EP2989235A1 - Kathodenblock mit einer nut mit variierender tiefe und einer fixiereinrichtung - Google Patents

Kathodenblock mit einer nut mit variierender tiefe und einer fixiereinrichtung

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Publication number
EP2989235A1
EP2989235A1 EP14721300.3A EP14721300A EP2989235A1 EP 2989235 A1 EP2989235 A1 EP 2989235A1 EP 14721300 A EP14721300 A EP 14721300A EP 2989235 A1 EP2989235 A1 EP 2989235A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cathode block
groove
cathode
busbar
depth
Prior art date
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Granted
Application number
EP14721300.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2989235B9 (de
EP2989235B1 (de
Inventor
Frank Hiltmann
Markus Pfeffer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokai Cobex GmbH
Original Assignee
SGL Carbon SE
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Filing date
Publication date
Application filed by SGL Carbon SE filed Critical SGL Carbon SE
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Priority to EP19166841.7A priority patent/EP3546620B1/de
Priority to PL14721300T priority patent/PL2989235T3/pl
Publication of EP2989235A1 publication Critical patent/EP2989235A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2989235B1 publication Critical patent/EP2989235B1/de
Publication of EP2989235B9 publication Critical patent/EP2989235B9/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/16—Electric current supply devices, e.g. bus bars

Definitions

  • the present invention relates to a cathode block for an aluminum electrolysis cell, its use and a cathode comprising this.
  • Electrolysis cells are used, for example, for the electrolytic production of aluminum, which is usually carried out industrially by the Hall-Heroult process.
  • a melt composed of alumina and cryolite is electrolyzed.
  • the cryolite, Na 3 [AIF 6 ] serves to lower the melting point from 2045 ° C. for pure aluminum oxide to approximately 950 ° C. for a mixture containing cryolite, aluminum oxide and additives such as aluminum fluoride and calcium fluoride.
  • the electrolytic cell used in this method has a cathode bottom, which is composed of a plurality of, for example, up to 28 adjacent cathode blocks forming the cathode.
  • the spaces between the cathode blocks are usually filled with a carbon-containing ramming mass to seal the cathode against molten components of the electrolytic cell, and to compensate for mechanical stresses that occur during commissioning of the electrolysis cell.
  • the cathode blocks are usually composed of a carbonaceous material, such as graphite.
  • each of the cathode blocks On the undersides of the cathode blocks are usually provided in each case grooves, in each of which at least one or two bus bars are arranged, through which the current supplied via the anodes is dissipated.
  • the gaps between the individual walls delimiting the grooves of the cathode blocks and the busbars are often poured with cast iron to to thereby electrically and mechanically connect the bus bars to the cathode blocks by the covering of the bus bars with cast iron produced thereby.
  • layer of liquid aluminum is arranged, in particular of individual anode blocks, anode, between the and the surface of the aluminum, the electrolyte, ie Alumina and cryolite-containing melt is located.
  • the aluminum formed is deposited below the electrolyte layer due to its greater density compared to that of the electrolyte, ie as an intermediate layer between the upper side of the cathode and the electrolyte layer.
  • the dissolved in the melt aluminum oxide is split by electric current flow to aluminum and oxygen.
  • the layer of liquid aluminum is the actual cathode because aluminum ions are reduced to elemental aluminum on its surface.
  • the term cathode will not be understood below to mean the cathode from an electrochemical point of view, ie the layer of liquid aluminum, but rather the component forming the base of the electrolytic cell, for example composed of one or more cathode blocks.
  • a major disadvantage of the cathode arrangements used in the Hall-Heroult method is their comparatively low wear resistance, which manifests itself by a removal of the cathode block surfaces during the electrolysis.
  • the removal of the cathode block surfaces due to an inhomogeneous current distribution within the cathode blocks is not uniform over the length of the cathode blocks, but to an increased extent at the cathode block ends, so that the surfaces of the cathode blocks change after a certain electrolysis time to a W-shaped profile.
  • the useful life of the cathode blocks is limited by the locations with the largest removal.
  • a cathode block has been proposed in WO 2007/1 18510 A2, the groove of which, in relation to the cathode block length, has a greater depth in the center than one of the cathode block ends to accommodate one or more busbars.
  • the bus bar (s) is or are wrapped in a conventional manner with cast iron, said wrapping is done by pouring liquid cast iron in the space between the groove and the or the bus bar (s).
  • Such a cathode block is subject to disadvantages.
  • the cathode block is comparatively large Subjected to temperature changes, which lead to expansion or shrinkage of the cast iron and the bus bar (s) relative to the cathode block. This effect of expansion or shrinkage can be enhanced by occurring temperature gradients.
  • the bus bar (s) are movable in the space between the groove and the bus bar (s) both in the vertical and in the horizontal direction before pouring the molten cast iron so that they are poured of the molten cast iron and during the subsequent cooling and solidification of the cast iron can move uncontrollably in the groove, which can also lead to uneven electrical contact between busbar, cast iron and cathode block. This also leads to an increased electrical resistance of the arrangement and thus to a poor energy efficiency of the electrolysis process.
  • the cast iron ramming mass can also be used.
  • ramming mass ramming compounds based on anthracite, graphite and any mixtures thereof can be used.
  • a ramming mass based on graphite is used.
  • WO 2012/107412 A2 it has been proposed in WO 2012/107412 A2 to provide at least one depression in the wall of a wall bounded by a graphite foil of a cathode block and, after insertion of the Bus bar (s) in the groove the forming intermediate space between the groove and the bus bar (s) (s) filled with liquid cast iron so that the solidified cast iron engages in the at least one recess.
  • the at least one depression should run parallel to the groove bottom-that is, obliquely relative to the horizontal direction-that is to say have a constant distance from the bottom wall of the groove, in order to be displaceable - speed of the busbar (s) to ensure parallel to the groove bottom.
  • the cast iron ramming mass can be used.
  • a cathode block for an aluminum electrolytic cell based on carbon and / or graphite wherein the cathode block has at least one extending in the longitudinal direction of the cathode block groove for receiving at least one busbar, wherein at least one of the at least one groove , seen in the length of the cathode block, varying depth, wherein in the at least one groove of varying depth bounding wall of the cathode block is provided at least one recess which extends horizontally in the longitudinal direction of the cathode block.
  • the recess extends parallel to the longitudinal plane of the cathode block.
  • a parallel extension is understood to mean that the depression at each of its points has an angle of less than 8 °, preferably less than 5 °, particularly preferably less than 2 °, very particularly preferably less than 1 °, most preferably of less than 0.5 °, and most preferably less than 0.1 ° to the longitudinal plane of the cathode block.
  • the longitudinal plane is understood to mean the plane which extends in the direction of the longitudinal axis of the cathode block and runs parallel to the surface of the side of the cathode block opposite the groove.
  • a depression in contrast to a mere surface roughness, is understood to be a recess which has a depth of at least 0.5 mm, and preferably of at least 2 mm, relative to the surface of the wall delimiting the groove.
  • a cathode block is provided, which also has with inserted into the groove and cast iron busbar a low electrical resistance and low contact resistance.
  • the use of a groove with variable depth in the longitudinal direction of the cathode block achieves such a uniform current density distribution on the cathode block surface that the operation of the electrolysis cell comprising the cathode block effectively avoids excessive removal of cathode block material in those regions.
  • the cathode block has in its groove a horizontally extending in the longitudinal direction of the cathode block recess, a vertical fixation of the cast iron sheathed busbar is achieved in the groove of the cathode block, but which some movement in the horizontal direction of the Cathode blocks allowed.
  • At least one of the at least one groove and preferably all of the grooves with varying depth have or have a smaller depth at their longitudinal ends than in their middle (s).
  • a uniform distribution of the electrical current supplied in the electrolysis operation over the entire length of the cathode block is achieved, whereby an excessive electric current density at the longitudinal ends of the cathode block and thus premature wear at the ends of the cathode block is avoided.
  • Another particular advantage of this embodiment is that in this embodiment of the groove provided in the recess of the groove possibly sheathed with cast iron busbar (s) during and after the occurring during commissioning of the electrolytic cell increasing the temperature in the horizontal direction expands As a result, the bus bar (s) are respectively pressed against the bottom wall of the cathode block which delimits the groove at this point, thereby reducing the contact resistance between the cast iron covered bus bar and the cathode block.
  • the depth of at least one of the at least one groove of varying depth, seen in the longitudinal direction of the cathode block, preferably at least substantially monotonically increases from one longitudinal end to the center of the cathode block and takes it from the center to the other longitudinal side End of the cathode block at least substantially monotonically, so that, as seen in the longitudinal section of the cathode block, results in an at least substantially triangular groove.
  • the wall bounding the at least one groove of varying depth comprises a bottom wall and two side walls, each of the two side walls each having at least one recess extending horizontally in the longitudinal direction of the cathode block.
  • the wall bounding the at least one groove of varying depth comprises a bottom wall and two side walls, each side wall each having exactly one recess extending horizontally in the longitudinal direction of the cathode block.
  • the wall bounding the at least one groove of varying depth comprises a bottom wall and two side walls, each side wall having respective two depressions each extending horizontally in the longitudinal direction of the cathode block. In this way, a particularly good vertical fixation of the busbar in the groove at the same time sufficiently high mobility in the horizontal direction is also achieved when the depth of the individual wells is comparatively low.
  • the cathode block may have two grooves arranged on the same side of the cathode block, wherein both grooves have the same dimensions and the limiting walls each comprise a bottom wall and two side walls, each side wall each having a recess which extends horizontally in the longitudinal direction of the cathode block, or wherein each side wall each has two recesses extending horizontally in the longitudinal direction of the cathode block.
  • the cathode block may also comprise only one groove.
  • the at least one groove can have all known cross-sectional shapes, but in particular good results are obtained if at least one of the at least one groove and preferably each of the at least one groove has an at least substantially rectangular, preferably rectangular, cross-section.
  • at least one of the at least one recess and more preferably each the at least one recess extends continuously over at least 60%, preferably over at least 80%, more preferably over at least 90%, most preferably over at least 95%, and most preferably at least approximately over the entire length of the at least one groove.
  • At least one of the at least one recess and more preferably each of the at least one recess has a depth of 0.5 mm to 40 mm, preferably 2 mm to 30 mm, and more preferably 5 mm to 20 mm having.
  • At least one of the at least one depression, and more preferably each of the at least one depression has an opening width of 2 mm to 40 mm, preferably 5 mm to 30 mm and more preferably of the cathode block 10 mm to 20 mm.
  • the at least one recess can have any polygonal or curved cross section.
  • Good results with regard to a good engagement of the cast iron casing in the at least one depression and at the same time with regard to a reliable and unproblematic fillability of the recess with cast iron during casting are achieved in particular if at least one of the at least one depression and particularly preferably each of the at least a recess an at least substantially semicircular, triangular, has rectangular or trapezoidal, preferably semi-circular, triangular, rectangular or trapezoidal, cross-section.
  • the at least one recess extends at least substantially perpendicularly, preferably perpendicularly, into the wall of the cathode block bounding the at least one groove.
  • the at least one depression viewed in the depth direction of the groove, is delimited at each of its ends by a transitional area between the depression and an adjoining portion of the groove wall.
  • the angle between the adjacent portion of the groove wall and the wall of the depression, viewed from the cathode block inner side is preferably 90 degrees to 160 degrees, more preferably 90 degrees to 135 degrees, and most preferably 100 degrees up to 120 degrees.
  • the radius of curvature of the transition region is preferably not more than 50 mm, more preferably not more than 20 mm and most preferably not more than 5 mm.
  • the present invention relates to a cathode assembly, which contains at least one cathode block described above, wherein at least one of the at least one groove with varying depth of the at least one cathode block at least one bus bar is provided which at least partially has a cladding made of cast iron, which at least partially in which engages at least one depression.
  • the portion of the cast-iron casing engaging in the at least one recess is designed to be complementary to the recess.
  • the cast iron shell engages over at least 50%, more preferably at least 80%, more preferably at least 90%, most preferably at least 95%, and most preferably at least substantially all of its length into the at least one recess.
  • the advantages described above are achieved to a particularly high degree.
  • the section of the enclosure engaging in the at least one recess and, if appropriate, the busbar covered thereby at least 70%, preferably at least 80%, particularly preferably at least 90%. , most preferably at least 95% and most preferably 100% of the well fills.
  • the cathode block of the cathode arrangement has a groove with an at least substantially rectangular, preferably a rectangular, cross-section and in the groove one or two adjacent busbar (s) are used, wherein the gap between the groove and the busbar (s) is filled with cast iron so that the cast iron on at least substantially the same entire length engages the at least one depression.
  • a further subject of the present invention is a cathode, which comprises at least one previously described cathode block or at least one previously described cathode arrangement.
  • the present invention relates to the use of a previously described cathode block, a previously described cathode assembly or a previously described cathode for performing a fused-salt electrolysis to produce metal, preferably for the production of aluminum.
  • a further subject of the present invention is a cathode block for an aluminum electrolytic cell based on carbon and / or graphite, in particular a previously described cathode block which has at least one groove extending in the longitudinal direction of the cathode block for accommodating at least one bus bar, wherein at least one of the at least one groove has a varying depth across the length of the cathode block, said groove being bounded by a wall, at least one projection extending into the groove being provided on the wall.
