КАТОДНЫЙ БЛОК С СОДЕРЖАЩИМ ТВЕРДЫЙ МАТЕРИАЛ ВЕРХНИМ СЛОЕМ

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, а верхний слой (32, 32', 32") содержит углеродный композиционный материал, содержащий от 15 до менее чем 50% вес. твердого материала с температурой плавления по меньшей мере 1000°C.
2
2
2
2
2. Катодный блок (20, 20', 20") по п.1, отличающийся тем, что содержащийся в верхнем слое (32, 32', 32") твердый материал имеет измеренную в соответствии с DIN EN 843-4 твердость по Кнупу 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 и любых химических комбинаций и/или смесей двух или более из вышеупомянутых соединений.
3,50
4. Катодный блок (20, 20', 20") по п.3, отличающийся тем, что содержащийся в верхнем слое (32, 32', 32") твердый материал имеет мономодальное распределение частиц по размерам, при этом средневзвешенный по объему размер частиц (d), определенный статическим светорассеиванием в соответствии с ISO 13320-1, составляет 10-20 мкм, предпочтительно 12-18 мкм, а особенно предпочтительно 14-16 мкм.
3,50
5. Катодный блок (20, 20', 20") по п.3, отличающийся тем, что содержащийся в верхнем слое (32, 32', 32") твердый материал имеет мономодальное распределение частиц по размерам, при этом средневзвешенный по объему размер частиц (d), определенный статическим светорассеиванием в соответствии с ISO 13320-1, составляет 3-10 мкм, а предпочтительно 4-6 мкм.
3,90
6. Катодный блок (20, 20', 20") по п.3, отличающийся тем, что размер d частиц твердого материала, определенный статическим светорассеиванием в соответствии с ISO 13320-1, составляет 20-40 мкм, а предпочтительно 25-30 мкм.
3,90
7. Катодный блок (20, 20', 20") по п.5, отличающийся тем, что размер d частиц твердого материала, определенный статическим светорассеиванием в соответствии с ISO 13320-1, составляет 10-20 мкм, а предпочтительно 12-18 мкм.
3,10
8. Катодный блок (20, 20', 20") по п.3, отличающийся тем, что размер d частиц твердого материала, определенный статическим светорассеиванием в соответствии с ISO 13320-1, составляет 2-7 мкм и предпочтительно 3-5 мкм.
3,10
9. Катодный блок (20, 20', 20") по п.3, отличающийся тем, что размер d частиц твердого материала, определенный статическим светорассеиванием в соответствии с ISO 13320-1, составляет 1-3 мкм, а предпочтительно 1-2 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 распределение частиц по размерам, имеющее значение разброса, рассчитанного 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% вес., предпочтительно, по меньшей мере 90% вес., особенно предпочтительно, по меньшей мере 95% вес., еще более предпочтительно, по меньшей мере 99% вес., а наиболее предпочтительно 100% вес. неоксидной титанокерамики, а предпочтительно диборида титана.
12. Катодный блок (20, 20', 20") по п.11, отличающийся тем, что верхний слой (32, 32', 32") содержит 15-40% вес., а предпочтительно 15-30% вес. твердого материала с температурой плавления по меньшей мере 1000°C.
13. Катодный блок (20, 20', 20") по п.12, отличающийся тем, что верхний слой (32, 32', 32") содержит от 85 до более чем 50% вес., предпочтительно, от 85 до 60% вес., а особенно предпочтительно от 85 до 70% вес. углерода.
14. Катодный блок (20, 20', 20") по п.13, отличающийся тем, что углерод является аморфным углеродом, графитом или смесью из аморфного углерода и графита.
15. Катодный блок (20, 20', 20") по п.14, отличающийся тем, что углерод является аморфным углеродом или смесью 10-99% вес., особенно предпочтительно 30-95% вес., а еще более предпочтительно 60-90% вес. аморфного углерода, а остальное - графит.
16. Катодный блок (20, 20', 20") по п.15, отличающийся тем, что верхний слой (32, 32', 32") имеет вертикальное удельное электрическое сопротивление при 950°C 20-32 Ом∙мкм, а предпочтительно 22-28 Ом∙мкм.
17. Катодный блок (20, 20', 20") по п.16, отличающийся тем, что толщина верхнего слоя (32, 32', 32") составляет 1-50%, предпочтительно 5-40%, особенно предпочтительно 10-30%, а еще более предпочтительно 15-25% общей высоты катодного блока (20, 20', 20").
18. Катодный блок (20, 20', 20") по п.17, отличающийся тем, что основной слой (30, 30', 30") на по меньшей мере 80% вес., предпочтительно - на по меньшей мере 90% вес., особенно предпочтительно - на по меньшей мере 95% вес., еще более предпочтительно - на по меньшей мере 99% вес., а наиболее предпочтительно - полностью состоит из графита и связующего.
19. Катодный блок (20, 20', 20") по п.18, отличающийся тем, что основной слой (30, 30', 30") имеет вертикальное удельное электрическое сопротивление при 950°C 13-18 Ом∙мкм, а предпочтительно 14-16 Ом∙мкм.
20. Катод (12), который содержит по меньшей мере один катодный блок (20, 20', 20") согласно одному из предшествующих пунктов, при этом катодный блок (20, 20', 20") имеет на противоположной верхнему слою (32, 32', 32") стороне основного слоя (30, 30', 30") по меньшей мере один паз (38, 38'), причем в этом по меньшей мере одном пазу (38, 38') предусмотрена по меньшей мере одна токопроводящая шина (40, 40'), чтобы подавать ток к катоду (12) во время электролиза.
21. Применение катодного блока (20, 20', 20") согласно по меньшей мере одному из пп.1-19 или катода (12) по п.20 для проведения раствор-расплавного электролиза для получения металла, такого как, в частности, алюминий.