بلوک کاتد

بلوک­ های کاتدی کربنی یا گرافیتی به طور گسترده ­ای در صنعت ذوب آلومینیم استفاده می­شوند. این بلوک ­ها در قسمت پایین سلول­ های الکترولیز آلومینیم به عنوان الکترودهای منفی برای انتقال جریان الکتریکی جهت احیا اکسید آلومینیم به فلز آلومینیم در الکترولیت کریولیت مذاب مورد استفاده می­گیرند. البته دسته دیگری از بلوک های کاتدی شامل کاتدهای ساخته شده از موادی غیر از گرافیت، مانند کاربید سیلیسیم وجود دارد که در برخی از کارخانه­های تولید آلومینیم مورد استفاده قرار می­گیرد. با افزایش تقاضا برای آلومینیم در سطح جهان، مصرف بلوک های کاتدی در صنعت آلومینیم نیز افزایش یافته است. عملکرد اصلی بلوک کربنی کاتد، پوشش سلول الکترولیز و هدایت جریان الکتریکی است. در عین حال، این بلوک ­ها بایستی در برابر فرسایش مذاب کریولیت با دمای بالا در طول فرآیند الکترولیز آلومینیم مقاومت کند. همچنین به دلیل اثر الکتروشیمیایی سرباره با دمای بالا در فرآیند الکترولیز، کیفیت بلوک کاتد بایستی بالا باشد. زیرا عملکرد و طول عمر سلول­ های الکترولیتی، به ویژه از نظر مقاومت در برابر خوردگی سدیم، نرخ انبساط حرارتی، مقاومت در برابر شوک حرارتی و کاهش مصرف برق در طی فرایند تولید تحت تاثیر کیفیت بلوک کاتد تغییر می­کند. علت اصلی آسیب رسیدن به سلول­ های الکترولیتی ناشی از نفوذ سدیم به درون بلوک کاتد است که باعث انبساط و نفوذ الکترولیت مذاب به درون بلوک کاتد می­شود. ازاینرو، در طول فرایند الکترولیز، بلوک کاتد منبسط می شود و در نتیجه تنش مکانیکی بالایی ناشی از انبساط به بلوک وارد می شود. به همین دلیل بالا بودن استحکام مکانیکی در این بلوک ها بسیار ضروری است. همچنین، بلوک کاتد با کیفیت بالا دارای مقاومت الکتریکی پایینی است که موجب افت ولتاژ ناچیز در طی فرایند تولید شده و متعاقبا می تواند مصرف برق در فرایند تولید الکترولیتی را کاهش دهد. ازاینرو کیفیت این بلوک­ها به طور مستقیم بر کارایی و هزینه عملیات ذوب­گیری تاثیر می گذارد. بلوک­ های کربنی کاتد مورد استفاده در صنعت ذوب آلومینیم را می توان بر اساس ظرفیت ذوب به سه نوع دسته ­بندی کرد: زیر 200 کیلوآمپر، بین  200 الی 300 کیلوآمپر و بالای 300 کیلوآمپر. هر نوع دارای الزامات و مشخصات منحصر به فردی است، زیرا با افزایش عبور جریان، ظرفیت ذوب افزایش می یابد و متعاقبا بلوک کاتدی موردنظر به دوام بالاتری نیاز خواهد داشت. در یک نوع طبقه­ بندی دیگر، بلوک­ های کاتدی به سه نوع بلوک کاتدی کربنی، بلوک کاتدی شبه گرافیتی و بلوک کاتدی کاملا گرافیتیزه شده تقسیم­ بندی می شوند. کاتدهای گرافیتیزه شده برای افزایش چگالی و بهبود استحکام مکانیکی، تحت مراحل فرآوری بیشتری قرار می گیرند.