DE3005795C2 - Beschichtete Metallanode zur elektrolytischen Gewinnung von Metallen - Google Patents
Beschichtete Metallanode zur elektrolytischen Gewinnung von MetallenInfo
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- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
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Description
a) die Stäbe (4) mit ihrem einen stirnseitigen Ende an die Stromzuleitungsschiene (3) anschließen
und sowohl die elektrische als auch die mechanische Verbindung der Stäbe (4) mit der Stromzuleitungsschiene
(3) über mindestens einen parallel zur letzteren verlaufenden Verbindungsstreifen
(6) erfolgt, dessen einer Randbereich mit der Stromzuleitungsschiene (3) und dessen anderer Randbereich mit den Stäben (4)
verbunden ist und
b) die Stäbe eine Breite von 0,5 bis 2,5 mm und eine Tiefe von 5 bis 25 mm aufweisen und das
Verhältnis der Breite B eines jeden Stabes (4) zum Mittenabstand zweier benachbarter Stäbe
(4) 1 :4 bis 1 :6 beträgt und
c) daß die Gesamtoberfläche FA der Stäbe (4) und
die von der Gesamtanordnung der Stäbe (4) eingenommene Fläche Fp der Beziehung
6 > Fa : Fp > 2 genügt
2. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten der Stromzuleitungsschiene
(3) bzw. der Stäbe (4) je ein Verbindungsstreifen (6) angeordnet ist.
3. Anode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsstreifen (6) an
der Stromzuleitungsschiene (3) mittels Schraubenverbindungen (7a, Tb) befestigt ist.
4. Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (4) an dem Verbindungsstreifen
(6) mittels Punktschweißung befestigt sind.
5. Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (4) durch mehrere
Querstäbe (9) miteinander verbunden sind.
6. Anode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderfolgenden Querstäbe (9) abwechselnd
auf der einer, und auf der anderen Seite der Stäbe (4) angeordnet sind.
7. Anode nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querstab (9) an den Stäben (4)
mittels Punktschweißung befestigt ist.
Die Erfindung betrifft eine beschichtete Metallanode zur elektrolytischen Gewinnung von Metallen, deren
arbeitende Fläche durch in einer Ebene im Abstand voneinander und parallel zueinander angeordnete Stäbe
dargestellt ist, die mit einer Stromzuleitungsschiene elektrisch verbunden sind, gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
Metallanoden sollen auf dem Gebiet der elektrolytischen Gewinnung von Metallen, insbesondere Nicht-Eisen-Metallen,
aus Säurelösungen, die das zu gewinnende Metall enthalten, Anoden aus Blei oder Bleilegierungen
ersetzen. Der Kern dieser Metallanoden besteht aus einem Ventilmetall, wie z.B. Titan, während die Beschichtung
z. B. aus Platin oder Platinoxid gebildet ist Der wesentliche Vorteil der angesprochenen Metallanöden
besteht in der Einsparung elektrischer Energie gegenüber den herkömmlichen Blei- oder Graphitanoden.
Die Energieersparnk resultiert aus der mit Metallanoden erzielbaren größeren Oberfläche, der hohen
Aktivität der Beschichtung und der Formstabilität, die
eine beträchtliche Erniedrigung der Anodenspannung ermöglichen. Eine weitere Betriebseinsparung wird bei
Metallanoden dadurch erreicht, daß die Reinigung und Neutralisation des Elektrolyten erleichtert wird, da die
Beschichtung der Metallanoden durch Cl-, NO3- oder freies H2SO4 nicht zerstört wird. Eine zusätzliche Kostenersparnis
resultiert daraus, daß bei der Verwendung von Metallanoden der Elektrolyt nicht mit teuren Zusätzen,
z. B. Kobalt, versetzt werden muß, wie dies bei der Verwendung von Bleianoden erforderlich ist Ferner
entfällt die bei Bleianoden nicht zu verhindernde Verschmutzung des Elektrolyten und des gewonnenen Metalls
durch Blei. Schließlich erlauben die Metallanoden eine Erhöhung der Stromdichte und damit der Produktivität.
