UA109020C2

UA109020C2 - Process for producing a cathode block for an aluminium electrolysis cell and a cathode block

Info

Publication number: UA109020C2
Application number: UAA201302501A
Authority: UA
Inventors: Мартин КУХЕР
Original assignee: Сгл Карбон Се
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2015-07-10
Also published as: RU2556192C2; CA2805562C; EP2598674B1; DE102010038665A1; JP2013532772A; CA2805562A1; EP2598674A1; NO2598674T3; WO2012013769A1; JP5631492B2; CN103069053A; RU2013108752A

Abstract

Винахід стосується способу отримання катодного блока, що включає етапи заготівки вихідних матеріалів, що містять кокс і порошок твердого матеріалу, як, наприклад, ТіВ, а також при необхідності вуглецевмісного матеріалу, перемішування вихідних матеріалів, формування катодного блока, карбонізацію і графітизацію, а також охолоджування. Згідно з винаходом, етап графітизації проводиться при температурах від 2300 до , зокрема від 2400 до .The invention relates to a method of producing a cathode block, comprising the steps of harvesting starting materials containing coke and powder of solid material, such as TiV, and, if necessary, carbon-containing material, mixing the starting materials, forming the cathode block, carbonization and graphitization, as well as . According to the invention, the graphitization step is carried out at temperatures from 2300 to, in particular from 2400 to.

Description

описdescription

Даний винахід стосується способу отримання катодного блока для електролізера для отримання алюмінію і катодного блока.The present invention relates to a method of obtaining a cathode block for an electrolyzer for obtaining aluminum and a cathode block.

Відомим способом отримання металевого алюмінію є спосіб Холла-Еру. У цьому електролітичному способі дно комірки електролізера типово утворене катодною поверхнею, яка складається з окремих катодних блоків. Знизу катоди контактують через сталеві стрижні, які введені у відповідні подовжені поглиблення на нижній стороні катодних блоків.A well-known method of obtaining metallic aluminum is the Hall-Eru method. In this electrolytic method, the bottom of the electrolyzer cell is typically formed by the cathode surface, which consists of separate cathode blocks. From below, the cathodes are in contact through steel rods, which are inserted into corresponding elongated recesses on the underside of the cathode blocks.

Отримання катодних блоків здійснюється звичайно шляхом перемішування коксу з вуглецевмісними частинками, такими як антрацит, вуглець або графіт, ущільненням і карбонізацією. При необхідності за цим безпосередньо йде етап графітизації при підвищених температурах, на якому вуглецевмісні частинки і кокс щонайменше частково перетворюються в графіт.Preparation of cathode blocks is usually carried out by mixing coke with carbon-containing particles such as anthracite, carbon or graphite, compaction and carbonization. If necessary, this is immediately followed by the stage of graphitization at elevated temperatures, in which carbon-containing particles and coke are at least partially transformed into graphite.

У результаті графітизації значно підвищується теплопровідність матеріалу катода, а питомий електричний опір сильно знижується.As a result of graphitization, the thermal conductivity of the cathode material is significantly increased, and the specific electrical resistance is greatly reduced.

Однак графітизований вуглець і графіт погано або майже зовсім не змочуються рідким алюмінієм. У результаті підвищується потреба в електроенергії і, тим самим, потреба електролізера в енергії.However, graphitized carbon and graphite are poorly or almost not wetted by liquid aluminum. As a result, the need for electricity and, thereby, the need for energy of the electrolyzer increases.

