側(cè)壁部分從槽體的底部向上延伸，其中該第二側(cè)壁部分與第一側(cè) 壁部分在縱向上隔開，從而使得第一側(cè)壁部分與第二側(cè)壁部分限定一個間隙；導(dǎo)熱體配置 成安裝在該間隙中并且在第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間延伸，其中該導(dǎo)熱體從熔融電 解液中接收熱量，其中，通過從熔融電解液經(jīng)側(cè)壁從導(dǎo)熱體傳導(dǎo)熱量，在導(dǎo)熱體和熔融電解 質(zhì)之間形成凝固壁架，凝固壁架橫跨第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間的間隙。
[0047] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及具有底部和至少一個側(cè)壁的槽體，其中該槽體 配置成保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及凝固壁架裝 置，其中第一側(cè)壁部分包括陽極極化側(cè)壁部分，構(gòu)造成安裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并且保持 電解質(zhì)；第二側(cè)壁部分從槽體的底部向上延伸，其中該第二側(cè)壁部分與第一側(cè)壁部分在縱 向上隔開，從而使得第一側(cè)壁部分與第二側(cè)壁部分限定一個間隙；凝固壁架裝置配置成安 裝在第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間的間隙中，其中借助該凝固壁架裝置，從熔融電解 液中導(dǎo)出熱量，由此沿著在第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間延伸的該凝固壁架裝置限定 凝固壁架。
[0048] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽組件，其包括：具有底部和至少一個側(cè)壁 的槽體，其中該槽體配置成保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部 分以及凝固壁架裝置，其中第一側(cè)壁部分包括陽極極化側(cè)壁部分，構(gòu)造成安裝在側(cè)壁的隔 熱封裝上并且保持電解質(zhì)；第二側(cè)壁部分從槽體的底部向上延伸，其中該第二側(cè)壁部分與 第一側(cè)壁部分在縱向上隔開，從而使得第一側(cè)壁部分與第二側(cè)壁部分限定一個間隙；凝固 壁架裝置配置成安裝在第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間的間隙中，其中借助該凝固壁架 裝置，從熔融電解液中導(dǎo)出熱量，由此沿著在第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間延伸的該 凝固壁架裝置限定凝固壁架。
[0049] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及構(gòu)造成保持熔融電解液的槽體，其中該槽體包 括至少一個側(cè)壁和底部；其中該側(cè)壁包括：與熔融電解液液體連通的陰極極化側(cè)壁部分， 其中該陰極極化側(cè)壁鄰近槽體底部并與之連通（例如，橫跨電解液-金屬界面），并且延伸 到電解液-氣相界面上方。在這個實施例中，在該陰極極化側(cè)壁部分延伸到電解液-氣相 界面之上的地方，該陰極極化側(cè)壁具有局部的凝固壁架。
[0050] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及保持熔融電解液的槽體，其中該槽體包括：至 少一個側(cè)壁和底部；其中該側(cè)壁包括：陰極極化側(cè)壁部分以及非極化的側(cè)壁部分，其中陰 極極化側(cè)壁部分與熔融電解液液體連通，并且陰極極化側(cè)壁鄰近槽體底部并與之連通（例 如，橫跨電解液-金屬界面）；非極化的側(cè)壁部分與該陰極極化側(cè)壁部分鄰近并與之連通， 其中該非極化的側(cè)壁部分鄰近電解液-空氣界面并與之連通。
[0051] 在一些實施例中，該側(cè)壁包括沿著電解液-空氣界面的一部分導(dǎo)熱材料，從而從 電解液中移除熱量和/或沿著電解液-空氣界面構(gòu)建凝固部分。
[0052] 在一些實施例中，該側(cè)壁包括鄰近導(dǎo)熱材料/在導(dǎo)熱材料頂部的一部分耐火壁。
[0053] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽組件，其包括：保持熔融電解液的槽體， 其中該槽體包括：至少一個側(cè)壁和底部；其中該側(cè)壁包括：陰極極化側(cè)壁部分以及非極化 的側(cè)壁部分，其中陰極極化側(cè)壁部分與熔融電解液液體連通，并且陰極極化側(cè)壁鄰近槽體 底部并與之連通（例如，橫跨電解液-金屬界面）；非極化的側(cè)壁部分與該陰極極化側(cè)壁部 分鄰近并與之連通，其中該非極化的側(cè)壁部分鄰近電解液-空氣界面并與之連通。
[0054] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及保持熔融電解液的槽體，其中該槽體包括：至 少一個側(cè)壁和底部；其中該側(cè)壁包括：陰極極化側(cè)壁部分以及非極化的側(cè)壁部分，其中陰 極極化側(cè)壁部分與熔融電解液液體連通，其中陰極極化側(cè)壁鄰近槽體底部并與之連通（例 如，橫跨電解液-金屬界面）；非極化的側(cè)壁部分與該陰極極化側(cè)壁部分鄰近并與之連通， 其中該非極化的側(cè)壁部分鄰近電解液-空氣界面并與之連通；其中該非極化的側(cè)壁包含非 反應(yīng)性的材料，該材料是該電解液化學(xué)成分的一種組分；此外，其中，借助于電解液化學(xué)成 分和該非反應(yīng)性材料在電解液中的飽和度，該側(cè)壁基本上與熔融鹽電解質(zhì)是不反應(yīng)的（例 如，在電解槽運行期間）。
[0055] 在一些實施例中，該非極化的側(cè)壁部分（穩(wěn)定側(cè)壁/第一側(cè)壁部分）在隔熱封裝 的整個長度上延伸（即，到槽底），并且該陰極化側(cè)壁配置成緊鄰該穩(wěn)定側(cè)壁材料附接并且 與之連通，從而使得該陰極化側(cè)壁與（1)金屬層和（2)電解液-金屬層界面中的至少一個 液體連通。在一些實施例中，該陰極化側(cè)壁具有平坦的頂部。在一些實施例中，該陰極化側(cè) 壁具有傾斜的頂部（即，朝向穩(wěn)定側(cè)壁傾斜，從而在其中限定凹陷區(qū)域/溝槽）。在一些實 施例中，該陰極化側(cè)壁具有傾斜的頂部（即，朝向金屬層/電解槽中心傾斜），以輔助向槽底 排出金屬產(chǎn)物。在一些實施例中，該電解槽還包括進料器，該進料器向電解槽供給進料，進 料作為保護性沉積物保持在陰極化側(cè)壁的傾斜頂部。
[0056] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽組件，其包括：保持熔融電解液的槽體， 其中該槽體包括：至少一個側(cè)壁和底部；其中該側(cè)壁包括：陰極極化側(cè)壁部分以及非極化 的側(cè)壁部分，其中陰極極化側(cè)壁部分與熔融電解液液體連通，其中，陰極極化側(cè)壁鄰近槽體 底部并與之連通（例如，橫跨電解液-金屬界面）；非極化的側(cè)壁部分與該陰極極化側(cè)壁部 分鄰近并與之連通，其中該非極化的側(cè)壁部分鄰近電解液-氣相界面并與之連通；其中該 非極化的側(cè)壁包括非反應(yīng)性的材料，該材料是該電解液化學(xué)成分的一種組分；此外，其中， 借助于電解液化學(xué)成分和該非反應(yīng)性材料在電解液中的飽和度，該側(cè)壁基本上與熔融鹽電 解質(zhì)是不反應(yīng)的（例如，在電解槽運行期間）。
[0057] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及保持熔融電解液的槽體，其中該槽體包括：至少 一個側(cè)壁和底部；其中該側(cè)壁包括：陰極極化側(cè)壁部分以及非極化的側(cè)壁部分，其中陰極 極化側(cè)壁部分與電解液液體連通，其中，陰極極化側(cè)壁鄰近槽體底部并與之連通（例如，橫 跨電解液-金屬界面）；非極化的側(cè)壁部分與該陰極極化側(cè)壁部分鄰近并與之連通，其中該 非極化的側(cè)壁部分鄰近電解液-空氣界面并與之連通；其中該非極化的側(cè)壁包括凝固壁架 裝置，其中，借助該凝固壁架裝置，從鄰近該凝固壁架裝置的熔融電解液中導(dǎo)出熱量，由此 沿著鄰近該凝固壁架裝置的一部分側(cè)壁限定凝固壁架。
[0058] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種組件，其包括：保持熔融電解液的槽體，其中該 槽體包括：至少一個側(cè)壁和底部；其中該側(cè)壁包括：陰極極化側(cè)壁部分以及非極化的側(cè)壁 部分，其中陰極極化側(cè)壁部分與電解液液體連通，其中，陰極極化側(cè)壁鄰近槽體底部并與之 連通（例如，橫跨電解液-金屬界面）；非極化的側(cè)壁部分與該陰極極化側(cè)壁部分鄰近并與 之連通，其中該非極化的側(cè)壁部分鄰近電解液-空氣界面并與之連通；其中該非極化的側(cè) 壁包括凝固壁架裝置，其中，借助該凝固壁架裝置，從鄰近該凝固壁架裝置的熔融電解液中 導(dǎo)出熱量，由此沿著鄰近該凝固壁架裝置的一部分側(cè)壁限定凝固壁架。
[0059] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及保持熔融電解液的槽體，其中該槽體包括：至少 一個側(cè)壁和底部；其中該側(cè)壁包括：陰極極化側(cè)壁部分以及非極化的側(cè)壁部分，其中，陰極 極化側(cè)壁部分與電解液液體連通，，其中，陰極極化側(cè)壁鄰近槽體底部并與之連通（例如， 橫跨電解液-金屬界面，與金屬層連通）；非極化的側(cè)壁部分與該陰極極化側(cè)壁部分鄰近并 與之連通，并且該非極化的側(cè)壁部分鄰近電解液-空氣界面并與之連通；其中該非極化的 側(cè)壁部分包括鄰近該陰極極化的側(cè)壁部分并且與電解液-空氣界面相連通的導(dǎo)熱體，其中 該導(dǎo)熱體從熔融電解液中傳導(dǎo)熱量，其中經(jīng)由該導(dǎo)熱體，沿著側(cè)壁的導(dǎo)熱體部分限定凝固 壁架。
[0060] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種組件，其包括：保持熔融電解液的槽體，其中該 槽體包括：至少一個側(cè)壁和底部；其中該側(cè)壁包括：陰極極化側(cè)壁部分以及非極化的側(cè)壁 部分，其中，陰極極化側(cè)壁部分與電解液液體連通，其中，陰極極化側(cè)壁鄰近槽體底部并與 之連通（例如，橫跨電解液-金屬界面，與金屬層連通）；非極化的側(cè)壁部分與該陰極極化 側(cè)壁部分鄰近并與之連通，該非極化的側(cè)壁部分鄰近電解液-空氣界面并與之連通；其中 該非極化的側(cè)壁部分包括鄰近該陰極極化的側(cè)壁部分并且與電解液-空氣界面相連通的 導(dǎo)熱體，其中該導(dǎo)熱體從熔融電解液中傳導(dǎo)熱量，其中經(jīng)由該導(dǎo)熱體，沿著側(cè)壁的導(dǎo)熱體部 分限定凝固壁架。
[0061] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及具有至少一個側(cè)壁和底部的槽體，其中該槽體 保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分，其中第一側(cè)壁部分安 裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并且保持電解質(zhì)，該第一側(cè)壁部分包括非極化的側(cè)壁部分；第二側(cè) 壁部分包括陰極極化側(cè)壁，并從槽體的底部向上延伸，其中該第二側(cè)壁部分與第一側(cè)壁部 分在縱向上隔開，從而使得第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及第一側(cè)壁部分與第二側(cè)壁部 分之間的基部限定溝槽；其中該溝槽接收保護性沉積物并且保持該保護性沉積物與電解槽 底（例如，金屬層）分開。