Bei einer bekannten Metallanode der vorausgesetzten Art (DE-OS 24 04 167) wird die arbeitende Fläche
durch in der Vertikalebene im Abstand voneinander und parallel zueinander, vertikal angeordnete Stäbe dargestellt.
Die wesentlichste Auslegung dieser bekannten Anode besteht darin, daß die der Kathode gegenüberstehende
Anodenfläche 1,5 bis 20mal kleiner ist als die gegenüberliegende Kathodenoberfläche und die Anode
bei einer Stromdichte betrieben wird, die 1,5 bis 20mal größer ist als die Kathodenstromdichte. Dadurch soll
angeblich auf wirtschaftliche Weise eine relativ reine Metallabscheidung der gewünschten kristallinen Struktur
und Reinheit auf den Kathoden erhalten werden. Die Wirtschaftlichkeit, mit der die bekannte Anode arbeiten
soll, besteht ersichtlich darin, daß aufgrund der gegenüber der Kathode reduzierten Fläche der Anode der
Materialverbrauch für die Herstellung der Anode erniedrigt und damit teurer Werkstoff eingespart wird.
Die Kostenreduzierung bei der Herstellung wird allerdings durch erhebliche Nachteile erkauft.
Die in bezug auf die Kathode erheblich verkleinerte Fläche der bekannten Anode und die hierdurch bedingte
Notwendigkeit des Arbeitens mit hohen Stromdichten führen dazu, daß der Verlauf und die Gleichmäßigkeit
der Strompfade in der Zelle nur schwer beherrschbar sind. Eine ungleichmäßige Verteilung und ein nicht
genau vorhersehbarer Verlauf der Strompfade führen aber zu einer ungleichmäßigen Ablagerung des abgeschiedenen
Metalls an der Kathode.
Nachdem die bekannte Anode mit einer hohen Stromdichte arbeitet, ist der anodische Anteil der Zellenspannung
hoch. Dies bedingt als wesentlichen Nachteil einen hohen Energiebedarf für die mit einer derartigen
Anode ausgestatteten Zelle.
Die große Stromdichte und der verkleinerte Leiterquerschnitt der bekannten Anode aufgrund der verkleinerten
Fläche und damit des kleinen Volumens bedingen einen großen inneren Ohmschen Spannungsabfall
mit der Folge einer weiteren Erhöhung der notwendigen elektrischen Energie. Um diesen Nachteil zu beheben,
benötigt die bekannte Anode mehrere und kompliziert aufgebaute und geführte Stromzuleitungsschienen,
die die Konstruktion erheblich verteuern.
Bei der bekannten Anode sind die Stäbe durch sin Rundprofil gebildet, d.h. sie besitzen kreisförmigen
Querschnitt Dadurch liegt ein beträchtlicher Teil der Oberfläche der Stäbe, die die aktive Beschichtung trägt
aus der Sicht der Kaihode im Stromschatten. Dieser Anteil der Oberfläche der Stäbe trägt wenig zur arbeitenden
Fläche der Anode bei. Dadurch besitzt die bekannte Anode nur einen geringen Wirkungsgrad, aufgrund
der erniedrigten Ausnutzung der Beschichtung, d. h. der arbeitenden Fläche der Anode.
Darüber hinaus weist die bekannte Anode den Nachteil
auf, daß die empfindliche und teure Beschichtung auf den Rundstäben relativ frei zugänglich liegt mit der Folge,
daß die Beschichtung leicht auf mechanische Weise, z. B. beim Ein- bzw. Ausbau der Anode bzw. der Kathode,
zerstört werden kann.
Bei der Montage und Demontage der bekannten Anode wirken sich auch die erforderlichen Stromzuleitungsschienen,
die teils parallel, teils senkrecht zu den Stäben verlaufen, nachteilig aus, da sie die Breite der
Konstruktion vergrößern, so daß die Gefahr der Beschädigung sowohl der Anode als auch der Kathode
beim Herausziehen z. B. der Anode aus der Zelle erhöht wird.