Для рішення даної задачі, згідно з рівнем техніки в поверхневий шар катодного блока вводять ТіВг2. Це описано, наприклад, в ОЕ 112006004078. Такий поверхневий шар, який являє собою композит ТіВг і графіту, знаходиться в прямому контакті з розплавом алюмінію і тим самим має вирішальне значення для подачі струму від катода в розплав алюмінію. ТіВ» і подібні тверді керамічні матеріали приводять до поліпшення змочуваності катода в графітизованому стані і, таким чином, до кращої енергоефективності процесу електролізу. Тверді керамічні матеріали можуть, крім того, підвищувати об'ємну густину і твердість катодів, що в результаті приводить до кращої зносостійкості по відношенню, зокрема, до розплавів алюмінію і кріоліту.To solve this problem, according to the state of the art, TiVg2 is introduced into the surface layer of the cathode block. This is described, for example, in OE 112006004078. Such a surface layer, which is a composite of TiVg and graphite, is in direct contact with the aluminum melt and thus is of crucial importance for supplying current from the cathode to the aluminum melt. TiV" and similar solid ceramic materials lead to improved wettability of the cathode in the graphitized state and, thus, to better energy efficiency of the electrolysis process. Solid ceramic materials can, in addition, increase the volume density and hardness of cathodes, which ultimately leads to better wear resistance in relation to, in particular, aluminum and cryolite melts.

Тверді матеріали називаються також КНМ (геїтасіогу пага таїегіаї - тугоплавкий твердий матеріал).Solid materials are also called KNM (heitasiogu paga taiegiai - refractory solid material).

Однак порошок ТіВ» і подібні порошки твердих матеріалів в процесі графітизації частково втрачають свою змочуваність і ефект підвищення зносостійкості.However, TiV powder and similar powders of solid materials in the process of graphitization partially lose their wettability and the effect of increasing wear resistance.

Зо Тому задачею даного винаходу є розробити простий спосіб отримання катода з композитаTherefore, the task of this invention is to develop a simple method of obtaining a cathode from a composite

ТІВ» і графіту, який добре змочується рідким алюмінієм і має хороші властивості відносно зносу, а також розробити відповідний катодний блок.TIV" and graphite, which is well wetted by liquid aluminum and has good wear properties, and to develop a suitable cathode unit.

Ця задача вирішена способом згідно з пунктом 1 формули винаходу.This problem is solved by the method according to clause 1 of the claims.

Спосіб отримання катодного блока, що пропонується винаходом, включає етапи приготування вихідних матеріалів, що містять кокс і порошок твердого матеріалу, як, наприкладThe method of obtaining the cathode block proposed by the invention includes the steps of preparing raw materials containing coke and solid material powder, such as

ТІВ», а також, при необхідності, іншого вуглецевмісного матеріалу, етапи перемішування вихідних матеріалів, формування катодного блока, карбонізації і графітизації, а також охолоджування, і відрізняється тим, що етап графітизації проводиться при температурах від 2300 до 3000"С, зокрема, від 2400 до 290076.TIV", as well as, if necessary, other carbon-containing material, the stages of mixing the starting materials, forming the cathode block, carbonization and graphitization, as well as cooling, and differs in that the graphitization stage is carried out at temperatures from 2300 to 3000"C, in particular, from 2400 to 290076.

Особливо переважними показали себе температури нижчі 29007С, оскільки звичайний ТіВ2 не плавиться до 290070. Хоча розплавлення ймовірно не приводить до якої-небудь хімічної зміни ТіВ», оскільки рентгенівська дифрактометрія показала присутність ТіВг в катодному блоці і після розплавлення і подальшого охолоджування. Однак внаслідок розплавлення тонкодисперсні частинки ТівВ? можуть збиратися в більш великі частинки. Певна небезпека полягає в тому, що рідкий ТіВг2 неконтрольованим чином переміщується через відкриті пори.Temperatures lower than 29007C proved to be particularly advantageous, since ordinary TiB2 does not melt up to 290070. Although melting probably does not lead to any chemical change of TiB", since X-ray diffractometry showed the presence of TiBg in the cathode block even after melting and subsequent cooling. However, as a result of melting, finely dispersed particles of TivB? can be collected into larger particles. A certain danger is that the liquid TiVg2 moves in an uncontrolled manner through the open pores.

