DE112008002045B4

DE112008002045B4 - System zur Überwachung, Steuerung und Betriebsführung einer Anlage, in der hydrometallurgische elektrolytische Extraktions- und Elektroraffinations-Prozesse von Nichteisenmetallen (NE-Metallen) ablaufen

Info

Publication number: DE112008002045B4
Application number: DE112008002045T
Authority: DE
Inventors: Victor Vidaurre Heiremans
Original assignee: Ancor Tecmin SA
Current assignee: Ancor Tecmin SA
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2013-08-01
Anticipated expiration: 2028-07-31
Also published as: US20100258435A1; JP2010534771A; WO2009016190A3; US8142627B2; AU2008281742B2; CN101849039B; WO2009016190A2; DE112008002045T5; AU2008281742A1; CN101849039A

Abstract

System für die Überwachung, Steuerung und den Betrieb einer Anlage, in der Hydrometallurgie-Prozesse der elektrolytischen Extraktion oder Elektroraffination von Nichteisenmetallen (= NE-Metallen) durchgeführt werden, welches die Messung der Prozess-Variablen und deren Umwandlung in elektronische Signale ermöglicht, wobei dieses System umfasst: – mindestens eine Gruppe von Elektrolyse-Zellen (1, 2, 3, 4), die Elektrolyte in ihrem Inneren haben; – eine Mehrzahl von Elektroden (5) für die galvanische Abscheidung eines NE-Metalls, das in dem Elektrolyten enthalten ist, die im Innern einer jeden Elektrolysezelle installiert sind und abwechselnd Anoden und Kathoden bilden, – eine Mehrzahl von Elektroden-Hängestangen (5), die abwechselnd Hängestangen (20) für die Anoden und Hängestangen (18) für die Kathoden bilden; – eine Mehrzahl von unterstützenden elektrischen Isolatoren (15), die sich im oberen Teil der Seitenwände zwischen je zwei benachbarten Zellen befinden; – eine Mehrzahl von elektrischen Stromschienen (6), und – eine Mehrzahl von elektrischen Abstands-Isolatoren (16), die auf den elektrischen Stromschienen (6) sitzen, wobei alle elektrischen Abstands-Isolatoren (16) monolithische kontaktfreie Isolator-Sättel (17) aufweisen, welche eine abwechselnde Unterstützung der Hängestangen (20) für Anoden und der Hängestangen (18) für die Kathoden erlauben ...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur Überwachung, Steuerung und Betriebsführung einer Anlage, in der hydrometallurgische, elektrolytische Extraktions- und Elektroraffinations-Prozesse von Nichteisenmetallen (NE-Metallen) durchgeführt werden, einschließlich der Elemente die das besagte System bilden. Dies geschieht durch die fortlaufende Messung von Prozessvariablen in der Anlage.
Ein System für die Überwachung, die Steuerung und den Betrieb einer Anlage, in der hydrometallurgische und elektrolytische Prozesse zur elektrolytischen Extraktion und Elektroraffination von NE-Metallen ablaufen, erlaubt, prozessvariable Daten zu gewinnen und umfasst: mindestens eine Gruppe von Elektrolyse-Zellen, die Mittel für die Erfassung und Übermittlung der Variablen des Prozesses aufweisen; eine Mehrzahl von Elektroden, die im Inneren einer jeden Elektrolysezelle installiert sind und abwechselnd Anoden und Kathoden von Basis-Zellen bilden; eine Mehrzahl von Elektroden-Hängestangen, die abwechselnd Hängestangen für den elektrischen Anschluss von Anoden und Hängestangen für den elektrischen Anschluss von Kathoden bilden; eine Mehrzahl von unterstützenden elektrischen Isolatoren, die im oberen Teil der Seitenwände zwischen zwei benachbarten Zellen positioniert sind; eine Mehrzahl von elektrischen Stromschienen, die am oberen Ende jedes unterstützenden elektrischen Isolators und unter der Mehrzahl von Elektroden passend angebracht sind; eine Mehrzahl von elektrischen Abstands-Isolatoren, von denen jeder Abstands-Isolator mit monolithischen, kontaktfreien Sätteln ausgestattet ist, die die Installation von abwechselnd Anoden-Hängestangen und Kathoden-Hängestangen ermöglichen; eine Mehrzahl von Säurenebel-Sammelhauben, in denen die Bauelemente mindestens eine multifunktionale Kammer umfassen, die Schaltkreise und/oder elektronische Sensoren zur Messung von Prozess-Variablen beinhaltet, die für die Überwachung, die Steuerung und den Betrieb des Produktionsprozesses notwendig sind.
Hintergrund der Erfindung
Das Ziel des hydrometallurgisch-galvanischen Prozesses ist, die physische Übertragung von positiv geladenen Metallionen aus einem Elektrolyten, der diese in einer bestimmten Konzentration gelöst enthält, auf die Oberflächen negativ geladener Kathoden. Die zu Grunde liegende Elektrolysezelle besteht aus zwei unter Spannung stehenden Elektroden – typischerweise flache leitfähige Platten, die parallel in einem bestimmten Abstand zueinander im Elektrolyten hängen – einer Anode mit positiver Ladung und einer Kathode mit negativer Ladung – die jeweils chemische Reaktionen erzeugen – oxidierend an der Anode und reduzierend an der Kathode. Bei Anlegen einer niedrigen Spannung und kontinuierlichem Strom an der Anode werden die im Elektrolyten vorhandenen Anionen (Ionen negativer Ladung) zur Anode wandern, während die Kationen (positiv geladene Metallionen) zur Kathode wandern, wo sie sich auf der kathodischen Oberfläche ablagern. Der Ablauf des Prozesses unterliegt den Faradayschen Gesetzen, wobei die chemische Reaktion proportional zum Fluss der elektrischen Ladungen an den Platten der Elektroden ist, die in Ampere pro Einheit der Elektrodenoberflächen gemessen und als Stromdichte bezeichnet wird. Die Stromdichte ist der Schlüssel-Parameter, der sowohl die galvanische Abscheidung von Metall in der Lösung als auch seine Verteilung auf die Kathode sowie die Effizienz der Nutzung des elektrischen Stroms charakterisiert. Der maximale elektrische Wirkungsgrad ist erreicht, wenn der Betrieb des Prozesses bei der maximalen Stromdichte durchgeführt wird, die mit der Kontinuität der metallischen Elektrodenablagerung bei anhaltender akzeptabler Qualität kompatibel ist. Auf der anderen Seite ist die Stromdichte in der Praxis durch die maximale Diffusion der Metallionen in einem Elektrolyten bei vorgegebener Temperatur begrenzt. Tatsächlich würden mit einer höheren Stromdichte als dieses Diffusions-Limit die nach dem Zufallsprinzip in den Schichten des Elektrolyten in der Nähe der Kathodenplatten verteilten Bestände von Metallionen je nach dem Konzentrationsgradienten, der in Richtung der Kathodenplatten abnimmt, erschöpft, und somit würde die sofortige Verfügbarkeit für die Abscheidung auf der Platte nicht ausreichen, um entweder die Kontinuität des Prozesses oder die resultierende Qualität der metallischen Ablagerung zu erhalten.
Zum besseren Verständnis der Probleme bei hydrometallurgischen galvanischen Prozessen im industriellen Maßstab muss man sich vorstellen, dass die Elektrolyse-Zellen aus einer Summe von einzelnen elektrolytischen Basis-Zellen zusammengesetzt sind – eine nach der anderen angeordnet als produktive Einheiten und in Serie verbunden – die physisch das Innenvolumen jedes industriellen Elektrolysezellen-Behälters füllt. Die elektrochemischen Reaktionen und die physikalisch-chemischen Phänomene der Diffusion von Metallionen zwischen jedem Platten-Paar, Anoden und Kathoden, die einander gegenüber in allen Basis-Zellen untergebracht sind, sind im Wesentlichen ähnlich, wenn auch nicht identisch im zeitlichen Mengenverlauf. Jede Basis-Zelle in einer industriellen Elektrolyse-Zelle verhält sich individuell nach den zu ihr gehörenden elektrischen, chemischen und hydrodynamisch vorgegebenen Variablen in ihrer unmittelbaren Umgebung, und aus diesem Grund variiert bei der Entnahme das Ergebnis der galvanischen metallischen Qualität von Kathode zu Kathode jeder einzelnen Elektrolyse-Zelle. Um das Ergebnis auf der Ebene der industriellen Zelle zu verbessern, ist es notwendig, die Überwachung und Steuerung der momentanen Variablen des Prozesses in den einzelnen Basis-Zellen in Echtzeit durchzuführen. Um den kontinuierlichen Betrieb des industriellen Prozesses über einen Zeitraum aufrecht zu erhalten, muss die Konzentration von Metallionen im Elektrolyten, in jeder einzelnen Basis-Zelle, innerhalb bestimmter Werte stabil gehalten werden. Dieser Zustand wird durch einen kontinuierlichen Zufluss einer geeigneten Strömung frischen Elektrolyts mit hoher Metallkonzentration durch eines der Zellen-Enden erreicht, was erlaubt, dass dieser frische Elektrolyt in Kontakt mit der kathodischen Oberfläche der Basis-Zellen, die in Reihe angeordnet sind, während des entsprechenden gleichzeitigen Abflusses der selben Menge verbrauchter Elektrolytlösung oder niedrigerer metallischer Konzentration durch die gegenüberliegende Wand oder Überlauf-Seite der industriellen Zelle zirkuliert.
Während die elektrochemischen Prozesse der elektrolytischen Gewinnung von NE-Metallen in den Basis-Elektrolyse-Zellen ablaufen, werden an der Anodenplatte – in der Regel hergestellt aus Blei-Legierungen, die in Elektrolyten gute elektrische Leiter und unlöslich, strukturell starr und resistent gegen Säure-Angriffe sind – einige chemische Stoffe erzeugt oder ausgelöst, die in Elektrolyten unlöslich sind und eine höhere Dichte als der Elektrolyt haben – diese werden auf dem Boden der Zellen-Behälter als anodischer Schlamm abgelagert. Die Anhäufung von anodischem Schlamm erfordert eine Entleerung der Zellen-Behälter zur regelmäßigen Reinigung der Böden. Im Fall von Kupfer verhindert die Entschlammung, dass die hydrodynamische Strömung des Elektrolyten in der Nähe des oberen Pegels des Schlammes auf dem Boden leichtere Schlamm-Teilchen mitreisst und somit deren Einmischung in die Flussbahn der Metall-Ionen, die zu den Kathoden-Platten fließen, womit auf diese Weise Fremdkörper in die geforderte reine metallische Kupfer-Ablagerung gelangen könnten. Im Fall der elektrolytischen Extraktionsverfahren, insbesondere bei Kupfer, sind unreine gegossene Kupferanoden im Elektrolyten löslich und enthalten Spuren von Edelmetallen wie Au, Pt, Co und exotische Metalle wie Rhenium usw., die wegen ihres extrem hohen Wertes aus dem anodischen Schlamm, nach seiner Entnahme aus dem Behälter, wieder durch nachfolgende Extraktionen zurückgewonnen werden müssen.
Um homogene und einheitliche Metall-Ablagerungen an den einzelnen Kathoden jeder Basis-Zelle während des elektrolytischen Produktionszyklus der elektrolytischen Extraktions- und Elektroaffinationsprozesse von NE-Metallen zu erhalten, ist es wichtig, eine möglichst einheitliche Stromdichte in den gesamten kathodischen Oberflächen zu schaffen und aufrechtzuerhalten, und diese Bedingung erfordert die gleichzeitige Aufrechterhaltung perfekter Parallelität mit der angegebenen, einheitlichen Trennung zwischen allen einander gegenüber liegenden Oberflächenpunkten der Elektroden-Platten, optimaler elektrischer Kontakte jeder einzelnen Elektrode mit den jeweiligen elektrischen Stromschienen und Kontrolle der Temperatur an jedem einzelnen dieser Kontakte. Um die Aufrechterhaltung optimaler elektrischer Verbindungen dauerhaft zu gewährleisten, muss man sich auf die Tatsache verlassen können, dass die jeweiligen Hängestangen der Elektroden und die zugehörigen Platten in perfektem geometrischem Zustand sind und die elektrischen Kontakte der Hängestangen mit den Stromschienen ununterbrochen und frei von Störungen sind, und zwar durch eine beständige, häufige und gründliche Reinigung der kritischen Bereiche dieser elektrischen Kontakte mit reichlich Waschen mit entsalztem Wasser.
Um die nominale Kapazität der Metallgewinnung in einer industriellen elektrolytischen Extraktions- oder Elektroraffinations-Anlage zur Gewinnung von NE-Metallen zu erreichen, werden heute die Elektrolyse-Zellen-Behälter der jeweiligen Prozesse der hydrometallurgischen Galvanisierung in Gruppen von Zellen aufgeteilt, welche Banken oder Abschnitte bilden, die jeweils aus einer bestimmten Anzahl von Behältern zusammengestellt sind, die alle einheitlich dimensioniert sind, wobei in ihrem Inneren eine bestimmte Anzahl von Elektroden, Anoden und insbesondere Kathoden, installiert sind, auf deren Oberflächen die Ionen der Metalle abgeschieden werden.
Andererseits sind die Konstruktion der Anlage, der Volumenstrom des hydraulischen Elektrolyt-Kreislaufs und die Leistung der Dauerstrom-Gleichrichter in der elektrischen Anlage, die die Zellen in ihren Banken versorgen, so dimensioniert, dass die Nennkapazität der galvanischen Metallabscheidung erhalten wird, wenn eine konstante Zuführung gleichmässiger Stromdichte zu allen kathodischen Flächen, die in den Behältern der Zellen installiert sind, während des gesamten operativen Zyklus vorausgesetzt wird. Da die galvanische Abscheidung ein Prozess der kontinuierlichen Aggregation von Metallionen auf der unter Spannung stehenden kathodischen Oberfläche im Innern der Zellen über den Zeitraum ist, wird die Stromzufuhr vom Zeitpunkt des Eintauchens der leeren Kathoden bis zur Entnahme oder Ernte des Metalls von der vollen Kathode entsprechend der tatsächlichen zeitlichen Entwicklung der Variablen des spezifischen Prozesses der elektrochemischen Abscheidung in jeder einzelnen Zellen während des Zyklus aufrechterhalten, bis ein geeignetes durchschnittliches Metallgewicht an den Kathoden angesammelt wurde. Im Wesentlichen hat die Betriebsführung des Prozesses der galvanischen Abscheidung in jeder Basis-Zelle das Ziel, eine dauerhafte und stabile Führung der drei wesentlichen Parameter bei der galvanischen Abscheidung in einer solchen Weise sicherzustellen, dass der Erhalt eines optimalen, nachhaltigen Gleichgewichts zwischen ihnen von Beginn bis zum Ende jedes jeweiligen Betriebszyklus gewährleistet ist: der Volumenstrom des Elektrolyten bei der gegebenen Temperatur, bei gegebener Konzentration des Metalls in der Lösung, die Versorgung der gesamten verfügbaren anodischen und kathodischen Oberflächen der Zelle effektiv mit Spannung und eine gleichmäßig auf diese unter Spannung stehenden kathodischen Oberflächen wirkende Stromdichte.
In der Industrie wird derzeit keiner dieser Parameter und auch nicht ihre momentane Entwicklung in der Zeit gleichzeitig und in Echtzeit in jeder Zelle gemessen.
Um eine Bank zu bilden, sind die Behälter einander benachbart mit ihrer Längs-Seitenwand dicht beieinander angeordnet, so dass die jeweiligen Längsachsen parallel angeordnet sind und im rechten Winkel in Bezug auf die Längsachse des Anlagen-Gebäudes positioniert sind. Nach dem Anschliessen der jeweiligen Verrohrung und elektrischen Schaltungen der Anlage werden die Behälter in Gruppen zusammengefasst und bilden die Banken der operativen Elektrolyse-Zellen in der Anlage. Die Banken sind so angeordnet, dass sie zwei oder mehr parallele Linien entlang der Längsrichtung der Anlage bilden und deren Oberfläche bedecken.
