DE3024696A1 - Elektrolyseverfahren und vorrichtung zur durchfuehrung eines elektrolyseverfahrens - Google Patents

Elektrolyseverfahren und vorrichtung zur durchfuehrung eines elektrolyseverfahrens

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DE3024696A1 DE19803024696 DE3024696A DE3024696A1 DE 3024696 A1 DE3024696 A1 DE 3024696A1 DE 19803024696 DE19803024696 DE 19803024696 DE 3024696 A DE3024696 A DE 3024696A DE 3024696 A1 DE3024696 A1 DE 3024696A1
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Description

HOEGER1 STELLRECHT & PARTNER
PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c · D 7OOO STUTTGART 1 '•Ι Π ? Λ R Q ß
A 44 254 u Anmelderin: METALLURGIE HOBOKEN-OVERPELT
u - 183 8, rue Montagne du Pare
27. Juni 1980 Bruxelles-Belgigue
Beschreibu-ng
Elektrolyseverfahren und Vorrichtung zur Durchführung eines Elektrolyseverfahrens
Die Erfindung betrifft ein Elektrolyseverfahren, insbesondere zur Raffinierung von Metallen, wie Kupfer, vorzugsweise mittels hoher Stromdichten, bei dem man den Elektrolyten in Kanälen strömen läßt, die zwischen im wesentlichen parallel und im Abstand zueinander angeordneten Elektrodenplatten ausgebildet sind.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung einer Elektrolyse, insbesondere zur Elektroraffinierung von Metallen, wie Kupfer, vorzugsweise unter Verwendung hoher Stromdichten, mit einer Elektrolysezelle, in der mindestens zwei plattenförmige Elektroden zueinander parallel und in gegenseitigem Abstand angeordnet sind, und mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer im wesentlichen gleichförmigen Strömung des Elektrolyten in den zwischen zwei benachbarten Elektroden gebildeten Kanälen, wobei ein Teil der Elektroden mit einer Anodenstromleitung und ein anderer Teil mit einer Kathodenstromleitung verbunden sind, so daß zwei benachbarte Elektroden jeweils eine Anoden^Kathoden-Einheit bilden.
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λ 44 254 u nr\^fonc
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Zur Elektroraffinierung von Metallen mittels hoher Stromdichten sind eine Vielzahl von Verfahren bekannt.
Alle diese Verfahren sind jedoch mit verschiedenen Nachteilen behaftet, insbesondere bei der Raffinierungselektrolyse eines Metalls mit sehr hoher Stromdichte, beispielsweise bei der Raffinierung von Kupfer. Man stellt nämlich fest, daß es entweder bei einer Raffinierungselektrolyse mit sehr hohen Stromdichten nicht möglich ist, eine gleichmäßige übertragung der Masse auf die Kathode zu erzielen, wodurch man eine Ablagerung mit nicht zufriedenstellender Qualität erhält, oder daß die Mittel zur Erreichung einer homogenen Massenübertragung in der industriellen Praxis aus ökonomischen oder technologischen Gründen nicht brauchbar sind.
Eines der wesentlichen Aufgaben der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Verfahren zu schaffen, welches diese Nachteile überwindet, d.h., welches eine gleichmäßige Massenübertragung auf die Kathode ermöglicht und trotzdem ökonomisch und technisch akzeptabel ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man zumindest am Einlauf der Kanäle unabhängig von der Dickenzunahme der Kathode sowie der Dickenabnahme der Anode eine im wesentlichen gleichförmige Elektrolytströmung aufrechterhält.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn man den umlaufenden Elektrolyten vor dessen Einströmen zwischen die Elektroden in benachbarte Teilströme unterteilt, die im wesentlichen denen entsprechen, die sich in den Kanälen ausbilden, und wenn man die Teilströme und die Kanäle relativ zueinander derart ausrichtet, daß bei der Elektroraffinierung jeder der Teilströ-
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me ohne Störung in die Kanäle zwischen den Elektroden einfließen kann.