У температурному діапазоні згідно з винаходом процес графітизації продовжується доти, поки є висока тепло- і електропровідність вуглецевмісного матеріалу.In the temperature range according to the invention, the graphitization process continues until there is high thermal and electrical conductivity of the carbon-containing material.

Переважно, етап графітизації проводиться із середньою швидкістю нагрівання від 90 К/год. до 200 К/год. Альтернативно або додатково, температура графітизації витримується протягом від 0 до 1 год. При цих швидкостях нагрівання і цій тривалості витримування досягаються особливо хороші результати відносно графітизації і отримання твердого матеріалу.Preferably, the graphitization stage is carried out with an average heating rate of 90 K/h. up to 200 K/h. Alternatively or additionally, the graphitization temperature is maintained for 0 to 1 hour. At these heating rates and this holding time, particularly good results are achieved with respect to graphitization and obtaining a solid material.

Переважно, тривалість термообробки, яка розраховується до моменту початку охолоджування, може скласти від 10 до 28 годин.Preferably, the duration of heat treatment, which is calculated before the start of cooling, can be from 10 to 28 hours.

Може виявитися переважним, що композит твердого матеріалу і графіту або графітизованого вуглецю утворює весь катодний блок. Це переважне тим, що потрібен усього один склад підлягаючої обробці маси і, відповідно, усього один етап перемішування.It may be preferred that a composite of solid material and graphite or graphitized carbon forms the entire cathode block. This is advantageous because only one composition of the mass to be processed is needed and, accordingly, only one mixing stage.

Альтернативно, може бути переважним, щоб катодний блок містив щонайменше два шари, причому шар композиту утворює другий шар катодного блока. Цей другий шар знаходиться в прямому контакті з розплавом в комірці електролізера.Alternatively, it may be preferable for the cathode block to contain at least two layers, with the composite layer forming the second layer of the cathode block. This second layer is in direct contact with the melt in the electrolyzer cell.

Переважно, катодний блок містить щонайменше один інший шар (який далі називається першим шаром), який містить менше порошку твердого матеріалу, ніж поверхневий шар, або взагалі не містить порошку твердого матеріалу. Це дозволяє знизити кількість використовуваного дорогого порошку твердого матеріалу. Перший шар при введенні катода в алюмінієвий електролізер не контактує напряму з розплавленим алюмінієм і тому не зобов'язаний мати хороші змочуваність і зносостійкість.Preferably, the cathode block contains at least one other layer (hereinafter referred to as the first layer) which contains less solid material powder than the surface layer, or contains no solid material powder at all. This makes it possible to reduce the amount of expensive solid material powder used. The first layer when the cathode is introduced into the aluminum electrolyzer does not come into direct contact with molten aluminum and therefore does not have to have good wettability and wear resistance.

Другий шар може переважно мати товщину, що складає від 10 до 50 95, зокрема, від 15 до 45 95, від повної товщини катодного блока. Мала товщина другого шару, наприклад, 20 95, може бути переважною, оскільки в такому випадку необхідна лише незначна кількість твердого матеріалу, що дорого коштує.The second layer can preferably have a thickness of from 10 to 50 95, in particular, from 15 to 45 95, from the total thickness of the cathode block. A small thickness of the second layer, for example 20 95, can be preferred, since in this case only a small amount of hard material is needed, which is expensive.

Альтернативно, може бути переважною більш значна товщина другого шару, наприклад, 40 95, оскільки шар, який містить твердий матеріал, має високу зносостійкість. Чим більше складає товщина цього високозносостійкого матеріалу від загальної товщини катодного блока, тим вища зносостійкість катодного блока загалом.Alternatively, a greater thickness of the second layer, for example 40 95, may be preferred, since the layer containing the solid material has a high wear resistance. The greater the thickness of this highly wear-resistant material from the total thickness of the cathode block, the higher the wear resistance of the cathode block in general.

