KR100351099B1

KR100351099B1 - 전해 제련용 음극판

Info

Publication number: KR100351099B1
Application number: KR1020000002162A
Authority: KR
Inventors: 최창영
Original assignee: 고려아연 주식회사
Priority date: 2000-01-18
Filing date: 2000-01-18
Publication date: 2002-09-05
Also published as: KR20010073546A

Abstract

본 발명은 전해조 내에서 전기분해에 의해 아연, 구리 등의 금속을 석출하기 위해 사용되는 전해 제련용 음극판의 개선에 관한 것이다.

본 발명은 알루미늄재질로 된 사각판상의 음극판과, 상기 음극판의 양측단부에 일정폭과 두께를 갖고 수지물로 피복된 리본과, 상기 음극판의 상단면에 고정된 통전용 헤드바와, 상기 헤드바의 상면에 부설된 이송용 걸고리를 포함하여 구성되는 전해 제련용 음극판에 있어서, 상기 헤드바로부터 하방향으로 일정길이의 위치에 상기 음극판의 전면 및 배면을 전부 감싸며 상기 리본과 일체로 형성된 피복층을 형성하고, 상기 피복층의 하단면은 음극판과 일정각도 경사지게 형성하여서 이루어진다.

이에 따라, 본 발명은 피복되지 않은 음극판 부위가 항상 전해액 속에 침지될 수 있도록 하고, 또한 피복층의 하단측을 경사지게 형성함으로써 전착면이 균일하고 전착금속의 상단부가 둔각을 이루도록 유도하여 박리작업의 현저한 용이성을 제공함은 물론 전해반응시 발생되는 산미스트에 의한 음극판의 액면접촉부 및 그 상측부분의 부식을 방지하는 효과를 제공한다.

Description

전해 제련용 음극판{CATHODE PLATE FOR ELECTROLYTIC REFINING}

일반적으로 전해란 전기분해를 말하는 것으로 전해액에 전류를 통함으로써액속에 전리되어 존재하는 이온이 음,양의 전극으로 이동되면서 가스를 발생시키거나 혹은 금속이 석출되는 등의 화학반응을 일으키는 현상을 말하며, 이러한 현상을 이용하여 특히 순도가 높은 금속을 추출 정제하는 전해 제련을 행하고 있다.

이러한 전해 제련은 도 1의 도시와 같이, 전해액이 수용된 전해조(10) 내부에 다수의 대형 극판을 침지시킨 후 전기분해 과정을 거쳐 이루어진다.

즉, 상기 전해조(10)에 배설된 다수의 극판에는 음극(C)과 양극(A)이 교호되게 연결된 후 통전됨으로써 전해액 속에서 이온화 된, 이를 테면 Zn²⁺, Cu²⁺등이 상기 극판중 음전류가 인가되는 음극판측으로 이동되어 전착되면서 순도가 높은 아연 혹은 구리 등이 석출되는 환원작용이 이루어지고, 상기 음극판과 인접하여 교차 배설된 양극판측에서는 양이온의 생성, 산소의 발생 등 산화작용이 이루어진다.

전해액은 석출하고자 하는 금속을 포함하는 수용액, 이를테면 황산아연수용액 혹은 황산구리수용액과 같은 것을 전해질로 사용함이 바람직하다.

이러한 과정을 통해 전해액 속에 존재하는 일정량의 금속이온이 전기분해작용에 의해 상기 음극판에 전착되어 석출되면 크레인 등의 이송수단을 통해 상기 음극판을 이송하여 전착된 금속을 박리하게 된다.

박리작업은 통상 박리용 칼로 전착층의 상단 경계선을 임의로 벌린 다음 블레이드나 혹은 박리용 판을 이용하여 하방향으로 가압하여 박리하거나 혹은 블레이드나 박리용 판이 고정된 상태에서 음극판을 상승시켜 박리하게 된다.

