DE3406797A1

DE3406797A1 - Beschichtete ventilmetallanode zur elektrolytischen gewinnung von metallen oder metalloxiden

Info

Publication number: DE3406797A1
Application number: DE19843406797
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl.-Chem. 8505 Röthenbach Koziol; Erich Chem.-Ing.(grad.) 8500 Nürnberg Wenk
Original assignee: Conradty GmbH and Co Metallelektroden KG
Current assignee: De Nora Deutschland GmbH
Priority date: 1984-02-24
Filing date: 1984-02-24
Publication date: 1985-08-29
Also published as: AU576821B2; FI78931B; FI78931C; DE3406797C2; ES8602968A1; JPS60204895A; ES540536A0; US4661232A; FI850496A0; AU3902185A; ZA851057B; CA1259950A; FI850496L; FR2560223A1; BE901787A

Description

Conradty GmbH & Co. Metallelektroden KG, D-8505 Röthenbach

Beschichtete Ventilmetallanode zur elektrolytischen Gewinnung von Metallen oder Metalloxiden

Die Erfindung betrifft eine Elektrode, insbesondere Anode aus beschichtetem Ventilmetall zur elektrolytischen Gewinnung von Metallen oder Metalloxiden, bestehend aus
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- einem horizontal angeordneten Stromzuleiter, der durch eine Schiene aus Kupfer gebildet ist bzw. eine derartige Schiene umfaßt,

- mindestens einem von dieser Schiene abzweigenden Stromverteiler, der aus einem Mantel aus Ventilmetall und einem darin angeordneten Kern aus elektrisch gut leitendem Metall, der mit dem

Mantel in elektrisch leitender Verbindung steht und in den vorzugsweise eine Kontaktstruktur eingebettet ist, die aus Ventilmetall besteht und über eine Mehrzahl von Schweißstellen mit der Innenfläche des Mantels verbunden ist, aufgebaut ist, und

- einem Aktivteil, das mit dem Mantel des Stromverteilers mechanisch sowie elektrisch leitend verbunden ist.

Beschichtete Metallanoden dieser Art sollen auf dem Gebiet der elektrolytischen Gewinnung von Metallen, insbesondere Nichteisen-Metallen, aus das zu ge- winn ende Metall enthaltende Säurelösungen die ursprünglich hierfür eingesetzten Anoden aus Blei oder Bleilegierungen oder aus Graphit ersetzen. Die arbeitende Fläche bzw. der Aktivteil dieser beschichteten Metallanoden besteht aus einem tragenden Kern aus einem Ventilmetall, wie z.B. Titan, Zirkonium, Niob oder Tantal, auf den eine Beschichtung aus einem anodisch wirksamen Material, z.B. aus Metallen der •Platingruppe oder der Platinmetalloxide, aufgebracht ist.

.Der wesentliche Vorteil der Metallanoden besteht in der Einsparung elektrischer Energie gegenüber den herkömmlichen Blei- oder Graphitanöden. Diese Energieersparnis resultiert aus der bei beschichteten Metallanoden erzielbaren größeren Oberfläche, der hohen Aktivität der Beschichtung und der Formstabilität. Sie ermöglicht eine beträchtliche Erniedrigung

der Anodenspannung. Die beschichteten Metallanoden erbringen eine weitere Betriebseinsparung dadurch, daß die Reinigung und Neutralisation des Elektrolyten erleichtert wird, da die Beschichtung der Anoden durch Cl", NO₃ " oder freies H₃SO₄ nicht zerstört wird. Eine zusätzliche Kostenersparnis ergibt sich dadurch, daß bei der Verwendung von beschichteten Metallanoden der Elektrolyt nicht mit teuren Zusätzen, z.B. Kobaltverbindungen oder Strontiumcarbonat, 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 beschichteten Metallanoden eine Erhöhung der Stromdichte und damit der Produktivität,

Bei der Auslegung dieser beschichteten Metallanoden hat man nun sehr unterschiedliche Wege beschritten.

