DE19940698A1 - Electrolysis plant for metal extraction - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Elektrolyseanlage für die Metallgewinnung, mit einem Elektrolytbehälter zur Aufnahme eines Elektrolytbades, mit zwei am Rand des Behälters angeordneten Stromschienen aus Metall mit Anschlüssen an eine Gleichstromquelle, mit mehreren, als Kathoden oder Anoden dienenden Elektroden aus Metall, wobei jede Elektrode eine horizontale Tragstange und eine in das Elektrolytbad eintauchende Elektrodenfläche aufweist und wobei die Elektroden beim Elektrolysebetrieb mit ihrer Tragstange im Bereich eines Berührungskontakts zur Stromübertragung auf einer der Stromschienen aufliegen.The invention relates to an electrolysis plant for the Metal extraction, with an electrolyte container for holding an electrolyte bath, with two on the edge of the container arranged metal busbars with connections to a DC power source, with several, as cathodes or anodes serving electrodes made of metal, each electrode one horizontal support bar and one in the electrolyte bath immersed electrode surface and wherein the electrodes in electrolysis operation with its support rod in the area of Touch contact for power transmission on one of the Conduct rails.
Elektrolysenanlagen dieser Art sind aus dem US-Patent 4 035 280 und aus EP-A-0 121 509 bekannt. Hierbei weisen die Tragstangen V-förmige Kerben auf, deren gerade Außenkanten im Bereich eines Berührungskontakts auf kegelstumpfförmigen Flächen der Stromschiene aufliegen. Dadurch weist jeder Berührungskontakt vier Berührungspunkte auf, an denen der Stromübergang erfolgt.Electrolysis plants of this type are known from US Pat. No. 4,035,280 and known from EP-A-0 121 509. Here, the support rods V-shaped notches, whose straight outer edges in the area of a Contact on frustoconical surfaces of the Place the busbar on. As a result, each touch contact four points of contact at which the current transfer takes place.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen auch für hohe Ströme geeigneten Berührungskontakt zwischen Stromschiene und Tragstange zu schaffen. Gleichzeitig sollen die dafür nötigen Anlagenteile einfach herstellbar und verschleißarm sein. Erfindungsgemäß gelingt dies bei der eingangs genannten Elektrolyseanlage dadurch, daß der Berührungskontakt zwischen der Tragstange und der zugehörigen Stromschiene bei mindestens einigen der Elektroden entlang mindestens einer geraden, horizontalen Kontaktlinie erfolgt, deren Länge 10 bis 500 mm beträgt, daß eine der beiden sich berührenden Metallflächen einen Winkel x, gemessen gegen die Horizontale, von 30 bis 80° bildet und daß die Breite des Berührungskontakts, senkrecht zur Kontaktlinie gemessen, 0,2 bis 4 mm beträgt.The invention has for its object, one for high Currents suitable contact between busbar and To create support rod. At the same time, they should be necessary Plant parts can be manufactured easily and are low-wear. According to the invention, this is achieved with the above-mentioned Electrolysis plant in that the contact between the support rod and the associated busbar at least some of the electrodes along at least one straight one, horizontal contact line takes place, the length of 10 to 500 mm is that one of the two touching metal surfaces an angle x, measured against the horizontal, of 30 to 80 ° forms and that the width of the contact, perpendicular to Contact line measured, is 0.2 to 4 mm.
Der erfindungsgemäße Berührungskontakt ist so ausgebildet, daß entlang der horizontalen Kontaktlinie nicht nur eine vertikale sondern auch eine horizontale Kraftkomponente wirkt. Dadurch wird der Übergangswiderstand für den Stromfluß minimiert, auch dann, wenn sich im Kontaktbereich störende Beläge bilden können. Insbesondere dann, wenn die Elektrolyseanlage mit hohen Strömen betrieben wird, wird die Länge einer Kontaktlinie mindestens 20 mm betragen. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Kontaktfläche kann für die Kathoden und/oder die Anoden erfolgen, dabei empfielt es sich, nicht nur einige, sondern alle Berührungskontakte demgemäß auszubilden.The touch contact according to the invention is designed such that not just a vertical one along the horizontal contact line but also a horizontal force component acts. Thereby the contact resistance for current flow is minimized, too then when disturbing deposits form in the contact area can. Especially when the electrolysis system with high Flowing is the length of a contact line be at least 20 mm. The inventive design of the Contact area can be for the cathodes and / or the anodes done, it is recommended not just some, but train all touch contacts accordingly.
