CN102171385B - 永久阴极 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种永久阴极(3)，该永久阴极要在诸如铜、锌、钴或镍的金属的电解精炼和/或回收中用作电极。永久阴极(3)包括平面母板(4)，该平面母板由金属制成并且包括两个侧面(5)。母板(4)包括边缘(6)，该边缘至少部分地包围金属板。边缘(6)包括设置有凹槽(7)的凹槽部分(8)。凹槽部分(8)包括至少一个桥接段(9)，该桥接段用来在至少一个桥接段(9)处在金属板的边缘(6)的凹槽部分(8)上将诸如阴极铜半部、阴极锌半部、阴极钴半部或阴极镍半部的阴极金属半部(15)连接在一起，该阴极金属半部在金属的电解精炼中形成在母板(4)的侧面(5)上。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的永久阴极，该永久阴极要在诸如铜、锌、钴或镍的金属的电解精炼和/或回收中用作电极。
背景技术
本发明可以应用于例如铜的电解精炼，其中以阳极的形式的阳极铜通过电流被转移到阴极上以提供阴极铜。铜的电解精炼在槽中进行，阳极铜和阴极轮流地放置在槽中并且该槽包含电解流体。本发明也可以应用于例如铜、镍、钴或锌的电解回收。
目前，现代金属电解主要使用称为永久阴极技术的技术，永久阴极技术基于将诸如铜的金属还原到由合适的钢种制成的永久阴极的母板的表面上。以阴极金属半部(诸如阴极铜半部)的形式的金属容易通过被构造用于剥离的机器(剥离机器)从这种母板的表面被剥离。优于常规的始极片技术的该工艺的优点包括将永久阴极再循环回到该工艺的能力和它们的良好平坦性(平直度)。
第一永久阴极设备使用称为ISA技术的技术，其中，通过结合母板侧面上和母板底边缘上的边缘衬条使用合适的蜡，保证阴极金属的可分离性。在该方法中，一个永久阴极总是得到两个分离的阴极金属半部(两个生长半部是分离的，重量是常规阴极金属的一半)。然而，该方法中使用的蜡会在电解过程中和阴极金属的质量方面产生问题。一些人还认为阴极金属半部的轻重量是问题，这是由于它影响铸造厂的铸造容量，在铸造厂中，阴极金属半部一个接一个地被供给到熔炉中。
使用的另一流行的永久技术是所谓的Kidd工艺，其中省略永久阴极的母板的底边缘的上蜡并且允许阴极金属半部在它们的底边缘生长在一起，获得称为塔可(taco)阴极的阴极。如果永久阴极板的底边缘完全平坦，则当剥离金属时可能出现问题，这是由于金属部分地粘在母板的底边缘。由于这个，这样获得的阴极金属可能必须被压直或以另一方式被校直，这是由于在剥离中，阴极金属半部的下部有点弯曲，形成折痕/鼓胀。
两种技术都已经通过在永久阴极母板的底边缘上切割出V型槽被进一步改进。当在ISA技术中使用合适的深度的V型槽时，阴极金属半部在它们的底边缘处彼此断开而无需打蜡。在Kidd技术中，V型槽促进阴极金属的剥离，但可能引起阴极金属半部彼此断开。在那种情况下，一些金属阴极为塔可型并且一些为ISA型。而这对阴极的使用者来说可能是成问题的。
当生产塔可阴极时，除了凹槽的深度和形状外，电解中使用的运行参数也影响阴极金属半部的彼此分离。这些运行参数特别地包括：电解液的成分，例如添加剂和温度，阳极和阴极的相互尺寸，和它们的彼此距离以及所用的电流密度。因此，优化凹槽的深度和形状可能是相当有挑战性的，这是由于不同的电解长具有它们自身的关于工艺的运行参数的偏好。
公开文献US 3798151提供一种永久阴极板。
公开文献WO 2004/097076提供一种永久阴极板。
发明内容
本发明的目的是提供解决上述问题的一种新颖的永久阴极。
本发明的目的通过根据独立权利要求1的永久阴极实现。
本发明的优选实施例在从属权利要求中描述。
根据本发明的永久阴极母板的边缘的结构保证当剥离阴极时诸如阴极铜半部的阴极金属半部彼此连接。
