CN1204299C - 用于电解槽的汇电板结构 - Google Patents
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Abstract
本发明应用于电解回收金属目的的电解槽汇电板结构。该结构被制成能容易改变电极之间的间距。该结构的所有部件沿电解槽纵向都是一个整体面型，并且电解槽内的电极支撑悬臂是无凹槽的。
Description
技术领域
本发明集中在用于电解回收金属的电解槽汇电板结构，它被制成一个整体，以便使电极之间的间距，即间隔，能被自由选择和改变。在沿电解槽的长度方向上，该结构的所有部件具有恒定不变的断面。
背景技术
在用于电解回收金属设计的电解槽室中，例如回收铜、镍、和锌，典型地具有大量的电解槽，这些电解槽被成组地串联起来，从而使一个电解槽内的阳极与下一个电解槽内的阴极通过高导电汇电板电连接，其中的高导电汇电板通常是由铜制成，并位于电解槽之间的分隔壁上。这种布置被称作Walker系统。
这种结构通常还包括一刻有凹槽的绝缘条，它设置在汇电板的顶上，以便把前一个电解槽的阴极以及下一个电解槽的阳极与汇电板分开。这种布置是必需的，因为不这样布置的话，电解槽内的所有电极将会电连接在一起，使电流不会流经电解液。
在现有技术中的汇电板中，侧壁的特点是通常具有隆起，这些隆起的横断面为半圆形或三角形，并且是沿着汇电板的长度方向的，这些隆起或是连续的，或是断开的，以便用于绝缘汇电板。要与汇电板接触的电极被下放到这些隆起的顶部。这些隆起的作用首先是加固汇电板，其次是在汇电板与电极之间形成一线性接触。
绝缘条具有一个指向侧边的架，该架或置于汇电板的断开的隆起之间，或是置于连续的隆起之间。那些将不与汇电板接触的电极被下放到这些绝缘架的顶部。
还有一种已知的汇电板配置是美国专利US3,682,809的图1中所示的汇电板装置，其中的汇电板是连续的，但是，在要被置于汇电板顶部的电极支撑悬臂(support lugs)的侧面上刻有凹槽。根据这个附图，相同电极的支撑元件的长度是变化的。然而该图并未表示出两个相邻电解槽的电极相对于汇电板和绝缘条是怎样被设置的。
对于传统的汇电板结构和刻有槽的电极，总是存在以下缺点：
-每个电极是基于单个接头电连接到电路上的。由于接触头质量(良好/不良接触)变化大，所以电极之间的电流分布是不均匀的。
-如果使用一刻有凹槽的铜条，那么它的制造成本要大于未刻有槽的铜条的制造成本。反过来，如果使用一未刻有槽的汇电板，那么将会由于绝缘汇电板的缘故而将使这些电极不处于水平位置。
-制造刻有凹槽的电极要比制造未刻有槽的电极更昂贵。
-当装到电解槽上时，必须非常小心地沿宽度方向把这些刻有凹槽的电极下放到电解槽内相对于汇电板的正确位置。
-由于刻有凹槽的绝缘条和可能是铜制的汇电板的缘故，这些电极必须被非常小心地沿长度方向下放到相对于汇电板的正确位置，以便正确地形成电接触和电分开。汇电板的热伸长会造成一些问题。
-如果不更换所有的汇电板和绝缘条，那么刻有凹槽的汇电板使得电极之间的间距不能被改变。使用一未刻有槽的铜制汇电板时，要改变电极之间的间距，就需要更换绝缘条。
-由于刻有凹槽的绝缘条的缘故，在实际中要对汇电板进行清洗，就需要在清洗期间把绝缘条移去。这使得机械化清洗尤为困难。