Eine Ausgestaltungsmöglichkeit der Berührungskontakte besteht darin, daß mindestens eine Stromschiene rinnenförmig mit mindestens einer schrägen Wand ausgebildet ist und daß die Kontaktlinien der zugeordneten Elektroden entlang der schrägen Wand verlaufen. Eine rinnenförmige Stromschiene ist einfach herstellbar, gleichzeitig kann die Rinne zum Führen von Kühlflüssigkeit und/oder Reinigungsflüssigkeit verwendet werden. Es kann sich empfehlen, mindestens eine Stromschiene rinnenförmig mit zwei schrägen Wänden auszubilden, so daß sich eine Tragstange auf der Stromschiene entlang zweier Kontaktlinien abstützt.There is a possibility of designing the touch contacts in that at least one busbar is trough-shaped at least one sloping wall is formed and that the Contact lines of the assigned electrodes along the oblique Wall. A trough-shaped track is simple producible, at the same time the channel can be used to guide Coolant and / or cleaning fluid can be used. It may be advisable to have at least one track trough-shaped with two sloping walls, so that a support bar on the track along two Contact lines supported.
Eine einfache Variante besteht darin, daß mindestens eine Stromschiene als horizontale Stange mit einer Stützkante ausgebildet ist, daß der Behälter auf dem der Stromschiene gegenüberliegenden Rand mindestens eine stromlose Gegenstütze aufweist und daß mindestens eine der Tragstangen einen stromleitenden Kopf mit schräger Kontaktfläche aufweist, der beim Elektrolysebetrieb die Stützkante berührt. Auch hierbei bildet die schräge Fläche gegen die Horizontale einen Winkel x von 30 bis 80°.A simple variant is that at least one Conductor rail as a horizontal bar with a supporting edge is designed that the container on that of the busbar opposite edge at least one currentless counter support has and that at least one of the support rods one has a current-conducting head with an oblique contact surface, the touches the support edge during electrolysis operation. Here too the inclined surface forms an angle x against the horizontal from 30 to 80 °.
Eine weitere Möglichkeit ist, mindestens eine Stromschiene zahnstangenartig mit Eintiefungen zur Aufnahme von Tragstangen und zur Ausbildung von Berührungskontakten mit zwei Kontakt linien pro Tragstange auszubilden. Die rinnenartigen Eintiefungen verlaufen hierbei parallel zur Tragstange und ergeben ebenfalls eine einfache Ausführungsform jeder Stromschiene. Gleichzeitig stellen die Eintiefungen eine vorgegebene Positionierung für die Elektroden dar.Another option is to have at least one track Rack-like with recesses for holding support rods and to form touch contacts with two contacts form lines per support rod. The gutter-like Recesses run parallel to the support rod and also result in a simple embodiment of each Track. At the same time, the depressions set one predefined positioning for the electrodes.
Ausgestaltungsmöglichkeiten der Elektrolyseanlage werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Es zeigt: Design options for the electrolysis system are included Help explained in the drawing. It shows:
Fig. 1 eine Elektrolyseanlage in perspektivischer, schematischer Darstellung, Fig. 1 is an electrolysis system in a perspective, schematic representation,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II durch die Anlage der Fig. 1, Fig. 2 shows a section along the line II-II through the system of FIG. 1,
Fig. 3 das Zusammenwirken einer Tragstange mit einer Stromschiene in gegenüber Fig. 2 vergrößerter Darstellung, Figure 3 shows the cooperation of a supporting bar with a current rail in respect to FIG. 2, an enlarged representation.,
Fig. 4 eine modifizierte Version der Fig. 3, Fig. 4 is a modified version of Fig. 3,
Fig. 5 eine zahnstangenartig ausgebildete Stromschiene in perspektivischer Darstellung, Fig. 5 is a toothed rack formed conductor rail in a perspective view;
Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5 und Fig. 7, Fig. 6 shows a section along the line VI-VI in Fig. 5 and Fig. 7,
Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 5 und Fig. 6, Fig. 7 is a section along the line VII-VII in Fig. 5 and Fig. 6,
Fig. 8 eine weitere Variante mit rinnenartiger Stromschiene in zu Fig. 2 analoger Darstellung und, Fig. 8 shows a further variant with a groove-like bus bar in to FIG. 2 analog representation and,
Fig. 9 eine Variante mit einer Stromschiene mit rechteckigem Querschnitt in zu Fig. 2 analoger Darstellung. Fig. 9 shows a variant with a busbar with a rectangular cross-section in a representation analogous to Fig. 2.