[0062] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種組件，其包括：具有至少一個側(cè)壁和底部的槽 體，其中該槽體保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分，其中第 一側(cè)壁部分安裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并且保持電解質(zhì)，該第一側(cè)壁部分包括非極化的側(cè)壁 部分；第二側(cè)壁部分包括陰極極化側(cè)壁，該第二側(cè)壁部分從槽體的底部向上延伸，其中該第 二側(cè)壁部分與第一側(cè)壁部分在縱向上隔開，從而使得第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及第 一側(cè)壁部分與第二側(cè)壁部分之間的基部限定溝槽；其中該溝槽接收保護性沉積物并且保持 該保護性沉積物與槽體底部（例如，金屬層）分開。
[0063] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的電解液、以及具有至少一個側(cè)壁和底部的槽體，其中該槽體保持 熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及引導(dǎo)部件，其中第一側(cè)壁 部分安裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并且保持電解質(zhì)，該第一側(cè)壁部分包括非極化的側(cè)壁部分； 第二側(cè)壁部分包括陰極極化側(cè)壁，并從槽體的底部向上延伸，其中該第二側(cè)壁部分與第一 側(cè)壁部分在縱向上隔開，從而使得第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及第一側(cè)壁部分與第二 側(cè)壁部分之間的基部構(gòu)成溝槽；其中該溝槽接收保護性沉積物并且保持該保護性沉積物與 槽體底部（例如，金屬層）分開；引導(dǎo)部件設(shè)置在第二側(cè)壁部分（例如，陰極極化側(cè)壁部分） 和第一側(cè)壁部分（例如，非極化的側(cè)壁部分）之間，此外，其中該引導(dǎo)部件在溝槽基部上方 橫向隔開，從而該引導(dǎo)部件配置成引導(dǎo)保護性沉積物進入溝槽。
[0064] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種組件，其包括：具有底部和至少一個側(cè)壁的槽 體，其中該槽體保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及引導(dǎo) 部件，其中第一側(cè)壁部分安裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并且保持電解質(zhì)，該第一側(cè)壁部分包括 非極化的側(cè)壁部分；第二側(cè)壁部分包含陰極極化側(cè)壁，并從槽體的底部向上延伸，其中該第 二側(cè)壁部分與第一側(cè)壁部分在縱向上隔開，從而使得第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及第 一側(cè)壁部分與第二側(cè)壁部分之間的基部構(gòu)成溝槽；其中該溝槽接收保護性沉積物并且保持 該保護性沉積物與槽體底部（例如，金屬層）分開；引導(dǎo)部件設(shè)置在第二側(cè)壁部分（例如， 陰極極化側(cè)壁部分）和第一側(cè)壁部分（例如，非極化的側(cè)壁部分）之間，此外，其中該引導(dǎo) 部件在溝槽基部上方橫向隔開，從而該引導(dǎo)部件配置成引導(dǎo)保護性沉積物進入溝槽。
[0065] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的電解液、具有至少一個側(cè)壁和底部的槽體，其中該槽體保持熔融 電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及導(dǎo)熱體，其中，第一側(cè)壁部分 安裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并且保持電解質(zhì)，該第一側(cè)壁部分包括非極化的側(cè)壁部分；第二 側(cè)壁部分包括陰極極化側(cè)壁，并且配置成從槽體的底部向上延伸，其中該第二側(cè)壁部分與 第一側(cè)壁部分在縱向上隔開，從而使得第一側(cè)壁部分與第二側(cè)壁部分限定一個間隙；導(dǎo)熱 體配置成安裝在該間隙中并且在第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間延伸，其中該導(dǎo)熱體從 熔融電解液中傳導(dǎo)熱量，從而借助該導(dǎo)熱體，沿著該導(dǎo)熱體在第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部 分之間限定凝固壁架。
[0066] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種組件，其包括：具有至少一個側(cè)壁和底部的槽 體，其中該槽體保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及導(dǎo)熱 體，其中第一側(cè)壁部分安裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并且保持電解質(zhì)，并且該第一側(cè)壁部分包 括非極化的側(cè)壁部分；第二側(cè)壁部分包括陰極極化側(cè)壁，并且從槽體的底部向上延伸，其中 該第二側(cè)壁部分與第一側(cè)壁部分在縱向上隔開，從而使得第一側(cè)壁部分與第二側(cè)壁部分限 定一個間隙；導(dǎo)熱體配置成安裝在該間隙中并且在第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間延 伸；其中該導(dǎo)熱體從熔融電解液中傳導(dǎo)熱量，從而借助該導(dǎo)熱體，沿著該導(dǎo)熱體在第一側(cè)壁 部分和第二側(cè)壁部分之間限定凝固壁架。
[0067] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及具有至少一個側(cè)壁和底部的槽體，其中該槽體 保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及凝固壁架裝置，其中 第一側(cè)壁部分安裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并且保持電解質(zhì)，該第一側(cè)壁部分包括非極化的側(cè) 壁部分；第二側(cè)壁部分包括陰極極化側(cè)壁，并且從槽體的底部向上延伸，其中該第二側(cè)壁部 分與第一側(cè)壁部分在縱向上隔開，從而使得第一側(cè)壁部分與第二側(cè)壁部分限定一個間隙； 凝固壁架裝置配置成安裝在第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間的間隙中；其中借助該凝固 壁架裝置，從與凝固壁架裝置相鄰的熔融鹽電解液中導(dǎo)出熱量，由此沿著在第一側(cè)壁部分 和第二側(cè)壁部分之間的一部分側(cè)壁限定凝固壁架。
[0068] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種組件，其包括：具有至少一個側(cè)壁和底部的槽 體，其中該槽體保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及凝固 壁架裝置，其中，第一側(cè)壁部分安裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并且保持電解質(zhì)，該第一側(cè)壁部分 包括非極化的側(cè)壁部分；第二側(cè)壁部分包括陰極極化側(cè)壁，并且從槽體的底部向上延伸，其 中該第二側(cè)壁部分與第一側(cè)壁部分在縱向上隔開，從而使得第一側(cè)壁部分與第二側(cè)壁部分 限定一個間隙；凝固壁架裝置配置成安裝在第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間的間隙中； 其中借助該凝固壁架裝置，從與凝固壁架裝置相鄰的熔融鹽電解液中導(dǎo)出熱量，由此沿著 在第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間延伸的一部分側(cè)壁限定凝固壁架。
[0069] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及保持熔融電解液的槽體，其中該槽體包括至少 一個側(cè)壁和底部；其中該側(cè)壁包括：位于金屬層-電解液界面處或在金屬層-電解液界面 上方的陽極極化側(cè)壁部分；位于金屬-電解液界面處或在金屬-電解液界面之下的陰極極 化側(cè)壁部分；以及在陽極極化側(cè)壁部分和陰極極化側(cè)壁部分之間延伸的一部分非極化的側(cè) 壁部分，其中該非極化的側(cè)壁部分包括絕緣體，從而把陰極極化側(cè)壁與陽極極化側(cè)壁彼此 電絕緣。
[0070] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種組件，其包括：保持熔融電解液的槽體，其中該 槽體包括：至少一個側(cè)壁和底部；其中該側(cè)壁包括：位于金屬層-電解液界面處或在金屬 層-電解液界面上方的陽極極化側(cè)壁部分；位于金屬-電解液界面處或在金屬-電解液界 面之下的陰極極化側(cè)壁部分；和在陽極極化側(cè)壁部分和陰極極化側(cè)壁部分之間延伸的一部 分非極化的側(cè)壁部分；其中該非極化的側(cè)壁部分包括絕緣體，從而把陰極極化側(cè)壁與陽極 極化側(cè)壁彼此電絕緣。
[0071] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及保持熔融電解液的槽體，其中該槽體包括至少 一個側(cè)壁和底部；其中該側(cè)壁包括：橫跨氣相-電解液界面的陽極極化側(cè)壁部分；位于氣 相-電解液界面之下（例如，在電解液-金屬界面處）的陰極極化側(cè)壁部分；以及在陽極極 化側(cè)壁部分和陰極極化側(cè)壁部分之間延伸的非極化的側(cè)壁部分，其中該非極化的側(cè)壁部分 包括絕緣體。
[0072] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種組件，其包括：保持熔融電解液的槽體，其中該 槽體包括至少一個側(cè)壁和底部；其中該側(cè)壁包括：橫跨氣相-電解液界面的陽極極化側(cè)壁 部分；位于氣相-電解液界面之下（例如，在電解液-金屬界面處）的陰極極化側(cè)壁部分； 以及在陽極極化側(cè)壁部分和陰極極化側(cè)壁部分之間延伸的非極化的側(cè)壁部分，其中該非極 化的側(cè)壁部分包括絕緣體。
[0073] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽組件，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰 極、與該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及保持熔融電解液的槽體，其中該槽體包 括：至少一個側(cè)壁和底部；其中該側(cè)壁包括：橫跨氣相-電解液界面的陽極極化側(cè)壁部分； 位于氣相-電解液界面之下（例如，在電解液-金屬界面處）的陰極極化側(cè)壁部分；和包括 導(dǎo)熱體的非極化的側(cè)壁部分，其中該導(dǎo)熱體配置成在陽極極化側(cè)壁部分和陰極極化側(cè)壁部 分之間延伸，其中該導(dǎo)熱體配置成從熔融電解液中傳導(dǎo)熱量，其中通過該導(dǎo)熱體，在陽極極 化側(cè)壁和陰極極化側(cè)壁之間、鄰近并沿著導(dǎo)熱體的表面形成凝固壁架。
[0074] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種組件，其包括：保持熔融電解液的槽體，其中該 槽體包括：至少一個側(cè)壁和底部；其中該側(cè)壁包括：橫跨氣相-電解液界面的陽極極化側(cè)壁 部分；位于氣相-電解液界面之下（例如，在電解液-金屬界面處）的陰極極化側(cè)壁部分； 和包括導(dǎo)熱體的非極化的側(cè)壁部分，其中該導(dǎo)熱體配置成在陽極極化側(cè)壁部分和陰極極化 側(cè)壁部分之間延伸，其中該導(dǎo)熱體配置成從熔融電解液中傳導(dǎo)熱量，其中通過該導(dǎo)熱體，在 陽極極化側(cè)壁和陰極極化側(cè)壁之間、鄰近和沿著導(dǎo)熱體的表面形成凝固壁架。
