DE2144291A1

DE2144291A1 - Process for the electrowinning of non-ferrous metals and device for carrying out this process

Info

Publication number: DE2144291A1
Application number: DE19712144291
Authority: DE
Inventors: Victor Alexander Toronto Ontario Ettel (Kanada) P
Original assignee: Vale Canada Ltd
Current assignee: Vale Canada Ltd
Priority date: 1970-09-04
Filing date: 1971-09-03
Publication date: 1972-04-27
Also published as: PH9512A; JPS5115484B1; OA03785A; NO134306B; CA971505A; US3821097A; DE2144291B2; NL7112053A; NO134306C; GB1369000A; ES394787A1; NL153608B; ZA715756B; BE772115A

Description

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The International Nickel Company of Canada, Limited, Copper Cliff, Ontario / KanadaThe International Nickel Company of Canada, Limited, Copper Cliff, Ontario / Canada

Verfahren zur Elektrogewinnung von Nichteisenmetallen sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Process for the electrowinning of non-ferrous metals and apparatus for carrying out this process

Häufig werden Metallwerte, wie Kupfer, aus Erzen oder Konzentraten bzw. anderen metallurgischen Zwischenprodukten durch hydrometallurgische Arbeitsweisen in sehr wirtschaftlicher/· '//eise gewonnen. Die Kosten für die Auszementierung oder Ausfällung des Metalls aus der Lösung sowie zur weiteren Reinigung für eine handelsübliche Form und Reinheit machen jedoch die hydrometallurgische Gewinnung unwirtschaftlich.Metal values such as copper are often made from ores or concentrates or other metallurgical intermediate products through hydrometallurgical working methods in a very economical / · '// won a lot. The cost of cementing out or precipitation However, make the metal out of solution as well as for further purification for a commercial shape and purity hydrometallurgical extraction is uneconomical.

Die gelösten Metallwerte können auch direkt aus der Lösung durch chemische Reduktionsmethoden gewonnen werden, doch er-The dissolved metal values can also be obtained directly from the solution by chemical reduction methods, but

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fordert dieses Vorgehen eine Konzentrierung mit oder ohne eine Reinigung, wobei das Kupferprodukt häufig mit Schwefel, Nickel und Eisen verunreinigt ist und wobei ferner eine teuere Einrichtung erforderlich ist.This approach calls for a concentration with or without cleaning, the copper product often with sulfur, nickel and iron is contaminated, and expensive equipment is also required.

Die Elektrogewinnung ist auch technisch dazu verwendet worden, um Fetallwerte aus Lösungen zu gewinnen. Die elektronische Gewinnung von Metallwerten wird mit Vorteil dann verwendet, wenn die elektrische Energie billig ist und wenn die Lösungen einer Elektrolyse unterworfen werden können. Da die Metallwerte aus der Lösung ohne die Zugabe von weiteren Reagentien gewonnen werden, kann der Elektrolyt zum Zwecke der Auslaugung zurückgeführt " werden, wobei die Gesamtkosten für die Reagentien stark verringert werden»Electrowinning has also been used technically to extract solid values from solutions. Electronic extraction of metal values is used to advantage when the electrical energy is cheap and when the solutions are one Can be subjected to electrolysis. Since the metal values are obtained from the solution without the addition of further reagents, the electrolyte can be recycled for leaching purposes, greatly reducing the overall cost of the reagents will"

Die Elektrogewinnung umfaßt die elektrische Abscheidung von Metallwerten auf einer Kathode, wobei der elektrische Stromkreis durch die Verwendung einer unlöslichen Anode, bei welcher Sauerstoff oder Chlor freigesetzt; wird., vervollständigt wird. Die Geschwindigkeit der Elektroabscheidung ist praktisch durch eine Erscheinung begrenzt, welche oftmals als Konzentrationspolarisation bezeichnet wird. Diese manifestiert sich in der Bildung von rauhen Kathodenabscheidungen, welche den Elektrolyten okkludieren können, wodurch die Kathode verunreinigt wird. Die Konzentrationspolarisation mit der begleitenden Abscheidung vonElectrowinning involves the electrodeposition of metal values on a cathode, the electrical circuit being made by the use of an insoluble anode, at which oxygen or chlorine released; is., is completed. The speed The electrodeposition is practically limited by a phenomenon which is often called concentration polarization referred to as. This manifests itself in the formation of rough cathode deposits which occlude the electrolyte can contaminate the cathode. The concentration polarization with the accompanying deposition of

rauhen Abscheidungen wird bei gesteigerten Stromdienten deutlicher. Bei genügend hohen Stromdichten erhöht sich das Potential der Elektrogewinnungszelle rasch bis zu einem Wert, bei welchem an der Kathode Wasserstoff freigesetzt wird. Diese Stromdichte, bei welcher Wasserstoff an der Kathode freigesetzt wird, ist als die "Grenzkathodenstromdichte" bekannt. Selbst vor der Erreichung der Grenzkathodenstromdichte wird die Kathodenabscheidung erkennbar rauh und streifig. Es besteht daher in der Praxis eine etwas willkürliche Stromdichte, bei welcher die Kathodenabscheidung so rauh wird, daß sie nicht mehr im Handel tragbar ist. Diese Stromdichte, welche von einer Anzahl von Faktoren, wie derrough deposits become clearer with increased current services. With sufficiently high current densities, the potential of the electrowinning cell increases rapidly to a value at which hydrogen is released at the cathode. This current density at which hydrogen is released at the cathode is as known as the "limiting cathode current density". Even before achieving At the limit cathode current density, the cathode deposit becomes noticeably rough and streaky. There is therefore one in practice somewhat arbitrary current density at which the cathode deposit becomes so rough that it is no longer commercially viable. These Current density, which depends on a number of factors such as the

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Elektrolytzusammensetzung, der Elektrolyttemperatur, Zusatzstoffen zu dem Elektrolyten, der Zellgeometrie und dergleichen, abhängt, soll hierin als "Kathodenstromdichtegrenze" bezeichnet werden. So liegt beispielsweise die Kathodenstromdichtegrenze für die Elektrogewinnung von Kupfer meistens zwischen etwa 20 und k-0% der Grenzkathodenstromdichte„ Als Faustregel kann gelten, daß sie etwa bei J0% liegt. Etwas anders ausgedrückt, bedeutet dies, daß die Kathodenstromdichtegrenze im Falle der Elektrogewinnung von Kupfer diejenige Stromdichte darstellt, welche ein kathodisches Überpotential von zwischen etwa 4-0 mV und 90 mV oberhalb des Gleichgewichtspotentials für Kupfer ergibt. Electrolyte composition, which depends on the electrolyte temperature, additives to the electrolyte, cell geometry and the like, shall be referred to herein as the "cathodic current density limit". For example, the cathode current density limit for the electrowinning of copper is usually between around 20 and k-0% of the limit cathode current density . “As a rule of thumb, it can be around J0%. In other words, this means that the cathodic current density limit in the case of electrowinning of copper is that current density which results in a cathodic overpotential of between about 4-0 mV and 90 mV above the equilibrium potential for copper.

