DE2121785A1

DE2121785A1 - Elektrodenbaugruppe zum Aufhängen in einer elektrolytischen Zelle

Info

Publication number: DE2121785A1
Application number: DE19712121785
Authority: DE
Inventors: John Hoffman Salt Lake City; Frankovich George John Sandy; Richards Kenneth Julian Salt Lake City; Utah Schissler (V.StA.)
Original assignee: Kennecott Copper Corp
Current assignee: Kennecott Corp
Priority date: 1970-05-06
Filing date: 1971-05-03
Publication date: 1971-11-25
Also published as: GB1325294A; BE766818A

Description

. Die Erfindung bezieht sich auf die Konstruktion von Elektrolytzellen und betrifft insbesondere das Aufhängen von Elektroden in Form flacher Platten in solchen Zellen als Anoden bei der Raffination unreiner Metalle wie Kupfer oder Nikkei oder als Anoden in elektrischen Extraktionszellen sowie als Anoden oder Kathoden bei zum Elektroplattieren dienenden Zellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu treffen, die es ermöglichen, eine Elektrode in dem Elektrolyten vollständig unterzutauchen, wenn dies erwünscht ist, um z.B. das Anfallen des üblichen Anodenschrotts bei der Elektroraffination zu vermeiden, ferner einen außergewöhnlich guten elektrischen Kontakt zwischen den Elektroden und den elektrisch leitenden Teilen der sie tragenden Aufhängungsvorrichtungen zu schaffen, und zwar derart, daß wänrend der ganzen Betrieba-

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dauer ein solcher guter Kontakt erhalten bleibt, und eine Anordnung zu schaffen, die es ermöglicht, Elektroden in Form flacher Platten, die aus nach dem Stranggußverfahren hergestellten plattenförmigen Streifen zugeschnitten sind, auf zweckmäßige Weise und zuverlässig aufzuhängen.

Elektroden in Form flacher Platten werden bis jetzt in Elektroraffinationszellen gewöhnlich mit Hilfe von seitlicn vorspringenden Ansätzen oder dergl. aufgehängt, die über der Oberfläche des Elektrolyten in den Zellen angeordnet sind, so daß beim Betrieb der Zellen der sogenannte Anodenschrott an-

fc fällt, der dem Herstellerwerk wieder zugeführt werden muli, um erneut zu Elektroden verarbeitet zu werden. Bis jetzt werden Aufhängungsvorrichtungen der verschiedensten Art verwendet, um ein einwandfreies Zuführen elektrischer Energie zu den Elektroden zu erzielen und die Elektroden zuverlässig in ihrer Lage zu halten, doch lassen diese bekannten Anordnungen noch viel zu wünschen übrig. Dies gilt insbesondere für ein in neuerer Zeit eingeführtes Verfahren, bei dem Elektroden in Form flacher Platten, die aus kontinuierlich gegossenen plattenförmigen Streifen zugeschnitten worden sind, in Verbindung mit Aufhängungsmitteln in Form von Aufhängungsgliedern verwendet werden, wobei die oberen Enden der seitlichen Ränder der flachen plattenförmigen Elektroden mit Ausschnitten zum Einhängen der Auf-

" hängungsglieder versehen werden; bei dieser Anordnung ist die Haltewirkung bezüglich der Elektroden unzuverlässig.

Zur lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe werden Aufhängungsglieder aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, z.±5. Titan, oder, wenn sich dies als wirtschaftlich durchführbar erweist, aus Golumbium, Tantal oder Zirkon verwendet, wobei dieser Werkstoff im Vergleich zu der Elektrode eine geringe elektrische Leitfähigkeit besitzt j gemäß der Erfindung werden die unteren Enden dieser Aufhängungsglieder in Halteelemente, z.B. Ausschnitte oder Einkerbungen, nahe den oberen Enden der seitlichen Ränder der flachen plattenförmigen Elektrode eingehängt, und die oberen Enden der Aufhängungsglieder

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werden auf ähnliche Weise in Halteelemente, z.B. Einkerbungen, eingehängt, die an waagerecht angeordneten Aufhängungsstangen aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, z.B. Kupfer, so ausgebildet sind, daß sie gegenüber den seitlichen Sandern der plattenförmigen Elektrode nach innen versetzt sind, so daß sich die Aufhängungsglieder von den seitlichen Rändern der plattenförmigen Elektrode aus nach oben und unter einem Winkel in Richtung auf die Mittelebene der Zelle erstrecken.