Fahrbare Kräne, die quer über den Zellenbänken montiert sind, laufen in Längsrichtung der Anlage und sorgen über der gesamten Oberfläche der Anlage für den Transport, die Bearbeitung und die Einfügung der leeren Kathodeplatten in jede beliebige Zelle, und auch für die Entnahme, den Transport, und die Handhabung bei der Entnahme der vollen Kathoden aus jeder Zelle, und zwar am Anfang und am Ende jedes Produktionszyklus. In industrieller Weise werden die Zellenbänke so gestartet und betrieben, dass die Kathodenentnahme aus den jeweiligen Zellen zeitlich so gegliedert wird, dass die Transportkräne optimal ausgenutzt werden.
Derzeit werden in den Elektrolyse-Zellen der industriellen hydrometallurgischen galvanischen Abscheidungsprozesse der elektrolytischen Extraktion und Elektroraffination von NE-Metallen die Elektroden mit Dauerstrom von hoher Stromstärke und niedriger Spannung durch direkten mechanischen Kontakt mit den elektrischen Stromschiene beaufschlagt, die in der Regel aus bearbeitetem hochreinem Kupfer hergestellt sind. Die elektrischen Stromschienen sind parallel in Längsrichtung angeordnet und werden direkt durch elektrische Isolatoren unterstützt, die über den oberen Kanten der seitlichen Wände der angrenzenden Zellen in ihrer Bank eingebaut sind. Die Elektroden sind laminare flache Platten elektrischer Leiter, die quer zu den Zellen hängen, und zwar durch Hängestangen gehalten, die nach außen aus den oberen Ecken der Platten ragen und aus massivem Kupfer oder Stahl geformt sind mit einer leitfähigen Verkleidung oder Auskleidung für einen effizienten elektrischen Kontakt mit der Stromschiene. Die Elektroden sind quer zur Längsachse der Zellen installiert, parallel und gleichmäßig beabstandet voneinander, Anoden und Kathoden abwechselnd, und unterstützt durch elektrische Abstands-Isolatoren, die sie in gleichem Abstand voneinander getrennt halten. Die Länge der Elektroden-Hängestangen ist passend zur Breite der einzelnen Zellen ausgelegt, um die elektrischen Stromschienen auf beiden Seiten jeder Zelle zu erreichen und zu kontaktieren.
Um den Durchfluss kontinuierlichen elektrischen Stroms von der Anode zur Kathode zu erzwingen, die in der Elektrolyt-Lösung mit Ionen eines NE-Metall eingetaucht hängen, werden die Punkte der elektrischen Kontakte zwischen den Enden jeder Elektroden-Hängestange mit der elektrischen Stromschiene an den Seitenwänden der Elektrolyse- Zellen abwechselnd angeordnet. Das eine Ende des Hängestange der ersten Anode ist in Kontakt mit der ersten elektrischen Stromschiene, während das andere Ende der Hängestange der gleichen Anode elektrisch nach Positiv isoliert bleiben muss und nicht in Kontakt mit der zweiten Stromschiene kommen darf. Die zweite elektrische Stromschiene muss Kontakt mit der Hängestange der nächsten benachbarten Kathode am gegenüberliegenden Ende haben, und zwar unmittelbar an dem Kontakt der Hängestange der ersten Anode, und muss elektrisch von der ersten Stromschiene isoliert bleiben. Das Schema des Stromkreises der interessierenden elektrolytischen Verfahren ist, dass der elektrische Strom in den Elektrolyt aus der elektrischen Stromschiene in der Regel am Ende durch Kontakt mit der Hängestange der ersten Anode nach unten durch die Platte der eingetauchten Anode, dann elektrisch durch die ionisierte Lösung des Elektrolyten hindurch und in Kontakt mit der eingetauchten Platte der nächsten benachbarten Kathode und dann wieder durch den Elektrolyt zur zweiten elektrischen Stromschiene zurück durch die Hängestange der Kathode fließt. Bei elektrolytischen Extraktionsprozessen für NE-Metalle, bei denen die Anoden unlöslich sind, stellt das elektrische Einheitsschema für ”n” Anoden, welche in jeder Zelle installiert sind, und ihren jeweiligen ”n – 1” Kathoden zwischen den Anoden sicher, dass beide Seiten der kathodischen Platte in jeder Basis-Zelle Metall-Ionen von den jeweils benachbarten Anoden zugeführt bekommen. Bei Prozessen der Elektroraffination, bei denen die Anoden aus unreinem Metall und im Elektrolyten löslich sind, ist das elektrische Einheitsschema mit ”n” Kathoden mit den jeweiligen ”n – 1” Anoden dazwischen wiederholt.
Typischerweise werden für die elektrolytische Extraktion oder Gewinnung von NE-Metallen, insbesondere Kupfer, Lösungen aus dem Metall und Schwefelsäure als Elektrolyt verwendet, wobei die Volumenströme mit ihrer Temperatur und vor allem mit der industriellen Stromdichte, die an den Elektroden anliegt, verknüpft sind. Im Fall von Kupfer sind in der Regel die Volumenströme des Elektrolyten im Bereich von 14 bis 30 m3/Stunde bei 45–50°C für Stromdichten zwischen 250 und 500 Ampere pro Quadratmeter, so dass die Abscheidung metallischen Kupfers mit einer Rate zwischen 6–10 gr/Minute pro Quadratmeter der kathodischen Oberfläche abläuft.
Während des Produktionszyklus der elektrolytischen Kupfergewinnung, besonders wenn die Zellen mit hohen Strömen, hoher Elektrolyttemperatur und hoher Stromdichte an den Elektroden in Betrieb sind, wird reichlich Sauerstoff an der Anode erzeugt und etwas Wasserstoff an der Kathode jeder Basis-Zelle und enthalten Gase, die aufsteigen und aus der Elektrolyt-Oberfläche in die Atmosphäre der Anlage entweichen, erhebliche Mengen von Schwefelsäure als Säurenebel, der sehr giftig für die menschliche Gesundheit ist. Um die zulässigen Grenzwerte von verunreinigenden Stoffen in Verbindung mit Industrieanlagen gemäß geltender Umweltvorschriften einzuhalten, werden elektrolytische Kupferextraktions-Zellen der neuesten Anlagenkonstruktion abgedeckt betrieben und sind mit Hauben oder gleichwertigen Sammelgeräten für die Erfassung, Kontrolle und Betriebssteuerung von Säurenebeln ausgestattet. Die Säurenebelsammelhauben sind längs auf den Elektroden-Hängestangen oben gehalten angebaut, oder alternativ über den oberen Rändern der Stirnwände der einzelnen Zellen, so dass ihr unterer benötigter Grundflächenumfang über den Elektroden bleibt. Zur Entnahme voller Kathoden am Ende des Produktionszyklus in jeder Zelle muss die Absaughaube oder das gleichwertige Anti-Säurenebel-Gerät mit dem Kran entfernt werden und nach dem erneuten Laden der Zelle mit leeren Kathoden vor dem Neustart des nächsten Produktionszyklus neu installiert werden.
Im Elektroraffinationsprozess von NE-Metallen, insbesondere Kupfer, wird das unreine Metall, das raffiniert werden soll, zunächst geschmolzen und zu laminaren Platten geformt, die mit ihrem Hänger monolithisch sind, und besagte lösliche Platten werden im Elektrolyten als Anoden in der elektrolytischen Zelle positioniert. Der Elektrolyt enthält auch Schwefelsäure und Kupfer in Lösung, so wie in den Prozessen der Elektrolyse-Extraktion gerade beschrieben. In Elektroraffinationsprozessen von Kupfer schwanken im Allgemeinen die Volumenströme von Elektrolyten bei 62 bis 65°C zwischen 14 bis 18 m3/Stunde (und Stromdichten zwischen 250 bis 320 Ampere pro Quadratmeter), und sind damit im Vergleich niedriger als die entsprechenden Werte in der elektrolytischen Kupferextraktion. Die niedrigsten Ströme und Stromdichten erzeugen weitaus geringere Mengen von Säurenebeln als bei der elektrolytischen Extraktion, wodurch Kupfer-Elektroraffinations-Anlagen allgemein durch gute Belüftung zur Einhaltung der Umweltvorschriften in der Lage sind, ohne dass sie spezielle Absaughauben benötigen.
Im industriellen Betrieb von elektrolytischen Zellen werden gelegentlich elektrische Kurzschlüsse durch direkten Kontakt der laminaren Platten der Elektroden verursacht, die von besonderer Bedeutung durch das entstehende Problem der hohen lokalen Temperaturen über 500°C sind, erzeugt durch hohe Stromstärken in den elektrischen Kontakten der Hängestangen und elektrischen Stromschienen. In der Tat sind bekannte elektrische Isolatoren mit Polymer-Verbundwerkstoffen, die in den Bereichen verwendet werden, wo kein Kontakt stattfinden darf, an Elektroden-Hängestangen mit elektrischen Stromschienen mit hohen Anteilen an Bindeharz und mit anorganischen Verstärkungen im allgemeinen unzureichend und in Konstruktion und Form in der Regel ungeeignet. Ab Temperaturen von über 90–100°C beginnt die thermische Ausdehnung der Polymer-Verbundwerkstoffe, die heute in Abstands-Isolatoren verwendet werden, strukturell besonders in der Längsrichtung mit im Strangziehverfahren hergestellten Verstärkungsstäben (deren Koeffizient der linearen Expansion nicht vereinbar ist mit dem Koeffizienten der linearen Expansion des Polymer-Verbundwerkstoffes des elektrischen Isolators, den sie verstärken sollen), welche beginnen sich zu biegen und damit ihre Dimensionsstabilität zu verlieren. Diese Maß- und geometrische Instabilität des Isolators ist dann die Ursache für Verschiebungen in den Positionen der Elektroden und begünstigt damit die Kontinuität der eingeleiteten Kurzschlüsse, verlängert diese in der Zeit und erhöht damit die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung zusätzlicher Kurzschlüsse folgend auf die Verkokung des Bindeharzes der Isolatoren durch die aus den Kurzschlüssen resultierenden hohen Temperaturen. Hitze lässt sich das Bindemittel des Isolator-Materials zersetzen, und dadurch kann die elektrische Isolierung zusammenbrechen, was zu Bränden oder anderen Unfällen und irreversiblen Schäden führen kann. Ungeachtet dieser Materialmängel ist der Einsatz von im Strangziehverfahren hergestellten Stäben zur strukturellen Stärkung von elektrischen Isolatoren aus Polymer-Verbundwerkstoff für Elektrolysezellen weiterhin weit verbreitet in der gegenwärtigen Technik, wie in den US-Patenten 4.213.842 , 5.645.701 und 7.204.919 nachgelesen werden kann. Es ist für die Industrie unverzichtbar, elektrische Isolatoren für elektrolytische Zellen verfügbar zu haben, die speziell für bessere Verträglichkeit bei gelegentlichem Hochtemperatur-Aufkommen konstruiert sind und die natürlich durch ausreichend hohe thermische Beständigkeit gegen hohe Stromstärken bei verlängerten Kurzschlüssen überleben und die darüber hinaus während dieser Zeiträume der hohen thermischen Belastung auch intern eine ausreichende dimensionale Strukturstabilität in ihrer Geometrie behalten.
Mit der oben erwähnten Problematik und im Hinblick auf die Abwesenheit von Mitteln zur Messung von Prozessvariablen und einigen Grundausstattungsmängeln, wird klar, welche wirklich überwältigende Komplexität bei der Erreichung der Gleichgewichte zwischen elektrischen, thermischen, physikalischen, chemischen, metallurgischen und hydrodynamischen Stromgrößen in der Nähe von eingetauchten Kathoden in jeder Basis-Zelle besteht. Das operative Problem tritt nicht nur bei dem Erreichen eines zufriedenstellenden Gleichgewichts trotz vieler veränderbarer Variablen auf, sondern in der viel größeren Herausforderung ihrer stabilen Beibehaltung während der Zeit von Anfang bis zum letzten Augenblick jedes Produktionszyklus in jeder Elektrode jeder gewerblichen Zelle. Beim gegenwärtigen Stand der Technik wird die Erhaltung eines solchen Gleichgewichts in der konkreten Elektrolyse-Zelle durch die umfassende empirische Erfahrung des Betreibers der Anlage bestimmt; das ursprünglich festgelegte Ziel-Gleichgewicht, das für die sich verändernden Eigenschaften der Anlage, besonders der Elektrolyte, geprüft und als geeignet angesehen wurde. Die Korrektur oder Einstellung von Variablen ist nicht so häufig Praxis, wie es wirklich notwendig wäre, und deshalb ist es nicht verwunderlich, dass das in der Branche beobachtete Niveau der galvanischen Abscheidungsleistung und die Nutzung elektrischer Energie derzeit noch deutlich unter dem möglichen theoretischen Optimum liegen.
Das vielleicht größte technische Problem derzeit ist, dass in den elektrolytischen Basis-Zellen, welche der industriellen Zelle entsprechen, der momentane Zustand der Variablen des Elektrolyten und die Intensität und Kontinuität des elektrischen Stromes des Prozesses der elektrochemischen Abscheidung weder systematisch gemessen, überwacht und registriert, noch in Echtzeit gesteuert werden, und weder momentane Abweichungen oder ihre zeitliche Tendenz diagnostiziert noch zweckmäßigerweise mit Bezug auf ihr Optimum korrigiert werden. Die Fähigkeit zur Messung, Steuerung und Betriebsführung in Echtzeit ist unerlässlich, um sowohl die Qualität zu optimieren sowie die hydrometallurgischen Produktivität der galvanischen Abscheidungsprozesse in jeder Basis-Zelle, Entnahme für Entnahme, zu optimieren, weil, wenn die Gelegenheit für Anpassungen bei der Kontrolle der Effektivität nicht gegeben ist, es unmöglich ist, systematisch im Voraus die Quantität und Qualität des abgeschiedenen Metalls an der Ernte-Kathode der entsprechenden Industrie-Zelle am Ende eines jeden Produktionszyklus zu gewährleisten; und auch die konsequente Verbesserung der elektrischen Gesamtleistung in Bezug auf gegenwärtige Standards wird unmöglich. Das obige Problem kann nur durch technische Betriebsführung in Echtzeit gelöst werden, wobei gleichzeitig das Einheitsverhalten jeder einzelnen Elektrode in der elektrolytischen Basis-Zelle, in jeder Industrie-Zelle in der Bank von Zellen und, natürlich, auch in den gesamten Industrie-Zellen in der Anlage überwacht und gesteuert wird.
Es ist sachdienlich, darauf hinzuweisen, dass momentan, zum Beispiel auch für den erfahrenen Betreiber von elektrolytischen Kupfer-Extraktions-Anlagen der neuesten Technologien, wie kürzlich in Chile Baujahr 2006, der Mangel an abgegebenen Informationen über den laufenden Zyklus in Echtzeit, insbesondere über das Verhalten der einzelnen Anoden und Kathoden pro Zelle und pro Bank, die kontrollierte Einführung neuer für die Hydrometallurgie entwickelter Technologien, um die elektrolytische Produktivität und Qualität der Metallabscheidung zu erhöhen, verhindert oder zumindest erschwert. In der Tat gibt es einige operative Technologien, die das Ziel verfolgen, den primitiven Zustand der gegenwärtigen Technik der Betriebsführung von Prozessen im industriellen Anlagenbetrieb der hydrometallurgischen galvanischen Abscheidung von NE-Metallen umzukehren, wie etwa die chilenische Patentanmeldung Nr. 01057-2004 ”Verfahren für die Bewertung und Steuerung der Betriebsparameter von Elektrolyse-Extraktion oder Elektroraffination von NE-Metall-Anlagen” und der chilenischen Patentanmeldung Nr. 02335-2003 ”Unterstützungsgerät zur Identifizierung von Stahl-Kathoden”, beide lautend auf 3M INNOVATIVE Property Co. USA. Die Inhalte und Gegenstände dieser Patentanmeldungen zeigen zwar in die richtige Richtung, erreichen aber nicht das Ziel und sind unvollständig und nicht ausreichend, um wirksame Mittel sinnvoll miteinander zu verbinden, um getrennte Messungen der Variablen an der Elektrode in Echtzeit, auf der Basis-Zellen-Ebene der elektrolytischen Zellen, der Industrie-Zellen, der Banken von Zellen und der gesamten Zellen in einer Anlage zu verwirklichen. Dieser Zustand erscheint als eine wesentliche Basis, jede ungünstige Abweichung geeignet zu erkennen – in dem Augenblick, in dem diese beginnt – und sie in einer solchen Weise korrigieren zu können, die das normale komplexe Gleichgewicht der Variablen des zu steuernden Prozesses wiederherstellt, um ein optimales Niveau von Anfang bis Ende eines jeden Produktionszyklus in jeder Zelle zu gewährleisten.
