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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Elektrolysezelle, die Elektroden und einen Elektrolysetank
aufweist, umfassend ein Trennelement, um den Boden des Elektrolysetanks
in Zusammenhang mit der Entfernung der in dem Elektrolysetank erzeugten Feststoffe
vom Rest des Tanks zu trennen.
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In einem elektrolytischen Prozess
sind ausgefällte
Metalle wie Kupfer, Nickel und Zink auf der Oberfläche von
Kathoden vorhanden, die in einem Elektrolysetank vorgesehen sind,
entweder ausgehend von Metallanoden, die sich in dem Elektrolyt auflösen, welches
sich in dem Elektrolysetank befindet oder von Metallionen, die bereits
in dem Elektrolyt gelöst
sind. Jedoch sind nicht alle Feststoffe auf den Kathodenoberflächen ausgefällt; diese
sind z. B. als wertvolle Metalle und Feststoffverunreinigungen in dem
Elektrolyt enthalten. Daher sammeln sich in einem Metallveredelungsprozess
auf dem Boden des Elektrolysetanks unterschiedliche Feststoffe an,
die von Zeit zu Zeit aus dem Tank entfernt werden müssen, z.
B. weil die Feststoffe wertvolle Bestandteile enthalten, wie z.
B. wertvolle Metalle, oder weil eine dickere Feststoffansammlung
die Reinheit der Kathode gefährdet,
die aus dem elektrolytischen Prozess erhalten wird.
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Generell sind die in einem Elektrolysetank angesammelten
Feststoffe zumindest teilweise sehr fein verteilt und nur geringfügig schwerer
als das Elektrolyt, weshalb es schwierig ist, die Feststoffe von
dem Elektrolyt zu trennen. Im Verlauf des elektrolytischen Prozesses
ist es extrem gefährlich,
wenn die Feststoffe beginnen, von dem Boden des Elektrolysetanks
aus zu zirkulieren, weil dann die Möglichkeit, dass die Feststoffe
auf der Kathode enden, ausgesprochen groß ist, und dies würde in einer
wesentlichen Verringerung der Reinheit des zu produzierenden Metalls
resultieren.
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Generell erfordert die Beseitigung
der auf dem Boden eines Elektrolysetanks angesammelten Feststoffe,
dass der gesamtelektrolytische Prozess unterbrochen werden muss,
was die Effizienz pro Zeiteinheit, d. h. die Produktivität der elektrolytischen Anlage,
verringert. So muss die Entfernung der Feststoffe als Teil des Austauschverfahrens
der Elektroden, d. h. Anoden und Kathoden vorgesehen werden, was
den Austausch kompliziert und langsam macht und die Durchführung der
Feststoffentfernung auf einen Rhythmus begrenzt, der durch den genannten Austauschprozess
bestimmt wird. Darüber
hinaus muss eine beträchtliche
Menge des Elektrolyts zuerst aus dem Tank entfernt und dann wieder
zurückgeführt werden,
was im allgemeinen einen beeinträchtigenden
Effekt auf die Elektrolytqualität
hat und eine Menge an zusätzlicher
Arbeit erfordert. In einem Feststoffaufbereitungssystem wird auch
eine beträchtliche
Menge an Elektrolyt mitgeführt,
welche durch ein neues ersetzt werden muss und gefährlich sein
kann bei der weiteren Aufbereitung der Feststoffe. Zusätzlich hierzu
macht das manuelle Waschen der Elektrolysetanks den Prozess deutlich
arbeitsintensiver und unterwirft die Angestellten unterschiedlichen
Gesundheitsgefährdungen,
z. B. aufgrund der Spritzer, die aus dem Tank spritzen und der Bestandteile,
die in den Spritzern enthalten sind. In gleicher Weise ist es aufgrund
der Anzahl der Angestellten, die bei dem manuellen Waschen der Tanks
benötigt werden,
oft nahezu unmöglich,
die Handhabung der Elektrolyten/Elektroden zu automatisieren, was
zusätzlich
den Bedarf an Arbeit in der elektrolytischen Anlage erhöht.
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Im Dokument GB-A-2,045,801 wird der
Boden einer elektrolytischen Zelle gereinigt durch Überstreichen
bzw. Abkratzen mit einem pflugartigen Teil oder Messer, um die Ablagerungen
zu lösen
und zu einem Auslassbereich zu überführen. Die
Pflugbewegung wird durchgeführt
mittels einer Fernsteuerung von außerhalb der Zelle, angetrieben
durch einen Motorantrieb über
einen Kettenmechanismus.