Der Elektrolysebehälter (1) der Fig. 1 weist einen Zulauf (2) für den Elektrolyten und einen Ablauf (3) auf. Im Elektro lysebetrieb hängen im Behälter (1) im nicht dargestellten Elektrolytbad hintereinander abwechselnd zahlreiche Kathoden und Anoden, wobei in Fig. 1 der besseren Übersichtlichkeit wegen nur eine Kathode (4) und eine Anode (5) dargestellt sind. Die Stromzuführung erfolgt über Stromschienen (6) und (7), wobei die Elektroden mit ihren Tragstangen (8) auf der zugehörigen Schiene aufliegen und der Stromübergang im Berührungsbereich erfolgt. Zur Kathode (4) gehört eine stromlose Stützschiene (16) und zur Anode (5) gehört die stromlose Stützschiene (17). Die Schienen sind mit den Rändern des Behälters (1) befestigt, wie das in Fig. 1 und 2 dargestellt ist.The electrolysis container ( 1 ) in FIG. 1 has an inlet ( 2 ) for the electrolyte and an outlet ( 3 ). In electro lysis operation, numerous cathodes and anodes alternate in succession in the tank ( 1 ) in the electrolyte bath (not shown), with only one cathode ( 4 ) and one anode ( 5 ) being shown in FIG. 1 for better clarity. The power is supplied via busbars ( 6 ) and ( 7 ), the electrodes with their support rods ( 8 ) resting on the associated rail and the current transfer in the contact area. An electroless support rail ( 16 ) belongs to the cathode ( 4 ) and the electroless support rail ( 17 ) belongs to the anode ( 5 ). The rails are attached to the edges of the container ( 1 ), as shown in Figs. 1 and 2.
Jede Tragstange (8) stützt sich einerseits auf der dazu gehörigen Stromschiene (6) und der gegenüberliegenden, zugehörigen Stützschiene (16) ab, vergleiche auch Fig. 2. Mit jeder Tragstange (8) ist eine Elektrodenfläche (9) leitend verbunden, auf welche sich im Falle der Kathode das zu gewinnende Metall, z. B Kupfer, Zink, Nickel oder Kobalt abscheidet.Each support rod ( 8 ) is supported on the one hand on the associated busbar ( 6 ) and on the opposite, associated support rail ( 16 ), see also FIG. 2. With each support rod ( 8 ) an electrode surface ( 9 ) is conductively connected, to which in the case of the cathode, the metal to be obtained, e.g. B deposits copper, zinc, nickel or cobalt.
Wie am deutlichsten aus Fig. 3 hervorgeht, weist die Tragstange (8) an einem Ende einen quaderförmigen Metallklotz (8b) auf, mit dem sie elektrisch leitend verbunden ist. Der Klotz (8b), der hier auch "Kopf" genannt wird, kann z. B. aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt sein, damit er den Strom gut leitet. Der Klotz (8b) sitzt in der Stromschiene (6), die eine längsverlaufende Rinne (11) mit schrägen Wänden (11a) und (11b) sowie einen Boden (11c) aufweist. Gegen die Horizontale bilden die Wände (11a) und (11b) einen Winkel (x) von 30 bis 80°. Der Klotz (8b) berührt mit seinen unteren, horizontalen Kanten (12a) und (12b) jeweils eine der schrägen Wände (11a) und (11b) entlang einer horizontalen, geraden Linie (Kontaktlinie), deren Länge durch die Maße des Klotzes bestimmt ist. Die Kontakt linienlänge liegt im Bereich von 10 bis 500 mm und vorzugsweise beträgt sie mindestens 20 mm. Die Breite des Berührungskontakts entlang der Kontaktlinie, senkrecht zur Kontaktlinie gemessen, ist relativ klein und liegt im Bereich von 0,2 bis 4 mm. Durch das Gewicht der Elektrode kommt diese Kontaktbreite zustande, weil