Die Verwendung von Titan oder dergl. als Werkstoff für die Aufhängungsglieder ermöglicht es, die Aufhängungsglieder in den Elektrolyten eintauchen zu lassen, ohne daß dies zu schädlichen Folgen führt, so daß es möglich ist, die Elektrode vollständig in den Elektrolyten einzutauchen, so daß das Anfallen von Anodenabfällen bei der Elektroraffination vermieden wird. Infolge der geneigten Anordnung der Aufhängungsglieder wird das Eigengewicht der Elektrode ausgenutzt, um einen hervorragenden elektrischen Kontakt zwischen den Aufhängungsgliedern einerseits und sowohl der flachen plattenförmigen Elektrode als auch der Aufhängungsstange andererseits zu erzielen, wobei dieser zuverlässige Kontakt während der ganzen Betriebsdauer erhalten bleibt; außerdem gewährleistet die geneigte Anordnung der Aufhängungsglieder, daß sie die flache plattenförmige Elektrode sehr zuverlässig festhalten, und daß sich die mechanische Verbindung-zwischen den Aufhängungsgliedern und der Elektrode nicht leicht löst.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Aufhängungsstange und der Elektrode ein Leitungsweg von hoher elektrischer Leitfähigkeit vorgesehen, der durch. Keilmittel aus einem elektrisch leitenden Material, z.B. Kupfer, gebildet wird, wobei diese Keilmittel in den üpalt zwischen der oberen Randfläche der Elektrode und der Unterseite der Aufhängungsstange eingetrieben werden.

Der Gegenstand der Erfindung und vorteilhafte weitere Einzelheiten derselben sind nachstehend an Hand besonders be-

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vorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, welche in der Zeichnung schematisch dargestellt sind.

Pig. 1 zeigt eine flache plattenförmige Anode aus Kupfer oder einem ähnlichen unreinen Metall, das elektrolytisch raffiniert werden soll, in Verbindung mit einer erfindungsgemäßen Aufhängungsanordnung, wobei die Anode in einer in einem senkrechten Schnitt dargestellten elektrolytischen Zelle bekannter Art angeordnet ist.

Mg. 2 zeigt in einer Seitenansicht die Anode und die Aufhängungsanordnung außerhalb der Zelle.

Pig. 5 zeigt die Anordnung nach Pig. 2 bei Betrachtung derselben von oben.

Pig. 4 ist ein vergrößerter Teilschnitt längs der Linie 4-4 in Pig. 3.

Pig. 5 ist eine perspektivische Darstellung der in Pig.1 gezeigten Anode und zeigt zusätzlich Verbindungsmittel zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen der Anode und einer Aufhängungsstange.

Pig. 6 zeigt die Anode und die Aufhängungsanordnung nach Pig. Ό in einer Seitenansicht außerhalb der Zelle.

Pig. 7 zeigt die Anordnung nach Pig. 6 bei Betrachtung derselben von oben.

Pig. 8 ist ein Teilschnitt längs der Linie 8-8 in Pig.5.

