DE102011001834A1

DE102011001834A1 - Neuartige kombinierte graphitierte heterotype Kathode zur Gewinnung von Aluminium und deren graphitierter Kathodenhemmblock

Info

Publication number: DE102011001834A1
Application number: DE201110001834
Authority: DE
Inventors: Weihao Zhao; Gaoqiang Luo; Gehua Peng
Original assignee: GUANGXI QIANGQIANG CARBON CO Ltd ZUOYIXIANG
Current assignee: GUANGXI QIANGQIANG CARBON CO Ltd ZUOYIXIANG
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2011-04-06
Publication date: 2012-04-05
Also published as: RU2557177C2; CA2737182A1; CA2737182C; RU2011125377A

Abstract

Eine neuartige kombinierte graphitierte heterotype Kathode zur Gewinnung von Aluminium umfasst Körperblöcke und graphitierte Kathodenhemmblöcke. Längskante des Körperblocks sind symmetrisch mit Nuten vorgesehen, worin die graphitierte Kathodenhemmblöcke aus Material, das anders als das des Körperblocks ist, über die beiden Körperblöcke eingelegt sind und die Rohstoffe zur Herstellung von den graphitierten Kathodenhemmblöcke umfassen kalzinierten Petrolkoks, elektrisch kalzinierten Anthrazit, Kohlenpech, Legierungszusatz TiB2 und Zusatzstoff SiC. Die vorliegende Erfindung weist auf, dass die graphitierte Kathodenhemmblöcke an der Verbindungsnaht zwischen die beiden Kathodenkörperblöcke in einer Weise von ,Überbrückung von der Körperblöcke' eingelegt sind, wodurch der Elektrodenabstand bei Aluminiumelektrolyse verkürzt wird, die Zellenspannung um ca. 0,35 V bis 0,5 V gesenkt wird, und die Energie mehr als 1000 kWh pro Tonne Aluminium eingespart werden kann, wobei die Energieeinsparung und die Verbrauchsreduzierung sehr bedeutend sind. Die Erfindung kann es nicht nur vermeiden, dass die effektive Dicke des Körperblocks durch die Rillierung in der Mitte des Körperblocks verkürzt wird, wobei die Nutzungsdauer des Körperblocks beeinflusst wird, sondern auch die Verstärkung der lokalen Struktur an den Verbindungsnaht der Körperblöcke ausführen, wodurch die Nutzungsdauer der Elektrolysezelle verlängert wird.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung gehört zu technischen Fachgebieten von Aluminium-Elektrolyse, und insbesondere betrifft eine heterotype Kathode zur Gewinnung von Aluminium durch Schmelzflusselektrolyse und ihren graphitierte Kathodenhemmblock.
Beschreibung des Standes der Technik
Aluminium wird per Schmelzflusselektrolyse von Aluminiumoxide gewonnen. Das Grundprinzip ist: Unter der Wirkung von Gleichströmen zwischen die Anode und Kathode trifft die elektrochemische Reaktion von geschmolzenem Aluminiumoxid zum Abspalten von Al-O auf, wobei Al³⁺ ständig Elektronen an Kathoden zur Bildung von Aluminiumtropfen aufnimmt, dadurch eine große Menge geschmolzenen Aluminiums gewonnen wird. Negative Sauerstoffionen (O^2–) geben an Anoden ihre Elektronen ab und reagieren mit Kohlenstoffen zu Kohlendioxid. Die chemische Gleichung ist 2Al₂O₃ + 3C = 4Al + 3CO₂. Bei diesem Reaktionsprozess wird erhebliche Stromenergie verbraucht. Der Gleichstromverbrauch von Aluminiumelektrolyse bestimmt sich nach der folgenden Formel: Gleichstromverbrauch = 2980 × V/μ (worin V Zellenspannung bedeutet, die sich mit der Änderung des Elektrodenabstands verändert, und μ Strömungseffekt, 0,93 bis 0,95 bei der modernen Elektrolysezelle). Die Praxis hat aufgewiesen, dass der Abstand zwischen der Anode und dem Flüssigkeitsspiegel von Aluminium-Elektrolyte (Abkürzung: Elektrodenabstand) stark den Stromverbrauch bei Aluminiumelektrolyse beeinflusst und im Falle des Einsatzes von normalen plattförmigen Kathoden der Gleichstromverbrauch 13500 bis 13800 kWh pro Tonne Aluminium für die Herstellung von Aluminium durch Schmelzflusselektrolyse beträgt. Weil Aluminium-Elektrolysezelle sich von Füllen, Magnetfeld, elektrischem Feld, Ersatz von Anode, Anoden-Gasaustritt und anderen Faktoren beeinflussen lässt, kann die Schwankung des Flüssigkeitsspiegels von Aluminium-Elektrolyte im Inneren der Zelle auftreten, mit der Folge 'Turbulenzen, die einerseits zur Verringerung der Ausscheidung die Elektrolyte ,rühren' können, wobei die Produktion begünstigt wird, die andererseits die Schwankung des Flüssigkeitsspiegels zur Zunahme vom ,Elektrodenabstand' verursachen, wobei der Stromverbrauch steigt, und die gleichzeitig die Kathode abreiben, wodurch die Nutzungsdauer der Kathoden verkürzt wird. Bei der Forschung und der Erfindung über die heterotype Kathode zur Gewinnung von Aluminium ist die herkömmliche Methode, um den Stromverbrauch bei Aluminiumelektrolyse zu sinken, dadurch gekennzeichnet, dass Hemmblöcke aus gleiche Rohstoffe wie Körperblöcke hergestellt werden, um den Elektrodenabstand zu verkürzen, und üblicherweise Körperblock mit Hemmblock integral zusammengebaut wird. Dabei werden die Nutzungsdauer und andere Eigenschaften derartiger Kathoden für Aluminiumelektrolyse drastisch eingeschränkt, so wie die durchgesuchte von uns veröffentliche ausländische und inländische Literatur gezeigt hat.