在根据本发明的永久阴极的优选实施例中，永久阴极母板的边缘包括两个基本上平行的侧边缘以及底边缘。在这个优选实施例中，凹槽部分形成在底边缘上，并且凹槽部分包括至少一个V型槽和至少一个平坦部分，该至少一个平坦部分在母板的两侧面之间提供桥接段。这种结构结合V型槽和平坦底边缘的最佳性质，使得V型槽保证阴极金属容易剥离并且直的部分保证诸如阴极铜半部的阴极金属半部连接到彼此(“铰链”)。例如，至少一个V型槽被切割在母板底边缘的主要部分中，但例如留下直的底边缘或相应桥接段在充分长的距离上延伸。例如，直的底边缘可包括母板底边缘的中间的一段，并且直的底边缘的长度可以是大约5到大约50cm，更有选地大约10到大约40cm，最优选地大约20到大约30cm，或者它可以由多个短的段组成。除了诸如阴极铜半部的阴极金属半部的连接之外，该结构的一个优点是，短的直的段不会在诸如阴极铜半部的阴极金属半部的下部中引起折痕/鼓胀。在这种情况下，不需要对诸如阴极铜的阴极金属进行单独的压直或校直。
本发明的原理建立在被还原到永久阴极母板的底边缘上的诸如铜的金属的结构中。在没有V型槽的情况下，诸如铜的金属沉积为均匀的生长，该均匀的生长没有有利于断开的单独的边界表面。具有V型槽的情况下，在金属的生长中形成清晰的断裂区域，沿该断裂区域发生诸如阴极铜半部的阴极金属半部的彼此分离。
附图说明
下面，参考附图详细描述本发明的一些优选实施例，其中：
图1示出包括阳极和永久阴极的电解槽；
图2示出永久阴极的侧视图，阴极金属半部形成在其母板的相对的侧面上了；
图3示出根据本发明的永久阴极的第一优选实施例；
图4示出沿图3的线A-A截取的图3中示出的永久阴极的细节；
图5示出沿图3的线B-B截取的图3中示出的永久阴极的细节；
图6示出根据本发明的永久阴极的第二优选实施例；
图7示出沿图6的线C-C截取的图6中示出的永久阴极的细节；
图8示出沿图6的线D-D截取的图6中示出的永久阴极的细节；
图9示出根据本发明的永久阴极的第三优选实施例；
图10示出沿图9的线E-E截取的图9中示出的永久阴极的细节；
图11示出沿图9的线F-F截取的图9中示出的永久阴极的细节；
图12示出根据本发明的永久阴极的第四优选实施例；
图13示出沿图12的线G-G截取的图12中示出的永久阴极的细节；
图14示出沿图12的线H-H截取的图12中示出的永久阴极的细节；
图15示出根据本发明的永久阴极的第五优选实施例；
图16示出沿图15的线I-I截取的图15中示出的永久阴极的细节；
图17示出沿图15的线J-J截取的图15中示出的永久阴极的细节；
图18示出根据本发明的永久阴极的第六优选实施例；
图19示出沿图18的线K-K截取的图18中示出的永久阴极的细节；
图20示出沿图18的线L-L截取的图18中示出的永久阴极的细节；
图21示出根据本发明的永久阴极的第七优选实施例；
图22示出沿图21的线M-M截取的图21中示出的永久阴极的细节；
图23示出沿图21的线N-N截取的图21中示出的永久阴极的细节；
图24示出根据本发明的永久阴极的第九优选实施例；
图25示出沿图24的线O-O截取的图24中示出的永久阴极的细节；并且
图26示出沿图24的线P-P截取的图24中示出的永久阴极的细节。
具体实施方式
图1示出电解槽1，该电解槽用于诸如铜、镍、钴或锌的金属的电解精炼和/或回收。在图1中示出的电解槽1中，阳极2和永久阴极3被交替放置。在电解精炼铜的情况下，阳极2将由所谓的阳极铜组成并且阴极将是上述永久阴极3，在电解过程中所谓的阴极铜将还原到永久阴极的母板上。
附图示出永久阴极3，在诸如铜、镍、钴或锌的金属的电解精炼和/或回收中，该永久阴极要用作电极。
永久阴极3包括平面母板4，该平面母板由金属制成并且包括两个侧面5。
母板4包括边缘6，该边缘6至少部分地包围金属板。
边缘6包括设置有凹槽7的凹槽部分8。