Переважно, кокс включає в себе два сорти коксу, що мають різні характеристики зміни об'єму під час карбонізації, і/або графітизації, і/або охолоджування.Preferably, the coke includes two grades of coke having different characteristics of volume change during carbonization, and/or graphitization, and/or cooling.

Несподівано виявилося, що термін служби катодних блоків, отриманих таким способом, помітно вищий, ніж у катодних блоків, що отримуються при звичайному способі.Unexpectedly, it turned out that the service life of the cathode blocks obtained in this way is significantly higher than that of the cathode blocks obtained by the usual method.

Переважно, вуглецева фракція катодного блока ущільнюється до об'ємної густини вище 1,68 г/см3, зокрема, вище 1,71 г/см3, зокрема, до 1,75 г/см3.Preferably, the carbon fraction of the cathode block is compacted to a volume density above 1.68 g/cm3, in particular, above 1.71 g/cm3, in particular, up to 1.75 g/cm3.

Передбачається, що підвищена об'ємна густина переважно сприяє підвищенню терміну служби. Це може бути основане, по-перше, на тому, що на одиницю об'єму катодного блока є більше маси, що при заданому зніманні маси за одиницю часу веде до більш високої залишкової маси після заданої тривалості знімання. По-друге, можна передбачити, що більш висока об'ємна густина разом з відповідною більш низькою пористістю запобігають інфільтрації електроліту, який діє як корозійне середовище.It is assumed that the increased bulk density mainly contributes to increasing the service life. This can be based, firstly, on the fact that there is more mass per unit volume of the cathode block, which for a given removal of mass per unit of time leads to a higher residual mass after a given duration of removal. Second, it can be predicted that the higher bulk density, together with the corresponding lower porosity, prevents the infiltration of the electrolyte, which acts as a corrosive medium.

У цьому варіанті переваги діапазону температури графітизації від 2300 до 3000"С, що пропонується винаходом, комбінуються з підвищенням об'ємної густини катодного блока. Тим самим, переважно щонайменше частково компенсуються наслідки неповної графітизації.In this variant, the advantages of the graphitization temperature range from 2300 to 3000"C offered by the invention are combined with an increase in the volume density of the cathode block. Thus, the effects of incomplete graphitization are preferably at least partially compensated.

Зо Оскільки другий шар внаслідок додавання твердого матеріалу після графітизації завжди має високу об'ємну густину, наприклад, вищу 1,80 г/см3, переважно, якщо перший шар після графітизації також має високу об'ємну густину, що складає згідно з винаходом вищу 1,68 г/см3.Zo Since the second layer due to the addition of solid material after graphitization always has a high bulk density, for example higher than 1.80 g/cm3, it is preferable if the first layer after graphitization also has a high bulk density, which according to the invention is higher than 1 .68 g/cm3.

Незначну відмінність коефіцієнтів теплового розширення і об'ємної густини на етапах термообробки знижують період виробництва і процент дефектних катодних блоків. Крім того, при застосуванні переважно підвищується також стійкість до термічних напружень і пошкоджень, що викликаються ними.A slight difference in coefficients of thermal expansion and bulk density at the stages of heat treatment is reduced by the production period and the percentage of defective cathode blocks. In addition, the resistance to thermal stresses and damage caused by them also increases during application.