Paradoxerweise gibt es die elektronische Technologie für die Messung einiger Parameter des Prozesses in den Basis-Elektrolyse-Zellen in Echtzeit, zum Beispiel die wichtige Messung des an der Kathode der Basis-Zelle fließenden elektrischen Stromes dauerhaft und in Echtzeit, und die Übermittlung der erfassten Daten von jeder Zelle an den zentralen Betriebsführungs-Computer, die schlüssig und sehr erfolgreich im Pilotmaßstab auf industrieller Ebene im Jahr 2002 nachgewiesen wurde. Darüber hinaus wurden die elektronische Schaltung für die zeitgleiche Erfassung des wirksamen Dauerstroms, der in der Elektrode der Basis-Zelle zirkuliert, in Echtzeit, seine Codierung in elektronische Signale, seine Akkumulierung und Übertragung für eine Computer-Betriebsführung in einem ausgelagerten zentralen System der Anlage bereits in der chilenischen Patentanmeldung Nr. 2789-2003 angemeldet, Ähnliches gilt für die US 2005/0217999 A1 , gemäß der Spannungssignale für die gesamte Zelle überwacht werden. Dennoch ist die genannte Technologie zu diesem Zeitpunkt noch nicht industriell in Bezug auf die in Frage kommenden Prozesse der industriellen elektrolytischen Zellen angewendet worden, und zwar grundsätzlich durch einen Mangel an Mitteln, die es erlauben würden, die elektronischen Schaltungen ausreichend nahe und auf eine stabile Weise zur Sicherstellung eines sicher laufenden korrekten Betriebs an die Elektroden zu bringen. Freundliche, nicht invasive Mittel, die in Bezug auf die operativen Routinen der Zellen in der Anlage nicht stören, fehlen, wie Erfahrungen zeigen, die tatsächlich in der Pilotanlage von 2002 gemacht wurden. Um industriell einsetzbar zu werden, müssen die Mittel, die noch fehlen und jetzt zum Patent angemeldet werden sollen – so konstruiert, angepasst, verkettet werden, dass sie in bestimmten festen Positionen in jeder Basis-Zelle angebracht sind, und zur gleichen Zeit ausreichend geschützt sind und routinemäßig mit den industriellen elektrolytischen Zellen funktionieren.
Was elektrische Isolatoren für richtig beaufschlagte, isolierte und beabstandete Elektroden in Elektrolysezellen angeht, wurden sie seit der chilenischen Patentanmeldung Nr. 2385-1999 nicht wesentlich verbessert, obwohl die US 2005/0121319 A1 und die US 2005/0284753 A1 , die sich auf vergrößerte elektrische Kontakte auf Zellenniveau beziehen, ein Schritt in die richtige Richtung waren.
Sie wurden weder allgemein auf die betriebliche Praxis von Industrieanlagen der hydrometallurgischen Elektroabscheidung angewendet, noch werden Konzepte und innovative Technologien eingesetzt, die die Verbesserung der metallurgischen Produktivität und Qualität der metallischen Abscheidungen bei vermindertem Verbrauch von elektrischer Energie, zur Folge gehabt hätten. In der Tat sind noch nicht massiv eingeführt zum Beispiel verkettete Einrichtungen in der Zelle für die Dekontamination von Säure-Nebel, zunehmende thermische Leistungen, Produktivität und Qualität der Prozesse der Elektrolyse-Extraktion und Elektroraffination von Nichteisenmetallen, wie in der chilenischen Patentanmeldung Nr. 527-2001 dargestellt, und noch jüngere Neuerungen, um die Produktivität durch die Verbesserung der Diffusion von Metallionen durch kontrollierte Bewegung des Elektrolyten zu erhöhen, wie dargestellt in der chilenischen Patentanmeldung Nr. 727-06 . Die Verzögerung bei der Einführung innovativer Technologien hat wahrscheinlich ihren Grund in damit verbundenen operationellen Schwierigkeiten und sicherlich in der gegenwärtig in der Kupfer-Hydrometallurgie-Industrie vorherrschenden Technik, konservativer operativer Vorsicht, die bevorzugt, was nachgewiesen wirksam stabile Mengen mit Sicherheit produziert, statt das Risiko operativer Instabilitäten und Unsicherheit, die bei der Einführung von Innovationen vorkommen können, einzugehen, um versprochene Vorteile zu erhalten, die als sehr schwierige Herausforderungen erscheinen und es nicht wert scheinen, die Risiken einzugehen.
Der nächste Schritt in der Entwicklung der Industrie zeigt klar auf die Entwicklung von industriellen operativen Protokollen über die Messung der Variablen und die wirksame Korrektur in Echtzeit der Probleme der Prozesse der hydrometallurgischen Galvanisierung in den Basis-Elektrolysezellen – welche die eigentliche produktive Einheit ist, die Steuerung erfordert – wie es sein sollte und wie es normalerweise von massiven industriellen Prozessen von ähnlicher Bedeutung und Komplexität im 21. Jahrhundert zu erwarten ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein System zur Überwachung, Steuerung und zur betrieblichen Führung einer Anlage vor, in der hydrometallurgische industrielle Prozesse der Elektrolyse-Extraktion oder Elektroraffination von Nichteisenmetallen in elektrolytischen Zellen durchgeführt werden, sowie die Elemente, aus denen ein solches System besteht. Genauer gesagt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein System zur Überwachung, Steuerung und betrieblichen Führung der Variablen, die in solchen Prozessen beteiligt sind. Seine Bauteile zur Messung dieser Variablen wandeln sie in elektrische Signale um und leiten diese weiter und sind dazu ausgelegt, um in Verbindung mit den elektrolytischen Betriebs-Zellen und deren Zubehör, in denen solche Prozesse geführt werden, zu operieren. Dieses System ist charakterisiert durch innere Hohlräume oder externe Kammern, in denen Schaltungen und/oder Sensoren untergebracht werden können, die als Mittel zur Identifizierung jeder einzelnen Elektrode in jeder Position und in jeder Zelle dienen und für die kontinuierliche elektronische Messung des momentanen Zustands in Echtzeit verantwortlich sind. Beides, sowohl die Entwicklung der Variablen des Prozesses als auch des Gewichtes der Metalls, das an jeder Kathode abgelagert wird, erlaubt die Identifizierung, Messung, Überwachung und elektronische Fernsteuerung für ein optimiertes Management der Variablen des elektrolytischen Extraktionsprozesses, aufgeschlüsselt in Elektroden, Zellen, Zell-Banken und alle Zellen in der Anlage, und zwar für den Zweck der Maximierung der Kontinuität der elektrolytischen Abscheidung und gleichzeitig der Qualität der Metall-Ablagerung an jeder Kathode bei minimalem Einsatz von elektrischer Energie.
Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein System zur Verfügung zu stellen, welches die Überwachung, Steuerung und Betriebsführung der Variablen in hydrometallurgischen Prozessen der galvanischen Abscheidung in elektrolytischen Zellen in einer Anlage, in der solche Prozesse der hydrometallurgischen Elektrolyse-Extraktion und Elektroraffination von NE-Metall durchgeführt werden, ermöglich und zwar durch Bereitstellung von monolithischen internen Hohlräumen oder externen Kammern in den Behältern der jeweiligen Industrie-Elektrolyt-Zellen, in deren Elektroden, in deren elektrischen Isolatoren und/oder in deren Säurenebel-Absaughauben, und zwar für eine Unterbringung, die nicht invasiv und nicht störend für die operativen Routinen der Zellen in der Anlage, von Kabeln, einer oder mehreren elektronischen Sensor-Schaltungen oder anderen Mitteln, die die gleichzeitige Messung aller Variablen der Prozesse und deren Umwandlung in elektronische Signale in Echtzeit und Übertragung von den verschiedenen Hohlräumen oder Kammern aus in den Fernbedienungs-Bereich der Anlage erlauben, und zwar auf eine solche Weise, dass diese Signale als Daten des momentanen Zustands der Messgrößen kodiert werden können, was ihre zentrale ausgelagerte Steuerung und Betriebsführung für eine optimierte Weiterentwicklung der galvanischen Metallabscheidungs-Prozesse in den Zellen während jedes Produktionszyklus erlaubt.
Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, elektrische Isolatoren für das System bereitzustellen, das die Überwachung, Steuerung und den Betrieb von Anlagen, in denen eine hydrometallurgische Elektrolyse-Extraktion und Elektroraffination von Nichteisenmetallen in elektrolytischen Zellen durchgeführt werden, erlaubt. Solche elektrische Isolatoren müssen die Stromzuführung für die Elektroden ermöglichen und gleichzeitig den Abstand der Elektroden sehr stabil gewährleisten. Dies wird erreicht durch eine neue monolithische Bauweise, die die im Strangziehverfahren hergestellten Verstärkungsstäbe ersetzt durch hohe Beständigkeit aufweisende hohle Bauformen aus Polymer-Verbundwerkstoffen, die geringe thermische Verformung zeigen. Im Inneren solcher Isolatoren machen multifunktionale Hohlräume ausreichend Platz für den Einbau, die Anordnung und gleichzeitig den Betrieb von elektrischen Kabeln, einer oder mehrerer elektronischer Sensoren-Schaltungen oder ähnlicher Mittel, die es erlauben, die Variablen des Prozesses in Echtzeit zu messen, diese Messungen in elektronische Signale umzuwandeln und sie aus den verschiedenen Hohlräumen in den elektrischen Isolatoren der Zellen zu der Steuerungs-Zentrale der Anlage zu übertragen.
Ein drittes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, elektrische Isolatoren für das System bereitzustellen, das die Überwachung, Steuerung und den Betrieb von Anlagen, in denen eine hydrometallurgische Elektrolyse-Extraktion und Elektroraffination von Nichteisenmetallen in elektrolytischen Zellen durchgeführt werden, erlaubt, bei denen die kontaktfreien Positionen der Hängestangen der Kathoden mit einem oder mehreren multifunktionalen Hohlräumen mit Mitteln für den Einbau, die Anordnung und den Betrieb von einer oder mehreren elektronischen Sensor-Schaltungen, verbunden mit Wägezellen oder auf andere Weise für die Messung in Echtzeit des momentanen Gewichtes des Metalls, das an jeder Kathode abgelagert ist, bereitgestellt werden.
Ein viertes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, elektrische Isolatoren in den Zellen für das System bereitzustellen, das die Überwachung, Steuerung und Betriebsführung von Anlagen, in denen eine hydrometallurgische Elektrolyse-Extraktion und Elektroraffination von Nichteisenmetallen in elektrolytischen Zellen durchgeführt werden, erlaubt, wobei solche Isolatoren verwandt werden, die mit einem oder mehreren monolithischen Hohlräumen in hohlen Bauformen aus durchscheinendem Polymer-Verbundwerkstoffen versehen sind, um die visuelle Erkennung von leuchtenden Signalen zu ermöglichen, die aus dem Innern der Isolatoren von elektronischen Schaltungen emittiert werden, die in solchen Hohlräumen untergebracht sind, und Abweichungen anzeigen, wenn gewisse eingestellte Grenzwert-Toleranzen für eine oder mehrere von einer oder mehreren elektronischen Sensor-Schaltungen, die in dem Isolator untergebracht sind, gemessene Variable überschritten werden.
Ein fünftes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, elektrische Isolatoren für das System bereitzustellen, das die Überwachung, Steuerung und Betriebsführung von Anlagen, in denen eine hydrometallurgische Elektrolyse-Extraktion und Elektroraffination von Nichteisenmetallen in elektrolytischen Zellen durchgeführt werden, erlaubt, wobei die Isolatoren mit multifunktionalen Hohlräumen in ihrem Inneren ausgestattet sind, um Zuflüsse von kontrollierten Mengen an kalten Flüssigkeiten unter hohem Druck und ihre Verteilung für die Reinigung durch Waschen jedes Kontaktes der Elektroden-Hänge-stangen mit den elektrischen Stromschienen und/oder für die Kühlung von solchen Kontakten mit dem Ziel der Minderung thermischer Schocks der Kupfer-Elemente in direktem Kontakt während Kurzschlüssen zu erlauben.
Ein sechstes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Hängestangen für Elektroden bereitzustellen, die eine Anode oder eine Kathode in den elektrolytischen Zellen bilden, die für das System geeignet sind, das die Überwachung, Steuerung und Betriebsführung einer Anlage erlaubt, in der hydrometallurgische Elektrolyse-Extraktion und Elektroraffination von NE-Metallen in elektrolytischen Zellen durchgeführt werden, wobei diese Hängestangen mit einem multifunktionalen Hohlraum ausgestattet sind, der geeignet ist, elektronische Sensoren oder Schaltungen in einer Weise zu positionieren, dass damit die Identifizierung jeder Kathode und Anode und deren jeweiliger Relativposition innerhalb jeder einzelnen industriellen Elektrolysezelle in der Anlage möglich und gleichzeitig die Temperatur in jeder Hängestange gemessen wird.
Ein siebtes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Säurenebel-Sammelhaube für die Elektrolysezellen des Systems zur Verfügung zu stellen, welches die Überwachung, Steuerung und die Betriebsführung einer Anlage erlaubt, in der hydrometallurgische Elektrolyse-Extraktion und Elektroraffination von Nichteisenmetallen in elektrolytischen Zellen durchgeführt werden, wobei die Haube mit einer oder mehreren multifunktionalen Kammern versehen ist, die einen oder mehrere Sensoren und/oder Schaltungen aufnehmen, welche die Messung und zeitliche Überwachung der Höhe der Schwefelsäure-Konzentration im Säurenebel, der bei den elektrolytischen Verfahren entsteht, ermöglichen, und ebenfalls die Messung von Strömung und Stromstärke des elektrischen Stroms in jeder Elektrodenhängestange unter Spannung in Echtzeit übernehmen.
Ein achtes Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Sammeln und Registrieren von Daten, die durch die Schaltkreise und/oder Sensoren der verschiedenen Elemente erfasst wurden, aus denen das System zusammengesetzt ist, in Echtzeit, um den momentanen Zustand der Variablen des Prozesses zu erhalten und deren Entwicklung in der Zeit während jedes Produktionszyklus, wobei entsprechende Warnungen bei Abweichung einer Variablen in Bezug auf den auferlegten Grenzwert gegeben werden, um Korrekturmaßnahmen einzuleiten und damit ein stabiles Gleichgewicht zwischen den Variablen auf ihrem optimalen Niveau herzustellen, und zwar Metall-Ernte für Metall-Ernte in jeder Basis-Zelle, in jeder industriellen Zelle, in jeder Zellen-Bank und auch auf der Ebene der gesamten Zellen in der Anlage, und durch ein solches operatives Management in Echtzeit schließlich eine positive Verbesserung in beidem, der abgeschiedenen Metallqualität und der globalen Nutzungs-Indizes der elektrischen Energie und anderer Dinge, und ebenfalls der Produktivität der hydrometallurgischen Prozesse der elektrochemischen Abscheidung von NE-Metallen in der Elektrolysezelle zu erreichen. Dieses Wissen ermöglicht letztendlich die Entwicklung von typischen Computermodellen, um bestimmte Prozesse mit den Variablen der einzelnen Anlage zu optimieren, und das wird schließlich auch zur Anlagen-Automatisierung mit optimiertem Management der galvanischen Prozesse durch Computer-Anlagen führen.
