相關申請的交叉引用

本申請要求于2014年11月21日提交的美國臨時專利申請no.62/082,898的優(yōu)先權和權益，該專利申請的內(nèi)容以引用方式并入本文。

本發(fā)明涉及用于增加既有罐殼覆蓋區(qū)內(nèi)的反應面積以提高生產(chǎn)率或降低霍爾-埃魯(hall-heroult)鋁電解槽系列的資本成本/噸生產(chǎn)能力的方法。另一方面，本發(fā)明涉及鋁電解槽結構和用于實現(xiàn)鋁電解槽結構的罐殼。

背景技術：

使用霍爾-埃魯工藝生產(chǎn)鋁。傳統(tǒng)工廠將串聯(lián)連接并容納在長的建筑物或電解槽系列中的數(shù)百個電解槽，以及變壓器、整流器、母線、起重機、攻絲設備和其他輔助設備一起使用。

鋁電解槽包括懸在覆蓋于熔融鋁墊上的電介質(zhì)溶液浴上方的陽極，熔融鋁充當陰極，金屬鋁收集在該陰極上。通常，陽極是懸在上部結構內(nèi)的可移動梁上的碳塊，上部結構放置在電介質(zhì)溶液浴的上方。溶液浴和鋁墊包含在耐火襯里中，耐火襯里包括由配備有集流器棒的陰極塊組成的碳基底部。襯里容納在被稱為罐殼的鋼罐中，鋼罐通過耐火壁磚保護其免受溶液浴的影響。壁磚被設計為通過與罐殼的緊密接觸來冷卻，罐殼本身由自然或強制對流裝置來從外部冷卻。如果在磚和殼體之間存在足夠有效的熱傳遞，則在壁磚的內(nèi)表面上將形成凝結的電解質(zhì)的保護襯里，從而防止其在電解槽操作期間降解。

霍爾-埃魯工藝是電解工藝。在鋁電解槽中的鋁的生產(chǎn)與供給到電解槽的電流成比例。通常認為，現(xiàn)代的鋁電解槽被限制于在大約1a/cm²的電極電流密度下操作。因此，鋁電解槽的生產(chǎn)率取決于電極的面積，其可以表征為陰極或陽極在水平面中的面積。

用于特定罐殼的可用電極面積受到罐殼的內(nèi)部尺寸的約束，并且在某種程度上受到襯里設計的約束。另一方面，罐殼的內(nèi)部尺寸受到罐殼結構的尺寸、罐到罐的間距和周圍設備(例如母線、支撐底座等)的尺寸的約束。

早期的鋁電解槽使用無煙煤材料作為陰極。已知無煙煤陰極吸收大量的鈉，并且通常在鋁電解槽的運行過程中膨脹?；瘜W膨脹在某種程度上可以通過施加大的限制力來抵消。因此，過去的罐殼設計非常牢固，以便將襯里的化學生長量減少到可控水平。現(xiàn)代的高電流電解槽使用石墨化的或石墨材料。這些材料表現(xiàn)出相當少的化學生長，因此在運行過程中不需要依賴相同的高負載來控制生長。

石墨和石墨化的陰極的使用減少了對現(xiàn)代罐殼的需求。然而，仍然必須正確地設計罐殼，以確保襯里的較長使用壽命和對抗不同操作條件的魯棒性。

從鋁工業(yè)和其它火法冶金工業(yè)已知，容器的完整性依賴于始終在襯里上保持至少最小的所需壓縮負載(稱為最小綁定負載)。在熱循環(huán)期間必須保持最小的綁定負載，在此期間，襯里由于操作溫度的變化而收縮和生長。不能保持最小的綁定負載可能導致間隙的形成，潛在地導致金屬滲透和降低罐性能或災難性的敲出。

現(xiàn)代罐殼使用剛性和牢固的加強結構，以在熱循環(huán)期間可靠地實現(xiàn)所需的最小綁定負載。在橫向方向上，已知的罐殼設計通常使用沿側(cè)壁以固定間隔設置多個牢固的垂直支撐件。這些通常是如圖3(現(xiàn)有技術)所示并且在wo2011/028132a1中更詳細地示出的i、雙t或u形部分，其水平延伸超過罐殼腔的內(nèi)部尺寸300mm至500mm。為了下面描述的目的，將該尺寸稱為罐殼結構的深度。