Переважно, два сорти коксу містять перший сорт коксу і другий сорт коксу, причому перший сорт коксу під час карбонізації, і/або графітизації, і/або охолоджування має більш сильне стиснення і/або розширення, ніж другий сорт коксу. При цьому більш сильне стиснення і/або розширення є переважним варіантом здійснення різних характеристик зміни об'єму, який, приблизно, особливо добре підходить, щоб привести до більш сильного ущільнення, ніж коли змішуються сорти коксу, які мають однакове стиснення і/або розширення. При цьому більш сильне стиснення і/або розширення стосується будь-якого температурного інтервалу. Так, наприклад, більш сильне стиснення першого коксу може мати місце тільки при карбонізації. З іншого боку, додатково або альтернативно, більш сильне розширення може мати місце в область переходу від карбонізації до графітизації. Альтернативно або додатково, різні характеристики зміни об'єму можуть мати місце при охолоджуванні.Preferably, the two grades of coke comprise a first grade of coke and a second grade of coke, and the first grade of coke during carbonization, and/or graphitization, and/or cooling has a stronger compression and/or expansion than the second grade of coke. In this case, stronger compression and/or expansion is a preferred embodiment of different volume change characteristics, which is approximately particularly well suited to result in stronger compaction than when coke grades having the same compression and/or expansion are mixed. At the same time, stronger compression and/or expansion applies to any temperature interval. So, for example, stronger compression of the first coke can take place only during carbonization. On the other hand, additionally or alternatively, a stronger expansion can take place in the transition region from carbonization to graphitization. Alternatively or additionally, different volume change characteristics may occur upon cooling.

Переважно, стиснення і/або розширення першого сорту коксу під час карбонізації, і/або графітизації, і/або охолоджування, з розрахунку на об'єм, щонайменше на 10 95 вище, ніж у другого сорту коксу, зокрема, щонайменше на 25 95 вище, зокрема, щонайменше на 50 95 вище.Preferably, the compression and/or expansion of the first grade of coke during carbonization, and/or graphitization, and/or cooling, based on the volume, is at least 10 95 higher than that of the second grade of coke, in particular, at least 25 95 higher , in particular, at least 50 95 higher.

Таким чином, наприклад, у випадку, коли стиснення першого сорту коксу вище на 10 95, то при температурі від кімнатної температури до 20002С стиснення у другого сорту коксу становить 1,0 об. 95, а у першого сорту коксу, навпаки, 1,1 об. 9.Thus, for example, in the case when the compression of the first grade of coke is higher by 10 95, then at a temperature from room temperature to 20002C, the compression of the second grade of coke is 1.0 vol. 95, and in the first grade of coke, on the contrary, 1.1 vol. 9.

Переважно, стиснення і/або розширення першого сорту коксу при карбонізації, і/або графітизації, і/або охолоджуванні, з розрахунку на об'єм щонайменше на 100 95 вище, ніж другого сорту коксу, зокрема, щонайменше на 200 956 вище, зокрема, щонайменше на 300 95 вище. Таким чином, наприклад, у випадку, коли розширення першого сорту коксу вище на 300 96, то розширення другого сорту коксу при температурі від кімнатної температури до 10007 становить 1,0 об. 95, тоді як у коксу першого сорту - 4,0 об. 95.Preferably, the compression and/or expansion of the first grade of coke during carbonization, and/or graphitization, and/or cooling is at least 100 95 higher by volume than that of the second grade of coke, in particular, at least 200 956 higher, in particular, at least 300 95 higher. Thus, for example, in the case when the expansion of the first grade of coke is higher by 300 96, then the expansion of the second grade of coke at a temperature from room temperature to 10007 is 1.0 vol. 95, while in coke of the first grade - 4.0 vol. 95.

Спосіб згідно з винаходом охоплює також випадок, коли перший сорт коксу піддається стисненню, а другий сорт коксу в цьому ж температурному інтервалі піддається, навпаки, розширенню. Таким чином, стиснення і/або розширення більше ніж на 300 95 стосується, наприклад, і випадку, коли другий сорт коксу стискується на 1,0 об. 95, а перший сорт коксу, навпаки, розширяється на 2,0 об. 9».The method according to the invention also covers the case when the first grade of coke is subjected to compression, and the second grade of coke in the same temperature range is subjected, on the contrary, to expansion. Thus, compression and/or expansion by more than 300 95 applies, for example, to the case when the second grade of coke is compressed by 1.0 vol. 95, and the first grade of coke, on the contrary, expands by 2.0 vol. 9".