-由于刻有凹槽的汇电板必须被制造得相当薄，因此通过这些刻有凹槽的汇电板就脆弱且使用寿命短。
发明内容
本发明的发明目的是要实现这样一种汇电板结构，它能避免传统结构中的前述缺陷。
本发明提供一种用于电解回收金属的串联式电解槽的汇电板结构，其中该汇电板结构位于电解槽的每个侧壁的顶部，其特征在于该电解槽的主汇电板设有一些沿电解槽纵向的连续隆起，并且这些连续隆起具有不同的高度，以便把一个电解槽内阳极的无凹槽的支撑悬臂支撑在一隆起上，并把相邻电解槽的阴极的无凹槽的支撑悬臂支撑在另一隆起上；该汇电板结构还配备有沿电解槽纵向并与主汇电板绝缘的连续的支撑元件，以便把不位于主汇电板上的电极支撑悬臂的端部，支承在与被支撑在主汇电板上的相对应电极的端部相同的水平。
其中，一连续的绝缘型材被放置在主汇电板的隆起之间。
其中，一电极支撑元件被放置在位于主汇电板的隆起之间的绝缘型材的顶部，其中该支撑元件与主汇电板的高隆起处于基本相同的水平。
其中，主汇电板只在电解槽侧壁的部分宽度上延伸。
其中，至少该侧壁的一部分宽度被一连续的绝缘材料覆盖。
其中，连续的绝缘材料被放置在电解槽的侧壁上，并且主汇电板被放置在该绝缘材料顶上。
其中，另一电极支撑元件被设置在绝缘材料顶上的主汇电板的外侧，并且该支撑元件与主汇电板的低隆起处于基本相同的水平。
其中，支撑元件是由导电材料制成的电位平衡条。
其中，支撑元件是由绝缘材料制成。
其中，主汇电板的低隆起和位于相同水平的支撑元件被设置在靠近电解槽壁的边缘。
其中，主汇电板隆起和位于相同水平的支撑元件被大致设置在距侧壁中心相同距离处。
在本发明的汇电板结构中，一高导电的主汇电板被设置在电解槽侧壁的顶部，把前一个电解槽的阳极与相邻电解槽的阴极电连接，从而使电解槽以通常的方式被串联连接。主汇电板具有一些不同高度的连续的侧面隆起，从而在电解槽内，一组电极-阳极或阴极-要比另一组电级低。支撑元件也被设置在电解槽侧壁的顶部，并且这些支撑元件支撑着不与主汇电板接触的电极。这些支撑元件与主汇电板电绝缘，有利的是它们是由导电材料制成的，因此，它们平衡电解槽内相同符号的电极之间的电位。主汇电板、支撑元件和绝缘材料在电解槽纵向上都是整体的，在它们的整个长度上，它们的横断面是恒定不变的。在所附的专利权利要求书中，必要技术特征是很明显的。
主汇电板的侧向隆起具有不同高度，因此使电解槽内的一些电极，如阳极，比其它电极(在这种情况中是阴极)稍低。实际上，电解槽一侧上的主汇电板的低隆起与电解槽的另一侧上的低支撑元件都比高隆起与高支撑元件更接近电解槽的中线，位于低处的电极的支撑悬臂被制成短于位于高处的电极的支撑悬臂，高隆起和高支撑元件位于电解槽壁的中线附近，这使得高隆起和高支撑元件比低隆起和低支撑元件更远离电解槽本身的中线。如果需要的话，也能用相反的方式来设置，即把阴极放置在低隆起上，把阳极设置在高隆起上。主汇电板的隆起是连续的，并且在它们的上面没有绝缘架。所用的术语连续的或整体的意思是指用于放置电极的这些材料是未刻凹槽的，并且这些材料沿电解槽的长度方向上的强度基本相等。电极支撑悬臂也未刻槽。
高电极的支撑元件被放置在主汇电板的顶部位于它的隆起之间。支撑元件最好是一个电位平衡条，该电位平衡条通过绝缘材料与主汇电板分开。该电位平衡条与绝缘材料沿其长度方向具有恒定不变的横断面。该电位平衡条与主汇电板的高的隆起处于相同水平，并在不位于主汇电板上的高电极的支撑悬臂之间形成一种电连接。