Da elektrolytische Zellen große Räume einnehmen und somit große Kapitalinvestitionen erfordern und weiterhin große Katerialmen- p:en beim Prozeß enthalten, ist es sehr stark erwünscht, die Geschwindigkeit der Produktion ohne die Vergeudung elektrischer Energie auf einen Maximalwert zu bringen. Höhere Produktionsgeschwindigkeiten werden durch die Verwendung von hohen Stromdichten ermöglicht, weil die Produktivität einer Eiektrogewinnungszelle eine direkte Funktion der verwendeten Stromdichte ist.Since electrolytic cells take up large spaces and thus require large capital investments and further p large Katerialmen-: s included in the process, it is very much desirable to bring the rate of production without the waste of electrical energy to a maximum value. Higher production speeds are made possible through the use of high current densities, because the productivity of an electric generating cell is a direct function of the current density used.

Die Wirkungen der Konzentrationspolarisation, mit Einschluß von niedrigen Kathodenstromdichtengrenzen, können dadurch auf einen Minimalwert zurückgeführt werden, daß die Diffusionsgeschwindigkeit der Metallwerte zu der an Metallen verarmten Kathodenschicht gesteigert wird. So kann beispielsweise die Temperatur des Elektrolyten erhöht werden, um die Geschwindigkeit der thermischen Diffusion zu erhöhen. Fernerhin kann eine mechanische Rührung oder eine Zirkulierung verwendet werden, um den Massentransport zu erhöhen. Diese Methoden sind jedoch nicht immer vollkommen zufriedenstellend, da die korrodierende Natur der Elektrolyten schwere Begrenzungen hinsichtlich der haterialarten und der verwendbaren Vorrichtungen auferlegt. Eine unabhängige Rührung kann abgesetzte Schlämme und dergleichen aufwir-The effects of concentration polarization, including low cathode current density limits, can thereby on a Minimum value can be traced back that the diffusion rate of the metal values to the metal-depleted cathode layer is increased. For example, the temperature of the electrolyte can be increased to increase the speed of the to increase thermal diffusion. Mechanical agitation or circulation can also be used to control the Increase mass transport. However, these methods are not always entirely satisfactory because of their corrosive nature the electrolyte has severe limits on the types of haterial and the applicable devices. An independent one Agitation can stir up settled sludge and the like.

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bein und wieder in Suspension bringen, wodurch sie unvermeidbar in die kathodischen Ablagerungen aufgenommen werden. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, daß Lösungen, die an ftetallwerten konzentrierte!· t>ind, die Verwendung von höheren Stromdichten gestatten würden, doch ist es häufig schwierig oder unpraktisch, solche konzentrierteren Lösungen zur Verfügung zu stellen. Obgleich schon viele Anstrengungen gemacht wurden, um die vorstehenden Nachteile und Schwierigkeiten zu überwinden, war jedoch bei der Durchführung in der Praxis noch keine erfolgreich. leg and resuspension, making them inevitable be incorporated into the cathodic deposits. It has also been suggested that solutions based on metal values concentrated! · t> ind, the use of higher current densities However, it is often difficult or impractical to provide such more concentrated solutions place. Although much effort has been made to overcome the above disadvantages and difficulties, however, it has not yet been successfully implemented in practice.

Es wurde nun gefunden, daß die Produktivität von Elektrogewinnungsprozessen ohne Erhöhung der Größe oder Anzahl der Zellen erhöht werden kann, wenn man durch Verwendung von speziell ausgebildeten, unlöslichen Anoden hohe Temperaturen oder konzentrierte Lösungen oder eine unabhängige mechanische Durchrührung verwendet.It has now been found that the productivity of electrowinning processes can be increased without increasing the size or number of cells, if one by using specially trained, insoluble anodes high temperatures or concentrated solutions or an independent mechanical agitation used.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Elektrogewinnung von Nichteisenmetallen durch elektrische Abscheidung aus einem Elektrolyten auf eine vertikale Kathode, die an eine vertikale, unlösliche Anode angrenzt bzw. anstößt, wobei die Kathodenstromdichte mit steigender Tiefe in den Elektrolyten hinein verringert wird, um zu verhindern, daß an einer beliebig gegebenen Tiefe die Kathodenstromdichtegrenze überschritten wird.The invention relates to a method for the electrowinning of non-ferrous metals by electrical deposition from a Electrolytes on a vertical cathode, which adjoins or abuts a vertical, insoluble anode, with the cathode current density is reduced with increasing depth into the electrolyte in order to prevent any given Depth the cathode current density limit is exceeded.

Gemäß der Erfindung wird auch eine Anodenkonstruktion zur Verfügung gestellt, bei welcher eine vertikale Anodenkonstruktion angrenzend an eine vertikale Kathode angeordnet ist, und wobei der untere Teil der Anode so konstruiert ist, daß im Stromweg im Elektrolyten zu der Kathode ein erhöhter Widerstand ausgebildet wird.In accordance with the invention, an anode construction is also provided provided in which a vertical anode structure is disposed adjacent to a vertical cathode, and the lower part of the anode being constructed to provide increased resistance in the current path in the electrolyte to the cathode is trained.

Durch die Erfindung wird somit eine verbesserte, unlösliche Anode zur Verfügung gestellt, welche Einrichtungen zur Kontrolle des Stromflusses von der Anode zu der Kathode umfaßt, um abneh-The invention thus provides an improved, insoluble anode, which means for control of the current flow from the anode to the cathode in order to decrease

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mende Kathodenstromdichten für steigende Eintauchungstiefen zu ergeben, so daß die Kathodenstromdichtegrenze bei jeder beliebigen Tiefe nicht überschritten wird.decreasing cathode current densities for increasing immersion depths result so that the cathode current density limit at any Depth is not exceeded.

Gemäß der Erfindung wird auch eine verbesserte Elektrogewinnungszelle zur Verfügung gestellt, welche einen Tank, einen in dem Tank aufbewahrten Elektrolyten, der ein Nichteisenmaterial enthält, mindestens eine Kathode, die im wesentlichen in dem Elektrolyten vertikal eingetaucht ist, mindestens eine unlösliche Anode, die in dem Elektrolyten im wesentlichen vertikal eingetaucht ist, und im Abstand von der Kathode angeordnet ist, eine Gleichstromquelle für die Zuführung eines elektrischen Stroms zu der Anode und der Kathode, um das Nichteisenmetall auf der Kathode zur Abscheidung zu bringen, und Einrichtungen zur Kontrolle des Stromflusses von der Anode zu der Kathode, um verringerte Kathodenstromdichten für steigende Eintauchungstiefen zu ergeben, so daß die Kathodenstromdichtegrenze bei je-According to the invention there is also an improved electrowinning cell made available which has a tank, an electrolyte stored in the tank, which is a non-ferrous material contains at least one cathode which is substantially vertically immersed in the electrolyte, at least one insoluble Anode which is immersed essentially vertically in the electrolyte and is arranged at a distance from the cathode, a DC power source for supplying an electrical current to the anode and the cathode to the non-ferrous metal to be deposited on the cathode, and devices to control the flow of current from the anode to the cathode, to result in reduced cathode current densities for increasing immersion depths, so that the cathode current density limit for each

der beliebigen Tiefe nicht überschritten wird, umfaßt.any depth is not exceeded.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:

Fig. 1 eine Ansicht einer Elektrogewinnungszelle mit einer Anodenkonstruktion gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei eine einzige Anoden-Kathoden-Kombination gezeigt wird;Figure 1 is a view of an electrowinning cell having an anode construction according to one embodiment of the invention, wherein a single anode-cathode combination is shown will;

Fig. 2 einen Querschnitt der Figur 1, aufgenommen entlang der Linie 2-2;Fig. 2 is a cross section of Figure 1, taken along the Line 2-2;

Fig. 3 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anode;Fig. 3 is a view of a further embodiment of the invention Anode;

i?'ig. ^ eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemä3en Anode; i? 'ig. ^ a further embodiment of an anode according to the invention;

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anode ; und5 shows a further embodiment of an anode according to the invention ; and

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Fig. 6 einen Querschnitt einer Zelle, welche eine weitere Anodenkonstruktion gemäß der Erfindung aufweist.Figure 6 is a cross-section of a cell showing another anode construction according to the invention.