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Die US-A-4,214,964 zeigt einen elektrolytischen
Prozess und eine Elektrolysezelle, um Metallwerte aus niedrig angereicherten
Konzentraten zu gewinnen. Die Zelle wird mit Strom versorgt, so
dass die Elektrolyse stattfindet und an den Anoden Säure frei
gelassen wird, die die Metallwerte löst, welche Kationen bilden,
die zur Kathode migrieren und dort entladen werden. Die Verunreinigungen
werden aus dem Konzentrat durch Sieben separiert, z. B. mittels eines
Siebs oder mehrerer Siebe, die die Anoden von den Kathoden separieren.
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In der EP-A1-646 662 ist ein Reinigungssystem
für einen
Elektrolysetank gezeigt, welches aus einer Zelle besteht, die mit
Durchführungen
mit perforierten Wänden
besteht und welche entlang der Seitenwände auf den Pegel der Flüssigkeit
des Tanks ansteigen. Eine Leitung ist in die Durchführungen eingesetzt,
um den Schlamm von dem Boden der Zelle durch die perforierten Wände der
Durchführungen
abzuziehen.
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Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung,
einige Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und eine
Elektrolysezelle mit einem verbesserten Trennteil zu schaffen, das
in Elektrolysetanks geeignet ist, um den Boden des Elektrolysetanks
vom Rest des Tanks zu separieren, so dass die Entfernung der Feststoffe
von dem Boden des Elektrolysetanks durchgeführt werden kann, ohne im Wesentlichen den
elektrolytischen Prozess zu stören.
Die wesentlichen neuen Merkmale der Erfindung sind aus den beigefügten Ansprüchen ersichtlich.
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Erfindungsgemäß sind in einem Elektrolysetank
vorzugsweise in den Wänden
des Elektrolysetanks Stützteile
installiert, welche zusätzlich
zum Schaffen der Abstützung
auch den Pfad des in dem Elektrolysetank zu installierenden Trennteils
führen bzw.
definieren. Das Trennteil ist für
die Dauer der Entfernung der Feststoffe auf dem Tankboden in dem Tank
im Wesentlichen entlang dessen gesamter Länge, im Wesentlichen nahe des
Tankbodens angeordnet, so dass das Trennteil das flüssige Elektrolyt
von den Feststoffen trennt, die sich auf dem Boden des Elektrolysetanks
angesammelt haben und zu entfernen sind.
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Das erfindungsgemäße Trennteil wird hergestellt
aus flexibel verbunden Strukturelementen, die eine im Wesentlichen
geschlossene Oberfläche
bilden, die jedoch relativ zueinander gebogen werden können. So
kann das Trennteil in dem Elektrolysetank ohne eine besondere Öffnung in
dem Tank installiert werden, einfach durch Führen des Trennteils auf die
Oberfläche
des flüssigen
Elektrolyts und weiter unter die Oberfläche im Wesentlichen nahe der Rückwand des
Elektrolysetanks.
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Wenn es nötig ist, die auf dem Tankboden akkumulierten
Feststoffe zu entfernen, wird das Trennteil gemäß der Erfindung zuerst über den
Elektrolysetank in einen Raum geführt, der zwischen der Rückwand des
Elektrolysetanks und der Elektrode angeordnet ist, die am nächsten an
der Rückwand angeordnet
ist, so dass ein Ende des Trennteils vorzugsweise sehr nahe an der
Elektrolytoberfläche
angeordnet ist. Wenn begonnen wird, das Trennteil von dem Transportteil
in den Elektrolysetank unterhalb der Elektrolytoberfläche zu führen, wird
der Weg des Trennteils in dem Elektrolyt gesteuert mittels Stütz- und
Steuer- bzw. Führungsteile,
die in dem Elektrolysetank angeordnet sind, vorzugsweise an den
Wänden
des Elektrolysetanks. Diese Stütz-
und Steuerteile bilden die Bahn des Trennteils in dem Elektrolysetank.
Die Stützund
Steuerteile, die in der Nähe
des Bodens des Elektrolysetanks angeordnet sind, sind in dem Tank
in einer solchen Höhe
bezüglich
des Bodens des Elektrolysetanks angeordnet, dass, wenn das Trennteil
sich in einer von dem Transportteil festgelegten Geschwindigkeit
bewegt, die auf dem Boden des Elektrolysetanks angesammelten Feststoffe nicht
aufgrund der Bewegung des Trennteils beginnen können zu zirkulieren und somit
die Feststoffe davon abgehalten werden, sich mit dem flüssigen Elektrolyt
wieder zu vermischen.