[0075] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及保持熔融電解液的槽體，其中該槽體包括至少 一個側(cè)壁和底部；其中該側(cè)壁包括：橫跨氣相-電解液界面的陽極極化側(cè)壁部分；位于氣 相-電解液界面之下（例如，在電解液-金屬界面處）的陰極極化側(cè)壁部分；以及在陽極 極化側(cè)壁部分和陰極極化側(cè)壁部分之間延伸的非極化的側(cè)壁部分，其中該非極化的側(cè)壁部 分包括凝固壁架裝置，其中借助該凝固壁架裝置，從熔融電解液（例如，鄰近該凝固壁架裝 置）導(dǎo)出熱量，其中，通過該凝固壁架裝置，在陽極極化側(cè)壁和陰極極化側(cè)壁之間限定凝固 壁架。
[0076] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種組件，其包括：保持熔融電解液的槽體，其中該 槽體包括：至少一個側(cè)壁和底部；其中該側(cè)壁包括：橫跨氣相-電解液界面的陽極極化側(cè)壁 部分；位于氣相-電解液界面之下（例如，在電解液-金屬界面處）的陰極極化側(cè)壁部分； 以及在陽極極化側(cè)壁部分和陰極極化側(cè)壁部分之間延伸的非極化的側(cè)壁部分，其中該非極 化的側(cè)壁部分包括凝固壁架裝置，其中借助該凝固壁架裝置，從熔融電解液（例如，鄰近該 凝固壁架裝置）導(dǎo)出熱量，其中，通過該凝固壁架裝置，在陽極極化側(cè)壁和陰極極化側(cè)壁之 間限定凝固壁架。
[0077] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及保持熔融電解液的槽體，其中該槽體包括：至少 一個側(cè)壁和底部；其中該側(cè)壁包括：橫跨氣相-電解液界面的陽極極化側(cè)壁部分；位于氣 相-電解液界面之下（例如，在電解液-金屬界面處）的陰極極化側(cè)壁部分；以及在陽極極 化側(cè)壁部分和陰極極化側(cè)壁部分之間延伸的非極化的側(cè)壁部分，其中該非極化的側(cè)壁部分 包括非反應(yīng)性的側(cè)壁材料，該材料是該電解液化學(xué)成分的一種組分；此外，其中，借助于電 解液化學(xué)成分和該非反應(yīng)性的材料在電解液中的飽和度，該非反應(yīng)性的側(cè)壁材料基本上與 熔融鹽電解質(zhì)是不反應(yīng)的（例如，在電解槽運行期間）。
[0078] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種組件，其包括：保持熔融電解液的槽體，其中該 槽體包括：至少一個側(cè)壁和底部；其中該側(cè)壁包括：橫跨氣相-電解液界面的陽極極化側(cè)壁 部分；位于氣相-電解液界面之下（例如，在電解液-金屬界面處）的陰極極化側(cè)壁部分； 以及在陽極極化側(cè)壁部分和陰極極化側(cè)壁部分之間延伸的非極化的側(cè)壁部分，其中該非極 化的側(cè)壁部分包括非反應(yīng)性的側(cè)壁材料，該材料是該電解液化學(xué)成分的一種組分；此外，其 中，借助于電解液化學(xué)成分和該非反應(yīng)性的材料在電解液中的飽和度，該非反應(yīng)性的側(cè)壁 材料基本上與熔融鹽電解質(zhì)是不反應(yīng)的（例如，在電解槽運行期間）。
[0079] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的電解液、以及具有至少一個側(cè)壁和底部的槽體，其中該槽體保持 熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及非極化的側(cè)壁部分，其中 第一側(cè)壁部分包括陽極化側(cè)壁，其中該陽極化側(cè)壁安裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并且保持電解 質(zhì)；第二側(cè)壁部分包括陰極化側(cè)壁，該陰極化側(cè)壁配置成從槽體的底部向上延伸，其中該陰 極化側(cè)壁與陽極化側(cè)壁在縱向上隔開，從而使得陰極化側(cè)壁與陽極化側(cè)壁之間限定一個間 隙；非極化的側(cè)壁部分包括設(shè)置在該間隙中的并且在陽極化側(cè)壁和陰極化側(cè)壁之間延伸的 絕緣體；其中該絕緣體把陰極化側(cè)壁與陽極化側(cè)壁彼此電絕緣。
[0080] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種組件，其包括：具有至少一個側(cè)壁和底部的槽 體，其中該槽體保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及非極 化的側(cè)壁部分，其中第一側(cè)壁部分包括陽極化側(cè)壁，其中該陽極化側(cè)壁安裝在側(cè)壁的隔熱 封裝上并且保持電解質(zhì)；第二側(cè)壁部分包括陰極化側(cè)壁，該陰極化側(cè)壁配置成從槽體的底 部向上延伸，其中該陰極化側(cè)壁與陽極化側(cè)壁在縱向上隔開，從而使得陰極化側(cè)壁與陽極 化側(cè)壁之間限定一個間隙；非極化的側(cè)壁部分包括設(shè)置在該間隙中的并且在陽極化側(cè)壁和 陰極化側(cè)壁之間延伸的絕緣體；其中該絕緣體把陰極化側(cè)壁與陽極化側(cè)壁電絕緣。
[0081] 在本發(fā)明的一個方面，提供一種電解槽，包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與該陽 極和陰極液體連通的熔融電解液、以及具有至少一個側(cè)壁和底部的槽體，其中該槽體保持 熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分以及第二側(cè)壁部分，其中第一側(cè)壁部分包括 陽極化側(cè)壁，其中該陽極化側(cè)壁安裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并且保持電解質(zhì)；第二側(cè)壁部分 包括陰極化側(cè)壁，該陰極化側(cè)壁配置成從槽體的底部向上延伸，其中該陰極化側(cè)壁與陽極 化側(cè)壁在縱向上隔開，從而使得該陽極化側(cè)壁、陰極化側(cè)壁以及該陽極化側(cè)壁和該陰極化 側(cè)壁之間的基部限定溝槽；其中該溝槽接收保護性沉積物并且保持該保護性沉積物與電解 槽底（例如，金屬層）分開。
[0082] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種組件，其包括：具有至少一個側(cè)壁和底部的槽 體，其中該槽體保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分以及第二側(cè)壁部分，其中 第一側(cè)壁部分包括陽極化側(cè)壁，其中該陽極化側(cè)壁安裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并且保持電解 質(zhì)；第二側(cè)壁部分包括陰極化側(cè)壁，該陰極化側(cè)壁配置成從槽體的底部向上延伸，其中該陰 極化側(cè)壁與陽極化側(cè)壁在縱向上隔開，從而使得該陽極化側(cè)壁、陰極化側(cè)壁以及該陽極化 側(cè)壁和該陰極化側(cè)壁之間的基部限定溝槽；其中該溝槽接收保護性沉積物并且保持該保護 性沉積物與槽體底部（例如，金屬層）分開。
[0083] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及具有至少一個側(cè)壁和底部的槽體，其中該槽體 保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及引導(dǎo)部件，其中第一 側(cè)壁部分包括陽極化側(cè)壁，其中該陽極化側(cè)壁安裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并且保持電解質(zhì)； 第二側(cè)壁部分包括陰極化側(cè)壁，該陰極化側(cè)壁配置成從槽體的底部向上延伸，其中該陰極 化側(cè)壁與陽極化側(cè)壁在縱向上隔開，從而使得該陽極化側(cè)壁、陰極化側(cè)壁以及該陽極化側(cè) 壁和該陰極化側(cè)壁之間的基部限定溝槽；其中該溝槽接收保護性沉積物并且保持該保護性 沉積物與電解槽底部（例如，金屬層）分開；引導(dǎo)部件位于該陽極化側(cè)壁和陰極化側(cè)壁之 間，此外，其中該引導(dǎo)部件在溝槽基部上方橫向隔開，從而使該引導(dǎo)部件配置成引導(dǎo)保護性 沉積物進入溝槽。
[0084] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種組件，其包括：具有至少一個側(cè)壁和底部的槽 體，其中該槽體保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及引導(dǎo) 部件，其中，第一側(cè)壁部分包括陽極化側(cè)壁，其中該陽極化側(cè)壁安裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并 且保持電解質(zhì)；第二側(cè)壁部分包括陰極化側(cè)壁，該陰極化側(cè)壁配置成從槽體的底部向上延 伸，其中該陰極化側(cè)壁與陽極化側(cè)壁在縱向上隔開，從而使得該陽極化側(cè)壁、陰極化側(cè)壁以 及該陽極化側(cè)壁和該陰極化側(cè)壁之間的基部限定溝槽；其中該溝槽接收保護性沉積物并且 保持該保護性沉積物與槽體底部（例如，金屬層）分開；引導(dǎo)部件位于該陽極化側(cè)壁和陰極 化側(cè)壁之間，此外，其中該引導(dǎo)部件在溝槽基部上方橫向隔開，從而使得該引導(dǎo)部件被配置 成引導(dǎo)保護性沉積物進入溝槽。
[0085] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及具有至少一個側(cè)壁和底部的槽體，其中該槽體 保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及非極化的側(cè)壁部分， 其中第一側(cè)壁部分包括陽極化側(cè)壁，其中該陽極化側(cè)壁安裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并且保持 電解質(zhì)；第二側(cè)壁部分包括陰極化側(cè)壁，該陰極化側(cè)壁配置成從槽體的底部向上延伸，其中 該陰極化側(cè)壁與陽極化側(cè)壁在縱向上隔開，從而使得該陽極化側(cè)壁和該陰極化側(cè)壁之間限 定一個間隙；非極化的側(cè)壁部分包括凝固壁架裝置，其位于該間隙中并且在陽極化側(cè)壁部 分和陰極化側(cè)壁部分之間延伸，其中該凝固壁架裝置裝配在該陽極化側(cè)壁和該陰極化側(cè)壁 之間的間隙中，其中通過該凝固壁架裝置，從熔融鹽電解液導(dǎo)出熱量，從而沿著第一側(cè)壁部 分和第二側(cè)壁部分之間的間隙限定凝固壁架。
[0086] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種組件，其包括：具有至少一個側(cè)壁和底部的槽 體，其中該槽體保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及非極 化的側(cè)壁部分，其中，第一側(cè)壁部分包括陽極化側(cè)壁，其中該陽極化側(cè)壁安裝在側(cè)壁的隔熱 封裝上并且保持電解質(zhì)；第二側(cè)壁部分包括陰極化側(cè)壁，該陰極化側(cè)壁配置成從槽體的底 部向上延伸，其中該陰極化側(cè)壁與陽極化側(cè)壁在縱向上隔開，從而使得該陽極化側(cè)壁和該 陰極化側(cè)壁之間限定一個間隙；非極化的側(cè)壁部分包括凝固壁架裝置，其位于該間隙中并 且在陽極化側(cè)壁部分和陰極化側(cè)壁部分之間延伸，其中該凝固壁架裝置裝配在該陽極化側(cè) 壁和該陰極化側(cè)壁之間的間隙中，其中通過該凝固壁架裝置，從熔融鹽電解液中導(dǎo)出熱量， 從而沿著第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間的間隙限定凝固壁架。