Es ist eine weitere Aufgabe, eine Vorrichtung vorzuschlagen/ mit welcher ein Elektrolyseverfahren der oben beschriebenen Art durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Elektrolysevorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, die gekennzeichnet ist durch Leitglieder, die den Elektrolytstrom vor den Kanälen zwischen den Elektroden in aneinanderstoßende Teilströme unterteilen, die den im Innern der Kanäle gebildeten Teilströmen entsprechen,und die die Teilströme derart führen, daß jeder der Kanäle bei der Elektrolyse eine stetige Fortsetzung eines von den Leitgliedern gebildeten Kanals darstellt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Leitglieder vor dem Einlauf in die zwischen den Elektroden gebildeten Kanäle angeordnete Ablenkelemente und diese sowie die · Elektroden sind in Abhängigkeit von der Dickenzunahme der Kathode sowie der Dickenabnahme der Anode im Betrieb derart gegeneinander bewegbar, daß die Ablenkelemente mit den Elektroden immer im wesentlichen stetige Durchgänge für den Elektrolyten bilden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsform dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
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Fig. 1 schematisch eine Elektrolysevorrichtung zur Elektroraffinierung mit dem Elektrolytkreislauf;
Fig. 2 schematisch eine Ansicht eines Teils einer Elektroraffinierungsanlage gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 eine Schnittansicht längs Linie II-II in Fig. 2 .
In den verschiedenen Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen identische oder entsprechende Elemente.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolytischen Raffinierung eines Metalls, beispielsweise von Kupfer, bevorzugt unter Verwendung von Strömen hoher Stromdichte.
Man läßt den Elektrolyten vorzugsweise mit großer Geschwindigkeit und Turbulenz durch Kanäle zirkulieren, die sich zwischen den im wesentlichen parallel und unter einem gegenseitigen Abstand angeordneten Elektrodenplatten befinden, und zwar derart, daß aian eine möglichst große Massenübertragung auf die Elektroden erreicht. Wie bereits erwähnt, beobachtet man jedoch dann, wenn keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen ergriffen werden, daß die Dickenzunähme der Kathode und die Dickenabnahme der Anode an den seitlichen Rändern am Einlauf des Elektrolyten zwischen die Elektrodenplatten wesentlich stärker sind als an anderen Stellen dieser Elektrodenplatten. Diase unregelmäßigkeit der Massenübertragung auf die Kathode ermöglicht es nicht, die Elektrolyse wirksam zu steuern, so daE die Metallablagerung auf der Kathode eiae unregelmäßige Struktur und eine unbefriedigende Qualität ergibt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient im wesentlichen dazu, diese Nachteile zu vermeiden und zumindest im Einlaufbereich der Kanäle zwischen den Elektroden eine im wesentlichen gleichförmige Elektrolytströmung aufrechtzuerhalten, und zwar unabhängig von der Dickenzunahme der Kathode und der Dickenabnahme der Anode. Es hat sich herausgestellt, daß man auf diese Weise an praktisch allen Stellen der Elektroden im wesentlichen die gleichen Massenübertragungsbedingungen erhalten kann. Der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Elektroden bleibt in diesem Falle praktisch an allen Stellen der Elektroden konstant.
Ein spezifisches Merkmal der Erfindung liegt darin, daß man den Elektrolytstrom vor dem Eintritt in die zwischen den Elektroden ausgebildeten Kanäle derart führt, daß man Störungen der Strömung beim Einlaufen vermeidet.
Vorzugsweise teilt man den Elektrolytstrom vor dem Eintritt zwischen die Elektroden in benachbarte Teilströme auf, die im wesentlichen denen entsprechen, die sich im Inneren der-Kanäle ausbilden. Diese Teilströme richtet man mit den Kanälen derart aus, daß jeder der Teilströme im wesentlichen störungsfrei zwischen die Elektroden eintreten kann.
Es hat sich in der Tat durch Versuche herausgestellt, daß es wesentlich ist, eine regelmäßige Elektrolytströmung zu erzeugen um an den Rändern der Kathoden eine homogene, hinsichtlich der Dicke nicht unkontrollierte elektrolytische Abscheidung zu erreichen, die den aktuellen industriellen Qaalitätsanforderungen entspricht.
Oia eine ausreichende Produktivität zu erreichen, läßt man eteah die Kathoden einen Strom mit einer Stromdichte von
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mindestens 10 A/dm und vorzugsweise von mindestens 20 A/dm fließen.
Vorzugsweise läßt man den Elektrolyten in den Kanälen zwischen den Elektrodenplatten mit einer Geschwindigkeit von mindestens 1 m/sec und vorzugsweise von mindestens 4 m/sec umlaufen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wählt man die Strömungsgeschwindigkeit des Elektrolyten in den Kanälen zwischen den Elektroden derart, daß man mindestens einen Teil der unlöslichen Teilchen, die sich gegebenenfalls während der Elektroraffinierung gebildet haben, aus den Kanälen entfernt, wobei man wenigstens einen Teil der mitgeführten Teilchen zurückhält, bevor man den Elektrolyten wieder zwischen die Elektroden einführt.