Bei einer bekannten Metallanode der zur Rede stehenden Art (DE-OS 24 04 167) wird das wesentliche Auslegungskriterium darin gesehen, daß die der Kathode gegenüberstehende Anodenfläche 1,5 bis 20 mal kleiner ist als die Kathodenoberfläche und die Anode •dementsprechend bei einer Stromdichte betrieben wird, die 1,5 bis 20 mal größer ist als die Kathodenstromdichte. Durch diese Maßnahmen soll angeblich auf wirtschaftliche Weise eine relativ reine Metallabscheidung der gewünschten kristallinen Struktur und Reinheit auf den Kathoden erhalten werden. Die Wirtschaftlichkeit soll offensichtlich darin

bestehen, daß aufgrund der gegenüber der Kathode reduzierten Fläche der Anode der Werkstoffverbrauch für die Erzeugung der Anode erniedrigt und damit teurer Ventilmetall-Werkstoff eingespart wird. Die Kostenreduzierung bei der Herstellung dieser Anode wird allerdings durch nicht unerhebliche Nachteile erkauft. Einer der Nachteile besteht darin, daß der anodische Anteil der Zellenspannung hoch ist, weil die Anode mit einer hohen Stromdichte arbeitet. Dies bedingt als wesentlichen Nachteil einen hohen Energiebedarf für die mit derartigen Anoden ausgestatteten Zellen. Die große Stromdichte und der verkleinerte Leiterquerschnitt der bekannten Anode aufgrund der verkleinerten wirksamen Fläche und damit des kleinen Materialvolumens bedingen einen großen inneren Ohm'sehen Spannungsabfall mit der Folge einer weiteren Erhöhung der notwendigen elektrischen Energie. Um den Nachteil des großen inneren Ohm'sehen Spannungsabfalls zu beheben, bestehen die in einer Ebene parallel zueinander angeordneten Profilstäbe, welche die wirksame Fläche bilden, aus einem Mantel aus Titan, der mit einem Kern aus Kupfer versehen ist. Einen vergleichbaren Aufbau weisen auch die Stromzuleitungs- und -verteilungsschienen auf. Diese sind kompliziert geführt, um die Stromwege in der •kleinen wirksamen Fläche der Anode weitgehend zu verkürzen. Der komplizierte Aufbau der die wirksame Fläche bildenden Profilstäbe sowie die erforderlich langen Stromzuleitungs- und -verteilungsschienen verteuern die bekannte Konstruktion erheblich.

Bei einer weiteren bekannten beschichteten Metallanode (DE-OS 30 05 795) ist man zur Vermeidung der
prinzipiellen Nachteile der vorstehend geschilderten beschichteten Metallanode einen völlig anderen Weg

gegangen, der darin besteht, daß die wirksame Fläche dieser Anode dadurch sehr groß ausgebildet ist, daß
die in einer Ebene im Abstand voneinander und
parallel zueinander angeordneten Stäbe, welche die
wirksame Fläche bilden, der Beziehung

6 - F. :F ρ - 2 genügen, wobei F, die

Gesamtoberfläche der Stäbe und F_p die von der
Gesamtanordnung der Stäbe eingenommene Fläche bedeutet. Diese vorzugsweise aus Reintitan hergestellte
Anodenkonstruktion weist außer der Haupt-Stromzuleitungsschiene aus Kupfer keine weiteren Stromzuleiter und -verteiler auf. Der Stromtransport in vertikaler Richtung wird mithin allein durch die Stabe aus
Ventilmetall vorgenommen. Insgesamt hat sich diese
Anode aufgrund der groß ausgebildeten wiksamen Fläche bei vielen elektrolytischen Metallgewinnungsverfahren bestens bewährt.

Der den steigenden Kilowattstundenpreisen anzupassende, d.h. zu erniedrigende innere Ohm'sche Spannungsabfall der Titananoden erfordert inzwischen den

•Einsatz großer Leiterquerschnitte für die stromführenden Bauteile aus diesem kostspieligen Metall. Bei Ausbildung der aktiven Fläche aus in einer Ebene
parallel zueinander angeordneten Titanstäben müssen

diese mit entsprechend großem Querschnitt ausgelegt
werden, um mit dem bei den dicken, massiven Bleiano-

den auftretenden inneren Chm'sehen Spannungsabfall Schritt halten zu können, was wiederum die technischen und kostenmäßigen Vorteile der Ventil-Metallanoden schmälert.