Gemäß der Zeichnung ist eine rechteckige,flache plattenförmige Elektrode 10 aus unreinem Anodenmetall, das einer Elektroraifination unterzogen werden soll, zweckmäßig aus einem kontinuierlich gegossenen plattenförmigen Streifen des betreffenden Metalls, z.B. aus feuerraffiniertem Kupfer, zugeschnitten und mit Halteelementen in Porm von Einkerbungen 11 versehen, die an den seitlichen Rändern 10a nahe dem oberen

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Ende 10b ausgebildet sind und dazu dienen, die unteren Enden von Aufhängungsgliedern 12 aufzunehmen. Diese Aufhängungsglieder können aus Titan oder einem anderen elektrisch leitenden Werkstoff wie Golumbium, Tantal oder Zirkon hergestellt sein, das gegenüber dem Material der Elektrode 10 elektrolytisch passiv ist, oder sie können aus einem beliebigen nicht leitfähigen Material hergestellt sein, das chemisch neutral ist und durch den Elektrolyten nicht korrodiert wird.

Die oberen Enden der Aufhängungsglieder 12 werden von Halteelementen in Form von Einkerbungen 13 an der Oberseite einer langgestreckten Aufhängungsstange 14 aufgenommen, die vorzugsweise aus Kupfer oder einem anderen Metall von hoher elektrischer Leitfähigkeit besteht. Die Einkerbungen 13 sind gegenüber den Seitenkanten der plattenförmigen Elektrode 10 so nach xnnen versetzt, daß die Aufhängungsglieder 12 eine geneigte Lage einnehmen und sich von der plattenförmigen Elektrode aus nach oben und in Richtung auf die Mittelebene der Zelle erstrecken.

Die Aufhängungsstange 14 kann querliegend auf dem Behälter einer elektrolytischen Zelle, z.B. einem Behälter 15 bekannter Art, so angeordnet werden, daß sich ihre Enden an den Längswänden 15a des Behälters abstützen, und daß die Elektrode 10 in das Elektrolytbad 16 in dem Behälter eintaucht. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird ein elektrischer Strom geeigneter Polarität der Elektrode dadurch zugeführt, daß ein Ende der Aufhängungsstange 14 gemäß Fig. 1 zur Anlage an einer Verteilerschiene 17 gebracht wird; hierbei werden entsprechende Aufhängungsstangen 18 für die die Kathoden bildenden Elektroden der Zelle auf ähnliche Weise mit einer Verteilerschiene 19 verbunden, die sich über die Oberseite der anderen Längswand 15a des Behälters 15 erstreckt.

ϊ/enn die flache plabbenförmige Elektrode 10 in dieser V/eise auf gehäng b Leib, hangt 3Le von der Aufhängungsstan ;e 14 ■'<-·:■ ■ - ·>; »/■-•biii ι'..'· ,h:.v'.^:.c;r:b -■ -i f die A.ifnciii^imeisr'i.is:!.^¹"-" !?

BAD ORIGiHAt

wirkt, um einen festen elektrischen Kontakt zwischen der Elektrode und den Aufhängungsgliedern sowie zwischen letzteren und der Aufhängungsstange 14 zu gewährleisten. Im Hinblick auf die entgegengesetzte Neigung der Aufhängungsglieder wird die flache plattenförmige Elektrode außerdem zuverlässig in ihrer Lage gehalten, so daß sie sich nicht zufällig verlagern kann.

Um einen elektrischen Leitungsweg zwischen der Aufhängungsstange 14 und der flachen plattenförmigen Elektrode 10 zu schaffen, oder um eine bessere Leitfänigkeit zu bewirken, als sie allein durch die Aufhängungsglieder 12 geboten wird, wenn diese aus Titan oder einem anderen elektrisch leitenden Werkstoff bestehen, sind bei einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung gemäß Pig. 5 Keilmittel vorgesehen, die z.B. einen Keil 20 umfassen, der in den Spalt 21 zwischen der oberen Handfläche 10b der Elektrode 10 und der Unterseite 14a (Pig. 8) der Aufhängungsstange 14 eingetrieben wird. Der Keil 20 besteht aus Kupfer oder einem anderen Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit. Zwar genügt es gewöhnlich, als Keilmittel einen einzigen Keil 20 vorzusehen, doch könnte man auch mehrere Keile verwenden, die längs des Spaltes 21 in beliebigen Abständen verteilt werden können.