Allgemein gesprochen sieht die Erfindung ein Elektrogewinnungsverfahren zur Gewinnung von gelösten Metallwerten aus einem Elektrolyten in Betracht. Es wird ein Elektrolyt ausgebildet, in welchem mindestens ein elektroabscheidbares Nichteisenmetall, z.B. Kupfer, Nickel oder Kobalt, aufgelöst ist. Es wird eine elektrolytische Zelle ausgebildet, indem im allgemeinen in vertikaler Richtung eine Kathode mit einer Arbeitsoberfläche, die durch untere und obere Zonen definiert ist, und eine unlösliche Anode in den Elektrolyten eingetaucht werden. Das Metall wird in größeren Mengen an der oberen Region der Kathode als an der unteren Region der Kathode elektrisch abgeschieden, weil an den oberen Regionen höhere Kathodenstromdichten angewandt werden als an den unteren Regionen, wodurch die Produktivität der elektrolytischen Zelle um mindestens etwa 10$ gesteigert werden kann.Generally speaking, the invention contemplates an electrowinning process for the recovery of dissolved metal values from an electrolyte into consideration. An electrolyte is formed in which at least one electrodepositable non-ferrous metal, e.g. copper, nickel or cobalt, is dissolved. It will be a electrolytic cell is formed by a cathode having a working surface which is generally in the vertical direction is defined by lower and upper zones, and an insoluble anode can be immersed in the electrolyte. The metal will Electrically deposited in greater amounts on the upper region of the cathode than on the lower region of the cathode because of the upper regions higher cathodic current densities are applied than to the lower regions, thereby increasing the productivity of the electrolytic Cell can be increased by at least about $ 10.

Bei Elektrogewinnungsverfahren werden im Unterschied zu Elektroreinigungs- oder Elektroraffinationsverfahren Gase, gewöhnlich Sauerstoff, als Blasen an der Anodenoberfläche freigesetzt, wenn wäßrige Elektrolyten verwendet werden. Wenn diese Blasen von der Anode sich ablösen und durch den Elektrolyten aufsteigen, dann wird der Elektrolyt wirksam durchbewegt, und der Massentransport wird erleichtert. Die Bewegung der Gasblasen ist so, daß die induzierte Durchbewegung sowohl an der Anoden- als auch an der Kathodenoberfläche wirksam ist. Im Gegensatz zu den Erwartungen steigen die Blasen nicht nur auf und bersten an der Oberfläche des Elektrolyten, sondern zirkulieren im allgemeinen nach oben nach der Anodenoberfläche, quer zu dem Elektrolyten, zu der Kathode und nach unten nach der Kathodenoberfläche. Die durch die Blasen induzierte Durchbewegung sowohl an der Anode als auch an der Kathode ist in den flacheren Regionen des Elektrolyten, d.h. an der Oberseite des Bades, heftiger, weil ein kumulativer Effekt sämtlicher Blasen vorliegt, die in den tiefer eingetauchten Teilen der Anode ge-In the case of electrowinning processes, in contrast to electrical cleaning or electrorefining processes gases, usually oxygen, released as bubbles on the anode surface, when aqueous electrolytes are used. When these bubbles separate from the anode and rise through the electrolyte, then the electrolyte is effectively agitated and mass transport is facilitated. The movement of the gas bubbles is so that the induced agitation is effective on both the anode and cathode surfaces. In contrast to As expected, the bubbles not only rise and burst on the surface of the electrolyte, but also circulate in it generally upwards towards the anode surface, across the Electrolytes, to the cathode and down to the cathode surface. The agitation induced by the bubbles both at the anode as well as at the cathode is in the shallower regions of the electrolyte, i.e. at the top of the bath, more violent, because there is a cumulative effect of all the bubbles that have formed in the deeper submerged parts of the anode.

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bildet werden. Die durch die Elasen in den flacheren Regionen des Elektrolyten bewirkte heftige Durchbewegung führt die Konzentrationspolarisation in den oberen Regionen der Kathode auf einen Minimalwert zurück, doch hat man es nach wie vor mit dem Phänomen der Konzentrationspolarisation in den unteren, d.h. tiefer eingetauchten Teilen der Kathode zu tun. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung macht sich die Vorteile der durch die Blasen bewirkten Durchmischung zunutze, indem höhere Kathodenstromdichten in den oberen Regionen der Kathode benutzt werden, wo diese Durchbewegung stark wirksam ist, und indem niedrigere Kathodenstroimiichten in den unteren Regionen der Kathode verwendet werden, wo die durch Blasen induzierte Durchbewegung weniger wirksam oder sogar minimal ist.forms are. The vigorous agitation caused by the elases in the flatter regions of the electrolyte leads to the concentration polarization in the upper regions of the cathode to a minimum value, but you still have it with the Phenomenon of concentration polarization in the lower, i.e. more deeply immersed, parts of the cathode. The procedure according to the present invention makes use of the advantages of the mixing brought about by the bubbles, in that higher Cathode current densities are used in the upper regions of the cathode where this agitation is highly effective, and by having lower cathodic currents in the lower regions of the Cathode can be used where the bubble induced agitation is less effective or even minimal.

Lokalisierte Stromdichten zwischen der Anode und der Kathode können durch verschiedene Methoden kontrolliert werden. Im Effekt nimmt der Gesamtwiderstand des Stromweges, der von der Oberseite der Anode zu einem jeweiligen vertikalen Punkt auf der Anode, sodann horizontal durch den Elektrolyten zu einem entsprechenden vertikalen Punkt auf der Kathode gemessen wird, von der Oberseite zu dem Boden der Anode ab. Die Zunahme in dem Gesamtwiderstand wird so reguliert, daß sie genügend groß ist, so daß die praktische Kathodenstromdichtegrenze in jeder Tiefe nicht überschritten wird. Die differentielle Zunahme des Gesamtwiderstands, d.h. die Differenz des Gesamtwiderstands an verschiedenen Elektrolythöhen, kann erhalten werden, indem man Anodenmaterialien verwendet, welche größere Widerstände besitzen als die bis jetzt als praktisch angesehenen Materialien, oder indem man die Querschnittsgestalt der herkömmlich verwendeten Anoden und Kathoden kontrolliert, oder indem man die leitenden überflächengegenden der herkömmlichen Anoden einstellt, oder indem man eine Anode verwendet, die von der Oberseite zum Boden einen ansteigenden Widerstand besitzt, oder indem man die Anordnung der Anoden in der eleKtrolytischen Zelle kontrolliert, oder durch Kombinationen der vorstehenden Maßnahmen.Localized current densities between the anode and the cathode can be controlled by various methods. In effect takes up the total resistance of the current path going from the top of the anode to a respective vertical point the anode, then measured horizontally through the electrolyte to a corresponding vertical point on the cathode, from the top to the bottom of the anode. The increase in the total resistance is regulated to be sufficiently large so that the practical cathode current density limit is not exceeded at any depth. The differential increase in Total resistance, i.e. the difference in total resistance at different electrolyte levels, can be obtained by Anode materials are used, which have greater resistances than the materials previously regarded as practical, or by controlling the cross-sectional shape of the commonly used anodes and cathodes, or by controlling the conductive ones sets surface areas of conventional anodes, or by using an anode that has an increasing resistance from top to bottom, or by using the Control of the arrangement of the anodes in the electrolytic cell, or by combinations of the above measures.