[0087] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種電解槽，其包括：陽極、與陽極相間隔的陰極、與 該陽極和陰極液體連通的熔融電解液、以及具有至少一個側(cè)壁和底部的槽體，其中該槽體 保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及非極化的側(cè)壁部分， 其中，第一側(cè)壁部分包括陽極化側(cè)壁，其中該陽極化側(cè)壁安裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并且保 持電解質(zhì)；第二側(cè)壁部分包括陰極化側(cè)壁，該陰極化側(cè)壁配置成從槽體的底部向上延伸，其 中該陰極化側(cè)壁與陽極化側(cè)壁在縱向上隔開，從而使得該陽極化側(cè)壁和該陰極化側(cè)壁之間 限定一個間隙；非極化的側(cè)壁部分包括導(dǎo)熱體，其中該導(dǎo)熱體安裝在該陽極化側(cè)壁和該陰 極化側(cè)壁之間的間隙中，其中通過該導(dǎo)熱體，從鄰近該導(dǎo)熱體的熔融電解液導(dǎo)出熱量，從而 沿著該陽極化側(cè)壁和陰極化側(cè)壁之間的間隙限定凝固壁架。
[0088] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種組件，其包括：具有至少一個側(cè)壁和底部的槽 體，其中該槽體保持熔融電解液；其中該側(cè)壁包括：第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部分以及非極 化的部分，其中第一側(cè)壁部分包括陽極化側(cè)壁，其中該陽極化側(cè)壁安裝在側(cè)壁的隔熱封裝 上并且保持電解質(zhì)；第二側(cè)壁部分包括陰極化側(cè)壁，該陰極化側(cè)壁配置成從槽體的底部向 上延伸，其中該陰極化側(cè)壁與陽極化側(cè)壁在縱向上隔開，從而使得該陽極化側(cè)壁和該陰極 化側(cè)壁之間限定一個間隙；非極化的部分包括導(dǎo)熱體，其中該導(dǎo)熱體安裝在該陽極化側(cè)壁 和該陰極化側(cè)壁之間的間隙中，其中通過該導(dǎo)熱體，從鄰近該導(dǎo)熱體的熔融電解液導(dǎo)出熱 量，從而沿著該陽極化側(cè)壁和陰極化側(cè)壁之間的間隙限定凝固壁架。
[0089] 在一些實施例中，該電解液包括一定量的進料（例如，氧化鋁），其含量在飽和極 限值之上（例如，因此在電解液中存在顆粒）。
[0090] 在一些實施例中，該電解液組分（例如，氧化鋁）包括如下的平均電解液含量：不 超過飽和度的大致2 % ;不超過飽和度的大致1. 5 % ;不超過飽和度的大致1% ;不超過飽和 度的大致0.5% ;處于飽和度；或者在飽和度之上（例如，在電解液中存在該電解液成分的 未溶解顆粒）。
[0091] 在一些實施例中，該電解液組分的飽和度為：至少飽和度的大致95%;至少飽和度 的大致96% ;至少飽和度的大致97% ;至少飽和度的大致98% ;至少飽和度的大致99% ; 飽和度的100%;或者在飽和度之上（例如，在電解液中存在該電解液成分的未溶解顆粒）。
[0092] 在一些實施例中，該電解液組分的飽和度為：不大于飽和度的大致95%;不大于飽 和度的大致96% ;不大于飽和度的大致97% ;不大于飽和度的大致98% ;不大于飽和度的 大致99% ;或者不大于飽和度的100%。
[0093] 在一些實施例中，該電解液組分包括作為整個電解槽的平均量的電解液含量飽和 度。在一些實施例中，該電解液組分包括在鄰近側(cè)壁（例如，非反應(yīng)性/穩(wěn)定的側(cè)壁材料） 處測量的電解液含量飽和度。
[0094] 在一些實施例中，鄰近側(cè)壁的位置是電解液：鄰接壁面；距壁面不大于大致1" ;距 壁面不大于大致2" ；距壁面不大于大致4" ；距壁面不大于大致6" ；距壁面不大于大致8" ； 距壁面不大于大致10";距壁面不大于大致12";距壁面不大于大致14";距壁面不大于大致 16";距壁面不大于大致18";距壁面不大于大致20";距壁面不大于大致22"，或者距壁面不 大于大致24"。
[0095] 在一些實施例中，鄰近側(cè)壁的位置是電解液：鄰接壁面；距壁面小于大致1" ;距壁 面小于大致2" ；距壁面小于大致4" ；距壁面小于大致6" ；距壁面小于大致8" ;距壁面小于 大致10" ；距壁面小于大致12" ；距壁面小于大致14" ；距壁面小于大致16" ;距壁面小于大 致18" ;距壁面小于大致20" ；距壁面小于大致約22"，或者距壁面小于大致24"。
[0096] 在一些實施例中，該保護性沉積物包括所述至少一種電解液組分。在一些實施例 中，該保護性沉積物包括至少兩種電解液組分。
[0097] 在一些實施例中，該保護性沉積物從溝槽處向上延伸到至少電解液的上表面。
[0098] 在一些實施例中，引導(dǎo)部件由存在于電解液化學(xué)成分中的材料構(gòu)造，因此借助于 該電解液化學(xué)成分，能使該引導(dǎo)部件在熔融鹽電解質(zhì)中得以維持。在一些實施例中，該引導(dǎo) 部件由穩(wěn)定材料（例如，在電解液和/或氣相中非反應(yīng)性的材料）構(gòu)造。
[0099] 在一些實施例中，溝槽的基部通過料塊來限定，其中該料塊由選自電解液化學(xué)成 分中的組分構(gòu)造而成，其中借助于該電解液化學(xué)成分，能使該料塊在熔融鹽電解質(zhì)中得以 維持。在一些實施例中，該料塊包括穩(wěn)定材料（非反應(yīng)性的材料）。在一些實施例中，該料 塊包括氧化鋁。
[0100] 在一些實施例中，該電解槽還包括用來向溝槽中提供保護性沉積物的進料器（例 如，進料裝置）。
[0101] 在一些實施例中，該進料裝置附接至槽體。
[0102] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種方法，其包括：在電解槽中從陽極經(jīng)由熔融電解 液向陰極傳導(dǎo)電流；在鄰近槽壁處向電解槽中供入進料，從而使進料保持在鄰近側(cè)壁界定 的溝槽中；以及通過進料步驟，在電解槽運行期間使側(cè)壁維持在熔融電解質(zhì)中，其中該側(cè)壁 由熔融電解液中在大致95%飽和度的范圍內(nèi)的至少一種組分構(gòu)造而成。
[0103] 在本發(fā)明的一個方面中，該方法包括：伴隨著第一步驟，維持該電解液的溫度不超 過960°C，其中電解槽的側(cè)壁基本上沒有凝固壁架。
[0104] 在一些實施例中，該方法包括消耗保護性沉積物以向電解液中補給金屬離子。
[0105] 在一些實施例中，該方法包括由所述至少一種電解液組分生產(chǎn)金屬產(chǎn)物。
[0106] 上文提及的本發(fā)明的不同方面可組合，以得出涉及在低溫下（例如，低于960°C ) 在電解槽中原生金屬生產(chǎn)的裝置、組件和方法。
[0107] 在下面的詳述中部分地闡述了本發(fā)明的上述及其他方面、優(yōu)點和新穎的特征，并 且在研究下列闡述和附圖后，本發(fā)明的上述及其他方面、優(yōu)點和新穎的特征對于本領(lǐng)域技 術(shù)人員是顯而易見的，或者可以通過實施本發(fā)明來學(xué)習(xí)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0108] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的具有陽極化側(cè)壁和非極化側(cè)壁的槽體的局部剖視側(cè)視 圖。
[0109] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的具有陽極化側(cè)壁和非極化側(cè)壁（具有凝固壁架的導(dǎo)熱 體）的槽體的局部剖視側(cè)視圖。
[0110] 圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的具有陽極化側(cè)壁和非極化側(cè)壁（穩(wěn)定側(cè)壁/非反應(yīng)性 材料）的槽體的局部剖視側(cè)視圖。
[0111] 圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明的具有陽極化側(cè)壁和非極化側(cè)壁（階梯狀/伸出結(jié)構(gòu)的 穩(wěn)定側(cè)壁）的槽體的局部剖視側(cè)視圖。
[0112] 圖3C示出了根據(jù)本發(fā)明的具有陽極化側(cè)壁和非極化側(cè)壁（階梯狀/伸出結(jié)構(gòu)的 穩(wěn)定側(cè)壁）并具有向非極化側(cè)壁提供保護性沉積物的進料器的槽體的局部剖視側(cè)視圖。
[0113] 圖3D示出了根據(jù)本發(fā)明的具有陽極化側(cè)壁和非極化側(cè)壁（階梯狀/伸出結(jié)構(gòu)的 穩(wěn)定側(cè)壁）并具有向非極化側(cè)壁提供保護性沉積物的進料器的槽體的另一實施例的局部 剖視側(cè)視圖。
[0114] 圖3E示出了具有陽極化側(cè)壁和包括非極化側(cè)壁（階梯狀/伸出結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定側(cè)壁） 的第二側(cè)壁部分的槽體的局部剖視側(cè)視圖。
[0115] 圖3F示出了具有陽極化側(cè)壁和包括非極化側(cè)壁（階梯狀/伸出結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定側(cè)壁） 的第二側(cè)壁部分的槽體的另一實施例的局部剖視側(cè)視圖。
[0116] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的具有陽極化側(cè)壁和非極化側(cè)壁（具有凝固壁架的凝固壁 架裝置）的槽體的局部剖視側(cè)視圖。
[0117] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的具有陽極化側(cè)壁和第二側(cè)壁部分的槽體的局部剖視側(cè) 視圖，其中該第二側(cè)壁部分是非極化側(cè)壁（穩(wěn)定材料），還包括提供保護性沉積物的進料 器。
[0118] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的具有陽極化側(cè)壁和第二側(cè)壁部分的槽體的局部剖視側(cè) 視圖，其中該第二側(cè)壁部分是非極化側(cè)壁（穩(wěn)定材料），還包括提供保護性沉積物的進料器 和引導(dǎo)部件。
[0119] 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的具有陽極化側(cè)壁和第二側(cè)壁部分的槽體的局部剖視側(cè) 視圖，其中該第二側(cè)壁部分是非極化側(cè)壁（穩(wěn)定材料），包括導(dǎo)熱體材料，以在第一側(cè)壁部 分和第二側(cè)壁部分之間提供凝固壁架。
[0120] 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的具有陽極化側(cè)壁和第二側(cè)壁部分的槽體的局部剖視側(cè) 視圖，其中該第二側(cè)壁部分是非極化側(cè)壁（穩(wěn)定材料），包括凝固壁架裝置，以在第一側(cè)壁 部分和第二側(cè)壁部分之間提供凝固壁架。
[0121] 圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的具有陰極化側(cè)壁和非極化側(cè)壁的槽體的局部剖視側(cè)視 圖。
[0122] 圖10A示出了根據(jù)本發(fā)明的具有陰極化側(cè)壁和非極化側(cè)壁（穩(wěn)定側(cè)壁/非反應(yīng)性 材料）的槽體的局部剖視側(cè)視圖。
[0123] 圖10B示出了根據(jù)本發(fā)明的具有陰極化側(cè)壁和非極化側(cè)壁的槽體的另一實施例 的局部剖視側(cè)視圖。
[0124] 圖10C示出了根據(jù)本發(fā)明的具有第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分的槽體的局部剖 視側(cè)視圖的另一實施例，其中第一側(cè)壁部分是非極化側(cè)壁（穩(wěn)定側(cè)壁），第二側(cè)壁部分是陰 極化側(cè)壁。
[0125] 圖10D示出了根據(jù)本發(fā)明的具有第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分的槽體的局部剖 視側(cè)視圖的另一實施例，其中第一側(cè)壁部分是非極化側(cè)壁（穩(wěn)定側(cè)壁），第二側(cè)壁部分是陰 極化側(cè)壁，包括提供保護性沉積物的進料器。
[0126] 圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的具有陰極化側(cè)壁和非極化側(cè)壁（具有凝固壁架的凝固 壁架裝置）的槽體的局部剖視側(cè)視圖。