現(xiàn)有罐殼的缺點在于，對于給定的熱循環(huán)量而言，剛性結構經(jīng)歷綁定負載的大的下降。這需要該結構被設計用于高的正常操作負載，使得由熱循環(huán)沉淀的液滴不會導致施加到襯里的壓縮負載下降到低于最小的綁定負載。

其他人已經(jīng)認識到，使用更柔順的結構可以產(chǎn)生更可預測的襯里壓縮并且改善電解槽的操作性能和爐期。

例如，us2861036提出由多個元件組成并由彈性元件(柔順的綁定件)約束的大桶，以致力于消除罐殼中隨時間的固有的泄漏和變形。所提出的設計將彈簧定位在吊架和剛性的周圍支撐結構之間。相比于更常規(guī)的罐殼，這需要額外的空間，從而增加鋁電解槽的外部尺寸。這是一個顯著的缺點，如將隨后所示。

us4421625提出與us2861036類似的布置，其通過上部支撐元件和水平加強件進行了修改。如前所述，在一個實施例中，所公開的發(fā)明將彈簧元件放置在剛性結構框架和殼體之間，或者在另一實施例中放置在結構框架的外側(cè)。這與us2861036具有相同的缺點。

盡管另外實現(xiàn)了在足夠的壓縮力下保持襯里的目的，但是既有的罐殼設計以及在us2861036和us4421625中提出的設計替代方案受到具有大的外部結構的缺點。該結構限制了可以容納在給定外部尺寸的電解槽中的陰極面積。

例如，包括配備有具有罐至罐的間距為6m的常規(guī)罐殼的300個鋁電解槽的電解槽系列，將需要大約1800m長的建筑物。深度為300mm至500mm的垂直支撐元件，將消耗該建筑物長度的180m至300m。該長度包括相關的總線支撐結構、排氣管道、饋送輸送機系統(tǒng)、地基等。該建筑物長度代表電解槽的總成本的重要部分，并不直接有助于鋁的生產(chǎn)。

作為減少所安裝的鋁冶煉能力的成本的手段，其他人已經(jīng)大力地致力于減少罐殼重量?，F(xiàn)有技術的示例可以在us3702815和“關于鋁電解槽預應力殼體的技術研究(technologyresearchonaluminumreductioncellpre-stressedshell)”tms2015等中找到。然而，由本發(fā)明人實施的分析顯示，對于給定生產(chǎn)能力的罐殼，通過允許更接近的罐至罐的間距并減少建筑物的長度，利用罐殼結構深度的減小，可以實現(xiàn)更大的整體成本降低。類似地，對于給定外部尺寸的罐殼，罐殼結構的減小了的深度允許更大的整體電極面積、并且因此更大的生產(chǎn)能力安裝在固定長度的電解槽系列中。

技術實現(xiàn)要素：

以下概述旨在將讀者引入下面更詳細的描述，而不是限定或限制所要求保護的主題。

本發(fā)明的目的是提供具有柔順的綁定件和低輪廓的或薄型罐殼設計的罐殼。這適用于使用石墨或石墨化陰極塊并在200ka或以上操作的鋁電解槽。柔順的綁定件包括具有懸臂彈簧(在本文中也稱為懸臂板)的低輪廓側(cè)壁結構，其延伸超過罐殼腔內(nèi)部小于約200mm，并且可以在熱循環(huán)期間、并在運動期間的任何時候，保持最小的所需綁定負載。

本發(fā)明的另一目的是提供用于增加電極面積、并且因此提高固定尺寸的電解槽系列的生產(chǎn)能力的方法。

根據(jù)一個方面，本發(fā)明是低輪廓鋁電解槽，其包括襯里和罐殼。襯里是常規(guī)的現(xiàn)代設計，使用石墨或石墨化陰極，當不受約束時，石墨或石墨化陰極不易受到過度的化學生長的影響。此外，本發(fā)明的低輪廓鋁電解槽適用于在200ka或以上的條件下以高功率操作。

