EP0454056B1 - Kathodenbleche aus Aluminium für die elektrolytische Gewinnung von Zink - Google Patents

Kathodenbleche aus Aluminium für die elektrolytische Gewinnung von Zink Download PDF

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EP0454056B1 EP91106515A EP91106515A EP0454056B1 EP 0454056 B1 EP0454056 B1 EP 0454056B1 EP 91106515 A EP91106515 A EP 91106515A EP 91106515 A EP91106515 A EP 91106515A EP 0454056 B1 EP0454056 B1 EP 0454056B1
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    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/02—Electrodes; Connections thereof

Definitions

  • the invention relates to a cathode sheet for the electrolytic production of zinc, with a plate made of aluminum and an insulating strip made of plastic melted on at least one edge of the plate surrounding it.
  • insulating strips are arranged at the edges. This is necessary in order to prevent the zinc deposited on the cathode surfaces from growing in the direction of the anode plate or electrolyte trough and thereby producing a short circuit. These insulation strips are either snapped onto the edges of the cathode sheet or pressed on. Versions with screwed insulation strips are also known. These insulation strips themselves are made of plastic, rubber or wood.
  • a cathode plate of the type mentioned is known from DE-A-3 219 300.
  • the cathode sheets are immersed in sulfuric acid, which is used as the electrolyte, the aluminum corrodes. This corrosion occurs preferentially under the strips. This is because the acid penetrates between the sheets and the insulation strips and causes the aluminum to corrode very quickly. There is therefore an early failure of the cathode sheet, since the edges erode, the strip loses its grip on the sheet and thus there is a short circuit when the insulation strip breaks away between the growing zinc and the anode plate or electrolyte pan.
  • a deposition cathode which has a deposition body which is formed by an aluminum sheet coated on both sides with a copolymer made of butene-1 and ⁇ -olefin which has been made conductive, an edge strip made of the same copolymer, only without additions of conductivity, is applied on this coating.
  • a cathode sheet insulated at the edge which has a layer of polyethylene with a low molecular weight of 2 ⁇ 10 4 and was melted onto the surfaces to be insulated, a strip of polyethylene with a higher molecular weight being applied via this layer was pushed between 1x10 6 and 5x10 6 .
  • copolymeric polyolefin / aluminum proves to be particularly liquid-tight against the aggressive sulfuric acid electrolyte.
  • the insulation strip on the sheet metal side comprises a layer of the copolymeric polyolefin and, moreover, it consists of ordinary polyolefin.
  • This design is very inexpensive because less of the expensive copolymeric polyolefin is required.
  • the insulation strip consists entirely of the highly adhesive polyolefin.
  • the manufacturing process used for this purpose is carried out according to the invention in such a way that the insulation strip is extruded and, after the extrusion, on the edges of the cathode sheet metal strip in a still hot state (such as, for example, at temperatures between 100 and 200 ° C., preferably 160 and 180 ° C, for 1 to 5 min), the sheets are cut to size and then brackets are welded to the narrow side surfaces of the cathode sheet, which connect the narrow side surfaces provided with an insulation strip.
  • a still hot state such as, for example, at temperatures between 100 and 200 ° C., preferably 160 and 180 ° C, for 1 to 5 min
  • the extrusion of the bar is carried out by co-extruding highly adhesive copolymeric polyolefin and normal polyolefin.
  • the heat required for the extrusion is optimally used by extruding the profile with subsequent melting on the cathode sheet metal strips.
  • the production can take place continuously, whereby large amounts of such cathode sheet metal strips can be produced. Afterwards, these can only be cut and the brackets required for the current introduction and suspension arranged on them.
  • copolymeric polyolefins are copolymers of olefin and adhesive additives for metal surfaces.
  • These adhesive additives are generally aliphatic carboxylic acids in an amount of 1 to 10%, for example acrylic acid or its derivatives.
  • esters such as. B. vinyl acetates may be present.
  • Vinyl acetate can also be present at the same time as acrylic acid, as are other terpolymers.
  • those hot melt adhesives based on polyolefins are suitable which have sufficient corrosion resistance is guaranteed.
  • a cathode sheet with a plate 1 made of aluminum is arranged in an electrolyte 2 in a trough 3 on busbars 4, 4 'with its holder 5 and has insulation strips 6, 6' made of polyolefin fastened on both vertical narrow sides.
  • Fig. 2 shows an embodiment of the cathode sheet, in which on the side edge of the aluminum plate 1, a uniformly made of highly adhesive copolymeric polyolefin insulation strip is melted.
  • the insulation strip can be extruded and melted using the extrusion heat.
  • a layer 7 of adhesive copolymeric polyolefin is arranged on the aluminum plate 1 of the cathode sheet, and a U-shaped rail 8, which mainly forms the body of the insulation strip, is pushed over this.
  • the slide-on takes place in the heat, preferably using extrusion heat.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Kathodenblech für die elektrolytische Gewinnung von Zink, mit einer Platte aus Aluminium und einer auf mindestens einem Rand der Platte diesen umgebend aufgeschmolzenen Isolationsleiste aus Kunststoff.
  • Bei heute bekannten Kathodenblechen für die elektrolytische Gewinnung von Zink sind an den Rändern Isolierungsleisten angeordnet. Dies ist deswegen notwendig, um das an den Kathodenflächen abgeschiedene Zink daran zu hindern, in Richtung der Anodenplatte bzw. Elektrolytwanne zu wachsen und dadurch einen Kurzschluß zu erzeugen. Diese Isolierungsleisten sind entweder an den Rändern des Kathodenblechs aufgeschnappt oder aufgepreßt. Es sind aber auch Versionen mit angeschraubten Isolationsleisten bekannt. Diese Isolationsleisten selbst bestehen aus Kunststoff, Gummi oder Holz. Ein Kathodenblech der eingangs genannten Art ist aus DE-A-3 219 300 bekannt.