[0127] 圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的具有陰極化側(cè)壁和非極化側(cè)壁（具有凝固壁架的導(dǎo)熱 體）的槽體的局部剖視側(cè)視圖。
[0128] 圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的具有第一側(cè)壁部分（穩(wěn)定側(cè)壁）和第二側(cè)壁部分（陰 極化側(cè)壁）的槽體的局部剖視側(cè)視圖，具有進料器和保護性沉積物。
[0129] 圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的具有第一側(cè)壁部分（穩(wěn)定側(cè)壁）和第二側(cè)壁部分（陰 極化側(cè)壁）的槽體的局部剖視側(cè)視圖，具有進料器和保護性沉積物，還包括引導(dǎo)部件。
[0130] 圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的具有第一側(cè)壁部分（穩(wěn)定側(cè)壁）和第二側(cè)壁部分（陰 極化側(cè)壁）的槽體的局部剖視側(cè)視圖，在第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間有導(dǎo)熱體，以 限定凝固壁架。
[0131] 圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的具有第一側(cè)壁部分（穩(wěn)定側(cè)壁）和第二側(cè)壁部分（陰 極化側(cè)壁）的槽體的局部剖視側(cè)視圖，具有用于限定凝固壁架的凝固壁架裝置。
[0132] 圖17示出了根據(jù)本發(fā)明的具有側(cè)壁的槽體的局部剖視側(cè)視圖，其中該側(cè)壁包括 陽極化側(cè)壁部分、陰極化側(cè)壁部分和絕緣體（例如，在陽極化側(cè)壁部分和陰極化側(cè)壁部分 之間的電絕緣體）。
[0133] 圖18示出了根據(jù)本發(fā)明的具有側(cè)壁的槽體的局部剖視側(cè)視圖，其中該側(cè)壁包括 陽極化側(cè)壁部分、陰極化側(cè)壁部分和在陽極化側(cè)壁部分和陰極化側(cè)壁部分之間的電絕緣體 (具有凝固壁架的導(dǎo)熱體材料）。
[0134] 圖19示出了根據(jù)本發(fā)明的具有側(cè)壁的槽體的局部剖視側(cè)視圖，其中該側(cè)壁包括 陽極化側(cè)壁部分、陰極化側(cè)壁部分和在陽極化側(cè)壁部分和陰極化側(cè)壁部分之間的電絕緣體 (具有凝固壁架的凝固壁架裝置）。
[0135] 圖20示出了根據(jù)本發(fā)明的具有側(cè)壁的槽體的局部剖視側(cè)視圖，其中該側(cè)壁包括 陽極化側(cè)壁部分、陰極化側(cè)壁部分和在陽極化側(cè)壁部分和陰極化側(cè)壁部分之間的電絕緣體 (穩(wěn)定側(cè)壁材料/非反應(yīng)性材料）。
[0136] 圖21示出了根據(jù)本發(fā)明的具有陽極化的第一側(cè)壁部分和陰極化的第二側(cè)壁部分 的槽體的局部剖視側(cè)視圖，其中在第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間的距離內(nèi)橫跨有電絕 緣體。
[0137] 圖22示出了根據(jù)本發(fā)明的具有陽極化的第一側(cè)壁部分和陰極化的第二側(cè)壁部分 的槽體的局部剖視側(cè)視圖，其中在第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間的距離內(nèi)橫跨有電絕 緣體（通過進料器提供的保護性沉積物）。
[0138] 圖23示出了根據(jù)本發(fā)明的具有陽極極化的第一側(cè)壁部分和陰極極化的第二側(cè)壁 部分的槽體的局部剖視側(cè)視圖，其中在第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間的距離內(nèi)橫跨有 電絕緣體（通過進料器提供的保護性沉積物），還包括引導(dǎo)部件。
[0139] 圖24示出了根據(jù)本發(fā)明的具有陽極化的第一側(cè)壁部分和陰極化的第二側(cè)壁部分 的槽體的局部剖視側(cè)視圖，其中在第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間的距離內(nèi)橫跨有電絕 緣體（具有凝固壁架的凝固壁架裝置），還包括引導(dǎo)部件。
[0140] 圖25示出了根據(jù)本發(fā)明的具有陽極化的第一側(cè)壁部分和陰極化的第二側(cè)壁部分 的槽體的局部剖視側(cè)視圖，其中在第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間的距離內(nèi)橫跨有電絕 緣體（具有凝固壁架的凝固壁架裝置），還包括引導(dǎo)部件。
[0141] 圖26示出了根據(jù)本發(fā)明的在運行狀態(tài)下電解槽的側(cè)視示意圖，顯示出了活動性 的側(cè)壁（例如，本發(fā)明的一個或多個側(cè)壁）。
[0142] 圖27是在五個不同溫度線（750°〇、8001：、8501：、9001：和950°〇下氧化鋁飽和 度與電解液中氧化鋁溶解速率（m/s)的關(guān)系圖表。
[0143] 圖28是電解液、冷卻介質(zhì)和出口壁架的溫度與熱通量隨時間變化的圖表。
[0144] 圖29示出了根據(jù)本發(fā)明的凝固壁架裝置（可移除的/可調(diào)節(jié)的）示意性剖視側(cè) 視圖。
[0145] 圖30示出了根據(jù)本發(fā)明的配置為至少部分地通過側(cè)壁被保持的凝固壁架裝置的 示意性剖視側(cè)視圖。
[0146] 圖31示出了根據(jù)示例部分的具有回轉(zhuǎn)進料器的電解槽的局部剖視側(cè)視圖。
[0147] 圖32示出了根據(jù)示例部分運行的一個試驗的具有陽極化側(cè)壁部分和陰極化側(cè)壁 部分的電解槽的局部剖視側(cè)視圖，陽極化側(cè)壁部分和陰極化側(cè)壁部分之間具有保護性沉積 物。
[0148] 圖33A-H示出了保護性沉積物和在保護性沉積物之下的溝槽底部/基部（有時稱 之為料塊）的不同角度的局部剖視側(cè)視圖。顯示出了保護性沉積物的不同角度（向第二側(cè) 壁部分傾斜、向第一側(cè)壁部分傾斜、平的、成角度的，等等）。此外，顯示出了溝槽底部/基部 的不同角度（向第二側(cè)壁部分傾斜、向第一側(cè)壁部分傾斜、平的、成角度的，等等）。
[0149] 圖34A-D示出了壁架頂部和/或第二側(cè)壁部分的不同結(jié)構(gòu)的局部剖視側(cè)視圖。圖 34A示出了橫向的結(jié)構(gòu)，向電解槽中心傾斜（促進電解槽排放）。圖34B示出了橫向的結(jié)構(gòu)， 向側(cè)壁傾斜（促進進料在保護性沉積物中的保留）。圖34C示出了成角度的結(jié)構(gòu)（例如，尖 銳的）。圖34D示出了壁架或第二側(cè)壁部分的彎曲的或弧形的最上部區(qū)域。
[0150] 圖35示出了橫向的側(cè)壁部分（例如，和進料裝置、溝槽和第二側(cè)壁部分一起示出 的傾斜的陽極極化側(cè)壁）示意性的剖視側(cè)視圖。
[0151] 圖36示出了本發(fā)明的陰極極化側(cè)壁的示意性的剖視側(cè)視圖，其中該陰極極化側(cè) 壁貫穿電解液-金屬界面和電解液-氣相（有時稱之為空氣）界面。

【具體實施方式】
[0152] 現(xiàn)在結(jié)合附圖進行詳細介紹，附圖至少輔助說明本發(fā)明的各個相關(guān)實施例。
[0153] 文中所用的"電解"是指通過在材料中通過電流而導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)的任何工藝。在 一些實施例中，在電解槽中一種金屬被還原從而產(chǎn)生金屬產(chǎn)物就是發(fā)生了電解。一些非限 制性的電解示例包括原生金屬的生產(chǎn)。一些非限制性的電解生產(chǎn)的金屬的示例包括：稀土 金屬、有色金屬（例如，銅、鎳、鋅、鎂、鉛、鈦、鋁和稀土金屬）。文中所用的"電解槽"是指用 于進行電解的裝置。在一些實施例中，電解槽包括熔煉坩堝或者一系列熔爐（例如，多個坩 堝）。在一個非限制性的示例中，電解槽配備有作為導(dǎo)體的電極，電流通過電極進入或離開 非金屬介質(zhì)（例如，電解液）。
[0154] 文中所用的"電極"是指帶正電的電極（例如，陽極）或帶負電的電極（例如，陰 極）。
[0155] 文中所用的"陽極"是指正電極（或端子），電流通過它進入電解槽。在一些實施 例中，陽極是由導(dǎo)電材料構(gòu)造的。一些非限制性的陽極材料的例子包括：金屬、金屬合金、氧 化物、陶瓷、金屬陶瓷、碳及其組合。
[0156] 文中所用的"陽極組件"包括一個或多個與支撐件連接的陽極。在一些實施例中， 陽極組件包括：陽極、支撐件（例如耐火磚和其他耐電解液的材料）和母線。
[0157] 文中所用的"支撐件"是指保持其他物體在適當位置的部件。在一些實施例中，該 支撐件是保持陽極在適當位置的結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，該支撐件有助于母線到陽極的電 連接。在一個實施例中，該支撐件是由耐電解液腐蝕的材料構(gòu)造的。例如，支撐件是由包括 例如耐火材料的絕熱材料構(gòu)造的。在一些實施例中，多個陽極連接（例如機械方式地和電 力方式地）到該支撐件（例如可拆除地連接），支撐件可以調(diào)節(jié)并且能夠在電解槽中升高、 下降或者其他方式移動。
[0158] 文中所用的"母線"是指一個或多個組件的電連接器。例如，陽極、陰極和/或其 他電解槽構(gòu)件可具有母線，從而把各構(gòu)件連接在一起。在一些實施例中，母線包括在陽極中 的銷釘連接器、連接陽極和/或陰極的導(dǎo)線、用于各個電解槽構(gòu)件（或之間）的電路及其組 合。
[0159] 文中所用的"陰極"是指負電極或端子，電流通過它流出電解槽。在一些實施例中， 陰極是由導(dǎo)電材料構(gòu)造的。一些非限制性的陰極材料的例子包括：碳、金屬陶瓷、陶瓷材料、 金屬材料及其組合。在一個實施例中，陰極是由例如TiB 2的過渡金屬硼化物構(gòu)造的。在一 些實施例中，陰極通過電解槽的底部（例如，集流棒和母線）電連接。作為一些非限制性的 實施例，陰極和/或陰極極化側(cè)壁部分由TiB 2、TiB2-C復(fù)合材料、氮化硼、硼化鋯、硼化鉿、石 墨及其組合構(gòu)成。
[0160] 文中所用的"陰極組件"是指陰極（例如，陰極塊）、集流棒、母線及其組合。
[0161] 文中所用的"集流棒"是指從電解槽中聚集電流的棒。在一個非限制性的示例中， 該集流棒從陰極聚集電流并傳導(dǎo)該電流進入母線，進而將該電流從系統(tǒng)中除去。
[0162] 文中所用的"電解液"是指具有至少一種要被還原（例如，通過電解反應(yīng)）的金屬 的液態(tài)電解質(zhì)。電解液成分的非限制性的例子包括：NaF-AlF 3(在鋁電解槽中）、NaF、AlF3、 CaF2、MgF2、LiF、KF及其組合，還有溶解的氧化鋁。
[0163] 文中所用的"熔融"是指通過加熱而處于可流動的狀態(tài)（例如，液態(tài)）。作為一個 非限制性的實施例，電解液是熔融態(tài)的（例如，在至少大致750°C )。作為另一個實施例，在 電解槽底部形成的金屬產(chǎn)物（例如，有時稱為"金屬層"）是熔融態(tài)的。
[0164] 在一些實施例中，該熔融電解液/槽的工作溫度是：至少大致750°C ;至少大致 800°C ;至少大致850°C ;至少大致900°C ;至少大致950°C ;或者至少大致975°C。在一些實 施例中，該熔融電解液/槽工作溫度是：不大于大致750°C ;不大于大致800°C ;不大于大致 850°C ;不大于大致900°C ;不大于大致950°C ;或者不大于大致975°C。
[0165] 文中所用的"金屬產(chǎn)物"是指通過電解產(chǎn)生的產(chǎn)物。在一個實施例中，金屬產(chǎn)物在 電解槽底部形成為金屬層。一些金屬產(chǎn)物的非限制性的例子包括：鋁、鎳、鎂、銅、鋅和稀土 金屬。
[0166] 文中所用的"偵彳壁"是指電解槽的壁面。在一些實施例中，該側(cè)壁參數(shù)化地圍繞槽 底布置并且從槽底向上延伸，從而限定電解槽的主體并且限定保存電解液的容積。在一些 實施例中，該側(cè)壁包括：外殼、隔熱封裝和內(nèi)壁。在一些實施例中，該內(nèi)壁和槽底被構(gòu)造成接 觸并且保持熔融電解液、向電解液（即，用于驅(qū)動電解）供應(yīng)的進料、和金屬產(chǎn)物（例如，金 屬層）。在一些實施例中，該側(cè)壁（內(nèi)側(cè)壁）包括極化的側(cè)壁部分。在一些實施例中，該側(cè) 壁（內(nèi)側(cè)壁）包括非反應(yīng)性側(cè)壁部分（例如，穩(wěn)定的側(cè)壁部分）。在一些實施例中，該側(cè)壁 (內(nèi)側(cè)壁）包括：導(dǎo)熱體部分。在一些實施例中，該側(cè)壁（內(nèi)側(cè)壁）包括：凝固壁架裝置。一 些實施例中，該側(cè)壁（內(nèi)側(cè)壁）配置成沿其一部分接收和保持保護性沉積物。