Die Schaltungen und/oder Sensoren, die in diesem System zur Überwachung, Steuerung und Betriebsführung genutzt werden, sind nur funktional beschrieben, um die allgemeinen Anforderungen an Installation, Einrichtung und Betrieb, Gestaltung der Konstruktion, Material-Formulierungen und die Bereitstellung von multifunktionalen inneren Hohlräumen und äußeren Kammern, wie etwa hohl konstruierte Bauteile und elektrische Isolatoren aus Polymer-Verbundwerkstoffen, die beansprucht sind, aufzuzeigen. Die multifunktionale inneren Hohlräume und äußeren Kammern der vorliegenden Erfindung für die Unterbringung, die Anordnung und den Betrieb der Sensor-Schaltkreise können alle so konzipiert und in die elektrischen Isolatoren, an die Elektroden, in die Säurenebel-Hauben oder in die Behälter selbst eingebaut, gleichzeitig oder getrennt, sein, wie die Ziele der Identifizierung, Messung, Überwachung und Steuerung aller Prozess-Variablen es erfordern, die entscheidend für die umfassenden Ergebnisse der hydrometallurgischen galvanischen Abscheidung von NE-Metallen sind, einschließlich der wichtigsten Variablen des Elektrolyten innerhalb der einzelnen Behälter jeder Elektrolysezelle, die derzeit noch nicht ermittelt werden, wie zum Beispiel die Überwachung der korrekten Höhe der galvanischen Ablagerung auf der Oberfläche der Kathoden und Temperaturen des Elektrolyten in der Nähe von Stirnwänden, während die Elektroden in Zellen eingetaucht sind, des Vorhandenseins unerwünschter organischer und anorganischer Verunreinigungen, die den Elektrolyten verunreinigen und miteingebracht werden durch das Bestücken oder Versorgen der Zellen, der Höhe der anodischen Schlämme, die sich auf dem Boden des Behälters ansammeln, usw.
Gemäß den obigen Ausführungen müssen die Beschreibung und Zeichnungen, die vorgelegt werden, als Anschauungsmaterial angesehen werden für ein besseres Verständnis der Inhalte, des technischen Gegenstandes und der Nützlichkeit der Hohlräume und Kammern in den Zellen und des Zubehörs, die bereitgestellt werden, um die Prozesse in der hydrometallurgischen Galvanisierung drastisch zu verbessern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zur genaueren Veranschaulichung der Merkmale der neuen multifunktionalen Hohlräume und Kammern für die Unterbringung, Anordnung und den Betrieb von mehreren typischen elektrischen Sensoren, die für die Optimierung von Prozess-Variablen in der hydrometallurgischen Galvanisierung in den industriellen elektrolytischen Zellen in Echtzeit verwendet werden können, wird in Bezugnahme auf die Zeichnungen, die Bestandteile der vorliegenden Erfindung darstellen, wie folgt näher beschrieben:
1 zeigt ein Diagramm des gesamten Systems mit seinen Elementen, die in solcher Weise miteinander verbunden sind, dass Prozessvariable gemessen und durch die Schaltungen und/oder Sensoren, die in den Zellen-Elementen untergebracht sind, in eine Reihe von Daten umgewandelt werden, die den momentanen Zustand der gemessenen Variablen darstellen, welches ermöglicht, dass die Überwachung, Steuerung und das zentrale Fern-Management der Entwicklung des hydrometallurgischen galvanischen Prozesses in industriellen elektrolytischen Zellen während jedes Produktionszyklus durchgeführt werden können;
2 ist eine Draufsicht auf eine typische Bank-Anordnung, die von vier elektrolytischen Zellen gebildet wird, mit ihren Elektroden, elektrischen Stromschienen und Isolatoren, und den Säurenebel-Sammelhauben;
3 ist eine Frontaufrissansicht entsprechend , zeigt aber die vordere Wand der Zelle auf beiden Seiten des Elektrolyten-Auslaufrohrs, die Strom-Verteilerkästen für die Versorgung der elektronischen Schaltungen, die Kabelverteilerschächte, die die erfassten Signale an ein Fern-Computer-Center führen, und multifunktionale Kammern, wo die Sensorschaltungen im Inneren einer dielektrischen hohlen Bauform, längs im unteren Rand der Hauben angeordnet, untergebracht sind;
4 ist ein typischer Querschnitt der Längswände zweier benachbarter, zwischenliegender elektrolytischer Zellen mit einem unterstützenden Isolator-Block, der die Wand der Zellen auf den oberen Kanten umfasst, der die elektrische Sammelschiene aus bearbeitetem Kupfer mit rechteckigem Querschnitt mit (oder ohne) vorstehende Kontaktpunkte mit der Elektrode positioniert und gleichzeitig elektrisch isoliert, und einem Elektroden-Abstands-Isolator, der auf der elektrischen Stromschiene installiert ist, einem direkten elektrischen Kontakt einer Kathoden-Hängestange auf der elektrischen Stromschiene, einer Position ohne elektrische Kontaktierung der Anoden-Hängestange, die auf einem Sattel des Isolators zur Vermeidung des elektrischen Kontakts unterstützt ist, und den multifunktionalen Hohlräumen für die Unterbringung der elektronischen Sensor-Schaltungen in dem unterstützenden Isolator der elektrischen Strom-Sammelschiene;
5 ist eine Aufriss-Detailansicht des Abschnitts der 3, wobei der multifunktionale Hohlraum monolithisch in den Körper des unterstützenden elektrischen Isolators eingefügt ist, der in der dielektrischen hohlen Bauform unter den Hängestangen der Kathoden positioniert ist;
6 zeigt eine alternative Ausführungsform mit der multifunktionalen Kammer für die Unterbringung der elektronischen Sensor-Schaltung, gebildet über dem unterstützenden elektrischen Isolator, wobei diese Kammer in einer dielektrischen hohlen Bauform bereitgestellt wird, die mit einem Klebstoff auf dem seitlichen oberen flachen Rand des unterstützenden elektrischen Isolators einer bestehenden Elektrolysezelle angebracht ist;
7 zeigt mehrere multifunktionale Hohlräume zur Unterbringung und Positionierung der jeweiligen elektronischen Sensor-Schaltungen, die im Inneren der dielektrischen hohlen Bauformen, monolithisch in den unterstützenden Block Isolator integriert, installiert sind, den Abstands-Isolator und auch multifunktionale Kammern über den Hängestangen der Kathode und Anode, die an den unteren seitlichen Kanten einer Säurenebel-Sammelhaube angebracht sind;
8 zeigt eine isometrische Ansicht einer anderen Art von multifunktionalem elektrischem Isolator, der typischer Weise in Kupfer extrahierenden elektrolytischen Zellen zu verwenden und dadurch gekennzeichnet ist, dass die elektrische Stromschiene einen dreieckigen Querschnitt (wie abgebildet) aufweist oder kreisförmig ist, flach unterstützt zwischen den parallelen Reihen der kontaktfreien Isolator-Sättel, wobei diese Sättel zugleich als Elektroden-Abstandshalter dienen. Im Inneren dieses elektrischen Isolators sind mehrere multifunktionale Hohlräume durch unterschiedliche dielektrische hohle Bauformen, monolithisch in seinem Inneren installiert, zur Verfügung gestellt. In dieser Ausführungsform haben die hohlen Bauformen einen rechteckigen oder elliptischen Querschnitt, sind dielektrisch und auch transluzent und sind in Längsrichtung unterhalb der Reihen der Sättel für die Unterbringung und den Betrieb elektronischer Sensor-Schaltungen, in der Höhe wie über der Basis zur Unterstützung der Stromschiene positioniert, was ermöglicht, dass sich die transparente hohle Bauform außerhalb des Isolators durch die Seitenwände der kontaktfreien Sättel erhebt. Das transluzente Material der hohlen Bauform ermöglicht eine externe Erfassung leuchtender Signale, die von dem elektronischen Sensor in einem multifunktionalen Hohlraum im Inneren des Isolators abgegeben werden;
9 zeigt einen Querschnitt des gleichen multifunktionalen Isolators wie in 8 ausgestattet mit mehreren multifunktionalen Hohlräumen, in diesem Ausführungsbeispiel ohne durchscheinende hohle Bauformen, wobei als Alternative für die Durchleitung des optischen Signals der Einsatz einer optische Faser zum oberen Rand der kontaktfreien Sättel gezeigt ist. Ebenfalls dargestellt sind weitere multifunktionale Hohlräume, die in unterschiedlichen dielektrischen hohlen Bauformen monolithisch installiert sind, um andere zusätzliche Signale von Interesse zu messen;
10 zeigt im Detail den kontaktfreien Sattel aus 8 mit einer Anordnung von miteinander verbundenen multifunktionalen Hohlräumen, die elektronische Sensoren im Isolator und in der Hängestange der Kathode unterbringen, die auf dem kontaktfreien Sattel-Isolator lagern. Die multifunktionalen Hohlräume, die mit den entsprechenden Sensoren gezeigt werden, aktivieren bzw. erkennen den momentanen Zuwachs des Gewichts der Kathoden-Hängestange in der Zeit durch ihren Sitz in dem kontaktfreien Sattel, und auch die Identifizierung der Kathode an besagtem kontaktfreien Sattel durch ein programmiertes Signal in ihrer eigenen elektronischen Schaltung, die in ihrem multifunktionalen Hohlraum in der Hängestange untergebracht ist;
11 ist eine weitere isometrische Darstellung der 8, in der multifunktionale Hohlräume innerhalb des elektrischen Isolators bereitgestellt sind, geformt wie ein Rohr, das eine kalte Flüssigkeit unter hohem Druck zu mehreren Sprinkler-Düsen in den kontaktfreien Sätteln zuführt, die mit ihren Ausstoß-Öffnungen ausgerichtet sind, um die verschiedenen elektrischen Kontakte zu säubern und gleichzeitig die Kontrolle der Temperatur in der Zone des Kontaktes der Elektroden-Hängestange und der Stromschiene zu gewährleisten;
12 ist eine isometrische Ansicht eines Schnitts, der die innere Stirnwand des Behälters einer industriellen Elektrolysezelle, in der Einrichtungen mit multifunktionalen Kammern in den inneren Ecken der Seitenwände und vorderen Wände positioniert sind, zeigt, welche durch vertikale dielektrische hohle Konstruktionsrohre ausgebildet mit elektronischen Sensoren ausgestattet sind, um die folgenden Messungen durchzuführen: – Temperatur des Elektrolyten, – das Höhenniveau (Pegel) des Elektrolyten, – die Kupfer-Konzentration im Elektrolyt, – das Vorhandensein und die Konzentrationen weiterer kontaminierender Substanzen, – Gegenwart und Schichtdicke von mit dem Elektrolytstrom hereingekommenen organischen Substanzen, angesammelt im Elektrolyten unterhalb des Anti-Nebel Bereichs, – Gegenwart und Höhenniveau des anodischen Schlammes auf dem Boden des Behälters, – etc.
Ausführliche Beschreibung der besonderen Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung stellt ein System zur Überwachung, Steuerung und Betriebsführung von Anlagen dar, in denen industrielle hydrometallurgische Prozesse der elektrolytischen Extraktion oder Elektroraffination von Nichteisenmetallen in elektrolytischen Zellen durchgeführt werden, sowie die Bestandteile eines solchen Systems. Genauer gesagt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein System zur Überwachung, Kontrolle und zum Betriebsmanagement der Variablen der genannten Verfahren, in welchem seine Bestandteile mit der Aufgabe Variable zu messen, diese in elektronische Signale umzuwandeln und diese Signale zu übertragen, so konstruiert sind, dass sie in den elektrolytischen Zellen und deren Zubehör, in dem das genannte Verfahren durchgeführt wird, verbunden operieren, wobei eine Besonderheit interne Hohlräume oder externe Kammern sind, die geeignet sind, Schaltungen und/oder Sensoren unterzubringen, die als Mittel zur Identifizierung jeder Elektrode und ihrer Position in jeder Zelle, für die kontinuierliche elektronische Messung des momentanen Zustand in Echtzeit und die zeitliche Entwicklung der Variablen des Prozesses sowie des elektrolytisch abgelagerten Metalls an jeder Kathode dienen, so dass Identifikation, Messung und Überwachung von Abweichungen und eine Fern-Computer-Steuerung für eine optimierte betriebliche Führung der Variablen des galvanischen Prozesses möglich wird, und zwar, getrennt nach Elektrode, Zellen, Zellen-Banken und bzgl. der gesamten Zellen als Ganzes in einer Anlage, um gleichzeitig sowohl die Kontinuität des galvanischen Abscheidungsprozesses sowie die Qualität der Metallabscheidung in jeder Kathode bei minimaler eingesetzter elektrischer Energie zu maximieren.
In 1 wird eine erste Anlage 52 gezeigt, die aus 2 Banken oder 4 Zellen, je 1, 2, 3, 4, gebildet ist, und jede Zellen-Bank innerhalb der Anlage 52 ist mit Sensoren ausgestattet, die über Kabel 14 für die Übertragung von Signalen an einen entfernten Steuerrechner 55 angeschlossen sind. Eine zweite Anlage 53 ebenfalls gebildet aus 2 Banken mit 4 Zellen 1, 2, 3, 4, ist in 1 gezeigt, wobei jede Gruppe von Zellen im Inneren der Anlage 53 Sensoren hat, die mit einer Kabel-Sammelleitung 14 für die Übertragung von Signalen an den gleichen Steuerrechner 55 verbunden sind.
Die durch die Schaltungen und/oder Sensoren gemessenen und in elektronische Signale umgewandelten Daten werden durch ein internes Netzwerk 54 an den Steuerrechner 55 übergeben. Auf diesen Steuerrechner könnte über ein lokales Netzwerk, ein externes Netzwerk oder ein öffentliches, zum Beispiel das Internet 57, von einem externen Rechner 56 aus, irgendwo in der Welt, zugegriffen werden, so dass Kenntnisse über den Zustand der umfassenden Prozesse der beiden elektrolytischen Anlagen in Echtzeit und sogar jeder Basis-Zelle in jedem Elektrolysezellen-Behälter, von Orten, die sehr weit entfernt von jeder Anlage sind, erhalten werden können.
Nach den 2 und 3, die eine typische Bank oder 4 Elektrolysezellen zeigen, sind zwei Zellen in den Zwischenpositionen 1 und 2, und 2 in Endposition 3, 4, und die Elektroden 5 in der letzten Zelle 3 installiert und mit der jeweiligen elektrischen Stromschiene 6 verbunden. Eine Zwischen-Zelle 1 und eine End-Zelle 4 sind mit Säurenebel-Sammelhauben 7 gezeigt, die typischerweise in modernen elektrolytischen Kupfer-Verfahren verwendet werden. Auf der äußeren Stirnwand 8 der genannten elektrolytischen Zellen 1, 2, 3, 4, auf beiden Seiten der Elektrolyt-Ableitungen 9 aus den elektrolytischen Zellen, sind die elektrischen Verteilerkästen 10 gezeigt. Diese Verteilerkästen stellen die Zugänge für die elektrischen Leitungen zu jeder Elektrolysezelle und ebenfalls die Unterbringung der Stromwandler (nicht abgebildet) zur Verfügung, um die Spannung an die elektronischen Schaltungen 11 anzupassen. Auch die multifunktionalen Kammern 12 sind zu sehen, gebildet und geschützt durch eine hohle Bauform aus dielektrischem, korrosionsfreiem, strukturellem Polymer-Verbundwerkstoff und der Länge nach in den unteren Kanten der Haube 7 parallel zu den elektrischen Sammelschienen 6 angeordnet, und auch die anderen möglichen Standort-Alternativen werden gezeigt. Auf den gleichen äußeren Stirnwänden 8 auf der den elektrischen Verteilerkästen 10 gegenüberliegenden Seite sind Verteilerkästen 13 gezeigt, die in jeder Elektrolysezelle 1, 2, 3, 4 die elektronischen Signale durch ihre Sensorkreise 11 von den Elektroden 5 und ferner die anderen Variablen des hydrometallurgischen galvanischen Prozess in den Zellen sammeln. Um die elektronischen Signale aus den Zellen nach außen zu übertragen, stehen in dieser Ausführung die jeweiligen Kabelleitungen 14 zur Verfügung, um das Signal zu einem zentralen Überwachungs-, Kontroll- und Fern-Management-System für den Betrieb der Zellen in der Anlage zu übertragen.
