FI78508B - Ytbelagd ventilmetallanod foer elektrolytiskt utvinning av metaller eller metalloxider. - Google Patents

Description

78508 PÄÄLLYSTETTY VENTT11LIMETALL IANODI METALLIEN TAI METALLIOKS IDIEN ELEKTROLYYTTISEKSI TALTEENOTTAMISEKSI - YTBELAGD VENTILMETALL-ANOD FÖR ELEKTROLYTISKT UTVINNING AV METALLER ELLER METALL-

OXIDER

Keksintö kohdistuu elektrodiin, erikoisesti anodiin päällystetystä venttiilimetallista metallien ja metai1ioksidien elektrolyyttistä talteenottoa varten, muodostuen - ainakin yhdestä virranjakajasta, joka muodostuu kahdesta identtisestä profiilista kokoonpannusta venttii1imeta11isesta vaipasta ja sen sisään sijoitetusta, sähköä hyvin johtavaa metallia olevasta sydämestä, joka on vaipan kanssa sähköä johtavassa yhteydessä ja upotettu mieluummin kosketusrakenteeseen, joka on vent-tiilimetallia ja yhdistetty vaipan sisäpintaan lukuisilla hit-sauskohdi1la , ja - aktiiviosasta, joka muodostetaan vähintäin yhdestä levymuotoi-sesta elementistä, joka on yhdistetty mekaanisesti ja sähköä johtavasti virranjakajan vaippaan.

Tällaisten metallianodien tulee metallien ja varsinkin epämetal-; lien elektrolyyttisen talteenoton alueella happoliuoksista, jois- 1 : sa on talteenotettavaa metallia, korvata alkuaan tässä käytetyt ·· lyijy- tai lyijyseos- tai grafii11ianodit. Näiden päällystetty jen metallianodien toimiva pinta tai aktiiviosa muodostuu vent-; ·' tiilimetallisesta kantavasta sydämestä, kuten esim. titaania, . : zirkoniumia, niobia tai tantaalia olevasta, jolle on tuotu anodi- sesti vaikuttavaa metallia, esim. platinaryhmän metalleja tai platinametal1ioksideja, oleva päällyste.

Metallianodien oleellinen etu on sähköenergian säästössä verrattuna perinteisiin lyijy- tai grafiittianodeihin. Tämä energian säästö on tuloksena päällystetyillä metallianodeilla saavutettavasta suuremmasta pinnasta, päällysteen korkeasta aktiviteetista ja muotostabiliteetista. Se tekee mahdolliseksi anodijännitteen huomattavan alentamisen. Päällystetyt metal1ianodit tuovat lisä-säästöjä käytössä sen kautta, että elektrolyytin puhdistus ja neutralointi helpottuu, koska Cl~, N03~ tai vapaa H2^°4 eivät 2 78508 vahingoita anodien päällystettä. Lisää kulujen säästöä syntyy siitä, että käytettäessä päällystettyjä me ta 11ianodeja elektrolyyttiä ei tarvitse sekoittaa kalleilla lisäaineilla, esim. ko-bolttiyhdisteellä tai Strontiumkarbonaatilla, kuten on tarpeen käytettäessä lyijyanodeja. Edelleen jää pois lyijyn aiheuttama elektrolyytin ja talteenotetun metallin likaantuminen lyijyanodi-en yhteydessä, mitä ei voida estää. Lopuksi sallivat päällystetyt me ta11ianodit virtatiheyden ja siten tuottavuuden nousun.

Näiden päällystettyjen metal1ianodien mitoituksessa on käytetty sangen erilaisia teitä.

Tunnetun metallianodin (DE-OS 24 04 167) yhteydessä nähdään oleellinen mitoituskriteeri siinä, että katodia vastapäätä oleva anodipinta on 1,5-20 kertaa pienempi kuin katodin pinta ja anodia vastaavasti käytetään virtatiheydellä, joka on 1,5-20 kertaa suurempi kuin katodin virtatiheys. Näillä toimenpiteillä tulee taloudellisella tavalla saada suhteellisen puhdas metallin erotus, jolla on toivottu kiderakenne ja puhtaus katodeilla. Taloudellisuuden tulee ilmeisesti perustua siihen, että katodiin ver-*: rattuna pienennetty anodin pinta pienentää materiaalin kulutusta anodin valmistuksessa ja siten säästetään kallista venttiilime-tallia. Kustannusten pienennys tämän anodin valmistuksessa ostetaan kuitenkin ei varsin vähäisillä haittapuolilla. Yksi haitoista on se, että anodin osuus kennojännitte estä on suuri, koska anodi toimii suurella virtatiheydellä. Tämä vaatii oleellisena haittapuolena suuren energiakulutuksen tällaisilla anodeilla varustetuilla kennoilla. Suuri virtatiheys ja pienennetty joh-dinpoikkipinta tunnetussa anodissa pienennetyn tehokkaan pinnan ja siten pienen materiaalitilavuuden vuoksi aikaansaavat suuren : sisäisen ohmisen jännitehäviön, jonka seurauksena on tarvittavan : sähköenergian edelleen kasvaminen. Haitallisen suuren sisäisen ; ohmisen jännitehäviön välttämiseksi ovat yhteen tasoon sijoitetut toistensa suuntaiset profiilisauvat, jotka muodostavat tehokkaan pinnan, valmistettuna titaanista, ja varustettuna kupari sydämellä. Vastaavanlainen rakenne on myös virransyöttö- ja jakelukis-koilla. Nämä ovat monimutkaisesti rakennettuja virtateiden ly-