低电极支撑元件也最好是一电位平衡条，它被放置在主汇电板的外侧，沿着电解槽的边缘位于主汇电板的高隆起附近，并位于绝缘材料的顶部。该电位平衡条和绝缘材料沿它们的长度方向具有恒定不变的横断面。该电位平衡条与主汇电板的低隆起处于相同的水平，并在不位于主汇电板上的低电极的支撑悬臂之间形成一种电连接。位于该电位平衡条下面的绝缘被整体化到主汇电板与电解槽侧壁之间的绝缘型材中。
与现有技术相比，本发明中提出的汇电板方案至少具有以下优点：
-主汇电板和电位平衡条以及绝缘型材均为无凹槽的，它们具有恒定不变的横断面，因此能自由地改变电极的分布而无需触动汇电板。
-对汇电板的机械清洗很简单，这是由于所有要被清洗的表面是连续的，而且是由一种材料制成的。无需拆卸汇电板结构就能进行清洗。
-汇电板结构牢固而且经久耐用。
-由于电位平衡条的缘故，现在每个电极都配有两个与电路连接的接头：如果一个电极带有的与主汇电板相连的接头比一般水平差，那么这些电极通过电位平衡条并行地均匀输出电流分布以获得更均匀的电流分布。
-电极总能被做成直的。
-即使未小心地把电极下放到电解槽中沿横向和纵向相对于汇电板的正确地方，电接触和电分开也能正确产生。汇电板的热膨胀也不会产生问题。
附图说明
在附图中更精确地表示了本发明，其中图1是具有根据本发明的汇电板结构的电解槽的剖面图，图2更详细地表示出了该汇电板结构。
具体实施方式
根据图1，阳极和阴极已被下放到电解槽A和电解槽B内，在该图中只能看见电极的支撑悬臂。如图1所示，位于前面的阳极1被放置得低于后面的阴极2。通常的情况是，阳极和阴极被交替放入电解槽内。阳极和阴极都由支撑悬臂3和4支撑在置于电解槽侧壁5上的本发明的汇电板结构上。侧壁是指两个相邻电解槽之间的侧壁，无论该侧壁是由一个部分或由多个相邻部分组成的。
图2更精确地表示了主汇电板6是怎样被放置在侧壁5上的绝缘平板7上的。在主汇电板下面使用一绝缘平板并不是必须的，但是出于实际考虑，推荐使用该绝缘板。主汇电板在侧壁的顶部沿着电解槽的长度方向延伸。主汇电板的下表面是水平的，它也可以是上表面的中央，但在电位平衡条的两边缘，在纵向上有两个连续的高度不同的隆起或者脊朝上突起。这些隆起的形状可以不同，但是，例如半圆形断面的隆起则是比较合适的。在图2所示的例子中，电解槽A内阳极的支撑悬臂3被放置在低隆起8上，而电解槽B内阴极的支撑悬臂4被放置在高隆起9的顶部。电极支撑悬臂是连续的，而未被刻槽。隆起的适合的高度差通常为5～15mm，考虑到实际的原因，阳极通常被选作低电极。有利的情况是，把低隆起放置到更靠近电解槽的边缘，而把高电极放置在侧壁的中央附近。
一连续的绝缘型材10沿着汇电板的整个长度被放置在主汇电板6的隆起8和9之间，在该绝缘型材10的顶部是电解槽A中一阴极的支撑元件11，在这个例子中该支撑元件11是一导电的电位平衡条。由于在电解槽A另一侧的阴极支撑悬臂(图中未示出)被支撑在下一个电解槽内的主汇电板的高隆起上，电位平衡条11的上部与主汇电板的高隆起高度相同，因此这些阴极在它们的支撑悬臂4上是水平的。