음극판은 도 2의 도시와 같이, 알루미늄 소재로 된 판상체로서 그 상단면에는 통전 및 극판 지지를 위한 헤드바(24)가 용접과 같은 방식에 의해 고정되고, 이송의 편의를 위해 상기 헤드바(24)의 상면에는 한쌍의 걸고리(26)가 형성된다.

그런데, 이러한 음극판(20)에 석출 금속이 전착되게 되면 전해액의 수위인 D-D선 하부 전체, 즉 전면, 배면 특히 양측단면 모두에 견고히 전착되게 되어 그 전착층을 박리하기가 매우 난해하다는 단점을 가진다.

최근에는 박리의 용이성 향상을 위해 상기 음극판(20)의 양측단면부에 그 길이방향을 따라 수지물로 피복하여 일정폭의 리본(22)을 형성함으로써 석출 금속의 전착면이 음극판(20)의 전면 및 배면으로만 이루어지도록 하여 다소간의 박리 용이성을 확보하도록 하고 있다.

그러나, 침지된 음극판(20)과 전해액의 경계선이 항상 균일한 수평선을 이루지 못하고 출렁이기 때문에 도시의 확대 단면도와 같이 경계선인 D-D선상에서 전착층(28)의 상단부가 음극판(20)과 예각을 이루며 전착되게 되므로 상기 예각부로 박리용 칼이 쉽게 삽입되지 못하고 미끄러지게 되므로 박리작업이 곤란하여 강압적인 방식에 의해 강제박리를 수행해야 하는 바, 강제박리시에는 칼의 강한 가압력에 의해 음극판(20)의 표면이 손상되는 문제가 발생된다.

또한, 상술한 전해 제련 과정은 자동생산 라인에서 처리되기 때문에 정해진 시간내에 박리작업이 수행되지 못하게 되면 생산성 저하는 물론 박리작업에 따른 시간과 인력이 과다하게 소요되는 단점도 수반된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를해결하고자 창출한 것으로, 전해조에서 전기분해에 의해 음극판에 전착된 전착층을 용이하게 박리할 수 있도록 한 전해 제련용 음극판의 제공을 그 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 전해 제련에 사용되는 전해조에 극판이 설치된 상태를 보인 일부 사시도,

도 2는 종래 기술에 따른 전해 제련용 음극판의 외관 사시도 및 A-A선을 따라 절취한 요부 확대 측단면도,

도 3은 본 발명에 따른 전해 제련용 음극판의 외관 사시도,

도 4는 도 3의 E-E선을 따라 절취한 측단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 전해조, 20 : 음극판,

22 : 리본, 22' : 피복층,

24 : 헤드바, 26 : 걸고리.

상기한 본 발명의 목적은 알루미늄재질로 된 사각판상의 음극판과, 상기 음극판의 양측단부에 일정폭과 두께를 갖고 수지물로 피복된 리본과, 상기 음극판의 상단면에 고정된 통전용 헤드바와, 상기 헤드바의 상면에 부설된 이송용 걸고리를 포함하여 구성되는 전해 제련용 음극판에 있어서, 상기 헤드바로부터 하방향으로 135~155mm의 위치에 상기 음극판의 전면 및 배면을 전부 감싸며 상기 리본과 일체로 형성된 피복층을 형성하고, 상기 피복층의 하단면은 음극판과 15~25°경사지게 형성함에 의해 달성된다.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 음극판을 도시한 외관 사시도이다.

도 3에 따르면, 중량체인 사각판상체의 음극판(20)은 기존과 같이 알루미늄 재질로 형성된다.

음극판(20)의 양측단부에는 일정폭과 두께를 가진 리본(22)이 피복되어 절연층을 이루도록 한다.

상기 리본(22)은 합성수지물로 사출성형하여 형성함이 바람직하며, 특히 폴리에틸렌수지나 혹은 폴리프로필렌수지로 사출 성형함이 더욱 바람직하다.