根據(jù)另一方面，罐殼包括殼體結構(稱為鞋盒狀物)、端壁結構和橫向支撐結構。

根據(jù)另一方面，鞋盒狀物是五面的、頂部開口的盒子，被設計成收容鋁電解槽的襯里，并且對陰極集電棒、起重和熟悉鋁電解槽設計和操作的那些已知的其它功能具有足夠的設置。

根據(jù)另一方面，端壁結構根據(jù)任何合適的設計，適于承受由于襯里的膨脹而產(chǎn)生的負載。

根據(jù)另一方面，橫向支撐結構包括位于鞋盒狀物的底板下方的多個剛性水平底梁，其中垂直柔順綁定元件安裝在每個梁的每個端部處。底梁被設計成能夠承受來自工藝的垂直負載，并且加強鞋盒狀物以抵抗屈曲以及響應于襯里膨脹而由柔順綁定元件施加彎曲力矩。

根據(jù)另一方面，柔順綁定元件包括附接到橫向底梁的垂直構件。柔順綁定元件包括垂直懸臂彈簧或板，垂直懸臂彈簧或板設計成比既有的罐殼垂直結構元件更不堅硬，同時在熱循環(huán)期間實現(xiàn)最小的綁定負載。柔順綁定元件被設計成，在綁定元件的基本上整個高度上超出鞋盒狀物的最大內(nèi)部尺寸延伸不多于約200mm。

本發(fā)明的優(yōu)點在于，懸臂彈簧的更恒定的負載-位移特性允許降低施加到襯里的正常操作負載，而不會降低襯里的魯棒性或其在熱循環(huán)期間的性能。負載要求的降低允許使用較小的綁定元件而不會降低電解槽性能。

本發(fā)明通過減小罐殼結構的外部尺寸來克服現(xiàn)有技術的限制。這允許在給定外部尺寸的罐殼中容納更大的電極面積。當在電解槽系列中使用時，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明允許在較少數(shù)量的電解槽中實現(xiàn)更高的生產(chǎn)能力，或者在具有較少電解槽的電解槽系列中實現(xiàn)相同的能力。

附圖說明

為了更全面地理解所要求保護的主題，將參考附圖，其中：

圖1：一對常規(guī)的罐殼，在其隔間中示出有支撐件和母線。

圖2：圖1的常規(guī)罐殼中的一個，未示出母線。

圖3：圖2的常規(guī)罐殼的橫截面，顯示襯里和橫向結構。

圖4：根據(jù)本發(fā)明的實施例的罐殼。

圖5：圖4的罐殼的放大的局部橫截面，顯示襯里和橫向結構。

圖6：圖4的罐殼的橫向橫截面。

圖7：圖4的罐殼的橫向底梁和柔順綁定元件的橫截面，包括第一類型的調(diào)節(jié)裝置。

圖8：圖7的柔順綁定元件和調(diào)節(jié)裝置中的一個的放大視圖。

圖9：圖4的罐殼的橫向底梁和柔順綁定元件的橫向橫截面，包括第二類型的調(diào)節(jié)裝置。

圖10：圖9的柔順綁定元件和調(diào)節(jié)裝置中的一個的放大視圖。

圖11：將現(xiàn)有技術與本發(fā)明相比的裝機容量成本對罐殼重量的曲線圖。

圖12：示出罐殼的負載-位移特性的示意圖。

圖13：示出長度為1m的低碳鋼構件的彈性撓曲和構件深度之間的關系的曲線圖。

具體實施方式

在下面的描述中，給出了具體細節(jié)以提供所要求保護的主題的示例。然而，下面描述的實施例不旨在限定或限制所要求保護的主題。對于本領域技術人員顯而易見的是，在所要求保護的主題的范圍內(nèi)，具體實施例的許多變化是可能的。