4 zeigt einen typischen Querschnitt der Seitenwand von 2 Zwischen-Zellen 1, 2 mit dem unterstützenden Isolatorblock 15. Dieser ist über die gesamten Länge der Zelte aus einem Stück aus Polymer-Verbundwerkstoff geformt und ummantelt so montiert den oberen Rand der Wände der Zellen 1, 2. Diese Isolatorenblöcke unterstützen und positionieren die elektrischen Stromschienen 6. Bei dieser Ausführungsform ist die elektrische Stromschiene einem Hunde-Knochen ähnlich mit hervorstehenden Kontakten geformt. Für elektrolytische Kupfer Extraktionsprozesse, ist am Anfang der Stromschiene 6 ein elektrischer Abstands-Isolator 16 für die Elektroden installiert worden und die Kathoden-Hängestange wird in elektrischem Kontakt 19 direkt mit der Stromschiene 6 gezeigt und auch die Anoden-Hängestange 20 wird vor der Kathode 18 gezeigt und sitzt in diesem Fall auf einem kontaktfreien Sattel 17, und zwar monolithisch mit dem elektrischen Abstands-Isolator 16 für die Elektrode, der an einem Ende der Hängestange der Anode 20 die elektrische Isolation bildet, während das andere Ende physischen Kontakt mit der nächsten Stromschiene 6 hat. In den oberen seitlichen Kanten des unterstützenden elektrischen Isolators 15, der die Sammelschiene 6 positioniert, sind multifunktionale Hohlräume 12 gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen und eingefügt, die für die Installation und den Betrieb der elektronischen Sensor-Schaltung 11 über die gesamte Länge des unterstützenden elektrischen Isolators 15 direkt unter der Kathoden-Hängestange 18 auf der einen Seite und auf der gegenüberliegenden Seite, unterhalb der Anoden-Hängestange 20, oder, wenn es zweckdienlich ist, mit multifunktionalen Hohlräumen an beiden Seiten, wie gezeigt, vorgesehen sind.
5 zeigt Einzelheiten des Abschnitts der 4, um alternative multifunktionale Hohlräume 12 zu beschreiben, die monolithisch 15 unter der Kathoden-Hängestange 18 eingebaut sind. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die multifunktionalen Hohlräume 2 entlang der gesamten Länge des Isolators 15 monolithisch geformt in einer hohlen Bauform 22 hergestellt aus dielektrischem strukturellem Polymer-Verbundwerkstoff mit Merkmalen, die ihn in die Lage versetzen, seine doppelte Funktion der Beherbergung und des Schutzes der elektronischen Schaltungen 11 vor den schweren Bedingungen der unmittelbaren Umgebung der Zellen und der Elektroden auszuüben und zur gleichen Zeit, den elektrischen Isolator 15 strukturell zu verstärken und ihn gerade und ohne Verformungen in der horizontalen, vertikalen und Querachse in seiner gesamten Länge aufrecht zu halten, um plötzlichen Temperaturschwankungen, die bei schweren elektrischen Kurzschluss-Episoden in der Zelle entstehen, bei welchen hohe Stromstärken erzeugt werden, zu widerstehen. Diese Stromstärken haben genügend Energie zur sehr schnellen Aufheizung der Hängestange und der Kupfer-Stromschiene auf über 500°C. Der thermische Schock solcher elektrischer Kurzschlüsse verkohlt häufig den Isolator 15, wenn er aus Kautschuk hergestellt ist oder ansonsten ein konventionell geformter Isolator ist, aus einer Zusammensetzung von typischen Polymer-Verbundwerkstoffen, verstärkt mit im Strangziehverfahren hergestellter Bewehrung aus Glasfaser und bindendem Harz, so dass er sich zunächst verformen und dann verkohlen wird. Eine alternative Ausführungsform der multifunktionalen Hohlräume 12 wird als multifunktionale Kammern des elektrischen Isolators 15 in 6 gezeigt, wo die hohle Bauform 23, die aus einem korrosionsfreien, dielektrischen Polymer-Verbundwerkstoff geformt ist, direkt mit einem Klebstoff 24 auf der Ebene des oberen Randes eines in einer elektrolytischen Zelle bestehenden unterstützenden elektrischen Isolators angebracht ist.
Gemäß 7 sind multifunktionelle Hohlräume 12 als Kammern im Inneren der hohlen Bauform 25 gebildet aus korrosionsfreiem, dielektrischem Polymer-Verbundwerkstoff und angeordnet über der Hängestange von Kathoden 18 und Anoden 20 mit Klebstoff 24 im Innenraum des äußeren seitlichen Rands der Säurenebel-Sammel-Haube 7 gezeigt, die über den elektrolytischen Zellen 1, 2 installiert ist. Die gleiche Figur zeigt auch eine alternative Position der multifunktionalen Kammer 12' in einer hohlen Bauform 25' am unteren seitlichen Rand innerhalb der Sammelhaube.
In 8 ist, in einer isometrischen Ansicht dargestellt, eine andere Art von elektrischem Isolator, der für elektrolytischen Zellen bei der Gewinnung von Kupfer durch elektrolytische Verfahren verwendet wird, wobei die Unterstützung und elektrische Isolierung der elektrischen Stromschiene – gezeigt mit dreieckigem Querschnitt – einen integralen Bestandteil des gleichen multifunktionalen elektrischer Isolators 30 für die elektrische Isolation und gleichzeitige Beabstandung der Kathoden-18 und Anoden-20-Hängestangen bildet. Im Isolator 30 sind multifunktionale Hohlräume 12 vorgesehen, um die elektronische Schaltungen 11 horizontal entlang einer oder beiden Seitenrändern des elektrischen Isolators 30, immer angeordnet unter und sehr nahe an der Kathoden-18 und Anoden-20-Hängestange, zu installieren. Die multifunktionalen Hohlräume 12 sind in dieser Ausführung in einer hohlen Bauform, hergestellt aus dielektrischen und translazentem Polymer-Verbundwerkstoff 21, in dem Isolator installiert unter den Reihen der kontaktfreien Isolator-Sättel 17 und monolithisch geformt zusammen mit dem Isolator 30, zur Verfügung gestellt. Die Höhe der Platzierung der translazenten Form 21 im Isolator 30 soll es erlauben, dass der obere Teil der transluzenten Form 21 erscheint und nach außen die Breite des Hohlraumes 26 für elektrische Kontaktierung der Kathoden-Hängestange 18 und Anoden-Hängestange 20 mit der elektrischen Stromschiene 27 überragt. Eine derartige Anordnung gibt das sichtbare Segment der transluzenten Form 21 frei, die auf der Außenseite des Isolators auch an Orten, an denen elektrischer Kontakt gegeben ist, sichtbar bleiben kann und ein Mittel der visuellen Erkennung leuchtender Signale der elektronischen Schaltung 11 in den multifunktionalen Hohlräumen 12 aus dem Inneren des elektrischen Isolators 30 bildet.
zeigt einen durch einen kontaktfreien Isolator-Sattel 17 geschnittenen Aufriss des Isolators 30, der veranschaulicht, wie das Ende der Kathoden-Hängestange 18 direkt auf dem oberen flachen Boden des kontaktfreien Isolator-Sattels 17 aufliegt, wobei diese obere Fläche mit Kissen 29 unterstützt ist aus Polymer-Verbundwerkstoff mit hoher thermischer Beständigkeit, vorzugsweise Polytetrafluorethylen (PTFE), um mechanische Stöße von der Elektrode zu absorbieren und die Zentrierung der Hängestange im kontaktfreien Isolator-Sattel 17 zu erleichtern und die hohle dielektrische Bauform 31 aus korrosionsverhütendem, hoch schlagfestem Polymer-Verbundmaterial zu schützen, die in Abschnitten mit Wandstärken vorgesehen ist, mit denen sie zu Verbiegungen und Verformungen unter den Schwankungen des Gewichts der Kathoden-Hängestange 18 in der Lage ist. Profilteil 31 bietet in seinem Inneren eine multifunktionale Kammer 12, um eine Wägezelle 28 oder einen gleichwertigen Sensor zu installieren, um in Echtzeit kontinuierlich die zunehmende Verformung der oberen Wand der Form 31 im Rahmen der Unterstützung der Hängestange auf dem kontaktfreien Sattel 17 messen zu können; die zunehmende Verformung tritt auf, wenn im Inneren der Elektrolysezelle Metall elektrolytisch an der Kathode abgelagert wird, was zu einer Erhöhung deren Gewichtes mit der Zeit (von etwa 6 bis 10 g/min) führt. Durch eine vertikale Verlängerung oder Ausdehnung 32 der Hohlform 31 wird ein weiterer multifunktionaler Hohlraum 12 verfügbar, der elektrisch 23 und elektronisch mit dem multifunktionalen Kanal 12 in der transparenten Längsform 21, in der der elektronische Schaltkreis 11 untergebracht ist, eine Verbindung herstellt. Dieser Schaltkreis 11, dem die die externe elektrische Energie über den Verteilerkasten 10 zugeführt wird, versorgt die Wägezelle 28 oder einen gleichwertigen Sensor im kontaktfreien Isolator-Sattel 17 in jeder Kathode mit der elektrischen Energie, die für den Betrieb notwendig ist. Die gleiche Schaltung erhält elektronisch von der Wägezelle 28 das Signal der Belastung oder Entlastung durch Verformungen der Form 31 auf die eine oder andere Weise, je nach der momentanen effektive Belastung der Kathoden-Hängestange 18. Ebenfalls dargestellt sind eine oder mehrere multifunktionale Hohlräume 12, die aus zusätzlichen hohlen Formen von Polymer-Verbundwerkstoffen 35 gebildet sind und in Längsrichtung in das Volumen des Isolators 30 eingebettet und in ihren richtigen Positionen innerhalb des Isolators 30 zum Zeitpunkt der Formung installiert werden. Die Profilteile 35 stellen multifunktionale Hohlräume 12 bereit, um elektronische Schaltkreise 11 zu installieren zur Messung von lokalen Temperaturen im Isolator 30 mit dem Sensor 36. Der Sensor 36 durchdringt in diskreter Weise den Umfang der Form 35 in bestimmten Abständen, je nach Bedarf, über die gesamte Länge des elektrischen Isolators 30. Gleichmäßig verteilt auf dem Umfang des Materials des Isolators 30 an der Außenseite der multifunktionalen Hohlräume sind dünne Endlosstreifen aus Material 37 mit niedrigem linearem Längenausdehnungskoeffizient über die gesamte Länge des Isolators 30. Diese Streifen sind verbunden mit ihren Erfassungs-Schaltungen 11, um Veränderungen der Isolator-30-Länge zu messen; eine solche Veränderung wäre ein Indikator für eine physische Unterbrechung oder Risse des Materials des Isolators 30 als eine Folge von Überlastungen durch katastrophale Stöße oder andere Ereignisse im Isolator 30 und/oder in den kontaktfreien Sätteln.
Wenn die Geometrie des Isolators 30 die Installation der Form 21 verbietet, laufen als eine andere Möglichkeit, wie in 8 gezeigt, Lichtleiter 60 aus dem transluzenten multifunktionalen Hohlraum 12 heraus, um die leuchtenden Signale der Sensor-Schaltung 11 in die oberen Ränder der kontaktfreien Isolator-Sättel 17, die monolithisch mit dem elektrischen Isolator 30 geformt sind, dann von außen sichtbar zu machen.
10 zeigt eine Elektrode mit einem multifunktionalen Hohlraum 12 der vorliegenden Erfindung, platziert nahe dem Ende der Kathoden-Hängestange 18 und Anoden-Hängestange 20, der die elektronischen Sensoren 34 aufnimmt, die jeweils programmiert sind mit besonderen elektronischen Variablen, was die eindeutige und ausschließliche Identifizierung der jeweiligen Elektrode ermöglicht, in welcher ein jeweiliger elektronischen Sensor 34 eingesetzt ist, und zwar mittels elektronischer Signale, ausgesendet und anschließend ausgelesen von dem selben Schaltkreis 11. Die Identifizierung der Elektroden ermöglicht das miteinander in Verbindung Bringen der Merkmale des Prozesses der galvanischen Abscheidung oder Elektroraffination in jeder teilnehmenden Kathode und Anode in der Zelle während des Produktionszyklus, insbesondere zweier wichtiger Parameter, nämlich das Abtasten der Strömung und der Intensität der momentanen elektrischen Stromzirkulation durch jede Elektrode einer Basis-Zelle und des entsprechenden momentanen Gewichts des Metalls, das sich auf jeder Kathode angesammelt hat. Dies ermöglicht die Überwachung und das Verfolgen ihrer Verhaltensweisen in Echtzeit, in jeder Position und Zelle, in denen sie aktuell installiert sind oder in folgenden Produktionszyklen installiert werden können. Da die Temperatur der Hängestangen der Kathoden und Anoden auf über 500°C ansteigen kann, muss der Isolator 39, der den multifunktionalen Hohlraum 12 bildet, um den elektronischen Sensor 34 unterzubringen, eine sehr hohe thermische Beständigkeit aufweisen und wird aus einem strukturellen Verbundwerkstoff mit hoher thermischer Beständigkeit oder aus dielektrischen Keramik hergestellt. In beiden Versionen ist ferner ein randseitiges Luft-Dämpfer-Kissen 41 vorhanden. Der multifunktionale Hohlraum 12 kann bequem mit dem inneren Hohlraum der hohlen Kathoden-Hänge-stange verbunden werden, um die Temperatur im Inneren des multifunktionalen Hohlraums für den Betrieb des Sensors 34 geeignet zu halten und diesen widerstandsfähig gegen Kurzschluss-Episoden mit schweren thermischen Schock zu machen. Der elektrische Sensor 34 in dem dielektrischen thermischen Isolator 39 kann auch vorgesehen werden, um die Temperatur der Hängestange zu messen. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Isolator 39 zylindrisch und ist seine Basis mit einem runden Deckel aus dielektrischen thermischen Material 38, der mit Druck auf den multifunktionale Hohlraum 12 (Kammer) angepasst ist, ausgestattet. Dieser Deckel 38, ermöglicht den Zugriff auf den Sensor 34, um diesen am Ende der Lebensdauer der Elektrode, die er identifiziert, zu überholen oder aber, um ihn auch während der Nutzungsdauer der Elektrode im Falle eines Schadens oder aus anderen Gründen durch einen neuen zu ersetzen.
