ЭЛЕКТРОЛИЗЕР, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ, С ВАННООБРАЗНЫМ КАТОДОМ

1. Электролизер, в частности, для получения алюминия, содержащий катод (10), находящийся на верхней поверхности (12) катода (10) слой жидкого алюминия, на нем слой расплава, выше слоя расплава анод, по меньшей мере одну, а предпочтительно по меньшей мере две токоподводящие шины (22, 22′), контактирующие, подводя ток, с катодом (10) с его нижней стороны (14), и по меньшей мере один внешний токоподвод (26, 26′, 26", 26"′), причем каждый из по меньшей мере одного внешнего токоподвода (26, 26′, 26", 26"′) соединен электропроводящим образом в соответствующей точке присоединения (28, 28′, 28", 28"′) с по меньшей мере одной, а предпочтительно по меньшей мере двумя токоподводящими шинами (22, 22′), причем верхняя поверхность (12) катода (10), если смотреть в поперечном сечении катода (10), выполнена ваннообразной, причем ванна имеет две краевые зоны (16, 16′) и область днища (18), расположенную, если смотреть в направлении (х) ширины катода (10), между краевыми зонами (16, 16′) и ниже по отношению к краевым зонам (16, 16′), причем между обеими краевыми зонами (16, 16′) и областью днища (18) предусмотрена область (20, 20′) боковых стенок, соединяющая соответствующую краевую зону (16, 16′) и область днища (18), причем i) ширина (b) по меньшей мере одной из области днища (18) и краевых зон (16, 16′) меняется по длине катода (10), и/или ii) высота (h) верхней поверхности (12) катода (10), определяемая от нижней поверхности (14) катода (10), меняется по длине катода (10).
1
9
1
9
1
3
1
9
2. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна краевая зона (16, 16′) катода (10) содержит по меньшей мере два продольных участка (L-L) разной ширины (b), причем продольный участок (L-L) краевой зоны (16, 16′), который соединен с ближайшей к нему точкой присоединения (28, 28′, 28", 28"′) по самому короткому электрическому пути (Р-Р), имеет самую большую ширину (b) из всех продольных участков (L-L) краевой зоны (16, 16′).
1
9
1
9
1
3
1
9
1
9
3. Электролизер по любому из пп.  1-2, отличающийся тем, что по меньшей мере одна краевая зона (16, 16′) катода (10) содержит по меньшей мере три продольных участка (L-L) разной ширины (b), причем каждый из продольных участков (L-L), который соединен с ближайшей точкой присоединения (28, 28′, 28", 28"′) по более длинному электрическому пути (Р-Р), чем другой продольный участок (L-L), имеет меньшую ширину (b), чем этот другой продольный участок (L-L).
1
9
1
9
1
3
1
9
4. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что область днища (18) катода (10) содержит по меньшей мере два продольных участка (L-L) разной ширины (b), причем продольный участок (L-L) области днища (18), который соединен с ближайшей к нему точкой присоединения (28, 28′, 28", 28"′) по самому короткому электрическому пути (Р-Р); имеет наименьшую ширину (b) из всех продольных участков (L-L) области днища (18).
1
9
1
9
1
3
1
9
1
9
5. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что область днища (18) катода (10) содержит по меньшей мере три продольных участка (L-L) разной ширины (b), причем каждый продольный участок (L-L), который соединен с ближайшей к нему точкой присоединения (28, 28′, 28", 28"′) по более длинному электрическому пути (P-Р), чем другой продольный участок (L-L), имеет большую ширину (b), чем этот другой продольный участок (L-L).
1
9
1
9
1
3
1
3
1
9
1
9
1
3
1
9
6. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна краевая зона (16, 16′) катода (10) содержит по меньшей мере два продольных участка (L-L) разной высоты (h), причем продольный участок (L-L) краевой зоны (16, 16′) катода (10), который соединен с ближайшей точкой присоединения (28, 28′, 28", 28"′) по самому короткому электрическому пути (Р-Р), имеет самую большую, определяемую от нижней поверхности (14) катода (10) высоту (h) из всех продольных участков (L-L) краевой зоны (16, 16′), и/или область днища (18) катода (10) содержит по меньшей мере два продольных участка (L-L) разной высоты (h), причем продольный участок (L-L) области днища (18) катода (10), который соединен с ближайшей точкой присоединения (28, 28′, 28", 28"′) по самому короткому электрическому пути (Р-Р), имеет самую большую, определяемую от нижней поверхности (14) катода (10) высоту (h) из всех продольных участков (L-L) области днища (18).