凹槽部分8包括至少一个桥接段9，该桥接段用来在所述至少一个桥接段9处在母板4的边缘6的凹槽部分8上将在金属的电解精炼中形成在母板4的侧面5上的阴极金属半部15连接在一起，该阴极金属半部诸如阴极铜半部、阴极镍半部、阴极钴半部或阴极锌半部。
根据本发明，可能的是，凹槽部分8被确定尺寸且/或设计使得在金属的电解精炼或电解沉积中形成在母板4的侧面5上的阴极金属半部15构造成在母板4的边缘6的凹槽部分8上至少部分地连接，并且凹槽部分8的所述至少一个桥接段9被确定尺寸且/或设计使得在阴极金属半部15之间在凹槽部分8的这种桥接段9处构造成形成比凹槽部分8的其它部分处的母板4的边缘6上的阴极金属半部15之间更强的母板4的边缘6上的阴极金属半部15之间的连接。
此外，图中示出的母板4包括金属板的悬挂装置10。
在图3、6、9、12、15、18、21和24中示出的永久阴极3中，母板4的边缘6包括两个基本上平行的侧边缘11和底边缘12。
图3、6、9、12、15、18、21和24中示出的永久阴极3中的凹槽部分8形成在母板4的底边缘12上。
脱离图3、6、9、12、15、18、21和24，可能的是，在每一个基本上平行的侧边缘11和底边缘12之间，存在直的和/或弯曲的角状边缘部分(未示出)，凹槽部分8延伸到至少一个角状边缘部分。
如果母板4包括两个平行的侧边缘11，可能的是，基本上平行的侧边缘11的至少一个可以设置有边缘衬条13。在图3、6、9、12、15、18、21和24中，每个平行的侧边缘11都设置有边缘衬条13。
根据本发明，可能的是，凹槽部分8包括多个凹槽，并且桥接段9位于两个凹槽7之间，如图9、12、15、18和21中所示。
根据本发明，可能的是，桥接段9形成在凹槽7中，使得比凹槽7的其余部分低的部分形成在凹槽7中，从而在凹槽7上提供桥接段9，如图6中所示。例如，可能的是，在具有大约1到大约1.5mm范围内的深度的凹槽7中，形成低于凹槽7的其余部分的部分，其在凹槽上提供桥接段9，并且具有在大约0.25到大约1mm范围内的深度，更优选地在大约0.25到大0.75mm范围内，并且最优选地在大约0.25到大约0.5mm范围内。换句话说，可能的是，例如，桥接段9外部的凹槽7的深度是大约1到大约1.5mm，并且在桥接段9处的凹槽7的深度是大约0.25到大约1mm，更优选地大约0.25到大约0.75mm，并且最优选地大约0.25到大约0.5mm。如果低于凹槽7的其余部分的部分形成在凹槽7中、从而在凹槽7上提供桥接段9，则母板4的边缘6优选地但不是必要地在桥接段9处包括凹槽7和基本上平坦的部分16，如图4、5和8中所示。
根据本发明，可能的是，在桥接段9处的金属板基本上是平坦或没有凹槽的，如图9、12、15、18和21中所示。
根据本发明，可能的是，桥接段9在凹槽部分8处形成基本上平坦的部分，如图9、12、15、18和21中所示。
凹槽7优选地但不是必要地为V型槽。
如果凹槽7是V型槽，则可能的是，通过从V型槽至少部分地移除在桥接段9处形成V型槽的金属板的那部分的另一半部，形成桥接段9，如图24-26中所示。
桥接段9的宽度优选地但不是必要地为大约5到大约50cm长，更优选地大约10到大约40cm长，并且最优选地但不是必要地，大约20到大约30cm长。
在下面，详细描述根据本发明的母板4的一些优选实施例。
图3-5示出根据本发明的永久阴极3的第一优选实施例。这里的母板4包括底边缘12，该底边缘包括设置有V型槽的凹槽部分8。V型槽延伸贯穿底边缘12的长度；换句话说，贯穿凹槽部分8。在图3-5中，V型槽的深度小于正常情况，使得桥接段9形成为贯穿底边缘的宽度，以在母板4的底边缘12上将阴极金属半部15连接在一起，该阴极金属半部在电解过程中形成在母板4的侧面5上。例如，可能的是，当这种凹槽7的正常深度在大约1到大约1.5mm的范围内时，在根据图3-5的实施例中形成凹槽7，该凹槽的深度在大约0.25到大约1mm的范围内，更优选地在大约0.25到大约0.75mm的范围内，并且最优选地在大约0.25到大约0.5mm的范围内。由于在根据图3-5的实施例中凹槽7的深度小于正常情况，因此在根据图3-5的实施例中，凹槽7和凹槽7的两侧上的平坦部分16都形成为贯穿母板4的底边缘12的长度。