  • Da die Kathodenbleche im Betrieb mit Schwefelsäure, die als Elektrolyt verwendet wird, getaucht sind, kommt es zur Korrosion des Aluminiums. Diese Korrosion tritt bevorzugt unter den Leisten auf. Dies deshalb, da die Säure zwischen den Blechen und den Isolationsleisten eindringt und dort ein sehr schnelles Korrodieren des Aluminiums bewirkt. Es erfolgt somit ein frühzeitiger Ausfall des Kathodenblechs, da die Ränder ausfressen, die Leiste an Halt am Blech verliert und somit es zu einem Kurzschluß beim Wegbrechen der Isolationsleiste zwischen anwachsendem Zink und der Anodenplatte bzw. Elektrolytwanne kommt.
  • Aus DE-A-2558694 ist eine Abscheidungskathode bekannt, welche einen Abscheidungskörper aufweist, der durch ein beidseitig mit einem leitfähig gemachten Copolymer aus Buten-1 und α-Olefin beschichtetes Aluminiumblech gebildet ist, wobei eine Randleiste aus dem gleichen Copolymer, nur ohne Leitfähigkeitszugätze, auf dieser Beschichtung ausgebracht ist.
  • Aus JP-A-6333590 ist ein am Rand isoliertes Kathodenblech bekannt, welches eine Schicht aus Polyethylen mit niedrigen Molekular gewicht von 2 x 104 aufweist und auf den zu isolierenden Flächen aufgeschmolzen wurde, wobei über diese Schicht eine Leiste aus Polyethylen mit höherem Molekular gewicht von zwichen 1x106 und 5x106 geschoben wurde.
  • Der oben erwähnte ungüstige Korrosionseffekt wird erfindungsgemäß durch ein Kathodenblech mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 verhindert.
  • Die Paarung copolymeres Polyolefin/Aluminium erweist sich dabei als besonders flüssigkeitsdicht gegenüber dem aggressiven schwefelsaueren Elektrolyten.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Isolationsleiste blechseitig eine Lage aus dem copolymeren Polyolefin und im übrigen besteht sie aus gewöhnlichem Polyolefin. Diese Bauweise ist sehr preisgünstig, weil weniger von dem teueren copolymeren Polyolefin notwendig ist.
  • Es ist weiters in einer Ausgestaltung der Erfindung eine solche Bauweise vorgesehen, daß die Isolationsleiste insgesamt aus dem hochhaftenden Polyolefin besteht.
  • Bei dieser Bauweise kann bei großen Stückzahlen herzustellender Bleche besonders kostengünstig, weil einfach, gefertigt werden.
  • Es hat sich gezeigt, daß das dazu verwendende Herstellungsverfahren erfindungsgemäß so durchgeführt wird, daß die Isolationsleiste extrudiert wird und nach der Extrusion an den Rändern des Kathodenblechbandes im noch heißen Zustand (wie z.B. bei Temperaturen zwischen 100 und 200 °C, vorzugsweise 160 und 180 °C, für 1 bis 5 min) angedrückt wird, die Bleche zugeschnitten und danach Halterungen an den Schmalseitenflächen des Kathodenblechs angeschweißt werden, die die mit einer Isolationsleiste versehenen Schmalseitenflächen verbinden.
  • Es ist dabei in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung günstig, daß die Extrusion der Leiste durch Koextrusion von hochhaftendem copolymerem Polyolefin und normalem Polyolefin erfolgt. Dadurch wird weniger von dem teueren und nur blechseitig erforderlichen hochhaftenden Polyolefin verwendet, wodurch die Herstellung des erfindungsgemäßen Kathodenblechs günstiger wird.
  • Durch die Extrusion des Profils mit nachfolgendem Aufschmelzen auf den Kathodenblechbändern wird die für die Extrusion notwendige Wärme optimal genützt. Die Produktion kann kontinuierlich erfolgen, wodurch große Mengen an solchen Kathodenblechbändern hergestellt werden können. Diese sind nachher nur mehr zu schneiden und an ihnen die für die Stromeinleitung und Aufhängung benötigten Halterungen anzuordnen.
  • Dadurch, daß dieses gut haftende Polyolefin dicht mit dem Kathodenblech verbunden ist, kann kein Elektrolyt in die Verbindung eindringen und die eigentliche Isolationsleiste braucht lediglich warm aufgeschoben zu werden. Die Haftung, die zwischen der Schicht Polyolefin und der übrigen Isolationsleiste vorhanden ist, reicht beim Betrieb des Kathodenblechs zur Befestigung aus. Dieses Verfahren ist besonders dann wirtschaftlich, wenn nur wenige Kathodenbleche erzeugt werden sollen, was bei Reparaturen und bei der Wartung einer Elektrolyseanlage häufig der Fall ist.
  • Copolymere Polyolefine im Sinne der Erfindung sind Mischpolymerisate von Olefin und Haftzusätzen für Metalloberflächen. Diese Haftzusätze sind in der Regel aliphatische Carbonsäuren in einer Menge von 1 bis 10 %, beispielsweise Acrylsäure oder deren Derivate. Statt der Acrylsäure können auch Ester wie z. B. Vinylacetate vorhanden sein. Vinylacetat kann auch gleichzeitig mit Acrylsäure vorhanden sein, ebenso kommen auch andere Terpolymere in Frage. Geeignet sind letzlich diejenigen Schmelzkleber auf Polyolefinbasis, bei welchen eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit gewährleistet ist.
  • Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1 eine Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Kathodenblechs,
    • Fig. 2 ein Detail eines erfindungsgemäßen Kathodenblechs im Horizontalschnitt in vergrößerter Ansicht,
    • Fig. 3 ein Detail eines weiteren erfindungsgemäßen Kathodenblechs.
  • Ein Kathodenblech mit einer Platte 1 aus Aluminium ist in einem Elektrolyten 2 in einer Wanne 3 an Stromschienen 4, 4' mit seiner Halterung 5 angeordnet und hat auf beiden vertikalen Schmalseiten Isolationsleisten 6, 6' aus Polyolefin befestigt.
  • Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Kathodenblechs, bei welcher auf dem seitlichen Rand der Aluminiumplatte 1 eine einheitlich aus hochhaftendem copolymerem Polyolefin bestehende Isolationsleiste aufgeschmolzen ist. Die Isolationsleiste kann extrudiert und unter Ausnutzung der Extrusionshitze aufgeschmolzen sein.
  • In der Fig. 3 ist auf der Aluminiumplatte 1 des Kathodenblechs eine Schicht 7 haftendes copolymeres Polyolefin angeordnet und über diese eine den Körper der Isolationsleiste hauptsächlich ausmachende U-förmige Schiene 8 aufgeschoben. Das Aufschieben erfolgt in der Wärme, vorzugsweise unter Ausnutzung von Extrusionshitze.