1
9
1
9
1
3
1
9
1
9
1
9
1
9
1
3
1
9
1
9
7. Электролизер по п. 6, отличающийся тем, что краевая зона (16, 16′) катода (10) содержит по меньшей мере три продольных участка (L-L) разной высоты (h), причем каждый продольный участок (L-L), который соединен с ближайшей к нему точкой присоединения (28, 28′, 28", 28"′) по более длинному электрическому пути (Р-Р), чем другой продольный участок (L-L), имеет меньшую высоту (h), чем этот другой продольный участок (L-L), и/или область днища (18) катода (10) содержит по меньшей мере три продольных участка (L-L) разной высоты (h), причем каждый продольный участок (L-L), который соединен с ближайшей точкой присоединения (28, 28′, 28", 28"′) по более длинному электрическому пути (Р-Р), чем другой продольный участок (L-L), имеет меньшую высоту (h), чем этот другой продольный участок (L-L).
8. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что
- отношение максимальной и минимальной ширин (b) по меньшей мере одной краевой зоны (16, 16′) катода (10) составляет от 2:1 до 1,05:1, предпочтительно от 1,5:1 до 1,05:1, особенно предпочтительно от 1,3:1 до 1,05:1, и/или
- отношение максимальной и минимальной высот (h) по меньшей мере одной краевой зоны (16, 16′) катода (10) составляет от 2:1 до 1,05:1, предпочтительно от 1,5:1 до 1,05:1 и особенно предпочтительно от 1,3:1 до 1,05:1, и/или
- отношение максимальной и минимальной ширин (b) области днища (18) катода (10) составляет от 2:1 до 1,05:1, предпочтительно от 1,5:1 до 1,05:1 и особенно предпочтительно от 1,3:1 до 1,05:1, и/или
- отношение максимальной и минимальной высот (h) области днища (18) катода (10) составляет от 2:1 до 1,05:1, предпочтительно от 1,5:1 до 1,05:1 и особенно предпочтительно от 1,3:1 до 1,05:1.
9. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна, а предпочтительно по меньшей мере две токоподводящие шины (22, 22′), контактирующие, подводя ток, с катодом (10) с его нижней поверхности (14), расположены параллельно и на фиксированном расстоянии друг от друга, проходят по всей ширине (b) катода (10) и контактируют, подводя ток, с катодом (10) с его нижней поверхности (14), причем отдельные токоподводящие шины (22, 22′) одним или обоими своими концами соединены электропроводящим образом с соответствующей сборной шиной (24, 24′), а сборная шина(ы) (24, 24′) соединена(ы) электропроводящим образом с одним или несколькими внешними токоподводами (26, 26′, 26", 26"′).
10. Электролизер по п. 9, отличающийся тем, что он содержит от 2 до 60, предпочтительно от 10 до 48, особенно предпочтительно от 16 до 40, еще более предпочтительно от 20 до 40 и в высшей степени предпочтительно 36 параллельных и находящихся на фиксированном расстоянии друг от друга токоподводящих шин (22, 22′), проходящих по всей ширине (b) катода (10) и контактирующих, подводя ток, с катодом (10) с его нижней поверхности (14), и от 2 до 6 внешних токоподводов (26, 26′, 26", 26"′).
11. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что катод (10) содержит от 2 до 60, предпочтительно от 10 до 48, особенно предпочтительно от 16 до 40, еще более предпочтительно от 20 до 40 и в высшей степени предпочтительно 36 катодных блоков, расположенных рядом друг с другом, причем каждый катодный блок на своей нижней поверхности имеет по меньшей мере один паз, проходящий в продольном направлении катодного блока или соответственно в направлении (х) ширины катода (10), в котором находится по меньшей мере одна токоподводящая шина (22, 22′).