圖4和圖5示出根據(jù)實施例的鋁電解槽罐殼10(有時稱為“電解槽10”或“罐殼10”)，為了清楚起見，去除了其部件中的一些，并且其位于單個電解槽隔間中。讀者可以理解，罐殼10可以配備有支撐結構、上部結構、集電器棒和母線，以便通過霍爾-埃魯工藝生產(chǎn)鋁。對于電解槽的這些共同元件從以下描述中省略，除非需要澄清實施例的特定內(nèi)容。

電解槽罐殼10包括殼體結構12(在本文中也稱為“鞋盒狀物12”)，殼體結構12包括一對縱向延伸的側(cè)壁14，一對橫向延伸的端壁16，底壁18和具有圍繞其周邊的上邊緣22的開口頂部。如圖所示，殼體結構12的形狀基本為矩形，其中側(cè)壁14比端壁16長。

罐殼10的側(cè)壁14和端壁16通過襯在其內(nèi)表面的耐火壁磚34而免受溶液浴的影響。底壁18襯有由配備有集電器棒28的石墨或石墨化陰極塊26(不易于過度的長期化學生長的類型)構成的碳基底部，碳基底部延伸穿過側(cè)壁14。

當多個電解槽10組合以形成電解槽系列(未示出)時，電解槽10各自以其相應的電解槽隔間彼此相鄰地排列，并且相鄰的電解槽10的側(cè)壁14彼此平行、相對。電解槽系列容納在具有長度和寬度的外殼(未示出)中，其中電解槽10的側(cè)壁14橫跨外殼的寬度延伸，并且電解槽10的端壁16沿外殼的長度延伸。外殼通常是具有足以容納單個電解槽系列的寬度的建筑物。

每個電解槽隔間進一步包括沿側(cè)壁14中的每個延伸的一個或多個縱向母線(圖4中未示出)，以及沿端壁16中的每個延伸的一個或多個橫向母線?？v向母線36(圖6)導電性地連接到陰極塊26的集電器棒28的端部?？v向母線與側(cè)壁14間隔開，并且橫向母線與端壁16間隔開，從而形成罐殼10所在的限定的外殼。在圖4所示的實施例中，母線的布置將具有與現(xiàn)有技術圖1所示的母線相同的外觀和結構。

殼體結構12及其內(nèi)容物支撐在基部結構40上，基部結構40包括基本上平行于端壁16延伸的多個剛性的水平延伸橫向底梁46，并且還可以包括平行于側(cè)壁14延伸的多個剛性的水平延伸縱向底梁44。底梁44、46(在本文中也稱為“支撐構件”)位于殼體結構12的底壁18的下方，并且可以形成水平支撐梁的十字交叉形網(wǎng)，以支撐電解槽10及其內(nèi)容物的重量。

橫向底梁46一起限定橫向支撐結構。如從附圖中可以看出，橫向底梁46幾乎全部位于殼體結構12的下方，并且橫向底梁46的端部基本上不超出殼體結構12的側(cè)壁14延伸。因此，橫向底梁46不會顯著地增加電解槽10的覆蓋區(qū)。

端壁16配備有稱為端壁結構的端壁加強件，以提供在縱向方向上所需的反作用力。端壁結構是任何合適的常規(guī)設計，并且在此不再詳細描述。

除了橫向底梁46之外，橫向支撐結構還包括以下所述的連接到橫向底梁46的多個柔順綁定元件。

包括多個剛性水平橫向底梁46的橫向支撐結構位于鞋盒狀物12的底壁18下方。橫向底梁46被設計成能承受垂直負載，即鞋盒狀物12的重量及其內(nèi)容物和施加到結構的維護負載。橫向底梁46還加強鞋盒狀物12以對抗屈曲以及響應于包括耐火壁塊34和陰極塊26的襯里的膨脹而由柔順綁定元件施加的彎曲力矩。

罐殼10進一步包括多個柔順綁定元件60(在本文中也稱為“垂直綁定元件60”)，其各自沿殼體結構12的側(cè)壁14中的一個的外表面垂直延伸，即在側(cè)壁14中的一個和相鄰的縱向母線之間的空間中延伸。由此可以看出，垂直綁定元件60基本上位于電解槽10的外周邊內(nèi)，并且對電解槽10的覆蓋區(qū)沒有顯著貢獻。