II

3 78508 hentämiseksi huomattavasti anodin pienessä tehokkaassa pinnassa. Tehokkaan pinnan muodostavien profii1isauvojen monimutkainen rakenne sekä tarvittavat pitkät virransyöttö- ja jakelukiskot tekevät tunnetun rakenteen huomattavasti kalliimmaksi.

Eräässä toisessa tunnetussa päällystetyssä metallianodissa on edellä selostettujen päällystettyjen metal1ianodi en periaatteellisten haittapuolien välttämiseksi kuljettu täysin toista tietä, mikä perustuu siihen, että tämän anodin tehokas pinta on muodostettu suureksi siten, että tasossa välimatkan päässä toisistaan ja samansuuntaisesti toistensa kanssa sijoitetut sauvat, jotka muodostavat tehokkaan pinnan, tyydyttävät yhtälön 64F : F <_2, jolloin merkitsee sauvojen kokonaispintaa ja F^ sauvojen koko-naislaitteistosta otettua pintaa. Tällä mieluummin puhtaasta titaanista valmistetulla anodirakentee1la ei ole kuparisen pää-virran-syöttökiskon lisäksi mitään muita virransyöttäjiä ja -jakajia. Virransiirto pystysuunnassa suoritetaan yksinomaan venttiilime-tallisilla sauvoilla. Kokonaisuudessaan on tämä anodi suureksi muotoillun tehokkaan pinnan vuoksi osoittautunut hyväksi monissa elektrolyyttisissä metallien talteenottomenetelmissä.

Nouseviin kilowattihintoihin sopeutuva, t.s. titaanianodien laskeva sisäinen ohminen jännitehäviö vaatii suuret poikkipinnat virtaajohtaville rakenneosille tästä kalliista metallista. Aktiivisen pinnan muodostaminen tasossa samansuuntaisesti toisiinsa nähden sijoitetuilla titaanisauvoi1la vaatii niiden mitoittamisen vastaavan suuruisilla poikkipinnoilla, jotta pysyttäisiin mukana paksuissa, massiivisissa lyijyanodeissa esiintyvässä sisäisessä ohmisessa jännitehäviössä, mikä jälleen kaventaa venttii1imetal-lianodien teknisiä ja kustannusetuja.

: Tunnetuilla virransyöttö- ja jakelukiskoilla, jotka muodostu vat kuparisydämestä ja tätä kuparisydäntä ympäröivästä titaani-vaipasta, pyritään saavuttamaan "metallurginen liitos" sydämen metallin ja vaipan metallin välille. Sisäisen jännitehäviön pieneneminen, mikä tulisi saavuttaa muodostamalla sydän metallista, jolla on hyvä sähkönjohtokyky, saavutetaan todellisuudessa 4 78508 vain silloin, kun virran ylimeno päällystettyyn aktiiviosaan on varmistettu suuripintaisella, moitteettomalla metallurgisella liitoksella vaipan materiaalin ja kuparin materiaalin välillä. Mutta tämä edellytys saavutetaan joka tapauksessa jossakin määrin suuria kustannuksia vaativalla valmistuksella. Siitä huolimatta ovat nämä virransyöttäjät anodeille todettu hyviksi diafragma-menetelmän mukaisessakloorialkalianalyysissä. Kuparin ja titaanin välisen metallurgisen liitoksen lämpötilaherkkyys edellyttää kuitenkin, että näiden DIA-anodien uudelleen päällystystapauk-sessa titaanilla verhottu kuparisauva erotetaan päällystettävästä aktiiviosasta.