Die Anlageflächen des Keils 20 und der Aufhängungsstange 14 einerseits und der Elektrode 10 andererseits sollen einander im wesentlichen angepaßt sein, z.B. in der dargestellten Weise, d.h. die Unterseite der Aufhängungsstange und die Oberseite des Keils sollen etwas geneigt sein, während die übrigen Berührungsflächen waagerecht verlaufen, so daß sich der Keil besser einführen läßt und sich größere Druckberührungsflächen ergeben.

Das Ausmaß der Keilwirkung braucht nur gering zu sein und wird vorzugsweise nur gering gehalten, da dies genügt, um einen Leitungsweg von hervorragender elektrischer Leitfähigkeit -tischen der Aufhängungsstange und der Elektrode zu schaf- ZUV,, - ■ --.Si'■ r,i:i ... ba:net\·:: , -.tail disss <v 1'-^: ·?/1 .rkun-ϊ ?ußsrd.-3l· nuf

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sehr erwünschte Weise eine Verankerung der Elektrode gegenüber der Aufhängungsstange bewirkt, so daß die genannten Keile keine Relativbewegungen ausführen können und praktisch zu einer starren Baueinheit vereinigt sind.

Da die Aufhängungsglieder 12 im Vergleich zu der Elektrode 10 eine geringe elektrische Leitfähigkeit haben, können sie in den Elektrolyten der Zelle eingetaucht werden, ohne daß eine Korrosion der Aufhängungsglieder eintritt, während sich die Elektrode verbraucht. Wird die Elektrode 10 bei einer Elektroraffination als Anode verwendet, fällt nur eine minimale Menge von Anodenschrott oder überhaupt kein Schrott an, wenn eine Elektroraffination durchgeführt wird, bei der sich die Anode verbraucht.

Zwar sind die Halteelemente zum Aufnehmen und Pesthalten der Aufhängungsglieder in der Zeichnung als Einkerbungen oder Ausschnitte dargestellt, mit denen sowohl die flache plattenförmige Elektrode als auch die Aufhängungsstange versehen ist, doch könnte man auch eine andere Anordnung vorsehen. Wenn die Elektroden z.ü. einzeln gegossen werden, um ihnen die gewünschte Form zu geben, könnte man die Einkerbungen durch Vorsprünge ersetzen; bei der Aufhängungsstange könnte man die bei geraden Stangen vorgesehenen Einkerbungen fortlassen, wenn die Aufhängungsstangen keine gerade Form haben, sondern so gegossen sind, daß ihre Form der Form des oberen Teils der bis jetzt gebräuchlichen Anoden entspricht, bei denen nach oben und seitlich vorspringende Aufhängungsansätze oder dergl. vorgesehen sind, die sich an den oberen Rändern der Längswände des Behälters der elektrolytischen Zelle abstützen können. In diesem Fall würden die oberen Enden der Aufhängungsglieder an den nach oben vorspringenden Ansätzen oder dergl. anliegen, die hierbei anstelle der beschriebenen Aufnahme- und Halteeinkerbungen 13 als Halteelemente wirken.

Es sei bemerkt, daß die vorteilhafte .ßefestigungswirkung der geneigt angeordneten Aufhängungsglieder 12 selbst dann er-

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zielt würde, wenn die Aufhängungsglieder aus einem Material hergestellt wären, das gegenüber dem Elektrolyten chemisch neutral und elektrisch nicht leitfähig ist; in diesem Fall würde der elektrische Strom der aufgehängten Elektrode nicht über die Aufhängungsglieder, sondern auf andere Weise zugeführt, z.B. über eine direkt an die Elektrode angeschlossene Verbindung.