die Kanten (12a) und (12b) nicht ideal scharfkantig sind und sich ein wenig in die Wände (11a) und (11b) der Stromschiene (6) eindrücken. Die Stromschiene besteht üblicherweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, damit sie bei ausreichender Festigkeit den Strom genügend gut leitet. Zur Erhöhen der Festigkeit der Schiene kann dem Kupfer z. B. Zirkon zugegeben sein.As can be seen most clearly from FIG. 3, the support rod ( 8 ) has at one end a cuboid metal block ( 8 b) to which it is connected in an electrically conductive manner. The block ( 8 b), which is also called "head" here, can, for. B. be made of copper or a copper alloy so that it conducts electricity well. The block ( 8 b) sits in the busbar ( 6 ), which has a longitudinal groove ( 11 ) with sloping walls ( 11 a) and ( 11 b) and a bottom ( 11 c). The walls ( 11 a) and ( 11 b) form an angle (x) of 30 to 80 ° against the horizontal. The block ( 8 b) touches with its lower, horizontal edges ( 12 a) and ( 12 b) one of the sloping walls ( 11 a) and ( 11 b) along a horizontal, straight line (contact line), the length of which by Dimensions of the block is determined. The contact line length is in the range of 10 to 500 mm and preferably it is at least 20 mm. The width of the contact along the contact line, measured perpendicular to the contact line, is relatively small and is in the range from 0.2 to 4 mm. This contact width is due to the weight of the electrode, because the edges ( 12 a) and ( 12 b) are not ideally sharp-edged and press a little into the walls ( 11 a) and ( 11 b) of the busbar ( 6 ). The busbar is usually made of copper or a copper alloy so that it is sufficiently strong to conduct the current. To increase the strength of the rail, the copper z. B. Zircon be added.
Die Rinne (11) kann auch zur Aufnahme einer Kühl- oder Reinigungsflüssigkeit dienen. Zu diesem Zweck kann es nützlich sein, den Boden (11c) der Rinne mit eingetieften Rillen (14) zu versehen, wie das in Fig. 3 dargestellt ist. Diese Rillen (14) sorgen für eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit über dem Boden (11c), doch sind sie nicht unbedingt erforderlich, um eine Flüssigkeit durch die Rinne (11) zu führen.The channel ( 11 ) can also be used to hold a cooling or cleaning liquid. For this purpose it may be useful to provide the bottom ( 11 c) of the channel with recessed grooves ( 14 ), as shown in FIG. 3. These grooves (14) provide for a uniform distribution of the liquid over the bottom (11 c), but they are not necessarily required to conduct a liquid through the groove (11).
Bei der Variante der Fig. 4 ist der Kontaktkopf (8b) nicht mit eckigen Kanten sondern mit zylinderartig abgerundeten Flächen (12c) und (12d) ausgebildet, welche die Wände (11a) und (11b) der Schiene (6) entlang horizontaler Kontaktlinien berühren. Die berührende Fläche entlang der Linien wird dadurch gegenüber den eckigen Kanten (12a) und (12b) der Fig. 3 etwas Verbreitert.In the variant of FIG. 4, the contact head ( 8 b) is not formed with angular edges but with cylindrical rounded surfaces ( 12 c) and ( 12 d), which cover the walls ( 11 a) and ( 11 b) of the rail ( 6 ) along horizontal contact lines. The contact surface along the lines is thereby somewhat widened compared to the angular edges ( 12 a) and ( 12 b) of FIG. 3.