Näiden ongelmien ratkaisemiseksi kehitettiin patenttivaatimuksen 1 johdannossa määritelty elektrodi (DE-OS 32 09 138). Tämän jälkeen kiinnitettiin huomio ensisijaisesti virransyöttäjän sekä virranjakajan rakenteeseen. Oleellinen rakenneidea näissä elektrodeissa on siinä, että virransyöttäjä tai virranjakaja on tehty venttii1 imetai1isis ta profiileista kootusta vaipasta ja sen sisään sijoitetusta sydämestä, joka on sähköä hyvin johtavaa metallia, jolloin sydän on manttelin kanssa sähköä johtavassa yhtey-dessä ja sitten tähän sydämeen on sijoitettu kosketinrakenne, joka on venttii1imetai1ia ja on lukuisilla hitsikohdi1la yhdis-tetty vaipan sisäpintaan. Kosketinrakenne on tällöin kolmiulotteinen luomus moneen suuntaan suunnattuine pintoineen, joka on monelta suunnalta sydänmetai1in ympäröimä. Suositun toteutusmuodon mukaan muodostuu kosketinrakenne yhdestä tai useammasta nauhasta verkkometal1 ia, lankaverkkoa, reikälevyä tai vastaavaa. Kulloinenkin nauha on edullista asentaa virran kulkusuuntaan virransyöttöjässä tai virranjakajassa. Mainitulla toimenpiteellä saadaan tunnetulla elektrodilla sähköä hyvin johtava liitos sy-- dänmetallin ja vaippameta11in välille, jonka seurauksena on pieni jännitehäviö myös suurilla virranvoimakkuuksilla. Saavutettu sisäinen kosketus kosketinrakenteen ja sydänmetallin välillä kestää pitkän käyttöajan myös suurilla lämpötilaeroilla. Lisäksi parantaa kosketinrakenne vastaavasti muotoillun virtaa johtavan rakenneosan lujuutta ja siten elektrodia kokonaisuudessaan. Selostettu elektrodi on lisäksi kustannuksiltaan edullisesti ja taloudel-

II

5 78508 lisesti valmistettavissa, koska edellä tunnetulla laitteella esiintyvät vaikeudet metallurgisessa liitoksessa sydänmetal1 in ja vaippametalIin välillä tai sopivan välikerroksen asentaminen, esim. käyttölämpötilassa juoksevalla aineella, jäävät pois. Tunnetun elektrodin valmistuksessa voidaan nimittäin sydänmetalli juoksevassa muodossa yksinkertaisesti valaa vaipan sisätilaan. Kosketinrakenteen vastaavan muodon perusteella virtaa sydänmetalli sisäisesti kosketinrakenteen ympäri ja kutistuu esijännityksellä sen ympärille. Täten saadaan haluttu hyvä kosketus sydän-metallin ja kosketinrakenteen välille. Tämä on taas hyvin sähköä johtavasti hitsattu vaipan sisäpintaan. Kaikkiaan osoittautuu siis tunnetulla elektrodilla olevan mahdollisimman pieni sisäinen jännitehäviö pitkäaikaisessa käytössä, kustannuksiltaan halpa ja taloudellinen valmistusmahdollisuus, korkea käyttövarmuus sekä suhteellisen litteä rakenne.

Lisäkokeissa tällä tunnetulla elektrodilla on ilmennyt, että se määrättyihin rakenteellisiin muotoiluihin nähden ei vielä ole optimaalisesti suunniteltu. Osaksi ei nimittäin voida profiileja, joita tunnetussa elektrodissa käytetään virranjakajan : vaipan kokoamiseen, ilman muuta valmistaa toivotulla tarkkuudella sillä seurauksella, että tarpeellisia toleransseja näille raken-neosille ei voida pitää. Edelleen on virransyöttäjän tai virranjakajan vaipan muotoiluun nähden ehdotettu toteutusmuotoja, joissa esim. profiilien syvyyden ja vähäisen leveyden vuoksi koske-tinrakenne on vain vaivoin sisäänpantavissa ja vaipan sisäpintaan hitsattavissa. Edelleen tarvitaan aktiiviosien sijoittamiseksi virranjakajien vaipoille rakenteellisia lisätoimenpiteitä, esim. kulmaprofii1ien tai vastaavien ennalta varaaminen, jotka täytyy hitsata yhtäältä virranjakajan vaipan ja toisaalta aktiiviosan kanssa yhteen, tarvittavan mekaanisen ja sähköisen liitoksen : aikaansaamiseksi mainittujen rakenneosien välille. Lopuksi voi daan tunnetussa elektrodissa virranjakajan tai virransyöttäjän vaipoille käytetyt profiilit yhdistää vain sulahitsauksella, mikä yhtäältä on määrätyissä käyttötapauksissa mahdollista vain käsin ja toisaalta aikaansaa profiilien vääntymisiä syntyvän korkean lämpöti]akuormituksen vuoksi.

6 78508 Tämän vuoksi on keksinnön tehtävänä kehittää edellytettyä elektrodia siten, että sillä ei ole vain mahdollisimman pieni sisäinen jännitehäviö jatkuvassa käytössä, vaan se sallii myös kustannuksiltaan edullisen valmistuksen, erikoisesti virranjakajan vaippojen profiileihin n ä h d «fl. ja virranjakajan liittämiseen nähden aktiiviosiin. Sitäpaitsi sillä tulee olla tukeva rakenne, millä on edellytetylle käyttötarkoitukselle erikoista merkitystä, koska nämä elektrodit täytyy usein, esim. silmukointia tai puhdistusta varten, vetää ulos kennosta ja viedä siihen jälleen takaisin, jolloin tämän työ- ja liikuttamistapahtuman aikana voi elektrodiin kohdistua huomattavia mekaanisia vaikutuksia. Myös vastaelektrodien liikuttamiset voivat johtaa vastaaviin elektrodien mekaanisiin kuormituksiin.

