DE10164366C1 - Permanentkathode - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Permanentkathode, die in elektrolytischen Zellen für die Erzeugung von Nichteisenmetallen durch Niederschlag auf dieser verwendbar ist, insbesondere in der elektrolytischen Kupfergewinnung. DOLLAR A Die Permanentkathode umfasst eine Platte aus rostfreiem Stahl, die entlang ihrer oberen Fläche mit einem Tragelement verbunden und an ihrer unteren dem Tragelement gegenüberliegenden Seite mit einer V-Nut versehen ist, wobei die seitlichen Randzonen der Kathodenplatte mit einer Reihe von Bohrungen versehen sind. In den Bohrungen der seitlichen Randzonen ist eine Noppenleiste einlegbar, wobei die untere Bohrung frei bleibt. Die Noppenleiste wird von einem Randschutzelement umgriffen, in deren unteren Bereich eine Abschlusskappe einsteckbar ist, und zwar derart, dass ein an der Abschlusskappe angeordnetes federnd ausgebildetes Element in die freibleibende unter Bohrung der Kathodenplatte eingreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Permanentkathode, die in elektrolytischen Zellen für die Erzeugung von Nichteisenmetallen durch Niederschlag auf diese verwendbar ist, insbesondere in der elektrolytischen Kupfergewinnung.

In der elektrolytischen Nichteisenmetallgewinnung werden Elektrolytplatten, sogenannte Per­ manentkathoden, verwendet. Um die Abnahme der angelagerten Metalle zu erleichtern, ist es von Vorteil, die Kanten mit Schutzstreifen oder anderen Abdeckungen zu versehen. Diese verhindern ein Herumwachsen des abzulagernden Metalls.

Um die Abnahme des an der Permanentkathode angelagerten Nichteisenmetalls zu ermögli­ chen, werden die seitlichen und die unteren Ränder der Kathode mit einem Schutzstreifen versehen. Dieser Schutzstreifen kann zum einen aus einer Wachsbeschichtung, aus geform­ ten Kunststoffstreifen oder aus einer Kombination von Wachsbeschichtung und Kunststoff­ streifen bestehen. Die Schutzstreifen dienen zur Verhinderung der Anlagerung des Nichtei­ senmetalls an den Randbereichen der Kathodenplatten.

Wachsbeschichtungen, die an den Randbereichen der Kathode aufgebracht werden, haben den Nachteil, dass diese mittels eines aufwendigen Waschprozesses wieder entfernt werden müssen. Des Weiteren müssen diese Wachsbeschichtungen an den Randbereichen vor dem erneuten Einsatz im Elektrolyseprozess wieder aufgebracht werden. Im Elektrolyseprozess kann sich die Wachsbeschichtung teilweise auflösen und so zur Verschmutzung des Elektro­ lyts führen. Dies beeinflusst die Qualität des anzulagernden Metalls negativ.

Vorgenannte Nachteile treten auch neben weiteren Nachteilen bei einem kombinierten Rand­ schutz aus Wachsbeschichtung und geformten Streifen aus Kunststoffmaterial auf.

Randschutzstreifen aus Kunststoff sind beispielsweise aus der US 4,776,928 bekannt. Der hier beschriebene Randschutzstreifen besteht aus einem relativ steifen Kunststoffmaterial mit einem U-förmigen Querschnitt. Die Spitzen bzw. die freien Ränder der Arme des U- Querschnitts bestehen aus einem nachgiebigeren Kunststoffmaterial, das mit dem steiferen Kunststoffmaterial koextrudiert ist. Dadurch wird der gewünschte Rinnenquerschnitt ausgebil­ det.

Die nachgiebigen Spitzen sollen eine Abdichtung auf der Kathodenplatte bilden und damit die Metallablagerungen an den Randzonen verhindern. Bei längerem Gebrauch der Randschutz­ streifen können die Spitzen bzw. Ränder aus dem weicheren, nachgiebigeren Kunststoffmate­ rial verhärten, so dass eine sichere Abdichtung der Randbereiche der Kathode nicht mehr ge­ währleistet ist.

Aus der EP 0 202 018 ist bekannt, dass Permanentkathoden aus rostfreiem Stahl bestehen und an ihren Kanten geschützt werden müssen. Edelstahlbleche sind eine billige Alternative zu Titanblechen, allerdings ist vor jedem Ablagerungszyklus eine Oberflächenneutralisierung sowie ein effizienter Schutz der Unterkanten notwendig.