Das Ausmaß, in dem die Aufhängungsglieder, die sich von den seitlichen Rändern der flachen plattenförmigen Elektrode aus nach oben erstrecken, nach innen geneigt sind, bildet keine kritische Größe, solange die Einwärtsneigung derart ist, daß der Neigung senkrecht angeordneter Aufhängungsglieder, aus den Halteelementen der flachen plattenförmigen Elektrode herauszugleiten, in einem erheblichen Ausmaß entgegengewirkt wird. Ein Neigungswinkel der Aufhängungsglieder von 45 gegen die Senkrechte wird bevorzugt.

Ansprüche; 109848/1881

Claims

ANSPRÜCHE

rlβ Elektrodenbaugruppe, die im Behälter einer elektrolytischen Zelle so aufgehängt werden kann, daß sich ihre Hauptebene quer zur Längsachse des Behälters erstreckt, gekennzeichnet durch eine flache plattenförmige Elektrode (10), die in ein Elektrolytbad (16) in dem Behälter (15) eingetaucht werden kann, eine langgestreckte Aufhängungsstange (14), die so angeordnet werden kann, daß sie sich in der Querricntung ύ Der den Behälter hinweg erstreckt, sowie Aufhängungsglieder (12), deren Enden von Halteelementen aufgenommen und festgehalten werden können, welche nahe den oberen Enden der seitlichen Ränder (10a) der Elektrode bzw. nahe den Enden der Aufhängungsstange ausgebildet sind, wobei die Halteelemente (13) der Aufhängungsstange in einem solchen Abstand von den Enden der Aufhängungsstange angeordnet sind, daß die Aufhängungsglieder, die sich von den seitlichen Rändern der Elektrode aus nach oben erstrecken, in Richtung auf die Mittelebene des Behälters nach innen geneigt sind, um sie gegen eine unbeabsichtigte Verlagerung zu sichern, und um zu gewährleisten, daß das Eigengewicht der aufgehängten Elektrode ständig eine Druckberührung zwischen den Aufhängungsgliedern, der Elektrode und der Aufhängungsstange herbeiführt.
2. Elektrodenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Halteelemente an den seitlichen Rändern (10a) der Elektrode (10) Einkerbungen (11) sind, und daß die Halteelemente der Aufhängungsstange ebenfalls an der Oberseite der Aufhängungsstange (14) ausgebildete Einkerbungen (13) sind.
3. Elektrodenbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufhängungsglieder (12) unter einem Winkel von etwa 45° gegen die Senkrechte geneigt sind.

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4. Elektroden"baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufhängungsstange (14) aus einem elektrisch leitenden Material besteht, und daß die Aufhängungsglieder (12) aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt sind, das im Vergleich zu der Elektrode (10) eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist.
5. Elektrodenbaugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufhängungsglieder (12) aus Titan bestehen.
6. Elektrodenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5»

^ dadurch gek-ennzeichnet , daß die Aufhängungsstange (14) aus einem Metall mit hoher elektrischer Leitfähigkeit besteht, und daß elektrisch leitende Verbindungsmittel (20) vorgesehen sind, welche den elektrischen Strom von 'der Aufhängungsstange zu der Elektrode (10) leiten und die Elektrode starr mit der Aufhängungsstange verspannen.
7. Elektrodenbaugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungsmittel zum Zuführen eines elektrischen Stroms von der Aufhängungsstange (14) zu der Elektrode (10) einen Keil (20) umfassen, der in den Spalt (21) zwischen der oberen Kantenfläche (10b) der Elektrode und der Unterseite (14a) der Aufhängungsstange einge-

| trieben ist.
8. Elektrodenbaugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß sowohl die Aufhähgungsstange (14) als auch der Keil (20) aus Kupfer besteht.
9. Elektrolytisehe Zelle mit einem Behälter und mehreren darin aufgehängten Elektrodenbaugruppen, dadurch gekennzeichnet , daß jede der Elektrodenbaugruppen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist, und daß Zuführungsmittel vorhanden sind, um einen elektrischen Strom der gewünschten Polarität den Elektroden (10) der Elektrodenbaugruppen zuzuführen.

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