Bei den schon erwähnten Stromzuleitungs- und -verteilungsschienen, bestehend aus einem Kern aus Kupfer und einem diesen Kupferkern umgebenden Mantel aus Titan, wird angestrebt, einen "metallurgischen Verbund" zwischen dem Metall des Kerns und dem Metall des Mantels zu erreichen. Die Verringerung des inneren Spannungsabfalls, die durch die Ausbildung des Kerns aus einem Metall mit guter elektrischer Leitfähigkeit erreicht werden soll, wird aber nur dann tatsächlich erzielt, wenn der Stromübergang zum beschichteten Aktivteil durch einen großflächigen, einwandfreien metallurgischen Verbund zwischen dem Werkstoff des Mantels und dem Werkstoff des Kupfers gewährleistet ist. Diese Voraussetzung wird aber allenfalls bei einer sehr kostspieligen Herstellung einigermaßen erreicht. Trotzdem haben sich diese Stromzuleiter für Anoden bei der Chloralkalianalyse •nach dem Diaphragma-Verfahren bewährt. Die Temperaturempfindlichkeit des metallurgischen Verbunds zwischen Kupfer und Titan setzt aber voraus, daß im . Fall der Wiederbeschichtung dieser DIA-Anoden der titanummantelte Kupferstab von dem zu beschichteten Aktivteil abgetrennt wird.

Zu diesem Problemkreis wurde die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzte Elektrode entwickelt

(DE-OS 32 09 138). Danach wurde in erster Linie der Konstruktion der Stromzuleiter sowie der Stromverteiler Augenmerk gegeben. Die wesentliche Konstruktionsidee bei dieser Elektrode besteht darin, daß die Stromzuleiter bzw. die Stromverteiler aus einem aus Profilen zusammengesetzten Mantel aus Ventilmetall und einem darin angeordneten Kern aus elektrisch gut leitendem Metall aufgebaut sind, wobei der Kern mit dem Mantel in elektrisch leitender Verbindung steht und darüber hinaus in diesem Kern eine Kontaktstruktur eingebettet ist, die aus Ventilmetall besteht und über eine Mehrzahl von Schweißstellen mit der Innenfläche des Mantels verbunden ist. Die Kontaktstruktur ist dabei ein räumliches Gebilde mit in mehreren Richtungen orientierten Oberflächen, das von dem Kernmetall aus mehreren Richtungen her umgeben ist. Nach einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Kontaktstruktur aus einem oder mehreren Streifen aus Streckmetall, Drahtnetz, Lochblech oder dergleichen.

Der jeweilige Streifen ist vorteilhafterweise zur Stromfließrichtung im Stromzuleiter bzw. Stromverteiler verlegt. Durch die angesprochene Maßnahme ergibt sich bei der bekannten Elektrode eine elektrisch gut leitende Verbindung zwischen dem Kernmetall und dem Mantelmetall mit der Folge eines geringen Spannungs-• abfalls auch bei hohen Stromstärken. Der erzielte innige Kontakt zwischen der Kontaktstruktur und dem Kernmetall bleibt für eine lange Betriebszeit auch bei großen Temperaturdifferenzen erhalten. Darüber hinaus verbessert die Kontaktstruktur die mechanische Festigkeit des entsprechend ausgebildeten stromführenden Bauteils und damit der Elektrode insgesamt.

Die beschriebene Elektrode ist darüber hinaus kostengünstig und wirtschaftlich herstellbar, weil die bei den vorbekannten Anordnungen gegebenen Schwierigkeiten der metallurgischen Verbindung des Kernmetalls mit dem Mantelmetall bzw. das Einbringen einer geeigneten Zwischenschicht, z.B. aus einem bei Betriebstemperaturen flüssigen Werkstoff, entfallen. Bei der Herstellung der bekannten Elektrode kann nämlich das Kernmetall im flüssigen Zustand einfach in den Innenraum des Mantels eingegossen werden.