  • a cathode block is also provided in the cathode block in particular when the groove of varying depth is formed in which the busbar inserted in the groove and, in particular also in the case of two mutually adjoining into the groove.
  • the at least one projection extending into the groove is therefore a support nose or a support journal on which an end piece of a busbar or two end pieces of two busbars rest.
  • the cathode block according to the invention is particularly suitable for receiving two busbars inserted adjacent to one another into the groove, each having a half length relative to the length of the cathode block, in which case the projection is preferably provided in the center of the cathode block, so that in each case one end of both busbars can rest on the support surface formed by the projection.
  • the cathode block according to the invention is suitable in particular also for cross-sectionally rectangular busbars.
  • the use of a groove with variable depth in the longitudinal direction of the cathode block achieves such a uniform current density distribution on the cathode block surface that the operation of the electrolytic cell comprising the cathode block effectively avoids excessive removal of cathode block material in those regions where when using a cathode block with in the longitudinal direction of the cathode block the same groove depth a high local current density would be present.
  • the current density distribution can be modified and evened out within wide limits.
  • At least one of the at least one groove and preferably all of the grooves of varying depth have or have a smaller depth at their longitudinal ends than in their middle (s). In this way, a uniform distribution of the supplied during the electrolysis operation electric current over the entire length of Cathode blocks reached, whereby an excessive electric current density at the longitudinal ends of the cathode block and thus premature wear at the ends of the cathode block is avoided.
  • a further particular advantage of this embodiment is that, in this embodiment, the bus bar (s), which is fixed by the at least one projection and may be covered with cast iron, during and after the increase in temperature in the horizontal direction occurring during the startup of the electrolysis cell As a result, the bus bar (s) are respectively pressed against the bottom wall of the cathode block groove (s) delimiting the groove at that point, thereby reducing the contact resistance between the cast iron covered bus bar (s) and the cathode block ,
  • the depth of at least one of the at least one groove of varying depth, seen in the longitudinal direction of the cathode block preferably at least substantially monotonically increases from one longitudinal end to the center of the cathode block and takes it from the center to the other longitudinal side End of the cathode block at least substantially monotonically, so that, as seen in the longitudinal section of the cathode block, results in an at least substantially triangular groove.
  • the wall delimiting the at least one groove of varying depth comprises a bottom wall and two side walls, wherein at least one projection extending into the groove is provided on the bottom wall, which preferably extends vertically into the at least a groove extends into it.
  • the at least one projection in the embodiment described above on its side opposite the bottom wall at least one support surface for at least one bus bar, which at least partially at least substantially parallel, preferably parallel, to the surface of the groove opposite side of the cathode block, ie perpendicular to the lower end of the side walls of the wall of the groove bounding the cathode block.
  • a bearing surface is particularly well suited to rest a busbar or to support two busbars.
  • At least one of the at least one support surface of the at least one projection is designed to be planar, preferably at least substantially rectangular and parallel, particularly preferably rectangular and parallel to the surface of the opposite side of the cathode block.
  • the bottom wall opposite Overlying side of the at least one projection is bounded by a support surface which is completely planar, preferably at least substantially rectangular and parallel, particularly preferably rectangular and parallel, designed to extend to the surface of the opposite side of the groove of the cathode block.
  • all of the bottom wall of the cathode block opposite surface of the projection is formed as a support surface for one or two end pieces of one or two busbar (s).
  • the above embodiment can be realized, for example, by the at least one projection, seen in the longitudinal extent of the cathode block cut over its entire height at least substantially rectangular or trapezoidal, preferably rectangular or trapezoidal configured, wherein the bottom wall opposite side of the at least one Projection is limited by a support surface, which is planar, at least substantially rectangular and parallel, preferably rectangular and parallel, designed to extend to the surface of the opposite side of the groove of the cathode block.
  • the extension of the rectangular support surface extending in the longitudinal extent of the cathode block is 20 to 600 mm, particularly preferably 50 to 400 mm, very particularly preferably 100 to 300 mm and most preferably 150 to 250 mm, such as 200 mm, whereas the in the widthwise extension of the cathode block, the expansion of the rectangular support surface is preferably at least 50%, more preferably at least 80%, particularly preferably at least 90% and most preferably 100% of the width of the groove measured in the plane of the rectangular support surface.
  • the wall opposite side of the at least one projection is bounded by a surface which comprises two, as seen in the longitudinal direction of the cathode block, outer portions and a central portion arranged therebetween, wherein the two outer portions each form a support surface for a busbar and each planar, preferably at least substantially rectangular and parallel, particularly preferably rectangular and parallel, are designed to extend to the surface of the opposite side of the groove of the cathode block and, based on the depth of the groove, are at the same height, whereas the middle section opposite to the two outer sections , Seen from the bottom wall, is formed raised in the groove.
  • cathode blocks which are designed to receive two each, based on the length of the cathode block, busbars, approximately half the length. This is because by the elevation provided in the middle portion of the protrusion, the two adjacent outer portions of the protrusion forming the abutment surface for each one end of a bus bar are separated from each other by a partition wall extending in the depth direction of the groove, so that the End pieces of the two busbars rest on opposite sides of the partition, whereby the two bus bars are fixed not only in the vertical direction, but also at these two end pieces in the horizontal direction.
  • the central portion of the projection, as seen in the longitudinal direction of the cathode block cut, rectangular - ie in the form of a rectangular nose - is designed so that between the two outer Sections and the middle section in each case a step is formed. This step may be at right angles or rounded at the transition region from the support surface to the elevation.
  • the height of the steps is 10 to 100 mm, preferably 40 to 80 mm and particularly preferably 50 to 70 mm, whereas the extent of the steps extending in the widthwise extension of the cathode block is preferably at least 50% preferably at least 80%, particularly preferably at least 90% and very particularly preferably 100% of the width of the groove.
  • the above embodiment can for example be realized by the at least one projection, seen in the longitudinal extension of the cathode block cut, over 20% to 80% and preferably over 30 to 50% of its height at least substantially rectangular or trapezoidal, preferably rectangular or trapezoidal configured is, wherein on the bottom wall opposite side of this portion of the projection is provided in the longitudinal extent of the cathode block centrally arranged elevation or nose, which extends over the remaining height of the projection.
  • the at least one projection with respect to the longitudinal extension of the cathode block, is arranged at the point at which the groove has the highest depth, wherein the projection itself is disregarded here.
  • the groove with varying depth at its longitudinal ends has a smaller depth than in its center and in particular the depth of the groove seen in the longitudinal direction of the cathode block, at least substantially continuously increases from a longitudinal end to the center of the cathode block and this from the center to the other longitudinal end of the cathode block decreases at least substantially monotonically
  • the at least one projection is therefore preferably, based on the longitudinal extent of the cathode block, arranged centrally.
  • the at least one projection extends over at least 50%, preferably over at least 80%, particularly preferably over at least 90% and very particularly preferably over the entire width of the groove. This on the one hand achieves sufficient mechanical stability of the projection and, on the other hand, ensures that the busbar (s) with its end piece (s) over at least a large part or the entire width thereof are supported on the support surface formed by the projection (n) rest.
  • the at least one projection may be composed of any material, such as metal.
  • the at least one projection is composed of a material which has the same coefficient of thermal expansion as the material of the remaining cathode block.
  • the at least one projection consists of the same material as the remaining part of the cathode block.
  • the cathode block is composed on the basis of carbon and / or graphite. Good results in terms of a sufficiently high electrical conductivity and a sufficiently high wear resistance are obtained in particular when the at least one projection and the remaining part of the cathode block are composed of amorphous, graphitic and / or graphitized carbon.
  • the at least one projection and the remainder of the cathode block are monolithic, i. in one piece, are.
  • the at least one projection on the bottom wall of the cathode block may also be connected to a connection means. This can be achieved, for example, by adhering the at least one protrusion to the remainder of the cathode block via an adhesive such as synthetic resin, putty, tar, or the like, or any mixture of the foregoing, or with a mechanical fastener to the remainder of the cathode block Cathode blocks is connected.
  • the present invention relates to a cathode assembly, which contains at least one cathode block described above, wherein at least one of the at least one groove with varying depth of the at least one cathode block at least one bus bar is provided which preferably at least partially has a cladding of cast iron, wherein possibly covered with cast iron busbar rests at least on a portion of the at least one projection.
  • the cathode assembly comprises at least one cathode block, wherein in at least one of the at least one groove of varying depth of the at least one cathode block two preferably at least partially a sheath of cast iron having busbars are provided, each with one of its end pieces at least on a portion of the at least one projection rest.
  • the at least one busbar is at least partially and particularly preferably completely encased in cast iron.
  • Another object of the present invention is a cathode assembly comprising at least one previously described cathode block or at least one previously described cathode assembly. Furthermore, the present invention relates to the use of a previously described cathode block, a previously described cathode arrangement or a previously described cathode arrangement for carrying out a fused-salt electrolysis for the production of metal, preferably for the production of aluminum.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a portion of an aluminum electrolytic cell having a cathode assembly according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of the cathode arrangement of the aluminum electrolytic cell shown in FIG. 1
  • FIG. 3 shows a longitudinal section of a detail of an aluminum electrolysis cell with a cathode arrangement according to a second exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 4 shows a cross section of the cathode arrangement of the aluminum electrolysis cell shown in FIG.
  • 5a-d are exemplary cross-sections of recesses provided in a groove of a cathode block according to the invention.
  • FIG. 6 is a longitudinal section of a cathode block according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a cathode block according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows in cross-section a section of an aluminum electrolysis cell 10 with a cathode arrangement 12 which at the same time forms the bottom of a trough for an aluminum melt 14 produced during operation of the electrolytic cell 10 and for a cryogen above the aluminum melt 14.
  • lith-alumina melt 16 forms. With the cryolite-alumina melt 16 is an anode 18 in contact. Laterally, the trough formed by the lower part of the aluminum electrolytic cell 10 is limited by a lining of carbon and / or graphite, not shown in FIG. 1.
  • the cathode arrangement 12 comprises a plurality of cathode blocks 20, which are each connected to one another via a ramming mass 24 inserted into a ramming mass gap 22 arranged between the cathode blocks 20.
  • a cathode block 20 in this case comprises two grooves 26 arranged on its underside and having a rectangular, namely substantially rectangular cross section, wherein in each case Groove 26 each a bus bar 28 made of steel is also included with rectangular cross-section.
  • the grooves 26 are each bounded by two side walls 32 and a bottom wall 34 of the cathode block 20, wherein in each of the side walls 32 is provided a substantially perpendicular in the side wall 32 extending recess 36 having an approximately semicircular cross-section.
  • Each recess 36 is bounded by an upper and a lower transition region 37 of the cathode block 20, respectively.
  • the transition areas 37 are in the present embodiment at an angle with an angle ⁇ between the adjacent
  • the space between the busbar 28 and the groove 26 is in each case cast with cast iron 38.
  • the cast iron 38 forms an envelope 39 for the busbar 28 and is connected to the busbar 28 in a materially bonded connection.
  • the received in the wells 36 cast iron 38 forms with the recess 36 delimiting material of the cathode block 20 each have a positive connection, which prevents movement of the connected to the cast iron 38 busbar 28 in the direction of the arrow 40.
  • the cross section of the cathode assembly 12 is shown concretely at a longitudinal end of the cathode block 20.
  • the depth of the groove 26 of the cathode block 20 varies over the length of the groove 26.
  • the groove cross-section in the region of - in relation to the longitudinal direction of the cathode block - the middle of the groove 26 is indicated in Fig. 1 by a dashed line 42.
  • the difference between the groove depth at the longitudinal ends of the groove 26 and in the - with respect to the longitudinal direction of the cathode block - the middle of the groove 26 in the present embodiment is about 5 cm.
  • the depth of the groove 26 at the two longitudinal ends of the groove 26 is about 16 cm, whereas the depth the groove 26 in the - relative to the longitudinal direction of the cathode block - center of the groove 26 is about 21 cm.
  • the width 44 of each groove 26 is substantially constant over the entire groove length and is about 15 cm, whereas the width 46 of the cathode blocks 20 is about 42 cm each.
  • a plurality of anodes 18 and a plurality of cathode blocks 20 are arranged one above the other in such a way that each anode 18 covers two juxtaposed cathode blocks 20 and covers in length half of a cathode block 20, wherein each two adjacent anodes 18, the Cover length of a cathode block 20.
  • FIG. 2 shows the cathode block 20 shown in FIG. 1 in longitudinal section.
  • the groove 26 viewed in its longitudinal section extends towards the center of the cathode block 20 in the shape of a triangle, thereby ensuring a substantially uniform electrical vertical current density over the entire cathode length.
  • the recess 36 extends as indicated in Fig. 2 by the correspondingly indicated line parallel to the horizontal direction, i. parallel to the surface of the groove 26 opposite side of the cathode block 20.
  • busbar 28 is formed barren in the present embodiment and has a rectangular longitudinal section, so that between the busbar and the groove bottom 34 is a to the center of the groove 26 towards increasing space, which may be filled either by cast iron 38 or by additional connected to the busbar 28 metal plates.