11 zeigt eine isometrische Ansicht einer weiteren Anordnung des Isolators aus 8 unter Hervorhebung der elektrischen Kontakt-Zone 19 zwischen der Hängestange einer Kathode 18 und Anode 20 mit der elektrischen Stromschiene 27 aus Kupfer. In jedem kontaktfreien Sattel-Isolator 17 vor einer Kontaktzone 19 ist ein Sprinkler 43 mit hohem Wasserdruck bereitgestellt, um eine kalte Flüssigkeit 40 unter Druck in den Zwischenraum des physischen Kontaktes zwischen der Unterseite der Hängestange und der Oberfläche der Elektro-Stromschiene zu sprühen. Jeder Sprinkler 43 ist verbunden mit einem Rohr 44, das in den Körper des kontaktfreien Sattel-Isolators 17 eingelassen ist, das mit einem multifunktionalen Hohlraum 12 verbunden ist, welcher mit einem Hochdruckschlauch 45, der horizontal in der gesamten Länge des Isolators 30 eingebettet ist, ausgestattet ist. Dieses Rohr 45 ist mit einer externen Quelle kalter Reinigungsflüssigkeit verbunden, welche als Kältemittel für die Kontaktzone dient. Die beschriebenen thermischen Sensor-Elemente arbeiten in Verkettung mit einem Frühwarnsystem für Elektroden-Kurzschlüsse. In der Tat sind thermische Sensoren 34 in ihren multifunktionalen Hohlräumen 12 mit Isolatoren 39 an den Enden der Hängestangen von Kathoden 18 und Anoden 20 installiert und geben Signale ab bei Erreichen einer bestimmten Temperaturschwelle; dadurch kann die Recheneinheit des elektronischen Fernüberwachungs-Systems eine Pumpe in der externen Quelle des kalten flüssigen Kältemittels aktivieren, die den Druck im Rohr 45, das in dem multifunktionalen Hohlraum 12 untergebracht ist, über den eingestellten Düsenöffnungs-Druck der Sprinkler 43 erhöht. Die Flüssigkeit tritt aus den Sprinklern aus, die Kontaktzonen werden besprüht, dadurch wird die Temperatur gesenkt, und gleichzeitig reinigt die Flüssigkeit die Zwischenräume der elektrischen Kontakte von Schmutz oder Fremdkörpern, die die lokale Erwärmung verursacht haben könnten. Ungeachtet dessen, dass der Flüssigkeitsdruck verursacht, dass alle Sprinkler, die auf den kontaktfreien Sätteln 17 installiert sind, am Isolator 30 gleichzeitig zu arbeiten beginnen, wird das Hochtemperatur-Signal sichtbar gemacht durch ein Lichtsignal durch die transluzente Bauform 21 oder die Lichtwellen-Kabel 60 in der entsprechenden Position der Hängestange, die sich über die eingestellte Schwellen-Temperatur aufgeheizt hat. Wenn die Temperatur in einem oder mehreren Kontakten 19 nicht mit den Sprinklern bei maximalem Durchfluss des kalten Kältemittels in einer bestimmten Zeit kontrolliert werden kann, wird die Sensor-Schaltung diesen Zustand einer nachhaltigen thermischen Nichtübereinstimmung mit der Richtlinie an den zentralen Rechner 55, der die Anlage überwacht, signalisieren. Ein Alarm wird ausgelöst, welcher einen potenziellen Kurzschluss in den beteiligten Elektroden anzeigt. Dieser Alarm wird so früh ausgelöst, dass ausreichend Zeit besteht, um einen direkten Eingriff in der Umgebung der Zelle, die als problemauslösend identifiziert wurde, vorzunehmen oder andere Maßnahmen für die wirksame Kontrolle des Vorfalls einzuleiten, bevor die Temperatur ansteigt und es zu bedenklichen Problem-Übertragungen kommt. Wenn die Reinigungsflüssigkeit und/oder das kalte Kältemittel sich als verunreinigend oder zum Nachteil des Elektrolyten herausstellen sollte, bietet das Design des Isolators 30 die Einbeziehung von zu den Enden des Isolators 30 schrägen Längs-Ablass-Rinnen 43, um Flüssigkeiten nach außerhalb der Behälter abzulassen.
12 zeigt einen isometrisch geschnittenen Aufriss des Behälters einer Zwischen-Elektrolysezelle aus dem Inneren der Zelle auf die Überlauf-Vorderwand gesehen. In den oberen Ecken der Seitenwände mit der Vorderwand sind multifunktionale Räume 12 vorgesehen, gebildet aus dielektrischem, korrosionsgeschütztem Polymer-Verbundwerkstoff-Rohrbauteilen 46, die an den oberen Enden zu der Umgebung abgedeckt und am unteren Ende offen für den Elektrolyten sind und in ihrem Inneren Sensor-Schaltungen 11 aufnehmen mit Thermoelementen 47, die die Temperatur des Elektrolyten messen, und Füllstandssensoren 48, zum Messen des Abstands von dem Pegel des Elektrolyten in diesen Positionen zu dem oberen Rand des Behälters, der Höhe der anodischen Schlämme, die sich auf dem Boden des Behälters angesammelt haben, der Kupfer-Konzentration und der Schwefelsäure, des Vorhandenseins und der Konzentration von verunreinigenden Stoffen im Elektrolyten, und des Vorhandenseins von organischem mitgenommenem Material 51, welches auf dem Elektrolyten unter den Anti-Nebel-Kugeln 50 schwimmt. Durch eine Verlängerung 58 des Sensors nach unten durch Rohre von Polymer-Verbundwerkstoff 46 kann die Höhe 59 der anodischen Schlämme, die sich auf dem Boden des Behälters ansammeln, gemessen werden. Löcher 49 in dem Rohr ermöglichen den Eintritt des Elektrolyten und der schwimmenden anorganischen Rückstände 51 zu dem multi funktionalen Hohlraum 12 im Inneren der Rohre, die von den elektronischen Sensoren gemessen werden.
Die Füllstandssensoren 58 für den anodische Schlamm ragen senkrecht aus den Polymer-Verbundwerkstoff-Rohren 46, die die multifunktionalen Hohlräume 12 in den vier Ecken des Behälters bilden, zum Boden, um die Höhe des anodischen Schlamms zu messen. Wie in 12 zu sehen, sind die Enden der anodischen Schlamm-Sensoren 58 konisch, so dass die Höhe 59 des Schlamms von der Basis bis zur Spitze den freien Oberflächendurchmesser des Kegels abnehmen lässt, bis er verschwindet. In der Regel kann die Höhe des Kegels gleich gewählt werden zur maximal zulässigen Höhe des anodischen Schlamms. Wenn der Schlamm in mindestens zwei der vier installierten Kegel diese Höhe erreicht hat, wird ein Alarm aktiviert, um anzuzeigen ”anodischer Schlamm mit maximaler Höhe”, um die Routine zur Entschlammung des Zellenbehälters bei der nächsten Gelegenheit zu programmieren.
Die Schwankungen, denen der Pegel des Elektrolyten unterliegt, geben Hinweise auf Änderungen für die Menge des Zustroms von angereichertem Elektrolyten in die Zelle, und besagter Zustrom und der entsprechende Höhenstand des Elektrolyten innerhalb der Zelle sind bestimmend für die Kontinuität und Qualität der elektrochemischen Abscheidung von Metallen auf den Kathoden und deren erfolgreiches Management im folgenden Produktionszyklus. Übermäßige Elektrolythöhen dehnen die Höhe der elektrolytisch beschichteten kathodischen Oberfläche aus und verringern die effektive Stromdichte, die auf die Kathode einwirkt. Auf der anderen Seite verschiebt diese Überdimensionierung die kalibrierte erste Reihe der Ablösung der abgeschiedenen Metallplatten in den Abnahmemaschinen, die zum Ablösen der Kupferplatten von der Rohrkathode verwendet werden. Die Schwankungen der Elektrolythöhe, von Kupfer, Schwefelsäure und Schadstoffkonzentrationen, der Anwesenheit von schwimmenden organischen Substanzen der einheitlichen Elektrolyttemperatur in allen vier Ecken und anderer Variablen, die für Messungen und Überwachungen im Behälter in Bezug auf ihre zulässigen Werte, die durch den Prozess bestimmt sind, in Betracht kommen, werden sofort an das Fern-Überwachungs- und Kontroll-EDV-Zentrum für die Elektroden und Zellen weitergegeben, um es zu ermöglichen, dass notwendige Korrekturmaßnahmen ergriffen werden können, wie bereits an dem Fall der Temperaturen in den elektrischen Kontaktzonen dargestellt. Die gegenüber der maximal zulässigen Menge übermäßige Höhe der anodischen Schlämme, die auf dem Boden des Behälters angesammelt sind, signalisiert die Gelegenheit für den nächsten Entschlammungs-Stopp der Elektrolysezelle für eine Boden-Reinigung.

Claims

System für die Überwachung, Steuerung und den Betrieb einer Anlage, in der Hydrometallurgie-Prozesse der elektrolytischen Extraktion oder Elektroraffination von Nichteisenmetallen (= NE-Metallen) durchgeführt werden, welches die Messung der Prozess-Variablen und deren Umwandlung in elektronische Signale ermöglicht, wobei dieses System umfasst: – mindestens eine Gruppe von Elektrolyse-Zellen (1, 2, 3, 4), die Elektrolyte in ihrem Inneren haben; – eine Mehrzahl von Elektroden (5) für die galvanische Abscheidung eines NE-Metalls, das in dem Elektrolyten enthalten ist, die im Innern einer jeden Elektrolysezelle installiert sind und abwechselnd Anoden und Kathoden bilden, – eine Mehrzahl von Elektroden-Hängestangen (5), die abwechselnd Hängestangen (20) für die Anoden und Hängestangen (18) für die Kathoden bilden; – eine Mehrzahl von unterstützenden elektrischen Isolatoren (15), die sich im oberen Teil der Seitenwände zwischen je zwei benachbarten Zellen befinden; – eine Mehrzahl von elektrischen Stromschienen (6), und – eine Mehrzahl von elektrischen Abstands-Isolatoren (16), die auf den elektrischen Stromschienen (6) sitzen, wobei alle elektrischen Abstands-Isolatoren (16) monolithische kontaktfreie Isolator-Sättel (17) aufweisen, welche eine abwechselnde Unterstützung der Hängestangen (20) für Anoden und der Hängestangen (18) für die Kathoden erlauben; wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass jeder unterstützende elektrische Isolator (15) der Mehrzahl von unterstützenden elektrischen Isolatoren in den oberen seitlichen Rändern mindestens einen monolithischen multifunktionalen Hohlraum (12) hat, der für die Installation und den Betrieb von Schaltkreisen und/oder elektronischen Sensoren (11) über die gesamte Länge des unterstützenden elektrischen Isolators (15) ausgelegt ist; jeder elektrische Abstands-Isolator (16), der auf den elektrischen Stromschienen (6) sitzt, in seinem Körper einen oder mehrere multifunktionale Hohlräume (12) hat, der für die Installation und den Betrieb von Schaltkreisen und/oder elektronischen Sensoren (11) über die gesamte Länge der elektrischen Abstands-Isolatoren (16) direkt unter den Hängestangen (18) der Kathoden und den Hängestangen (20) der Anoden ausgelegt ist, und jede Elektroden-Hängestange (5), die wechselweise eine Anoden-Hängestange (20) oder eine Kathoden-Hängestange (18) bildet, einen multifunktionalen Hohlraum (12) hat, der für die Installation von elektronischen Schaltkreisen (34) ausgelegt ist, welche die exklusive Identifizierung jeder Kathode oder Anode und deren relative Position in jeder Zelle erlauben.
System nach Anspruch 1, bei dem jeder Zellenbehälter gebildet ist aus einem Boden, größeren seitlichen Wänden und kleineren Stirnwänden, wobei die äußeren kleineren Stirnwände Überläufe mit Abflussleitungen für den Elektrolyten (9) haben, die an jeder Seite der Elektrolyt-Abflussleitungen (9) Anschlussdosen für den externen elektrischen Strom (10) aufweisen.
System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Stromschienen mit einer Zone des elektrischen Kontaktes an ihrer Oberseite versehen sind und wobei jede elektrische Stromschiene (6) über einem jeweiligen unterstützenden elektrischen Isolator (15) positioniert und unterhalb der Mehrzahl von Elektroden (5) durch einen Abstands-Isolator (16) einheitlich in einem festgelegten Abstand getrennt ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einer Mehrzahl von Säurenebel-Sammelhauben (7) aufweist, wo jede Säurenebel-Sammelhaube (7) über einer jeweiligen Elektrolysezelle angebracht ist.
System nach Anspruch 4, bei dem jede Säurenebel-Sammelhaube (7), die sich über einer jeweiligen Elektrolyt-Zelle befindet, eine multifunktionale Kammer (12) hat, die über den Hängestangen (18) für Kathoden und Hängestangen (20) für Anoden angeordnet und an dem lateralen und äußeren unteren Rand der Säurenebel-Sammelhaube (7) angebracht ist, wobei die multifunktionale Kammer (12) für die Installation, die Einrichtung und den Betrieb von Schaltkreisen und elektronischen Sensoren (34) ausgelegt ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schaltungen und/oder elektronischen Sensoren (11, 150) in jedem Hohlraum oder jeder multifunktionalen Kammer (12) durch eine Sammelkabelleitung (14) zur Übertragung von Signalen zu einem Steuerrechner (55) verbunden sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die durch die Schaltkreise und/oder Sensoren (11, 150) erfassten Daten durch ein internes Netzwerk (54) zum Steuerrechner (55) gesendet werden, wobei auf den Steuerrechner über ein lokales, externes oder öffentliches Netz, wie z. B. das Internet (57), von einem externen Rechner (56) aus allen Teilen der Welt zugegriffen werden kann, was sogar erlaubt, den Zustand der galvanischen Abscheidungsprozesse in Echtzeit von Standorten fern von der Anlage zu erkennen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die oberen Ecken einer oder mehrerer Seitenwände mit der vorderen Wand des Behältnisses jeder Elektrolysezelle mit Einrichtungen ausgestattet sind, die multifunktionale Kammern (12) enthalten, die aus Rohren aus dielektrischem korrosionsbeständigem Struktur-Polymer-Verbundwerkstoff (46) geformt, an ihrem oberen Ende gegen die Umgebung abgedeckt und an ihrem unteren Ende gegen den Elektrolyten offen sind und in ihrem Inneren Sensorschaltungen (11) mit Thermoelement-Sensoren (47) beherbergen, die die Elektrolyttemperatur messen, und Füllstandssensoren (48), die die Höhe des Elektrolyt-Pegels im Vergleich mit dem oberen Rand des Behälters, die Kupfer-Konzentration, Schwefelsäure und Elektrolyt-Verunreinigungen und die Anwesenheit von eingedrungenen organischen Materialien (51) messen, die auf dem Elektrolyten unter den Anti-Säurenebel-Kugeln (50) schwimmen, sowie durch den Einsatz einer Verlängerung eines anodischen Schlamm-Sensors (58) mit konischem Ende die Höhe (59) auf dem Boden des Behälters abgelagerten anodischen Schlammes auf eine solche Weise messen, dass, wenn die Höhe des Schlamms mindestens zwei Kegelspitzen von zwei beliebigen der vier installierten anodischen Schlamm-Sensoren (58) bedeckt, ein Alarm im System erzeugt wird, um anzuzeigen, dass eine solche Höhe überschritten wurde.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die durch Rohre aus einem dielektrischen korrosionsbeständigen Struktur-Polymer-Verbundwerkstoff (46) gebildeten multifunktionalen Kammern (12) Löcher (49) haben, die den Zugang des Elektrolyten und schwimmender organischer Rückstände (51) zu der multifunktionalen Kammer (12) in Richtung der Innenseite der Rohre und die Messung durch elektronische Sensoren (11, 34) ermöglichen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der unterstützende elektrische Isolator (15) und der elektrische Abstands-Isolator (16) in einem Stück gebildet sind, wobei die Unterstützung und elektrische Isolierung der Stromschiene einen integralen Bestandteil des gleichen Multifunktions-Isolators (30) für die elektrische Isolierung und gleichzeitige Beabstandung der Hängestangen der Kathoden (18) und Anoden-(20)-bilden, wobei in dem einstückigen elektrischen Isolator (30) mindestens ein multifunktionaler Hohlraum (12) vorhanden ist, um Schaltungen und/oder Sensoren (11) zu installieren, die entlang einer oder beider seitlicher Kanten des genannten elektrischen Isolators (30) angeordnet sind, der unter den Kathoden-(18)- und Anoden-(20)-Hängestangen horizontal in Längsrichtung angeordnet ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die multifunktionalen Hohlräume (12) in hohlen Bauformen gebildet sind, hergestellt aus dielektrischen und transluzenten Polymer-Verbundwerkstoffen (21), installiert im Inneren des Isolators unter den Reihen der kontaktfreien Isolator-Sättel (17) und monolithisch zusammen mit dem Isolator (30) geformt.
System nach Anspruch 11, bei dem die Höhe der Platzierung der transluzenten Form (21) in dem Isolator (30) den oberen Teil der transluzenten Form (21) bis nach außen ragen und die Breite der Hohlräume (26), die für den Kontakt zwischen den Kathoden-(18)- und Anoden-(20)-Hängestangen und der elektrischen Stromschiene (27) vorgesehen sind, außen durchqueren lässt.