1. China Patent, Bezeichnung: eine Aluminium-Elektrolysezelle mit heterotyper Kathoden Kohlenstoffblock-Struktur, Anmeldungsnummer(Patent): 200710010523,4 Anmeldedatum: 02.03.2007, Patentklassifikation: C25C3/08(2006.1) Anmelder (Patentrecht): Naixiang Feng, Zusammenfassung: Die Aluminium-Elektrolysezelle mit heterotyper Kathodenkohlenstoffblock-Struktur umfasst Gehäuse, feuerfeste Isoliermaterial installiert am Boden, Anode und Kathode. Die Kathoden-Kohlenstoffblock ist heterotypisch, d. h. die Oberfläche des Kathodenblocks ist mit mehreren Vorsprüngen vorgesehen. Diese erfindungsgemäße Aluminium-Elektrolysezelle mit heterotyper Kathoden-Struktur kann die Fließgeschwindigkeit von flüssigem Aluminium an Kathoden in der Elektrolysezelle verlangsamen und die Wellenhöhevon flüssigem Aluminium senken, wodurch die Verbesserung der Stabilität des Aluminium-Flüssigkeitsspiegels in der Aluminium-Elektrolysezelle, die Reduzierung des Aluminiumverlust durch Ablösen, die Steigerung der Stromausbeute, die Verkürzung des Elektrodenabstands und die Senkung des Stromverbrauchs bei Aluminiumelektrolyse-Produktion erfolgen, und das dickflüssige Gemisch oder das Sediment aus geschmolzenem Kryolith und Aluminiumoxid kann zwischen die vorragenden Wände am Kathodenboden gebildet werden, wodurch der Abfluss flüssigen Aluminiums an der Kathode durch Rissen und Spalten am Boden in den Zelleboden, die Stahlstäbe zu schmelzen, verhindert wird, wodurch die Nutzungsdauer der Elektrolysezelle verlängert werden kann. Der erfindungsgemäße vorragende heterotype Kathodenkohlenstoffblock ist integral mit dem Körperblock zusammengebaut und ist aus gleichen Materialien wie Kathodenblöcke der herkömmlichen Elektrolysezelle hergestellt. Derartiger Block kann aus Anthrazit, oder aus künstlichem Graphit oder Gemisch von Anthrazit und künstlichem Graphit, bzw. auch als graphitierten oder semi-graphitierten Kathodenblock hergestellt werden. Obwohl gemäß dieser vorliegenden Erfindung sich einige positive Ergebnisse durch die Modifizierung der Struktur der Kathoden für Aluminiumelektrolyse zum Erleichtern der Produktion und Betrieb ergeben haben, jedoch sind die folgende Mängel noch vorhanden:
a) Die vorragende Teile sind aus gleichen Materialien wie die Körperteile, aber die vorragende Teile werden durch ”Turbulenzen” von flüssigem Aluminium sehr stark durchflutet, so dass ihre Lebensdauer deutlich unter dem Körperteil liegt. Mit dem Antrag der vorragenden Teile verschlechtert die energiesparende Wirkung erheblich.
b) Bei Formgebung der Vorsprünge der Oberflächen müsste der Grünkörper mit Konvexstruktur sein, wobei die vorhandenen Formausrüstungen, Formen, Brennofen usw. dafür nicht geeignet sind und die Industrialisierung nur durch technologische Transformation der Erstausrüstung mit hohem Aufwand erfolgen können. Auch nach der technologischen Transformation können die vorragenden Teile auf der Kathodenoberfläche Abprodukte mit Riss verursachen.
c) die Verstärkung der lokalen Struktur von der schwachen Verbindungsstelle der Kathoden wird nicht ausgeführt.
d) Es ist irreführend, dass das zwischen die vorragenden Wände am Kathodenboden gebildete Gemisch oder Sediment aus dickflüssiges geschmolzenes Kryolith und Aluminiumoxid die Verlängerung der Nutzungsdauer der Zelle begünstigen können. Es führt nur zur Erhöhung des Widerstands am Zellenboden und zur Steigung des unnötigen Stromverbrauchs.
2. China Patent-, Bezeichnung: eine neuartige kathodenstrukturierte Aluminium-Elektrolysezelle zur Reduzierung der Abnutzung von vorragenden Teile der Kathode, Anmeldungsnummer(Patent): 200910248884.1 , Patentklassifikation: C25C3/08 (2006.1) Anmelder (Patentrecht): FENG, Naiyang, Adresse: 11-3, Qixiang 2 #, Nanhuwang Hubei Road, Heping Distrikt, Shenyang, Provinz Liaoning, Zusammenfassung: eine neuartige kathodenstrukturierte die Abnutzung von vorragenden Teile der Kathode reduzierende Aluminium-Elektrolysezelle ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorsprung-Struktur, genannt Längsvorsprung, auf dem Rand in Längsrichtung jedes Kathoden-Kohlenstoffblocks vorgesehen ist, oder ein Vorsprung senkrecht zur Längsrichtung des Kathoden-Kohlenstoffblocks, genannt als Quervorsprung, auf dem Oberteil jedes Kathoden-Kohlenstoffblocks vorgesehen ist, bzw. der Längsvorsprung und der Quervorsprung gleichzeitig auf dem Rand jedes Kathode-Kohlenstoffblocks vorgesehen sind. In der Mittle des Vorsprungs des Kathoden-Kohlenstoffblocks ist eine Schicht von feuerfesten Wandplatten eingebettet. Die feuerfeste Wandplatte bildet mit dem Vorsprung des Kathode-Kohlenstoffblocks einen integralen vorragenden Teil aus, wodurch die Reduzierung Flussrate von Aluminium-Elektrolyt, die Verminderung der Schwankung Aluminium-Elektrolyt und die Verbesserung der Standfestigkeit der Ebene Aluminium-Elektrolyt in der Elektrolysezelle erfolgen, und nach der Abnutzung der vorragenden Teile des Kathoden-Kohlenstoffblocks kann die feuerfeste Wandplatte wegen ihrer besseren elektrochemischen Erosionsbeständigkeit als Kohlenstoff bei der Verringerung der Flussrate von Aluminium-Elektrolyt weiter wirken. Hauptanspruch: eine neuartige kathodenstrukturierte Aluminium-Elektrolysezelle zur Reduzierung der Abnutzung von vorragenden Teile der Kathode ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorsprung-Struktur, genannt als Längsvorsprung, auf einem Rand in Längsrichtung jedes Kathoden-Kohlenstoffblocks vorgesehen ist, oder ein Vorsprung senkrecht zur Längsrichtung des Kathoden-Kohlenstoffblocks, genannt als Quervorsprung, auf dem Oberteil jedes Kathoden-Kohlenstoffblocks vorgesehen ist, bzw. der Längsvorsprung und der Quervorsprung gleichzeitig auf dem Rand jedes Kathode-Kohlenstoffblocks vorgesehen sind. Die drei Strukturen sind wie folgt dargestellt: (1) Der auf einem Rand in Längsrichtung jedes Kathoden-Kohlenstoffblocks vorgesehene Längsvorsprung mit einer Höhe von 10 bis 18 cm und einer Breite von 5 bis 15 cm befindet sich am Rand in Längsrichtung jedes Kathoden-Kohlenstoffblocks, und der horizontale Abstand zwischen der äußeren Seite des Längsvorsprungs und dem Rand des Kathode-Kohlenstoffblocks beträgt 1 bis 3 cm. Die Mittelnaht zwischen beiden benachbarten Kathode-Kohlenstoffblöcken ist mit Stampfmassen aus Kohlenstoffe festgestampft und verbunden. Die Höhe der Stampfmassen ist gleich wie die des Kathode-Kohlenstoffblocks. Auf den Oberflächen der Stampfmassen zwischen beiden benachbarten Kathode-Kohlenstoffblöcken ist eine feuerfeste Wandplatte gelegt. Die feuerfeste Wandplattebildet mit dem Längsvorsprung des Kathode-Kohlenstoffblocks einen integralen Längsvorsprung aus. (2) Auf dem Oberteil jedes Kathode-Kohlenstoffblocks sind der Längsvorsprung und der Quervorsprung gleichzeitig vorgesehen. Der Quervorsprung, der mit dem Kathode-Kohlenstoffblock integriert ist, befindet sich zwischen den beiden oben beschriebenen integralen Längsvorsprüngen. Auf jeden Kathoden-Kohlenstoffblock beträgt der Abstand zwischen dem Quervorsprung und seinen benachbarten integralen Längsvorsprung 5 bis 10 cm, und (3) Ein Quervorsprung ist auf dem Oberteil jedes Kathoden-Kohlenstoffblocks vorgesehen. Auf jedem Kathoden-Kohlenstoffblock beträgt der Abstand zwischen je zwei Quervorsprüngen 20 bis 40 cm. Der Quervorsprung hat eine Höhe von 10 bis 18 cm, eine Breite von 18 bis 30 cm, und eine Länge gleich wie oder 2 bis 6 cm kürzer als die Breite des Kathode-Kohlenstoffblocks. Neben den gleichen technischen Problemen wie den im Patent 1 hat die Erfindung noch ein Problem, dass der Einsatz von feuerfestem Material, d. h. nichtleitendes Material, zwangsläufig zur Erhöhung des elektrischen Widerstands der Zellen und zur Steigung Stromverbrauch führt. Es wandert vom Ziel einer Energieeinsparung ab.
3. China Patent, Bezeichnung: Zutaten von einem harten graphitierten Kathoden-Kohlenstoffblock und deren Herstellungsverfahren, Anmeldungsnummer(Patent).: 200910210043.1 , Anmeldedatum: 04.11.2009, Anmelder (Patentrecht): Luoyang Xin'an Electric Power Group Wanji Graphite Product Co. Ltd. Zusammenfassung: Zutaten von einem harten graphitierten Kathoden-Kohlenstoffblock für Aluminium-Elektrolysezelle und deren Herstellungsverfahren: Ein Verfahren zur Herstellung von graphitiertem Kathoden-Kohlenstoffblock mit einem Verhältnis von Rohstoffen aus 15–17% Bindemittel und 83–85% elektrisch kalziniertem Petrolkoks, umfasst die folgenden Schritte: Zerkleinern – Sieben – Mischen – Kneten – Abkühlen – Vibrationsformen – Brennen – Graphitieren – Mechanisch Bearbeitung. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann wegen hoher Festigkeit des Kohlenstoffblocks die Abnutzung Kohlenstoffblocks reduziert werden, wobei die Nutzungsdauer der Elektrolysezelle verlängert wird, und kann die Abbruchsempfindlichkeit Kohlenstoffblocks durch ihre gute Verformungsfähigkeit verringern werden. Bei elektrischen Eigenschaften wird weniger Widerstand zur Senkung der Kathoden-Spannungsabfall erfolgt, damit bessere Energieeinsparung und Verbrauchsreduzierung erreicht werden können.
4. China Patent, Bezeichnung:. eine korrosionsbeständige graphitierte Kathode für Aluminium-Elektrolyse-Zelle und deren Herstellungsverfahren, Anmeldungsnummer(Patent): 200910167718.9 Anmeldedatum: 23.09.2009, Anmelder (Patentrecht): Sichuan Guanghanda Carbon Co., Ltd, Zusammenfassung: Die vorliegende Erfindung offenbart eine korrosionsbeständige graphitierte Kathode für Aluminium-Elektrolysezelle und deren Herstellungsverfahren, betreffend nichtmetallische Materialien bei Metallurgische Werkstoffe. Die Erfindung verwendet Petrolkoks mit hohem Schwefelgehalt von 1 bis 3% als ein Ausgangstoff für die Herstellung von graphitierten Kathoden-Kohlenstoffblöcke. Die Rohstoffverhältnis ist: 80 bis 85% Petrolkoks mit hohem Schwefelgehalt von 1 bis 3%, 15~20% modifiziertem Kohlenpech. Durch Einsatz von Sekundär-Hochtemperatur-Brennen-Technologie im Herstellungsprozess wird Schwefel in Petrolkoks mit hohem Schwefelgehalt effektiv entfernt. Durch Einsatz der Technologie von Vibrationsformen und Längsgraphitierung anstatt Imprägnierung und Sekundärbrennen im Stand der Technik wird die Graphitierungszeit um 50% verkürzt und werden der Energieverbrauch und die Kosten gesenkt. Der schlechte Petrolkoks mit hohem Schwefelgehalt, der ursprünglich nur als Brennstoff oder Sinternshilfsstoff eingesetzt sein kann, wird effektive ausgenutzt. Die hergestellte korrosionsbeständige Graphitkathode weist hohe Festigkeit, niedrige Porosität und Erosionsfestigkeit gegen flüssiges Aluminium auf, damit die Nutzungsdauer der Elektrolysezelle verlängert wird. Diese Kathode eignet sich als Kathoden-Futter für große Elektrolysezellen, insbesondere zum Einsatz in der Zelle mit mehr als 400 kA
5. China Patent, Bezeichnung: ein graphitierte Kathoden-Kohlenstoffblock für die Aluminium-Elektrolysezelle, Anmeldungsnummer(Patent) 200810068782.7 . Anmeldedatum: 19.06.2008 Anmelder (Patentrecht): Aluminum Corporation of China. Die Erfindung offenbart einen graphitierten Kathoden-Kohlenstoffblock für Aluminium-Elektrolytzelle, das aus kalziniertem Koks und gemischtem Pech hergestellt ist, davon beträgt der kalzinierte Koks 81 bis 83% des Gesamtgewichts der graphitierten Kathoden-Kohlenstoffblock und das gemischte Pech 17 bis 19%. Das gemischte Pech besteht aus modifiziertem Pech und Teer, davon beträgt 78 bis 82% des Gesamtgewichts der gemischte Pech und 18 bis 22% Teer. Die Korngröße vom kalzinierten Koks ist kleiner als 4,6 mm, davon beträgt der Anteil mit einer Korngröße von 4,5 bis 3 mm 15,5 ± 2%, der Anteil mit einer Korngröße von 3 bis 1 mm von 15 ± 2%, der Anteil mit einer Korngröße kleiner als 1 mm 21 ± 2%, und der Pulveranteil 48,5 ± 2%. Der kalzinierte Koks mit einer Korngröße von 200 Maschen beträgt 50 ± 3%. Im Vergleich zum Stand der Technik weist die Erfindung die Vorteile von den deutlichen Reduzierung elektrisches Widerstandes des Kathoden-Kohlenstoffblocks, die Erhöhung elektrischer Leitfähigkeit der Kathoden-Stampfmassen und die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit gegen Natrium von Kathoden-Kohlenstoffblock, damit die Produktqualität des graphitierten Kathoden-Kohleblocks deutlich verbessert wird, die Umgebung von Aluminium-Elektrolyse-Fabrikgebäude verschönert wird, die Zellenspannung reduziert wird, die Nutzungsdauer von Aluminium-Elektrolyse-Zelle verlängert wird, der Energieverbrauch und die Herstellungskosten gesenkt werden, usw.
6. China Patent, Bezeichnung:. Verfahren zur Herstellung von graphitierten Kathoden, Anmeldungsnummer (Patent): 200410040135.7 Anmeldedatum: 02.07.2004, Anmelder (Patentrecht): Guiyang Aluminium Magnesium Design & Research Institute, Zusammenfassung: Die Erfindung offenbart ein Verfahren zur Herstellung von graphierter Kathoden umfasst die folgende Schritte: Auswahl und Mischen von verzögertes Petrolkoks und Pechkoks, Zugabe von Hartpech als Bindemittel im Gemisch nach Brennen, Zerkleinern und Sieben, Kneten und Verarbeitung der Mischung zu einem Kohlenstoffblock-Grünkörper von den von Elektrolysezelle benötigten Kathode, und Carbonisierung der Bindemittel von Pech durch Schmelzen und Brennen zu graphitiertem Kathoden-Kohlenstoffblock. Die Erfindung weist die Vorteile von ausgezeichneten mechanischen, elektrischen und thermischen Eigenschaften, und niedrige Herstellungskosten auf und eignet sich insbesondere für Einsatz in der großen Elektrolysezelle.