  • the cathode arrangement and cathode block shown in longitudinal section and cross section in FIGS. 3 and 4 according to a second exemplary embodiment of the present invention differs from the cathode arrangement and cathode block shown in FIGS. 1 and 2. in that in the cathode block 20 only one groove 26 is provided which has two depressions 36, 36 '.
  • FIGS. 5a to d show exemplary depressions 36, which are provided in a groove 26 of a cathode block 20 according to the invention, in cross-section.
  • the depressions 36 each have a substantially semicircular cross-section (FIG. 5a), a substantially trapezoidal cross-section (FIG. 5b) or a substantially triangular cross-section (FIG. 5c).
  • the angle ⁇ of the transition regions 37 between the wall of the recess 36 and the adjoining portion of the groove wall 32, viewed from the inside of the cathode block 20, is approximately 90 degrees in FIG. 5a, approximately 120 degrees in FIG in Fig. 5c about 125 degrees.
  • FIG. 5 d shows an embodiment in which a plurality of depressions 36 with a triangular cross-section, as shown in FIG. 5 c, are arranged consecutively in the depth direction of the groove 26 in order to effect a particularly reliable support of an inserted bus bar 28.
  • the transition regions 48 between two adjoining recesses 36 have between the walls of two adjacent recesses 36, seen from the inside of the cathode block 20, an angle ß of about 70 degrees.
  • a cathode block 20 according to a third embodiment of the present invention is shown in longitudinal section, in difference 1 to 4 upside down, based on the later installation in the electrolysis cell to illustrate the arrangement during pouring with liquid cast iron.
  • This cathode block 20 differs from that shown in FIGS. 1 to 4 in that it has no recess in the groove 26 delimiting wall. Instead, this cathode block 20 has in its groove 26 a projection 50, which is arranged centrally with respect to the longitudinal direction of the cathode block 20 and, seen in the longitudinal direction of the cathode block cut, is designed trapezoidal.
  • the surface of the projection 50 delimiting the bottom wall 34 of the cathode block 20 is designed to be planar, rectangular and parallel to the surface of the side of the cathode block opposite to the groove, thereby forming a contact surface for the end pieces of two busbars 28.
  • a cathode block 20 according to a fourth embodiment of the present invention is shown in longitudinal section, in turn, in contrast to that shown in FIGS. 1 to 4 standing upside down.
  • This cathode block 20 differs from that shown in FIG. 6 in that the projection 50 shown hatched here, not cut in the longitudinal direction of the cathode block, is designed trapezoidal, but is designed rectangular in its lower part, wherein on the bottom wall 34 of the cathode block 20 opposite side of this portion of the projection 50 is a seen in the longitudinal extent of the cathode block 20 centrally disposed nose 54 is provided, which extends over the remaining height of the projection 50.
  • the side of the at least one protrusion 50 opposite the bottom wall 34 is bounded by a surface which is two outer, viewed in the longitudinal direction of the cathode block Sections 52, 52 'and a central portion 54 disposed therebetween, wherein the two outer portions 52, 52' each form a support surface for a bus bar 28 and each planar, rectangular and parallel to the surface of the groove 26 opposite side of the cathode block 20th are designed to extend and, based on the depth of the groove 26, are at the same height, whereas the central portion 54 with respect to the two outer portions 52, 52 ', seen from the bottom wall 34, formed in the groove 26 is raised.
  • the central portion 54 as seen in the longitudinal direction of the cathode block 20 cut, is designed rectangular, so that between the two outer portions 52,52 'and the central portion 54 each have a step is formed.

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Abstract

Ein Kathodenblock für eine Aluminium-Elektrolysezelle auf Basis von Kohlenstoff und/oder Graphitweist wenigstens eine sich in der Längsrichtung des Kathodenblocks erstreckende Nut zur Aufnahme wenigstens einer Stromschiene auf, wobei wenigstens eine der wenigstens einen Nut eine,über die Länge des Kathodenblocks gesehen, variierende Tiefe aufweist, wobei in der die wenigstens eine Nut mit variierender Tiefe begrenzenden Wand des Kathodenblocks wenigstens eine Vertiefungvorgesehen ist, welche sich in der Längsrichtung des Kathodenblocks horizontal erstreckt. Gemäß einer anderen Ausführungsform weist ein Kathodenblock für eine Aluminium-Elektrolysezelle auf Basis von Kohlenstoff und/oder Graphit wenigstens eine sich in der Längsrichtung des Kathodenblocks erstreckende Nut zur Aufnahme von wenigstens einer Stromschiene auf, wobei wenigstens eine der wenigstens einen Nuteine über die Länge des Kathodenblocks gesehen variierende Tiefe aufweist, wobei diese Nut von einer Wand begrenzt ist, wobei an der Wand wenigstens ein sich in die Nut hinein erstreckender Vorsprung vorgesehen ist.

Description

Kathodenblock mit einer Nut mit variierender Tiefe und
einer Fixiereinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kathodenblock für eine Aluminium-Elek- trolysezelle, dessen Verwendung sowie eine diesen umfassende Kathode.
Elektrolysezellen werden beispielsweise zur elektrolytischen Herstellung von Aluminium eingesetzt, welche industriell üblicherweise nach dem Hall-Heroult-Verfah- ren durchgeführt wird. Bei dem Hall-Heroult-Verfahren wird eine aus Aluminiumoxid und Kryolith zusammengesetzte Schmelze elektrolysiert. Dabei dient der Kryolith, Na3[AIF6], dazu, den Schmelzpunkt von 2.045 °C für reines Aluminiumoxid auf ca. 950 °C für eine Kryolith, Aluminiumoxid und Zusatzstoffe, wie Alumi- niumfluorid und Calciumfluorid, enthaltende Mischung zu senken.
Die bei diesem Verfahren eingesetzte Elektrolysezelle weist einen Kathodenboden auf, der aus einer Vielzahl von beispielsweise bis zu 28 aneinander angrenzenden, die Kathode ausbildenden Kathodenblöcken zusammengesetzt ist. Dabei sind die Zwischenräume zwischen den Kathodenblöcken üblicherweise mit einer kohlenstoffhaltigen Stampfmasse gefüllt, um die Kathode gegenüber schmelzflüssigen Bestandteilen der Elektrolysezelle abzudichten, und, um mechanische Spannungen, welche während der Inbetriebnahme der Elektrolysezelle auftreten, zu kompensieren. Um den bei dem Betrieb der Zelle herrschenden thermischen und chemischen Bedingungen standzuhalten, sind die Kathodenblöcke üblicher- weise aus einem kohlenstoffhaltigen Material, wie Graphit, zusammengesetzt. An den Unterseiten der Kathodenblöcke sind üblicherweise jeweils Nuten vorgesehen, in denen jeweils wenigstens eine oder zwei Stromschiene angeordnet sind, durch welche der über die Anoden zugeführte Strom abgeführt wird. Dabei sind die Zwischenräume zwischen den einzelnen die Nuten begrenzenden Wänden der Kathodenblöcke und den Stromschienen häufig mit Gusseisen ausgegossen, um durch die dadurch hergestellte Umhüllung der Stromschienen mit Gusseisen die Stromschienen elektrisch und mechanisch mit den Kathodenblöcken zu verbinden. Etwa 3 bis 5 cm oberhalb der auf der Kathodenoberseite befindlichen, üblicher- weise 15 bis 50 cm hohen, Schicht aus flüssigem Aluminium ist eine, insbesondere aus einzelnen Anodenblöcken ausgebildete, Anode angeordnet, zwischen der und der Oberfläche des Aluminiums sich der Elektrolyt, also die Aluminiumoxid und Kryolith enthaltende Schmelze, befindet. Während der bei etwa 1 .000 °C durchgeführten Elektrolyse setzt sich das gebildete Aluminium aufgrund seiner im Vergleich zu der des Elektrolyten größeren Dichte unterhalb der Elektrolytschicht ab, also als Zwischenschicht zwischen der Oberseite der Kathode und der Elektrolytschicht. Bei der Elektrolyse wird das in der Schmelze gelöste Aluminiumoxid durch elektrischen Stromfluss zu Aluminium und Sauerstoff aufgespalten. Elektrochemisch gesehen handelt es sich bei der Schicht aus flüssigem Aluminium um die eigentliche Kathode, da an dessen Oberfläche Aluminiumionen zu elementarem Aluminium reduziert werden. Nichtsdestotrotz wird nachfolgend unter dem Begriff Kathode nicht die Kathode aus elektrochemischer Sicht, also die Schicht aus flüssigem Aluminium verstanden, sondern das den Elektrolysezellenboden ausbildende, beispielsweise aus einem oder mehreren Kathodenblöcken zusam- mengesetzte Bauteil.
Ein wesentlicher Nachteil der bei dem Hall-Heroult-Verfahren eingesetzten Kathodenanordnungen ist deren vergleichsweise geringe Verschleißbeständigkeit, welche sich durch einen Abtrag der Kathodenblockoberflächen während der Elektro- lyse manifestiert. Dabei erfolgt der Abtrag der Kathodenblockoberflächen aufgrund einer inhomogenen Stromverteilung innerhalb der Kathodenblöcke nicht gleichmäßig über die Länge der Kathodenblöcke, sondern in erhöhtem Ausmaß an den Kathodenblockenden, so dass sich die Oberflächen der Kathodenblöcke nach einer gewissen Elektrolysedauer zu einem W-förmigen Profil verändern. Durch den ungleichmäßigen Abtrag der Kathodenblockoberflächen wird die Nutzungsdauer der Kathodenblöcke durch die Stellen mit dem größten Abtrag begrenzt. Um diesem Problem zu begegnen, ist in der WO 2007/1 18510 A2 ein Kathoden- block vorgeschlagen worden, dessen zur Aufnahme einer oder mehrerer Stromschienein) bestimmte Nut, bezogen auf die Kathodenblocklänge, in der Mitte eine größere Tiefe aufweist als an den Kathodenblockenden. Dadurch wird bei dem Betrieb der Elektrolysezelle über die Kathodenblocklänge eine im Wesentlichen homogene vertikale Stromverteilung erreicht, wodurch der erhöhte Verschleiß an den Kathodenblockenden verringert wird und so die Lebensdauer der Kathode erhöht wird. Die Stromschiene(n) ist bzw. sind dabei in herkömmlicher Weise mit Gusseisen umhüllt, wobei diese Umhüllung durch Eingießen von flüssigem Gusseisen in den Zwischenraum zwischen der Nut und der bzw. den Stromschiene(n) erfolgt. Ein solcher Kathodenblock ist allerdings mit Nachteilen behaftet. Während und nach dem Eingießen des flüssigen Gusseisens in den Zwischenraum zwischen der Nut und der bzw. den Stromschiene(n), während und nach der Inbetriebnahme der den Kathodenblock umfassenden Elektrolysezelle sowie während und nach dem Abschalten der Elektrolysezelle und späterer Wiederinbetriebnahme ist der Kathodenblock vergleichsweise großen Temperaturänderungen ausgesetzt, welche zu einer Ausdehnung bzw. einem Schrumpf des Gusseisens und der Stromschiene(n) relativ zu dem Kathodenblock führen. Dieser Effekt der Ausdehnung bzw. des Schrumpfes kann durch auftretende Temperaturgradienten verstärkt werden. Im Folgenden wird, wenn von„großen Temperaturänderung(en)" gesprochen wird, verstanden, dass einer oder beide der genannten Effekte, d.h. Ausdehnung/Schrumpf oder Temperaturgradient, vorhanden ist/sind. Aufgrund der höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten von Gusseisen und dem Material der Stromschiene(n) als dem Wärmeausdehnungskoeffizient des Kathodenblockmate- rials dehnen sich das Gusseisen und die Stromschiene(n) bei einer Temperaturerhöhung nämlich relativ zu dem Kathodenblock aus, wohingegen diese bei einer Temperaturverringerung relativ zu dem Kathodenblock schrumpfen. Dadurch verschlechtert sich insbesondere bei üblichen Nuten mit rechteckiger Querschnittsform der elektrische Kontakt zwischen Stromschiene, Gusseisen und Kathodenblock, was zu einem erhöhten elektrischen Widerstand der Anordnung und damit zu einer schlechten Energieeffizienz des Elektrolyseverfahrens führt. Abgesehen davon ist die Stromschiene bzw. sind die Stromschienen vor dem Eingießen des flüssigen Gusseisens in den Zwischenraum zwischen der Nut und der bzw. den Stromschiene(n) sowohl in der vertikalen als auch in der horizontalen Richtung beweglich, so dass sich diese bei dem Eingießen des flüssigen Guss- eisens und während dem nachfolgenden Abkühlen und Erstarren des Gusseisens unkontrolliert in der Nut bewegen können, was ebenfalls zu einem ungleichmäßigen elektrischen Kontakt zwischen Stromschiene, Gusseisen und Kathodenblock führen kann. Auch dies führt zu einem erhöhten elektrischen Widerstand der Anordnung und damit zu einer schlechten Energieeffizienz des Elektrolyseverfah- rens. Anstelle des Gusseisens kann auch Stampfmasse verwendet werden. Als Stampfmasse können Stampfmassen auf Basis von Anthrazit, Graphit und beliebigen Mischungen davon eingesetzt werden. Vorzugsweise wird eine Stampfmasse auf Basis von Graphit verwendet. Um ein