Aufgrund der entsprechenden Ausbildung der Kontaktstruktur umströmt das Kernmetall innig die Kontaktstruktur und schrumpft auf diese mit Vorspannung auf. Dadurch ergibt sich der gewünschte gute Kontakt zwischen dem Kernmetall und der Kontaktstruktur. Diese wiederum ist elektrisch gut leitend mit der Innenfläche des.Mantels verschweißt. Insgesamt zeichnet sich also die bekannte Elektrode aus durch einen möglichst kleinen inneren Spannungsabfall im Langzeitbetrieb durch kostengünstige und wirtschaftliche Herstellungsmöglichkeit, durch eine hohe Betriebssicherheit sowie dadurch, daß sie relativ flach baut.

Die Erfindung beschäftigt sich nun mit dem Problem, ♦die Elektrode nach der DE-OS 32 09 138 konstruktiv weiter auszugestalten und damit für den praktischen Einsatz zu optimieren.

Im Rahmen dieser Problemstellung ist es Aufgabe der Erfindung, für diese Elektrode eine Verbindungskonstruktion zwischen dem Stromleiter und dem Stromver-

teiler bzw. den Stromvertcilern, die dem Aktivteil der Elektrode den Strom zuführen, zu schaffen, die einen möglichst geringen elektrischen Spannungsabfall bedingt, kostengünstig herstellbar und darüber hinaus mechanisch robust ist, um den Betriebsgegebenheiten dieser Metallelektroden bei ihrem Einsatz bei der elektrolytischen Gewinnung von Metallen bzw. Metalloxiden gerecht zu werden. Die Elektroden müssen bekanntlich zum Reinigen oder Strippen aus der Zelle heraus und danach wieder in diese eingebracht werden, wobei bei diesen Arbeits- und Bewegungsabläufen erhebliche mechanische Einwirkungen auf die Elektroden auftreten können.

Diese Aufgabe wird bei einer Elektrode der vorausgesetzten Art dadurch gelöst, daß in den Kern des Stromverteilers ein Stab aus elektrisch gut leitendem Material, vorzugsweise Kupfer, eingreift, der mit der Schiene des Stromzuleiters mechanisch und elektrisch leitend verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Elektrode zeichnet sich durch .einen äußerst einfachen Aufbau, insbesondere in bezug auf die Anschlußkonstruktion zwischen dem Stromzuleiter und dem Stromverteiler bzw. den Stromverteilern, aus·. An die Kupferschiene des Stromzuleiters ist nämlich je Stromverteiler ein Kupferstab angeschlossen. Dieser Kupferstab ergibt nicht nur die elektrische Verbindung zwischen Stromzuleiter und dem jeweiligen Stromverteiler, sondern stellt auch die mechanische Tragverbindung des Stromverteilers an dem Stromzuleiter dar. Diese Verbindung gewährleistet

zugleich einen äußerst guten Stromübergang aufgrund der Werkstoffpaarung Kupfer/Kupfer. Dies gilt insbesondere dann, wenn eine metallurgische Verbindung zwischen der Kupferschiene und dem Stab erzeugt wird, z.B. durch Argon-Arc-Schmelz-Schweißen, Druckschweißen oder Explosionsschweißen. Es hat sich nämlich in vielen Versuchen gezeigt, daß durch eine rein mechanische Verbindung, wie z.B. durch Verschrauben, Anpressen oder dergleichen, sich nicht ein ausreichend guter Stromübergang zwischen den Bauteilen erreichen läßt. Darüber hinaus sind natürlich auch die mechanischen Verbindungsmittel ungünstig in den Kosten und meist auch nicht ausreichend mechanisch starr, da sie sich bei Krafteinwirkung durchaus lösen können.

Der Anschluß Kupferschiene-Kupferstab ermöglicht des weiteren eine beliebige Ausgestaltung der Stromzuleiter und Stromverteiler nach Form und Abmessungen bei gleicher Form und gleichen Abmessungen in bezug auf die Kupferschiene sowie auf den Kupferstab für den Stromzuleiter, da die anderen Bauteile einfach um diese Kerngruppe in beliebiger und den Anforderungen an die Elektrode entsprechender Weise herumgebaut werden können.

