ЭЛЕКТРОЛИЗЕР, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ

1. Электролизер, в частности, для получения алюминия, который включает в себя катод (12), слой (14) жидкого алюминия, расположенный на верхней стороне катода (12), слой расплава (16) на нем и анод (18) на верху слоя расплава (16), при этом катод (12) состоит из по меньшей мере двух катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)), при этом по меньшей мере один из этих по меньшей мере двух катодных блоков (10, 10А-Е(′,′′, ′′′)) отличается от по меньшей мере одного (из) другого(их) катодного(ых) блока(ов) (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) в отношении по меньшей мере одного из средней прочности при сжатии, средней теплопроводности, среднего удельного электросопротивления и кажущейся плотности.
2. Электролизер по п. 1,
отличающийся тем, что
электролизер дополнительно включает в себя по меньшей мере один токоподвод (22, 22′), причем этот по меньшей мере один токоподвод (22, 22′) простирается по меньшей мере частично в вертикальном направлении (z) и электрически соединен с анодом (18), и при этом упомянутый по меньшей мере один из по меньшей мере двух катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)), отличающийся от по меньшей мере одного (из) другого(их) катодного(ых) блока(ов) (10А-Е(′, ′′, ′′′)), размещен ближе к по меньшей мере одному из упомянутого по меньшей мере одного токоподвода (22, 22′), чем упомянутый по меньшей мере один (из) другой(их) катодный(ых) блок(ов) (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)).
3. Электролизер по пункту 1 или 2,
отличающийся тем, что
катод (12) включает в себя 2 или более предпочтительно 2-10, более предпочтительно 2-6, а еще более предпочтительно 2-4 различных типа катодных блоков (10, 10А-Е), при этом катодные блоки (10,10А-Е(′, ′′, ′′′)) каждого типа отличаются от катодных блоков любого другого типа в отношении по меньшей мере одного из i) средней прочности при сжатии на по меньшей мере 25%, предпочтительно по меньшей мере 35%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 70%, ii) средней теплопроводности на по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 50%, более предпочтительно по меньшей мере 100%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 200%, iii) среднего удельного электросопротивления на по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 30%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 100%, и iv) кажущейся плотности на по меньшей мере 2%, предпочтительно по меньшей мере 4%, более предпочтительно по меньшей мере 6%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 8%, тогда как все из катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) одного типа отличаются друг от друга в отношении средней прочности при сжатии на менее чем 15%, предпочтительно менее чем 12%, более предпочтительно менее чем 8%, а еще более предпочтительно менее чем 4% в отношении средней теплопроводности на менее чем 10%, предпочтительно менее чем 8%, более предпочтительно менее чем 5%, а еще более предпочтительно менее чем 3%, в отношении среднего удельного электросопротивления на менее чем 12%, предпочтительно менее чем 9%, более предпочтительно менее чем 6%, а еще более предпочтительно менее чем 4% и в отношении кажущейся плотности на менее чем 1,5%, предпочтительно менее чем 1,2%, более предпочтительно менее чем 0,8%, а еще более предпочтительно менее чем 0,4%.
4. Электролизер по п. 3,
отличающийся тем, что
катод (12) включает в себя три различных типа катодных блоков (10, 10А-Е), при этом катодные блоки (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) каждого типа отличаются от катодных блоков других двух типов в отношении по меньшей мере одного из i) средней прочности при сжатии на по меньшей мере 25%, предпочтительно по меньшей мере 35%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 70%, ii) средней теплопроводности на по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 50%, более предпочтительно по меньшей мере 100%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 200%, iii) среднего удельного электросопротивления на по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 30%, более предпочтительно по
меньшей мере 50%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 100%, и iv) кажущейся плотности на по меньшей мере 2%, предпочтительно по меньшей мере 4%, более предпочтительно по меньшей мере 6%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 8%.