Es werden in der DE 28 43 279 Elektrodenplatten beschrieben, die an den seitli­ chen Randzonen zur besseren Befestigung der Isolierstreifen Bohrungen aufwei­ sen, durch welche die Isolierstreifen zusätzlich verankert werden. Diese Elektroden­ platten sind so ausgeführt, dass die Ecken, an denen die Unterkante und die beiden Seitenkanten zusammenlaufen, abgerundet sind und die Isolierung als durchgehen­ der um die abgerundeten Ecken gebogener Isolierstreifen ausgebildet ist. Das Mate­ rial des Isolierstreifens entlang den Seitenkanten, der Unterkante und den abgerun­ deten Ecken ist durch Wärmepressen eingedrückt.

Durch die WO 00/79027 wird eine Permanentkathode beschrieben, die eine Ein­ fassleiste umfasst, wobei die besagte Leiste einen länglichen Kanal zur Aufnahme eines Kantenbereiches der Kathodenplatte sowie mindestens ein Stützelement in diesem Kanal umfasst, wobei dieses Stützelement ein Schulterstück aufweist, welches so angepasst ist, dass es an die komplementäre Oberfläche der Kathoden­ platte stößt und diese dadurch in der Einfassleiste hält. Das Schlitzende des Kan­ tenstreifens soll dabei durch eine einfache Abschlusskappe geschlossen sein.

Aus der DE 199 04 809 A1 ist ein verbesserter Randschutzstreifen bekannt, der ein erstes rinnenförmiges Teil aus relativ nachgiebigeren Material, das über den Randbereich de Katho­ denplatte geschoben wird, und ein zweites rinnenförmiges Teil aus einem steiferen Material, das das erste rinneförmige Teil umgreift, aufweist. Das zweite rinnenförmige Teil drückt das erste rinnenförmige Teil zur Abdichtung auf den Randbereich der Kathodenplatte. Der Rand­ schutzstreifen kann in seiner Länge ein- oder mehrstückig ausgebildet sein. Bei mehrstückiger Ausführung weist jeweils ein Ende des zweiten rinnenförmigen Teils eine Verbindungsanord­ nung auf. Diese Verbindungsanordnung ist derart ausgebildet, dass eine Längsbewegung zwischen den benachbarten Abschnitten verhindert wird.

Die Randschutzstreifen werden mittels Nieten oder ähnlichem an der Kathodenplatte befestigt.

Die Eckabschnitte der Kathodenplatte werden ebenfalls mit einem inneren rinnenförmigen Teil versehen. Die äußeren rinnenförmigen Teile sind in diesem Bereich mit einer Gehrung verse­ hen und umgreifen die inneren rinnenförmigen Teile und werden durch ein Eck- Abdeckelement umgriffen.

Das hier verwendete nachgiebige Material für die inneren rinnenförmigen Teile verhärtet bei längerem Gebrauch, so dass die Dichtwirkung nicht mehr gewährleistet ist.

Da die Kathodenplatten während der Elektrolyse einer erhöhten Temperatur ausgesetzt ist, kommt es zu einer Längenausdehnung der Randschutzstreifen, wodurch es zu einer Relativ­ bewegung zwischen Randschutzstreifen und Kathodenplatte kommt. Dies kann zu einer Be­ schädigung der durch Stifte, Niete oder ähnlichem befestigten Randschutzelemente bis zum Abspringen der Eckverbindungen führen.

Um dies zu verhindern, wurde bereits vorgeschlagen, die Kathodenplatten nur seitlich mit ei­ nem Randschutz zu versehen und die untere Kante mit einer V-Nut zu versehen, so dass das abgeschiedene Metall herumwachsen kann. Durch die V-Nut entstehen zwei scharfe Kanten, die im niedergeschlagenen Metall zu Sollbruchstellen führen. Beim Abstreifen des Metalls von der Kathodenplatte bricht hier die Metallschicht und man gewinnt wie bisher zwei Metallplatten der Kathodenplatte.

Die scharfen Kanten der V-Nut laufen ungeschützt durch die Stripping-Anlage der elektrolyti­ schen Kupfergewinnung. Diese nichtgeschützten Kanten verschleißen dadurch sehr schnell und müssen häufig nachgearbeitet werden. Des Weiteren müssen die seitlich angeordneten Randschutzstreifen gegen das in den Verbindungsstellen zwischen der Kathodenplatte und dem Randschutzstreifen aufsteigende Elektrolyt gesichert werden. Durch das aufsteigende Elektrolyt kommt es zu Knospenbildungen durch niedergeschlagenes Metall und damit mögli­ cherweise zur Zerstörung der Randschutzstreifen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es nunmehr, eine Permanentkathode zu schaffen, die die Nachteile der vorbekannten Lösungen beseitigt und mit jeweils seitlich angeordnetem Rand­ schutz auskommt, die einen sicheren Schutz der unteren Kante der Kathodenplatte und gegen das Aufsteigen des Elektrolyts in den Randschutz gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in die Bohrungen der seitlichen Randzonen eine Noppenleiste einlegbar ist, wobei die unterste Bohrung frei bleibt, die Nop­ penleiste mit einem Randschutzelement umgreifbar ist und in den unteren Bereich des Rand­ schutzelementes eine Abschlusskappe einsteckbar ist und zwar derart, dass ein an der Ab­ schlusskappe angeordnetes Element in die freibleibende unterste Bohrung eingreift.