Eine besonders günstige Stromübertragung von dem Stromzuleiter auf den jeweiligen Stromverteiler ergibt sich dadurch, daß nach einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung der Stab den Kern des Stromverteiler im wesentlichen in dessen gesamter Länge durchsetzt. Durch diese Maßnahme wird auch eine

gleichmäßige Stromverteilung an den Aktivteil der Elektrode erreicht.

Eine besonders günstige Stromübertragung zwischen dem Stab des Stromverteilers und dem Kern desselben und damit in bezug auf den Aktivteil wird in einer weiteren Ausbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß der Stab eine Oberflächenstruktur aufweist, so daß sich eine formschlüssige Verzahnung zwischen Stab und Kern ergibt. Diese Oberflächenstruktur kann durch Nuten, Bohrungen, Vorsprüngen oder dergleichen gebildet sein.

Zur Vermeidung einer Korrosion der stromführenden Bauteile der erfindungsgemäßen Elektrode hat es sich des weiteren als zweckmäßig erwiesen, daß die Schiene des Stromzuleiters von einem Mantel umgeben ist und der Mantel des Stromverteilers an den Stromzuleiter-Mantel gas- und flüssigkeitsdicht angeschlossen ist.

Hierzu bieten sich mehrere prinzipielle Lösungsmöglichkeiten an. Die eine besteht darin, daß der Stromzuleiter-Mantel durch Umgießen der Schiene mit korrosionsbeständigem Material, z.B. Blei, erzeugt - ist. Die zweite Möglichkeit besteht darin, daß der Stromzuleiter-Mantel durch zusammengesetzte Profile aus Ventilmetall gebildet ist.

In dem Fall, in dem der Stromzuleiter-Mantel durch zusammengesetzte Profile aus Ventilmetall gebildet ist, ist es von Vorteil, daß der Stromzuleiter-Mantel

und der Stromverteiler-Mantel gemeinsam mit Kernmetall ausgegossen sind. Durch diese Maßnahme ergibt sich eine sehr gleichmäßig aufgebaute Elektrode mit geringem Spannungsabfall und großer mechanischer Robustheit.

Bei dieser Lösung empfiehlt es sich schließlich, daß in den Kern des Stromzuleiters eine Kontaktstruktur eingebettet ist. Durch diese Maßnahme werden auch für den Stromzuleiter die Vorteile erreicht, die im Zusammenhang mit dem entsprechend aufgebauten Stromverteiler erläutert worden sind.

Die zweckmäßigen Werkstoffe für den Aktivteil der erfindungsgemäßen Elektrode sind schon angesprochen worden. Er besteht danach aus einem tragenden Kern aus einem Ventilmetall, wie z.B. Titan, Zirkonium, Niob oder Tantal, auf den eine Beschichtung aus einem anodisch wirksamen Material, z.B. aus Metallen der Platingruppe oder aus Metalloxiden, aufgebracht ist. Die Form des Aktivteils kann beliebig sein. Er kann aus Stäben, Blechen oder dergleichen gebildet sein. Besonders bevorzugt ist aber gewelltes Streckmetall, weil diese Konfiguration eine sehr große aktive Oberfläche ergibt, sparsam im Ventilmetall-Gebrauch * und zugleich ausreichend mechanisch stabil ist, insbesondere wenn Schutzmaßnahmen für die freien Ränder des gewählten Streckprofils ergriffen werden. Derartige Schutzmaßnahmen können in separat aufgebrachten Materialstreifen an den freien Rändern des Aktivteils aus Streckmetall bestehen.

Die Profile für die Mantel der erfindungsgemäßen Elektrode, und zwar sowohl in bezug auf die Stromverteiler als auch in bezug auf die entsprechende Ausbildung des Stromzuleiters, weisen zweckmäßigerweise eine Wandstärke zwischen 0,5 mm und einigen, mm auf. Sie bestehen ebenfalls aus einem der schon angesprochenen Ventilmetalle.