Die unlöslichen Teilchen, die von den Anoden stammen, setzen sich am Boden der Elektrolysegefäße ab und werden periodisch aus denselben abgezogen.
Nachstehend werden einige konkrete Anwendungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens gegeben, und zwar am Beispiel einer elektrolytischen Raffinierung von Kupfer.
Der Abstand zwischen der Anodenplatte und der Kathodenplatte betrug 6 mm. Der Elektrolyt hatte eine Geschwindigkeit von 4 m/sec, seine Temperatur lag bei ungefähr 50 0C, die Konzentration der Cu++-Ionen lag bei 50 g/l und die der verwendeten Schwefelsäure bei 100 g/l. Dieser Elektrolyt enthielt keinen Inhibitor.
Die Dicke der Kupferabscheidung lag bei 2 mm.
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A 44 254 u ono / CQC
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Mit den oben angegebenen Parametern wurden die Kathodenstromdichte zwischen 20 und 100 A/dm variiert. Die Ergel nisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
Stromdichte
(A/dm2)
Klemmenspannung
(V)
spezifischer
Energieverbrauch
(kwh/kg Cu)
Aussehen
der Ab
scheidung
20 0,32 0,275 glatt
50 0,80 0,688 glatt
70 1,12 0,963 sehr leicht
rauh
100 1,60 1,375 leicht rauh
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Elektroraffinierungsvorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens.
Die Fig. 1 stellt eine schematische Darstellung des Elektrolytumlaufes bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Elektrorafführungsvorrichtung dar. Dierse Vorrichtung umfaßt eine Elektrolysezelle 1 mit einem Einlaßverteiler 2 sowie einem Auslaßsammler 3. Der Einlaßverteiler 2 und der Auslaßsammler 3 bilden die Verbindung zwischen einer Elektrolytzufuhrleitung 11 bzw. einer Abflußleitung 11', die im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, mit der Zelle 1, die einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt aufweist.
Der Durchgang des Elektrolyten soll im Bereich zwischen der Zufuhrleitung 11 und der Abflußleitung 11' durch die Zelle 1 ohne Strömungsstörungen erfolgen.
Um eine im wesentlichen gleichförmige Strömung von der Zufuhrleitung 11 durch den Einlaßverteiler 2 in die Zelle 1
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über den gesamten rechteckförmigen Querschnitt des Einlaßverteilers zu erzielen, umfaßt dieser Einlaßverteiler Trennmittel, die im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Folge von drei Netzen 2a, 2b und 2c gebildet werden. Die im Innern der Zelle erwünschte Elektrolytgeschwindigkeit wird mittels einer Pumpe 9 aufrechterhalten. Der Durchfluß des Elektrolyten wird mittels eines Durchflußmessers 10 bestimmt, der zwischen die Pumpe 9 und den Einlaßverteiler 2 in die Zufuhrleitung 11 eingeschaltet ist.
Der aus der Zelle 1 austretende Elektrolyt gelangt durch den Auslaßsammler 3 in die Abflußleitung 11'. Diese weist eine Gabelung auf, so daß der eventuell mit von der Anode stammenden Teilchen beladene Elektrolytstrom ganz oder teilweise durch eine Leitung 11" in eine Wiedergewinnungseinrichtung 5 für die unlöslichen Teilchen gelangt, bevor sie wieder über die Auslaßleitung 6 in die Abflußleitung 11' gelangt. In den Leitungen 11' und 11" sind Ventile 4 angeordnet, mit denen man das Verhältnis der Elektrolytmengen regeln kann, die durch die Wiedergewinnunjseinrichtung 5 geleitet werden. Eines der beiden Ventile kann im übrigen in bestimmten Fällen ganz geschlossen bleiben, so daß entweder der gesamte Elektrolyt ohne Durchlauf durch die Wiedergewinnungseinrichtung im Kreislauf gehalten wird oder daß der gesamte Elektrolyt in diese Wiedergewinnungseinrichtung geleitet wird.
Die Wiedergewinnungseinrichtung kann als Hydrozyklon ausgebildet werden, dessen unterer Ausfluß auf einer Filterpresse filtriert wird. Es ist auch möglich, eine Serie von Filterpressen zu verwenden oder irgendeine andere Kombination einer Dekantierung und Filtrierung, die dem Charakter der abzutrennenden, unlöslichen Teilchen entspricht.