Tämä tehtävä ratkaistaan edellytetyn rakenteisella elektrodilla siten, että kaksi identtisesti muotoiltua profiilia, joista muodostuu virranjakajan vaippa, muodostuu portaasta ja kahdesta sen päistä suorakulmaisesta, mutta vastakkaisiin suuntiin taivutetusta ja eripituisista haaroista, ja että molemmat profiilit on vastakkaisiin suuntiin siten yhteenliitetty, että profiilin lyhyt haara lepää toisen profiilin pitkän haaran vapaan pään alueella, jolloin syntyvät ulkonevat laipat, ja että aktiiviosan levymäi-set elementit on näillä laipoilla liitetty virranjakajaan.

Keksinnön mukaisella elektrodilla on sarja etuja.

Virranjakajan vaipan muodostamiseksi ehdotetut profiilit on tehty symmetrisesti ja voidaan valmistaa pellistä vain kahdella taivutuksella. Tämä kaikki johtaa järkiperäiseen ja kustannuksiltaan edulliseen joukkovalmistukseen. Samalla ovat valitut profiilit : vääntymisstahii1 eja, niin että voidaan valmistaa virranjakajalle vaippoja, jotka vastaavat haluttuja mittatoleransseja.

Vielä ennen kahden profiilin yhteenliittämistä virranjakajan vaipaksi voidaan jokaiseen profiiliin yksinkertaisesti tuoda mainitunlaiset kosketinrakenteet ja hitsata ne, koska profiilit ovat tasaisia ja sen vuoksi myös hyvin sopivia automaattisille hitsauslaitteille.

Il 7 78508

Valitun profiilimuodon johdosta syntyvät niitä yhteenliitettäessä molemmin puolin vaippaa pakosta laipat. Näillä laipoilla ei voida vain hitsata itse profiileja yksinkertaisella tavalla yhteen. Lisäksi voidaan näihin laippoihin kiinnittää myös ilman lisärakenteita valmistusteknisesti yksinkertaisesti ja kustannuksiltaan edullisesti levynmuotoiset elementit, jotka muodostavat aktiiviosan. Täten saadaan kokonaisuudessaan laakarakenteinen elektrodi. Tällaiset elektrodit eivät vain käytä edullisesti kennon tilaa, vaan ovat myös yksinkertaisesti ja ilman vaaraa mekaanisesta vahingoittumisesta otettavissa kennosta ulos puhdistusta tai silmukointia varten ja sen jälkeen jälleen pantavissa takaisin. Silmukointikoneelle, esim. metallioksidien talteenotossa, on luonnollisesti samoin tasainen ja samalla tukeva elektrodin rakenne eduksi.

Laipat voidaan keksinnön mukaisessa elektrodissa muotoilla vaatimuksia vastaavasti niin leveiksi, että ilman molemminpuolista negatiivista vaikutusta virranjakajan vaipalle voidaan sijoittaa sekä hitsisaumat profiilien liittämiseksi että myös hitsisaumat levymuotoisten aktiiviosien liittämiseksi. Hitsattaessa saumaa vaipan liittämiseksi aktiiviosaan on tämä erikoisen tärkeää, : koska muuten ei vain manttelin sydänmetalli voisi kärsiä lämpö- kuormituksen vuoksi, vaan myös hitsisauma profiilien välissä, jonka luonnollisesti tulee aina olla kaasu- ja nestetiivis, voisi tulla epätiiviiksi.

Etu, että aktiiviosan sijoittamiseksi virranjakajalle tarvittava hitsisauma ei vaikuta itse virranjakajan rakenneosiin, on erikoisen merkittävä mahdollisuudelle päällystää aktiiviosat uudelleen. Tätä varten täytyy nimittäin hitsisauman kulloisenkin aktiiviosan ja vastaavan virranjakajan vaipan välillä olla ensiksikin helposti irroitettava ja toiseksi yksinkertaisesti uudelleen tehtävissä. Vasta elektrodien aktiiviosan muodostavien levynmuotoisten elementtien eristetyn päällystämisen mahdollisuus tuo erittäin oleellisia etuja. Siten on levymuotoisten elementtien eristetyssä päällystämisessä ilman vastaavaa virransyöttäjää vähäinen päällystemäärä tarpeen. Lisäksi täytyy silloin käyttäjän pitää 8 78508 varalla vain aktiiviosat, niin että suhteellisen vähän pääomaa on sidottuna. Edelleen otettaessa virransyöttäjä pois aktiiviosi1 ta nämä eivät tule negatiivisille vaikutuksille alttiiksi, kuten on laita päällystettäessä aktiiviosa ja virransyöttäjä yhdessä. Lopuksi on vasta aktiiviosien yksinkertaisen vaihtamisen kautta virransyöttö- ja jakelurakenteista taloudellisesti mielekästä käyttää ohuempaa päällystystä aktiiviosi11 a kuin tähän saakka.

Keksinnön mukaisen elektrodin tarkoituksenmukainen edelleenkehittäminen perustuu siihen, että molemmat vaippa-profiilit laippojen alueella on rullahitsauksella yhdistetty toisiinsa. Rullahitsaus antaa valmistusteknisesti edullisella tavalla sekä kaasutiiviin että myös nestetiiviin vaippaprofii1ien liitoksen. Täten on sydänmetalli luotettavasti suojattu syövyttäviä vaikutuksia vastaan, erikoisesti elektrolyytin taholta.