또한, 음극판(20)의 상단으로부터 일정폭을 갖고 상기 음극판(20)의 전면,배면 및 양측면을 감싸는 피복층(22')이 형성되는 바, 상기 피복층(22')은 상기 리본(22)과 동일재질로 사출성형하되 상호 일체로 형성함이 바람직하다.

이는 상기 피복층(22')을 사출성형할 때에 1조의 성형다이에서 상기 리본(22) 및 피복층(22')을 한 번에 동시 성형이 가능하다는 잇점이 있기 때문이다.

물론, 도시와 같이 상기 리본(22)과 피복층(22')을 별개로 피복형성할 수도 있다.

이때에는, 서로 다른 재질, 이를테면 리본(22)은 상기와 같이 폴레에틸렌수지 혹은 폴리프로필렌수지로 하고 피복층(22')은 에폭시수지로 하여 피복할 수도 있으며, 필요에 따라 사출성형방식이 아닌 다른 방식, 예컨대 스프레이에 의한 코팅방식과 같은 다양한 방식으로 별도 피복할 수 있을 것이다.스프레이 코팅시에 리본(22)을 먼저 형성한 후에 피복층(22')을 상기 리본(22)과 분리시켜 별개로 피복형성함이 바람직하다.이때, 리본(22) 및 피복층(22')의 두께는 2~5mm로 하여줌이 바람직한 바, 이는 음극판(20)에 전착되는 석출금속의 두께가 그 이하이므로 박리시 약간의 단차만 있으면 되기 때문이다.

피복층(22')의 폭은 상기 음극판(20)이 전해조(10)의 전해액에 침지되는 경계선인 D-D선 보다 아래에 위치되도록 형성하여 준다.바람직하기로는, 상기 피복층(22')은 음극판(20)의 전면 및 배면을 전부 감싸면서 헤드바(24)로부터 하방향으로 135~155mm 연장된 위치까지 형성하여 준다.이는, 135mm 이하일 경우 석출금속의 박리시 박리기 나이프의 구조상 작동이 곤란하고, 155mm 이상일 경우에는 극판 전착면적이 작아져 생산량의 현저한 저하를 초래하므로 의미가 없기 때문이다.

또한, 상기 피복층(22')은 상기 음극판(20)의 양측단부에 형성된 상기 리본(22)과 연결된다.

이는, 상기 전해조(10)에 수용된 전해액의 수면이 출렁거리더라도 상기 음극판(20)과 피복층(22')의 경계선은 항상 전해액 속에 위치되도록 하여 전착되는 금속이 균일한 면을 이루며 상기 경계선에 수직 혹은 상기 음극판(20)과 둔각을 이루도록 하기 위함이다.

한편, 상기 음극판(20)의 상단면에는 기존과 같이 헤드바(24)가 용접과 같은 수단에 의해 고정된다.

상기 헤드바(24)는 전해조(10)에 상기 음극판(20)이 적정 깊이로 침지된 상태를 유지하도록 지지함은 물론 상기 음극판(20)에 음전류를 통전시키는 기능을 수행한다.

헤드바(24)의 상단면에는 상기 음극판(20)에 금속이 전착완료되었을 때 전착된 금속을 박리하기 위해 음극판(20)을 박리조로 이송시 운반의 용이성을 제공하기 위한 한쌍의 걸고리(26)가 고정된다.

도 4는 도 3의 E-E선을 따라 절취한 단면도이다.

도 4을 참조하면, 피복층(22')은 음극판(20)과 소정의 경사각()을 갖고 형성된다.

상기 경사각()은 박리용 칼이 용이하게 삽입될 수 있을 정도로 형성함이 바람직하다.예컨대, 상기 경사각()은 15~25°가 바람직한 바, 이는 15°이하에서는 박리기 나이프에 의한 박리효율이 현격히 떨어지고, 25°이상에서는 나이프의 구조상 진입이 불가능하기 때문이다.