Das Randschutzelement ist mit einer im Querschnitt U-förmig ausgebildeten Öffnung verse­ hen, wobei die Innenseiten der U-förmigen Öffnung im Anfangsbereich eine wulstartige An­ formung und im hinteren Bereich eine Aussparung aufweisen. Die wulstartige Anformung dient der Abdichtung zwischen Kathodenplatte und Randschutzelement.

Die Abschlusskappe ist so ausgebildet, dass sie im eingeschobenen Zustand über die untere Kante der Kathodenplatte heraussteht. Dies verhindert beim Durchlaufen der Stripping-Anlage der elektrolytischen Kupfergewinnung ein Beschädigen der Kanten der V-förmigen Nut, die an der unteren Seite der Kathodenplatte angeordnet ist.

Die in das Randschutzelement einschiebbare Abschlusskappe weist am Stegbereich ein Fe­ derelement und am unteren Abschnitt des Stegbereichs eine Abdichtfläche auf. Das Feder­ element greift in die untere freie Bohrung in der Kathodenplatte ein. Dadurch wird sowohl das Randschutzelement als auch die Abschlusskappe gegen Abrutschen gesichert und ermöglicht eine freie Relativbewegung der Randschutzelemente und Kathodenplatte.

An der Abdichtfläche der Abschlusskappe sind seitliche Abstandselemente angeordnet. Die Abstandselemente verhindern ein Zusammenstoßen von Kathoden und Anoden in der elekt­ rolytischen Kupfergewinnung.

Die Abstandselemente können flügelartig ausgebildet sein und Sollbruchstellen aufweisen. Über die Sollbruchstellen können Teile der Abstandselemente abgebrochen werden, um so einen definierten Abstand zwischen Kathoden und Anoden einzustellen.

Die Abschlusskappe ist so als Abstandshalter zwischen Kathode und Anode ausgebildet.

Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, dass das Randschutzelement an der Unter­ seite der Kathodenplatte anbringbar ist.

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher beschrieben werden. Es zeigen

Fig. 1 Permanentkathode

Fig. 2 Querschnitt des Randschutzelementes

Fig. 3 Noppenleiste

Fig. 4 Abschlusskappe

Fig. 5 Draufsicht Randschutzelement

Die in Fig. 1 dargestellte Permanentkathode 1 besteht aus einer Kathodenplatte 2, einem mit dieser fest verbundenem Tragelement 3 und des an den beiden Querseiten angebrachten Randschutzelementen 4.

Die Kathodenplatte 2 weist in diesem Ausführungsbeispiel an ihrer unteren dem Tragelement 3 gegenüberliegenden Seite eine V-förmige Nut auf. Zum Schutz der V-förmigen Nut sind beidseitig an den Randschutzelementen 4 Abschlusskappen 5 angeordnet.

Das Randschutzelement 4 - Fig. 2 - ist im Querschnitt annähernd oval ausgebildet und weist eine U-förmige Öffnung 6 auf, die im Anfangsbereich mit wulstartigen Anformungen 7 verse­ hen ist. Im hinteren Bereich der U-förmigen Öffnung 6 sind beidseitig Aussparungen 8 ange­ ordnet. Die Noppenleiste 9 - Fig. 3 - wird einseitig mit den Noppen 91 in die Bohrungen der Kathodenplatte 2 eingelegt. Anschließend wird das Randschutzelement 4 über die Noppen­ leiste 9 und den Randbereich der Kathodenplatte 2 aufgeschoben. Um das Randschutzele­ ment 4 zu fixieren, wird von unten her die Abschlusskappe 5 in die Aussparung 8 eingesteckt. Die wulstartigen Anformungen 7 am Ende der U-förmigen Öffnung 6 dienen der Abdichtung zwischen Kathodenplatte 2 und dem Randschutzelement 4.