Erikoisen edullinen hitsisauman muotoilu virranjakajan vaipan ja aktiiviosan välillä saadaan keksinnön mukaisella elektrodilla siten, että virranjakajan kulloisenkin laipan vapaan pään alueella on muodostettu hitsauspintä, johon aktiiviosan levynmuotoisel-la elementillä oleva hitsauspinta sopii siten, että kokoonpanta-: essa molemmat hitsauspinnat ovat raon muodostaen yhdessä tasossa, r ja että hitsauspinnoi11e on tehty raon ylittävä hitsisauma. Raon varaaminen kahden hitsauspinnan väliin sallii erikoisen yksinkertaisesti aktiiviosan erottamisen virranjakajasta ilman näiden molempien rakenneosien vahingoittumisen vaaraa, koska rako muodostaa eräänlaisen "pitomurtolinjan". Identtisiä hitsauspintoja hyväksikäyttämällä voidaan sitten uudelleen aktivoitu aktiiviosa hitsata jälleen virranjakajaan. Aktiiviosan yksinkertaisen vaihtamisen mahdollisuudella saavutetaan keksinnön mukaisella elektrodilla siihen liitetyt, jo pohditut edut.

•| Jos mekaaninen lujuus sallii, on hitsiliitoksen kehittämiseksi aktiiviosan ja virranjakajan välillä lisäksi tarkoituksenmukaista, että hitsisauma on muodostettu useilla hitsisauman osilla, jotka ovat välimatkan päässä toisistaan. Tämä sallii silloin erikoisen yksinkertaisen ja nopean aktiiviosan irroittamisen virranjakajasta.

9 78508

Aktiiviosan ja virranjakajan vaipan välisen mainitun hitsausliitoksen konkreettiset kehittämiset perustuvat siihen, että hit-sauspinta virranjakajan vaipan laipalla tai levymuotoisella elementillä on muodostettu erikseen sijoitetulla materiaa 1i1iuskal-la, tai että hitsauspinta virranjakajan vaipan laipalla tai levymuotoisella elementillä on muodostettu yhtenäisen taitteen avulla. Molempia toteutusmuotoja voidaan edullisesti käyttää. Sekä lisämateriaali 1 iuskan sijoittaminen että myös vastaavien rakenneosien peltiosien taivuttaminen keskenään samansuuntaistasoisten ja pienen välimatkan päässä toisistaan olevien hitsauspintojen aikaansaamiseksi aktiiviosal1 a ja virranjakajan vaipalla ovat valmistus-teknisesti yksinkertaisia. Materiaaliliuskan erillinen sijoittaminen vastaavan hitsauspinnan aikaansaamiseksi voi olla edullista silloin, kun aktiiviosa vaihdetaan erikoisen usein ja tämän vuoksi hitsauspinta kuluu. Tässä tapauksessa voidaan materiaaliliuskan irroittamisei1 a ja uuden materiaaliliuskan sijoittamisella ottaa käyttöön silloin jälleen uuden veroinen hitsauspinta. Tämän avulla voidaan keksinnön mukaisen elektrodin tai sen rakenneosien elinikää vielä edelleen pidentää.

Keksinnön mukaisen elektrodin tehokkaan pinnan muodostamiseksi niin suureksi kuin mahdollista, on keksinnön erään lisäkehittelyn mukaan eduksi, että levymuotoinen elementti on siten sijoitettu - virranjakajan vaippaan, että se osallaan peittää vaipan ainakin : osittain. Siinä tapauksessa, jossa virranjakajan molemmin puolin on sijoitettu levynmuotoinen elementti, jotka yhdessä muodostavat aktiiviosan, on tarkoituksenmukaista, että yksi elementti peittää yhden puolen vaipasta ja toinen elementti toisen puolen. Täten kuuluu vaipan koko pinta elektrodin aktiiviseen pintaan.

Keksinnön erään toisen sovellutuksen mukaan on erikoisen edullista, että aktiiviosan levymuotoiset elementit ovat aallotettua verkko-metallia. Aallotetun verkkometal1 in vaikutuksesta on keksinnön mukaisella elektrodilla erikoisen suuri tehokas pinta käytettävissä. Aallotettua verkkometallia olevan keksinnön mukaisen elektrodin mekaanisen tukevuuden lisäämiseksi tarjoutuu useita toimenpiteitä. Ensiksi voidaan levymuotoisten elementtien vapaat ίο 7 8 5 0 8 sivureunat peittää U-muotoisilla liuskoilla tai taittaa. Molemmilla toimenpiteillä saadaan suoja verkkometai1is ta valmistetun aktiiviosan sivureunoi11 e vääntymistä vastaan tai tarttumista vastaan kennon toisiin rakenneosiin. Levymuotoisten elementtien aallotetut ylä- ja alareunat voivat mainittua tarkoitusta varten olla peitetyt materiaalinauhalla.