Die Mängel bei Patente 3 bis 6 sind wie folgende zusammengefasst:
Verstärkungsstoffe und Verdichtungsstoffe sind nicht in der Formulierung eingesetzt, so dass die Kompaktheit schlecht ist und die Festigkeit gering ist.
Grobe Körne (max. Korngröße bis 4 mm) von den Rohstoffen in der Formulierung führt zu geringer Festigkeit, schlechter Homogenität, geringer Abnutzungsbeständigkeit und geringer Auswaschungsbeständigkeit.
Ohne Einsatz von Legierungszusatze wird nicht nur die Senkung der Kathoden-Spannungsabfall bei elektrischen Eigenschaften eingeschränkt, sondern auch die Energieeinsparung und Verbrauchsreduzierung begrenzt.
Die Optimierung aller Gütewerte und die Reduktion von Defekte der inneren Struktur des Produkts werden nicht verwirklicht, da die Graphitisierungstemperatur über 2100°C liegt.
Überblick über die Erfindung
Die Aufgabe der vorliegende Erfindung ist es, um die obengenannten Probleme zu lösen, eine neuartige kombinierte graphitierte heterotype Kathode zur Gewinnung bereitzustellen, wobei die Kathode mittels vorhandener Anlagen auf niedrige Betriebskosten hergestellt wird, die Nutzungsdauer des Hemmblock lang ist (gleich wie die Nutzungsdauer der Elektrolysezelle) und gleichzeitig die strukturelle Verstärkung der schwachen Stelle an der Bindungsstelle zwischen die beiden Kathoden-Körperblöcke ausgeführt wird, wodurch das technische Problem vom Ausfluss flüssigen Aluminiums durch die Stoßstelle zwischen beide Kathodenkörperblöcke aufgelöst wird, und ein graphitierter Kathodenhemmblock, den ein unverzichtbarer Teil von der neuartigen kombinierten graphitierten heterotypen Kathode und einfach zu handeln ist, mit hoher Dichte, hoher Festigkeit und lange Nutzungsdauer, und deren Herstellungsverfahren bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe verwirklicht:
Eine neuartige kombinierte graphitierte heterotype Kathode zur Gewinnung von Aluminium umfasst Körperblöcke und graphitierte Kathodenhemmblöcke, wobei die Längskante des Körperblocks symmetrisch mit zwei Gruppen von Nuten vorgesehen sind, das graphitierte Kathodenhemmblock aus Material, das anders als das des Körperblocks ist, über die Verbindungsnaht zwischen die beiden Körperblöcke in der Ausnehmung bestehend aus beiden Nuten eingelegt, und die graphitierte Kathodenhemmblöcke mit Stampfmassen auf der Körperblöcke festgestampft sind, d. h. die Hemmblöcke an der Verbindungsnaht in einer Weise von, Überbrückung beider Körperblöcke' eingelegt sind. Die Abmessung, die Weise von Zusammenbau und Einlegen, und die Anforderungen mechanischer Bearbeitung, vom Körperblock und Hemmblocke können entsprechend der Abmessung der Elektrolysezelle und der Erzeugungskapazität des Transformators bestimmt werden.
Die oben beschriebene neuartige kombinierte graphitierte heterotype Kathode zur Gewinnung von Aluminium ist dadurch gekennzeichnet, dass der Körperblock aus üblichem Kohlstoffblock für Aluminiumelektrolyse und der Hemmblock aus graphitiertem Material für Aluminiumelektrolyse hergestellt sind.
Der Abstand zwischen dem graphitierten Kathodenhemmblock und die Außenkante in horizontale Richtung von Körperblock beträgt 300~380 mm, um Hemmblöcke bei dem Betrieb oder der Wartung Aluminium-Anode nicht zu brechen oder lockern. Der Abstand zwischen die beide graphitierten Kathodenhemmblöcke beträgt 300~350 mm, um in der Zelle leicht zu füllen und betreiben.
Die oben beschriebene neuartige kombinierte graphitierte heterotype Kathode zur Gewinnung von Aluminium ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsnaht zwischen Körperblöcke mit Stampfmassen festgestampft ist.
Die oben beschriebene neuartige kombinierte graphitierte heterotype Kathode zur Gewinnung von Aluminium ist mit Nuten, die eine Tiefe von 100 bis 150 mm und eine Breite von 80 bis 100 mm haben, vorgesehen.
Die oben beschriebene neuartige kombinierte graphitierte heterotypisch Kathode zur Gewinnung von Aluminium ist dadurch gekennzeichnet, dass der graphitierte Kathodenhemmblock einen rechteckigen oder konvexen Querschnitt hat, und beim Konvexquerschnitt eine Fase mit einem Fasenwinkel von 135° bis 175° und einer Fasenhöhe von 30 bis 60 mm am oberen Enden des graphitierten Kathodenhemmblocks vorgesehen ist.

