Claims (17)
1. Катод (10) ячейки электролизера для получения алюминия из его оксида в электролитической ванне, с технологической стороной (10о), которая в эксплуатационном режиме обращена к электролитической ванне (20'), причем катод (10) выполнен слоистым, с содержащим технологический материал (12') технологическим слоем (12), который частично или полностью образует технологическую сторону (10о) катода (10), и с токопередающим слоем (11), содержащим токопередающий материал (11'), причем технологический материал (12') является более устойчивым к абразивному износу, чем токопередающий материал (11'), причем токопередающий материал (11') имеет более высокую электрическую проводимость, чем технологический материал (12'), и, причем технологическая сторона (10о) выполнена профилированной посредством одного или нескольких углублений (10а) и/или выступов (10е).1. The cathode (10) of the cell of the electrolyzer for producing aluminum from its oxide in an electrolytic bath, with the technological side (10 °), which in operating mode is facing the electrolytic bath (20 '), and the cathode (10) is layered, containing technological material (12 ') the technological layer (12), which partially or fully forms the technological side (10 °) of the cathode (10), and with the current-transmitting layer (11) containing the current-transmitting material (11'), and the technological material (12 ') is more abrasion resistant than okoperodyaschaya material (11 '), moreover, the conductive material (11') has a higher electrical conductivity than the technological material (12 '), and, moreover, the technological side (10o) is formed by one or more recesses (10A) and / or protrusions (10e).
2. Катод (10) по п. 1, в котором технологический слой (12) и, в частности, технологический материал (12'), выполнен аморфным, в частности, содержащим углеродный материал или состоящим из него или на его основе, и/или на основе кальцинированного антрацита, предпочтительно с вертикальным удельным электрическим сопротивлением при комнатной температуре в диапазоне от около 23 Ом·мкм до около 40 Ом·мкм, предпочтительно в диапазоне от около 25 Ом·мкм до около 35 Ом·мкм.2. The cathode (10) according to claim 1, in which the technological layer (12) and, in particular, the technological material (12 '), is made amorphous, in particular, containing carbon material or consisting of or based on it, and / or based on calcined anthracite, preferably with a vertical electrical resistivity at room temperature in the range of from about 23 ohm to about 40 ohm, preferably in the range of about 25 ohm to about 35 ohm.
3. Катод (10) по любому из пп. 1 или 2, в котором токопередающий слой (11) и, в частности, токопередающий материал (11'), выполнен содержащим углеродный материал или состоящим из него или на его основе, в частности, в графитовой форме содержащим графит или состоящим из него, и/или из графитового материала, предпочтительно с вертикальным удельным электрическим сопротивлением при комнатной температуре в диапазоне от около 14 Ом·мкм до около 20 Ом·мкм, дополнительно предпочтительно в диапазоне от около 16 Ом·мкм до около 18 Ом·мкм.3. The cathode (10) according to any one of paragraphs. 1 or 2, in which the conductive layer (11) and, in particular, the conductive material (11 ') is made containing or consisting of carbon material or based on it, in particular in graphite form containing or consisting of graphite, and / or of graphite material, preferably with a vertical electrical resistivity at room temperature in the range of about 14 Ohm · μm to about 20 Ohm · μm, further preferably in the range of about 16 Ohm · μm to about 18 Ohm · μm.
4. Катод (10) по п. 1, в котором углубления (10а) образованы в технологической стороне (10о) или на ней из углублений (12а) в технологическом слое (12) и, в частности, в технологическом материале (12'), и/или причем выступы (10е) образованы в технологической стороне (10о) или на ней из выступов (12е) в технологическом слое (12) и, в частности, в технологическом материале (12').4. The cathode (10) according to claim 1, in which the recesses (10a) are formed in the technological side (10o) or on it from the recesses (12a) in the technological layer (12) and, in particular, in the technological material (12 ') , and / or wherein the protrusions (10e) are formed on the technological side (10o) or on it from the protrusions (12e) in the technological layer (12) and, in particular, in the technological material (12 ').
5. Катод (10) по п. 4, в котором технологическая сторона (10о) участками является планарной, и, в частности, углубления (10а) и/или выступы (10е) в поперечном сечении по существу являются прямоугольными, квадратными, дугообразными, в форме круговых сегментов, трапециевидными или треугольными.5. The cathode (10) according to claim 4, in which the technological side (10 °) of the sections is planar, and, in particular, the recesses (10a) and / or protrusions (10e) in the cross section are essentially rectangular, square, arcuate, in the form of circular segments, trapezoidal or triangular.