Tarkoituksenmukaisista materiaaleista keksinnön mukaisen elektrodin aktiiviosalle on jo puhuttu. Se muodostuu sen mukaan vent-tiilimetallia olevasta kantavasta sydämestä, kuten esim. titaania, zirkoniumia, niobia tai tantaalia, jonka päälle on sijoitettu päällyste, joka on anodisesti tehokasta materiaalia, esim. platinaryhmän metalleja tai platinametallioksidia. Samoin jo selostetun keksinnön mukaisen elektrodin aktiiviosan helpon vaihtamisen vuoksi voidaan käyttää erikoisen ohutta päällystettä.

Profiilit keksinnön mukaisen elektrodin vaippoja varten ovat seinämävahvuudeltaan tarkoituksenmukaisesti 0,5 mm:stä muutamiin mm:iin. Ne ovat samoin jotakin mainittua venttii1 imetai1ia.

Valometal1iksi keksinnön mukaisessa elektrodissa käytetyn virran-; jakajan sydämen valmistuksessa sopivat metallit, joiden sulamis-:* piste on ainakin 500°C alhaisempi kuin virtaajohtavan rakenneosan ; vaipan metallilla. Sydänmetallilla tulee edelleen olla oleelli-sesti korkeampi sähkönjohtokyky kuin vaipan venttii1imetai1i1 la , esim. titaanilla. Ottaen huomioon nämä vaatimukset tulevat sy-dänmetalleina kysymykseen esim. sinkki, alumiini, magnesium , tina, antimoni, lyijy, kalsium, kupari tai hopea ja vastaavat niiden seokset. Luonnollisesti täytyy sydämen metallia valittaessa ottaa laskelmissa huomioon kulloisenkin metallitalteenottomenetel-män erikoisvaatimukset. Sinkin talteenottoelektrolyysissä sopii sinkki sydänmetalliksi. Sama pätee kuparin talteenotolle, jol-loin tähän tarkoitukseen voidaan käyttää kuitenkin myös alumiinia, magnesiumia tai lyijyä sekä vastaavia seoksia.

Keksinnön mukainen ratkaisu sopii sekä pienempien elektrodimuoto-jen, elektrodipinnaltaan noin 1,0 - noin 1,2 m* muodostamiseen

II

11 78508 kuin myös niin sanotuille jumbo-elektrodeille, elektrodipinnal-taan noin 2,6 m* - noin 3,2 m2 .

Keksinnön mukaisten elektrodien toteutusesimerkkien rakennetta ja etuja selostetaan seuraavassa piirustuksiin viitaten. Kuvat esittävät:

Kuva 1 perspektiivinen kokonaisesitys keksinnön mukaisesta pienestä elektrodista,

Kuva 2 perspektiivinen kokonaisesitys keksinnön mukaisesta suuresta elektrodista,

Kuva 3 suurennettu näkymä keksinnön mukaisen elektrodin virranjakajasta ja aktiiviosasta,

Kuva 4 leikkaus kuvan 3 mukaisesta laitteesta pitkin leikkauslin-jaa IV-IV, ja

Kuvat 5 ja 6 ovat näkymiä keksinnön mukaisen elektrodin aktiivi-' osan vapaiden reunojen suojauksesta.

Kuvista 1 ja 2 selviää keksinnön mukaisen päällystetyn metalli-; anodin kahden version periaatteellinen rakenne. Sen mukaan on virransyöttö merkitty 10, virranjakaja 20 ja virranjakajaan liitetty aktiiviosa, t.s. elektrodin aktiivisesti toimiva pinta, 30. Kuva 1 esittää tällöin metallianodin pientä versiota anodi-pinnaltaan n. 1,0-1,2 m2 . Tälle on anodia kohti varattu vain yksi virranjakaja 20, joka kannattaa kahta levynmuotoista elementtiä 31 aktiiviosana 30. Kuva 2 sen sijaan esittää niin sanottua jumbo-anodia anodipinnaltaan 2,6-3,2 m2 . Tässä elektrodissa pistää virransyöttäjästä 10 kulloinkin kaksi virranjakajaa 20 alaspäin. Jokaiselle virranjakajalle on molemmin puolin sijoitettu levynmuotoinen elementti 31, jotka yhdessä muodostavat elektrodin aktiiviosan 30. Molempien sisempien levymuotoisten elementtien 31 sivureunat voivat olla välimatkan päässä toisistaan ja yhdistettyinä keskenään siltaelementei1lä. Molemmat si- 12 78508 semmät 1evynmuotoiset elementit 31voidaan kuitenkin muodostaa myös yhtenäiseksi elementiksi.

Kuvan 4 leikkausesitys osoittaa erikoisen selvästi virranjakajan 20 rakenteen sekä aktiiviosan 30 tai levynmuotoisen elementin 31 liitoksen virranjakajaan 20.