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Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Elektrogewinnungszelle 10, die mit einer erfindungsgemäßen Anode versehen ist„ Die elektrolytisch© Zelle 10 umfaßt einen Tank 12, der vorteilhafterweise aus Beton hergestellt ist und der mit Kautschuk oder einem anderen geeigneten inerten Material 14 ausgekleidet ist. Der Tank 12 ist mit Stromschienen 16 und 18 versehen, durch welche ein elektrischer Strom, der von einer nicht gezeigten Quelle herrührt, auf die Anode 20 und Kathode 22 angelegt wird. Dies geschieht durch die Kontaktstangen 24 und 26 und durch die Kathoden-Bänder 28. Der Elektrolyt 30 wird kontinuierlich in den elektrolytischen Tank 12 durch nicht gezeigte Einrichtungen eingepumpt und herausgepumpt, in dem Maß, wie der Elektrolyt durch die elektrische Abscheidung auf der Kathode 22 an den Metallwerten verarmt.Figures 1 and 2 show an electrowinning cell 10, which is provided with an anode according to the invention “The electrolytic © Cell 10 comprises a tank 12 which is advantageously made of concrete and which is made of rubber or another suitable inert material 14 is lined. The tank 12 is provided with bus bars 16 and 18 through which an electric current derived from a source not shown is applied to the anode 20 and cathode 22. This is done through the contact rods 24 and 26 and through the Cathode tapes 28. The electrolyte 30 is continuously in the electrolytic tank 12 is pumped in and pumped out by means not shown as the electrolyte depleted of metal values by the electrical deposition on cathode 22.

Bekanntlich werden elektrolytische Zellen häufig in Reihe geschaltet, wobei jede einzelne Zelle eine zusätzliche Anode enthält, so daß abwechselnd angebrachte Anoden und Kathoden durch eine Anode an Jedem Ende begrenzt sind. Eine Reihenanordnung der elektrolytischen Zellen wird bewirkt, indem die Tanks Seite an Seite angeordnet werden, so daß z.B. der durch die Stromschiene 16 strömende Strom durch die Anodenkontakt stange 24 und die Anode 20 durch den Elektrolyt 30 zur Kathode 22 und durch das Kathoden-Band 28, die Kontaktstange 26 und die Stromschiene 18 zur Anodenkontaktstange 32 für die unmittelbar angrenzende elektrolytische Zelle (nicht gezeigt) geleitet wird. Die Kontaktstangen 24 und 26 sind an gegenüberliegenden Enden durch nicht-leitende Träger 34 und 36 unterstützt, um zu gewährleisten, daß die Elektroden in einer gleichen Höhe angeordnet sind und daß der gewünschte Stron.Kxeis gewährleistet wird.It is well known that electrolytic cells are often connected in series, each individual cell containing an additional anode, so that alternately attached anodes and cathodes through an anode at each end are limited. A series arrangement of the electrolytic cells is effected by the tanks side side by side so that, for example, the current flowing through bus bar 16 passes through anode contact bar 24 and the anode 20 through the electrolyte 30 to the cathode 22 and through the cathode tape 28, the contact rod 26 and the bus bar 18 to the anode contact rod 32 for the immediately adjacent electrolytic cell (not shown) is conducted. The contact bars 24 and 26 are at opposite ends supported by non-conductive supports 34 and 36 to ensure that the electrodes are arranged at the same height and that the desired Stron.Kxeis ensured will.

Die in den Figuren 1 und 2 abgebildete Anode 20 hat eine Form, welche für die Durchführung des en iiidungsfvemntfen Verfahrens vorteilhaft ist.The anode 20 shown in Figures 1 and 2 has a shape which for the implementation of the en iidungsfvemntfen procedure is advantageous.

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Obgleich die Erfindung nicht auf bestimmte Dimensionen der Anode oder spezifische Gestalten der Anode beschränkt ist, soll lediglich zum Zwecke der Erläuterung als Beispiel eine Anode genannt werden, deren gesamte eingetauchte Länge 91_f4 cm (36 inches) und die so proportioniert ist, daß das obere Drittel a der Anode eine Dicke von 3,048 cm (1,2 inches) und das untere Drittel c eine Dicke von 0,76 cm (0,3 inch) besitzt, während das mittlere Drittel b sich von 3,048 cm (1,2 inches) an der Oberseite auf 0,76 cm (0,3 inch) am unteren Teil verjüngt. Es ist zu beachten, daß die in Figur 2 dargestellte Anode einen festen Querschnitt besitzt, doch kann die geformte Anode auch hohl sein, wobei geeignete innere Stützen bzw. Träger vorliegen können, um ein Verziehen der Arbeitsoberflächen auf einen Finimalwert zu verringern. Wenn man annimmt, daß die Anode und die Kathode in der Mitte mit etwa 5,08 cm (2,0 inches) im Abstand voneinander angeordnet sind und daß die Kathode 1,27 cm (0,5 inch) dick ist und daß das freigesetzte Gas den Widerstand des Elektrolyten an verschiedenen Tiefen nicht verändert, dann ist der Widerstand, der nur auf die geformte Anode zurückzuführen ist, und der gesteigerte Abstand zwischen der Anode und der Kathode an der tiefsten Tiefe 1,4-mal größer für das untere Drittel der Anode als für das obere Drittel der Anode. Die aufsteigenden Blasen steigern naturgemäß, indem sie den leitenden Elektrolyten durch ein nicht-leitendes Gas ersetzen, den Widerstand des Elektrolyten im flacheren Gebiet mehr, weil in -den oberen Schichten des Elektrolyten eine größere Anzahl von Blasen vorhanden ist. Die Zunahme des Widerstands, die auf die größere Menge des Elektrolyten zwischen dem unteren Drittel der Anode und der Kathode zurückzuführen ist, ergibt niedrigere Stromdichten für den unteren dritten Teil der elektrolytischen Zelle. An der Anode wird ein Gas, beispielsweise Sauerstoff, freigesetzt und bewegt die oberen Teile des Elektrolyten wirksam durch, so daß höhere Stromdichten zur Anwendung kommen können. Die geformte Anode macht sich die Durchbewegung zunutze, die durch die freigesetzten Gase bewirkt wird, indem gewährleistet wird,Although the invention of the anode or specific figures is not limited to the anode to specific dimensions, the explanation will be given as an example, an anode whose entire immersed length 91 _f 4, and which is proportioned so cm (36 inches), only for the purpose that the the upper third a of the anode is 3.048 cm (1.2 inches) thick and the lower third c is 0.76 cm (0.3 inch) thick, while the middle third b is 3.048 cm (1.2 inches) thick ) is tapered at the top to 0.76 cm (0.3 inch) at the bottom. It should be noted that the anode shown in Figure 2 is solid in cross-section, but the shaped anode can also be hollow, with suitable internal supports to minimize warpage of the working surfaces. Assuming that the anode and cathode are centrally spaced about 5.08 cm (2.0 inches) apart and that the cathode is 1.27 cm (0.5 inch) thick and that which is released Gas does not change the resistance of the electrolyte at different depths, then the resistance due only to the shaped anode and the increased distance between the anode and the cathode at the deepest depth is 1.4 times greater for the lower third of the Anode than for the top third of the anode. By replacing the conductive electrolyte with a non-conductive gas, the rising bubbles naturally increase the resistance of the electrolyte more in the shallower area because a greater number of bubbles are present in the upper layers of the electrolyte. The increase in resistance due to the greater amount of electrolyte between the lower third of the anode and the cathode results in lower current densities for the lower third part of the electrolytic cell. A gas, for example oxygen, is released at the anode and effectively moves the upper parts of the electrolyte so that higher current densities can be used. The shaped anode takes advantage of the agitation caused by the released gases by ensuring