Verschieben einer Stromschiene in der Nut eines Kathodenblocks zu verhindern oder zumindest zu erschweren, ist es in der WO 2012/107412 A2 vorgeschlagen worden, in der die mit einer Graphitfolie ausgekleideten Nut eines Kathodenblocks begrenzenden Wand wenigstens eine Vertiefung vorzusehen und nach dem Einsetzen der Stromschiene(n) in die Nut den sich bildenden Zwischen- räum zwischen der Nut und der bzw. den Stromschiene(n) so mit flüssigen Gusseisen auszufüllen, dass das erstarrte Gusseisen in die wenigstens eine Vertiefung eingreift. Sofern die Nut eine, über die Länge des Kathodenblocks gesehen, variierende Tiefe aufweist, soll die wenigstens eine Vertiefung parallel zu dem Nutboden - also bezogen auf die horizontale Richtung schräg - verlaufen, also einen konstanten Abstand zu der Bodenwand der Nut aufweisen, um eine Verschiebbar- keit der Stromschiene(n) parallel zu dem Nutboden zu gewährleisten. Dies ist jedoch nachteilhaft, weil aufgrund der höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten von Gusseisen und dem Material der Stromschiene(n) im Vergleich zu dem des Kathodenblocks während und nach dem Eingießen des flüssigen Gusseisens in den Zwischenraum zwischen der Nut und der bzw. den Stromschiene(n) des Kathodenblocks auftretenden Temperaturänderungen sowie den während der Inbetriebnahme und dem Ausschalten, und gegebenenfalls der Wiederinbetriebnahme, der den Kathodenblock umfassenden Elektrolysezelle auftretenden Temperaturänderungen zwischen dem Gusseisen und der bzw. den Stromschiene(n) einer- seits und dem Kathodenblock andererseits Scherspannungen auftreten, welche zu einer die Funktion des Kathodenblocks beeinträchtigenden Beschädigung des Kathodenblocks in Form von beispielsweise Rissbildung in dem Kathodenblock oder gar einem Zerbrechen des Kathodenblocks führen kann. Eine solche Schädigung führt zu einer verringerten elektrischen Leitfähigkeit zwischen der Strom- schiene bzw. dem Gusseisen und dem Kathodenblock und zu einer geringeren Stabilität der Anordnung oder führt sogar zum Versagen der gesamten Anordnung. Anstelle des Gusseisens kann hier auch Stampfmasse - wie oben beschrieben - verwendet werden. Wenn im Folgenden von Gusseisen gesprochen wird, ist zu verstehen, dass das Gusseisen durch Stampfmasse ersetzt werden kann, ohne dass es jedes Mal explizit beschrieben wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen insbesondere zur Ver- wendung für eine Aluminium-Elektrolysezelle geeigneten Kathodenblock bereitzustellen, mit dem bei dem Betrieb der Elektrolysezelle über die Kathodenblocklänge eine im Wesentlichen homogene vertikale Stromverteilung erreicht wird, welcher zudem mit eingesetzter und mit Gusseisen ummantelter Stromschiene(n) auch bei großen Temperaturänderungen einen niedrigen und insbesondere auch über längere Betriebszeiten dauerhaft niedrigen spezifischen elektrischen Widerstand und niedrigen Übergangswiderstand zwischen der mit Gusseisen ummantelten Stromschiene und dem Kathodenblock aufweist, und, welcher bei großen Temperaturänderungen auch mit eingesetzter und mit Gusseisen ummantelter Strom- schiene(n) gegenüber mechanischen Schädigungen, wie Rissbildung, stabil ist. Anstelle des Gusseisens kann auch Stampfmasse eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Kathodenblock für eine Aluminium-Elektrolysezelle auf Basis von Kohlenstoff und/oder Graphit, wobei der Kathodenblock wenigstens eine sich in der Längsrichtung des Kathodenblocks erstreckende Nut zur Aufnahme wenigstens einer Stromschiene aufweist, wobei wenigstens eine der wenigstens einen Nut eine, über die Länge des Kathodenblocks gesehen, variierende Tiefe aufweist, wobei in der die wenigstens eine Nut mit variierender Tiefe begrenzenden Wand des Kathodenblocks wenigstens eine Vertiefung vorgesehen ist, welche sich in der Längsrichtung des Kathodenblocks horizontal erstreckt.
Unter einer sich in der Längsrichtung des Kathodenblocks horizontal erstreckenden Vertiefung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass sich die Vertiefung parallel zu der Längsebene des Kathodenblocks erstreckt. Unter einer parallelen Erstreckung wird dabei verstanden, dass die Vertiefung an jeder ihrer Stellen einen Winkel von weniger als 8°, bevorzugt von weniger als 5°, besonders bevorzugt von weniger als 2°, ganz besonders bevorzugt von weniger als 1 °, höchst bevorzugt von weniger als 0,5°, und am höchsten bevorzugt von weni- ger als 0,1 ° zu der Längsebene des Kathodenblocks aufweist. In diesem Zusammenhang wird unter Längsebene die Ebene verstanden, welche sich in der Richtung der Längsachse des Kathodenblocks erstreckt und parallel zu der Oberfläche der der Nut gegenüberliegenden Seite des Kathodenblocks verläuft. Zudem wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter einer Vertiefung in Abgrenzung zu einer bloßen Oberflächenrauigkeit eine Aussparung verstanden, welche bezogen auf die Oberfläche der die Nut begrenzenden Wand eine Tiefe von mindestens 0,5 mm und bevorzugt von mindestens 2 mm aufweist.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch das Vorsehen wenigstens einer sich in der Längsrichtung des Kathodenblocks horizontal erstreckenden Vertiefung in der die Nut des Kathodenblocks begrenzenden Wand, und zwar bevorzugt in beiden der Seitenwände, insbesondere auch bei Ausgestalten der Nut mit variie- render Tiefe in dem Kathodenblock ein Kathodenblock geschaffen wird, welcher auch mit in die Nut eingesetzter und mit Gusseisen ummantelter Stromschiene einen niedrigen elektrischen Widerstand und niedrigen Übergangswiderstand aufweist. Abgesehen davon wird aufgrund des Vorsehens der sich in der Längsrichtung des Kathodenblocks horizontal erstreckenden Vertiefung in der die Nut des Kathodenblocks begrenzenden Wand auch bei großen Temperaturänderungen eine mechanische Schädigung des Kathodenblocks mit in die Nut eingesetzter und mit Gusseisen ummantelter Stromschiene, wie beispielsweise eine Rissbildung des Kathodenblocks, zuverlässig vermieden. Zum einen wird durch die Verwendung einer Nut mit variabler Tiefe in der Längsrichtung des Kathoden- blocks eine derart gleichmäßige Stromdichteverteilung an der Kathodenblockober- fläche erreicht, dass bei dem Betrieb der den Kathodenblock umfassenden Elektrolysezelle ein übermäßiger Abtrag von Kathodenblockmaterial in denjenigen Bereichen wirksam vermieden wird, wo bei Verwendung eines Kathodenblocks mit in der Längsrichtung des Kathodenblocks gleicher Nuttiefe eine hohe lokale Stromdichte vorliegen würde. Durch entsprechende Anpassung der Nuttiefe kann die Stromdichteverteilung in breiten Grenzen modifiziert und vergleichmäßigt werden. Indem der Kathodenblock in seiner Nut eine sich in der Längsrichtung des Kathodenblocks horizontal erstreckende Vertiefung aufweist, wird eine vertikale Fixierung der mit Gusseisen ummantelten Stromschiene in der Nut des Kathoden- blocks erreicht, welche aber eine gewisse Bewegung in horizontaler Richtung des Kathodenblocks zulässt. Aufgrund dieser horizontalen Beweglichkeit der mit Gusseisen ummantelten Stromschiene wird insbesondere auch bei den während und nach der Inbetriebnahme bzw. während dem Abschalten einer den Kathodenblock umfassenden Elektrolysezelle auftretenden raschen Temperaturänderungen das Auftreten von Scherspannungen zwischen der mit Gusseisen ummantelten Stromschiene und dem Kathodenblock zuverlässig vermieden, wie diese bei einer schräg angeordneten Vertiefung infolge der - aufgrund der höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten von Gusseisen und dem Material der Stromschienen im Vergleich zu dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Materials des Kathoden- blocks auftretenden - höheren Ausdehnung bzw. Schrumpfung des Gusseisens und der Stromschiene relativ zu dem Kathodenblock auftreten würden. Dadurch wird eine Schädigung des Kathodenblocks beispielsweise in Form von Rissbildung oder gar ein Zerbrechen des Kathodenblocks auch während langer Betriebsdauer der Elektrolysezelle zuverlässig verhindert, bei gleichzeitiger Gewährleistung einer hervorragenden elektrischen Leitfähigkeit zwischen der Stromschiene bzw. dem Gusseisen und dem Kathodenblock. Aufgrund der vertikalen Fixierung der mit Gusseisen ummantelten Stromschiene in der Nut der Kathodenblockes kommt es zu einer vorteilhaften Anpressung der Kathodenbarren / Gusseisenanordnung gegen den Nutboden durch die thermische Ausdehnung der Barren/Gusseisen- anordnung relativ zum Kathodenblock während der Inbetriebnahme. Damit wird ein verbesserter elektrischer Kontakt erreicht, der zu einem geringeren elektrischen Widerstand und damit zu einer höheren Energieeffizienz führt. Im weiteren Vorteil zu dem aus der WO 2012/107412 A2 bekannten Kathodenblock werden diese hervorragenden Eigenschaften insbesondere auch dann erreicht, wenn die Nut des Kathodenblocks nicht mit einer teuren und aufwendig einzubringenden Graphitfolie ausgekleidet ist. Insgesamt wird somit auch bei großen Temperaturänderungen eine Kontrolle von - infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Gusseisen, Stromschiene und Kathodenblock auftretenden - Zugspannungen, Scherspannungen und Druckspannungen erreicht, welche eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit und eine exzellente mechanische Stabilität des Kathodenblocks auch mit in die Nut eingesetzter und mit Gusseisen ummantelter Stromschiene gewährleistet.
Um bei dem Elektrolysebetrieb eine besonders gleichmäßige vertikale Stromdich- teverteilung an der Kathodenblockoberfläche zu erreichen, wird in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, dass wenigstens eine der wenigstens einen Nut und bevorzugt alle der Nuten mit variierender Tiefe an ihren längsseitigen Enden eine geringere Tiefe aufweist bzw. aufweisen als in ihrer bzw. ihren Mitte(n). Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Verteilung des bei dem Elektro- lysebetrieb zugeführten elektrischen Stroms über die gesamte Länge des Kathodenblocks erreicht, wodurch eine übermäßige elektrische Stromdichte an den längsseitigen Enden des Kathodenblocks und so ein vorzeitiger Verschleiß an den Enden des Kathodenblocks vermieden wird. Durch eine solche gleichmäßige Stromdichteverteilung über die Länge des Kathodenblocks werden zudem bei der Elektrolyse durch Wechselwirkung elektromagnetischer Felder hervorgerufene Bewegungen in der Aluminiumschmelze vermieden, wodurch es möglich wird, die Anode in einer geringeren Höhe über der Oberfläche der Aluminiumschmelze anzuordnen. Dadurch wird der elektrische Widerstand zwischen der Anode und der Aluminiumschmelze verringert und die Energieeffizienz der durchgeführten Schmelzflusselektrolyse erhöht. Ein weiterer besonderer Vorteil dieser Ausführungsform ist es, dass sich bei dieser Ausgestaltung der Nut die in der Vertiefung der Nut vorgesehene ggf. mit Gusseisen umhüllte Stromschiene(n) während und nach der bei der Inbetriebnahme der Elektrolysezelle auftretenden Erhöhung der Temperatur in der horizontalen Richtung ausdehnt bzw. ausdehnen, infolge des- sen die Stromschiene(n) jeweils an die die Nut an dieser Stelle begrenzende Bodenwand des Kathodenblocks angepresst werden, wodurch der Übergangswiderstand zwischen der mit Gusseisen ummantelten Stromschiene und dem Kathodenblock verringert wird. Bei der vorstehenden Ausführungsform nimmt die Tiefe wenigstens einer der wenigstens einen Nut mit variierender Tiefe, in der Längsrichtung des Kathodenblocks gesehen, vorzugsweise von einem längsseiteigen Ende bis zu der Mitte des Kathodenblocks zumindest im Wesentlichen monoton zu und nimmt diese von der Mitte zu dem anderen längsseitigen Ende des Kathodenblocks zumindest im Wesentlichen monoton ab, so dass sich, im Längsschnitt des Kathodenblocks gesehen, eine zumindest im Wesentlichen dreiecksförmige Nut ergibt. Dadurch werden die vorstehend genannten Vorteile in verstärktem Ausmaß erreicht. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die die wenigstens eine Nut mit variierender Tiefe begrenzende Wand eine Bodenwand und zwei Seitenwände, wobei jede der beiden Seitenwände jeweils wenigstens eine Vertiefung aufweist, welche sich in der Längsrichtung des Kathodenblocks horizontal erstreckt. Auf diese Weise wird eine besonders gute vertikale Fixierung der Stromschiene in der Nut erreicht, bei gleichzeitig ausreichend hoher Beweglichkeit der Stromschiene in horizontaler Richtung, um auch bei großen Temperaturänderungen das Auftreten von Scherspannungen infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Gusseisen, Stromschiene und Kathodenblock zuverlässig zu vermeiden.