Альтернативно можливо, щоб в щонайменше одному будь-якому температурному інтервалі способу згідно з винаходом більш сильному стисненню і/або розтягненню, описаному вище для першого сорту коксу, піддавався не перший сорт коксу, а другий сорт коксу.Alternatively, it is possible that in at least one any temperature range of the method according to the invention, the stronger compression and/or stretching described above for the first grade of coke is not the first grade of coke, but the second grade of coke.

Переважно, щонайменше один з двох сортів коксу є нафтовим коксом або коксом на основі кам'яновугільного пека.Preferably, at least one of the two grades of coke is petroleum coke or coke based on coal pitch.

Переважно, кількісна частка (у вагових процентах) другого сорту коксу складає від 50 95 до 90 95 від загальної кількості коксу. У цьому кількісному діапазоні різні характеристики зміни об'єму першого і другого сорту коксу особливо добре впливають на ущільнення при карбонізації, і/або графітизації, і/або охолоджуванні. Можливі переважні кількісні діапазони другого сорту коксу можуть складати від 50 до 60 95, а також від 60 до 80 95, навіть від 80 до 90 Фр.Preferably, the quantitative share (in weight percent) of the second grade of coke is from 50 95 to 90 95 of the total amount of coke. In this quantitative range, different characteristics of the change in volume of the first and second grade of coke have a particularly good effect on compaction during carbonization, and/or graphitization, and/or cooling. Possible preferred quantitative ranges of the second grade coke may be from 50 to 60 95, also from 60 to 80 95, even from 80 to 90 Fr.

Переважно додавати в кокс щонайменше один вуглецевмісний матеріал, і/або пік, і/або добавки. Це може бути переважним як з точки зору придатності коксу до переробки, так і з точки зору подальших властивостей отриманого катодного блока.It is preferable to add at least one carbonaceous material, and/or peak, and/or additives to the coke. This can be advantageous both from the point of view of suitability of coke for processing, and from the point of view of further properties of the resulting cathode block.

Переважно, додатковий вуглецевмісний матеріал містить графітовмісний матеріал, зокрема, додатковий вуглецевмісний матеріал складається з графітовмісного матеріалу, такого, наприклад, як графіт. Графіт може бути синтетичним і/або натуральним графітом. Завдяки такому додатковому вуглецевмісному матеріалу досягається зниження необхідного стиснення катодної маси, в якій переважає кокс.Preferably, the additional carbon-containing material comprises a graphite-containing material, in particular, the additional carbon-containing material consists of a graphite-containing material, such as, for example, graphite. Graphite can be synthetic and/or natural graphite. Thanks to this additional carbon-containing material, a reduction in the necessary compression of the cathode mass, in which coke prevails, is achieved.

Переважно, вуглецевмісний матеріал присутній в кількості, з розрахунку на загальну кількість коксу і вуглецевмісного матеріалу, від 1 до 40 ваг. 95, зокрема, від 5 до З0 ваг. о.Preferably, the carbonaceous material is present in an amount, based on the total amount of coke and carbonaceous material, of from 1 to 40 wt. 95, in particular, from 5 to 30 kg. at.

Переважно, додатково до кількості коксу і при необхідності вуглецевмісного матеріалу, які разом становлять 100 ваг. 95, може додаватися пік в кількості від 5 до 40 ваг. 95, зокрема, від 15 до 30 ваг. 95 (з розрахунку на 100 ваг. 95 від загальної підлягаючої обробки суміші). Пік діє якPreferably, in addition to the amount of coke and, if necessary, carbon-containing material, which together amount to 100 weights. 95, peak can be added in the amount of 5 to 40 weights. 95, in particular, from 15 to 30 weights. 95 (based on 100 wt. 95 of the total mixture to be processed). Peak acts as

Зо зв'язуюче і служить для утворення недеформованих тіл під час карбонізації.Z is binding and serves to form undeformed bodies during carbonization.