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daß höhere Stromdichten an den Gegenden angewendet werden, wo die Durchbewegung wirksamer ist, um die Metallwerte in der Schicht des Elektrolyten zu ergänzen, die unmittelbar an die Vorderseite der Kathode angrenzen. Somit können durch Verwendung variierender Stromdichten, wobei die variierenden Stromdichten in jeder Höhe an die Kathodenstromdichtegrenze herankommen, höhere Gesamtstromdichten verwendet werden, wodurch die Produktivität der Zelle erhöht wird.that higher current densities are used in the areas where the agitation is more effective in reducing the metal values in the To add a layer of the electrolyte that immediately adjoins the front of the cathode. Thus, by using varying current densities, the varying current densities approaching the cathode current density limit at any level, higher total current densities can be used, thereby increasing the productivity of the cell.

Die Anode 20 kann aus jedem beliebigen unlöslichen Material hergestellt sein. Vorteilhafterweise wird angesichts der Gesamtkosten die Anode 20 aus Blei oder Materialien auf Bleigrundlage hergestellt. So hat sich z.B. gezeigt, daß eine Bleilegierung mit 6% Antimon zur Verfestigung der Legierung die erforderlichen Eigenschaften der Festigkeit und Unlöslichkeit hat, um als Anode gemäß der Erfindung verwendet werden zu können. Andere Materialien, die zur Bildung der geformten unlöslichen Anoden gemäß der Erfindung verwendet werden können, sind z.B. Kupfersiliciumlegierungen, Magnetit und Eisengußlegierungen. Geformte Anoden gemäß der Erfindung können nach den bekannten Verfahren, beispielsweise durch Gießen oder Walzen, hergestellt werden.The anode 20 can be made of any insoluble material. Advantageously, in view of the overall cost, the anode 20 is made from lead or lead based materials. It has been shown, for example, that a lead alloy with 6% antimony for strengthening the alloy has the required properties of strength and insolubility in order to be able to be used as an anode according to the invention. Other materials that can be used to form the shaped insoluble anodes of the invention include copper-silicon alloys, magnetite, and cast iron alloys. Shaped anodes according to the invention can be manufactured according to known methods, for example by casting or rolling.

Die Kathode 22 ist in erster Linie eine starre, flache Platte aus einem Metall, wie Kupfer, Titan oder Edelstahl. Sie sollte genügend schwer sein, um sich in einer stetigen Position in der Elektrogewinnungszelle zu halten. An der Kathodenplatte 22 sind Bänder 28 angeklebt, um eine Schleife zu bilden, welche über die Kontaktstange 26 paßt. Naturgemäß können auch alle anderen bekannten Kathodentypen verwendet werden, solange sie sich stetig in der elektrolytischen Zelle halten.The cathode 22 is primarily a rigid, flat plate made from a metal such as copper, titanium, or stainless steel. she should be heavy enough to maintain a steady position in the electrowinning cell. On the cathode plate 22 ribbons 28 are adhered to form a loop which fits over contact rod 26. Naturally, everyone can other known types of cathodes can be used as long as they remain steady in the electrolytic cell.

In der Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform der geformten Anode gemäß der Erfindung gezeigt. Die Anode ^O besteht aus einer Platte k2 aus dem beschriebenen Material und ist mit einerIn FIG. 3 there is shown a further embodiment of the shaped anode according to the invention. The anode ^ O consists of a plate k2 made of the material described and is connected to a

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Kontaktstange 44 versehen. Der dritte unterste Teil d der Anoae 40 ist mit einer Reihe von in Abstand angeordneten kreisförmigen Löchern 46 versehen, um die Oberfläche dieses Teils der Anode zu erniedrigen. Die Löcher 46 verringern, durch Begrenzung des Stromflusses, wirksam den Weg des elektrischen Stromes von den Kanten der Löcher 46 zu einem Punkt, der der Mitte der Löcher 46 auf der Kathode diametral gegenüberliegt. Der gesteigerte Abstand zwischen den Kanten der Löcher 46 und der Kathode steigert den IR-Abfall durch die Lösung, wodurch die Stromdichte für den untersten dritten Teil der Kathode wirksam verringert wird. Diese Ausführungsform arbeitet zwar ganz gut, doch ist festzustellen, daß die Anode 42 in der Nachbarschaft der Löcher 46 eine relativ schnelle Korrosion erfährt, die auf die Stromkonzentrationen an diesen Kanten zurückzuführen ist. Eine derartige Korrosion ist nicht erwünscht, da die Korrosionsprodukte das fertige Kathodenprodukt verunreinigen können. Auch müsser· die Anoden häufig ersetzt werden, wodurch die Gesamtbetriebskosten erhöht werden.Contact rod 44 is provided. The third lowermost part d of the anoae 40 is arranged with a number of spaced apart circular holes 46 to lower the surface area of that part of the anode. Decrease the holes 46, by restricting the flow of current, effectively reducing the path of the electrical current from the edges of the holes 46 to a point, which is diametrically opposite the center of holes 46 on the cathode. The increased distance between the edges of the holes 46 and the cathode increases the IR drop through Solution, whereby the current density for the lowest third part of the cathode is effectively reduced. While this embodiment works quite well, it should be noted that the Anode 42 in the vicinity of the holes 46 experiences relatively rapid corrosion, which affects the current concentrations is due to these edges. Such corrosion is undesirable because the corrosion products are the finished cathode product can contaminate. Also, the anodes must be replaced frequently, increasing the total cost of ownership will.