Als Vergußmetali zur Herstellung des Kerns der bei der erfindungsgemäßen Elektrode verwendeten Stromverteiler und gegebenenfalls des Stromzuleiters eignen sich Metalle mit einem Schmelzpunkt, der um mindestens 500^cC niedriger liegt als der des Metalls des Mantels des stromführenden Bauteils. Das Kernmetall soll ferner eine wesentlich höhere elektrische Leitfähigkeit besitzen als das Ventilmetall des Mantels, z.B. Titan. Unter Berücksichtigung dieser Forderungen kommen z.B. als Kernmetall Zink, Aluminium, Magnesium, Zinn, Antimon, Blei, Kalzium, Kupfer oder Silber und entsprechende Legierungen hiervon infrage. Selbstverständlich muß die Auswahl des Metalls für den Kern auch den speziellen Erfordernissen des jeweiligen Metallgewinnungsverfahrens Rechnung tragen. Für die Zinkgewinnungselektrolyse bietet sich Zink als Kernmetall an. Ein gleiches gilt für 'die Gewinnung von Kupfer, wobei hierfür allerdings auch Aluminium, Magnesium oder Blei sowie die entsprechenden Legierungen eingesetzt werden können.

Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich sowohl zur Gestaltung von kleineren Elektrodenformen mit Elek-

2 trodenflachen von ca. 1,0 bis 1,2 m als auch für

sogenannte Jumbo-Elektrod^n mit einer Elektroden-

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fläche von ca. 2,6 m bis 3,2 m .

Aufbau und Vorteile von Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Elektroden werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Gesamtdarstellung einer kleinen Elektrode mit dem erfindungsgemäßen Aufbau,

Fig. 2 eine perspektivische Gesamtdarstellung einer großen Elektrode mit dem erfindungsgemäßen Aufbau,

Fig. 3 eine erste Ausgestaltung der Anschlußkonstruktion zwischen Stromzuleiter und Stromverteiler in einer Ansicht entsprechend der Schnittlinie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht mit teilweise aufgeschnittenen Bauteilen einer zweiten Lösung der Anschlußkonstruktion von Stromzuleiter und Stromverteiler,

Fig. 5 einen Schnitt durch die Anordnung der Fig. 4 entlang der Schnittlinie V-V, die der Schnittlinie V-V in Fig. 1 entspricht, und

Fig. 6 einen Schnitt durch den Stromverteiler der Anordnung nach Fig. 4 entsprechend der Schnittlinie VI-VI.

Aus den Fig. 1 und 2 ergibt sich der prinzipielle Aufbau von zwei Versionen einer erfindungsgemäßen, beschichteten Metallanode. Danach ist ein Stromzuleiter mit 10, ein Stromverteiler mit 20 und ein mit dem Stromverteiler verbundener Aktivteil, d.h. die aktive arbeitende Fläche der Elektrode, mit 30 bezeichnet.

Fig. 1 zeigt die kleine und meist übliche Version einer Metallanode mit einer Anodenfläche von ca. 1,0

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bis 1,2 ία . Bei dieser kleinen Elektrode ist nur ein mit dem Stromzuleiter 10 verbundener Stromverteiler 20 vorgesehen, an dessen beiden Seiten parallel zum Stromzuleiter je ein plattenförmiges Element 31 angeordnet ist, die gemeinsam den Aktivteil 30 bilden.

In Fig. 2 hingegen ist eine sogenannte Jumbo-Anode mit einer Anodenfläche von ca. 2,6 bis 3,2 m dargestellt. Diese Elektrode umfaßt zwei mit dem Stromzuleiter 10 verbundene Stromverteiler 20. An jedem dieser Stromverteiler 20 sind beidseits je ein plattenförmiges Element 31 angeordnet, so daß insge-• samt vier dieser plattenförmigen Elemente 31 den Aktivteil 30 der Elektrode bilden. Die Seitenkanten der beiden inneren plattenförmigen Elemente 31 können im' Abstand voneinander liegen und durch nicht dargestellte Überbrückungselemente miteinander verbunden sein. Die beiden inneren plattenförmigen Elemente 31 können aber auch durch ein integrales Element dargestellt sein.