Bei der bekannten Anode sind ferner keine ausreichenden Maßnahmen getroffen, eine starre Stabkonstruktion
zu bilden, so daß nicht auszuschließen ist daß sich die Stäbe aus der Anordnungsebene herauswölben
mit der Folge einer Berührung der Kathode und damit eines Kurzschlusses.
Aus der US-PS 40 13 525 ist eine elektrolytische Zelle bekann», bei welcher überwiegend Anoden verwendet
wer .i, welche aus Platten bestehen, an welchen lamellenartige
Stäbe über Verbindungsstege an ihrer einen Schmalseite angelötet sind. Eines der Ausführungsbeispiele
zeigt lamellenförmige Stäbe, welche an ihren beiden Enden im wesentlichen mittig Nuten aufweisen,
über welche die Lamellen auf die durch die Nuten hindurchgeführten Schienen festgehalten werden. Dabei ist
eine der beiden Schienen an der Grundplatte der Zelle festgeschweißt. Der Kontakt zwischen Schiene und
Stab findet nur an einem relativ geringen Teil der Stirnfläche der Stäbe statt. Dadurch sind nur relativ geringe
Kontaktzonen vorhanden, wodurch die gewünschten Werte der Stromdichte bzw. Strombelastung und damit
ein geringer Spannungsabfall in der Kontaktzone nicht gesichert sind. Über die Befestigungsart der Stäbe an
der Schiene ist nichts ausgesagt. Eine Austauschbarkeit mit Anoden bereits vorhandener Zellen scheint jedoch
hier nicht möglich, vor allem da bei der hier gezeigten Zellenart die Stromleitungsschienen nicht mitsamt den
daran befestigten Stäben einzeln der Zelle entnommen werden können.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine beschichtete Metallanode der vorausgesetzten Art zu
schaffen, die einen allen Anforderungen gerecht werdenden Kompromiß zwischen einem materialsparenden
Aufbau einerseits und einem Betrieb bei akzeptabler Stromdichte andererseits verwirklicht und bei einfachem,
konstruktivem Aufbau ein energiesparendes Abscheiden von Metall mit hoher Reinheit an der gegengeordneten
Kathode ermöglicht Des weiteren soll eine einfache Austauschbarkeit erreicht werden, derart, daß
die Anoden möglichst unter Verwendung der vorhandenen Stromzuleitungsschienen anstelle anderer Anoden,
beispielsweise Bleianoden, in bereits vorhandene Zellen eingesetzt werden können.
Diese Aufgabe wird bei einer beschichteten Metallanode der vorausgesetzten Art dadurch gelöst daß die Stäbe mit ihrem einen stirnseitigen Ende an die Stromzuleitungsschiene anschließen und sowohl die elektrische als auch die mechanische Verbindung der Stäbe mit der Stromzuleitungsschiene über mindestens einen paris allel zu ihr verlaufenden Verbindungsstreifen erfolgt dessen einer Randbereich mit der Stromzuleitungsschiene und dessen anderer Randbereich mit den Stäben verbunden ist Wesentlich ist auch, daß die Stäbe eine Breite von 0,5 bis 2,5 mm und eine Tiefe von 5 bis 25 mm aufweisen und das Verhältnis der Breite eines jeden Stabes zum Mittenabstand zweier benachbarter Stäbe 1 :4 bis 1 :6 beträgt Auch genügt die Gesamtoberfläche Fa der Stäbe und die von der Gesamtanordnung der Stäbe eingenommene Fläche Fp der Beziehung 6>Fa:Fp>2.
Diese Aufgabe wird bei einer beschichteten Metallanode der vorausgesetzten Art dadurch gelöst daß die Stäbe mit ihrem einen stirnseitigen Ende an die Stromzuleitungsschiene anschließen und sowohl die elektrische als auch die mechanische Verbindung der Stäbe mit der Stromzuleitungsschiene über mindestens einen paris allel zu ihr verlaufenden Verbindungsstreifen erfolgt dessen einer Randbereich mit der Stromzuleitungsschiene und dessen anderer Randbereich mit den Stäben verbunden ist Wesentlich ist auch, daß die Stäbe eine Breite von 0,5 bis 2,5 mm und eine Tiefe von 5 bis 25 mm aufweisen und das Verhältnis der Breite eines jeden Stabes zum Mittenabstand zweier benachbarter Stäbe 1 :4 bis 1 :6 beträgt Auch genügt die Gesamtoberfläche Fa der Stäbe und die von der Gesamtanordnung der Stäbe eingenommene Fläche Fp der Beziehung 6>Fa:Fp>2.