垂直綁定元件60中的每個具有固定到橫向支撐結構的下端，并且更具體地，剛性固定到橫向底梁46中的一個。例如，如圖4和圖5所示，垂直綁定元件60中的每個剛性固定到橫向底梁46中的一個的端部。

垂直綁定元件60中的每個具有相對的上端或自由端，相對的上端或自由端位于殼體結構12的上邊緣22處或下方。因此，垂直綁定元件60不會增加罐殼10的高度。例如，垂直綁定元件60的上端可以位于殼體結構12的上邊緣22的下方，并且可以位于與陰極塊26的上表面基本相同的水平處。

垂直綁定元件60中的每個可以包括具有金屬構件的垂直懸臂彈簧或懸臂板，垂直綁定元件60中的每個可以包括在其下端附接到橫向底梁46中的一個的金屬板。如上所述，懸臂彈簧為足夠的長度，使得傳遞到鞋盒狀物12的負載的主要點大致處于陰極塊26的頂部的高度處。

金屬構件的厚度、寬度和成分被選擇為，使得每個垂直綁定元件60的自由上端是柔順的，使得其響應于殼體結構12的熱和/或化學外向擴張而向外移動，并且響應于殼體結構12的熱收縮而向內(nèi)移動，同時在殼體結構12上保持向內(nèi)指向的壓縮力。例如，垂直綁定元件60的厚度和/或?qū)挾瓤梢匝卮怪苯壎ㄔ?0的長度改變。如圖所示，例如，與下端相比，垂直綁定元件60的上端可以為減小的寬度和/或厚度，使得上端比下端更柔順。

柔順的綁定元件60可以被設計成使得在正常操作期間，它們處于被稱為操作負載的第一負載，從而響應于工藝溫度(熱循環(huán))的預期降低，襯里的相關收縮不會使所施加的負載減少到低于被稱為最小綁定負載的第二負載。

最小綁定負載可以被定義為克服與襯里的收縮相反的所計算的摩擦力和其他力的負載，從而防止在響應于熱循環(huán)的收縮期間在襯里中形成間隙。

熱循環(huán)可以被定義為對正常操作溫度的偏離，這與正常的當前鋁電解槽操作實踐的限制一致，通常在正常操作溫度的+/-100至150℃的范圍內(nèi)。

本實施例的優(yōu)點在于，由懸臂彈簧形式的垂直綁定元件60所提供的增加的結構柔順性降低了在正常操作期間必然發(fā)展出的負載，以在熱循環(huán)期間保持最小的綁定負載。這依賴于如下事實：結構的剛度越低，則在其偏離時反應負載的變化越小。這在圖12中示出，其示出剛性結構和柔順結構的負載-位移特性。盡管兩個結構在熱循環(huán)期間都保持最小的綁定負載，但是剛性結構需要相當高的操作負載才能實現(xiàn)。

柔順的綁定元件60的懸臂彈簧可以被設計成使用結構的尺寸和材料(通常是低碳或低合金鋼)，使得其主要在結構材料的塑性范圍內(nèi)變形高于設計操作負載。將結構材料選擇成具有足夠的延展性，以適應基于襯里材料的膨脹性能所計算的或從操作經(jīng)驗所估計的襯里的預期的熱和化學生長。如果需要，可以選擇更牢固的材料用于柔順綁定元件60，以減小其尺寸并增加彈性范圍。

垂直綁定元件60的尺寸可以選擇為深度(厚度)不超過大約200mm，以最大化從本發(fā)明獲得的優(yōu)點。這可以例如通過比較圖6的橫截面與圖3的現(xiàn)有技術橫截面來看出，其中垂直綁定元件包括具有大約300mm至500mm深度的剛性梁。與圖3相比，這允許在圖6的殼體結構12中使用更長的陰極塊26。