[0167] 文中所用的"橫向的"是指兩個表面之間的角度。在一些實施例中，兩個表面構(gòu)成 銳角或鈍角。在一些實施例中，"橫向的"包括角度處于或等于垂直角，或幾乎沒有角度，即 兩個表面看起來是連續(xù)的（例如180° )。在一些實施例中，側(cè)壁（內(nèi)側(cè)壁）的一部分相對 于槽底是橫向的或者傾斜的。在一些實施例中，整個側(cè)壁相對于槽底是橫向的。
[0168] 在一些實施例中，整個壁面是橫向的。在一些實施例中，一部分壁面（第一側(cè)壁部 分、第二側(cè)壁部分、壁架、溝槽、引導(dǎo)部件）是橫向的（或者傾斜的、成角度的、曲面的、弧形 的）。
[0169] 在一些實施例中，壁架是橫向的。在一些實施例中，第二側(cè)壁部分是橫向的。不受 任何具體理論或機理的限制，相信的是，通過以橫向的方式配置側(cè)壁（第一側(cè)壁部分、第二 側(cè)壁部分、溝槽或壁架），可改善在運行中電解槽的某些特征（例如，向電解槽中進料/朝向 槽底排放金屬的方向）。作為一個非限制性的示例，通過提供橫向的側(cè)壁，該側(cè)壁配置成有 助于進料截留在溝槽或壁架的保護性沉積物中（例如，朝向電解槽底部傾斜/或者配置成 促進金屬排放進入電解槽的底部（相對于壁架成角度）。
[0170] 在一些實施例中，第一側(cè)壁部分是橫向的（成角度的/傾斜的），第二側(cè)壁部分不 是傾斜的。在一些實施例中，第一側(cè)壁部分不是傾斜的，第二側(cè)壁部分是傾斜的。在一些實 施例中，第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分都是橫向的（成角度的/傾斜的）。
[0171] 在一些實施例中，基部（或者料塊）是橫向的（成角度的/傾斜的）。在一些實施 例中，第二側(cè)壁部分或者壁架/溝槽的上部是傾斜的、成角度的、平的、橫向的或者曲面的。
[0172] 文中所用的"壁面角度"是指內(nèi)側(cè)壁相對于槽底測量的并用度數(shù)表示的角度。例 如，〇度的壁面角度是指垂直角（或者沒有角度）。在一些實施例中，該壁面角度包括：從〇 度至大致30度的角度（Θ)。在一些實施例中，該壁面角度包括從〇度至60度的角度（Θ)。 在一些實施例中，該壁面角度包括：從大致0度至大致85度的角度（Θ )。
[0173] 在一些實施例中，該壁面角度（Θ )為：至少大致5° ;至少大致10° ;至少大致 15° ;至少大致20° ;至少大致25° ;至少大致30° ;至少大致35° ;至少大致40° ;至少 大致45° ;至少大致50° ;至少大致55° ;或者至少大致60°。在一些實施例中，該壁面 角度（Θ)為：不大于大致5° ;不大于大致10° ;不大于大致15° ;不大于大致20° ;不大 于大致25° ;不大于大致30° ;不大于大致35° ;不大于大致40° ;不大于大致45° ;不 大于大致50° ;不大于大致55° ;或者不大于大致60°。
[0174] 文中所用的"外殼"是指側(cè)壁最外側(cè)的保護罩部分。在一個實施例中，外殼是電解 槽的內(nèi)壁的保護罩。作為非限制性的示例，外殼是由包圍電解槽的硬質(zhì)材料（例如，鋼）構(gòu) 造的。
[0175] 文中所用的"凝固"是指由于熱能而導(dǎo)致的剛性的且固定不動的東西。
[0176] 文中所用的"壁架"是指突出的部件。
[0177] 文中所用的"凝固壁架"是指處于突出構(gòu)型的剛性的且固定不動的東西。在一些 實施例中，該凝固壁架包括鄰近側(cè)壁的電解液的一部分沿著側(cè)壁的一部分（例如，通常是 以水平方式）凝固而形成剛性的壁架。在一些實施例中，通過側(cè)壁材料（例如，凝固壁架裝 置或?qū)狍w材料）來形成和/或保持該凝固壁架，側(cè)壁材料被構(gòu)造成從鄰近側(cè)壁的電解液 中導(dǎo)出/傳輸熱量。在一些實施例中，由于在電解液中的溫差（例如，與電解槽中心相比沿 著側(cè)壁的溫度要低）而形成凝固壁架。
[0178] 文中所用的"第一側(cè)壁部分"是指內(nèi)側(cè)壁的一部分。
[0179] 文中所用的"第二側(cè)壁部分"是指內(nèi)側(cè)壁的另一部分。在一些實施例中，第二部分 與第一部分間隔開距離（例如，縱向隔開）。作為非限制性的示例，第二側(cè)壁部分是具有長 度和寬度的直立部件，其中，第二部分與第一部分間隔開。
[0180] 在一些實施例中，第二部分與第一部分協(xié)同來保持材料或物體（例如，保護性沉 積物、凝固壁架的部分）。
[0181] 在一些實施例中，第二部分具有連續(xù)的高度，而在其他實施例中，第二部分的高度 是變化的。在一個實施例中，第二部分是由耐電解液的腐蝕環(huán)境和耐金屬產(chǎn)物（例如金屬 層）的材料構(gòu)造的，因而在電解液中不會分解或發(fā)生其他反應(yīng)。作為非限制性的示例，壁是 由118 2、1182-(：、51(：、513隊、8隊在電解液化學(xué)成分中處于飽和或接近飽和的電解液組分（例 如，氧化鋁）及其組合構(gòu)造的。
[0182] 在一些實施例中，第二部分是導(dǎo)電的，并且輔助從電解液傳導(dǎo)電流到陰極。在一些 實施例中，第二部分是按照所需尺寸、理論密度、孔隙率等鑄造、熱壓或燒結(jié)的。在一些實施 例中，為了保持第二部分在適當位置，第二部分被固定在一個或多個電解槽構(gòu)件上。
[0183] 文中所用的"引導(dǎo)部件"是指以一定方式引導(dǎo)物體或材料的元件。在一些實施例 中，該引導(dǎo)部件適于并且配置成引導(dǎo)進料進入溝槽中（例如，作為保護性沉積物保持在溝 槽中）。在一些實施例中，為了引導(dǎo)進料流入溝槽中，該引導(dǎo)部件在第一側(cè)壁部分和第二側(cè) 壁部分之間懸于電解槽中，并且在溝槽上方。在一些實施例中，該引導(dǎo)部件包括極化側(cè)壁部 分（例如，陰極極化側(cè)壁部分或陽極極化側(cè)壁部分）。在一些實施例中，該引導(dǎo)部件由存在 于電解液化學(xué)成分中處于飽和或接近飽和的材料（至少一種電解液組分）構(gòu)造而成，從而 該引導(dǎo)部件得以在電解液中維持。在一些實施例中，該引導(dǎo)部件構(gòu)造成附接至框架上（例 如，由耐電解液的材料制成），其中，該框架構(gòu)造成能夠在電解槽中調(diào)整該引導(dǎo)部件，即，橫 向（例如相對于電解槽高度向上或向下）移動引導(dǎo)部件和/或縱向（例如，相對于溝槽/ 槽底向左或向右）移動引導(dǎo)部件。
[0184] 在一些實施例中，選定該引導(dǎo)部件的尺寸和/或位置以促進保護性沉積物的某種 結(jié)構(gòu)和/或進入溝槽的預(yù)定的進料流態(tài)。在一些實施例中，該引導(dǎo)部件附接至陽極組件。在 一些實施例中，該引導(dǎo)部件附接至電解槽的側(cè)壁。在一些實施例中，該引導(dǎo)部件附接至進料 器（例如，保持進料器位置的框架）。作為非限制性的例子，該引導(dǎo)部件包括板、棒、塊、細長 形部件及其組合。引導(dǎo)部件材料的一些非限制性的例子包括：陽極材料、SiC、SiN和/或存 在于電解液中處于飽和或接近飽和的組分從而使該引導(dǎo)部件能得以在電解液中維持。
[0185] 文中所用的"縱向隔開"是指一個物體相對于另一個物體相對于長度的設(shè)置。在 一些實施例中，橫向隔開（即，第二側(cè)壁部分相對于第一側(cè)壁部分或者溝槽）是指：至少 1"，至少1/1/2"，至少2"，至少21//'，至少3"，至少372"，至少4"，至少4 1//'，至少5"，至少 51/，，至少6，，，至少61/，，至少7，，，至少7 1/，，至少8，，，至少81/，，至少9，，，至少91/，，至少 10"，至少1〇7 2"，至少11"，至少llV2"，或者至少12"。
[0186] 在一些實施例中，橫向隔開（S卩，第二側(cè)壁部分相對于第一側(cè)壁部分或者溝槽）是 指：不大于1"，不大于1/1/2"，不大于2"，不大于21//'，不大于3"，不大于31//'，不大于4"， 不大于472"，不大于5"，不大于51//'，不大于6"，不大于672"，不大于7"，不大于7 1//'，不 大于8"，不大于872"，不大于9"，不大于91//'，不大于10"，不大于1〇7 2"，不大于11"，不大 于1172"，或者不大于12"。
[0188] 文中所用的"橫向隔開"是指一個物體相對于另一個物體相對于寬度的設(shè)置。
[0189] 文中所用的"至少"是指大于或者等于。
[0190] 文中所用的"不大于"是指小于或者等于。
[0191] 文中所用的"溝槽"是指保持東西的容器。在一個實施例中，通過第一側(cè)壁部分、 第二側(cè)壁部分和基部（或電解槽的底部）限定溝槽。在一些實施例中，溝槽保持保護性沉 積物。在其他實施方式中，溝槽保持凝固壁架或者凝固部分（例如，通過導(dǎo)熱體或者凝固壁 架裝置形成的）。在一些實施例中，溝槽容納保護性沉積物形式的進料，因此該溝槽配置成 防止保護性沉積物在電解槽內(nèi)移動（即，進入金屬層和/或電解槽的電極部分）。
[0192] 在一些實施例中，溝槽還具有一定高度（例如，相對于側(cè)壁）。作為非限制性的 例子，溝槽高度（從電解槽底到電解液/氣相界面測量）包括：至少1/4"，至少1/2"，至 少3/4"，至少1"，至少17 4"，至少lV2"，至少1 3/4"，至少2"，至少21//'，至少21//'，至少 2 3/4"，至少3"，至少31//'，至少372"，至少3 3/4"，至少4"，至少41//'，至少472"，至少4 3/4"，至少5"，至少5 1//'，至少572"，至少5 3/4"，或者至少6"。在一些實施例中，溝槽高度 包括至少6"，至少12"，至少18"，至少24"，或者至少30"。
[0193] 作為非限制性的實施例，溝槽高度（從電解槽底到電解液/氣相界面測量）包 括：不大于1/4"，不大于1/2"，不大于3/4"，不大于1"，不大于I 1//'，不大于I1//'，不大于1 3/4"，不大于2"，不大于21//'，不大于2 1//'，不大于2 3/4"，不大于3"，不大于31//'，不大于 31/，，不大于3 3/4，，，不大于4，，，不大于41/，，不大于472，，，不大于4 3/4，，，不大于5，，，不大 于51//'，不大于572"，不大于5 3/4"，或者不大于6"。在一些實施例中，溝槽高度包括不大 于6"，不大于12"，不大于18"，不大于24"，或者不大于30"。
[0195] 在一些實施例中，溝槽包括極化側(cè)壁部分（例如，陰極極化側(cè)壁部分）。在一些實 施例中，溝槽由存在于電解液化學(xué)成分中處于飽和或接近飽和的材料（至少一種電解液組 分）構(gòu)造而成，從而使溝槽能在電解液中得以維持。
[0196] 文中所用的"保護性沉積物"是指保護另一種物體或材料的材料積累。作為非限制 性的例子，"保護性沉積物"是指保持在溝槽中的進料。在一些實施例中，保護性沉積物是： 固體、顆粒形式、淤泥、泥漿，和/或其組合。在一些實施例中，該保護性沉積物溶解到電解 液中（例如，通過電解液的腐蝕性質(zhì)）和/或通過電解過程被消耗。在一些實施例中，該保 護性沉積物保持在第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間的溝槽中。在一些實施例中，該保護 性沉積物配置成推動金屬層（熔融金屬）遠離側(cè)壁，從而保護側(cè)壁不受電解液-金屬界面 影響。在一些實施例中，通過電解液將該保護性沉積物溶解，從而在槽壁處或槽壁附近提供 飽和度，以便能夠維持穩(wěn)定/非反應(yīng)性的側(cè)壁材料（即，由處于飽和或者接近飽和的電解液 組分構(gòu)成）。在一些實施例中，該保護性沉積物具有一定的沉積角度（例如，隨著保護性沉 積物在溝槽中聚集，該保護性沉積物形成一定形狀），足以保護側(cè)壁并且向電解液提供進料 以便溶解。