12. Электролизер по п. 11, отличающийся тем, что каждый из пазов имеет прямоугольное сечение и глубину, меняющуюся по его длине, причем каждый из пазов на его продольном краю имеет меньшую глубину, чем в его середине.
13. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из двух краевых зон (16, 16′), а предпочтительно обе краевые зоны (16, 16′) проходят, если смотреть в сечении катода (10) и в направлении (х) ширины катода (10), с наклоном, уменьшающимся к центру катода (10), причем угол (α) наклона краевой зоны (16, 16′) или соответственно краевых зон (16, 16′), по отношению к горизонтальной поверхности, предпочтительно от 2° до 45°, особенно предпочтительно от 3° до 20° и в высшей степени предпочтительно от 10° до 15°.
14. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из двух краевых зон (16, 16′), а предпочтительно обе краевые зоны (16, 16′) имеют уменьшающийся к центру катода (10) наклон по меньшей мере на 30%, предпочтительно по меньшей мере на 50%, особенно предпочтительно по меньшей мере на 75% и в высшей степени предпочтительно на 100% их ширины (b), если смотреть по сечению катода (10) и в направлении (х) ширины катода (10).
15. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что область днища (18) по меньшей мере местами является плоской, причем поверхность области днища (18) составляет с плоскостью (z), проходящей в вертикальном направлении, угол от -20° до 20°, предпочтительно от -10° до 10° и особенно предпочтительно 0°.
16. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что верхняя поверхность (12) катода (10) по меньшей мере на 25%, предпочтительно по меньшей мере на 50%, особенно предпочтительно по меньшей мере на 75%, особенно предпочтительно по меньшей мере на 90% и в высшей степени предпочтительно почти на 100% от длины катода (10) выполнена, если смотреть по сечению катода (10), ваннообразной, причем ванна имеет две краевые зоны (16, 16′) и область днища (18), находящуюся, если смотреть в направлении ширины (х) катода (10), между краевыми зонами (16, 16′) и ниже относительно краевых зон (16, 16′), причем между обеими краевыми зонами (16, 16′) и областью днища (18) предусмотрена область (20, 20′) боковых стенок, соединяющая соответствующую краевую зону (16, 16′) и область днища (18).
17. Электролизер по п. 16, отличающийся тем, что
i) ширина (b) по меньшей мере одной из области (18) днища и краевых зон (16, 16′) меняется на по меньшей мере 25%, предпочтительно на по меньшей мере 50%, особенно предпочтительно на по меньшей мере 75%, особенно предпочтительно на по меньшей мере 90% и в высшей степени предпочтительно почти на 100% от длины катода (10), и/или
ii) определяемая от нижней поверхности (14) катода (10) высота (h) верхней поверхности (12) катода (10) меняется на по меньшей мере 25%, предпочтительно на по меньшей мере 50%, особенно предпочтительно на по меньшей мере 75%, особенно предпочтительно на по меньшей мере на 90% и в высшей степени предпочтительно почти на 100% от длины катода (10).
18. Катод для электролизера, в частности, для электролизера для получения алюминия, причем верхняя поверхность (12) катода (10) выполнена, если смотреть по сечению катода (10), ваннообразной, причем ванна имеет две краевые зоны (16, 16′) и область днища (18), находящуюся, если смотреть в направлении (х) ширины катода (10), между краевыми зонами (16, 16′) и ниже относительно краевых зон (16, 16′), причем между обеими краевыми зонами (16, 16′) и областью днища (18) предусмотрена область (20, 20′) боковых стенок, соединяющая соответствующую краевую зону (16, 16′) и область днища (18), причем i) ширина (b) по меньшей мере одной из области днища (18) и краевых зон (16, 16′) меняется по длине катода (10), и/или ii) определяемая от нижней поверхности (14) катода (10) высота (h) верхней поверхности (12) катода (10) меняется по длине катода (10).