System nach Anspruch 12, bei dem die sichtbaren Teile der transluzenten Form (21) an besagten Stellen für elektrischen Kontakt aus dem Isolator nach außen so herausragen, dass eine visuelle Erkennung von Leuchtsignalen aus den Stromkreisen und/oder Sensoren (11), die sich in den multifunktionalen Hohlräumen (12) im Inneren des elektrischen Isolators (30) befinden, möglich wird.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Oberfläche der Böden der kontaktfreien Isolier-Sättel (17) mit einem Kissen (29) geschützt ist, welches aus Polymer-Verbundwerkstoff mit hoher thermischer Beständigkeit hergestellt ist, um Stöße zu absorbieren und die Zentrierung der Hängestangen in den kontaktfreien Isolator-Sätteln (17) zu erleichtern und eine hohle, schlagfeste und korrosionsbeständige dielektrische Bauform (31) abzudecken, geformt mit einem Querschnitt und einer Stärke, die geeignet sind, sich unter den Schwankungen des Gewichtes der Kathoden-Hängestange (18) biegend zu deformieren, wobei das Innere der Form (31) mit einem multifunktionalen Hohlraum (12) ausgestattet ist, in dem eine Wägezelle (28) oder ein gleichwertiger Sensor installiert ist, welche es erlauben, die zunehmende Verformung der oberen Wand der Form (31) bei Unterstützung der Kathoden-Hängestange auf dem kontaktfreien Sattel (17) so zu messen, dass die Menge an elektrolytisch abgelagertem Metall auf diese Weise zu bestimmen ist.
System nach Anspruch 14, bei dem in einer unteren vertikalen Verlängerung (32) der Hohlform (31) ein multifunktionaler Hohlraum (12) vorgesehen ist, der elektrisch und elektronisch mit dem multifunktionalen Hohlraum (12) in der transluzenten länglichen Form (21) verbunden ist, der die Schaltung und/oder den Sensor (11) beherbergt.
System nach Anspruch 15, bei dem die Schaltung und/oder der Sensor (11) mit externer elektrischer Energie (10) durch einen Verteilerkasten (10) versorgt werden, der die Wägezelle (28) oder einen gleichwertigen Sensor in den kontaktfreien Sätteln unter jeder Kathode mit der notwendigen elektrischen Energie für den Betrieb versorgt.
System nach Anspruch 16, bei dem die Schaltung und/oder der Sensor (11) von den Wägezellen (28) abgesendete Signale der Belastung oder Entlastung durch Verformungen der Form (31) in dem einen oder anderen Sinne empfängt, entsprechend der tatsächlichen momentanen Lasten auf den Kathoden-Hängestangen (18).
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die elektrischen Isolatoren (30) eine oder mehrere multifunktionale Hohlräume haben (12), die durch zusätzliche hohle Formen von Polymer-Verbundwerkstoffen (35), die in Längsrichtung in dem Volumen des Isolators eingekapselt sind (30), gebildet und in ihren entsprechenden Positionen innerhalb des Isolators (30) zum Zeitpunkt der Formung installiert sind, wobei Schaltungen und/oder Sensoren (11) sich innerhalb der multifunktionalen Hohlräume (12) befinden und bestimmt sind, um lokale Temperaturen innerhalb des Isolators (30) zu messen, und wobei die Sensoren (36) den Umfang der Form (35) in diskreten Intervallen entlang der Länge des Isolators (30) durchdringen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Isolator (30) mit dünnen kontinuierlichen Stangen aus Materialien (37) mit niedriger linearer Ausdehnung versehen ist, die in Umfangsrichtung um das Äußere des multifunktionalen Hohlraums (12) entlang der Länge des Isolators (30) angebracht sind, wobei die Stangen an einen Stromkreis und/oder Sensor (11) angeschlossen sind, um jede Längenveränderung der Länge des Isolators (30) zu erfassen, welche Erfassung auf physische Unterbrechungen oder Risse im Material des Isolators (30) als Folge von Überlastungen von katastrophalen Stößen oder anderer ähnlicher Vorfälle im Isolator (30) und/oder in seinen kontaktfreien Sätteln (17) hinweisen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Elektrode mit einem multifunktionalen Hohlraum (12) sich nahe dem Ende der Hängestange der Kathode (18) und der Anode (20) befindet, um elektronische Sensoren (34) einzubauen, die jeweils zuvor mit ihren eigenen, unverwechselbaren elektronischen Variablen programmiert wurden, um die eindeutige und ausschließliche Identifizierung der Elektrode zu ermöglichen, in der ein jeweiliger elektronischer Sensor (34) eingebaut ist, und zwar mit Hilfe von Signalen die abgeschickt und dann vom Schaltkreis (11) gelesen werden.
System nach Anspruch 20, bei dem die Hängestange einen Isolator (39) aufweist, der in einem multifunktionalen Hohlraum (12) mit hohem thermischen Widerstand gebildet ist, um einen Sensor (34) unterzubringen, wobei die Hängestange auch ein isolierendes Luftpolster (41) am Rand aufweist, wobei der multifunktionale Hohlraum (12) mit dem inneren Hohlraum der Kathoden-Hängestange (18) verbunden ist, um die Temperatur im Inneren des multifunktionalen Hohlraums für den Betrieb des Sensors (34) geeignet zu halten und Kurzschluss-Ereignissen mit schweren thermischen Schocks zu widerstehen.
System nach Anspruch 21, bei dem der Sensor (34) in dem dielektrischen thermischen Isolator (39) zusätzlich dazu ausgelegt ist, die Temperatur der Hängestange zu messen, wobei der Isolator (39) zylindrisch und an der Basis mit einem runden Deckel aus thermischem dielektrischen Material (38) bestückt ist, der mit Druck an dem multifunktionalen Hohlraum (Kammer) (12) angebracht und angepasst ist, wobei der Deckel (38) den Zugriff auf den Sensor (34) ermöglicht, um den Sensor am Ende der Lebensdauer der Elektrode, die er identifiziert, zu überholen oder durch einen neuen zu ersetzen, und zwar im Falle einer zufälligen Beschädigung oder aus anderen Gründen während der Lebensdauer der Elektrode.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in jedem kontaktfreien Isolator-Sattel (17) einer Kontaktzone (19) zugewandt ein Hochdruck-Wasser-Sprinkler (43) bereitgestellt ist, der mit einem Sprühstrahl kalter Flüssigkeit unter Druck auf den Zwischenraum des physischen Kontaktes zwischen der Unterseite der Hängestange und der Oberseite der elektrischen Stromschiene einwirkt, wobei jeder Sprinkler (43) mit einem Rohr (44) verbunden ist, das in den Körper des kontaktfreien Isolator-Sattels (17) eingebettet ist und das mit einem multifunktionalen Hohlraum (12) verbunden ist, der mit einem Hochdruck-Schlauch (45) ausgestaltet ist, der horizontal über die gesamte Länge des Isolators (30) eingebettet ist, wobei das Rohr (45) verbunden ist mit einer externen Quelle kalter Reinigungsflüssigkeit, die als Kühlmittel für die Kontakt-Zone dient, wobei die thermischen Sensorelemente als ein verkettetes System der Frühwarnung für Kurzschlüsse in den Elektroden dienen.
System nach Anspruch 23 mit einer Pumpe für die externe Quelle des Kühlmittels, die den Druck in dem Rohr (45) über den Öffnungsdruck des Sprinklers (43) erhöht, welches in dem multifunktionalen Hohlraum oder der Kammer (12) untergebracht ist, wobei die Flüssigkeit aus dem Sprinkler austritt, um die Kontakt-Zonen zu fluten und ihre Temperatur zu senken und gleichzeitig den Zwischenraum der elektrischen Kontakte von Schmutz oder Teilchen zu reinigen, die die Ursache für die lokale Wärmeentwicklung sein könnten.
System nach Anspruch 24, bei dem über dem elektrischen Isolator (30) und unter den kontaktfreien Isolator-Sätteln (17) transluzente strukturierte Bauformen (21) oder faseroptische Kabel (60) angeordnet sind, und zwar in korrespondierender Position zur Elektroden-Hängestange, die über die festgelegte Grenztemperatur erhitzt wurde, um mit einem leuchtenden Signal den Temperaturanstieg anzuzeigen.
System nach Anspruch 24, bei dem der elektrische Isolator (30) mit Längs-Rinnen (43) ausgestattet ist, die zu den Enden des Isolators (30) geneigt sind, um Flüssigkeiten nach außerhalb des Behälters abzulassen, wenn das Reinigungs- und/oder Kühlmittel sich als verunreinigend oder unerwünscht für den Elektrolyten erweist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die über jeder Elektrolysezelle angebrachte Säurenebel-Sammelhaube (7), mit einem multifunktionalen Hohlraum (12) ausgestattet ist, der im unteren oder äußeren seitlichen Rand der Säurenebel-Sammelhaube (7) angeordnet ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die elektrischen Stromschienen (6) auf Hundeknochen-Art mit hervorstehenden elektrischen Kontakten oder flach ohne hervorstehende Teile geformt sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die elektrischen Stromschienen (6) dreieckige oder zylindrische Querschnitte aufweisen.
Unterstützender elektrischer Isolator zur Verwendung in einem System zur Überwachung, Steuerung und zum Betrieb einer Anlage, in der Hydrometallurgie-Prozesse der elektrolytischen Extraktion oder Elektroraffination von Nichteisenmetallen durchgeführt werden, welches die Messung von Prozessvariablen und deren Umwandlung in elektronische Signale ermöglicht, und zwar des Typs, der sich auf dem oberen Teil der Seitenwände zwischen zwei benachbarten Zellen der Anlage befindet, dadurch gekennzeichnet, dass er in den oberen Seitenrändern einen oder zwei multifunktionale Hohlräume (12) bereitstellt, die durch die elektrische Stromschiene (6) getrennt sind, wobei die multifunktionalen Hohlräume (12) für die Installation und den Betrieb von Schaltungen und/oder elektronischen Sensoren (11) über die gesamte Länge des unterstützenden elektrischen Isolators (15) direkt unter den Hängestangen der Kathoden (18) auf einer Seite und den Hängestangen der Anoden (20) auf der anderen Seite ausgelegt sind.
Elektrischer Abstands-Isolator zur Verwendung in einem System zur Überwachung, Steuerung und zum Betrieb einer Anlage, in der Hydrometallurgie-Prozesse der elektrolytischen Extraktion oder Elektroraffination von Nichteisenmetallen durchgeführt werden, welches die Messung von Prozessvariablen und deren Umwandlung in elektronische Signale ermöglicht, und zwar des Typs, der auf den elektrischen Stromschienen (6) sitzt, wobei die jeweiligen elektrischen Abstands-Isolatoren (16) kontaktfreie monolithische Isolier-Sättel (17) haben, die es erlauben, Anoden-Hängestangen (20) oder Kathoden-Hängestangen (18) zu isolieren, dadurch gekennzeichnet, dass in den oberen Seitenrändern eine oder mehrere multifunktionale Hohlräume (12) bereitgestellt sind, die für die Installation und den Betrieb von Schaltungen und elektronischen Sensoren (11) entlang der gesamten Länge des elektrischen Abstands-Isolators (16) direkt unter den Hängestangen der Kathoden (18) und den Hängestangen der Anoden (20) ausgelegt sind.
Multifunktionaler elektrischer Isolator zur Unterstützung von Elektro-Stromschienen und für den Elektrodenabstand, der monolithisch als Elektro-Stromschienen unterstützender Isolator und elektrischer Abstands-Isolator für elektrische Isolation und gleichzeitig für die Beabstandung der Hängestangen der Kathoden (18) und Anoden (20) gebildet ist, zur Verwendung in einem System zur Überwachung, Steuerung und zum Betrieb einer Anlage, in der Hydrometallurgie-Prozesse der elektrolytischen Extraktion oder Elektroraffination von Nichteisenmetallen durchgeführt werden, welches die Messung von Prozessvariablen und deren Umwandlung in elektronische Signale ermöglicht, gekennzeichnet durch die Bereitstellung multifunktionaler Hohlräume (12) für die Installation von elektronischen Schaltungen (11) in dem multifunktionalen elektrischen Isolator (30) horizontal ganz entlang einer oder beider seitlichen Ränder des elektrischen Isolators (30) unter den Hängestangen für Kathoden (18) und Anoden (20), wobei die multifunktionalen Hohlräume (12) aus hohlen, transluzenten Bauformen geformt sind (17), die innerhalb des Isolators unter den kontaktfreien Isolator-Sätteln (17) installiert und monolithisch zusammen mit dem Isolator (30) geformt sind.
Multifunktionaler Stromschienenunterstützungs- und Elektrodenabstands-Elektro-Isolator nach einem der Ansprüche 30 bis 32, bei dem die multifunktionalen Hohlräume (12) aus hohlen Bauformen aus dielektrischen und transluzenten Polymer-Verbundwerkstoffen (21) gebildet sind, und zwar installiert im Inneren des Isolators unter den Reihen der kontaktfreien Isolator-Sättel (17) und monolithisch zusammen mit dem Isolator (30) geformt.
Multifunktionaler Stromschienenunterstützungs- und Elektrodenabstands-Elektro-Isolator nach Anspruch 32 oder 33, bei dem die Höhe der Position der transluzenten Form (21) im Isolator (30) den oberen Teil des Körpers der transluzenten Form (21) nach außen ragen und die Hohlräume (26) zwischen kontaktfreien Sätteln außen durchqueren lässt, welche Hohlräume für die Kontakte der Kathoden-Hängestangen (18) und der der Anoden (20) mit der elektrischen Stromschiene (27) vorgesehen sind.
Multifunktionaler Stromschienenunterstützungs- und Elektrodenabstands-Elektro-Isolator nach Anspruch 32 oder 33, bei dem die sichtbaren Teile der transluzenten Form (21) an der Außenseite des Isolators an den Stellen für elektrischen Kontakt freigelegt sind, und zwar auf eine solche Weise, dass durch leuchtende Signale aus den Schaltungen und/oder Sensoren (11), die sich in den multifunktionalen Hohlräumen (12) befinden, beleuchtete Räume für eine visuelle Erkennung der Signale von der Außenseite des elektrischen Isolators (30) erzeugt werden.
Multifunktionaler elektrischer Isolator für die Unterstützung und den Abstand nach Anspruch 32 oder 33, bei dem die Oberfläche des Bodens der kontaktfreien Isolator-Sättel (17) mit einem Kissen (29) aus einem Polymer-Verbundwerkstoff mit hoher thermischer Beständigkeit geschützt ist, um Stöße zu absorbieren und die Zentrierung der Hängestangen in den kontaktfreien Isolator-Sätteln (17) zu erleichtern und eine hohle dielektrische Bauform (31) abzudecken, die schlagfest und korrosionsgeschützt und mit einem solchen Querschnitt und solchen Stärken geformt ist, dass sie sich biegend durch Variationen des Gewichts der Kathoden-Hängestange (18) verformen kann, wobei das Innere der Form (31) mit einem multifunktionalen Hohlraum (12) für die Installation einer Wägezelle (28) oder eines gleichwertigen Sensors ausgestattet ist, der die zunehmende Verformung des Bodens über der oberen Wand der Form (31) im Rahmen der Unterstützung der Kathoden-Hängestange auf dem kontaktfreien Sattel (17) messen kann, und zwar in einer solchen Weise, dass die Menge des elektrolytisch Metalls bestimmt wird.
Multifunktionaler elektrischer Isolator für die Unterstützung und den Abstand nach Anspruch 36, bei dem in einer vertikalen unteren Verlängerung (32) der Hohlform (31) ein multifunktionaler Hohlraum (12) vorgesehen ist, der elektrisch und elektronisch mit dem multifunktionalen Hohlraum (12) in einer länglichen transluzenten Form (21) verbunden ist, der die Schaltung und/oder den Sensor (11) beherbergt.