Vorzugsweise umfasst die die wenigstens eine Nut mit variierender Tiefe begrenzende Wand eine Bodenwand und zwei Seitenwände, wobei jede Seitenwand jeweils genau eine Vertiefung aufweist, welche sich in der Längsrichtung des Kathodenblocks horizontal erstreckt. Auf diese Weise wird bei vergleichsweise gerin- gern Herstellungsaufwand eine besonders gute vertikale Fixierung der Stromschiene in der Nut erreicht, bei gleichzeitig ausreichend hoher Beweglichkeit in horizontaler Richtung, um bei großen Temperaturänderungen das Auftreten von Scherspannungen infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Gusseisen, Stromschiene und Kathodenblock zuverlässig zu vermeiden. Gleichernnaßen ist es bevorzugt, dass die die wenigstens eine Nut mit variierender Tiefe begrenzende Wand eine Bodenwand und zwei Seitenwände umfasst, wobei jede Seitenwand jeweils zwei Vertiefungen aufweist, welche sich in der Längsrichtung des Kathodenblocks jeweils horizontal erstrecken. Auf diese Weise wird eine besonders gute vertikale Fixierung der Stromschiene in der Nut bei gleichzeitig ausreichend hoher Beweglichkeit in horizontaler Richtung auch erreicht, wenn die Tiefe der einzelnen Vertiefungen vergleichsweise gering ist.
Dabei kann der Kathodenblock zwei auf derselben Seite des Kathodenblocks angeordnete Nuten aufweisen, wobei beide Nuten dieselben Ausmaße aufweisen und deren begrenzende Wände jeweils eine Bodenwand und zwei Seitenwände umfassen, wobei jede Seitenwand jeweils eine Vertiefung aufweist, welche sich in der Längsrichtung des Kathodenblocks horizontal erstreckt, oder wobei jede Seitenwand jeweils zwei Vertiefungen aufweist, welche sich in der Längsrichtung des Kathodenblocks horizontal erstrecken. So wird für einen zwei Nuten aufweisenden Kathodenblock bei vergleichsweise geringem Herstellungsaufwand eine besonders gute vertikale Fixierung beider Stromschienen in den Nuten erreicht, bei gleichzeitig ausreichend hoher Beweglichkeit in horizontaler Richtung, um bei großen Temperaturänderungen das Auftreten von Scherspannungen infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Gusseisen, Stromschiene und Kathodenblock zuverlässig zu vermeiden.
Alternativ zu der vorstehenden Ausführungsform kann der Kathodenblock auch nur eine Nut umfassen.
Grundsätzlich kann die wenigstens eine Nut alle bekannten Querschnittsformen aufweisen, wobei jedoch insbesondere gute Ergebnisse erhalten werden, wenn wenigstens eine der wenigstens einen Nut und bevorzugt jede der wenigstens einen Nut einen zumindest im Wesentlichen rechtwinkligen, vorzugsweise einen rechtwinkligen, Querschnitt aufweist. Um eine besonders gute Fixierung der ggf. mit Gusseisen ummantelten Stromschiene in der Nut in vertikaler Richtung bei gleichzeitig ausreichender Beweglichkeit in horizontaler Richtung zu gewährleisten, wird es in Weiterbildung des Erfin- dungsgedankens vorgeschlagen, dass sich wenigstens eine der wenigstens einen Vertiefung und besonders bevorzugt jede der wenigstens einen Vertiefung durchgehend über wenigstens 60 %, bevorzugt über wenigstens 80 %, besonders bevorzugt über wenigstens 90 %, ganz besonders bevorzugt über wenigstens 95 % und höchst bevorzugt zumindest annähernd über die gesamte Länge der wenig- stens einen Nut erstreckt.
Aus dem gleichen Grund ist es bevorzugt, dass wenigstens eine der wenigstens einen Vertiefung und besonders bevorzugt jede der wenigstens einen Vertiefung eine Tiefe von 0,5 mm bis 40 mm, bevorzugt von 2 mm bis 30 mm und besonders bevorzugt von 5 mm bis 20 mm aufweist.
Aus dem gleichen Grund ist es zudem bevorzugt, dass wenigstens eine der wenigstens einen Vertiefung und besonders bevorzugt jede der wenigstens einen Vertiefung eine auf die Höhe des Kathodenblocks bezogene Öffnungsbreite von 2 mm bis 40 mm, bevorzugt von 5 mm bis 30 mm und besonders bevorzugt von 10 mm bis 20 mm aufweist.
Grundsätzlich kann die wenigstens eine Vertiefung jeden polygonalen oder gebogenen Querschnitt aufweisen. Gute Ergebnisse im Hinblick auf einen guten Ein- griff der Gusseisenumhüllung in die wenigstens eine Vertiefung und gleichzeitig im Hinblick auf eine zuverlässige und unproblematische Füllbarkeit der Vertiefung mit Gusseisen beim Vergießen werden insbesondere erreicht, wenn wenigstens eine der wenigstens einen Vertiefung und besonders bevorzugt jede der wenigstens einen Vertiefung einen zumindest im Wesentlichen halbkreisförmigen, dreieckigen, rechteckigen oder trapezförmigen, bevorzugt halbkreisförmigen, dreieckigen, rechteckigen oder trapezförmigen, Querschnitt aufweist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erstreckt sich die wenigstens eine Vertiefung zumindest im Wesentlichen senkrecht, bevorzugt senkrecht, in die die wenigstens eine Nut begrenzende Wand des Kathodenblocks hinein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die wenigstens eine Vertiefung - in der Tiefenrichtung der Nut betrachtet - an jedem ihrer Enden durch einen Übergangsbereich zwischen der Vertiefung und einem daran angrenzenden Abschnitt der Nutwand begrenzt. Wenn dieser Übergangsbereich winklig ausgestaltet ist, beträgt der Winkel zwischen dem angrenzenden Abschnitt der Nutwand und der Wand der Vertiefung, von der Kathodenblockinnenseite aus gesehen, vorzugs- weise 90 Grad bis 160 Grad, besonders bevorzugt 90 Grad bis 135 Grad und ganz besonders bevorzugt 100 Grad bis 120 Grad.
In dem Fall, dass dieser Übergangsbereich gekrümmt, möglicherweise, aber nicht notwendigerweise ideal kreisförmig gekrümmt, ausgestaltet ist, beträgt der Krüm- mungsradius des Übergangsbereichs bevorzugt maximal 50 mm, besonders bevorzugt maximal 20 mm und höchst bevorzugt maximal 5 mm.
Zudem betrifft die vorliegende Erfindung eine Kathodenanordnung, welche wenigstens einen zuvor beschriebenen Kathodenblock enthält, wobei in wenigstens einer der wenigstens einen Nut mit variierender Tiefe des wenigstens einen Kathodenblocks wenigstens eine Stromschiene vorgesehen ist, welche zumindest bereichsweise eine Umhüllung aus Gusseisen aufweist, welche zumindest abschnittsweise in die wenigstens eine Vertiefung eingreift. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der in die wenigstens eine Vertiefung eingreifenden Abschnitt der Umhüllung aus Gusseisen komplementär zu der Vertiefung ausgestaltet. Auf diese Weise kann ein besonders guter formschlüssiger Eingriff der Umhüllung aus Gusseisen in die Vertiefung und somit eine besonders wirksame mechanische Befestigung der Gusseisenumhüllung und der damit verbundenen Stromschiene an dem Kathodenblock erreicht werden, welche dennoch eine zur Vermeidung von Scherspannungen zwischen Gusseisen, Stromschiene und Kathodenblock infolge von großen Temperaturänderungen hinreichende Beweglichkeit der Stromschiene in horizontaler Richtung zulässt.
Vorzugsweise greift die Umhüllung aus Gusseisen über wenigstens 50 %, weiter bevorzugt über wenigstens 80 %, besonders bevorzugt über wenigstens 90%, ganz besonders bevorzugt über wenigstens 95 % und höchst bevorzugt über zumindest im Wesentlichen deren gesamte Länge in die wenigstens eine Vertiefung ein. Dadurch werden die vorstehend beschriebenen Vorteile in besonders hohem Ausmaß erreicht.
Aus dem gleichen Grund ist es gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungs- form der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass der in die wenigstens eine Vertiefung eingreifende Abschnitt der Umhüllung und ggf. die davon umhüllte Stromschiene wenigstens 70 %, bevorzugt wenigstens 80 %, besonders bevorzugt wenigstens 90 %, ganz besonders bevorzugt wenigstens 95 % und höchst bevorzugt 100 % der Vertiefung ausfüllt. Dadurch kann eine ungewollte Verschie- bung der Stromschiene in der vertikalen Richtung des Kathodenblocks und insbesondere ein Herausfallen der Stromschiene aus der Nut besonders zuverlässig vermieden werden.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, dass der Katho- denblock der Kathodenanordnung eine Nut mit einem zumindest im Wesentlichen rechteckigen, bevorzugt einem rechteckigen, Querschnitt aufweist und in die Nut eine oder zwei aneinander angrenzende Stromschiene(n) eingesetzt sind, wobei der Zwischenraum zwischen der Nut und der Stromschiene(n) so mit Gusseisen ausgefüllt ist, dass das Gusseisen über zumindest im Wesentlichen dessen ge- samte Länge in die wenigstens eine Vertiefung eingreift.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Kathode, welche wenigstens einen zuvor beschriebenen Kathodenblock oder zumindest eine zuvor beschriebene Kathodenanordnung umfasst.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines zuvor beschriebenen Kathodenblocks, einer zuvor beschriebenen Kathodenanordnung oder einer zuvor beschriebenen Kathode zur Durchführung einer Schmelzflusselektrolyse zur Herstellung von Metall, und zwar bevorzugt zur Herstellung von Aluminium.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Kathodenblock für eine Aluminium-Elektrolysezelle auf Basis von Kohlenstoff und/oder Graphit, insbesondere ein zuvor beschriebener Kathodenblock, der wenigstens eine sich in der Längsrichtung des Kathodenblocks erstreckende Nut zur Aufnahme von we- nigstens einer Stromschiene aufweist, wobei wenigstens eine der wenigstens einen Nut eine über die Länge des Kathodenblocks gesehen variierende Tiefe aufweist, wobei diese Nut von einer Wand begrenzt ist, wobei an der Wand wenigstens ein sich in die Nut hinein erstreckender Vorsprung vorgesehen ist. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch das Vorsehen wenigstens eines sich in die Nut hinein erstreckenden Vorsprungs, welcher als Auflagefläche für Enden von Stromschienen oder deren Gusseisenumhüllung dient, insbesondere auch bei Ausgestalten der Nut mit variierender Tiefe in dem Kathodenblock ein Kathodenblock geschaffen wird, bei dem die in der Nut eingesetzte Stromschiene und - insbesondere auch in dem Fall von zwei aneinander angrenzend in die Nut einge- brachter Stromschienen mit jeweils einer bezogen auf die Länge des Kathodenblocks halben Länge - die Stromschiene(n) - je nach Ausgestaltung des Vorsprungs - in vertikaler und/oder horizontaler Richtung fixiert werden, so dass eine unkontrollierte Bewegung bzw. Verschiebung der Stromschienen bei dem bei der Herstellung einer Kathodenanordnung mit einem Kathodenblock und in dessen Nut eingesetzter mit Gusseisen umhüllter Stromschiene(n) durchgeführten Eingießen von flüssigem Gusseisen in den Zwischenraum zwischen der Nut und der Stromschiene(n) und insbesondere auch während dem nachfolgenden Abkühlen und Erstarren des Gusseisens trotz der üblicherweise höheren Wärmeausdeh- nung von Gusseisen und dem Material der Stromschiene(n) im Vergleich zu der Wärmeausdehnung des Kathodenblockmaterials, wobei diese Bewegung bzw. Verschiebung zu einem schlechten bzw. ungleichmäßigen elektrischen Kontakt zwischen Stromschiene, Gusseisen und Kathodenblock führen kann, zuverlässig vermieden wird. Bei dem wenigstens einen sich in die Nut hinein erstreckenden Vorsprung handelt es sich mithin um eine Auflagenase bzw. einen Auflagezapfen, auf welchem ein Endstück einer Stromschiene oder zwei Endstücke zweier Stromschienen aufliegen. Aufgrund dessen weist die hergestellte Kathodenanordnung aus Kathodenblock mit eingesetzter bzw. eingesetzten und mit Gusseisen umhüllten Stromschiene(n) einen niedrigen spezifischen elektrischen Widerstand sowie niedrigen Übergangswiderstand zwischen der mit Gusseisen ummantelten Stromschiene(n) und dem Kathodenblock und insbesondere auch einen dauerhaft niedrigen spezifischen elektrischen Widerstand sowie niedrigen Übergangswiderstand zwischen der mit Gusseisen ummantelten Stromschiene(n) und dem Kathodenblock auch bei großen Temperaturänderungen auf. Mithin eignet sich der er- findungsgemäße Kathodenblock insbesondere zur Aufnahme von zwei aneinander angrenzend in die Nut eingebrachter Stromschienen mit jeweils einer bezogen auf die Länge des Kathodenblocks halben Länge, wobei in diesem Fall der Vorsprung vorzugsweise in der Mitte des Kathodenblocks vorgesehen ist, so dass jeweils ein Ende beider Stromschienen auf der durch den Vorsprung ausgebildeten Auflage- fläche aufliegen kann. Ferner eignet sich der erfindungsgemäße Kathodenblock insbesondere auch für im Querschnitt rechteckig ausgestaltete Stromschienen. Insbesondere in dem Fall, dass in der Nutwand des Kathodenblocks zusätzlich eine sich in der Längsrichtung des Kathodenblocks horizontal erstreckenden Vertiefung vorgesehen ist, wird in der die Nut des Kathodenblocks begrenzenden Wand auch bei großen Temperaturänderungen eine mechanische Beschädigung des Kathodenblocks mit in die Nut eingesetzter und mit Gusseisen ummantelter Stromschiene, wie beispielsweise eine Rissbildung des Kathodenblocks, zuverlässig vermieden. Dabei wird durch die Verwendung einer Nut mit variabler Tiefe in der Längsrichtung des Kathodenblocks eine derart gleichmäßige Stromdichtever- teilung an der Kathodenblockoberfläche erreicht, dass bei dem Betrieb der den Kathodenblock umfassenden Elektrolysezelle ein übermäßiger Abtrag von Katho- denblockmaterial in denjenigen Bereichen wirksam vermieden wird, wo bei Verwendung eines Kathodenblocks mit in der Längsrichtung des Kathodenblocks gleicher Nuttiefe eine hohe lokale Stromdichte vorliegen würde. Durch ent- sprechende Anpassung der Nuttiefe kann die Stromdichteverteilung in breiten Grenzen modifiziert und vergleichmäßigt werden. Insgesamt wird somit auch bei großen bzw. starken Temperaturänderungen eine Kontrolle von - infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Gusseisen, Stromschiene und Kathodenblock auftretenden - Zugspannungen, Scherspannungen und Druck- Spannungen erreicht, welche eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit und eine exzellente mechanische Stabilität des Kathodenblocks auch mit in die Nut eingesetzter und mit Gusseisen ummantelter Stromschiene gewährleistet.