Die erfindungsgemäße Lösung stellt eine Anode zur Verfügung, die einerseits eine große arbeitende Fläche
bietet und trotzdem andererseits mit möglichst kleinem Materialeinsatz hergestellt werden kann. Die große arbeitende
Fläche erlaubt einen Betrieb der erfindungsgemäßen Anode bei relativ geringen Stromdichten selbst
bei großer Strombeaufschlagung. Dies gewährleistet eine energiesparende Abscheidung des gewünschten Metalls
mit großer Reinheit an der Kathode. Die Energieeinsparung wird in erster Linie erreicht durch die gegenüber
den-bekannten Lösungen erhaltene Erniedrigung des anodischen Anteils der Zellenspannung.
Die große Oberfläche der erfindungsgemäßen Anode führt auch zu einem großen Leiter-Gesamtquerschnitt
der Stäbe und bedingt damit nur einen relativ kleinen inneren Spannungsabfall des elektrischen Stroms beim
Durchfließen der Stäbe von der Stromzuleitungsschiene bis zu den davon entfernten Enden der Stäbe. Aufgrund
dessen sind neben der Haupt-Stromzuleitungsschiene keine weiteren Stromzuleitungsschienen erforderlich,
wodurch die erfindungsgemäße Anodenkonstruktion nicht nur relativ klein gebaut, sondern auch Material
und damit Herstellungskosten gespart werden.
Bei der erfindungsgemäßen Anode sind die Stäbe in üblicher Weise vertikal angeordnet. Die von den Stäben
eingenommene Fläche entspricht in etwa der der Anode zugewandten Oberfläche der Kathode. Gerade durch
die letztgenannte Maßgabe ergibt sich eine gleichmäßige und gut kontrollierbare Verteilung der Strompfade
zwischen Anode und Kathode.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anode besteht darin, daß die Stäbe einen im wesentlichen
rechteckigen Querschnitt besitzen und derart angeordnet sind, daß die größere Erstreckung des Querschnitts
der Stäbe senkrecht zu der von den Stäben eingenommenen Anordnungsebene verläuft.
Durch diese Maßnahme liegt ein großer Anteil der arbeitenden Fläche der Anode, d. h. der Stäbe bzw. deren
Beschichtung senkrecht zur Anordnungsebene der Stäbe der Anode bzw. der der Anode zugewandten
Oberfläche der Kathode. Hierdurch werden eine Reihe von Vorteilen erreicht. Ein Vorteil besteht darin, daß der
Anteil der arbeitenden Fläche, der aus der Sicht der
Kathode im Stromschatten liegt, relativ klein ist. Dadurch ergibt sich schon geometrisch eine große wirksame
Fläche. Dies bedingt eine optimale Ausnutzung der Beschichtung und damit eine sehr große physikalische
Oberfläche der erfindungsgemäßep. Anode. Darüber hinaus liegt ein großer Teil der Beschichtung, nämlich
der auf den zur Anordnungsebene der Anode senkrechten Flächen der Stäbe, vor einer mechanischen Zerstörung
geschützt, so daß sich nicht nur die erfindungsgemäße Anode problemlos ein- oder ausbauen, sondern
auch die Kathode ohne Schwierigkeiten aus der Zelle herausziehen und wieder einschieben läßt. Die erfindungsgemäße
Anodenstruktur vermindert darüber hinaus die Gefahr von Kurzschlüssen und mechanischen
Zerstörungen aufgrund eines Ansetzens von Dendriten auf der Kathodenobcrflächc.