Multifunktionaler elektrischer Isolator für die Unterstützung und den Abstand nach Anspruch 37, bei dem eine Schaltung und/oder ein Sensor (11) mit externem elektrischem Strom durch den Verteilerkasten (10) verbunden ist und für die Wägezelle (28) im kontaktfreien Sattel (17) in jeder Kathode den für den Betrieb benötigten elektrischen Strom zur Verfügung stellt.
Multifunktionaler elektrischer Isolator für die Unterstützung und den Abstand nach Anspruch 38, bei dem die Schaltung und/oder der Sensor (11) von den Wägezellen (28) Signale der Be- oder Entlastung aus den Deformationen der Form (31) in dem einen oder anderen Sinn, je nach der momentanen effektiven Last in den Hängestangen (18) der Kathoden empfängt.
Multifunktionaler elektrischer Isolator für die Unterstützung und den Abstand nach einem der Ansprüche 32 bis 36, bei dem ein elektrischer Isolator (30) mit einem oder mehreren zusätzlichen multifunktionalen Hohlräumen (12) aus hohlen Formen aus dielektrischen Polymer-Verbundwerkstoffen (35) gebildet ist, welche längs in dem Volumen des Isolators (30) bei seiner Formung eingekapselt werden, wobei solche multifunktionalen Hohlräume Schaltungen und/oder Sensoren (11) beherbergen, die dafür bestimmt sind, lokale Temperaturen innerhalb des Isolators (30) mit Sensoren (36) zu messen, und wobei diese Sensoren (36) den Umfang der Formen (35) in diskreten Intervallen entlang der ganzen Länge des elektrischen Isolators (30) durchdringen.
Multifunktionaler elektrischer Isolator für die Unterstützung und den Abstand nach einem der Ansprüche 32 bis 40, bei dem jeder kontaktfreie Isolator-Sattel (17) einer Kontaktzone (19) zugewandt mit einem Hochdruck-Sprinkler (43) ausgerüstet ist, welcher ausgerichtet ist, um mit einem Sprühstrahl kalte Flüssigkeit unter Druck auf den Zwischenraum eines physischen Kontaktes zwischen der Unterseite der Hängestange und der Oberseite der Elektro-Stromschiene aufzubringen, wobei jeder Sprinkler (43) mit einem Rohr (44) verbunden ist, das in den Körper des kontaktfreien Isolator-Sattels (17) aufgenommen ist und mit einem multifunktionalen Hohlraum (12) verbindet, der durch einen Hochdruck-Schlauch (45), eingebettet horizontal in die Länge des Isolators (30), gebildet ist, wobei das Rohr (45) eine Verbindung zu einer externen Quelle kalter Reinigungsflüssigkeit hat, das als Kühlmittel für die Kontakt-Zonen dient, wobei diese thermischen Sensor-Elemente zusammen als ein verkettetes System der Frühwarnung vor Kurzschlüssen in den Elektroden dienen.
Multifunktionaler elektrischer Isolator für die Unterstützung und den Abstand nach den Ansprüchen 32 bis 41, bei dem über dem elektrischen Isolator (30) und unter den kontaktfreien Isolator-Sätteln (17) transluzente Bauformen (21) oder faseroptische Kabel (60) vorgesehen sind, und zwar in der entsprechenden Position zu der Elektrode, die sich über die eingestellte Grenzwerttemperatur erhitzt hat, um mit einem Leuchtsignal die Zunahme der Temperatur anzuzeigen.
Multifunktionaler elektrischer Isolator für die Unterstützung und den Abstand nach einem der Ansprüche 32 bis 42, bei dem der elektrische Isolator (30) mit Längs-Rinnen (43), die zu den Enden des Isolators (30) geneigt sind, ausgerüstet ist, um die kalte Flüssigkeit nach außerhalb des Behälters abzuleiten, wenn das Reinigungs- und/oder Kältemittel sich als verunreinigend oder unerwünscht für den Elektrolyten erweist.
Elektroden-Hängestange (5), welche die unterschiedslose Bildung von Hängestangen für Anoden (20) und Hängestangen für Kathoden (18) ermöglicht, zur Verwendung in einem System zur Überwachung, Steuerung und zum Betrieb einer Anlage, in der Hydrometallurgie-Prozesse der elektrolytischen Extraktion oder Elektroraffination von Nichteisenmetallen durchgeführt werden, welches die Messung von Prozessvariablen und deren Umwandlung in elektronische Signale ermöglicht, wobei ein multifunktionaler Hohlraum (12) in der Nähe des Endes der Hängestangen (18) für Kathoden oder Hängestangen (20) für Anoden vorgesehen ist, der für die Installation von elektronischen Sensoren (34) angeordnet und geeignet ist.
Elektroden-Hängestange nach Anspruch 44, bei der eine Elektrode mit einem multifunktionalen Hohlraum (12) sich nahe dem Ende der Hängestange für Kathoden (18) und Anoden (20) befindet, um elektronische Sensoren (34) einzubauen, jeweils zuvor programmiert mit unverwechselbaren exklusiven elektronischen Variablen, welche die eindeutige Identifizierung der Elektrode, in die der jeweilige elektronische Sensor (34) eingebaut ist, mit Hilfe von emittierten und dann von einer Schaltung (11) gelesenen Signalen ermöglichen.
Elektroden-Hängestange nach Anspruch 45, bei der die Hängestange einen Isolator (39) besitzt, der durch einen multifunktionalen Hohlraum (12) zur Aufnahme des Sensors (34) mit hoher thermischer Beständigkeit gebildet ist, wobei die Hängestange zusätzlich ein isolierendes Luftpolster (41) am Rand aufweist, wobei der multifunktionale Hohlraum (12) mit dem inneren Hohlraum der Kathoden-Hängestange verbunden ist, um die innere Temperatur des multifunktionalen Hohlraums für den Betrieb des Sensors (34) geeignet zu erhalten und Kurzschluss-Ereignisse mit schweren thermischen Schocks zu widerstehen.
Elektroden-Hängestange nach Anspruch 46, bei der der Sensor (34) im thermischen dielektrischen Isolator (39) auch eingerichtet sein kann, um die Hängestangen-Temperatur zu messen, der Isolator (39) zylindrisch ist und seine Basis mit einem runden Deckel bestückt ist, der aus thermischem, dielektrischem Material (38) besteht und mit Druck passend an dem multifunktionalen Hohlraum (Kammer) (12) angebracht ist, wobei dieser Deckel (38) den Zugriff auf den Sensor (34) ermöglicht, um diesen am Ende der Lebensdauer der Elektrode, die er identifiziert, zu überholen oder im Falle einer eventuellen Beschädigung oder aus irgend einem anderen Grund während der Lebensdauer der Elektrode. durch einen neuen Sensor zu ersetzen.
Säurenebel-Sammelhaube (7) zur Abdeckung einer elektrolytischen Zelle zur Verwendung in einem System zur Überwachung, Steuerung und zum Betrieb einer Anlage, in der Hydrometallurgie-Prozesse der elektrolytischen Extraktion oder Elektroraffination von Nichteisenmetallen durchgeführt werden, welches die Messung von Prozessvariablen und deren Umwandlung in elektronische Signale ermöglicht, wobei die Säurenebel-Sammelhaube gekennzeichnet ist durch einen multifunktionalen Hohlraum (12), der über den Hängestangen (18) für Kathoden und den Hängestangen (20) für Anoden angeordnet und an dem unteren seitlichen oder äußeren Rand der Säurenebel-Sammelhaube (7) angebracht ist, wobei der multifunktionale Hohlraum (12) für die Installation und zum Betrieb der elektronischen Schaltungs-Sensoren (34) ausgelegt ist.
Säurenebel-Sammelhaube nach Anspruch 48, bei der diese Säurenebel-Sammelhaube (7), die über jeder Elektrolysezelle angebracht ist, eine multifunktionalen Kammer (12) besitzt, die alternativ entlang des seitlichen unteren oder äußeren Randes der besagten Säurenebeln-Sammelhaube (7) angeordnet ist.
Gerät zur Messung von Temperatur, Elektrolythöhe, Kupfer-Konzentration in der Lösung, Schwefelsäure und Verunreinigungen des Elektrolyten, sowie der Anwesenheit von organischem Material, das auf dem Elektrolyten schwimmt, der Anwesenheit und der Höhe der anodischen Schlämme auf dem Boden zur Verwendung in einem System zur Überwachung, Steuerung und zum Betrieb einer Anlage, in der Hydrometallurgie-Prozesse der elektrolytischen Extraktion oder Elektroraffination von Nichteisenmetallen durchgeführt werden, welches die Messung von Prozessvariablen und deren Umwandlung in elektronische Signale ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät in den oberen Ecken der seitlichen und vorderen Wände jedes Elektrolysezellen-Behälters in multifunktionalen Kammern (12) angeordnet ist, die durch Rohre mit einem dielektrischen antikorrosiven Polymer-Verbundwerkstoff (46) gebildet sind, die an ihrem oberen Ende in Richtung Umgebung abgedeckt und an ihrem unteren Ende gegen den Elektrolyten offen sind und in ihrem Inneren Sensoren (11) beherbergen, ausgestattet mit Thermoelementen (47), um die Elektrolyttemperatur zu messen, und mit Höhenmessern (48), um den Pegel des Elektrolyten im Bezug auf den oberen Rand des Behälters zu messen und die Anwesenheit von organischem eingedrungenen Material (51) festzustellen, welches auf dem Elektrolyten unter den Anti-Säurenebel-Kugeln (50) schwimmt, und ebenfalls ausgestattet mit einer Verlängerung eines Anoden-Schlamm-Sensors (58), der die Höhe (59) des Anoden-Schlammes misst, der sich auf dem Boden des Behälters angesammelt hat.
Gerät nach Anspruch 50, bei dem die multifunktionalen Kammern (12), die durch Rohre aus einem dielektrischen antikorrosiven Polymer-Verbundwerkstoff (46) gebildet sind, mit Löchern (49) versehen sind, die den Eintritt des Elektrolyten und der schwimmenden organischen Rückstände (51) in den multifunktionalen Hohlraum (Kammer) (12) in Richtung des Inneren der Rohre und deren Messung durch die elektronischen Sensoren (11, 34) erlauben.
Gerät nach Anspruch 50 oder 51, bei dem die anodischen Schlamm-Sensoren (58) aus den Polymer-Verbundwerkstoff-Rohren (46), die die multifunktionalen Kammern (12) in den vier Ecken des Behälters bilden, senkrecht nach unten bis auf den Grund des Behälters ragen, um die Höhe (59) des anodischen Schlamms zu messen.
Gerät nach Anspruch 52, bei dem die Enden der Anoden-Schlamm-Sensoren (58) konisch sind, wobei wenn die Höhe (59) des Schlamms von der Basis bis zur Spitze ansteigt, der freie Durchmesser des Kegels abnimmt, bis er unter dem Schlamm verschwindet.
Gerät nach Anspruch 52, bei dem die Höhe des Kegels so gewählt werden kann, dass sie die maximal zulässige Höhe (59) des anodischen Schlamms darstellt.
System zur Überwachung, Steuerung und den Betrieb einer Anlage, in der Hydrometallurgie-Prozesse der elektrolytischen Extraktion oder Elektroraffination von Nichteisenmetallen durchgeführt werden, welches die Messung von Prozessvariablen und deren Umwandlung in elektronische Signale ermöglicht, wofür dieses System umfasst: mindestens eine Gruppe von Elektrolysezellen (1, 2, 3, 4), die Elektrolyte in ihrem Inneren haben, wobei jeder Zellenbehälter gebildet ist aus einem Boden, größeren seitlichen Wänden und kleineren Stirnwänden, wobei die externen kleineren Stirnwände Überläufe mit Ableitungen für den Elektrolyten (9) haben und auf beiden Seiten der Elektrolyt-Abflussrohre (9) Anschlussdosen für den externen elektrischen Strom (10), eine Mehrzahl von im Inneren einer jeder Elektrolysezelle installierten Elektroden (5), abwechselnd Anoden und Kathoden bildend, für die galvanische Abscheidung von in dem Elektrolyten enthaltenem Nichteisen-Metall; eine Mehrzahl von Elektroden-Hängestangen (5), die abwechselnd Hängestangen (20) für die Anoden und Hängestangen (18) für die Kathoden bilden; eine Mehrzahl von unterstützenden elektrischen Isolatoren (15), die sich im oberen Teil der Seitenwände zwischen zwei benachbarten Zellen befinden; eine Mehrzahl von elektrischen Stromschienen (6) mit einer Zone des elektrischen Kontaktes an ihrer Oberseite, wo jede elektrische Stromschiene (6) über einem jeweiligen unterstützenden elektrischen Isolator (15) und unterhalb der Mehrzahl von Elektroden (5) positioniert ist, die gleichmäßig auf einen festgelegten Abstand voneinander durch einen Abstands-Isolator (16) getrennt sind; eine Mehrzahl von elektrischen Abstands-Isolatoren (16), die auf den elektrischen Stromschienen (6) sitzen, wobei alle elektrischen Abstands-Isolatoren (16) monolithische kontaktfreie Isolator-Sättel (17) haben, welche eine wechselnde Unterstützung der Hängestangen (20) für Anoden und der Hängestangen (18) für die Kathoden erlauben; eine Mehrzahl von Säurenebel-Sammelhauben (7), wobei jede Säurenebel-Sammelhaube (7) sich über einer jeweiligen elektrolytischen Zelle befindet; dadurch gekennzeichnet, dass jeder unterstützende elektrische Isolator (15) der Mehrzahl der unterstützenden elektrischen Isolatoren in den oberen seitlichen Rändern mindestens einen monolithischen multifunktionalen Hohlraum (12) hat, der für die Installation und den Betrieb von Schaltungen und/oder elektronischen Sensoren (11) über die gesamte Länge des unterstützenden elektrischen Isolators (15) direkt unter der Kathoden-Hängestangen (18) an einer Seite und an der gegenüberliegenden Seite der Anoden-Hängestangen (20) vorgesehen ist; jeder elektrische Abstands-Isolator (16), der auf den elektrischen Stromschienen (6) sitzt, in seinem Körper einen oder mehrere multifunktionale Hohlräume (12) hat, die für die Installation und den Betrieb von Schaltkreisen und/oder elektronischen Sensoren (11) über die gesamte Länge des elektrischen Abstands-Isolatores (16) direkt unter den Hängestangen (18) der Kathoden und den Hängestangen (20) der Anoden vorgesehen sind jede Elektroden-Hängestange (5), die wechselweise eine Anoden-Hängestange (20) oder eine Kathoden-Hängestange (18) bildet, einen multifunktionalen Hohlraum (12) nahe dem Ende der Kathoden-Hängestange (18) oder Anoden-Hängestange (20) hat, der für die Installation von elektronischen Schaltkreisen (34) vorgesehen ist, welche die exklusive Identifizierung jeder Kathode oder Anode und deren relativer Position in jeder Zelle erlauben; jede Säurenebel-Sammelhaube (7), die sich über jeder einzelnen Elektrolyse-Zelle befindet, eine multifunktionale Kammer (12) hat, die über den Hängestangen (18) für Kathoden und Hängestangen (20) für Anoden angeordnet und an dem lateralen und externen unteren Rand der Säurenebel-Sammelhaube (7) angebracht ist, welche multifunktionale Kammer (12) für Installation, Einrichtung und Betrieb von Schaltkreisen und elektronischen Sensoren (34) ausgelegt ist; wobei die Schaltungen und/oder elektronischen Sensoren (11, 150) in jedem Hohlraum oder multifunktionalen Kammer (12) durch eine Sammelkabelleitung verbunden sind (14) für die Übertragung von Signalen zu einem Steuerrechner (55), wobei die durch die Schaltkreise und/oder Sensoren (11, 150) erfassten Daten durch ein internes Netzwerk (54) zum Steuerrechner (55) gesendet werden, wobei auf den Steuerrechner über ein lokales, externes oder öffentliches Netz wie z. B. das Internet (57) von einem externen Rechner (56) aus allen Teilen der Weit zugegriffen werden kann, was erlaubt, sogar den Zustand der galvanischen Prozesse in Echtzeit von Standorten fern von der Anlage zu erkennen.