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Diese zurückgehaltenen, unlöslichen Teilchen bilden in der Regel einen konzentrierten Schlamm oder einen Kuchen, der über einen Auslaß 7 entfernt wird.
Die Abflußleitung 11' führt in einen Vorratsbehälter 8, der eventuell eine Regelung der Elektrolyttemperatur ermöglicht.
Der Elektrolyt wird anschließend aus diesem Vorratsbehälter mittels der Pumpe 9 entnommen und wieder der Zelle 1 zugeführt.
Die Figuren 2 und 3 zeigen einen Teil der Elektrolysezelle gemäß der Erfindung.
Diese Zelle kann eine unbestimmte Anzahl von Anodenplatten 12 und Kathodenplatten 13 aufnehmen. Die Anodenplatten 12 sind mit Anodenstromstäben 20 verbunden, während die Kathodenplatten 13 mit Kathodenstromstäben 21 verbunden sind.
Die Anodenplatten 12 und die Kathodenplatten 13 sind paral-. IeI zueinander unter einem gewissen gegenseitigen Abstand angeordnet und bilden zwischen den aufeinanderfolgenden Elektroden/ d.h. zwischen einer Anode und einer benachbarten Kathode, Kanäle 25, durch welche der Elektrolyt in der Richtung der Pfeile 26 fließen kann. Die Pumpe 9 bildet also ein Mittel, um eine im wesentlichen gleichförmige Strömung des Elektrolyten zwischen den Elektroden zu gewährleisten.
Diese Zelle wird dadurch gekennzeichnet, daß sie Leitglieder umfaßt, insbesondere Ablenkelemente 14, die es ermöglichen, die Elektrolytströmung vor den Kanälen 25 in benachbarte Teilströme 27 aufzuteilen, die im wesentlichen denen entsprechen, die sich im Innern der Kanäle 25 ausbilden.
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Of=HGlNAL INSPECTED
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Darüber hinaus sind die Leitglieder zur Führung der Ströme 27 derart angeordnet, daß jeder Kanal 25 eine im wesentlichen stetige Verlängerung eines analogen Kanals bildet, der durch die Ablenkelemente 14 begrenzt wird und einen Teilstrom 27 leitet. Die Ablenkelemente 14 und die Elektrodenplatten 12 und 13 sind gegeneinander in Abhängigkeit der Dickenzunahme der Kathodenplatte 13 und der Dickenabnahme der Anodenplatte 12 im Betrieb derart bewegbar, daß die Ablenkelemente mit den Elektroden immer im wesentlichen stetige Passagen für den zwischen dem Einlaßverteiler 2 und den Kanälen 25 strömenden Elektrolyten bilden. Die Ausrichtung zwischen den Kanälen 25 und der Zufuhrleitung 11 wird erreicht, in-dem man entweder das Ablenkelement 14 oder die Elektroden zusammen mit ihrer nicht dargestellten Halterung oder die gesamte Elektrolysezelle relativ zu den Ablenkelementen bewegt.
Bei der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungsform sind die Ablenkelemente 14 in Abhängigkeit vom Fortschreiten des Elektroraffinierungsprczesses orientierbar*
Jedes der Ablenkelemente 14 besteht aus zwei Flügeln 14a und 14b, die um eine Welle 22 verschwenkbar sind, deren Achse im wesentlichen parallel zu den Elektrodenplatten 12 und und senkrecht zur Strömungsrichtung 26 des Elektrolyten verläuft.
Vorteilhafterweise können Ablenkelemente 15, die aus zwei drehbar auf einer Welle 22 gelagerten Flügeln 15a und 15b bestehen, auch in Strömungerichtung nach den Anodenplatten 12 und den Kathodenplatten 13 angeordnet sein, wie dies in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist.
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Stellmotore 18 und 19 für die Flügel der Ablenkelemente bewegen diese über Stangen 17 und 171 sowie 16 und 16'. Die Steuerung dieser Motoren kann unabhängig voneinander oder jedoch gemeinsam sein, beispielsweise durch Rückwirkung der Ablenkelemente 15 am Auslauf auf die Ablenkelemente 14 am Einlaß.