Der graphitierte Kathodenhemmblock von der oben beschriebenen neuartigen kombinierten graphitierten heterotypen Kathode zur Gewinnung von Aluminium ist aus den folgenden Ausgangstoffe in Gewichtsteilen hergestellt:

Legierungszusatz TiB₂	1 bis 8 Teile;
Kalzinierten Petrolkoks	40 bis 85 Teile;
Elektrisch kalzinierten Anthrazit	1 bis 40 Teile;
Kohlenpech	15 bis 25 Teile;
Zusatzstoff SiC	1 bis 15 Teile.

Für den obergenannte graphitierte Kathodenhemmblock sind der kalzinierte Petrolkoks in einer Korngröße von 0 bis 2 mm und der elektrisch kalzinierte Anthrazit in einer Korngröße von 0 bis 2 mm eingesetzt.
Die vorgehende Zusatzstoffe TiB₂ (Titanborid) und SiC (Siliziumkarbid) werden aus technisch reinen Stoffen in einer Teilchengröße kleiner als oder gleich wie 40 U ausgewählt. Dem Fachmann ist es bekannt, diese beiden Zusatzstoffe leicht auf dem Markt zu besorgen.
Der kalzinierte Petrolkoks von Rohstoffe kann wegen seinen Eigenschaften von niedriger Aschegehalt und leichter Graphitierung die Aschegehalt des Produkts reduzieren und die elektrische Leitfähigkeit verbessern.
Der elektrisch kalzinierte Anthrazit von Rohstoff kann wegen seiner geringen elektrischen Widerstand und hoher Dichtigkeit die Abtragbeständigkeit, Dichte und Festigkeit des Produkts verbessern.
Das Kohlenpech von Rohstoffe dient als Bindermittel, um eine Vielzahl von Zutaten zu binden, wobei feste von Kohlenstoff gebundene Matrix innerhalb des Produkts gebildet werden können.
Der Zusatzstoff SiC (Siliziumkarbid) von Rohstoffe dient als Verstärkungsstoffe zum Pöre-Pinning-Effekt in Poren innerhalb Produkt, um die Dichte und die Festigkeit von Produkt zu erhöhen.
Der Zusatzstoff TiB₂ (Titandiborid) von Rohstoffe kann die Schwankung des flüssige Aluminium durch die Benetzung des geschmolzenen Aluminiums von TiB₂ reduzieren und gleichzeitig zum geringeren Widerstand bei elektrischen Eigenschaften mit Folge von dem Abnahm Kathoden-Spannungsabfall und der Verkürzung von Kathodenabstand führen, damit die Einsparung vom Stromverbrauch verwirklicht werden.
Verfahren zur Herstellung von derartigem graphitierten Kathodenhemmblock umfasst die folgenden Schritte:

(1) Elektrisch kalzinierten Anthrazit und kalzinierten Petrolkoks zerkleinern;
(2) Zerkleinerte elektrisch kalzinierten Petrolkoks und kalzinierten Anthrazit nach den Anforderungen an die Korngröße sieben;
(3) Mischung: elektrisch kalzinierten Anthrazit und kalzinierten Petrolkoks, Legierungszusatz Pt-Boron/Titanium und Zusatzstoff SiC gemäß der Verhältnisse von Rohstoffen in die Knetpfanne zugeben;
(4) Kneten: Die Trockenknetzeit dauert 20 bis 40 Minuten bei Temperaturen von 40°C bis 165°C; Nassknetzeit dauert 35 bis 50 Minuten bei Temperaturen von 150°C bis 170°C;
(5) Formgebung: die gute geknetete Rohstoffe in einer Gussform formen;
(6) Brennen: das geformte Halbzeug wird nach primäres Brennen mit geschmolzenem Kohlenpech hochdruck-imprägniert und dann bei niedrigen Temperaturen im Bereich von 700 bis 850°C nochmal gebrannt. Bei dieser Hochdruck-Imprägnierung ist der Vakuumdruck mindestens –0,092 MPa und der Druck mindestens 1,5 MPa;
(7) Graphitisierung bei niedrigen Temperaturen: Temperaturbereich 1800°C bis 2000°C;
(8) mechanische Bearbeitung: Nach den maßlichen Anforderungen des Fertigprodukts wird der graphitierte Kathodenhemmblock durch mechanische Bearbeitung erhalten.

Die erfindungsgemäße neuartige kombinierte graphitierte heterotype Kathode zur Gewinnung von Aluminium im Vergleich mit dem Stand der Technik weisen die folgenden Vorteile auf:

(1) Durch Einlegen des Hemmblocks an der Verbindungsnaht zwischen die beiden Kathoden-Körperblöcke in einer Weise von ,Überbrückung von der Körperblöcke' wird eine energiesparende graphitierte heterotype Kathode gebildet. Derartige Kathode kann durch die vorragenden Hemmblöcke den Elektrodenabstand bei Aluminiumelektrolyse verkürzen und die Zellenspannung um ca. 0,35 V bis 0,5 V senken, so dass die Energieeinsparung und die Verbrauchsreduzierung von mehr als 1000 kWh pro Tonne elektrolytisches Aluminium erfolgen.
(2) Einsatz von der Weise ,Überbrückung von der Körperblöcke, kann nicht nur es vermeiden, dass die effektive Dicke des Körperblocks durch die Rillierung in der Mitte des Körperblocks verkürzt wird, wobei die Nutzungsdauer des Körperblocks beeinflusst wird, sondern auch die Verstärkung der lokalen Struktur an der Schwachstelle (der Verbindungsnaht des Körperblocks) des Körperblocks ausführen, wodurch die Nutzungsdauer der Elektrolysezelle verlängert wird.
(3) Der Körperblock und Hemmblock werden aus unterschiedlichen Materialien hergestellt und dabei werden die gezielte Qualitätsverbesserung, leichte Bedienung und die Senkung von Kosten erreicht.
(4) Bei Herstellung von Kathoden werden die vorhandene Ausrüstungen, Formen, Ofen, etc. nicht verändert und ist die Bedienung sehr machbar.
(5) Bei Einsatz ist das Aufbau der Zelle einfach und übereinstimmt mit der bestehenden Verfahren von Aluminium-Elektrolyse.
(6) Durch Einsatz von der Formulierung mit feinen kleinen Körne in einer Teilchengröße von max. 2 mm zur Herstellung von graphitierten Kathoden-Hemmblöcke werden die Dichte, die Festigkeit, die Homogenität und die Abtragbeständigkeit der Produkt verbessert.
(7) Durch Zugabe von Verstärkungsmittel und Verdichtungsmittel (elektrisch kalzinierter Anthrazit, Zusatzstoff SiC) in graphitierte Kathoden-Hemmblöcke wird weiter die mechanischen Eigenschaften des Produkts verbessert.
(8) Durch Einsatz von Legierungszusatz TiB₂ in graphitiertem Kathodenhemmblock kann wegen seiner Benetzungsfähigkeit zum geschmolzenen Aluminiums die Schwankung flüssiges Aluminiums reduziert werden und gleichzeitig kann die Kathoden-Spannungsabfall durch geringeren Widerstand bei elektrischen Eigenschaften gesenkt werden, damit die Energieeinsparung und die Stromverbrauchsreduzierung verwirklicht werden.
(9) Durch Einsatz von der Technologie von Hochdruck-Imprägnierung und Sekundär-Brennen-Verdichtung für graphitierten Kathodenhemmblöcke werden die Dichte und die Festigkeit des Produkts versteigt.
(10) Durch Einsatz von Tieftemperatur-Graphitierung-Technologie für graphitierten Kathodenhemmblock werden elektrische, thermische und mechanische Eigenschaften vom Produkt optimiert, um die optimale Leistung zu erzielen und die Mängel der inneren Struktur des Produkts zu reduzieren.
(11) Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Energieeinsparung von mehr als 1000 kWh über mehr als 2200 Tagen erfolgt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1: Stereogram vom neuartigen kombinierten graphitierten heterotypen Kathode
2: Ansicht von 1
3: Rechte Ansicht von 3
4: Prozessablaufdiagramm der Herstellung von graphitierten Kathodenhemmblöcken.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Ausführungsform 1
Herstellung von graphitierten Kathodenhemmblöcke: 1 Teil elektrisch kalzinierten Anthrazit und 40 Teile kalzinierten Petrolkoks werden nach Gewichtsverhältnis zerkleinert. Der zerkleinerte kalzinierte Anthrazit und der kalzinierte Petrolkoks werden nach den Anforderungen an die Korngröße gesiebt, um die Körner mit einer Korngröße von 0 mm zu erhalten. Der gesiebte elektrisch kalzinierte Anthrazit, kalzinierte Petrolkoks und 1 Teil Zusatzstoff von 40 U technisch reinem TiB₂, und 1 Teile Zusatzstoff von 40 U technisch reinem SiC werden in die Knetpfanne gegeben und gemischt. 15 Teile von geschmolzenem Kohlenpech werden mit den oben beschriebenen gemischten Rohstoffen mit einer Trockenknetzeit von 20 Minuten bei Temperaturen von 40°C trocken geknetet. Die gut gekneteten Rohstoffe werden in einer Gussform geformt. Die geformte Halbzeuge werden nach primärem Brennen mit geschmolzenem Kohlepech hochdruckimprägniert, und dann noch mal bei niedrigen Temperaturen von 700°C gebrannt. Bei der Hochdruck-Imprägnierung ist der Vakuumdruck mindestens –0,092 MPa und der Druck mindestens 1,5 MPa. Die Halbzeuge werden bei niedrigen Temperaturen von 1800°C nach sekundärem Brennen graphitiert. Das graphitierte Rohprodukt wird nach dem Abkühlen durch mechanische Bearbeitung zum graphitierten Kathodenhemmblock mit einer Höhe von 120 mm und Breite von 150 mm verarbeitet.
Wie in 1 dargestellt, von dieser erfindungsgemäßen neuartigen kombinierten graphitierten heterotypen Kathode zur Gewinnung von Aluminium werden die Abmessung des Körperblocks und die Länge des Hemmblocks entsprechend der Abmessung der Elektrolysezelle und der Erzeugungskapazität des Transformators bestimmt. Die Längskante des Körperblocks 1 ist symmetrisch mit zwei Nuten 4 mit einer Tiefe von 100 mm und einer Breite von 80 mm vorgesehen. Der horizontale Abstand zwischen die Nut 4 und die Außenkante in Querrichtung des Körperblocks beträgt 300 mm und der Abstand zwischen beide Nuten 4 auf derselben Seite beträgt 300 mm. Der graphitierte Kathodenhemmblock 3 mit Höhe von 120 mm und Breite von 150 mm aus Material, das anders als das des Körperblocks, der rechteckige Querschnitt hat, ist, wird über die Verbindungsnaht 2 zwischen beide Körperblöcke 1 in die Ausnehmung bestehend aus zwei Nuten 4 eingelegt. Schließlich werden mit Stampfmassen die Verbindungsnaht 2 zwischen die Körperblöcke 1 und die Hemmblöcke 3 auf die Körperblöcke 1 festgestampft.
Ausführungsform 2
Herstellung von graphitierten Kathodenhemmblöcken: 20 Teile elektrisch kalzinierten Anthrazit und 606 Teile kalzinierten Petrolkoks werden nach Gewichtsverhältnis zerkleinert. Der zerkleinerte kalzinierte Anthrazit und der kalzinierte Petrolkoks werden nach den Anforderung an die Korngröße gesiebt, um die Körner mit einer Korngröße von 1 mm zu erhalten. Der gesiebte elektrisch kalzinierte Anthrazit, kalzinierte Petrolkoks und 4 Teil Zusatzstoff von 30 U technisch reinem TiB₂, und 7 Teile Zusatzstoff von 30 U technisch reinem SiC werden in die Knetpfanne gegeben und gemischt. 20 Teile von geschmolzenem Kohlenpech werden mit den oben gemischten Rohstoffen mit einer Trockenknetzeit von 30 Minuten bei Temperaturen von 100°C trockengeknetet. Die gut gekneteten Rohstoffe werden in einer Gussform geformt. Die geformte Halbzeuge werden nach primärem Brennen mit geschmolzenem Kohlepech hochdruckimprägniert, und dann nochmal bei niedrigen Temperaturen von 800°C gebrannt Bei der Hochdruckimprägnierung ist der Vakuumdruck mindestens –0,092 MPa und der Druck mindestens 1,5 MPa. Die Halbzeuge werden bei niedrigen Temperaturen von 1900°C nach sekundärem Brennen graphitiert. Das graphitierte Rohprodukt wird nach dem Abkühlen durch mechanische Bearbeitung zum graphitierten Kathodenhemmblock mit einer Höhe von 190 mm und Breite von 175 mm verarbeitet.
Wie in dargestellt, bei einer von dieser neuartigen kombinierten graphitierten heterotypischen Kathoden zur Gewinnung von Aluminium gemäßgemäss der vorliegenden Erfindung werden die Abmessung des Körperblocks und die Länge der Hemmblocks entsprechend der Abmessung der Elektrolysezelle und der Erzeugungskapazität des Transformators bestimmt. Die Längskante des Körperblocks 1 ist symmetrisch mit zwei Nuten 4 mit einer Tiefe von 125 mm und einer Breite von 90 mm vorgesehen. Der horizontale Abstand zwischen der Nut 4 und der Außenkante in Querrichtung des Körperblocks beträgt 340 mm und der Abstand zwischen beide Nuten 4 auf derselben Seite beträgt 325 mm. Der graphitierte Kathodenhemmblock 3 mit Höhe von 190 mm und Breite von 175 mm aus Material, das anders als das des Körperblocks, der rechteckige Querschnitt hat, ist, wird über die Verbindungsnaht 2 zwischen beide Körperblöcke 1 in die Ausnehmung bestehend aus zwei Nuten 4 eingelegt. Schließlich werden mit Stampfmassen die Verbindungsnaht 2 zwischen die Körperblöcke 1 und die Hemmblöcke 3 auf die Körperblöcke 1 festgestampft.
Ausführungsform 3
Herstellung von graphitierten Kathodenhemmblöcke: 40 Teile elektrisch kalzinierten Anthrazit und 85 Teile kalzinierten Petrolkoks werden nach Gewichtsverhältnis zerkleinert. Der zerkleinerte kalzinierte Anthrazit und der kalzinierte Petrolkoks werden nach den Anforderung an die Korngröße gesiebt, um die Körner mit einer Korngröße von 2 mm zu erhalten. Der gesiebte elektrisch kalzinierte Anthrazit, kalzinierte Petrolkoks und 8 Teil Zusatzstoff von 20 U technisch reinem TiB₂ und 15 Teile Zusatzstoff von 20 U technisch reinem SiC werden in die Knetpfanne gegeben und gemischt. 25 Teile von geschmolzenem Kohlenpech werden mit den oben beschriebenen gemischten Rohstoffen mit einer Trockenknetzeit von 40 Minuten bei Temperaturen von 165°C trocken geknetet. Die gut gekneteten Rohstoffe werden in einer Gussform geformt. Die geformte Halbzeuge werden nach primärem Brennen mit geschmolzenem Kohlepech hochdruckimprägniert, und dann nochmal bei niedrigen Temperaturen von 850°C gebrannt Bei der Hochdruck-Imprägnierung ist der Vakuumdruck mindestens –0,092 MPa und der Druck mindestens 1,5 MPa. Die Halbzeuge werden bei niedrigen Temperaturen von 2000°C nach sekundärem Brennen graphitiert. Das graphitierte Rohprodukt wird nach dem Abkühlen durch mechanische Bearbeitung zum graphitierten Kathodenhemmblock mit einem konvexen Querschnitt, eine Höhe von 260 mm, eine Breite von 200 mm, einen Fasenwinkel vom oberen Ende 5 von 135° und eine Fasenhöhe von 30 mm verarbeitet.