6. Катод (10) по п. 5, в котором технологический слой (12) размещен непосредственно на токопередающем слое (11), и, в частности, граничная поверхность между технологическим слоем (12) и токопередающим слоем (11), то есть, нижняя сторона (12u) технологического слоя (12) и верхняя сторона (11о) токопередающего слоя (11), выполнены планарными.6. The cathode (10) according to claim 5, in which the technological layer (12) is placed directly on the current-transmitting layer (11), and, in particular, the boundary surface between the technological layer (12) and the current-transmitting layer (11), that is, the lower side (12u) of the process layer (12) and the upper side (11o) of the current-transmitting layer (11) are planar.
7. Катод (10) по п. 6, в котором глубина «ta» углубления (10а, 12а) и ширина «ba» углубления (10а, 12а) принимают значения с соотношением в диапазоне от около 1:3 до около 1:1, и предпочтительно с соотношением в диапазоне от около 1:2 до около 1:1, чтобы приблизительно удовлетворялось отношение (1)7. The cathode (10) according to claim 6, in which the depth "ta" of the recess (10a, 12a) and the width "ba" of the recess (10a, 12a) take values with a ratio in the range from about 1: 3 to about 1: 1 , and preferably with a ratio in the range of from about 1: 2 to about 1: 1, so that approximately (1) is satisfied
1:3≤ta : ba≤1:1 (1)1: 3≤ta: ba≤1: 1 (1)
и, в частности, отношение (1')and, in particular, the ratio (1 ')
1:2≤ta : ba≤1:1 (1'),1: 2≤ta: ba≤1: 1 (1 '),
причем высота «he» выступа (10е, 12е) и ширина «be» выступа (10е, 12е) имеют или принимают значения с соотношением в диапазоне от около 1:2 до около 2:1, и предпочтительно с соотношением в области около 1:1, чтобы приблизительно удовлетворялось отношение (2)moreover, the height "he" of the protrusion (10E, 12E) and the width "be" of the protrusion (10E, 12E) have or take values with a ratio in the range from about 1: 2 to about 2: 1, and preferably with a ratio in the region of about 1: 1, so that approximately (2) is satisfied
1:2≤he : be≤2:1 (2)1: 2≤he: be≤2: 1 (2)
и, в частности, отношение (2')and, in particular, the ratio (2 ')
he : be≈1:1 (2'),he: be≈1: 1 (2 '),
и/или причем ширина «ba» углубления (10а, 12а) и ширина «be» выступа (10е, 12е) принимают значения с соотношением в диапазоне от около 1:1 до около 4:1, чтобы приблизительно удовлетворялось отношение (3)and / or wherein the width “ba” of the recess (10a, 12a) and the width “be” of the protrusion (10e, 12e) take values with a ratio in the range from about 1: 1 to about 4: 1, so that the ratio (3) is approximately satisfied
1:1≤ba : be≤4:1 (3).1: 1≤ba: be≤4: 1 (3).
8. Катод (10) по п. 7, в котором глубина (ta) углубления (10а, 12а) имеет значения в диапазоне от около 100 мм до около 250 мм, предпочтительно в диапазоне около 100 мм, ширина (ba) углубления (10а, 12а) имеет значения в диапазоне от около 140 мм до около 200 мм, высота (he) выступа (10е, 12е) имеет значения в диапазоне от около 100 мм до около 250 мм, предпочтительно в диапазоне около 100 мм, и/или ширина (be) выступа (10е, 12е) имеет значения в диапазоне от около 100 мм до около 200 мм, предпочтительно в диапазоне около 100 мм.8. The cathode (10) according to claim 7, in which the depth (ta) of the recess (10a, 12a) has values in the range from about 100 mm to about 250 mm, preferably in the range of about 100 mm, the width (ba) of the recess (10a) 12a) has values in the range of about 140 mm to about 200 mm, the height (he) of the protrusion (10e, 12e) has values in the range of about 100 mm to about 250 mm, preferably in the range of about 100 mm, and / or width (be) of the protrusion (10e, 12e) has values in the range of about 100 mm to about 200 mm, preferably in the range of about 100 mm.
9. Катод (10) по п. 8, в котором катод включает в себя многочисленные катодные блоки (10'), в частности, выполнен из многочисленных катодных блоков (10'), причем катодные блоки (10'), в частности, выполнены геометрически и/или структурно одинаковыми или одинаково действующими, и/или в отношении технологической стороны (10о) и/или токоприемной стороны (10u) размещены латерально смежными друг с другом.9. The cathode (10) according to claim 8, in which the cathode includes multiple cathode blocks (10 '), in particular, made of numerous cathode blocks (10'), and the cathode blocks (10 '), in particular, are made geometrically and / or structurally identical or equally acting, and / or with respect to the technological side (10 °) and / or the current-receiving side (10u) are laterally adjacent to each other.