Claims (4)

  1. Kathodenblech für die eletkrolytische Gewinnung von Zink, mit einer Platte (1) aus Aluminium und einer auf mindestens einem Rand der Platte diesen umgebend aufgeschmolzenen Isolationsleiste (6) aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsleiste (6) mindestens in einem an die Platte (1) anschließenden Teil aus einem copolymeren Polyolefin besteht.
  2. Kathodenblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsleiste (6) aus einer an das Blech (1) anschließenden Lage (7) aus copolymerem Polyolefin und einer darüber befindlichen Lage (8) aus gewöhnlichem Polyolefin aufgebaut ist.
  3. Verfahren zur Herstellung eines Kathodenblechs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsleiste (6) extrudiert wird und nach der Extrusion im noch heißen Zustand an den Rändern eines Kathodenblechbandes angedrückt wird, das mit Isolationsleisten versehene Blechband nachfolgend zu Kathodenblechen zugeschnitten wird und danach an einem zwischen zwei mit Isolationsleisten versehenen Rändern verlaufenden Rand Halterungen (5) angeschweißt werden.
  4. Verfahren zur Herstellung eines Kathodenblechs nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Extrusion der Isolationsleiste (6) durch Koextrusion von copolymerem Polyolefin und normalem Polyolefin erfolgt.
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