Sen mukaan on virranjakaja 20 rakennettu kokonaisuutena 40:llä merkitystä venttiilimetallisesta vaipasta ja sen sisään sijoitetusta, sähköä hyvin johtavaa metallia olevasta sydämestä 50, joka on vaipan 40 kanssa sähköä hyvin johtavassa yhteydessä ja sijoitettu jo selostetunlaisten kosketinrakenteiden 51 sisään, jotka samoin ovat venttiilimetallia ja yhdistetyt monilla hit-sauskohdilla vaipan 40 sisäpintaan.

Vaipan muodostaa kaksi identtisiksi rakennettua profiilia 41. Jokaisen profiilin 41 muoto koostuu portaasta 41a, jonka päistä lähtevät haarat 41b ja 41c suorakulmaisesti ja vastakkaisiin suuntiin, jolloin haara 41b on muodostettu pitemmäksi kuin haara 41c. Vaipan 40 muodostamiseksi ovat profiilit 41 vastakkain suunnattuina, t.s. käännettyinä toisiinsa nähden 180°pituussuunnassa, ja liitettyinä siten yhteen, että yhden profiilin 41 lyhyt haara ; 41c lepää toisen profiilin 41 pitkän haaran 41b vapaan pään alu eella. Täten muodostaa vaippa 40 kapeilta sivuiltaan kääntäen : toisiinsa nähden ulkonevat laipat 41d. Laippojen 41d sisempien päiden alueella on molemmat profiilit 41 yhdistetty rullahitsauk-sella kaasu- ja nestetiiviisti toisiinsa.

Täten muodostetun virranjakajan 20 liittämiseksi virransyöttäjään 10 on vaipan 40 ylempi otsapinta peitetty titaanilevyllä 42, joka muodostaa 1 iitoselementin virransyöttäjään 10. Virransyöt-täjä 10 voi muodostua yhdestä kiskosta, mieluummin kuparia, tai olla 1iitosrakenne, virranjakajan tapaan, jolloin siihen johdettu kuparikisko muodostaa virtaa kuljettavan rakenneosan.

: Tarkka laitosrakenne voi tässä tapauksessa olla mielivaltainen.

i3 78508

Aktiiviosa 30 muodostuu kahdesta levymäisestä elementistä 31, joista yksi on liitetty virranjakajan 20 vaipan 40 laippaan 41d ja toinen vastakkaisella puolella olevaan virransyöttäjän 20 vaipan 40 laippaan 41d seuraavassa lähemmin selostettavalla tavalla. Kulloinenkin liitos muodostetaan hitsausrakenteen avulla. Tätä varten on levymuotoisesta elementistä 30 poispäin olevalle kulloisenkin laipan 41d sivulle hitsattu vaipan 40 akselin kanssa samansuuntaisesti kulkeva laatta 43, joka samoin on venttiilime-tallia. Levynmuotoisella elementillä 31 on sen laippaan 41d päin olevalla sivulla samoin vaipan 40 akselin kanssa samansuuntainen laatta 32, joka tarkoituksenmukaisesti on samaa materiaalia kuin levymuotoinen elementti 31 itse ja voi olla myös hitsattu siihen. Levynmuotoinen elementti 31 ja vaippa 40 sijoitetaan tällöin niin, että molemmat laatat 43 ja 32 ovat samansuuntaisia toistensa kanssa muodostaen raon 33 ja niiden vapaat pinnat 43a ja 32a muodostavat samassa tasossa olevat hitsauspinnat. Pitkin niitä hitsauspintoja 32a, 43a hitsataan sauma 34 raon 33 ylittäen, joka sauma on tarkoituksenmukaista muodostaa hitsisauman osista, jotka ovat välimatkan päässä toisistaan. Tämän hitsisauman 34 erottaminen on yksinkertaisella irroitustyökalulla mahdollista ilman probleemeja, koska raon 43 avulla, johon irroitustyö-kalu tarpeen vaatiessa voi hieman tunkeutua, rakenneosien, nimittäin vaipan 40 ja vastaavan levynmuotoisen elementin 31, tahaton vahingoittaminen estetään.

Kuten samoin parhaiten kuvasta 3 selviää, peittävät levynmuotoi-set elementit 31 kulloisillakin osillaan 31a vaipan 40 vastaavan pinnan, niin että tämä on oleellisesti levynmuotoisten elementtien 31, jotka muodostavat aktiiviosan, ympäröimä sillä seurauksella, että virranjakajan 20 pinnat elektrodin aktiivisena pintana jäävät pois.

Kuten kuvat 3 ja 4 tekevät selväksi, muodostuvat levynmuotoiset elementit 31 aallotetusta verkkometallista, jonka aallot kulkevat virranjakajan 20 akselin suuntaisina. Vain levynmuotoisten ele-: menttien 31 päällekkäiset osat 31a ovat tasaisia.

Muodostettaessa aktiiviosa 30 verkkometallista on suositeltavaa, ι4 78508 kuten kuva 5 esittää, suojata vapaat, virranjakajan 20 akselin suuntaiset 1evynmuotois ten elementtien sivureunat 31b taipumista tai tarttumista vastaan muihin rakenne-elementteihin. Tätä varten on näiden vapaiden sivureunojen 31b päälle työnnetty kulloinkin U-muotoinen päätelista 35, joka voi olla samaa materiaalia kuin itse levynmuotoiset elementit 31 ja yhdistetty niihin muoto-tai voimaliitokse1la.