图6-8示出根据本发明的永久阴极3的第二优选实施例。这里的母板4包括底边缘12，该底边缘包括设置有两个V型槽7的凹槽部分8。在凹槽部分8中的V型槽之间，存在深度小于V型槽并且形成桥接段9的部分，以在母板4的底边缘12上将阴极金属半部15连接在一起，该阴极金属半部在电解过程中形成在母板4的侧面5上。由于在根据图6-8的实施例中在桥接段9处的凹槽7的深度小于正常情况，因此在根据图6-8的实施例中，在桥接段9处，凹槽7和凹槽7的两侧上的平坦部分16都形成在母板4的底边缘12上。
图9-11示出根据本发明的永久阴极3的第三优选实施例。这里的母板4包括底边缘12，该底边缘包括设置有两个V型槽7的凹槽部分8。所述两个V型槽通过平坦部分彼此分离，该平坦部分形成桥接段9，以在母板4的底边缘12上将阴极金属半部15连接在一起，该阴极金属半部在电解过程中形成在母板4的侧面5上。
图12-14示出根据本发明的永久阴极3的第四优选实施例。这里的母板4包括底边缘12，该底边缘包括设置有五个V型槽7的凹槽部分8。所述五个V型槽通过四个平坦部分彼此分离，四个平坦部分的每一个形成桥接段9，以在母板4的底边缘12上将阴极金属半部15连接在一起，该阴极金属半部在电解过程中形成在母板4的侧面5上。
图15-17示出根据本发明的永久阴极3的第五优选实施例。这里的母板4包括底边缘12，该底边缘包括设置有两个V型槽7的凹槽部分8。所述两个V型槽7通过平坦部分彼此分离，该平坦部分在母板4的侧面5和母板4的底边缘12之间具有圆化的边缘，并且形成桥接段9，以在母板4的底边缘12上将阴极金属半部15连接在一起，该阴极金属半部在电解过程中形成在母板4的侧面5上。
图18-20示出根据本发明的永久阴极3的第六优选实施例。这里的母板4包括底边缘12，该底边缘包括设置有四个V型槽7的凹槽部分8。所述四个V型槽7通过三个平坦部分彼此分离，三个平坦部分的每一个形成桥接段9，以在母板4的底边缘12上将阴极金属半部15连接在一起，该阴极金属半部在电解过程中形成在母板4的侧面5上，从而在母板4的底边缘12上连接在一起。
图21-23示出根据本发明的永久阴极3的第七优选实施例。这里的母板4包括底边缘12，该底边缘包括设置有三个V型槽7的凹槽部分8。所述三个V型槽7通过四个平坦部分彼此分离，该四个平坦部分在母板4的侧面5和母板4的底边缘12之间具有圆化的边缘，四个平坦部分的每一个形成桥接段9，以在母板4的底边缘12上将阴极金属半部15连接在一起，该阴极金属半部在电解过程中形成在母板4的侧面5上，从而在母板4的底边缘12上连接在一起。
图24-26示出根据本发明的永久阴极3的第八优选实施例。这里的母板4包括底边缘12，该底边缘包括设置有两个V型槽7的凹槽部分8。凹槽部分8的桥接段9位于V型槽之间，并且通过从V型槽7部分地省去构成V型槽7的形状的第二结构14而形成桥接段9。例如，可以这样形成桥接段9，在即将出现的桥接段9处，沿具有桥接段9的长度的部分从V型槽7去除构成V型槽7的形状的第二结构。
对本领域技术人员来说显然的是，随着技术改进，可以以各种方式实现基本思想。因此，本发明及其实施例不限于上述例子，而是它们可以在权利要求的范围内变化。
Claims (18)
1.一种永久阴极，所述永久阴极要在金属的电解精炼和/或回收中用作电极，
其中所述永久阴极（3）包括平面的母板（4），所述平面的母板由金属板制成并且包括两个侧面（5）；
其中所述母板（4）包括边缘（6），所述边缘至少部分地包围金属板；并且