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Aufgrund der gegenseitigen Flexibilität der Strukturelemente
des Trennteils, kann die Vortriebsrichtung des Trennteils von einer
wesentlichen vertikalen Richtung in der Nähe der Rückwand des Elektrolysetanks
in eine im Wesentlichen horizontalen Richtung in der Nähe der Seitenwände des
Elektrolysetanks geändert
werden, wenn das Trennteil in dem Tank installiert wird. Somit können die
Stütz-
und Steuerteile des Trennteils im Wesentlichen nahe an beiden Rückwänden des
Elektrolysetanks angeordnet sein, so dass das Trennteil vorzugsweise
in den Elektrolysetank durch einen Raum in der Nähe einer Rückwand eingeführt wird
und daraus durch einen Raum in der Nähe der anderen Rückwand entfernt wird.
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Wenn das erfindungsgemäße Trennteil
in einem Elektrolysetank angeordnet ist, separiert das Trennteil
den Teil des Tanks, der nahe dem Boden angeordnet ist, von dem Rest
des Tanks und gleichzeitig trennt es die auf dem Boden des Elektrolysetanks
angesammelten Feststoffe von dem Elektrolyt, das in dem elektrolytischen
Prozess benötigt
wird. Konsequenterweise kann der Raum, der zwischen dem Trennteil
und dem Boden des Elektrolysetanks verbleibt, von Feststoffen gereinigt
werden, ohne dass Feststoffe die Möglichkeit haben, sich mit dem flüssigen Elektrolyt
zu vermischen, welches in dem Rest des Tanks vorhanden ist. Somit-kann
die Entfernung der Feststoffe stattfinden, während der elektrolytische Prozess
im Gange ist und damit komplett abgetrennt werden von dem Aufbereitungsschritt
für die Elektroden.
Wenn die Feststoffe von dem Boden des Elektrolysetanks entfernt
worden sind, wird das Trennteil von dem Tank durch Verwendung der
Stütz- und
Steuerteile, die in dem Elektrolysetank angeordnet sind, entfernt
und auf einen Förderer
für das Trennteil
außerhalb
des Tanks bewegt. Dieser Förderer überführt das
Trennteil zu einem anderen Elektrolysetank, wo eine entsprechende
Entfernung von Feststoffen von dem Boden des Elektrolysetanks durchgeführt werden
muss.
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Das erfindungsgemäße Trennteil kann in dem Elektrolysetank
so angeordnet werden, dass zwischen dem Trennteil und der gegenüberliegenden Rückwand ein
ausreichender Abstand verbleibt, so dass das Trennteil nicht undurchdringbar
die Feststoffe unterhalb des Trennteils von dem darüber befindlichen
Elektrolyt trennt. In diesem Fall wird das Trennteil nicht belastet
durch das Gewicht des darüber
befindlichen Elektrolyts und der Raum der von dem Trennteil abgetrennt
wird, ist somit in Verbindung mit dem Raum, der das Elektrolyt enthält.
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Das erfindungsgemäße Trennteil kann auch in dem
Elektrolysetank angeordnet sein, so dass das Trennteil den unterhalb
des Trennteils befindlichen Raum, der die Feststoffe enthält, in einer
im Wesentlichen undurchdringbaren Weise separiert. In diesem Fall
kann das Trennteil vorzugsweise mit einem Dichtmittel versehen sein,
welches mit irgendeiner Flüssigkeit
oder einer gasförmigen
Substanz gefüllt ist,
welches das in dem Elektrolysetank installierte und an seinem Platz
befindliche Trennteil gegen die Wände des Elektrolysetanks abdichtet.
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Zusätzlich zu dem Raum, der nahe
dem Tankboden angeordnet ist, kann das Trennteil auch andere Räume von
dem Elektrolysetank separieren, zumindest den Raum, der in der Nähe einer
der Rückwände angeordnet
ist, so dass der Raum, der von der Nähe der Rückwand separiert ist, vorzugsweise
verwendet werden kann, z. B. wenn die Feststoffe entfernt werden.
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Während
ein Trennteil gemäß der Erfindung benützt wird,
können
die Stütz-
und Steuerteile des Trennteils in dem Elektrolysetank installiert
sein, entweder so, dass, wenn das Trennteil bewegt wird, nur die
Stütz-
und Steuerteile verwendet werden, die nahe einer der Rückwände angeordnet
sind, in welchem Fall die Bewegung des Trennteils vor und zurück stattfindet
oder es sind Stütz-
und Steuerteile in der Nähe
beider Rückwände des
Elektrolysetanks installiert, so dass das Trennteil in den Elektrolysetank durch
den Raum eingeführt
wird, welcher zwischen der in der Nähe einer Rückwand angeordneten Elektrode
und der Rückwand.
verbleibt, und aus dem Elektrolysetank entfernt wird durch den zwischen
der gegenüberliegenden
Rückwand
und der in deren Nähe
angeordneten Elektrode gebildeten Raum, in welchem Fall die Bewegung
des Trennteils immer in die gleiche Richtung stattfindet.