為了進一步說明根據(jù)本實施例的垂直綁定元件60的益處，圖13示出對于長度為1m的低碳鋼構件的彈性撓曲和構件深度之間的關系。例如，相對于常規(guī)的罐殼加強件，選擇大約200-50mm范圍內(nèi)的懸臂彈簧可以將柔順綁定元件的彈性撓曲范圍增加150-600％。在一個實施例中，柔順綁定元件60中的每個在柔順綁定元件60的基本上整個高度上沿橫向方向從殼體結構12的內(nèi)部延伸大約75mm-150mm。

發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，垂直綁定元件60的最小深度受到在襯里加熱期間實現(xiàn)操作負載的要求的限制。如果垂直綁定元件60過度柔順，則初始襯里膨脹可能不足以達到操作負載。如果發(fā)生這種情況，則在發(fā)生任何化學膨脹之前，電解槽10將在運行的早期部分期間處于金屬滲透增加的風險中。為了克服這個限制，柔順綁定元件60可以配備有調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)裝置可以被引入垂直綁定元件60的自由上端和殼體結構12之間。

在圖4-圖8中示出第一類型的調(diào)節(jié)裝置。如圖所示，柔順綁定元件60的上端被成形為，使得狹槽88設置在殼體結構12的側(cè)壁14和包括其上端的柔順綁定元件60的上部之間。狹槽88可以包括朝向柔順綁定元件60的上端向外傾斜的傾斜表面92，從而增加柔順綁定元件60的上端處的狹槽88的深度。楔形件90至少部分地被接收在狹槽88中，并且抵靠傾斜表面92裝配在柔順綁定元件60的上端和側(cè)壁14的外表面之間。楔形件90可以從上方向下驅(qū)動，以增加柔順綁定元件60的上端的向外撓曲。楔形件90的驅(qū)動可以通過各種方式來實現(xiàn)，例如通過使用錘子、作用于合適的支架的便攜式液壓千斤頂或任何其它合適的裝置來實現(xiàn)。如圖8的特寫所示，例如，支架94可以固定到柔順綁定元件60上端和楔形件90的上方的側(cè)壁14上。支架94具有接收螺釘98的螺紋孔96，具有接合楔形件90的上(寬)端的下端。將螺釘98旋入孔96將驅(qū)動楔形件90向下進入狹槽88，從而增加柔順綁定元件60的上端的撓曲。將螺釘98沿相反方向轉(zhuǎn)動將允許楔形件90在狹槽88中向上運動，以減少柔順綁定元件60的上端的撓曲。

如將理解的，楔形件90可以響應于襯里的增長而在運行中撤回。這可以便于電解槽10的膨脹，而不會妨礙其它約束。

在圖9和圖10中示出第二類型的調(diào)節(jié)裝置。如圖所示，柔順綁定元件60的上端的深度減少，從而在柔順綁定元件60的上端和側(cè)壁14的外表面之間形成狹槽100。狹槽100可以具有如圖9和圖10所示的矩形形狀，并且其尺寸和形狀設置成接收壓塊102。如從圖10的放大圖中可以看出，柔順綁定元件60的上端具有螺紋孔106，螺釘108被旋入到螺紋孔106中，螺釘108的端部接合壓塊，螺釘108基本上垂直于側(cè)壁14。壓塊102可以具有凹部104，凹部104與螺紋孔106對齊，并且接收螺釘108的端部，并且防止螺釘108在罐殼10和襯里的運動期間被移除。如將理解的，將螺釘108旋入到螺紋孔106中將對壓塊102施加負載，同時增加柔順綁定元件60的上端的向外撓曲。相反地，沿相反方向轉(zhuǎn)動螺釘108將減少壓塊102上的負載，并且減小柔順綁定元件102的上端的向外撓曲。

上述調(diào)節(jié)裝置的目的是在將襯里已加熱到操作溫度之后，并且在碳糊已被基本上烘烤之后，但是在引入熔融的電解質(zhì)或金屬之前，推動柔順綁定元件60的附加撓曲。由調(diào)節(jié)裝置提供的附加撓曲足以使柔順綁定元件60的上端撓曲一定的量，當添加到襯里的膨脹中時，該一定量的撓曲將在柔順綁定元件60中產(chǎn)生等于期望的操作負載的反作用力。

