JP6089137B1 - カソード - Google Patents
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Abstract
Description
[全体の構成]
図1は、本発明の第1の実施形態にかかるカソード10を備えた、金属製錬設備1000の構成を模式的に示す断面図である。金属製錬設備1000は、複数のセル100を備えている。セル100の各々は、複数のカソード10、複数のアノード20、及び炉体30を備えている。セル100の内部には、電解浴33と、製錬の対象となる金属(例えばアルミニウム)のパッド34とが装入されている。
図4は、本発明の第1の実施形態にかかるカソード10の構成を示す斜視図である。上述のとおり、カソード10は、カソードブロック11と、2つのコレクターバー12とを備えている。カソードブロック11及び2つのコレクターバー12は、いずれも直方体である。カソードブロック11は、2つのコレクターバー12の上面に配置されている。カソードブロック11の底面と2つのコレクターバー12の上面とが接触することによって、カソードブロック11と2つのコレクターバー12とが電気的に接続されている。
カソード10の効果を説明するため、従来の一般的なカソード90の構成について説明する。図5は、カソード90の構成を示す斜視図である。図6は、図5のVI−VI線に沿った断面図である。
炭素製のコレクターバーであっても鉄製のコレクターバーと遜色のない電気伝導性が得られることを確認するため、モデル計算を実施した。モデル計算は、Richard Beeler, "AN ANALYTICAL MODEL FOR CATHODE VOLTAGE DROP IN ALUMINUM REDUTION CELLS", Light Metals 2003, pp.241-245に記載された方法で実施した。
H*=H−h(h+w)/(2h+w)
R’B=ρ’BL’/wh
RB=ρBL/wh
RC=ρCH*/WL
RJ=σ/(2h+w)L (図7A及び図7Bの場合)
RJ=σ/wL (図8A及び図8Bの場合)
α2=RB/(RC+RJ)
図9は、本発明の第2の実施形態にかかるカソード15の構成を示す斜視図である。カソード15は、カソードブロック16と、2つのコレクターバー17とを備えている。本実施形態においても、カソードブロック16及びコレクターバー17は、両方とも炭素製である。
図10は、本発明の第3の実施形態にかかるカソード40の構成を示す斜視図である。カソード40は、カソード10(図4)のコレクターバー12に代えて、コレクターバー42を備えている。
図11は、本発明の第4の実施形態にかかるカソード45の構成を示す斜視図である。カソード45は、カソードブロック46と、2つのコレクターバー47とを備えている。本実施形態においても、カソードブロック46及びコレクターバー47は、両方とも炭素製である。
図12は、本発明の第5の実施形態にかかるカソード50の構成を示す斜視図である。カソード50は、カソードブロック51と、2つのコレクターバー52とを備えている。本実施形態においても、カソードブロック51及びコレクターバー52は、両方とも炭素製である。
図13は、本発明の第6の実施形態にかかるカソード55の構成を示す斜視図である。カソード55は、カソードブロック56と、2つのコレクターバー57とを備えている。本実施形態においても、カソードブロック56及びコレクターバー57は、両方とも炭素製である。
図14は、本発明の第7の実施形態にかかるカソード60の構成を示す斜視図である。本実施形態では、カソードブロック61とコレクターバー62とが、一体的に形成されている。すなわち、カソードブロック61とコレクターバー62とは、一つの素材から加工されて形成されている。カソードブロック61及びコレクターバー62が一体的形成されたカソード60は、炭素製である。
図15は、本発明の第8の実施形態にかかるカソード65の構成を示す斜視図である。カソード65は、複数のカソードブロック11と、2つのコレクターバー67とを備えている。本実施形態においても、カソードブロック11及びコレクターバー67は、炭素製である。
100 セル
10,15,40,45,50,55,60,65,90,95 カソード
11,16,46,51,56,61,91,96 カソードブロック
12,17,42,27,52,57,62,67,92,97 コレクターバー
20 アノード
21 アノードブロック
22 接続部材
30 炉体
31 シェル
32 ライニング
33 電解浴
34 パッド
35 原料供給装置
36 ブスバー
Claims (8)
- 金属製錬用のカソードであって、
炭素製のカソードブロックと、
各々が前記カソードブロックに接するように配置された、1つ以上の炭素製のコレクターバーとを備え、
前記カソードブロックの底面は、平面であり、
前記コレクターバーの各々の上面は、平面であり、
前記カソードブロックは、前記カソードブロックの底面と前記コレクターバーの各々の上面とが接するように配置される、カソード。 - 金属製錬用のカソードであって、
炭素製のカソードブロックと、
各々が前記カソードブロックに接するように配置された、1つ以上の炭素製のコレクターバーとを備え、
前記カソードブロックの底面に溝が形成されており、
前記コレクターバーの各々の上面に、前記カソードブロックの溝に沿った溝が形成されており、
前記カソードブロックは、前記カソードブロックの底面と前記コレクターバーの各々の上面とが接するように配置される、カソード。 - 請求項1又は2のいずれか一項に記載のカソードであって、
前記コレクターバーは、前記カソードブロックの長手方向に沿って2つ配置され、
前記2つのコレクターバーは、間隔を空けて配置される、カソード。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のカソードであって、
前記コレクターバーは、平面視で前記カソードブロックと重ならない部分の少なくとも一部の幅が、前記カソードブロックと重なる部分の幅よりも狭い、カソード。 - 金属製錬用のカソードであって、
炭素製のカソードブロックと、
各々が前記カソードブロックに接するように配置された、1つ以上の炭素製のコレクターバーとを備え、
前記カソードブロックと前記コレクターバーとを締結するネジをさらに備える、カソード。 - 金属製錬用のカソードであって、
炭素製のカソードブロックと、
各々が前記カソードブロックに接するように配置された、1つ以上の炭素製のコレクターバーとを備え、
前記カソードブロックに雄ネジ若しくは雌ネジ、又は凸部若しくは凹部が形成されており、
前記コレクターバーの各々に、前記雄ネジ若しくは雌ネジと締結される雌ネジ若しくは雄ネジ、又は前記凸部若しくは凹部と嵌合する凹部若しくは凸部が形成されている、カソード。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載のカソードであって、
前記コレクターバーは、前記カソードブロックよりも、電気抵抗率の低い炭素材料からなる、カソード。 - 金属製錬用のカソードであって、
炭素製のカソードブロックと、
各々が前記カソードブロックに接するように配置された、1つ以上の炭素製のコレクターバーとを備え、
第2のカソードブロックをさらに備え、
前記コレクターバーの少なくとも一つは、前記カソードブロック及び前記第2のカソードブロックの両方と接している、カソード。
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