其中所述边缘（6）包括设置有凹槽（7）的凹槽部分（8），
其特征在于，
所述凹槽部分（8）包括至少一个桥接段（9），所述至少一个桥接段用来在所述至少一个桥接段（9）处在金属板的边缘（6）的凹槽部分（8）上将阴极金属半部（15）连接在一起，所述阴极金属半部在金属的电解精炼中形成在所述母板（4）的侧面（5）上，
所述凹槽部分（8）被确定尺寸且/或设计使得在金属的电解精炼或电解沉积中形成在所述母板（4）的侧面（5）上的阴极金属半部（15）构造成在所述母板（4）的边缘（6）的凹槽部分（8）上至少部分地连接，并且
所述凹槽部分（8）的所述至少一个桥接段（9）被确定尺寸且/或设计使得在所述阴极金属半部（15）之间，在所述凹槽部分（8）的这种桥接段（9）处构造形成的所述母板（4）的边缘（6）上的阴极金属半部（15）之间的连接比在所述凹槽部分（8）的其它部分处构造形成的所述母板（4）的边缘（6）上的阴极金属半部（15）之间的连接更强；
所述金属的电解精炼和/或回收为铜、锌、钴或镍的电解精炼和/或回收；所述阴极金属半部（15）为阴极铜半部、阴极锌半部、阴极钴半部或阴极镍半部。
2.根据权利要求1的永久阴极，其特征在于，所述永久阴极还包括所述母板（4）的悬挂装置（10），所述悬挂装置用来将所述母板悬挂在电解槽（1）中。
3.根据权利要求1或2的永久阴极，其特征在于，
所述母板（4）的边缘（6）包括两个基本上平行的侧边缘（11）以及底边缘（12）；并且
所述凹槽部分（8）形成在所述母板（4）的底边缘（12）上。
4.根据权利要求3的永久阴极，其特征在于，
在每一个基本上平行的侧边缘（11）与所述底边缘（12）之间存在直的和/或弯曲的角状边缘部分；并且
所述凹槽部分（8）延伸到至少一个角状边缘部分。
5.根据权利要求2的永久阴极，其特征在于，至少一个基本上平行的侧边缘（11）设置有边缘衬条（13）。
6.根据权利要求1的永久阴极，其特征在于，所述凹槽部分（8）包括多个凹槽（7）；并且
所述桥接段（9）位于两个凹槽（7）之间。
7.根据权利要求1的永久阴极，其特征在于，所述桥接段（9）形成在所述凹槽（7）中，使得低于所述凹槽（7）的其余部分的段形成在所述凹槽（7）中，该段在所述凹槽（7）上构成所述桥接段（9）。
8.根据权利要求7的永久阴极，其特征在于，
所述桥接段（9）的外部的所述凹槽（7）的深度是1到1.5mm；并且
在所述桥接段（9）处的所述凹槽（7）的深度是0.25到1mm。
9.根据权利要求7或8的永久阴极，其特征在于，所述母板（4）的边缘（6）在所述桥接段（9）处包括凹槽（7）和基本上平坦的部分（16）。
10.根据权利要求1的永久阴极，其特征在于，所述母板（4）的边缘（6）在所述桥接段（9）处是基本上平坦的。
11.根据权利要求1的永久阴极，其特征在于，所述凹槽（7）是V型槽。
12.根据权利要求11的永久阴极，其特征在于，通过从所述V型槽至少部分地移除在所述桥接段（9）处构成所述V型槽的形状的结构的第二半部（14），形成所述桥接段（9）。
13.根据权利要求1的永久阴极，其特征在于，所述桥接段（9）的宽度是5到50cm。
14.根据权利要求1的永久阴极，其特征在于，所述桥接段（9）在所述凹槽部分（8）处形成基本上平坦的部分。
15.根据权利要求8的永久阴极，其特征在于，在所述桥接段（9）处的所述凹槽（7）的深度是0.25到0.75mm。
16.根据权利要求15的永久阴极，其特征在于，在所述桥接段（9）处的所述凹槽（7）的深度是0.25-0.5mm。
17.根据权利要求13的永久阴极，其特征在于，所述桥接段（9）的宽度是10到40cm。
18.根据权利要求17的永久阴极，其特征在于，所述桥接段（9）的宽度是20到30cm。
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