[0197] 文中所用的"進料"是指幫助推進進一步處理的供給材料。作為一個非限制性的 例子，進料是在電解槽中推進稀土金屬和/或有色金屬（例如，金屬產(chǎn)物）電解生產(chǎn)的金屬 氧化物。在一些實施例中，進料一旦被溶解或以其他方式被消耗，就為電解液供給了通過在 電解槽中還原而生產(chǎn)金屬氧化物的額外起始物料，從而形成金屬產(chǎn)物。在一些實施例中，進 料具有兩個非限制性的功能：（1)提供電解槽的反應(yīng)條件以生產(chǎn)金屬產(chǎn)物；（2)在內(nèi)側(cè)壁處 的壁面之間的通道中形成進料沉積物以保護內(nèi)側(cè)壁不受腐蝕電解液環(huán)境的侵害。在一些實 施例中，進料包括在鋁電解槽中的氧化鋁。在冶煉鋁中一些進料的非限制性例子包括：冶煉 級氧化鋁（SGA)、氧化鋁、板狀氧化鋁及其組合。在其他金屬（非鋁）的冶煉中，根據(jù)本說明 書可容易確認用于推進反應(yīng)的進料。在一些實施例中，進料具有足夠的尺寸和密度以從電 解液-空氣界面通過電解液進入溝槽中，從而形成保護性沉積物。
[0198] 文中所用的"平均粒徑"是指許多單個顆粒的平均粒徑。在一些實施例中，顆粒狀 (固體）的進料具有平均粒徑。在一個實施例中，進料的平均粒徑足夠大，以便沉淀在電解 槽的底部（例如，并且不懸浮在電解液中或不以其它方式"漂浮"在電解液中）。在一個實 施例中，平均粒徑是足夠小的，以便有足夠的表面積來發(fā)生表面反應(yīng)/溶解（例如，消耗速 率）。
[0199] 文中所用的"進料速率"是指相對于單位時間的一定數(shù)量（或者量）進料。作為 一個非限制性的例子，進料速率是向電解槽中加入進料的速率。在一些實施例中，保護性沉 積物的尺寸和/或位置根據(jù)進料速率而變。在一些實施例中，進料速率是固定的。在另一 實施例中，進料速率是可調(diào)節(jié)的。在一些實施例中，進料是連續(xù)的。在一些實施例中，進料 是間斷的。
[0200] 文中所用的"消耗速率"是指相對于單位時間的材料使用數(shù)量（或者量）。在一個 實施例中，消耗速率是電解槽消耗進料的速率（例如，通過電解液消耗，和/或生成金屬產(chǎn) 物所消耗）。
[0201] 在一些實施例中，進料速率大于消耗速率。在一些實施例中，進料速率設(shè)定成使得 在電解液-空氣界面上方形成保護性沉積物。
[0202] 文中所用的"進料器"（有時稱為進料裝置）是指向某物輸入（例如，進給）材料 的裝置。在一個實施例中，進料裝置是向電解槽中供應(yīng)進料的裝置。在一些實施例中，進料 裝置是自動的、手動的或者它們的組合。作為非限制性的例子，進料裝置是簾式進料器或者 扼流式進料器。文中所用的"簾式進料器"是指沿著側(cè)壁（例如，具有軌道）移動來分配進 料的進料裝置。在一個實施例中，簾式進料器是可移動地附接的，以便其沿著電解槽的至少 一個側(cè)壁移動。文中所用的"扼流式進料器"是指固定在側(cè)壁上來向電解槽中分配進料的 進料裝置。在一些實施例中，該進料裝置通過連接裝置附接至側(cè)壁。非限制性的例子包括 支架等。
[0203] 在一些實施例中，進料裝置是自動的。文中所用的"自動的"是指有獨立運行的能 力（例如，使用機械或電腦控制）。在一些實施例中，進料裝置是手動的。文中所用的"手 動的"是指通過人力操作的。
[0204] 文中所用的"料塊"是指固體形態(tài)的進料（例如，鑄造、燒結(jié)、熱壓及其組合）。在 一些實施例中，溝槽基部包括料塊。作為一個非限制性的例子，料塊是由氧化鋁制成的。在 一些實施例中，料塊是進料和/或另一電解液組分的固體塊（例如，具有任何形狀或尺寸）。
[0205] 文中所用的"極化"是指具有正電勢或負電勢的材料。
[0206] 文中所用的"極化側(cè)壁"是指被極化的具有電荷的壁面部分。在一個實施例中，極 化側(cè)壁是具有正極性（例如，陽極的或陽極極化的）、負極性（陰極的或者陰極極化的）以 及它們的組合的電解槽內(nèi)壁的一部分。在一些實施例中，極化側(cè)壁有助于電解過程。在一 些實施例中，極化側(cè)壁部分包括第一材料和第二材料，其中，第一材料不同于第二材料。
[0207] 在一些實施例中，極化側(cè)壁占總側(cè)壁的一定百分比/側(cè)壁總表面積的一定百分比 (例如，附接至隔熱封裝的側(cè)壁部分）。在一些實施例中，極化側(cè)壁是側(cè)壁表面積的：至少大 致1% ;至少大致5 % ;至少大致10% ;至少大致15% ;至少大致20% ;至少大致25% ;至少 大致30% ;至少大致35% ;至少大致40% ;至少大致45% ;至少大致50% ;至少大致55% ; 至少大致60 % ;至少大致65 % ;至少大致70 % ;至少大致75 % ;至少大致80 % ;至少大致 85% ;至少大致90% ;至少大致95% ;或者100% (即，側(cè)壁構(gòu)造成附接至隔熱封裝，或者第 二側(cè)壁部分）。
[0208] 在一些實施例中，極化側(cè)壁是側(cè)壁表面積的：不大于大致1% ;不大于大致5% ;不 大于大致10% ;不大于大致15% ;不大于大致20% ;不大于大致25% ;不大于大致30% ; 不大于大致35% ;不大于大致40% ;不大于大致45% ;不大于大致50% ;不大于大致55% ; 不大于大致60% ;不大于大致65% ;不大于大致70% ;不大于大致75% ;不大于大致80% ; 不大于大致85% ;不大于大致90% ;不大于大致95% ;或者100% (即，側(cè)壁構(gòu)造成附接至 隔熱封裝，或者第二側(cè)壁部分）。
[0209] 文中所用的"陽極化側(cè)壁"（也稱為陽極極化側(cè)壁）是指其上（或者貫穿其）具有 正電荷的側(cè)壁材料，從而該側(cè)壁在電解槽中起到陽極形式的作用。在一些實施例中，陽極化 側(cè)壁位于槽底上方。在一些實施例中，陽極化側(cè)壁位于金屬層上方的一定高度處。在一些 實施例中，陽極化側(cè)壁位于電解液-金屬界面上方的一定高度處。在一些實施例中，陽極化 側(cè)壁的電連接部分位于沿著內(nèi)側(cè)壁升高的位置，遠離槽底。
[0210] 文中所用的"陽極化側(cè)壁電連接"是指向陽極化側(cè)壁表面提供正電荷的電連接。在 一些實施例中，該電連接向陽極化側(cè)壁提供電流。在一些實施例中，該電連接包括導(dǎo)電銷。 在一些實施例中，該電連接包括導(dǎo)電棒。作為一個非限制性的例子，該電連接是包埋在陽極 化側(cè)壁內(nèi)的導(dǎo)電棒和導(dǎo)電銷。
[0211] 文中所用的"陰極化側(cè)壁"是指其上（或者貫穿其）具有負電荷的側(cè)壁材料，這樣 該側(cè)壁在電解槽中起到陰極形式的作用。在一些實施例中，陰極化側(cè)壁與槽底連通。在一 些實施例中，陰極化側(cè)壁與金屬產(chǎn)物/金屬層連通。在一些實施例中，陰極化側(cè)壁位于電解 液-空氣界面之下的一定高度處。在一些實施例中，陰極化側(cè)壁位于電解液中。
[0212] 文中所用的"陰極化側(cè)壁電連接"是指向陽極化側(cè)壁表面提供負電荷的電連接。在 一些實施例中，該電連接從陰極化側(cè)壁導(dǎo)出電流。在一些實施例中，該電連接包括集電棒。 作為一個非限制性的例子，該電連接是包埋在陰極化側(cè)壁內(nèi)的集電棒。在一些實施例中，通 過將陰極化側(cè)壁接觸（例如，機械連接/附接）到陰極上來提供電連接。在一些實施例中， 通過將陰極化側(cè)壁接觸到金屬層上來提供電連接，由于其與陰極接觸而陰極化。
[0213] 文中所用的"非極化"是指不配置成負載電流（S卩，不是陽極極化或者陰極極化 的）的物體或材料。在一些實施例中，該非極化側(cè)壁配置成向至少一個（或者兩個）極化 側(cè)壁部分提供電絕緣。非極化側(cè)壁的一些非限制性的例子包括：導(dǎo)熱體材料，非反應(yīng)性材料 和凝固壁架裝置。
[0214] 在一些實施例中，該非極化側(cè)壁占總側(cè)壁的一定百分比/側(cè)壁總表面積的一定百 分比（例如，附接至隔熱封裝的側(cè)壁部分）。在一些實施例中，非極化側(cè)壁是側(cè)壁表面積 的：至少大致1% ;至少大致5 % ;至少大致10% ;至少大致15% ;至少大致20% ;至少大致 25% ;至少大致30% ;至少大致35% ;至少大致40% ;至少大致45% ;至少大致50% ;至少 大致55% ;至少大致60% ;至少大致65% ;至少大致70% ;至少大致75% ;至少大致80% ; 至少大致85% ;至少大致90% ;至少大致95% ;或者100% (即，側(cè)壁構(gòu)造成附接至隔熱封 裝，或者第二側(cè)壁部分）。
[0215] 在一些實施例中，非極化側(cè)壁是側(cè)壁表面積的：不大于大致1% ;不大于大致5% ; 不大于大致10% ;不大于大致15% ;不大于大致20% ;不大于大致25% ;不大于大致30% ; 不大于大致35% ;不大于大致40% ;不大于大致45% ;不大于大致50% ;不大于大致55% ; 不大于大致60% ;不大于大致65% ;不大于大致70% ;不大于大致75% ;不大于大致80% ; 不大于大致85% ;不大于大致90% ;不大于大致95% ;或者100% (即，側(cè)壁構(gòu)造成附接至 隔熱封裝，或者第二側(cè)壁部分）。
[0216] 文中所用的"導(dǎo)熱體"是指傳導(dǎo)熱能（例如，熱量）的物質(zhì)（或者介質(zhì)）。在一些實 施例中，導(dǎo)熱體材料是側(cè)壁的一部分。在一些實施例中，導(dǎo)熱體材料配置成通過其主體從熔 融電解液中傳輸熱量，因此從電解槽中移出熱量。在一些實施例中，由于熱量傳輸通過導(dǎo)熱 體表面，因此在電解液-導(dǎo)熱體界面上形成凝固壁架部分。在一些實施例中，由導(dǎo)熱體限定 的凝固壁架沿著電解槽側(cè)壁的一部分起電絕緣體的作用。導(dǎo)熱體材料的一些非限制性的例 子包括：SiC、石墨、金屬、或金屬合金、Si 3N4、BN、不銹鋼、金屬、金屬合金，以及它們的組合。
[0217] 文中所用的"絕緣體"是指不允許電流容易地通過其本身的材料或物體。作為非 限制性的例子，絕緣體是指阻礙電流傳導(dǎo)的材料。在本發(fā)明的一些實施例中，沿著側(cè)壁部分 設(shè)置絕緣體，從而使一部分側(cè)壁與另一部分側(cè)壁（例如，使陰極極化側(cè)壁與陽極極化側(cè)壁； 使槽底（或金屬層）與陽極極化側(cè)壁；或者它們的組合）電絕緣。絕緣體的一些非限制性 的例子包括：非反應(yīng)性的（例如，穩(wěn)定的）側(cè)壁材料、導(dǎo)熱體側(cè)壁、極化側(cè)壁和/或凝固壁架 裝直。
[0218] 文中所用的"非反應(yīng)性側(cè)壁"是指由在電解槽運行溫度（例如大于750°C至不超 過960°C)下在熔融電解液中穩(wěn)定的（例如，非反應(yīng)性的、惰性的、尺寸上穩(wěn)定的和/或能 夠維持的）材料構(gòu)造或組成（例如涂覆）的側(cè)壁。在一些實施例中，由于電解液化學(xué)成分， 該非反應(yīng)性側(cè)壁材料得以維持在電解液中。在一些實施例中，因為電解液中包括濃度在該 電解液中處于飽和極限或接近飽和極限的且作為電解液組分的非反應(yīng)性側(cè)壁材料，因此該 非反應(yīng)性側(cè)壁材料在電解液中是穩(wěn)定的。在一些實施例中，該非反應(yīng)性側(cè)壁材料包括至少 一種存在于電解液化學(xué)成分中的組分。在一些實施例中，通過向電解液中供給進料來維持 電解液化學(xué)組分，從而保持電解液化學(xué)成分對于非反應(yīng)性側(cè)壁材料來說處于或接近飽和狀 態(tài)，從而使該側(cè)壁材料得以在電解液中維持。
[0219] 非反應(yīng)性側(cè)壁材料的一些非限制性的例子包括：Al、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、 51"、8 &、5(：、￥、1^、或者含有(^的材料、以及它們的組合。在一些實施例中，非反應(yīng)性材料是 上述例子的氧化物。在一些實施例中，非反應(yīng)性材料是上述例子的鹵化鹽和/或氟化物。 在一些實施例中，非反應(yīng)性材料是上述例子的氟氧化物。在一些實施例中，非反應(yīng)性材料是 上述例子的純金屬形式。在一些實施例中，非反應(yīng)性側(cè)壁材料被選定成是比生產(chǎn)的金屬產(chǎn) 物（例如，A1)具有更高的電化學(xué)勢（例如，這些材料的陽離子電化學(xué)性質(zhì)更惰性）的材料 (例如，Ca、Mg)，所期望的是氧化鋁到鋁的還原反應(yīng)，而非該非反應(yīng)性側(cè)壁材料的（電化學(xué)） 反應(yīng)。在一些實施例中，該非反應(yīng)性側(cè)壁由可鑄造的材料制成。在一些實施例中，該非反應(yīng) 性側(cè)壁由燒結(jié)材料制成。 示例：實駘室規(guī)樽研究：側(cè)講料：