Eine weitere Ausführungsform der geformten Anode gemäß der Erfindung ist in Figur 4 gezeigt. Die Anode 50 besteht aus einer Platte 52, die aus dem beschriebenen Material hergestellt ist. Die Anode 50 ist weiterhin mit einer Kontaktstange 54 aus einem leitenden Material, z.B. Kupfer, versehen. Der dritte unterste Teil e der Anode 50 ist in abgestuften Intervallen mit elektrisch isolierenden Streifen 56 bedeckt. Die isolierenden Streifen 56 wirken im wesentlichen in der gleichen Weise wie die Löcher 46 in der Anode 40 der Figur j. Die Bedeckung bzw. Maskierung stellt eine wirksame Möglichkeit ci&r, die Arbeitsfläche der Anode zu vermindern, um die Stromdichte in den untersten Teilen der Kathode wirksam zu verringern,, Obgleich die abgedeckten Anoden keiner raschen Zerstörung durch Korrosion unterworfen sind, wie es bei den Anoden der Figur 3 der Fall ist, sollte doch die Abdeckung untersucht und erfor-Another embodiment of the shaped anode according to the invention is shown in FIG. The anode 50 consists of a plate 52 made of the material described. The anode 50 is furthermore provided with a contact rod 54 made of a conductive material, for example copper. The third lowermost part e of the anode 50 is covered with electrically insulating strips 56 at graduated intervals. The insulating strips 56 act in much the same way as the holes 46 in the anode 40 of Figure j. The covering or masking provides an effective way of reducing the working area of the anode in order to effectively reduce the current density in the lowest parts of the cathode, although the covered anodes are not subject to rapid destruction by corrosion, as is the case with the anodes of FIG Figure 3 is the case, the cover should be examined and required

209818/nKRA o,_{r Λ1},209818 / nKRA o, _{r Λ1} ,

BAD ORiQiNALBAD ORiQiNAL

derlichenfalls repariert werden» Es könnte darauf hingewiesen werden, daß der vertikale Querschnitt der beiden in Figuren 3 und k gezeigten Anoden im allgemeinen in der Gestalt rechteckig ist, da die Löcher 46 der Figur 3 und die Abdeckungen 56 in der Figur 4 die Notwendigkeit für eine Variierung des Querschnitts der in den Figuren 3 und 4 beschriebenen Anoden eliminieren, wobei weiterhin das Gewicht der Anode verringert wird und die Herstellung der Anodenplatten 42 und 52 vereinfacht wird.repaired if necessary. It might be pointed out that the vertical cross-section of the two anodes shown in Figures 3 and k is generally rectangular in shape since the holes 46 in Figure 3 and the covers 56 in Figure 4 require a Eliminate variation in the cross section of the anodes described in Figures 3 and 4, further reducing the weight of the anode and simplifying the manufacture of the anode plates 42 and 52.

Wie bereits zum Ausdruck gebracht, kann die Verringerung der Stromdichte in den untersten Teilen der Anode durch die Verwendung von besonderen Materialien in der Anode bewerkstelligt werden. Diese Ausführungsform der Erfindung ißt in Figur 5 gezeigt, worin die Anode 60 aus einer Platte 62 aus gedehntem Titan-Maschennetz besteht. Die Platte 62 ist auf eine Kontaktstange 64 montiert, um dazwischen eine gute elektrische Leitfähigkeit zu ergeben. Zur Versteifung der Platte 62 und zur Verteilung des Stromes ist die Anode mit Titan-Trägern 66 ausgestattet. Es ist bekannt, daß Titan in sauren Elektrolyten anodisch oxydiert wird, wodurch eine stark passive und elektrisch widerstandsfähige Oxidschicht gebildet wird, die nur bei Potentialen von mehr als 20 V abbricht. Bei diesem Potential löst sich aber metallisches Titan in dem Elektrolyten auf. Ea ist daher vorteilhaft, die Titan-Maschenplatte 62 mit einem Edelmetall, wie Platin, zu beschichten. Die Dicke des Edelmetallüberzugs wird so dünn wie möglich gehalten, um Kapitalausgaben zu erniedrigen, jedoch ausreichend hoch gewählt, um die Oxydation des Titan-Netzes zu verhindern und um elektrisch leitfähige Oberflächen zu liefern. Die Titan-Träger 66 müssen nicht mit einem Edelmetall beschichtet werden, da ihre Funktion darin liegt, die Platte 62 zu verfestigen und den Strom zu verteilen. Wenn die Bänder 66 an der Platte 62 befestigt sind, dann ist ein elektrischer Kontakt gewährleistet und dieser elektrische Kontakt wird durch den an der Anode freigesetzten Sauerstoff nicht zerstörteAs already stated, the reduction of the current density in the lowest parts of the anode can be achieved by using be accomplished by special materials in the anode. This embodiment of the invention is shown in Figure 5, wherein the anode 60 consists of a plate 62 of expanded titanium mesh. The plate 62 is on a contact rod 64 mounted to ensure good electrical conductivity in between to surrender. The anode is equipped with titanium supports 66 to stiffen the plate 62 and to distribute the current. It is known that titanium is anodically oxidized in acidic electrolytes, creating a highly passive and electrical Resistant oxide layer is formed, which only breaks off at potentials of more than 20 V. With this potential however, metallic titanium dissolves in the electrolyte. Ea is therefore advantageous to the titanium mesh plate 62 with a noble metal, like platinum, to be coated. The thickness of the precious metal coating is kept as thin as possible to avoid capital expenditures to lower, but chosen to be sufficiently high to prevent oxidation of the titanium network and to make it electrically conductive To deliver surfaces. The titanium carriers 66 do not have to be coated with a noble metal, since their function is therein is to solidify the plate 62 and distribute the flow. If the straps 66 are attached to the plate 62 then is an electrical contact is guaranteed and this electrical contact is made by the oxygen released at the anode not destroyed

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209818/05 54209818/05 54

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Figur 6 gezeigt. Die Elektrogewinnungszelle 70 umfaßt einen geeigneten Tank 72, der den Elektrolyten 7^ aufnimmt, eine vertikal angeordnete Kathode 76, die an eine Stromquelle durch eine Kontaktstange 78 angeschlossen ist, eine Anode 80 (die, wie in Figur 6 gezeigt, gegebenenfalls leicht verjüngt sein kann, aber nicht in dem Ausmaß der Figur 2), die durch eine Kontaktstange 82 mit einer Stromquelle verbunden ist, und ein multiperforiertes Diaphragma 84, das aus einem geeigneten, nicht-leitenden Material, wie Polyäthylen oder Polyvinylchlorid, hergestellt sein kann. Das multiperforierte Diaphragma 84 erniedrigt wirksam die Stromdichte an der Kathode 76, indem der Stromfluß durch den Elektrolyten begrenzt wird. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da - obgleich sie einer Abdeckung der Anode gleichkommt - die Proble-. me ausschaltet, die mit einem Abziehen der Abdeckungsmaterialien von der Anode verbunden sind.Another embodiment of the present invention is shown in FIG. The electrowinning cell 70 includes a suitable tank 72, which holds the electrolyte 7 ^, a vertically disposed cathode 76 connected to a power source through a contact rod 78, an anode 80 (which, as shown in Figure 6, may optionally be tapered slightly, but not to the extent of Figure 2), the is connected by a contact rod 82 to a power source, and a multi-perforated diaphragm 84, which consists of a suitable, non-conductive material, such as polyethylene or polyvinyl chloride, can be made. The multi-perforated Diaphragm 84 effectively lowers the current density at the cathode 76 by limiting the flow of current through the electrolyte. This embodiment is particularly advantageous, although it is equivalent to covering the anode - the problem. me turns off that with a peel of the covering materials connected by the anode.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, ein oberflächenaktives Mittel in den Elektrolyten einzuarbeiten, um die Hührwirkung der an der Anode freigesetzten Gase zu verstärken. Das oberflächenaktive Mittel bzw. das Netzmittel kann in Mengen bis zu etwa 500 ppm oder sogar mehr zugesetzt werden, obgleich sich keine weiteren Vorteile ergeben, wenn mehr als 500 ppm verwendet werden, und irgendwelche Vorteile durch die Kosten für OxydationsVerluste des Netzmittels wieder zunichte gemacht werden. Eine verstärkt· Rührung, di· sich durch eine glattere Kathodenabacheidung ausweist, wird bei Netzmittelzugaben schon von etwa 1 ppm beobachtet. Bei eolch niedrigen Konzentrationen wird die vollkommene Verstärkung des Rührens durch die freigesetzten Gase an der Anode jedoch nicht erhalten und Verluste des Netznittels durch Oxydation oder Verflüchtigung schmälern rasch irgendwelche Vorteile, die durch die Verwendung eines Netzmittels erhalten werden. Zn den meisten Fällen wird das Netzmittel dem Elektrolyten in Mengen zwischen etwa 10 ppm und 50 ppm zugesetzt. Ee kann jedes belie-An advantageous embodiment of the invention provides for a surface-active agent to be incorporated into the electrolyte, to increase the holding effect of the gases released at the anode. The surfactant or the wetting agent can be added in amounts up to about 500 ppm or even more, although there are no other advantages, if more than 500 ppm are used and any benefit from the cost of oxidation loss of the wetting agent to be undone again. Increased agitation, which is evidenced by a smoother cathode coating, is achieved with Wetting agent additions already observed from about 1 ppm. At eolch low concentrations will be the perfect enhancement However, the stirring is not maintained by the gases released at the anode and the wetting agent is lost through oxidation or volatilization quickly detracts from any benefits obtained from the use of a wetting agent. Zn the In most cases, the wetting agent is added to the electrolyte in amounts between about 10 ppm and 50 ppm. Ee can be any