Bei der Variante gemäß Fig. 5 bis 7 ist eine der beiden Stromschienen (6) oder (7) oder es sind beide Schienen zahnstangenartig ausgebildet und mit Eintiefungen (20) versehen. Die Eintiefungen (20) etwa in der Art von Kerben weisen schräge Wände (20a) und (20b) auf, die gegen die Horizontale einen spitzen Winkel von 30 bis 80° bilden. Zu jeder Eintiefung (20) gehört eine Tragstange (8) einer Elektrode und die Tragstange, die in Fig. 5 der besten Übersichtlichkeit wegen weggelassen wurde, weist einen in der Eintiefung sitzenden Metallklotz (8b) auf, der gemäß Fig. 6 und 7 Quaderform hat. Der Klotz ist elektrisch leitend mit der Tragstange (8) verbunden und er stützt sich mit seinen unteren Längskanten (12a) und (12b) jeweils auf einer der beiden schrägen Wände (20a) und (20b) ab. Dadurch wird eine relativ schmale Kontaktlinie entlang der Wände gebildet, deren senkrecht zur Linie gemessene Breite mindestens 0,2 mm beträgt. Gegenüber der Stromschiene stützt sich jede Tragstange (8) auf einer Stützschiene (16) ab, wie das z. B. zusammen mit Fig. 1 erläutert wurde. Abweichend von Fig. 6 kann man auf die eckigen Unterkanten des Klotzes (8b) auch verzichten und zylinderähnlich abgerundete Berührungsflächen vorsehen, wie das ähnlich schon zusammen mit Fig. 4 erläutert wurde.In the variant according to FIGS. 5 to 7, one of the two busbars ( 6 ) or ( 7 ) or both rails are designed like a rack and are provided with depressions ( 20 ). The depressions ( 20 ) approximately in the manner of notches have inclined walls ( 20 a) and ( 20 b) which form an acute angle of 30 to 80 ° with respect to the horizontal. Each recess ( 20 ) has a support rod ( 8 ) of an electrode and the support rod, which has been omitted in FIG. 5 for the sake of clarity, has a metal block ( 8 b) seated in the recess, which according to FIGS. 6 and 7 Cuboid shape. The block is electrically conductively connected to the support rod ( 8 ) and is supported with its lower longitudinal edges ( 12 a) and ( 12 b) in each case on one of the two inclined walls ( 20 a) and ( 20 b). This forms a relatively narrow contact line along the walls, whose width measured perpendicular to the line is at least 0.2 mm. Compared to the busbar, each support rod ( 8 ) is supported on a support rail ( 16 ), as is the case, for. B. was explained together with Fig. 1. Notwithstanding Fig. 6 one can do without (8 b) and cylinder similar rounded contact surfaces provide for, as has been explained already similarly together with Fig. 4 to the square bottom edges of the pad.
Wenn jede Elektrode und ihre zugehörige Tragstange (8) den Strom von einer Sromschiene nur entlang einer einzigen Kontaktlinie übernimmt, bieten sich Ausgestaltungsmöglichkeiten an, wie sie in Fig. 8 und Fig. 9 dargestellt sind. Gemäß Fig. 8 berührt der Kontaktkopf (8b) der Tragstange (8) nur die schräge Wand (11a) entlang einer horizontalen Kontaktlinie. Auch hier ist die Stromschiene (6) und auch die Stromschiene (7) als Rinne geformt, durch die man Flüssigkeit zum Reinigen und/oder Kühlen führen kann. Durch den Anschlag (8a) wird die Tragstange auf der Stützschiene (16) ausreichend abgestützt und gehalten, so daß die Elektrode im Behälter (1) fixiert ist.When each electrode and its associated support rod (8) takes over the current of a Sromschiene only along a single line of contact, to design possibilities offer, as illustrated in Fig. 8 and Fig. 9. According to Fig. 8 the contact head contacts (8 b) of the support rod (8) only the inclined wall (11 a) along a horizontal contact line. Here, too, the busbar ( 6 ) and also the busbar ( 7 ) are shaped as a channel through which liquid can be passed for cleaning and / or cooling. The support rod is sufficiently supported and held by the stop ( 8 a) on the support rail ( 16 ) so that the electrode is fixed in the container ( 1 ).
Gemäß Fig. 9 weist die Tragstange (8) einen Kontaktkopf (18) mit einer nach unten gerichteten schrägen Stützfläche (18a) auf. Diese Stützfläche berührt eine obere Längskante der als Stange ausgebildeten Stromschiene (7), wobei sich ebenfalls wieder eine horizontale Kontaktlinie ergibt. Auf der gegenüberliegenden Seite stützt sich die Tragstange ebenfalls mit einer schrägen Fläche (18b) gegen die Stützschiene (17). Im Übrigen ist die Elektrolyseanordnung die gleiche wie bereits zusammen mit Fig. 1 erläutert. Es ist ersichtlich, daß die Kante der Stromschiene, welche den Kontaktkopf berührt, auch mehr oder weniger abgerundet sein kann.According to FIG. 9, the supporting rod (8) on a contact head (18) with an inclined downwardly directed supporting surface (18 a). This support surface touches an upper longitudinal edge of the busbar ( 7 ) in the form of a rod, again resulting in a horizontal contact line. On the opposite side, the support rod is also supported with an inclined surface ( 18 b) against the support rail ( 17 ). Otherwise, the electrolysis arrangement is the same as already explained together with FIG. 1. It can be seen that the edge of the busbar which touches the contact head can also be more or less rounded.
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| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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Owner name: MG TECHNOLOGIES AG, 60325 FRANKFURT, DE |
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