Переважними добавками можуть бути масло, таке як масло, що полегшує пресування, або стеаринова кислота. Вони полегшують змішення коксу і у відомих випадках інших компонентів.Preferred additives may be oil such as press oil or stearic acid. They facilitate the mixing of coke and, in known cases, other components.

Переважно, кокс щонайменше в одному з двох шарів, тобто в першому і/або другому шарі, містить два сорти коксу, які мають різні характеристики зміни об'єму під час карбонізації, і/або графітизації, і/або охолоджування. Це ймовірно може привести до підвищення густини графіту, що утворюється, більше 1,70 г/см3, зокрема, більше 1,71 г/см3. Таким чином, залежно від бажання і/або потреби можна отримувати обидва шари або один з двох шарів згідно з винаходом з різними сортами коксу. Тим самим створюється можливість встановлювати об'ємну густину і співвідношення об'ємної густини по потребі або за бажанням. Наприклад, можна, щоб тільки перший шар згідно з винаходом був виконаний з двох сортів коксу, а другий шар був виконаний тільки з одного сорту коксу, але додатково включав ТіВг як твердий матеріал.Preferably, the coke in at least one of the two layers, that is, in the first and/or second layer, contains two grades of coke that have different characteristics of the change in volume during carbonization, and/or graphitization, and/or cooling. This can probably lead to an increase in the density of the resulting graphite above 1.70 g/cm3, in particular above 1.71 g/cm3. Thus, depending on the desire and/or need, it is possible to obtain both layers or one of the two layers according to the invention with different grades of coke. This makes it possible to set the volume density and the ratio of the volume density as needed or as desired. For example, it is possible that only the first layer according to the invention was made of two grades of coke, and the second layer was made of only one grade of coke, but additionally included TiHg as a solid material.

Завдяки цьому вирівнюються характеристики розширення обох шарів, що переважно може підвищувати термін служби шарів.Thanks to this, the expansion characteristics of both layers are equalized, which can preferably increase the service life of the layers.

У відомих умовах може бути переважним, щоб багатошаровий блок містив більше двох шарів. У цьому випадку згідно з винаходом можна з більше ніж двох шарів отримати довільне число шарів, відповідно з двома сортами коксу, що мають різні характеристики зміни об'єму.In known conditions, it may be preferable for a multilayer block to contain more than two layers. In this case, according to the invention, it is possible to obtain an arbitrary number of layers from more than two layers, respectively, with two grades of coke having different characteristics of volume change.

Інші переважні варіанти здійснення і удосконалення винаходу пояснюються далі на одному переважному прикладі здійснення.Other preferred variants of implementation and improvement of the invention are explained further on one preferred example of implementation.

Для отримання катодного блока згідно з винаходом перший і другий кокс подрібнюють окремо, ділять на фракції по крупності зерен і змішують разом з пеком з приблизно 15-25 ваг. 95, наприклад, 20 ваг. 95, ТіВ». Вагова частка першого коксу може складати, наприклад, від 10 до 20 ваг. У або від 40 до 45 ваг. 95 від загальної кількості коксу. Сумішшю заповнюють форму, яка по суті відповідає подальшій формі катодних блоків, і ущільнюють вібрацією або пресують на блок- пресі. Утворювану заготівку, яка підлягає обробці, нагрівають до кінцевої температури в діапазоні від 2300 до 3000"С, наприклад, при 2600 або 2800"С, при цьому протікає етап графітизації, і потім охолоджують. Отриманий катодний блок має об'ємну густину 1,68 г/см3 і дуже високу зносостійкість відносно рідкого алюмінію і кріоліту. Завдяки отриманій середній мірі графітизації тепло- і електропровідність є високими. Рентгенівською дифрактометрією не була встановлена втрата ТівВ». Змочуваність катодного блока рідким алюмінієм дуже хороша.To obtain the cathode block according to the invention, the first and second cokes are ground separately, divided into fractions by grain size and mixed together with pitch from about 15-25 wt. 95, for example, 20 wt. 95, TiV". The weight fraction of the first coke can be, for example, from 10 to 20 weights. In or from 40 to 45 weights. 95 of the total amount of coke. The mixture is filled in a form that essentially corresponds to the subsequent form of the cathode blocks, and compacted by vibration or pressed on a block press. The resulting blank to be processed is heated to a final temperature in the range from 2300 to 3000"C, for example, at 2600 or 2800"C, while the graphitization stage is taking place, and then cooled. The resulting cathode block has a volume density of 1.68 g/cm3 and very high wear resistance relative to liquid aluminum and cryolite. Due to the obtained average degree of graphitization, thermal and electrical conductivity are high. X-ray diffractometry did not establish the loss of TivB." The wettability of the cathode block with liquid aluminum is very good.