Besonders vorteilhaft wirkt sich die erfindungsgemäße Dimensionierung der Stäbebreite 0,5 bis 2,5 mm und
Tiefe 5 bis 25 mm und das Verhältnis der Stabdimensionen zum Abstand zwischen den Stäben (1 :4 bis 1 :6)
aus. Diese Dimensionierung trägt nicht nur zur gewünschten Gestaltung der Flächenverhältnisse bei, sondern
erlaubt auch den Einsatz herkömmlicher Profile für die Stäbe und damit eine kostengünstige Konstruktion
und ferner eine praktikable Herstellung der Anode. Die besondere Beabstandung jeweils zweier benachbarter
Stäbe voneinander läßt zudem eine gute Zirkulation des Elektrolyten zwischen den Stäben zu.
Vorteile ergeben sich dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Anode die Stäbe mit der Stromzuleitungsschiene
in einer Ebene liegen, mit ihrem einen stirnseitigen Ende an die Stromzuleitungsschiene anschließen
und sowohl die elektrische als auch die mechanische Verbindung der Stäbe mit der Stromzuleitungsschiene
über mindestens einen parallel zur letzteren verlaufenden Verbindungsstreifen erfolgt, dessen einer
Randbereich mit der Stromzuieitungsschiene und dessen anderer Randbereich mit den Stäben verbunden ist.
Diese Lösung gewährleistet bei einer großen geometrischen Oberfläche nicht nur eine große mechanische Festigkeit
der erfindungsgemäßen Anode, sondern zugleich eine Ausgestaltung der elektrischen Verbindung
der Bauteile der erfindungsgemäßen Anode untereinander derart, daß an den Kontaktzonen die Stromdichte
bzw. Strombelastung stets zulässige Werte annimmt und damit der Spannungsabfall in den Kontaktzonen
auch bei langen Betriebszeiten gering ist. Die erzielte mechanische Festigkeit der erfindungsgemäßen Anode
erleichtert nicht nur deren Ein- und Ausbau, sondern verhindert auch die Gefahr von Kurzschlüssen aufgrund
eines Auswölbens der Anodenstruktur mit der Folge einer Berührung der Kathode.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform dieser Lösung besteht darin, daß auf beiden Seiten der Stromzuleitungsschiene
bzw. der Stäbe je ein Verbindungsstreifen angeordnet ist Durch diese Maßnahme kann
die Stromdichte in den Kontaktzonen zwischen den einzelnen Bauteilen der erfindungsgemäßen Anode besonders niedrig gehalten werden.
Es ist zweckmäßig, wenn der Verbindungsstreifen an
der Stromzuleitungsschiene mittels Schraubverbindungen befestigt ist Dadurch ergibt sich eine besonders
einfache Austauschbarkeit der erfindungsgemäßen Anodenanordnung. Es ist mit dieser Maßnahme ferner
möglich, die erfindungsgemäße Anode anstelle z. B. einer Bleianode unter Verwendung derselben Stromzuleitungsschiene in einer bereits vorgegebenen Zelle einzusetzen. Damit gestaltet sich ein Austausch der her
kömmlichen Bleianoden durch eine erfindungsgemäße beschichtete Metallanode besonders kostengünstig und
leicht.
Die Schraubverbindung ist erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß die Kontaktfläche zwischen dem bzw.
den Verbindungsstreifen und der Stromzuleitungsschiene so groß gewählt ist, daß die durch die Bohrungen der
Schraubverbindung verursachte Verkleinerung der Kontaktfläche sich im wesentlichen nicht auf die Stromdichte
bzw. der Strombelastung in der Kontaktfläche auswirkt.
Während die Verbindungsstreifen zweckmäßigerweise mit der Stromzuleitungsschiene verschraubt werden,
ist es von Vorteil, daß die Stäbe an dem Verbindungsstreifen mittels Punktschweißung befestigt sind. Dies
erlaubt eine besonders kostengünstige Verbindung der Stäbe mit dem Verbindungsstreifen.
Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit der erfindungsgemäßen Anodenstruktur ist es darüber hinaus
von Vorteil, daß die Stäbe durch mehrere Querstäbe miteinander verbunden sind. Hierzu trägt besonders bei,
wenn die aufeinanderfolgenden Querstäbe abwechselnd auf der einen und auf der anderen Seite der Stäbe angeordnet
sind. Dabei ist es zweckmäßig, daß der Querstab an den Stäben mittels Punktschweißung befestigt ist.