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BAC GFu3;f\iÄLBAC GFu3; f \ iÄL

bige Netzmittel verwendet werden, das bei den Betriebsbedingungen chemisch und physikalisch stabil ist und das in dem Elektrolyten löslich ist. Beispiele für geeignete Netzmittel sind die Natriumsalze von dodecylierten Oxydibenzoldisulfonaten, dodecylierte Oxydibenzoldisulfonsäuren, Natrium-N-alkylcarboxysulfosticeinat und Natriumalkylsulfosuccinat.good wetting agent can be used, which is chemically and physically stable under the operating conditions and which in is soluble in the electrolyte. Examples of suitable wetting agents are the sodium salts of dodecylated oxydibenzene disulfonates, dodecylated oxydibenzenesulfonic acids, sodium N-alkyl carboxysulfosticeinate and sodium alkyl sulfosuccinate.

Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert.The invention is illustrated in the examples. Beispiel 1example 1

Eine geformte Anode mit einer Breite von 81,3 cm (32 Inches) und einer Länge von 109 cm (43 inches) mit dem Querschnitt gemäß den Figuren 1 und 2 wurde aus einer Bleilegierung gegossen, die 6% Antimon enthielt. Die Anode wurde in einen Elektrolyten eingetaucht, der 60 g/l Kupfer, 4 g/l Nickel, 1 g/l Kobalt, 5 g/l Eisen, 1 g/l Arsen, 20 ppm dodecylierte Oxydibenzoldisulfonsäure und 145 g/l freie Schwefelsäure enthielt. Der Abstand von einer Kupfer-Ausgangsplatte betrug von Mitte zu Mitte 5,08 cm (2 inches).A molded anode 81.3 cm (32 inches) wide by 109 cm (43 inches) long with the cross-section shown in Figures 1 and 2 was cast from a lead alloy containing 6% antimony. The anode was immersed in an electrolyte containing 60 g / l copper, 4 g / l nickel, 1 g / l cobalt, 5 g / l iron, 1 g / l arsenic, 20 ppm dodecylated oxydibenzenedisulfonic acid and 145 g / l free sulfuric acid contained. The center-to-center distance from a copper parent plate was 2 inches.

Die Zelle wurde mit einer durchschnittlichen kathodischen Stromdichte von 31 A pro 0,09 m und bei einer Zellspannung von 2,0 V betrieben. Die lokalen Stromdichten für das oberste Drittel der Kathode waren 36 A/0,09 n»² und 26 A/0,09 m² für das untere Drittel. Die Kathodenplatte war sehr glatt und von tiefen Streifen und Knoten frei.The cell was operated with an average cathodic current density of 31 amps per 0.09 m and a cell voltage of 2.0 volts. The local current densities for the top third of the cathode were 36 A / 0.09 n » ² and 26 A / 0.09 m ² for the lower third. The cathode plate was very smooth and free of deep streaks and knots.

Zu Vergleiohtsweoken wurde ein Vergleiehevereuch bei entsprechenden Bedingungen. Bit der gleichen Stromdichte, de» gleichen Elektrolyten und der gleichen Temperatur, doch unter Verwendung einer herköeelioben Anode durchgeführt. Dl··· stellte eine Platte aus einer Bleilegierung Bit 6% Antimon einer DIkke von 1,27 cm (1/2 inch) und einer Breite von 81,3 cm (32 inches) und einer Tiefe von 109 cm (43 inches) dar. As Boden-A Verleheveruch became to Verleiohtsweoken with appropriate conditions. Bit of the same current density, the same electrolyte, and the same temperature, but carried out using a traditional anode. Dl · ·· was a 6% antimony lead alloy plate, 1.27 cm (1/2 inch) thick, 81.3 cm (32 inches) wide and 109 cm (43 inches) deep . As ground

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drittel der Kupfer-Kathode wurden tiefe Streifen, eine allgemeine Rauhigkeit und eine Knotenbildung beobachtet. Mit einer herkömmlichen Anode beträgt die maximale kathodische Stromdichte, die bei Gewährleistung einer annehmbaren Kathode verwendet werden kann, 26 A/0,09 m . Bei Vervrendung einer erfindungsgemäßen Anode kann daher die Produktivität einer herkömmlichen elektrolytischen Zelle um etwa 20j< erhöht werden, ohne daß eine unabhängige Durchmischung, höhere Temperaturen oder erhöhte Konzentrationen zur Anwendung kommen müssen. deep streaks, general roughness, and knot formation were observed on third of the copper cathode. With For a conventional anode, the maximum cathodic current density is that which can be achieved while maintaining an acceptable cathode can be used, 26 A / 0.09 m. When using a Anode according to the invention can therefore reduce the productivity of a conventional electrolytic cell by about 20j < can be increased without independent mixing, higher temperatures or increased concentrations having to be used.