Um bei dem Elektrolysebetrieb eine besonders gleichmäßige vertikale Strom- dichteverteilung an der Kathodenblockoberfläche zu erreichen, wird in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, dass wenigstens eine der wenigstens einen Nut und bevorzugt alle der Nuten mit variierender Tiefe an ihren längsseitigen Enden eine geringere Tiefe aufweist bzw. aufweisen als in ihrer bzw. ihren Mitte(n). Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Verteilung des bei dem Elektrolysebetrieb zugeführten elektrischen Stroms über die gesamte Länge des Kathodenblocks erreicht, wodurch eine übermäßige elektrische Stromdichte an den längsseitigen Enden des Kathodenblocks und so ein vorzeitiger Verschleiß an den Enden des Kathodenblocks vermieden wird. Durch eine solche gleichmäßige Stromdichteverteilung über die Länge des Kathodenblocks werden zudem bei der Elektrolyse durch Wechselwirkung elektromagnetischer Felder hervorgerufene Bewegungen in der Aluminiumschmelze vermieden, wodurch es möglich wird, die Anode in einer geringeren Höhe über der Oberfläche der Aluminiumschmelze anzuordnen. Dadurch wird der elektrische Widerstand zwischen der Anode und der Aluminiumschmelze verringert und die Energieeffizienz der durchgeführten Schmelzflusselektrolyse erhöht. Ein weiterer besonderer Vorteil dieser Ausführungsform ist es, dass sich bei dieser Ausgestaltung die durch den wenigstens einen Vorsprung fixierte(n) ggf. mit Gusseisen umhüllte Stromschiene(n) während und nach der bei der Inbetriebnahme der Elektrolysezelle auftretenden Erhöhung der Temperatur in der horizontalen Richtung ausdehnt bzw. ausdehnen, infolge dessen die Stromschiene(n) jeweils an die die Nut an dieser Stelle begrenzende Bodenwand der Kathodenblocknut(en) angepresst wird bzw. werden, wodurch der Übergangswiderstand zwischen der mit Gusseisen ummantelten Stromschiene(n) und dem Kathodenblock verringert wird. Bei der vorstehenden Ausführungsform nimmt die Tiefe wenigstens einer der wenigstens einen Nut mit variierender Tiefe, in der Längsrichtung des Kathodenblocks gesehen, vorzugsweise von einem längsseitigen Ende bis zu der Mitte des Kathodenblocks zumindest im Wesentlichen monoton zu und nimmt diese von der Mitte zu dem anderen längsseitigen Ende des Kathodenblocks zumindest im Wesentlichen monoton ab, so dass sich, im Längsschnitt des Kathodenblocks gesehen, eine zumindest im Wesentlichen dreiecksförmige Nut ergibt. Dadurch werden die vorstehend genannten Vorteile in verstärktem Ausmaß erreicht. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die die wenigstens eine Nut mit variierender Tiefe begrenzende Wand eine Bodenwand und zwei Seitenwände, wobei an der Bodenwand wenigstens ein sich in die Nut hinein erstreckender Vorsprung vorgesehen ist, der sich vorzugs- weise vertikal in die wenigstens eine Nut hinein erstreckt. Auf diese Weise kann eine besonders gute Fixierung der Stromschiene in der Nut erreicht werden, und zwar bei gleichzeitig ausreichend hoher Beweglichkeit der Stromschiene in horizontaler Richtung, um auch bei großen Temperaturänderungen das Auftreten von Scherspannungen infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Gusseisen, Stromschiene und Kathodenblock zuverlässig zu vermeiden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der wenigstens eine Vorsprung bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform auf seiner der Bodenwand gegenüberliegenden Seite wenigstens eine Auflagefläche für wenigstens eine Stromschiene auf, welche zumindest abschnittsweise zumindest im Wesentlichen parallel, bevorzugt parallel, zu der Oberfläche der der Nut gegenüberliegenden Seite des Kathodenblocks, d.h. senkrecht zu dem unteren Ende der Seitenwände der die Nut des Kathodenblocks begrenzenden Wand, verläuft. Eine solche Auflagefläche eignet sich besonders gut zur Auflage einer Stromschiene oder zur Auflage von zwei Stromschienen.
Gute Ergebnisse werden diesbezüglich insbesondere erhalten, wenn wenigstens eine der wenigstens einen Auflagefläche des wenigstens einen Vorsprungs planar, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen rechteckig und parallel, besonders bevorzugt rechteckig und parallel, zu der Oberfläche der der Nut gegenüberliegenden Seite des Kathodenblocks verlaufend ausgestaltet ist.
Um eine genügend große Auflagefläche insbesondere auch für zwei aneinander angrenzende Endstücke zweier Stromschienen zu erreichen, wird es in Weiterbil- dung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, dass die der Bodenwand gegen- überliegende Seite des wenigstens einen Vorsprungs durch eine Auflagefläche begrenzt wird, welche vollständig planar, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen rechteckig und parallel, besonders bevorzugt rechteckig und parallel, zu der Oberfläche der der Nut gegenüberliegenden Seite des Kathodenblocks verlaufend ausgestaltet ist. Bei dieser Ausführungsform ist mithin die gesamte der Bodenwand des Kathodenblocks gegenüberliegende Fläche des Vorsprungs als Auflagefläche für ein oder zwei Endstücke einer oder zweier Stromschiene(n) ausgebildet. Die vorstehende Ausführungsform kann beispielsweise realisiert werden, indem der wenigstens eine Vorsprung, in der Längserstreckung des Kathodenblocks geschnitten gesehen, über seine gesamte Höhe zumindest im Wesentlichen rechteckig oder trapezförmig, bevorzugt rechteckig oder trapezförmig, ausgestaltet ist, wobei die der Bodenwand gegenüberliegende Seite des wenigstens einen Vorsprungs durch eine Auflagefläche begrenzt wird, welche planar, zumindest im Wesentlichen rechteckig und parallel, bevorzugt rechteckig und parallel, zu der Oberfläche der der Nut gegenüberliegenden Seite des Kathodenblocks verlaufend ausgestaltet ist. Vorzugsweise beträgt die, in der Längserstreckung des Kathodenblocks verlaufende, Ausdehnung der rechteckigen Auflagefläche 20 bis 600 mm, besonders bevorzugt 50 bis 400 mm, ganz besonders bevorzugt 100 bis 300 mm und höchst bevorzugt 150 bis 250 mm, wie etwa 200 mm, wohingegen die, in der Breitenerstreckung des Kathodenblocks verlaufende, Ausdehnung der rechteckigen Auf- lagefläche vorzugsweise wenigstens 50 %, weiter bevorzugt wenigstens 80 %, besonders bevorzugt wenigstens 90 % und ganz besonders bevorzugt 100 % der Breite der Nut beträgt, gemessen in der Ebene der rechteckigen Auflagefläche.
Gemäß einer zu der vorstehenden Ausführungsform alternativen und besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die der Boden- wand gegenüberliegende Seite des wenigstens einen Vorsprungs durch eine Fläche begrenzt wird, welche zwei, in der Längsrichtung des Kathodenblocks gesehen, äußere Abschnitte und einen dazwischen angeordneten mittleren Abschnitt umfasst, wobei die beiden äußeren Abschnitte jeweils eine Auflagefläche für eine Stromschiene ausbilden und jeweils planar, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen rechteckig und parallel, besonders bevorzugt rechteckig und parallel, zu der Oberfläche der der Nut gegenüberliegenden Seite des Kathodenblocks verlaufend ausgestaltet sind und sich, bezogen auf die Tiefe der Nut, auf derselben Höhe befinden, wohingegen der mittlere Abschnitt gegenüber den beiden äußeren Abschnitten, von der Bodenwand aus gesehen, in die Nut hinein erhaben ausgebildet ist. Diese Ausführungsform ist insbesondere für Kathodenblöcke bevorzugt, welche zur Aufnahme von zwei jeweils, bezogen auf die Länge des Kathodenblocks, Stromschienen, näherungsweise mit halber Länge, ausgelegt sind. Dies deshalb, weil durch die in dem mittleren Abschnitt des Vorsprungs vorgese- hen Erhebung die beiden angrenzenden und die Auflagefläche für jeweils ein Endstück einer Stromschiene ausbildenden äußeren Abschnitte des Vorsprungs durch eine sich in der Tiefenrichtung der Nut erstreckende Trennwand voneinander getrennt werden, so dass die Endstücke der beiden Stromschienen an jeweils gegenüberliegenden Seiten der Trennwand anliegen, wodurch die beiden Strom- schienen nicht nur in der vertikalen Richtung fixiert werden, sondern auch an diesen beiden Endstücken in horizontaler Richtung. Dadurch wird erreicht, dass sich die beiden Stromschienen im Fall einer Ausdehnung infolge einer Temperaturerhöhung in definierter Richtung, nämlich in der Richtung des Kathodenblockendes, ausdehnen. Dadurch werden die beiden ggf. mit Gusseisen umhüllten Strom- schienen während und nach der bei der Inbetriebnahme der Elektrolysezelle auftretenden Erhöhung der Temperatur in der horizontalen Richtung infolge der Ausdehnung in der Richtung des Kathodenblockendes an die die Nut an dieser Stelle begrenzende Bodenwand des Kathodenblocks angepresst, wodurch der Übergangswiderstand zwischen der mit Gusseisen ummantelten Stromschiene und dem Kathodenblock verringert wird. Um die vorstehend beschriebenen Vorteile in besonders hohem Ausmaß zu erreichen, ist es bevorzugt, dass der mittlere Abschnitt des Vorsprungs, in der Längsrichtung des Kathodenblocks geschnitten gesehen, rechteckig - also in der Form einer rechteckigen Nase - ausgestaltet ist, so dass zwischen den beiden äußeren Abschnitten und dem mittleren Abschnitt jeweils eine Stufe ausgebildet ist. Diese Stufe kann an dem Übergangsbereich von der Auflagefläche zu der Erhebung rechtwinklig oder auch abgerundet sein. Gute Ergebnisse werden insbesondere erhalten, wenn die Höhe der Stufen 10 bis 100 mm, bevorzugt 40 bis 80 mm und besonders bevorzugt 50 bis 70 mm, beträgt, wohingegen die, in der Breitenerstreckung des Kathodenblocks verlaufende, Ausdehnung der Stufen vorzugsweise wenigstens 50 %, weiter bevorzugt wenigstens 80 %, besonders bevorzugt wenigstens 90 % und ganz besonders be- vorzugt 100 % der Breite der Nut beträgt.