상기 피복층(22')은 상기 음극판(20)의 전면, 배면 및 양측단면 전체에 형성되며, 특히 그 전면과 배면에는 상기와 같은 경사각을 갖고 음극판(20)과 경계를 이루게 된다.

이와 같이, 소정각도를 갖고 경사지게 형성하는 이유는 음극판(20)에 전착된 금속을 박리할 때 박리용 칼의 삽입이 용이하게 이루어지도록 하여 원활한 박리작업이 수행될 수 있도록 유도하기 위함이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 전해 제련용 음극판은 전해조 내부에 양극판과 교호되게 다수 배열되고 전기분해 작용에 의해 순수금속을 석출하게 된다.

이때, 사용되는 전해액은 아연을 회수하기 위해서는 황산아연과 같은 것을 사용하고, 구리를 회수하기 위해서는 황산구리와 같은 전해질을 사용하도록 하며, 이들은 강산이기 때문에 불용성양극을 사용하도록 함이 바람직하다.

또한, 상기 전해액 속에 침지되는 음극판(20)은 피복층(22')과 음극판(20)의 피복되지 않은 경계선이 충분히 침지될 수 있도록 상기 피복층(22')의 일부가 침지된 상태를 유지하여야 한다.

따라서, 상기 경계선 부위에 전착되는 석출금속은 균일한 면을 이루게 됨과 동시에 그 경계선과 수직 혹은 상술한 바와 같은 둔각을 이루면서 전착된다.

이에 따라, 박리조로 이동된 후 박리작업이 수행될 때에 박리용 칼을 상기 피복층(22')의 경사각()을 따라 밀어넣으면서 가압하게 되면 경계선을 중심으로 전착된 금속이 쉽게 벌어지게 되고 이어 박리용 판이나 혹은 블레이드 같은 수단을 상기 벌어진 틈새로 삽입하여 강하게 가압하게 되면 상기 음극판(20)에 전착된 석출금속을 용이하게 박리시킬 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전해 제련용 음극판은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 피복되지 않은 음극판 부위가 항상 전해액 속에 침지되어 있도록 함으로써 전착면이 균일하고 둔각을 이루도록 유도하여 박리작업이 용이하게 된다.

둘째, 피복층과 피복되지 않은 음극판의 경계선으로부터 상기 피복층측을 향해 소정각도를 갖고 경사지게 형성함으로써 박리용 칼 및 박리용 판의 삽입이 원활하고, 박리작업의 용이성을 현저히 향상시키게 된다.

셋째, 전해반응시 발생되는 산미스트에 의한 음극판의 액면접촉부 및 그 상측부분의 부식을 방지하는 효과를 제공한다.

Claims

알루미늄재질로 된 사각판상의 음극판(20)과, 상기 음극판(20)의 양측단부에 일정폭과 두께를 갖고 수지물로 피복된 리본(22)과, 상기 음극판(20)의 상단면에 고정된 통전용 헤드바(24)와, 상기 헤드바(24)의 상면에 부설된 이송용 걸고리(26)를 포함하여 구성되는 전해 제련용 음극판에 있어서,

상기 헤드바(24)로부터 하방향으로 135~155mm 위치까지 상기 음극판(20)의 전면 및 배면을 전부 감싸며 상기 리본(22)과 일체로 형성된 피복층(22')을 형성하고,

상기 피복층(22')의 하단면은 상기 음극판(20)과 15~25°경사지게 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 전해 제련용 음극판.
제1항에 있어서, 상기 피복층(22')은 폴리에틸렌수지 혹은 폴리프로필렌수지로 된 상기 리본(22)이 먼저 스프레이 코팅된 후 리본(22)과 다른 재질인 에폭시수지로 2~5mm의 두께를 갖고 리본(22)과 별개로 피복형성된 것을 특징으로 하는 전해 제련용 음극판.