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Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung. Danach umfaßt der Stromzuleiter 10, wie schon geschildert worden ist, eine horizontal verlaufende Schiene 11 aus vorzugsweise Kupfer. Der insgesamt mit 20 bezeichnete Stromzu^eiter weist einen Mantel 21 auf, der zweckmäßigerweise aus Profilen aus Ventilmetall zusammengesetzt ist. In bezug auf die Ausgestaltung dieses Mantels kann z.B. auf die DE-OS 32 09 138 verwiesen werden. In diesen Mantel ist ein Kern 22 aus elektrisch gut leitendem Material eingegossen. In diesen Kern 22 ist eine Kontaktstruktur 23 eingebettet, die über mehrere Schweißstellen mit der Innenfläche des Mantels 21 verbunden ist.

Von wesentlicher Bedeutung ist nun, daß in den Kern 22 des Stromverteilers 20 nicht nur die Kontaktstruktur 23 eingebettet ist, sondern darüber hinaus noch ein Stab 24, der bevorzugt im wesentlichen die gesamte Länge des Stromverteilers 20 durchsetzt. Dieser Stab 24 kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen. Bevorzugt ist aber ein rechteckiger "Querschnitt mit einer Breite, die der Breite der Schiene 11 des Stromzuleiters 10 entspricht. Hierdurch ergibt sich eine besonders flach bauende * Elektrode.

Der Stab 24 des Stromverteilers 20 stellt nun das Bauteil dar, das sowohl für die mechanische Verbindung des Stromverteilers 20 mit dem Stromzuleiter sorgt als auch der Stromübertragung zwischen diesen beiden Bauteilen dient. Hierfür ist das obere Ende

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des Stabs 24 mit der unteren Flä,che der Schiene 11 über eine Schweißnaht 25 verschweißt. Hierdurch ergibt sich ein metallurgischer Verbund zwischen Schiene 11 und Stab 24, der einen äußerst guten Stromübergang gewährleistet sowie eine mechanisch starre und gut belastbare Verbindung ergibt. Der Stab 24 besteht bevorzugt aus Kupfer wie die Schiene 11.

Gemäß Fig. 3 ist die Schiene 11 des Stromzuleiters von einem Mantel 12 umgössen, der zweckmäßigerweise aus Blei besteht. Der Mantel 12 überdeckt den oberen Rand des Mantels 21 des Stromverteilers 20, wodurch eine gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung gegeben ist.
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Die Fig. 4 bis 6 beziehen sich auf eine weitere Lösungsvariante der zur Rede stehenden Metallanode.

Entsprechend der Fig. 3 ist die horizontale Kupferschiene des Stromzuleiters 10 ebenfalls mit 11 bezeichnet, während der Stab des Stromverteilers 20 das Bezugszeichen 24 trägt.

Die Kupferschiene 11 des Stromzuleiters 10 ist von einem insgesamt mit 40 bezeichneten Mantel umgeben, .der aus drei Profilen aus Ventilmetall zusammengesetzt ist. Zum einen ist ein planes Profil 41 vorgesehen, das die eine vertikale Seitenfläche des Mantels bildet. Die andere Seitenfläche des Mantels 40 wird durch ein insgesamt S-förmiges Profil 42 hergestellt. Dieses Profil setzt sich zusammen aus einem Steg 42a, an dessen Enden einerseits ein

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längerer Schenkel 42b und andererseits ein kürzerer Schenkel 42c gegensinnig abgewinkelt sind. Das Profil 42 liegt mit seinem kürzeren Schenkel 42c am unteren Rand des planen Profils 41 an. Beide Profile sind an dieser Stelle zweckmäßigerweise durch Rollschweißen miteinander verbunden. Geschlossen wird der Mante'l durch ein drittes, U-förmiges Profil 43, das mit seinen beiden Schenkeln 43a die oberen Ränder der Profile 41 und 42 umfaßt und in diesem Bereich zweckmäßigerweise durch Schmelzschweißen mit den Profilen 41 und 42 verbunden ist.

Die Innenabmessungen des Mantels 40 sind größer als die Außenabmessungen, der Schiene 11, so daß zwischen diesen beiden Bauteilen ein Kern 44 eingegossen werden kann, in den zugleich noch eine Kontaktstruktur 45 eingebettet ist.

