ТВЕРДЫЙ МАТЕРИАЛ, СОДЕРЖАЩИЙ КАТОДНЫЙ БЛОК

1. Катодный блок (20, 20', 20”) для алюминиевого электролизера с основным слоем (30, 30', 30”) и с верхним слоем (32, 32', 32”), при этом основной слой (30, 30', 30”) содержит графит, верхний слой (32, 32', 32”) имеет профилированную по меньшей мере местами поверхность, и верхний слой (32, 32', 32”) содержит углеродный композитный материал, содержащий от 15 до менее 50 мас.% твердого материала с температурой плавления по меньшей мере 1000°С.
2. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 1,
отличающийся тем, что
2
2
2
2
содержащийся в верхнем слое (32, 32', 32”) твердый материал имеет измеренную в соответствии с DIN EN 843-4 твердость по Кнупу, составляющую по меньшей мере 1000 Н/мм, предпочтительно - по меньшей мере 1500 Н/мм, особенно предпочтительно - по меньшей мере 2000 Н/мм, а еще более предпочтительно - по меньшей мере 2500 Н/мм.
3. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 2,
отличающийся тем, что
содержащийся в верхнем слое (32, 32', 32”) твердый материал выбран из группы, состоящей из диборида титана, диборида циркония, диборида тантала, карбида титана, карбида бора, карбонитрида титана, карбида кремния, карбида вольфрама, карбида ванадия, нитрида титана, нитрида бора, нитрида кремния, диоксида циркония, оксида алюминия и любых химических комбинаций и/или смесей двух или более из вышеупомянутых соединений.
4. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 3,
отличающийся тем, что
3,50
содержащийся в верхнем слое (32, 32', 32”) твердый материал имеет одномодальный гранулометрический состав, при этом средний объемно-массовый размер (d) частиц, определенный методом статического рассеивания света в соответствии с ISO 13320-1, составляет от 10 до 20 мкм, предпочтительно - от 12 до 18 мкм, а особенно предпочтительно - от 14 до 16 мкм.
5. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 3,
отличающийся тем, что
3,50
содержащийся в верхнем слое (32, 32', 32”) твердый материал имеет одномодальный гранулометрический состав, при этом средний объемно-массовый размер (d) частиц, определенный методом статического рассеивания света в соответствии с ISO 13320-1, составляет от 3 до 10 мкм, а предпочтительно - от 4 до 6 мкм.
6. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 3,
отличающийся тем, что
3,90
размер d частиц твердого материала, определенный методом статического рассеивания света в соответствии с ISO 13320-1, составляет от 20 до 40 мкм, а предпочтительно - от 25 до 30 мкм.
7. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 5,
отличающийся тем, что
3,90
размер d частиц твердого материала, определенный методом статического рассеивания света в соответствии с ISO 13320-1, составляет от 10 до 20 мкм, а предпочтительно - от 12 до 18 мкм.
8. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 3,
отличающийся тем, что
3,10
размер d частиц твердого материала, определенный методом статического рассеивания света в соответствии с ISO 13320-1, составляет от 2 до 7 мкм, а предпочтительно - от 3 до 5 мкм.
9. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 3,
отличающийся тем, что
3,10
размер d частиц твердого материала, определенный методом статического рассеивания света в соответствии с ISO 13320-1, составляет от 1 до 3 мкм, а предпочтительно - от 1 до 2 мкм.
10. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 3,
отличающийся тем, что
твердый материал представляет собой неоксидную титанокерамику, а предпочтительно - диборид титана, и имеет гранулометрический состав, характеризуемый значением разброса, рассчитываемым в соответствии со следующим уравнением:
3,90
3,10
3,50
Разброс=(d-d)/d,
от 0,65 до 3,80, а особенно предпочтительно - от 1,00 до 2,25.
11. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 3,
отличающийся тем, что
твердый материал содержит по меньшей мере 80 мас.%, предпочтительно - по меньшей мере 90 мас.%, особенно предпочтительно - по меньшей мере 95 мас.%, еще более предпочтительно - по меньшей мере 99 мас.%, а наиболее предпочтительно - 100 мас.%, неоксидной титанокерамики, предпочтительно - диборида титана.
12. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 11,
отличающийся тем, что
верхний слой (32, 32', 32”) содержит от 15 до 40 мас.%, а предпочтительно - от 15 до 30 мас.%, твердого материала с температурой плавления по меньшей мере 1000°С.
13. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 12,
отличающийся тем, что
верхний слой (32, 32', 32”) содержит от 85 до более 50 мас.%, предпочтительно - от 85 до 60 мас.%, особенно предпочтительно - от 85 до 70 мас.% углерода.
14. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 13,
отличающийся тем, что
углерод представляет собой аморфный углерод, графит или смесь аморфного углерода и графита.
15. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 14,
отличающийся тем, что
верхний слой (32, 32', 32”) имеет вертикальное удельное электрическое сопротивление при 950°С, составляющее от 20 до 32 Ом·мкм, а предпочтительно - от 22 до 28 Ом·мкм.
16. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 15,
отличающийся тем, что
толщина верхнего слоя (32, 32', 32”) составляет от 1 до 50%, предпочтительно - от 5 до 40%, особенно предпочтительно - от 10 до 30%, а еще более предпочтительно - от 15 до 25%, от общей высоты катодного блока (20, 20', 20”).
17. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 16,
отличающийся тем, что
поверхность верхнего слоя (32, 32', 32”) профилирована по меньшей мере одним углублением (34, 34') и/или по меньшей мере одним возвышением (36).
18. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 17,
отличающийся тем, что
упомянутое по меньшей мере одно углубление (34, 34') и/или упомянутое по меньшей мере одно возвышение (36) выполнено имеющим выпуклую, вогнутую или полигональную форму, например, трапецеидальную, треугольную, прямоугольную или квадратную форму, если смотреть в поперечном направлении катодного блока (20, 20', 20”).
19. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 18,
отличающийся тем, что
поверхность верхнего слоя (32, 32', 32”) имеет по меньшей мере одно углубление (34, 34'), при этом отношение глубины к ширине упомянутого по меньшей мере одного углубления (34, 34') составляет от 1:3 до 1:1, а предпочтительно - от 1:2 до 1:1.
20. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 19,
отличающийся тем, что
поверхность верхнего слоя (32, 32', 32”) имеет по меньшей мере одно углубление (34, 34'), при этом глубина упомянутого по меньшей мере одного углубления (34, 34') составляет от 10 до 90 мм, предпочтительно - от 40 до 90 мм, а особенно предпочтительно - от 60 до 80 мм.
21. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 20,
отличающийся тем, что
поверхность верхнего слоя (32, 32', 32”) имеет по меньшей мере одно углубление (34, 34'), при этом ширина упомянутого по меньшей мере одного углубления (34, 34') составляет от 100 до 200 мм, особенно предпочтительно - от 120 до 180 мм, а еще более предпочтительно - от 140 до 160 мм.
22. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 21,
отличающийся тем, что
поверхность верхнего слоя (32, 32', 32”) имеет по меньшей мере одно возвышение (36), при этом отношение высоты к ширине упомянутого по меньшей мере одного возвышения (36) составляет от 1:2 до 2:1, а предпочтительно - 1:1.
23. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 22,
отличающийся тем, что
поверхность верхнего слоя (32, 32', 32”) имеет по меньшей мере одно возвышение (36), при этом высота упомянутого по меньшей мере одного возвышения (36) составляет от 10 до 150 мм, предпочтительно - от 40 до 90 мм, а особенно предпочтительно - от 60 до 80 мм.
24. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 23,
отличающийся тем, что
поверхность верхнего слоя (32, 32', 32”) имеет по меньшей мере одно возвышение (36), при этом ширина упомянутого по меньшей мере одного возвышения (36) составляет от 50 до 150 мм, особенно предпочтительно - от 55 до 100 мм, а еще более предпочтительно - от 60 до 90 мм.
25. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 24,
отличающийся тем, что
поверхность верхнего слоя (32, 32', 32”) имеет по меньшей мере одно углубление (34, 34') и по меньшей мере одно возвышение (36), при этом отношение ширины упомянутого по меньшей мере одного углубления (34, 34') к ширине упомянутого по меньшей мере одного возвышения (36) составляет от 4:1 до 1:1, а особенно предпочтительно - 2:1.
26. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 25,
отличающийся тем, что
поверхность верхнего слоя (32, 32', 32”) имеет от 1 до 3, а особенно предпочтительно - 2 углубления (34, 34').
27. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 26,
отличающийся тем, что
основной слой (30, 30', 30”) на по меньшей мере 80 мас.%, предпочтительно - на по меньшей мере 90 мас.%, особенно предпочтительно - на по меньшей мере 95 мас.%, еще более предпочтительно - на по меньшей мере 99 мас.%, а наиболее предпочтительно - полностью, состоит из графита и связующего.
28. Катодный блок (20, 20', 20”) по п. 27,
отличающийся тем, что
основной слой (30, 30', 30”) имеет вертикальное удельное электрическое сопротивление при 950°С, составляющее от 13 до 18 Ом·мкм, а предпочтительно - от 14 до 16 Ом·мкм.