如图2中能看见的那样，主汇电板6不是沿着电解槽边缘的整个宽度延伸，而是部分电解槽边缘只被绝缘板7覆盖。在这个例子中，电解槽B内阴极的支撑元件12也是一电位平衡条，该电位平衡条也最好以这种方式被放置在位于主汇电板外侧的绝缘板部分上。该支撑元件把未被主汇电板支撑的阳极支撑悬臂连接起来。这个支撑元件被设置在这样一个高度，即它使得另一端的阳极支撑悬臂3升高到与那些被支撑在主汇电板上的阳极支撑悬壁相同的高度。在任一电位平衡条上都没有绝缘材料。优选的情况是，这些电位平衡条是由单一材料制成的，例如被制成圆断面或三角形断面的支杆。
至于任一电极(阳极或阴极)，如果不希望利用一电位平衡条作为支撑元件，那么，可以用一相应的绝缘型材来代替该电位平衡条，或把绝缘材料直接制成使它能把电极的支撑悬臂支撑在正确的高度。但是在这种情况下，将会丧失前面所述的一些优点。
如前所述，主汇电板并不在电解槽侧壁的整个宽度上延伸，但是多少要大于侧壁宽度的一半。最好是使两个电极支撑元件距侧壁中线的距离与主汇电板的相应隆起距侧壁中线的距离大致相等。
Claims (11)
1、一种用于电解回收金属的串联式电解槽的汇电板结构，其中该汇电板结构位于电解槽的每个侧壁(5)的顶部，其特征在于该电解槽的主汇电板(6)设有一些沿电解槽纵向的连续隆起(8，9)，并且这些连续隆起具有不同的高度，以便把一个电解槽内阳极的无凹槽的支撑悬臂(4)支撑在一隆起上，并把相邻电解槽的阴极的无凹槽的支撑悬臂(3)支撑在另一隆起上；该汇电板结构还配备有沿电解槽纵向并与主汇电板绝缘的连续的支撑元件(11，12)，以便把不位于主汇电板上的电极支撑悬臂的端部，支承在与被支撑在主汇电板上的相对应电极的端部相同的水平。
2、根据权利要求1所述的汇电板结构，其特征在于一连续的绝缘型材(10)被放置在主汇电板(6)的隆起(8，9)之间。
3、根据权利要求2所述的汇电板结构，其特征在于一电极支撑元件(11)被放置在位于主汇电板(6)的隆起(8，9)之间的绝缘型材(10)的顶部，其中该支撑元件(11)与主汇电板的高隆起(9)处于基本相同的水平。
4、根据权利要求1所述的汇电板结构，其特征在于主汇电板只在电解槽侧壁(5)的部分宽度上延伸。
5、根据权利要求1所述的汇电板结构，其特征在于至少该侧壁的一部分宽度被一连续的绝缘材料(7)覆盖。
6、根据权利要求1所述的汇电板结构，其特征在于连续的绝缘材料(7)被放置在电解槽的侧壁(5)上，并且主汇电板被放置在该绝缘材料(7)顶上。
7、根据权利要求4所述的汇电板结构，其特征在于另一电极支撑元件(12)被设置在绝缘材料(7)顶上的主汇电板(6)的外侧，并且该支撑元件(12)与主汇电板的低隆起(8)处于基本相同的水平。
8、根据权利要求1所述的汇电板结构，其特征在于支撑元件(11，12)是由导电材料制成的电位平衡条。
9、根据权利要求1所述的汇电板结构，其特征在于支撑元件(11，12)是由绝缘材料制成。
10、根据权利要求1所述的汇电板结构，其特征在于主汇电板的低隆起(8)和位于相同水平的支撑元件(12)被设置在靠近电解槽壁的边缘。
11、根据权利要求1所述的汇电板结构，其特征在于主汇电板隆起和位于相同水平的支撑元件被大致设置在距侧壁中心相同距离处。
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