Wie in dargestellt, bei einer von dieser neuartigen kombinierten graphitierten heterotypischen Kathoden zur Gewinnung von Aluminium gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Abmessung des Körperblocks und die Länge der Hemmblocks entsprechend der Abmessung der Elektrolysezelle und der Erzeugungskapazität des Transformators bestimmt. Die Längskante des Körperblocks 1 ist symmetrisch mit zwei Nuten 4 mit einer Tiefe von 150 mm und einer Breite von 100 mm vorgesehen. Der horizontale Abstand zwischen die Nut 4 und die Außenkante in Querrichtung des Körperblocks beträgt 380 mm und der Abstand zwischen beide Nuten 4 auf derselben Seite beträgt 350 mm. Der graphitierte Kathodenhemmblock 3 aus Material, das anders als das des Körperblocks ist, der einen konvexen Querschnitt, eine Höhe von 260 mm, eine Breite von 200 mm und eine Fase vom oberen Ende 5 mit einem Fasenwinkel von 135° und einer Fasenhöhe von 30 mm hat, wird über die Verbindungsnaht 2 zwischen beide Körperblöcke 1 in die Ausnehmung bestehend aus zwei Nuten 4 eingelegt. Schließlich werden mit Stampfmassen die Verbindungsnaht 2 zwischen die Körperblöcke 1 und die Hemmblöcke 3 auf die Körperblöcke 1 festgestampft.
Ausführungsform 4
Herstellung von graphitierten Kathodenhemmblöcke: 10 Teile elektrisch kalzinierten Anthrazit und 50 Teile kalzinierten Petrolkoks werden nach Gewichtsverhältnis zerkleinert. Der zerkleinerte kalzinierte Anthrazit und der kalzinierte Petrolkoks werden nach den Anforderung an die Korngröße gesiebt, um die Körner mit einer Korngröße von 0.5 mm zu erhalten. Der gesiebte elektrisch kalzinierte Anthrazit, kalzinierte Petrolkoks und 3 Teil Zusatzstoff von 10 U technisch reinem TiB₂, und 4 Teile Zusatzstoff von 10 U technisch reinem SiC werden in die Knetpfanne zugegeben und gemischt. 18 Teile von geschmolzenem Kohlenpech werden mit den oben beschriebenen gemischten Rohstoffen mit einer Trockenknetzeit von 35 Minuten bei Temperaturen von 150°C trockengeknetet. Die gut gekneteten Rohstoffe werden in Gussform geformt. Die geformte Halbzeuge werden nach primärem Brennen mit geschmolzenem Kohlepech hochdruckimprägniert, und dann nochmal bei niedrigen Temperaturen von 780°C gebrannt Bei der Hochdruckimprägnierung ist der Vakuumdruck mindestens –0,092 MPa und der Druck mindestens 1,5 MPa. Die Halbzeuge werden bei niedrigen Temperaturen von 1850°C nach sekundärem Brennen graphitiert. Das graphitierte Rohprodukt wird nach dem Abkühlen durch mechanische Bearbeitung zum graphitierten Kathodenhemmblock mit einem konvexen Querschnitt, eine Höhe von 260 mm, eine Breite von 200 mm, einen Fasenwinkel vom oberen Ende 5 von 150° und eine Fasenhöhe von 45 mm verarbeitet.
Wie in dargestellt, bei einer von dieser neuartigen kombinierten graphitierten heterotypischen Kathoden zur Gewinnung von Aluminium gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Abmessung des Körperblocks und die Länge der Hemmblocks entsprechend der Abmessung der Elektrolysezelle und der Erzeugungskapazität des Transformators bestimmt. Die Längskante des Körperblocks 1 ist symmetrisch mit zwei Nuten 4 mit einer Tiefe von 150 mm und einer Breite von 100 mm vorgesehen. Der horizontale Abstand zwischen die Nut 4 und die Außenkante in Querrichtung des Körperblocks beträgt 300 mm und der Abstand zwischen beide Nuten 4 auf derselben Seite beträgt 300 mm. Der graphitierte Kathodenhemmblock 3 aus Material, das anders als das des Körperblocks ist, der einen konvexen Querschnitt, eine Höhe von 260 mm, eine Breite von 200 mm und eine Fase vom oberen Ende 5 mit einem Fasenwinkel von 150° und einer Fasenhöhe von 45 mm hat, wird über die Verbindungsnaht 2 zwischen beide Körperblöcke 1 in die Ausnehmung bestehend aus zwei Nuten 4 eingelegt. Schließlich werden mit Stampfmassen die Verbindungsnaht 2 zwischen die Körperblöcke 1 und die Hemmblöcke 3 auf die Körperblöcke 1 festgestampft.
Ausführungsform 5
Herstellung von graphitierten Kathodenhemmblöcke: 35 Teile elektrisch kalzinierten Anthrazit und 75 Teile kalzinierten Petrolkoks werden nach Gewichtsverhältnis zerkleinert. Der zerkleinerte kalzinierte Anthrazit und der kalzinierte Petrolkoks werden nach den Anforderung an die Korngröße gesiebt, um die Körner mit einer Korngröße von 1.8 mm zu erhalten. Der gesiebte elektrisch kalzinierte Anthrazit, kalzinierte Petrolkoks und 6 Teil Zusatzstoff von 25 U technisch reinem TiB₂, und 12 Teile Zusatzstoff von 25 U technisch reinem SiC werden in die Knetpfanne zugegeben und gemischt. 22 Teile von geschmolzenem Kohlenpech werden mit den oben beschriebenen gemischten Rohstoffen mit einer Trockenknetzeit von 40 Minuten bei Temperaturen von 160°C trockengeknetet. Die gut geknetete Rohstoffe werden in Gussform geformt. Die geformte Halbzeuge werden nach primärem Brennen mit geschmolzenem Kohlepech hochdruckimprägniert, und dann nochmal bei niedrigen Temperaturen von 840°C gebrannt Bei der Hochdruck-Imprägnierung ist der Vakuumdruck mindestens –0,092 MPa und der Druck mindestens 1,5 MPa. Die Halbzeuge werden bei niedrigen Temperaturen von 1820°C nach sekundärem Brennen graphitiert. Das graphitierte Rohprodukt wird nach dem Abkühlen durch mechanische Bearbeitung zum graphitierten Kathodenhemmblock mit einem konvexen Querschnitt, eine Höhe von 260 mm, eine Breite von 200 mm, einen Fasenwinkel vom oberen Ende 5 von 175° und eine Fasenhöhe von 60 mm verarbeitet.
Wie in dargestellt, bei einer von dieser neuartigen kombinierten graphitierten heterotypischen Kathoden zur Gewinnung von Aluminium gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Abmessung des Körperblocks und die Länge der Hemmblocks entsprechend der Abmessung der Elektrolysezelle und der Erzeugungskapazität des Transformators bestimmt. Die Längskante des Körperblocks 1 ist symmetrisch mit zwei Nuten 4 mit einer Tiefe von 150 mm und einer Breite von 100 mm vorgesehen. Der horizontale Abstand zwischen der Nut 4 und der Außenkante in Querrichtung des Körperblocks beträgt 380 mm und der Abstand zwischen beiden Nuten 4 auf derselben Seite beträgt 350 mm. Der graphitierte Kathodenhemmblock 3 aus Material, das anders als das des Körperblocks ist, der einen konvexen Querschnitt, eine Höhe von 260 mm, eine Breite von 200 mm und eine Fase vom oberen Ende 5 mit einem Fasenwinkel von 175° und einer Fasenhöhe von 60 mm hat, wird über die Verbindungsnaht 2 zwischen beide Körperblöcke 1 in die Ausnehmung, bestehend aus zwei Nuten 4 eingelegt. Schließlich werden mit Stampfmassen die Verbindungsnaht 2 zwischen die Körperblöcke 1 und die Hemmblöcke 3 auf die Körperblöcke 1 festgestampft.
Ausführungsform 6
Herstellung von graphitierten Kathodenhemmblöcke: 30 Teile elektrisch kalzinierten Anthrazit und 70 Teile kalzinierten Petrolkoks werden nach Gewichtsverhältnis zerkleinert. Der zerkleinerte kalzinierte Anthrazit und der kalzinierte Petrolkoks werden nach den Anforderung an die Korngröße gesiebt, um die Körner mit einer Korngröße von 1,5 mm zu erhalten. Der gesiebte elektrisch kalzinierte Anthrazit, kalzinierte Petrolkoks und 5 Teil Zusatzstoff von 35 U technisch reinem TiB₂, und 10 Teile Zusatzstoff von 35 U technisch reinem SiC werden in die Knetpfanne gegeben und gemischt. 22 Teile von geschmolzenem Kohlenpech werden mit den oben beschriebenen gemischten Rohstoffen mit einer Trockenknetzeit von 50 Minuten bei Temperaturen von 170°C trockengeknetet. Die gut geknetete Rohstoffe werden in Gussform geformt. Die geformte Halbzeuge werden nach primärem Brennen mit geschmolzenem Kohlepech hochdruckimprägniert, und dann nochmal bei niedrigen Temperaturen von 820°C gebrannt, Bei der Hochdruck-Imprägnierung ist der Vakuumdruck nicht weniger als –0,092 MPa und der Druck nicht weniger als 1,5 MPa. Die Halbzeuge werden bei niedrigen Temperaturen von 1950°C nach sekundärem Brennen graphitiert. Das graphitierte Rohprodukt wird nach dem Abkühlen durch mechanische Bearbeitung zum graphitierten Kathodenhemmblock mit einem konvexen Querschnitt, eine Höhe von 260 mm, eine Breite von 200 mm, einen Fasenwinkel vom oberen Ende 5 von 175° und eine Fasenhöhe von 60 mm verarbeitet.
Wie in dargestellt, bei einer von dieser neuartigen kombinierten graphitierten heterotypischen Kathoden zur Gewinnung von Aluminium gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Abmessung des Körperblocks und die Länge der Hemmblocks entsprechend der Abmessung der Elektrolysezelle und der Erzeugungskapazität des Transformators bestimmt. Die Längskante des Körperblocks 1 ist symmetrisch mit zwei Nuten 4 mit einer Tiefe von 150 mm und einer Breite von 100 mm vorgesehen. Der horizontale Abstand zwischen der Nut 4 und der Außenkante in Querrichtung des Körperblocks beträgt 380 mm und der Abstand zwischen beiden Nuten 4 auf derselben Seite beträgt 350 mm. Der graphitierte Kathodenhemmblock 3 aus Material, das anders als das des Körperblocks ist, der einen konvexen Querschnitt, eine Höhe von 260 mm, eine Breite von 200 mm und eine Fase vom oberen Ende 5 mit einem Fasenwinkel von 175° und einer Fasenhöhe von 60 mm hat, wird über die Verbindungsnaht 2 zwischen beide Körperblöcke 1 in die Ausnehmung bestehend aus zwei Nuten 4 eingelegt. Schließlich werden mit Stampfmassen die Verbindungsnaht 2 zwischen die Körperblöcke 1 und die Hemmblöcke 3 auf die Körperblöcke 1 festgestampft.
Bezugszeichenliste