5. Электролизер по п. 2,
отличающийся тем, что
электролизер включает в себя по меньшей мере один катодный блок (10А, 10А′, 10А′′, 10А′′′) первого типа, который размещен ближе всего к одному из упомянутого по меньшей мере одного токоподвода (22, 22′) и который позиционирован между двумя катодными блоками (10В, 10В′, 10В′′, 10В′′′) второго типа, который отличается от первого типа в отношении по меньшей мере одного из i) средней прочности при сжатии соответствующих катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) на по меньшей мере 25%, предпочтительно по меньшей мере 35%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 70%, ii) средней теплопроводности соответствующих катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) на по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 50%, более предпочтительно по меньшей мере 100%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 200%, iii) среднего удельного электросопротивления соответствующих катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) на по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 30%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 100%, и iv) кажущейся плотности соответствующих катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) на по меньшей мере 2%, предпочтительно по меньшей мере 4%, более предпочтительно по меньшей мере 6%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 8%, при этом предпочтительно каждый из двух катодных блоков (10В, 10В′, 10В′′, 10В′′′) второго типа расположен примыкающим к катодному блоку (10С, 10С′, 10С′′, 10С′′) третьего типа, при этом третий тип отличается от первого и второго типа в отношении по меньшей мере одного из i) средней прочности при сжатии соответствующих катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) на по меньшей мере 25%, предпочтительно по меньшей мере 35%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 70%, ii) средней теплопроводности соответствующих катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) на по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 50%, более предпочтительно по меньшей мере 100%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 200%, iii) среднего удельного электросопротивления соответствующих катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) на по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 30%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 100%, и iv) кажущейся плотности соответствующих катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) на по меньшей мере 2%, предпочтительно по меньшей мере 4%, более предпочтительно по меньшей мере 6%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 8%.
6. Электролизер по п. 2,
отличающийся тем, что
электролизер включает в себя по меньшей мере два катодных блока (10А, 10А′, 10А′′, 10А′′′) первого типа, которые расположены примыкающими друг к другу, по меньшей мере один из которых размещен ближе всего к по меньшей мере одному из упомянутого по меньшей мере одного токоподвода (22, 22′), и которые каждый расположены примыкающими к катодному блоку (10В, 10В′, 10В′′, 10В′′′) второго типа, который отличается от первого типа в отношении по меньшей мере одного из i) средней прочности при сжатии соответствующих катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) на по меньшей мере 25%, предпочтительно по меньшей мере 35%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 70%, ii) средней теплопроводности соответствующих катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) на по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 50%, более предпочтительно по меньшей мере 100%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 200%, iii) среднего удельного электросопротивления соответствующих катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) на по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 30%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 100%, и iv) кажущейся плотности соответствующих катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) на по меньшей мере 2%, предпочтительно по меньшей мере 4%, более предпочтительно по меньшей мере 6%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 8%, при этом предпочтительно каждый из по меньшей мере двух катодных блоков (10В, 10В′, 10В′′, 10В′′′) второго типа расположен примыкающим к катодному блоку (10С, 10С′, 10С′′, 10С′′′) третьего типа, при этом третий тип отличается от первого и второго типа в отношении по меньшей мере одного из i) средней прочности при сжатии соответствующих катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) на по меньшей мере 25%, предпочтительно по меньшей мере 35%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 70%, ii) средней теплопроводности соответствующих катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) на по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 50%, более предпочтительно по меньшей мере 100%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 200%, iii) среднего удельного электросопротивления соответствующих катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) на по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 30%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 100%, и iv) кажущейся плотности соответствующих катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) на по меньшей мере 2%, предпочтительно по меньшей мере 4%, более предпочтительно по меньшей мере 6%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 8%.
7. Электролизер по п. 1,
отличающийся тем, что
разница между средней прочностью при сжатии по меньшей мере одного катодного блока (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)), отличающегося от по меньшей мере одного (из) другого(их) катодного(ых) блока(ов) (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)), и средней прочностью при сжатии упомянутого по меньшей мере одного (из) другого(их) катодного(ых) блока(ов) (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) составляет по меньшей мере 25%, предпочтительно по меньшей мере 35%, предпочтительнее по меньшей мере 50%, а более предпочтительно по меньшей мере 70% наименьшей из этих средних прочностей при сжатии.
8. Электролизер по п. 7,
отличающийся тем, что
катод (12) включает в себя по меньшей мере 3 различных типа
катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)), при этом средние прочности при сжатии всех катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) одного типа отличаются друг от друга на менее чем 15%, предпочтительно менее чем 12%, более предпочтительно менее чем 8%, а еще более предпочтительно менее чем 4%, и средние прочности при сжатии всех катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) одного типа отличаются от средних прочностей при сжатии всех катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) всех других типов на по меньшей мере 25%, предпочтительно по меньшей мере 35%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 7 0% наименьшей из этих средних прочностей при сжатии.