Der mit der Schiene 11 des Stromzuleiters 10 verbundene Stab 24 des Stromverteilers 20 durchsetzt den Mantel 40 durch eine Ausnehmung 42d im Steg 42a des Profils 42. Im Bereich dieser Ausnehmung ist auch der • in diesem Fall" mit 50 bezeichnete Mantel des Stromverteilers 20 gas- und flüssigkeitsdicht angeschlossen. Der Mantel 50 setzt sich aus zwei mit 51 be-. zeichneten Profilen aus Ventilmetall zusammen. Beide Profile sind identisch. Jedes Profil 51 ist gebildet durch einen Steg 51a, von dessen Enden rechtwinkelig, jedoch gegensinnig abgewinkelte und ungleich lange Schenkel 51b und 51c abgehen. Beide Profile 51 sind gegensinnig, d.h. in bezug auf ihre Achse um 180° zueinander gedreht, so zusammengefügt, daß der kurze

Schenkel 51c des einen Profils 51 im Bereich des freien Endes des langen Schenkels 51b des anderen Profils 51 anliegt, wodurch sich von den beiden Schmalseiten des Mantels 50 und in bezug auf die Mittelebene des Mantels versetzt zueinander liegende Flansche 5ld ergeben. An diese Flansche 51d des Mantels 50 des Stromverteilers 20 können ohne Zusatzmittel die plattenförmigen Elemente 31 des Aktivteils 30 angeschlossen werden.

Der übrige Aufbau des Stromverteilers 20 ist entsprechend dem der Fig. 3.

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Claims

HOFFMANN - EITLE & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWÄLTE 0 *+ U ö / \) I PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN DIPL.-ΙΝβ. K. FCICHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ■ DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. GORG DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE v/er Conradty GmbH & Co. Metallelektroden KG, D-8505 Röthenbach Beschichtete Ventilmetallanode zur elektrolytischen Gewinnung von Metallen oder Metalloxiden Patentansprüche:

1. Elektrode, insbesondere Anode aus beschichtetem Ventilmetall zur elektrolytischen Gewinnung von Metallen oder Metalloxiden, bestehend aus

- mindestens einem von dieser Schiene abzweigenden Stromverteiler, der aus einem Mantel aus Ventilmetall und einem darin angeordneten Kern aus elektrisch gut leitendem Metall, der mit dem Mantel in elektrisch leitender Verbindung steht und in den vorzugsweise eine Kontaktstruktur eingebette-t ist, die aus Ventilmetall besteht und über eine Mehrzahl von Schweißstellen mit der Innenfläche des Mantels verbunden ist, aufgebaut ist, und

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einem Aktivteil, das mit dem Mantel des Stromverteilers mechanisch sowie elektrisch leitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,

daß in den Kern (22) des Stromverteilers (20) ein Stab (24) aus elektrisch gut leitendem Material, vorzugsweise Kupfer, eingreift, der mit der Schiene (11) des Stromzuleiters (19) mechanisch und elektrisch leitend verbunden ist.

2. ■ Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (24) den Kern (22) des Stromverteilers (20) im wesentlichen in dessen gesamter Länge durchsetzt.

3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (24) eine Oberflächenstruktur aufweist, so daß sich eine formschlüssige Verzahnung zwischen Stab und Kern ergibt.

4. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenstruktur durch Nuten, Bohrungen, Vorsprüngen oder dergleichen gebildet ist.

5. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene (11) des Stromzuleiters (10) von einem Mantel (12; 40) umgeben ist und der Mantel (21; 50) des Stromverteilers (20) an den Stromzuleiter-Mantel (12; 40) gas- und flüssigkeitsdicht angeschlossen ist.

6. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromzuleiter-Mantel (12) durch Umgießen der Schiene (11) mit korrosionsbeständigem Material, z.B. Blei, erzeugt

ist (Fig^%. 3).

7. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromzuleiter-Mantel (40) durch zusammengesetzte Profile (41, 42, 43) aus Ventilmetall gebildet ist.

8- Elektrode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromzuleiter-Mantel (40) und der Stromverteiler-Mantel (50) gemeinsam mit Kernmetall (44, 22) ausgegossen sind (Fig. 5).

9. Elektrode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kern (44) des Stromzuleiters (10) eine Kontaktstruktur (45) eingebettet ist (Fig. 4 und 5) .