Um zwischen den Elektrodenplatten 12 und 13 einen äußerst festen Abstand einzuhalten, können diese in einer Schiene 23 am Boden 24 der Elektrolysezelle befestigt sein, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Außerdem kann die Zelle entweder Seitenwände haben, die gegenüber den Elektrodenplatten 12 und 13 so hoch ausgebildet sind, daß ein überlaufen des Elektrolyten verhindert wird, oder die Zelle kann mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten, abdichtenden Deckel versehen sein.
Die Elektroden können in manchen Fällen auch bipolar sein.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in der ■ Zeichnung dargestellte und beschriebene Aisführungsform beschränkt, es können auch andere Abweichungen noch- im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen.
Beispielsweise können die am Auslauf der Elektrodenplatten 12 und 13, d.h. am Auslaß der Kanäle 25, angeordneten Leitelemente eventuell weggelassen werden. Wenn jedoch trotzdem solche Leitmittel vorgesehen sind, können diese durch feststehende Ablenkelemente gebildet werden. Die Ablenkelemente 14 und 15 können im übrigen recht unterschiedliche Form und Konzeption aufweisen. Sie können in verschiedener Weise ge steuert werden. Es genügt in der Tat, wenn e« mit ihnen mög lich wird, eine Strömungsstörung an den seitlichen Rändern
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der Elektroden zu verhindern. Die Ablenkelemente können aus beliebigem Material bestehen, vorteilhaft ist insbesondere ein elektrisch isolierendes Material.
Es können weiterhin mehrere Zellen 1 in Reihe oder in Parallelschaltung verwendet werden, die Anzahl der Anodenplatten 12 und der Kathodenplatten 13 kann sehr unterschiedlich sein.
Das beschriebene Elektroraffinierungsverfahren und die entsprechende Vorrichtung können auch für andere Metalle als Kupfer verwendet werden.
Die Ablenkelemente befinden sich vorzugsweise in einem solchen Abstand von den Elektroden, daß sie für die Seitenränder der Elektroden bei der Elektroraffinierung keine Abschirmung bilden.
Wenn die Ablenkelemente aus zwei Flügeln bestehen, um vor den Kanälen 25 Teilströme zu erzeugen, die im wesentlichen denen im Innern der Kanäle 25 entsprechen, dann hält man vor-, zugsweise den in Bezug auf die Schwenkachse auf derselben Seite wie die Elektroden angeordneten Rand eines der beiden Flügel im wesentlichen in der Ebene einer der Seitenflächen einer Elektrodenplatte oder zur Außenseite der Platte hin leicht auf dieser Ebene heraustretend, während man den entsprechenden Rand des anderen Flügels im wesentlichen in der Ebene der anderen Seitenfläche derselben Elektrodenplatte oder zur Außenseite der Platte hin leicht aus dieser Ebene heraustretend hält.
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Claims (17)

Patentansprüche :
1. Elektrolyseverfahren, insbesondere zur Raffinierung von Metallen, wie Kupfer, vorzugsweise mittels hoher Stromdichten, bei dem man den Elektrolyten in Kanälen strömen läßt, die zwischen im wesentlichen parallel und im Abstand zueinander angeordneten Elektrodenplatten ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß man zumindest am Einlauf der Kanäle unabhängig von der Dickenzunahme der Kathode sowie der Dickenabnahme der Anode eine im wesentlichen gleichförmige Elektrolytströmung aufrechterhält.
2. Elektrolyseverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Elektrolytströmung zumindest am Einlauf der Kanäle zwischen die Elektroden derart führt, daß im Einlaufbereich eine Störung der Elektrolytströmung vermieden wird.
3. Elektrolyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den umlaufenden Elektrolyten vor dessen Einströmen zwischen die Elektroden in benachbarte Teilströme unterteilt, die im wesentlichen denen entsprechen, die sich in den Kanälen ausbilden, und daß man die Teilströme und die Kanäle relativ zueinander derart ausrichtet, daß bei der Elektroraffinierung jeder der Teilströme ohne Störung in die Kanäle zwischen den Elektroden einfließen kann.
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ORIGINAL INSPECTED
A 44 254 u gfio/cQC
u - 183 302469b
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4. Elektrolyseverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Elektrolyten über das Ende der Kanäle zwischen den Elektroden hinaus in deren Verlängerung in benachbarten Teilströmen so weit führt, daß man Störungen der Elektrolytströmung im Auslaufbereich der Kanäle vermeidet.
5. Elektrolyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man durch die Kathode einen Strom mit einer Stromdichte von mindestens 10 A/dm und vorzugsweise von mindestens 20 A/dm fließen läßt.
6. Elektrolyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Elektrolyten in den Kanälen zwischen den Elektroden mit einer Geschwindigkeit von mindestens 1 m/sec und vorzugsweise von mindestens 4 m/sec zirkulieren läßt.
7. Elektrolyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Geschwindigkeit des Elektrolyten in den Kanälen zwischen den Elektroden so wählt, daß zumindest ein Teil der sich während der Elektrolyse gegebenenfalls bildenden, unlöslichen Teilchen aus den Kanälen entfernt wird, und daß man zumindest einen Teil der mitgeführten Teilchen zurückhält, ehe man den Elektrolyten wieder zwischen die Elektroden einleitet.
8. Elektrolyseverfahren nach einem der^Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den Elektrolyten im wesentlichen turbulent in die Kanäle zwischen den Strömen einleitet.
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A 44 254 u
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9. Vorrichtung zur Durchführung einer Elektrolyse, insbesondere zur Elektroraffinierung von Metallen, wie Kupfer, vorzugsweise unter Verwendung hoher Stromdichten, mit einer Elektrolysezelle, in der mindestens zwei plattenförmige Elektroden zueinander parallel und in gegenseitigem Abstand angeordnet sind, und mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer im wesentlichen gleichförmigen Strömung des Elektrolyten in den zwischen zwei benachbarten Elektroden gebildeten Kanälen, wobei ein Teil der Elektroden mit einer Anodenstromleitung und ein anderer Teil mit einer Kathodenstromleitung verbunden sind, so daß zwei benachbarte Elektroden jeweils eine Anoden-Kathoden-Einheit bilden, gekennzeichnet durch Leitglieder (14), die den Elektrolytstrom vor den Kanälen (25) zwischen den Elektroden (12, 13) in aneinanderstossende Teilströme (27) unterteilen, die den im Innern der Kanäle (25) gebildeten Teilströmen entsprechen, und die die Teilströme (27) derart führen, daß jeder der Kanäle (25) bei der Elektrolyse eine stetige Fortsetzung eines von den Leitgliedern (14) gebildeten Kanals darstellt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitglieder vor dem Einlauf in die zwischen den Elektroden (12, 13) gebildeten Kanäle (25) angeordnete Ablenkelemente (14) umfassen, und daß diese sowie die Elektroden (12, 13) in Abhängigkeit von der Dickenzunahme der Kathode (13) sowie der Dickenabnahme der Anode (12) im Betrieb derart gegeneinander bewegbar sind, daß die Ablenkelemente (14) mit den Elektroden (12, 13) immer im wesentlichen stetige Durchgänge für den Elektrolyten bilden.
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A 44 254 U η no / η η C
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11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkelemente (14, 15) aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leitglieder oder Ablenkelemente (14, 15) in einem gewissen Abstand von den Elektroden (12, 13) befinden.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitglieder oder Ablenkelemente (14) abhängig vom Fortschritt der Elektrolyse orientierbar sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Leitglied (14) aus zwei Flügeln (14a, 14b) besteht, die um eine gemeinsame, im wesentlichen parallel zur Elektrodenebene und im wesentlichen senkrecht zur Elektrolytströmungsrichtung angeordnete Achse (22) schwenkbar sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die den in Bezug auf die Schwenkachse (22) auf derselben Seite wie die Elektroden (12, 13) angeordneten Rand eines der beiden Flügel (14a, 14b) im wesentlichen in der Ebene einer der Seitenflächen einer Elektrodenplatte (12, 13) oder zur Außenseite der Platte (12, 13) hin leicht aus dieser Ebene heraustretend hält, während sie den entsprechenden Rand des anderen Flügels (14b, 14a) im wesentlichen in der Ebene der anderen Seitenfläche derselben Elektrodenplatte oder zur Außenseite der Platte hin leicht aus dieser Ebene heraustretend hält.
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16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitglieder (14) ein solches Profil aufweisen, daß es die Elektrolytströmung im Einlaufbereich zwischen die Elektroden (12, 13) nicht stört.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkelemente (14) mit Steuer- und Verschiebemitteln (17, 18) in Wirkverbindung stehen, die die Ablenkelemente (14) in Abhängigkeit von der Schichtdickenzunahme auf der Kathode (13) und zur Dickenabnahme der entsprechenden Anode (12) verschieben.
030981/018
DE3024696A 1979-07-02 1980-06-30 Elektrolysezelle zur Durchführung einer Raffinationselektrolyse Expired DE3024696C2 (de)

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