Die Querstäbe sollen dabei weitgehend in die Stabstruktur integriert sein, so daß sich keine hervorstehenden
Kanten bilden, die ein besonders schnelles Heranwachsen von Dentriten von der Kathode bedingen würden.
Fertigungstechnisch läßt sich dieses Ziel dadurch besonders einfach erreichen, daß die Querstäbe an ihren
nach außen liegenden Flächen abgeplattet werden, so daß diese Flächen nicht oder kaum über den Umriß der
Anodenstäbe hinausragen.
Der Kern der Stäbe besteht in bekannter Weise aus Ventilmetall, insbesondere Titan, während die Beschichtung
durch Platinmetall und/oder Platinmetalloxid und/ oder einem elektrisch-leitenden, nicht stöchiometrischen
Oxid und/oder einem unedlen Metall und/oder dessen Oxid und/oder Mischungen aus den genannten
Stoffen gebildet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen beschichteten Metalianode wird anhand der Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf die Anordnungsebene der erfindungsgemäßen Anode,
F i g. 2 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Anordnung parallel zur Anordnungsebene,
F i g. 3 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit III der F i g. 2, und
F i g. 4 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit IV der F ig. 1.
Wie sich aus der F i g. 1 ergibt, ist ein nur schematisch
dargestellter Zellentank mit 1 bezeichnet. Auf Lagerbocken
2 am öffnungsrand des Zellentanks 1 ist eine Stromzuleitungsschiene 3 gelagert, die über eine Kontaktschiene
5 an die Stromquelle angeschlossen ist Die Stromschiene 3 trägt eine Reihe von Stäben 4, die die
arbeitende Oberfläche der Anode darstellt Die Stäbe mit der Länge Ls besitzen einen rechteckigen Querschnitt
mit der Breite B und der Tiefe T. Dabei sind die Stäbe derart orientiert daß ihre Tiefe Γ senkrecht zur
Anordnungsebene der Stäbe, d.i. senkrecht zur Zeichenebene
der Fig. 1, verläuft Die von den Stäben eingenommene Fläche (Fp) wird definiert durch die Länge
der Stäbe Ls und durch den Abstand Lc der Außenseiten
der beiden äußeren Stäbe der Anodenstruktur. Die Stäbe 4 sind mit einem lichten Abstand A voneinan-
der angeordnet.
Die elektrische und mechanische Verbindung der z. B. aus Kupfer bestehenden Stromzuleitungsschiene mit
den z. B. aus beschichtetem Titan bestehenden Stäben 4 ergibt sich am besten aus der F i g. 3. Danach liegen die
Stromzuleitungsschiene 3 und die Stäbe 4 in einer Ebene derart, daß die oberen Stirnflächen der Stäbe 4 an der
unteren Fläche der Stromzuleitungsschiene 3 angrenzen. Die Verbindung der Stromzuleitungsschiene 3 mit
den Stäben 4 erfolgt über zwei zu beiden Seiten der ι ο Stromzuleitungsschiene angeordnete und parallel zur
Stromzuleitungsschiene verlaufende Verbindungsstreifen 6, die ebenfalls aus beschichtetem Titan bestehen
können. Die Verbindungsstreifen 6 sind mittels Schrauben 7 a und Muttern Tb an der Stromzuleitungsschiene 3
befestigt. Die Verbindung der Stäbe 4 mit den Verbindungsstreifen 6 erfolgt durch Schweißpunkte 8. Zur weiteren
Versteifung der Anodenstruktur sind mit den Stäben 4 mehrere Querstäbe 9, die ebenfalls aus beschichtetem
Titan bestehen, durch Punktschweißen verbunden. Dabei sind die aufeinanderfolgenden Querstäbe 9
abwechselnd auf der einen oder auf der anderen Seite der Anordnungsebene der Stäbe 4 angeordnet.