因此，為柔順綁定元件60提供上述調(diào)節(jié)裝置允許在不降低鋁電解槽10的性能的情況下進一步減少柔順綁定元件60的深度。

如上所述，懸臂彈簧(即，柔順綁定元件60)的輪廓(寬度和厚度尺寸)可以沿其長度改變，以實現(xiàn)結構的更大或更小的柔順性。此外，柔順綁定元件60可以在其長度的一部分上柔性地或剛性地附接到側(cè)壁14，同時保持其上端的移動自由度，這可能適合于特定的實施例。

本領域技術人員應當清楚，如本文所述的柔順綁定元件60可以與其它彈簧元件、如螺旋彈簧、盤簧、波形彈簧、板簧或扭桿組合使用，以實現(xiàn)比單獨的柔順綁定元件60的懸臂彈簧布置可能的更大的柔順性。

如將理解的，本文所述的實施例允許增加由陽極和陰極的表面上的電流密度所限制的既有電解槽系列的容量。通過以下示例說明此優(yōu)點：

電解槽系列在兩個罐室中具有300個鋁電解槽，該鋁電解槽受電流密度的限制，并且在280ka下操作。既有的電解槽是具有外部尺寸和內(nèi)部尺寸的常規(guī)設計，以及根據(jù)表1的其它特性。

表1

從上表可以看出，通過用具有相同外部尺寸和較大內(nèi)部面積的低輪廓的電解槽替換既有的鋁電解槽，電解槽系列的生產(chǎn)能力增加了11％。內(nèi)部面積的增加用于容納較大的陽極和陰極。電解槽系列的電流增加并且因此生產(chǎn)能力提高，而沒有超出電流密度限制。

本領域技術人員將清楚，為了適應較大的陽極和陰極，需要修改上層結構。

本領域技術人員還將清楚，增加的鋁產(chǎn)量可能與電解槽內(nèi)的額外的發(fā)熱有關。通過在溶液浴升高處將導電的散熱片安裝到罐殼外部，或者通過其他方式(例如，強制空氣冷卻)來增加對流熱傳遞，可以滿足對排熱的更大要求。

還可以清楚的是，如果整流器、陽極設備、棒式車間、排氣系統(tǒng)、起重機、罐式機器、鑄造車間和其他輔助設備沒有足夠的額外容量，則它們可能需要修改，以充分利用本發(fā)明提供的改進。

本領域技術人員還將清楚，本發(fā)明可以應用于新的電解槽系列的構造，目的是減少裝機容量的資本密集度。

現(xiàn)有技術的圖1示出在電解槽系列中并列布置的一對現(xiàn)有技術的鋁電解槽10'?，F(xiàn)有技術的電解槽10'包括與上述電解槽10相似或相同的許多元件。相同的參考標記用于識別現(xiàn)有技術的電解槽10'的這些相似元件，并且這些元件的上述描述適用于現(xiàn)有技術附圖，除非在以下描述中另有說明。

在圖1中還示出的是沿側(cè)壁14延伸并與其間隔開的縱向母線36，以及沿端壁16延伸并與其間隔開的橫向母線38。盡管在示出電解槽10的附圖中未示出，但是應當理解，根據(jù)本發(fā)明類似或相同的母線36、38將包括在電解槽10中。在圖1中還示出現(xiàn)有技術的電解槽10'的基本結構。

現(xiàn)有技術的圖2示出已移除了母線的現(xiàn)有技術的鋁電解槽10中的一個，以更清楚地示出沿側(cè)壁設置的剛性垂直綁定元件58。

現(xiàn)有技術的圖3是穿過鋁電解槽10'中的一個的橫截面，再次示出深度為300-500mm的剛性的垂直綁定元件58。

圖12示出用于如現(xiàn)有技術圖1-圖3中示出的剛性結構的負載-位移特性，以及根據(jù)本發(fā)明的柔順結構的負載-位移特性。

本申請的上述實施僅僅是示例性的。在不脫離由所附權利要求限定的本申請的范圍的情況下，本領域技術人員可以對本發(fā)明的具體實施進行改變、修改和變化。