Die vorstehende Ausführungsform kann beispielsweise realisiert werden, indem der wenigstens eine Vorsprung, in der Längserstreckung des Kathodenblocks geschnitten gesehen, über 20% bis 80 % und bevorzugt über 30 bis 50 % seiner Höhe zumindest im Wesentlichen rechteckig oder trapezförmig, vorzugsweise rechteckig oder trapezförmig, ausgestaltet ist, wobei auf der der Bodenwand gegenüberliegende Seite dieses Abschnitts des Vorsprungs eine in der Längserstreckung des Kathodenblocks gesehen mittig angeordnete Erhebung bzw. Nase vorgesehen ist, welche sich über die restliche Höhe des Vorsprungs erstreckt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der wenigstens eine Vorsprung, bezogen auf die Längserstreckung des Kathodenblocks, an der Stelle angeordnet ist, an welcher die Nut die höchste Tiefe aufweist, wobei hier der Vorsprung selbst außer Acht gelassen wird. Wenn, was wie vorstehend dargelegt besonders bevorzugt ist, die Nut mit variierender Tiefe an ihren längsseitigen Enden eine geringere Tiefe aufweist als in ihrer Mitte und insbesondere die Tiefe der Nut, in der Längsrichtung des Kathodenblocks gesehen, von einem längsseitigen Ende bis zu der Mitte des Kathodenblocks zumindest im Wesentlichen kontinuierlich zunimmt und diese von der Mitte zu dem anderen längsseitigen Ende des Kathodenblocks zumindest im Wesentlichen monoton abnimmt, ist der wenigstens eine Vorsprung daher vorzugsweise, bezogen auf die Längserstreckung des Kathodenblocks, mittig angeordnet. Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass sich der wenigstens eine Vorsprung über wenigstens 50 %, bevorzugt über wenigstens 80 %, besonders bevorzugt über wenigstens 90 % und ganz besonders bevorzugt über die gesamte Breite der Nut erstreckt. Dadurch wird zum einen eine ausreichende mechanische Stabilität des Vorsprungs erreicht und zum anderen erreicht, dass die Strom- schiene(n) mit ihrem bzw. ihren Endstück(en) über zumindest einen Großteil oder deren gesamte Breite auf der durch den Vorsprung ausgebildeten Auflageflä- che(n) aufliegen.
Grundsätzlich kann der wenigstens eine Vorsprung aus jedem beliebigen Material zusammengesetzt sein, wie beispielsweise aus Metall. Allerdings ist es bevorzugt, dass der wenigstens eine Vorsprung aus einem Material zusammengesetzt ist, welches den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist wie das Material des übrigen Kathodenblocks. Besonders bevorzugt besteht der wenigstens eine Vorsprung aus dem gleichen Material wie der restliche Teil des Kathodenblocks.
Erfindungsgemäß ist der Kathodenblock auf Basis von Kohlenstoff und/oder Graphit zusammengesetzt. Gute Ergebnisse im Hinblick auf eine ausreichend hohe elektrische Leitfähigkeit und eine ausreichend hohe Verschleißbeständigkeit werden dabei insbesondere erhalten, wenn der wenigstens eine Vorsprung und der restliche Teil des Kathodenblocks aus amorphen, graphitischen und/oder graphi- tierten Kohlenstoff zusammengesetzt sind.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird es vorgeschlagen, dass der we- nigstens eine Vorsprung und der Rest des Kathodenblocks monolithisch, d.h. einstückig, sind. Dadurch wird eine besonders hohe mechanische Stabilität der Verbindung des Vorsprungs zu dem restlichen Teil des Kathodenblocks erreicht.
Alternativ dazu kann der wenigstens eine Vorsprung an der Bodenwand des Kathodenblocks auch mit einem Verbindungsmittel verbunden sein. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem der wenigstens eine Vorsprung über ein Klebemittel wie beispielsweise Kunstharz, Kitt, Teer oder ähnliche Stoffe oder eine beliebige Mischung der vorstehenden Stoffe, an den restlichen Teil des Kathodenblocks angeklebt wird oder mit einem Befestigungsmittel mechanisch mit dem restlichen Teil des Kathodenblocks verbunden wird.
Zudem betrifft die vorliegende Erfindung eine Kathodenanordnung, welche wenigstens einen zuvor beschriebenen Kathodenblock enthält, wobei in wenigstens einer der wenigstens einen Nut mit variierender Tiefe des wenigstens einen Ka- thodenblocks wenigstens eine Stromschiene vorgesehen ist, welche vorzugsweise zumindest bereichsweise eine Umhüllung aus Gusseisen aufweist, wobei die ggf. mit Gusseisen umhüllte Stromschiene zumindest auf einem Abschnitt des wenigstens einen Vorsprungs aufliegt. Vorzugsweise umfasst die Kathodenanordnung wenigstens einen Kathodenblock, wobei in wenigstens einer der wenigstens einen Nut mit variierender Tiefe des wenigstens einen Kathodenblocks zwei vorzugsweise zumindest bereichsweise eine Umhüllung aus Gusseisen aufweisende Stromschienen vorgesehen sind, welche jeweils mit einem ihrer Endstücke zumindest auf einem Abschnitt des wenigstens einen Vorsprungs aufliegen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die wenigstens eine Stromschiene zumindest abschnittsweise und besonders bevorzugt vollständig mit Gusseisen umhüllt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Kathodenanordnung, welche wenigstens einen zuvor beschriebenen Kathodenblock oder zumindest eine zuvor beschriebene Kathodenanordnung umfasst. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines zuvor beschriebenen Kathodenblocks, einer zuvor beschriebenen Kathodenanordnung oder einer zuvor beschriebenen Kathodenanordnung zur Durchführung einer Schmelzflusselektrolyse zur Herstellung von Metall, und zwar bevorzugt zur Herstellung von Aluminium.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt eines Ausschnitts einer Aluminium-Elektrolysezelle mit einer Kathodenanordnung gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 einen Längsschnitt der Kathodenanordnung der in der Fig. 1 gezeigten Aluminium-Elektrolysezelle, Fig. 3 einen Längsschnitt eines Ausschnitts einer Aluminium-Elektrolyse- zelle mit einer Kathodenanordnung gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, Fig. 4 einen Querschnitt der Kathodenanordnung der in der Fig. 3 gezeigten Aluminium-Elektrolysezelle,
Fig. 5a-d beispielhafte Querschnitte von Vertiefungen, die in einer Nut eines erfindungsgemäßen Kathodenblocks vorgesehen sind,
Fig. 6 einen Längsschnitt eines Kathodenblocks gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7 einen Längsschnitt eines Kathodenblocks gemäß eines vierten Aus- führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung und
In der Fig. 1 ist im Querschnitt ein Ausschnitt einer Aluminium-Elektrolysezelle 10 mit einer Kathodenanordnung 12 gezeigt, die gleichzeitig den Boden einer Wanne für eine während des Betriebs der Elektrolysezelle 10 erzeugte Aluminium- schmelze 14 und für eine oberhalb der Aluminiumschmelze 14 befindliche Kryo- lith-Aluminiumoxid-Schmelze 16 bildet. Mit der Kryolith-Aluminiumoxid-Schmelze 16 steht eine Anode 18 in Kontakt. Seitlich wird die durch den unteren Teil der Aluminium-Elektrolysezelle 10 gebildete Wanne durch eine in der Fig. 1 nicht dargestellte Auskleidung aus Kohlenstoff und/oder Graphit begrenzt.
Die Kathodenanordnung 12 umfasst mehrere Kathodenblöcke 20, die jeweils über eine in eine zwischen den Kathodenblöcken 20 angeordnete Stampfmassenfuge 22 eingefügte Stampfmasse 24 miteinander verbunden sind. Ein Kathodenblock 20 umfasst dabei zwei an seiner Unterseite angeordnete Nuten 26 mit einem rechtwinkligen, nämlich im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt, wobei in jeder Nut 26 jeweils eine Stromschiene 28 aus Stahl mit ebenfalls rechtwinkligem Querschnitt aufgenommen ist.
Die Nuten 26 werden jeweils durch zwei Seitenwände 32 und eine Bodenwand 34 des Kathodenblocks 20 begrenzt, wobei in jeder der Seitenwände 32 eine sich im Wesentlichen senkrecht in die Seitenwand 32 hinein erstreckende Vertiefung 36 mit annähernd halbkreisförmigem Querschnitt vorgesehen ist. Jede Vertiefung 36 wird jeweils durch einen oberen und einen unteren Übergangsbereich 37 des Kathodenblocks 20 begrenzt. Die Übergangsbereiche 37 sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel winklig mit einem Winkel α zwischen dem angrenzenden
Abschnitt der Nutwand und der Wand der Vertiefung von 90 Grad ausgebildet. Der Zwischenraum zwischen der Stromschiene 28 und der Nut 26 ist dabei jeweils mit Gusseisen 38 ausgegossen. Dabei bildet das Gusseisen 38 eine Umhüllung 39 für die Stromschiene 28 und steht mit der Stromschiene 28 in stoffschlüssiger Verbin- dung.
Darüber hinaus bildet das in den Vertiefungen 36 aufgenommene Gusseisen 38 mit dem die Vertiefung 36 begrenzenden Material des Kathodenblocks 20 jeweils eine formschlüssige Verbindung, die eine Bewegung der mit dem Gusseisen 38 verbundenen Stromschiene 28 in Richtung des Pfeils 40 verhindert.
In der Fig. 1 ist konkret der Querschnitt der Kathodenanordnung 12 an einem längsseitigen Ende des Kathodenblocks 20 gezeigt. Die Tiefe der Nut 26 des Kathodenblocks 20 variiert dabei über die Länge der Nut 26. Der Nutquerschnitt im Bereich der - bezogen auf die Längsrichtung des Kathodenblocks - Mitte der Nut 26 ist in der Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie 42 angedeutet. Der Unterschied zwischen der Nuttiefe an den längsseitigen Enden der Nut 26 und in der - bezogen auf die Längsrichtung des Kathodenblocks - Mitte der Nut 26 beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 5 cm. Dabei beträgt die Tiefe der Nut 26 an den beiden längsseitigen Enden der Nut 26 etwa 16 cm, wohingegen die Tiefe der Nut 26 in der - bezogen auf die Längsrichtung des Kathodenblocks - Mitte der Nut 26 etwa 21 cm beträgt. Die Breite 44 jeder Nut 26 ist über die gesamte Nutlänge im Wesentlichen konstant und beträgt etwa 15 cm, wohingegen die Breite 46 der Kathodenblöcke 20 jeweils etwa 42 cm beträgt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind mehrere Anoden 18 und mehrere Kathodenblöcke 20 derart übereinander angeordnet, dass jede Anode 18 in der Breite zwei nebeneinander angeordnete Kathodenblöcke 20 abdeckt und in der Länge die Hälfte eines Kathodenblockes 20 abdeckt, wobei jeweils zwei neben- einander angeordnete Anoden 18 die Länge eines Kathodenblockes 20 überdecken.
Die Fig. 2 zeigt den in der Fig. 1 dargestellten Kathodenblock 20 im Längsschnitt. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, läuft die in ihrem Längsschnitt betrachtete Nut 26 zur Mitte des Kathodenblocks 20 hin in der Form eines Dreiecks zu, wodurch eine im Wesentlichen gleichmäßige elektrische vertikale Stromdichte über die gesamte Kathodenlänge hinweg gewährleistet wird. Die Vertiefung 36 verläuft dabei wie in der Fig. 2 durch die entsprechend gekennzeichnete Linie angedeutet parallel zu der horizontalen Richtung, d.h. parallel zu der Oberfläche der der Nut 26 gegen- überliegenden Seite des Kathodenblocks 20. Die in der Fig. 2 der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte Stromschiene 28 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel barrenförmig ausgebildet und weist einen rechtwinkligen Längsschnitt auf, so dass zwischen der Stromschiene und dem Nutboden 34 ein zur Mitte der Nut 26 hin größer werdender Zwischenraum besteht, der entweder durch Gusseisen 38 oder durch zusätzliche mit der Stromschiene 28 verbundene Metallplatten ausgefüllt sein kann.
Die in den Fig. 3 und 4 im Längsschnitt und Querschnitt gezeigte Kathodenanordnung und Kathodenblock gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorlie- genden Erfindung unterscheidet sich von der in den Fig. 1 und 2 gezeigten da- durch, dass in dem Kathodenblock 20 nur eine Nut 26 vorgesehen ist, welche zwei Vertiefungen 36,36' aufweist.