[0220] 完成實驗室規(guī)模的試驗來評估鋁電解槽的腐蝕-侵蝕。該腐蝕-侵蝕試驗表明， 在電解液-金屬界面處氧化鋁和氧化鉻-氧化鋁材料優(yōu)先被侵蝕。此外，當氧化鋁飽和濃 度低（例如，小于大致95wt. % )時，在電解液-金屬界面的腐蝕-侵蝕速率急劇加快。由 于進料的物理屏障，即，進行進料，增加了氧化鋁飽和濃度，該屏障（例如氧化鋁顆粒）起作 用以保持氧化鋁在電解液-金屬界面飽和，從而保護側(cè)壁不被電解液溶解。因此，使電解 液-金屬界面處的側(cè)壁免于腐蝕-侵蝕，并且使氧化鋁飽和濃度被保持在大致98wt. %。在 電解進行一段時間之后，檢查該側(cè)壁，發(fā)現(xiàn)其保持完整。 示例：中試規(guī)樽試駘：用回轉(zhuǎn)講料器講行自動側(cè)講料：
[0221] 具有沿著圍繞該電解槽周邊側(cè)壁的溝槽，單個Hall槽連續(xù)運行約700hr (例如，通 過回轉(zhuǎn)進料器）。該進料器包括料斗并且沿著該側(cè)壁旋轉(zhuǎn)，以向整個側(cè)壁（沿著一個側(cè)壁） 供料。通過自動進料裝置在一定位置處把板狀氧化鋁進料供入該電解槽，以保持在溝槽中。 完成電解之后，檢查該側(cè)壁并且發(fā)現(xiàn)側(cè)壁保持完整（即，通過側(cè)進料而保護側(cè)壁）。圖31示 出了沿著側(cè)壁的旋轉(zhuǎn)進料器。 示例：全釜試駘側(cè)講料（手動）
[0222] 具有沿著側(cè)壁的溝槽，通過手動進料，連續(xù)進行側(cè)壁進料的工業(yè)規(guī)模試驗一段時 間（例如，至少一個月）。在鄰近側(cè)壁的一定位置處手動將板狀氧化鋁進料供入到該電解 槽，從而保持該氧化鋁在電解槽中鄰近側(cè)壁的溝槽中。該側(cè)壁輪廓的測量結(jié)果表明，在溝槽 上方的側(cè)壁腐蝕-侵蝕最小，并且溝槽輪廓測量結(jié)果表明，在電解槽運轉(zhuǎn)期間該溝槽保持 完整。因此，手動供入的氧化鋁保護電解槽側(cè)壁的金屬-電解液界面免于腐蝕-侵蝕。通 過對電解槽進行剖檢，以便確鑿地例證以上結(jié)論。 示例：極化側(cè)壁及側(cè)講料
[0223] 執(zhí)行實驗室試驗和中試試驗（例如，100A電解槽直到25kA電解槽），一些試驗持 續(xù)長達9個月。如圖22和33所示，側(cè)壁包括陽極化部分和陰極化部分，同時進料器提供了 作為陽極化部分和陰極化部分之間絕緣體的保護性沉積物。在電解槽運行之后，鑒定該側(cè) 壁并且證實該側(cè)壁是完整的。 示例：凝固壁架裝置
[0224] 在坩堝反應(yīng)器中，按比例縮減，利用凝固壁架裝置（例如，凝固指狀物），進行中 試試驗。運行該凝固壁架裝置，以沿著該凝固壁架裝置的表面形成電解液的凝固部分。圖 29-30示出了在該坩堝反應(yīng)器中的凝固壁架裝置和實驗裝置。
[0225] 雖然詳細描述了本發(fā)明的各個實施例，但是顯然本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到上述實 施例的變例和改進。然而，應(yīng)該明確地理解，這些變例和改進也在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。 附圖標記 電解槽10 陽極12 陰極14 電解液16 金屬層18 槽體20 母線22 陽極組件24 集流棒40 活動性側(cè)壁30 側(cè)壁38 (例如，包括活動性側(cè)壁和隔熱封裝） 底部32 外殼34 極化側(cè)壁50 料塊60 陽極化側(cè)壁70 陰極化側(cè)壁52 電解液-空氣（氣相）界面26 金屬-電解液界面28 凝固壁架裝置80 人口 82 出口 84 本體86 外壁92 (接觸電解質(zhì)） 吸熱區(qū)域88 (包括導(dǎo)熱材料，例如，鋼、SiC、石墨套） 通道90 泵100 能量輸出102 冷卻介質(zhì)96 擴張區(qū)域（例如，翅片）104 熱交換器98
【權(quán)利要求】
1. 一種裝置，其包括： 提供一種電解槽，其包括： 陽極； 與陽極間隔開的陰極； 與陽極和陰極液體連通的熔融電解液； 包括側(cè)壁和底部的槽體， 其中，該槽體配置成保持熔融電解液； 其中，該側(cè)壁包括：極化的側(cè)壁部分，其中，該極化的側(cè)壁部分與熔融電解液液體連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該極化的側(cè)壁部分為以下之一： 陽極極化側(cè)壁，陰極極化側(cè)壁，及它們的組合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，該極化的側(cè)壁部分包括： 陰極極化側(cè)壁，其中，該陰極極化側(cè)壁位于電解液-氣相界面之下，并且鄰近槽體的底 部，從而使得該陰極極化側(cè)壁與槽體的底部液體連通。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該極化的側(cè)壁部分包括：內(nèi)壁表面的至少50%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其還包括： 非極化的側(cè)壁部分，其中，極化的側(cè)壁部分與非極化的側(cè)壁部分彼此相鄰，并且均與熔 融電解液液體連通。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，該非極化的側(cè)壁部分位于陰極極化側(cè)壁的上方， 并與電解液-空氣界面連通。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，該非極化的側(cè)壁部分選自包括如下的組： 導(dǎo)熱體；穩(wěn)定材料；凝固壁架裝置，及它們的組合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，該非極化的側(cè)壁部分包括導(dǎo)熱體，其中，該導(dǎo)熱 體鄰近極化的側(cè)壁部分，并且與（a)金屬層和（b)槽底中的至少一個液體連通，其中，該導(dǎo) 熱體配置成從鄰近導(dǎo)熱體接觸點的熔融電解液中接收熱量，其中，通過該導(dǎo)熱體，沿著導(dǎo)熱 體接觸熔融電解質(zhì)的側(cè)壁部分，在導(dǎo)熱體和熔融電解液之間形成凝固壁架。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，該非極化的側(cè)壁配置成從槽底延伸至金屬-電解 液界面上方的一定高度處，此外，其中，該非極化的側(cè)壁部分配置成鄰近陽極極化側(cè)壁并與 之連通。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，該非極化的側(cè)壁部分配置成從側(cè)壁向外延伸并 且成階梯狀配置，其中，該非極化的側(cè)壁部分包括穩(wěn)定材料。
11. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，該極化的側(cè)壁部分包括：陽極極化側(cè)壁，其中， 該陽極極化側(cè)壁位于槽體的底部上方并且鄰近電解液-氣相界面，從而使得該陽極極化側(cè) 壁與電解液-氣相界面連通。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該電解槽還包括進料器，其中，該進料器配置成 向電解液中供給原料，沿著側(cè)壁的至少一部分保持該進料器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，非極化的側(cè)壁包括凝固壁架裝置，其中，該凝固 壁架裝置配置成附接至該側(cè)壁并且從鄰近凝固壁架裝置的熔融鹽電解液中吸取熱量，從而 沿著鄰近凝固壁架裝置的一部分側(cè)壁限定凝固壁架。
14. 一種電解槽側(cè)壁，其包括： 槽體，其具有底部和至少一個側(cè)壁，其中，該槽體配置成保持熔融電解液，其中，該側(cè)壁 包括： 第一側(cè)壁部分，其配置成安裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并且保持電解質(zhì)，并且該第一側(cè)壁 部分包括陽極極化側(cè)壁部分；以及 第二側(cè)壁部分，其配置成自槽體的底部向上延伸， 其中，該第二側(cè)壁部分與該第一側(cè)壁部分在縱向上隔開，從而使得第一側(cè)壁部分、第二 側(cè)壁部分以及第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間的基部限定溝槽； 其中，該溝槽配置成接收保護性沉積物并且保持該保護性沉積物與槽體底部分開。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，第二側(cè)壁部分包括陰極極化側(cè)壁。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，第二側(cè)壁部分包括含穩(wěn)定材料的非極化側(cè)壁 部分，其中，該穩(wěn)定材料包括電解液化學(xué)成分中的一種組分，此外，其中，通過電解液化學(xué)成 分和非反應(yīng)性材料在電解液中的飽和度，側(cè)壁在熔融鹽電解液中基本上不反應(yīng)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其還包括引導(dǎo)部件，其中，該引導(dǎo)部件位于陽極極化 側(cè)壁與第二側(cè)壁部分之間，此外，其中，該引導(dǎo)部件在溝槽基部上方橫向隔開，從而使得該 引導(dǎo)部件配置成引導(dǎo)進料進入溝槽，并且使進料被保持在溝槽中作為溝槽中的保護性沉積 物。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，該引導(dǎo)部件包括：陽極極化材料、穩(wěn)定材料、陰 極極化材料、及它們的組合。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，橫向間距不大于6英寸。
20. -種電解槽側(cè)壁，其包括： 具有底部和至少一個側(cè)壁的槽體，其中，該槽體配置成保持熔融電解液，其中，該側(cè)壁 包括： 第一側(cè)壁部分，其配置成安裝在側(cè)壁的隔熱封裝上并且保持電解質(zhì)，并且該第一側(cè)壁 部分包括非極化的側(cè)壁部分；以及 第二側(cè)壁部分，其包括陰極極化側(cè)壁，該第二側(cè)壁部分配置成自槽體的底部向上延伸， 其中，該第二側(cè)壁部分與該第一側(cè)壁部分在縱向上隔開，其中，第一側(cè)壁部分、第二側(cè)壁部 分以及第一側(cè)壁部分和第二側(cè)壁部分之間的基部限定溝槽； 其中，該溝槽配置成接收保護性沉積物并且保持該保護性沉積物與槽體底部分開。
21. -種組件，其包括： 槽體，其具有底部和至少一個側(cè)壁，其中，該槽體配置成保持熔融電解液，其中，該側(cè)壁 包括： 第一側(cè)壁部分，其包括陽極極化側(cè)壁，其中，該陽極極化側(cè)壁配置成安裝在側(cè)壁的隔熱 封裝上并且保持電解質(zhì)；以及 第二側(cè)壁部分，其包括陰極極化側(cè)壁，其中，該陰極極化側(cè)壁配置成自槽體的底部向上 延伸，其中，該陰極極化側(cè)壁與陽極極化側(cè)壁在縱向上隔開，從而使得該陽極極化側(cè)壁和陰 極極化側(cè)壁之間限定一個間隙；以及 非極化的側(cè)壁部分，其配置成安置在陽極極化側(cè)壁和陰極極化側(cè)壁之間的間隙中，其 中，通過該非極化的側(cè)壁部分，使陽極極化側(cè)壁與陰極極化側(cè)壁絕緣。
22. -種方法，其包括： 在電解槽中，從陽極通過熔融電解液向陰極傳導(dǎo)電流； 在鄰近電解槽壁面的位置處向電解槽中供入進料，從而使得進料被保持在鄰近側(cè)壁限 定的溝槽中；以及 通過供料步驟，在電解槽操作期間在熔融電解質(zhì)中維持側(cè)壁，其中，該側(cè)壁由在熔融電 解液中處于大致95%飽和度范圍內(nèi)的至少一種組分組成。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其還包括：伴隨著第一步驟，保持該電解液的溫度不 超過960°C，其中，電解槽的側(cè)壁基本上沒有凝固壁架。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其還包括：消耗保護性沉積物，從而通過保護性沉積 物的消耗，向熔融電解液中供給金屬離子。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其包括： 由所述至少一種電解液組分生產(chǎn)金屬產(chǎn)物。
【文檔編號】C25C7/00GK104047034SQ201410224684
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月13日
【發(fā)明者】劉興華, R·A·迪米利亞, J·M·戴尼斯, J·S·馬特洛 申請人:美鋁公司