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Mit/In dem Trennteil kann auch wenigstens ein
Teil der Abkratzvorrichtung für
den Boden des Elektrolysetanks verbunden bzw. angeordnet sein, in welchem
Fall die Kratzvorrichtung in den Elektrolysetank zusammen mit dem
Trennteil eintritt. Die Kratzvorrichtung, die mit dem Trennteil
verbunden ist, kann z. B. Waschdüsen
oder mechanische Feststoffentfernungseinrichtungen enthalten, in
welchem Fall auf dem Bodenteil des Elektrolysetanks irgendein Waschmittel,
wie z. B. Flüssigkeit
oder Gas, geführt werden
kann.
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Die Erfindung wird detaillierter
mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:
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1 ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung im partiellen Seitenschnitt,
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2 die
Ausführungsform
der 1 aus der Richtung
A-A gesehen,
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3 ein
anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung in partiellem Seitenschnitt,
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4 ein
drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung in einem partiellen Seitenschnitt.
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Gemäß den 1 und 2 sind
in einem Elektrolysetank 1 Elektroden, nämlich Anoden 2 und
Kathoden 3 in alternierender Weise angeordnet, und das
in dem elektrolytischen Prozess zu produzierende Metall wird an
der Kathode 3 ausgefällt
mittels der elektrolytischen Lösung 4,
die in dem Elektrolysetank 1 enthalten ist. Im Verlauf
der Elektrolyse setzen sich auf dem Boden des Elektrolysetanks Feststoffe 6 ab, die
von Zeit zu Zeit aus dem Tank 1 entfernt werden müssen. Gemäß der Erfindung
sind an den Seitenwänden 8 und 9 des
Elektrolysetanks 1 Stütz-
und Steuerteile bzw. Führungsteile 10 installiert.
Mittels der Stütz-
und Steuerteile 10, wird das Trennteil 11 gestützt, wenn
es in dem Elektrolysetank 1 angeordnet und in den Tank 1 hineingeführt wird,
so dass die Teile 10 die Bahn des Trennteils 11 bilden.
Das Trennteil 11, welches den Bodenteil 12 des
Elektrolysetanks mit den Feststoffen 6 von dem Rest des Tanks 1 trennt,
ist aus flexibel miteinander verbunden Strukturelementen 13 gebildet,
welche eine vorteilhafte Biegsamkeit des Trennteils 11 ermöglichen, während es
von der Nähe
der Rückwand 7 zur
Nähe des
Bodens 5 des Elektrolysetanks fortschreitet.
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In der Ausführungsform der 1 und 2 ist das
Trennteil 11 mit Düsen 14 versehen,
durch welche Flüssigkeit
oder Gas in dem Bodenteil 12 geführt wird, um die Entfernung
von Feststoffen 6 zu erleichtern. Die Feststoffe 6 und
die Flüssigkeit,
die in dem Bodenteil 12 verbleiben, als auch die Flüssigkeit
oder das Gas, die über
die Düsen 14 dort
zugeführt
werden, werden von dem Elektrolysetank 1 über einen Auslass 15 abgeführt, der
in dem Boden 5 des Elektrolysetanks angeordnet ist.
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Das Ausführungsbeispiel nach 3 unterscheidet sich von
dem Ausführungsbeispiel
der 1 darin, dass das
Trennteil 21 in dem Elektrolysetank 1 in einer
abgedichteten Weise installiert ist. So bilden der Bodenteil 22,
der von dem Elektrolysetank über
das Trennteil 21 separiert ist, und der Raum 23,
der zwischen dem Trennteil 21 und der Rückwand 7 des Elektrolysetanks
verbleibt, zusammen einen im Wesentlichen geschlossenen Raum, so
dass die Feststoffe 24 und die in den Räumen 22 und 23 vorhandenen
Flüssigkeiten
aus der Elektrolyse über
den Raum 23 abgeführt
werden.
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In 4 ist
ein Trennteil 11 gemäß der 1 in einem Elektrolysetank
angeordnet, so dass die Stütz-
und Steuerteile 10 in den Seitenwänden 8 und 9 des
Elektrolysetanks installiert sind, um sicherzustellen, dass das
Trennteil 11 in den Elektrolysetank z. B. in der Nähe der Rückwand 7 eingeführt wird
und aus dem Elektrolysetank 1 in der Nähe der zweiten Rückwand 32 entfernt
wird.