Die Abschlusskappe 5 ist in Fig. 4 dargestellt. Diese besteht aus einem Stegbereich 10 und einem an diesem angeordneten federnd ausgebildeten Element 11. Das federnd ausgebildete Element 11 schnappt beim Einschieben in die Öffnung 6 des Randschutzelementes 4 in die untere freie Bohrung 15 der Kathodenplatte 2 ein und sichert so das Randschutzelement 4. An den Stegbereich 10 schließt sich eine Abdichtfläche 12 an, die die U-förmige Öffnung 6 des Randschutzelementes 4 gegenüber dem Elektrolyt abdichtet. Beidseitig an der Abdichtfläche 12 der Abschlusskappe 5 sind in diesem Ausführungsbeispiel Abstandselemente 13 angeord­ net. Diese gewährleisten einen gleichbleibenden Abstand zwischen der Kathodenplatte 2 und den Anoden. Die Abstandselemente 13 der Abschlusskappe 5sind flügelartig ausgebildet und weisen Sollbruchstellen 14 auf.

Unterhalb der Abdichtfläche 12 ist im Abstand zu dieser eine Aufstandsfläche 16 angeordnet. Diese überragt im Einbauzustand die untere Kante der Kathodenplatte 2, in der eine V-förmige Nut angeordnet ist, so dass dadurch mögliche Beschädigungen ausgeschlossen sind.

Die Fig. 5 zeigt eine Draufsicht des seitlichen Randbereiches der Kathodenplatte 2 mit auf­ geschobenem Randschutzelement 4. Die in den Bohrungen der Kathodenplatte 2 eingelegte Noppenleiste 9 sichert das Randschutzelement 4 gegen seitliches Abstreifen. Die flügelartig ausgebildeten Abstandselemente 13 verhindern das Aneinanderstoßen von Kathodenplatte 2 und Anoden.

Parallel zur Kathodenplatte 2 weist die Abschlusskappe 5 ein Abschlusselement 17 auf, wel­ ches einen prismatischen Querschnitt aufzeigt. Dieses Abschlusselement 17 ist so ausgebil­ det, dass ein zusätzliches Randschutzelement 4 an dem Tragelement 3 gegenüberliegenden Seite der Kathodenplatte 2 anbringbar ist.

Die Abschlusskappe 5 ist im eingebauten Zustand über die untere Kante der Kathodenplatte 2 herausstehend ausgebildet. Dadurch wird verhindert, dass die in der unteren Kante angeord­ nete V-förmige Nut, insbesondere die scharfen Kanten, beim Durchlaufen der Stripping-Anlage durch Abstumpfen, Kerben usw. beschädigt werden.

Claims (9)

1. Permanentkathode, umfassend eine Kathodenplatte aus rostfreiem Stahl, die entlang ihrer oberen Fläche mit einem Tragelement verbunden ist, und die seitlichen Randzonen der Kathodenplatte mit einer Reihe von Bohrungen und mit einem Randschutz versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass in die Bohrungen der seitlichen Randzonen der Kathodenplatte (2) eine Noppen­ leiste (9) einlegbar ist, wobei die untere Bohrung frei bleibt, die Noppenleiste (9) von ei­ nem Randschutzelement (4) umgreifbar ist und in dem unteren Bereich des Randschutz­ elementes (4) eine Abschlusskappe (5) einsteckbar ist und zwar derart, dass ein an der Abschlusskappe (5) angeordnetes federnd ausgebildetes Element (11) in die freibleibende untere Bohrung der Kathodenplatte (2) eingreift.

2. Permanentkathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Randschutzele­ ment (4) mit einer im Querschnitt U-förmig ausgebildeten Öffnung (6) versehen ist, wobei die Innenseiten der U-förmigen Öffnung (6) im Anfangsbereich eine wulstartige Anfor­ mung (7) und im mittleren Bereich eine Aussparung (8) aufweisen.

3. Permanentkathode nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ab­ schlusskappe (5) im Einbauzustand über die untere dem Tragelement 3 gegenüberliegen­ de Seite der Kathodenplatte (2) herausstehend ausgebildet ist.

4. Permanentkathode nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in das Randschutzelement (4) einbringbare Abschlusskappe (5) am Stegbereich (10) ein federnd ausgebildetes Element (11) aufweist.

5. Permanentkathode nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschluss­ kappe (5) am Stegbereich (10) eine Abdichtfläche (12) aufweist.

6. Permanentkathode nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abdicht­ fläche (12) der Abschlusskappe (5) wenigstens ein Abstandselement (13) angeordnet ist.

7. Permanentkathode nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstands­ element (13) flügelartig ausgebildet ist.

8. Permanentkathode nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstands­ element (13) parallel zur Kathodenplatte (2) angeordnete Sollbruchstellen aufweist.

9. Permanentkathode nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschluss­ kappe (5) als Abstandshalter zwischen Kathodenplatte (2) und Anode ausgebildet ist.