Example 2

Es wurde eine Anode gemäß Figur 3 aus einer 0,64 cm (1/4 inch) dicken Platte einer Bleilegierung mit d% Antimon hergestellt. Die Breite betrug 81,3 cm (32 inches) und die Tiefe 109 cm (43 inches). Die Platte wurde auf eine Kupfer-Kontaktstange montiert. Das Bodendrittel der Platte war mit einer Reihe von gestaffelten Löchern mit einem Durchmesser von 5»O8 cm (2 inches) versehen. Diese waren im Abstand von 7,62 cm (3 inches) von Mitte zu Mitte angeordnet, wodurch die Fläche des unteren Drittels der Anode um ungefähr yvf» vermindert wurde. Diese Anode wurde zusammen mit einer Ausgangsplatte in einen Kupfersulfat-Elektrolyten mit der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 und der gleichen Temperatur eingetaucht, wodurch eine elektrolytische Zelle gebildet wurde.An anode according to Figure 3 was made from a 0.64 cm (1/4 inch) thick plate of a lead alloy with d% antimony. The width was 81.3 cm (32 inches) and the depth 109 cm (43 inches). The plate was mounted on a copper contact rod. The bottom third of the plate was provided with a series of staggered holes 5 »O8 cm (2 inches) in diameter. These were spaced 3 inches from center to center, reducing the area of the lower third of the anode by approximately yvf » . This anode together with a starting plate was immersed in a copper sulfate electrolyte having the same composition as in Example 1 and the same temperature, thereby forming an electrolytic cell.

Die Zelle wurde mit einer durchschnittlichen Kathodenstromdichte von 28 A/0,09 m bei einer Zellspannung von 2,Ij? V betrieben. Die lokalen Kathodenstromdichten betrugen 30 A/ 0,09 m² für den oberen Teil der Kathode und 26 A/0,09 m² fü den Boden.The cell was operated with an average cathode current density of 28 A / 0.09 m at a cell voltage of 2. Ij? V operated. The local cathode current densities were 30 A / 0.09 m ² for the upper part of the cathode and 26 A / 0.09 m ² for the bottom.

Die Dicke der kathodischen Kupfer-Platte war den lokalen Kathodenstromdichten ungefähr proportional und die Platte warThe thickness of the cathodic copper plate was the local cathodic current densities roughly proportional and the plate was

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im wesentlichen glatt und von Knötchen und tiefen Streifen, selbst im Bodendrittel, frei.essentially smooth and free of nodules and deep streaks, even in the bottom third.

Example 3

Aus einem 1,5-fach expandierten Titan-Netz mit 1,27 cm (0,5 inch) mit einer Breite von 81,3 em (32 inch) und einer Tiefe von Io9 cm (^3 inch) wurde eine Anode gemäß Figur 5 hergestellt. Diese wurde mit vier Verstärkungen versehen, sowie mit Stromverteilungs-Titan-Bändern, die von der Kontaktstange nach unten zum Bodenende der Anode liefen, so daß die Anodenstruktur einen elektrischen Widerstand von 6,1 χ 10 Ohm von der Kontaktstange zu dem Bodenende hatte. Die Anode war mit Ausnahme der Stromleitungsbänder mit einer Überzugsschicht aus Platin mit einer Stärke von 1 u plattiert. Die Anode wurde in einer herkömmlichen Elektrogewinnungszelle mit einem Kupfersulfat-Elektrolyten der gleichen Zusammensetzung und der gleichen Temperatur wie in Beispiel 1 verwendet.From a 1.5-fold expanded titanium mesh with 1.27 cm (0.5 inch) with a width of 81.3 em (32 inches) and a depth of Io9 cm (^ 3 inches) an anode according to Figure 5 was made. This was provided with four reinforcements, as well as with power distribution titanium strips that from the contact rod down to the bottom end of the anode so that the anode structure has an electrical resistance of 6.1 χ 10 ohms from the contact bar to the bottom end. The anode was coated with a coating except for the conduction tapes Plated from platinum with a thickness of 1 u. The anode was in a conventional electrowinning cell with a copper sulfate electrolyte of the same composition and the same temperature as in Example 1 was used.

Der Elektrolyt wurde auf einer Temperatur von 50⁰C gehalten und es wurde eine durchschnittliche kathodische Stromdichte von 28 A/0,09 m bei einer Zellspannung von 2,2 V auf die in den Elektrolyten eingetauchte Anode und Kathode angelegt. Die lokalen Kathodenstromdichtewerte nahmen allmählich von 32 A/0,09 m² an der Oberseite der Kathode auf 25 A/0,09 m² am Boden ab. Die Dicke der Kathoden-Kupfer-Platte nahm ungefähr im gleichen Verhältnis wie die lokalen Stromdichten ab. Die Kathode war im wesentlichen glatt und gleichförmig, und zwar selbst im Bodenteil, wo bei einer herkömmlichen Anode bei den gleichen Bedingungen eine erhebliche Rauhigkeit und ein Knotenwachstum festzustellen ist. Bei einer herkömmlichen Anode würde eine durchschnittliche Stromdichte von 25 A/0,09 m verwendet werden, da bei diesem Wert der Stromdichte die Konzentrationspolarisation zuerst am Boden der Kathode in Abwesenheit einer Durchbewegung beobachtet werden würde. Durch dieThe electrolyte was kept at a temperature of 50 ^° C. and an average cathodic current density of 28 A / 0.09 m at a cell voltage of 2.2 V was applied to the anode and cathode immersed in the electrolyte. The local cathode current density values gradually decreased from 32 A / 0.09 m ² at the top of the cathode to 25 A / 0.09 m ² at the bottom. The thickness of the cathode copper plate decreased approximately in the same proportion as the local current densities. The cathode was essentially smooth and uniform, even in the bottom portion, where a conventional anode shows considerable roughness and nodule growth under the same conditions. For a conventional anode, an average current density of 25 amps / 0.09 m would be used because at this value of current density the concentration polarization would first be observed at the bottom of the cathode in the absence of agitation. Through the

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Verwendung der erfindungsgemäßen Anode kann daher die Produktivität einer elektrolytischen Zelle, die ein Titan-Netz enthält, um lk% gesteigert werden, ohne daß es notwendig ist, durchzubewegen oder die Temperatur oder die Konzentration der Lösung zu erhöhen.Using the anode of the present invention, therefore, the productivity of an electrolytic cell containing a titanium mesh can be increased by 1k% without the need to agitate or increase the temperature or the concentration of the solution.

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Claims

2ΗΑ29Ί claims

1. Process for the electrowinning of non-ferrous metals by electrical deposition from an electrolyte a vertical cathode which is arranged adjacent to a vertical, insoluble anode, characterized in that the cathode current density with increased Depth into the electrolyte is reduced so as to exceed the cathode current density limit at any given depth to prevent.

2. The method according to claim 1, characterized in that the electrical resistance of the current path increases with depth from the anode to the cathode.

3ο method according to claim 2, characterized in that the effective distance between the anode and the cathode increases with depth.

^. Method according to claim 2, characterized in that the effective area of the anode with the Depth decreases.

5. The method according to any one of claims 1 to k, characterized in that the gas released at the anode moves the electrolyte at the cathode more effectively with decreasing depth.

6. The method according to claim 5 »characterized in that the electrolyte is a wetting agent in in an amount sufficient to increase the agitation of the anode gases.

7. Vertical anode construction for use adjacent a vertical cathode in the method of claim 1;

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characterized in that the lower part of the anode is designed to match the current path in the electrolyte opposes an increased resistance to the cathode.

8. anode construction according to claim 7, characterized in that the anode at least in the lower Part is tapered inwards.

9. anode construction according to claim 7, characterized in that the anode has a lower part which is perforated or covered with an insulating material.

10. Anode construction according to claim 7, characterized in that the lower part of the anode of surrounded by a perforated, electrically non-conductive diaphragm.

11. Anode construction according to claim 7, characterized in that the anode is made of expanded titanium mesh is formed, which is coated with platinum.

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