10. Катод (10) по п. 9, в котором технологическая сторона (10о), по меньшей мере, на одном катодном блоке (10'), в частности, на всех катодных блоках (10'), выполнена профилированной с одним или несколькими углублениями (10а) и/или выступами (10е).10. The cathode (10) according to claim 9, in which the technological side (10 °), at least on one cathode block (10 '), in particular, on all cathode blocks (10'), is profiled with one or more recesses (10a) and / or protrusions (10e).
11. Катод (10) по п. 10, в котором непосредственно смежные друг с другом катодные блоки (10') имеют контактный и компенсационный участок (40) между ними, который выполнен и предусмотрен для механического разделения, в частности, для восприятия термомеханических напряжений, в частности, в каждом случае в виде рабочего шва (40').11. The cathode (10) according to claim 10, in which directly adjacent to each other the cathode blocks (10 ') have a contact and compensation section (40) between them, which is made and provided for mechanical separation, in particular, for the perception of thermomechanical stresses in particular, in each case, in the form of a working seam (40 ').
12. Катод (10) по п. 11, в котором выступы (10е, 12е) на технологической стороне (10о) и, в частности, в технологическом слое (12) и технологическом материале (12'), выполнены как гребни, ребра или перегородки (12f), в частности, по существу прямоугольными в поперечном сечении, в виде выпуклых участков, в виде волнообразных участков, в виде участков с призматической формой, в частности, с треугольной или трапециевидной базовой поверхностью, и/или в виде их комбинаций.12. The cathode (10) according to claim 11, in which the protrusions (10e, 12e) on the technological side (10 °) and, in particular, in the technological layer (12) and technological material (12 ') are made as ridges, ribs or partitions (12f), in particular, essentially rectangular in cross section, in the form of convex sections, in the form of wavy sections, in the form of sections with a prismatic shape, in particular with a triangular or trapezoidal base surface, and / or in the form of combinations thereof.
13. Катод (10) по п. 12, в котором предусмотренные выступы (10е, 12е) и/или углубления (10а, 12а) имеют переменное поперечное сечение вдоль направления их продольной протяженности, в частности, переменную высоту (he) или, соответственно, глубину (ta).13. The cathode (10) according to claim 12, wherein the provided protrusions (10e, 12e) and / or recesses (10a, 12a) have a variable cross section along the direction of their longitudinal extension, in particular, a variable height (he) or, respectively depth (ta).
14. Устройство (100) для получения алюминия на основе электролиза расплавленных сред, с анодной системой (30), с катодом (10) по любому из п.п. 1-13, и с плавильной и реакционной камерой (20) между анодной системой (30) и катодом (10).14. Device (100) for producing aluminum based on electrolysis of molten media, with an anode system (30), with a cathode (10) according to any one of items 1-13, and with a melting and reaction chamber (20) between the anode system (30) and the cathode (10).
15. Устройство (100) по п. 14, в котором расстояние (D) между катодом (10) и анодной системой (30) имеет или принимает значение в диапазоне от около 20 мм до около 200 мм, предпочтительно в диапазоне от около 40 мм до около 70 мм, чтобы приблизительно удовлетворялось отношение (4)15. The device (100) according to claim 14, in which the distance (D) between the cathode (10) and the anode system (30) has or assumes a value in the range from about 20 mm to about 200 mm, preferably in the range from about 40 mm up to about 70 mm so that the ratio (4) is approximately satisfied
20 мм≤D≤200 мм (4)20 mm≤D≤200 mm (4)
и, в частности, отношение (4')and, in particular, the ratio (4 ')
40 мм≤D≤70 мм (4').40 mm≤D≤70 mm (4 ').
16. Применение катода (10) по любому из пп. 1-13 в способе получения металлов, и в частности, алюминия, на основе расплавленной среды, предпочтительно в рамках электролиза расплавленной среды в криолитной ванне согласно процессу Холла-Эру, и в устройстве для этого.16. The use of the cathode (10) according to any one of paragraphs. 1-13 in a method for producing metals, and in particular aluminum, on the basis of a molten medium, preferably in the framework of electrolysis of the molten medium in a cryolite bath according to the Hall-Heroult process, and in a device for this.
17. Применение устройства (100) по любому из пп. 14 или 15 в способе получения металлов, и в частности, алюминия, на основе расплавленной среды, предпочтительно в рамках электролиза расплавленных сред в криолитной ванне согласно процессу Холла-Эру.
17. The use of device (100) according to any one of paragraphs. 14 or 15 in a method for producing metals, and in particular aluminum, based on a molten medium, preferably in the framework of electrolysis of molten media in a cryolite bath according to the Hall-Heroult process.