Kuten kuvassa 6 on esitetty, on myös tarkoituksenmukaista suojata levynmuotoisten elementtien 31 ylä- ja alareunat, ja nimenomaan materiaalinauhalla 36, joka peittää aallonmuotoiset reunat 31c ja siksi kulkee kohtisuorassa levynmuotoisen elementin päätasoa vastaan.

Il

Claims (12)

1. 78508
2. 1. Elektrodi, erikoisesti anodi päällystetystä venttiilimetallis-ta metallien ja metallioksidien elektrolyyttistä talteenottoa varten, muodostuen - ainakin yhdestä virranjakajasta, joka muodostuu kahdesta identtisestä profiilista kokoonpannusta venttii1 ime tai1isesta vaipasta ja sen sisään sijoitetusta, sähköä hyvin johtavaa metallia olevasta sydämestä, joka on vaipan kanssa sähköä johtavassa yhteydessä ja upotettu mieluummin kosketusrakenteeseen, joka on ventti i1imetal1 ia ja yhdistetty vaipan sisäpintaan lukuisilla hit-sauskohdi1la, ja - aktiiviosasta, joka muodostuu vähintään yhdestä levynmuotoi- sesta elementistä, joka on yhdistetty mekaanisesti ja sähköäjohta-vasti virranjakajan vaippaan, tunnettu siitä, että kaksi identtisesti muotoiltua profiilia (41), joista virranjakajan (20) vaippa (40) muodostuu, muodostuvat portaasta (41a) ja kahdesta sen päistä suorakulmaisesti, kuitenkin päinvastaisiin suuntiin, käännetystä ja eri pitkästä haarasta (41b, 41c), ja että molemmat profiilit (41) on liitetty siten vastakkain yhteen, että yhden profiilin (41) lyhyt haara (41c) lepää toisen profiilin (40) pitkän haaran (41b) vapaan pään alueella, jolloin syntyy ulkonevat laipat (41d), ja että aktiiviosan (30) levynmuotoi-set elementit (31) on näillä laipoilla (41d) yhdistetty virranjakajaan (20) .
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektrodi, tunnettu siitä, että molemmat profiilit (41) laippojen (41d) alueella on rullahitsauksella yhdistetty keskenään.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen elektrodi, tunnet-t u siitä, että virranjakajan (20) ulkonevan laipan (41d) vapaan pään alueelle on muodostettu hitsauspinta (43a), johon ak- ; tiiviosan (30) levynmuotoisella elementillä (31) oleva hitsaus- pinta (32a) sopii siten, että kokoonpantaessa molemmat hitsauspinnat 1S 7850 8 (43a, 32a) ovat samassa tasossa muodostaen raon (33), ja että hitsauspinnoille (43a, 32a) on raon (33) ylittämiseksi tehty hit-s isauma (34 ) .
5. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen elektrodi, tunnettu siitä, että hitsisauma (34) on muodostettu useista hitsisaumois-ta, jotka ovat välimatkan päässä toisistaan.
6. 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen elektrodi, tunnet-t u siitä, että virranjakajan (20) ulkonevalla laipalla (41d) ja 1evynmuotoise 11 a elementillä (31) olevat hitsauspinat (43a, 32a) on muodostettu erikseen asennetuilla materiaalikaista 1 ei11 a (43; 32).
7. 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen elektrodi, tunnet-t u siitä, että virranjakajan (20) ulkonevalla laipalla (41d) tai 1 evynmuotoise 11 a elementillä (31) oleva hitsauspinta on muodostettu yhtenäisen taitteen avulla.
8. 7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen elektrodi, tunnettu siitä, että 1evynmuotoinen elementti (31) on sijoitettu virranjakajan (20) vaipalle (40) siten, että se (osalla 31a) ainakin osaksi peittää vaipan (40). β. Patenttivaatimuksen 7 mukainen elektrodi, tunnettu siitä, että virranjakajan (20) molemmin puolin on sijoitettu levynmuotoinen elementti (31) ja elementti (31) peittää vaipan (40) yhden puolen ja toinen elementti (31) vaipan (40) toisen puolen (osilla 31a).
9. 9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen elektrodi, tunnet-t u siitä, että aktiiviosan (30) levynmuotoiset elementit (31) ovat aallotettua verkkometal1 ia.
10. 10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen elektrodi, tunnettu siitä, että levynmuotoisten elementtien (31) vapaat sivureunat (31b) on peitetty U-muotoisella kaistaleella (35). Il i7 785 0 8
11. 11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen elektrodi, tunnettu siitä, että levynmuotoisten elementtien (31) vapaat sivu-reunat on taitettu.
12. 12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen elektrodi, tunnettu siitä, että levynmuotoisten elementtien (31) aallote-tut ylä- ja alareunat (31c) on peitetty materiaalikäis taiee11 a (36) . ie 78508