Bei der beschriebenen Konstruktion besitzen die Stäbe 4 eine Länge Ls von 1170 mm, während ihre Breite B
2 mm und ihre Tiefe Γ12 mm ausmacht. Der lichte Abstand
A zwischen zwei benachbarten Stäben 4 beträgt 8 mm. Die Gesamtlänge Lc der Anodenstruktur ist
852 mm. Es sind 82 Stäbe vorgesehen.
Die beschriebene Anode ist für eine Stromstärke von 600A entsprechend einer anodenseitigen Stromdichte
von 355 A/m2 ausgelegt. Bei einer Stromstärke von 600 A tritt in der Anode lediglich ein Ohmscher Spannungsabfali
von 100 mV auf.
D«e Anodenkonstruktion ist steif und robust. Dies resultiert
nicht nur aus der geschilderten Verbindung der Stäbe 4 mit der Stromzuführschiene 3 mittels der Verbindungsstreifen
6 und aus der Punktverschweißung der Stäbe mit diesen Verbindungsstreifen 6, sondern auch
aus der zusätzlichen Anordnung der Querstäbe 9, die im Ausführungsbeispiel einen Durchmesser von 4 mm besitzen.
Auf diese Weise ist jeder lamellenartige Stab 4 durch sieben Schweißpunkte gehalten.
Die Anode ist einfach im Aufbau, relativ billig herstellbar aufgrund der möglichst geringen Menge an
Werkstoff und weist eine sehr große geometrische Oberfläche auf. Sie wiegt ohne die Stromzuleitungsschiene
3 ca. 12 kg. Die Gesamtoberfläche der Stäbe FA, auf die die Beschichtung aufgebracht ist, beträgt inklusive
der Kontakte ca. 3 m2. Die arbeitende Fläche der Anode, d h. diejenige, die in den Eiektroiyten eintaucht,
ist ca. 2,4 m2, was bei 600 A einen ZVWert (anodische
Stromdichte) von ca. 250 A/m2 ergibt. Die tatsächliche,
physikalische Anodenstromdichte, die aus der extrem großen BET-Oberfläche der Beschichtung resultiert, beträgt nur einige 5% des ZVWertes. Daraus und aus der
katalytischen Effektivität der aktiven Komponenten der
Beschichtung resultiert eine konstante, niedrige Sauer stoff-Spannung an der erfindungsgemäßen Anode über eo
eine lange Betriebszeit.
Die Beschichtung auf der Anodenoberfläche, die aus
dem Bad herausragt, dient zum Schutz der aus Titan bestehenden Bauteile der Anode vor Korrosion.
Die relativ kleine Strombelastung der aus Kupfer be- es
stehenden Stromzuleitungsschiene 3 von ca. 0,8 A/mm3
bei einer Stromstärke von 600 A an der Anode ermöglicht das Vorsehen von neun Bohrungen 3a in der
Stromzuleitungsschiene 3 auf einer Länge Lc von 852 mm. Jeder Bohrung 6a in den Verbindungsstreifen 6
kommt ein Teilstrom von ca. 33 A zu. Auf Grund dieses kleinen Teilstroms in den Kontaktzonen und der guten
Kontaktbeschichtung bleibt der Spannungsabfall in diesen Bereichen über lange Betriebszeiten konstant.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Beschichtete Metallanode zur elektrolytischen
Gewinnung von Metallen, deren arbeitende Fläche durch in einer Ebene im Abstand voneinander und
parallel zueinander angeordnete Stäbe dargestellt ist, die mit einer Stromzuleitungsschiene elektrisch
verbunden sind, wobei die Stäbe aus einem Kern aus einem Ventilmetall, insbesondere Titan, und einem
Oberzug aus Platinmetall und/oder Platinmetalloxid
und/oder einem elektrisch leitenden, nicht stöchiometrischen
Oxid und/oder einem unedlen Metall und/oder dessen Oxid und/oder Mischungen aus den
genannten Stoffen mit der Stromzuleitungsschiene in einer Ebene liegen, dabei einen rechteckigen
Querschnitt aufweisen und derart angeordnet sind, daß die größere Erstreckung des Querschnitts der
Stäbe senkrecht zu der von den Stäben eingenommenen Anordnungsebene verläuft, dadurch gekennzeichnet,
daß
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Family Applications (1)
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