Альтернативно використовується єдиний сорт коксу. Характеристики змочуваності отриманого катодного блока по суті такі ж хороші, як і в першому прикладі здійснення. Як тепло- , так і електропровідність лежать в діапазонах, близьких до діапазонів в першому прикладі здійснення.Alternatively, a single grade of coke is used. The wettability characteristics of the resulting cathode block are essentially as good as in the first embodiment. Both thermal and electrical conductivity lie in ranges close to the ranges in the first embodiment.

У іншому варіанті прикладу здійснення в коксовий суміш додають графітний порошок або вуглецеві частинки.In another version of the example, graphite powder or carbon particles are added to the coke mixture.

Всі відмітні ознаки, що містяться в описі, прикладах і формулі, можуть використовуватися згідно з винаходом в довільних комбінаціях. Однак винахід не обмежений приведеними прикладами, але може також бути здійснений з модифікаціями, які в даній заявці не описуються конкретно.All distinctive features contained in the description, examples and formula can be used according to the invention in arbitrary combinations. However, the invention is not limited to the examples given, but can also be implemented with modifications that are not specifically described in this application.

Claims

FORMULA OF THE INVENTION

1. The method of obtaining a cathode block as a multi-layer block containing at least the first and second layers, which includes the stages of preparation and mixing of starting materials containing coke and TiVg powder", and the first layer as a starting material contains coke, and the second layer as the starting material contains coke and TivVg powder, the formation of the cathode block, carbonization and graphitization, as well as cooling, and the graphitization stage is carried out at temperatures from 2300 to 3000 °C, in particular from 2400 to 2900 70.

2. The method according to claim 1, which differs in that the graphitization stage is carried out at a heating rate of 90 to 200 K/h. and/or at the graphitization temperature from 2300 to 2900 "С.

C. The method according to claim 1 or 2, which differs in that the coke contains two types of coke, which during carbonization and/or graphitization and/or cooling have different characteristics of volume change.

4. The method according to claim 3, which differs in that a cathode block with a volume density higher than 1.68 g/cm3, in particular higher than 1.71 g/cm3, is obtained.

5. The method according to any of claims 1-4, which is characterized by the fact that the entire cathode block is made as a composite of graphite and solid material.

6. The method according to claim 1, which is characterized by the fact that the first and/or second layer of the cathode block as a starting material contains at least one additional carbon-containing material. Zo

7. The method according to claim 1 or 6, which differs in that the second layer is obtained with a thickness that is from 10 to 50 95, in particular from 15 to 45 95, from the total thickness of the cathode block.

8. The method according to any of claims 1-7, which is characterized by the fact that the proportion of graphite and/or graphitized carbon, relative to the total carbon content, in at least one layer of the cathode block is at least 60 95.

9. The method according to claim 8, which is characterized by the fact that the proportion of graphite and/or graphitized carbon is at least 80 95.

10. The method according to claim 1, which differs in that the graphitization stage is carried out at temperatures from 2400 to 2900 "С.