Ferner zeigen die Fig. 5a bis d beispielhafte Vertiefungen 36, die in einer Nut 26 eines erfindungsgemäßen Kathodenblocks 20 vorgesehen sind, im Querschnitt. Dabei weisen die Vertiefungen 36 jeweils einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt (Fig. 5a), einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt (Fig. 5b) oder einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt (Fig. 5c) auf. Der Winkel α der Übergangsbereiche 37 zwischen der Wand der Vertiefung 36 und dem an- grenzenden Abschnitt der Nutwand 32, von der Innenseite des Kathodenblocks 20 aus gesehen, beträgt dabei in Fig. 5a etwa 90 Grad, in der Fig. 5b etwa 120 Grad und in der Fig. 5c etwa 125 Grad. Die Fig. 5d zeigt eine Ausgestaltung, bei der mehrere wie in der Fig. 5c gezeigte Vertiefungen 36 mit dreieckigem Querschnitt in Tiefenrichtung der Nut 26 aufeinander folgend angeordnet sind, um eine beson- ders zuverlässige Halterung einer eingesetzten Stromschiene 28 zu bewirken. Die Übergangsbereiche 48 zwischen zwei aneinander angrenzenden Vertiefungen 36 weisen dabei zwischen den Wänden von zwei aneinander angrenzenden Vertiefungen 36, von der Innenseite des Kathodenblocks 20 aus gesehen, einen Winkel ß von etwa 70 Grad auf. Die in den Fig. 5a bis d gezeigten Vertiefungen 36 erstre- cken sich jeweils senkrecht in die die Nut 26 begrenzende Seitenwand 32 des Kathodenblocks 20, so dass sie mit in den Vertiefungen 36 aufgenommenem Gusseisen eine Fixierung bilden, die in Tiefenrichtung der Nut 26 wirksam ist und eine ungewollte Bewegung der Stromschiene 28 parallel zu der Tiefenrichtung der Nut 26 nach dem Vergießen der Stromschiene 28 mit Gusseisen 38 verhindert, aber eine horizontale Bewegung der mit Gusseisen ummantelten Stromschiene - beispielsweise infolge einer Ausdehnung der mit Gusseisen ummantelten Stromschiene infolge eine großen Temperaturänderung - zulässt.
In der Fig. 6 ist ein Kathodenblock 20 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt dargestellt, und zwar im Unterschied zu den in den Fig. 1 bis 4 dargestellten auf dem Kopf stehend, bezogen auf den späteren Einbau in der Elektrolysezelle, um die Anordnung während des Ein- gießens mit flüssigen Gusseisen zu verdeutlichen. Dieser Kathodenblock 20 unterscheidet sich von den in den Fig. 1 bis 4 dargestellten dadurch, dass dieser keine Vertiefung in der die Nut 26 begrenzenden Wand aufweist. Anstelle dessen weist dieser Kathodenblock 20 in seiner Nut 26 einen Vorsprung 50, welcher bezogen auf die Längsrichtung des Kathodenblocks 20 mittig angeordnet ist und, in der Längsrichtung des Kathodenblocks geschnitten gesehen, trapezförmig ausgestaltet ist. Dabei ist die die der Bodenwand 34 des Kathodenblocks 20 gegen- überliegende Seite des Vorsprungs 50 begrenzende Fläche planar, rechteckig und parallel zu der Oberfläche der der Nut gegenüberliegenden Seite des Kathodenblocks verlaufend ausgestaltet und bildet dadurch eine Auflagefläche für die Endstücke zweier Stromschienen 28. Selbstverständlich kann bzw. können an wenigstens einer oder an beiden der die Nut 26 begrenzenden Seitenwände des Kathodenblocks 20 auch jeweils eine Vertiefung, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, oder zwei Vertiefungen, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, vorgesehen sein.
Zudem ist in der Fig. 7 ein Kathodenblock 20 gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt dargestellt, und zwar wie- derum im Unterschied zu dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten auf dem Kopf stehend. Dieser Kathodenblock 20 unterscheidet sich von dem in der Fig. 6 dargestellten dadurch, dass der hier schraffiert dargestellte Vorsprung 50 nicht, in der Längsrichtung des Kathodenblocks geschnitten gesehen, trapezförmig ausgestaltet ist, sondern in seinem unteren Teil rechteckig ausgestaltet ist, wobei auf der der Bodenwand 34 des Kathodenblock 20 gegenüberliegende Seite dieses Teils des Vorsprungs 50 eine in der Längserstreckung des Kathodenblocks 20 gesehen mittig angeordnete Nase 54 vorgesehen ist, welche sich über die restliche Höhe des Vorsprungs 50 erstreckt. Mit anderen Worten ist die der Bodenwand 34 gegenüberliegende Seite des wenigstens einen Vorsprungs 50 durch eine Fläche begrenzt, welche zwei, in der Längsrichtung des Kathodenblocks gesehen, äußere Abschnitte 52, 52' und einen dazwischen angeordneten mittleren Abschnitt 54 umfasst, wobei die beiden äußeren Abschnitte 52, 52' jeweils eine Auflagefläche für eine Stromschiene 28 ausbilden und jeweils planar, rechteckig und parallel zu der Oberfläche der der Nut 26 gegenüberliegenden Seite des Kathodenblocks 20 verlaufend ausgestaltet sind und sich, bezogen auf die Tiefe der Nut 26, auf derselben Höhe befinden, wohingegen der mittlere Abschnitt 54 gegenüber den beiden äußeren Abschnitten 52, 52', von der Bodenwand 34 aus gesehen, in die Nut 26 hinein erhaben ausgebildet ist. Dabei ist der mittlere Abschnitt 54, in der Längsrichtung des Kathodenblocks 20 geschnitten gesehen, rechteckig ausgestaltet ist, so dass zwischen den beiden äußeren Abschnitten 52,52' und dem mittleren Abschnitt 54 jeweils eine Stufe ausgebildet ist. Selbstverständlich kann bzw. können an wenigstens einer oder an beiden der die Nut 26 begrenzenden Seitenwände des Kathodenblocks 20 auch jeweils eine Vertiefung, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, oder zwei Vertiefungen, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste
10 Aluminium-Elektrolysezelle
12, 12' Kathodenanordnung
14 Aluminiumschmelze
16 Kryolith-Aluminiumoxid -Schmelze
18 Anode
20 Kathodenblock
22 Stampfmassenfuge
24 Stampfmasse
26 Nut
28 Stromschiene
32 Seitenwand
34 Bodenwand
36, 36' Vertiefung
37 Übergangsbereich zwischen der Wand der Vertiefung und dem angrenzenden Abschnitt der Nutwand
38 Gusseisen
39 Umhüllung
40 Pfeil
42 gestrichelte Linie
44 Breite der Nut 26
46 Breite des Kathodenblocks 20
48 Übergangsbereich zwischen zwei aneinander angrenzenden Vertiefungen
50 Vorsprung
52, 52' äußerer Abschnitt des Vorsprungs
54 mittlerer Abschnitt des Vorsprungs/Nase Winkel zwischen der Wand der Vertiefung und dem angrenzenden Abschnitt der Nutwand
Winkel zwischen den Wänden von zwei aneinander angrenzenden Vertiefungen

Claims

Patentansprüche
Kathodenblock (20) für eine Aluminium-Elektrolysezelle auf Basis von Kohlenstoff und/oder Graphit, wobei der Kathodenblock (20) wenigstens eine sich in der Längsrichtung des Kathodenblocks (20) erstreckende Nut (26) zur Aufnahme wenigstens einer Stromschiene (28) aufweist, wobei wenigstens eine der wenigstens einen Nut (26) eine, über die Länge des Kathodenblocks (20) gesehen, variierende Tiefe aufweist, wobei in der die wenigstens eine Nut (26) mit variierender Tiefe begrenzenden Wand (32, 34) des Kathodenblocks (20) wenigstens eine Vertiefung (36, 36') vorgesehen ist, welche sich in der Längsrichtung des Kathodenblocks (20) horizontal erstreckt.
Kathodenblock (20) nach Anspruch 1 ,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
wenigstens eine der wenigstens einen Nut (26) mit variierender Tiefe an ihren längsseitigen Enden eine geringere Tiefe aufweist als in ihrer Mitte.
Kathodenblock (20) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
die die wenigstens eine Nut (26) mit variierender Tiefe begrenzende Wand (32, 34) eine Bodenwand (34) und zwei Seitenwände (32) umfasst, wobei jede Seitenwand (32) jeweils wenigstens eine Vertiefung (36, 36') aufweist, welche sich in der Längsrichtung des Kathodenblocks (20) horizontal erstreckt.
4. Kathodenblock (20) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens eine der wenigsten einen Vertiefung (36, 36') durchgehend über wenigstens 60 % der gesamten Länge der wenigstens einen Nut (26) erstreckt.
Kathodenblock (20) nach Anspruch 4,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass
wenigstens eine der wenigstens einen Vertiefung (36, 36') eine Tiefe von 0,5 mm bis 40 mm aufweist.
Kathodenblock (20) nach Anspruch 5,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass
wenigstens eine der wenigstens einen Vertiefung (36, 36') eine auf die Höhe des Kathodenblocks (20) bezogene Öffnungsbreite von 2 mm bis 40 mm aufweist.
Kathodenanordnung, welche wenigstens einen Kathodenblock (20) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6 enthält, wobei in wenigstens einer der wenigstens einen Nut (26) mit variierender Tiefe des wenigstens einen Kathodenblocks (20) wenigstens eine Stromschiene (28) vorgesehen ist, welche zumindest bereichsweise eine Umhüllung (39) aus Gusseisen (38) oder Stampfmasse aufweist, welche zumindest abschnittsweise in die wenigstens eine Vertiefung (36, 36') eingreift.
Kathodenblock (20) für eine Aluminium-Elektrolysezelle auf Basis von Kohlenstoff und/oder Graphit der wenigstens eine sich in der Längsrichtung des Kathodenblocks (20) erstreckende Nut (26) zur Aufnahme von wenigstens einer Stromschiene (28) aufweist, wobei wenigstens eine der wenigstens einen Nut (26) eine über die Länge des Kathodenblocks (20) gesehen variierende Tiefe aufweist, wobei diese Nut (26) von einer Wand (32, 34) be- grenzt ist, wobei an der Wand (32, 34) wenigstens ein sich in die Nut (26) hinein erstreckender Vorsprung (50) vorgesehen ist.
Kathodenblock (20) nach Anspruch 8,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Wand (32, 34) eine Bodenwand (34) und zwei Seitenwände (32) um- fasst, wobei an der Bodenwand (34) wenigstens ein sich in die Nut (26) hinein erstreckender Vorsprung (50) vorgesehen ist, der sich vorzugsweise vertikal in die wenigstens eine Nut (26) hinein erstreckt.
Kathodenblock (20) nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
der wenigstens eine Vorsprung (50) auf seiner der Bodenwand (34) gegenüberliegenden Seite wenigstens eine Auflagefläche für wenigstens eine Stromschiene (28) aufweist, welche zumindest abschnittsweise im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche der der Nut (26) gegenüberliegenden Seite des Kathodenblocks (20) verläuft.
Kathodenblock (20) nach Anspruch 10,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
die der Bodenwand (34) gegenüberliegende Seite des wenigstens einen Vorsprungs (50) durch eine Fläche begrenzt wird, welche zwei, in der Längsrichtung des Kathodenblocks gesehen, äußere Abschnitte (52, 52') und einen dazwischen angeordneten mittleren Abschnitt (54) umfasst, wobei die beiden äußeren Abschnitte (52, 52') jeweils eine Auflagefläche für eine Stromschiene (28) ausbilden und jeweils planar, zumindest im Wesentlichen rechteckig und parallel zu der Oberfläche der der Nut (26) gegenüberliegenden Seite des Kathodenblocks (20) verlaufend ausgestaltet sind und sich, bezogen auf die Tiefe der Nut (26), auf derselben Höhe befinden, wohingegen der mittlere Abschnitt (54) gegenüber den beiden äuße- ren Abschnitten (52, 52'), von der Bodenwand (34) aus gesehen, in die Nut (26) hinein erhaben ausgebildet ist.
12. Kathodenblock (20) nach Anspruch 11 ,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
der mittlere Abschnitt (54), in der Längsrichtung des Kathodenblocks (20) geschnitten gesehen, rechteckig ausgestaltet ist, so dass zwischen den beiden äußeren Abschnitten (52, 52') und dem mittleren Abschnitt (54) jeweils eine Stufe ausgebildet ist.
13. Kathodenblock (20) nach Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine Vorsprung (50), bezogen auf die Längserstreckung des Kathodenblocks (20), an der Stelle angeordnet ist, an welcher die Nut (26) die höchste Tiefe aufweist.
14. Kathodenblock (20) nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine Vorsprung (50) aus dem gleichen Material wie der übrige Teil des Kathodenblocks (20) zusammengesetzt ist.
15. Verwendung eines Kathodenblocks (20) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 8 bis 14 oder einer Kathodenanordnung (12) nach Anspruch 7 zur Durchführung einer Schmelzflusselektrolyse zur Herstellung von Metall, bevorzugt zur Herstellung von Aluminium.
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CH544578A (de) * 1973-02-09 1973-11-30 Alusuisse Elektrodenblock für eine Elektrolysezelle mit einem Stromleit-Barren in einer Nut des Elektrodenblockes
FR2318244A1 (fr) * 1975-07-17 1977-02-11 Savoie Electrodes Refactaires Procede de jonction de barres metalliques avec des blocs de carbone
ATE6273T1 (de) * 1980-11-19 1984-03-15 Schweizerische Aluminium Ag Verankerung fuer einen kathodenbarren.
GB8331769D0 (en) * 1983-11-29 1984-01-04 Alcan Int Ltd Aluminium reduction cells
DE602006020410D1 (de) * 2006-04-13 2011-04-14 Sgl Carbon Se Kathode zur Aluminiumelektrolyse mit nicht ebenen Rilledesign
RU2401887C1 (ru) * 2009-07-20 2010-10-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" Катодное устройство алюминиевого электролизера
DE102011004009A1 (de) * 2011-02-11 2012-08-16 Sgl Carbon Se Kathodenanordnung und Kathodenblock mit einer eine Führungsvertiefung aufweisenden Nut
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