1: Körperblock
2: Verbindungsnaht
3: Graphitierter Hemmblock
4: Nut
5: Fase vom oberen Ende

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 200710010523 [0002]
CN 200910248884 [0002]
CN 200910210043 [0002]
CN 200910167718 [0002]
CN 200810068782 [0002]
CN 200410040135 [0002]

Claims

Eine neuartige kombinierte graphitierte heterotype Kathode zur Gewinnung von Aluminium, umfassend Körperblöcke (1) und graphitierte Kathodenhemmblöcke (3), dadurch gekennzeichnet, dass Längskanten des Körperblocks (1) symmetrisch mit zwei Gruppen von Nuten (4) vorgesehen sind, die graphitierte Kathodenblöcke (3) über eine Verbindungsnaht (2) zwischen die beiden Körperblöcke (1) in der Ausnehmung bestehend aus die beide Nuten (4) eingelegt sind und die graphitierte Kathodenblöcke (3) mit Stampfmassen auf die Körperblöcke (1) festgestampft sind.
Die neuartige kombinierte graphitierte heterotypische Kathode zur Gewinnung von Aluminium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Körperblöcke (1) aus normalem Kohlenstoffblock-Material für Aluminiumelektrolyse und die Kathodenhemmblöcke (3) aus graphitiertem Material für Aluminiumelektrolyse hergestellt sind.
Die neuartige kombinierte graphitierte heterotype Kathode zur Gewinnung von Aluminium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den graphitierten Kathodenhemmblöcke (3) und die Außenkante in Querrichtung des Körperblocks 300 bis 380 mm und der Abstand zwischen den beiden graphitierten Kathodenblöcken (3) in derselben Längsrichtung 300 bis 350 mm beträgt.
Die neuartige kombinierte graphitierte heterotype Kathode zur Gewinnung von Aluminium nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Verbindungsnaht (2) zwischen die Körperblöcke (1) mit Stampfmassen festgestampft ist.
Die kombinierte graphitierte heterotype Kathode zur Gewinnung von Aluminium nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut eine Tiefe von 100 bis 150 mm und eine Breite von 80 bis 100 mm hat.
Die kombinierte graphitierte heterotype Kathode zur Gewinnung von Aluminium nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kathodenhemmblock (3) einen rechteckigen oder konvexen Querschnitt hat.
Ein graphitierte Kathodenhemmblock nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der graphitierte Kathodenhemmblock aus den folgenden Rohstoffen in Gewichtsteilen hergestellt wird: Legierungszusatz TiB₂ 1 bis 8 Teile; Kalzinierten Petrolkoks 40 bis 85 Teile; Elektrisch kalzinierten Anthrazit 1 bis 40 Teile; Kohlenpech 15 bis 25 Teile; Zusatzstoff SiC 1 bis 15 Teile.
Der graphitierte Kathodenhemmblock nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngröße von dem kalzinierten Petrolkoks und dem elektrisch kalzinierten Anthrazit 0 bis 2 mm beträgt.
Der graphitierte Kathodenhemmblock nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzstoffe TiB₂ und SiC aus technisch reinen Rohstoffe in einer Korngröße kleiner als oder gleich wie 40 U ausgewählt werden.
Ein Verfahren zur Herstellung von dem graphitierten Kathodenhemmblock nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (1) Elektrisch kalzinierten Anthrazit und kalzinierten Petrolkoks zerkleinern; (2) Zerkleinerten elektrisch kalzinierten Anthrazit und kalzinierten Petrolkoks nach den Anforderungen an die Korngröße sieben; (3) Mischung: elektrisch kalzinierten Anthrazit, kalzinierten Petrolkoks, Zusatzstoffe TiB₂ und SiC gemäß der Gewichtsverhältnisse von Ausgangstoffen in die Knetpfanne zugeben; (4) Kneten: Die Trockenknetzeit dauert 20 bis 40 Minuten bei Temperaturen von 40°C bis 165°C. Die Nassknetzeit dauert 35 bis 50 Minuten bei Temperaturen von 150°C~170°;C (5) Formgebung: die gut geknetete Rohstoffe in ein Gussform formen; (6) Brennen: das geformte Halbzeug wird nach primärem Brennen mit geschmolzenem Kohlenpech hochdruckimprägniert und dann bei niedrigen Temperaturen im Bereich von 700°C bis 850°C nochmal gebrannt. Der Vakuumdruck bei Hochdruck-Imprägnierung ist nicht mindestens –0,092 MPa und der Druck mindestens 1,5 MPa. (7) Graphitisierung bei niedrigen Temperaturen: Temperaturbereich 1800°C bis 2000°C. (8) mechanische Bearbeitung: Nach der maßlichen Anforderung des Fertigprodukts können graphitierte Kathodenhemmblöcke durch mechanische Bearbeitung erhalten werden.