9. Электролизер по п. 1,
отличающийся тем, что
разница между средней теплопроводностью упомянутого по меньшей мере одного катодного блока (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)), отличающегося от по меньшей мере одного (из) другого(их) катодного(ых) блока (ов) (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)), и средней теплопроводностью упомянутого по меньшей мере одного (из) другого(их) катодного(ых) блока(ов) (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) составляет 20%, предпочтительно по меньшей мере 50%, более предпочтительно по меньшей мере 100%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 200% наименьшей из этих средних теплопроводностей.
10. Электролизер по п. 9,
отличающийся тем, что
катод (12) включает в себя по меньшей мере 3 различных типа катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)), при этом средние теплопроводности всех катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) одного типа отличаются друг от друга на менее чем 10%, предпочтительно менее чем 8%, более предпочтительно менее чем 5%, а еще более предпочтительно менее чем 3%, и средние теплопроводности всех катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) одного типа отличаются от теплопроводностей всех катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) всех других типов на по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 50%, более предпочтительно по меньшей мере 100%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 200% наименьшей из этих
средних теплопроводностей.
11. Электролизер по п. 1,
отличающийся тем, что
по меньшей мере один, а предпочтительно каждый из катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) имеет среднее удельное электросопротивление между 7 и 40 Ом·мкм, предпочтительно между 8,5 и 21 Ом·мкм или между 8,5 и 14 Ом·мкм.
12. Электролизер по п. 1,
отличающийся тем, что
разница между средним удельным электросопротивлением упомянутого по меньшей мере одного катодного блока (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)), отличающегося от по меньшей мере одного (из) другого(их) катодного(ых) блока(ов) (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)), и удельным электросопротивлением упомянутого по меньшей мере одного (из) другого(их) катодного(ых) блока(ов) (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) составляет по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 30%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 100% наименьшего из этих средних удельных электросопротивлений.
13. Электролизер по п. 12,
отличающийся тем, что
катод (12) включает в себя по меньшей мере 3 различных типа катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)), при этом средние удельные электросопротивления всех катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) одного типа отличаются друг от друга на менее чем 12%, предпочтительно менее чем 9%, более предпочтительно менее чем 6%, а еще более предпочтительно менее чем 4%, и средние удельные электросопротивления всех катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) одного типа отличаются от средних удельных электросопротивлений всех катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) всех других типов на по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 30%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 100% наименьшего из этих средних удельных электросопротивлений.
14. Электролизер по п. 1,
отличающийся тем, что
разница между кажущейся плотностью упомянутого по меньшей мере одного катодного блока (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)), отличающегося от по меньшей мере одного (из) другого(их) катодного(ых) блока(ов) (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)), и кажущейся плотностью упомянутого по меньшей мере одного (из) другого(их) катодного(ых) блока(ов) (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) составляет по меньшей мере 2%, предпочтительно по меньшей мере 4%, более предпочтительно по меньшей мере 6%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 8% наименьшей из этих кажущихся плотностей.
15. Электролизер по п. 14,
отличающийся тем, что
катод (12) включает в себя по меньшей мере 3 различных типа катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)), при этом кажущиеся плотности всех катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) одного типа отличаются друг от друга на менее чем 1,5%, предпочтительно менее чем 1,2%, более предпочтительно менее чем 0,8%, а еще более предпочтительно менее чем 0,4%, и кажущиеся плотности всех катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) одного типа отличаются от кажущихся плотностей всех катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) всех других типов на по меньшей мере 2%, предпочтительно по меньшей мере 4%, более предпочтительно по меньшей мере 6%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 8% наименьшей из этих кажущихся плотностей.
16. Электролизер по п. 1 или 2,
отличающийся тем, что
по меньшей мере один, а предпочтительно все из катодных блоков (10, 10А-Е(′, ′′, ′′′)) содержит(ат) материал на основе углерода и, в частности, один из графитового углерода, графитированного углерода или аморфного углерода.