KR101875218B1 - 전해질 캐소드 어셈블리와 그 제조 및 사용 방법 - Google Patents

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Abstract

전형적으로, 금속의 정제 또는 정련에 사용되는 전해질 캐소드 어셈블리이며, 전기 전도성 헹어 바와, 조인트를 형성하기 위해 상위 단부를 따라 헹어 바에 부착되는 퇴적판을 갖는다. 캐소드 어셈블리는 보호 커버로서, 실질적으로 조인트를 둘러싸고 헹어 바의 단부 부분을 보호 커버의 측방향 에지의 외측에 노출시키도록, 침전판의 상위 단부의 일부와 헹어 바를 둘러싸며 측방향 에지를 갖는 보호 커버를 더 구비한다. 보호 커버의 각각의 단부는 보호 커버 내로의 유체 유동을 적어도 방해하기 위해, 보호 커버와 헹어 바의 사이에 실질적으로 연속하는 시일을 형성하도록 배치된 부식 저항 재료를 포함한다. 전해질 캐소드 어셈블리의 제조 및 사용 방법도 설명한다.

Description

전해질 캐소드 어셈블리와 그 제조 및 사용 방법{ELECTROLYTIC CATHODE ASSEMBLY AND METHODS OF MANUFACTURING AND USING SAME}
본 명세서는 전반적으로 금속의 정제(refining) 또는 정련(winning)에 전형적으로 사용되는 전해질 캐소드 어셈블리와 그 제조 및 사용 방법에 관한 것이다.
본 발명에 대해 논의된 이하의 단락은 종래 기술 또는 당업자의 지식의 일부분에 해당한다고 용인하는 것이 아니다.
금속의 전기-정제에는 적합한 전해조(electrolytic bath) 내에, 정제되는 조금속(crude metal)으로 제작된 애노드와 캐소드를 함께 위치할 것이 요구된다. 애노드와 캐소드의 사이의 전압 인가는 조금속을 산화시키며, 순금속 이온(pure metal ion)이 용해되어 전해조를 통해 캐소드를 향하여 전해질적으로 이동(migrate)하도록 한다. 순금속 이온은 보통 매우 높은 순도로, 캐소드 상에 정제된 금속으로 퇴적된다. 불순물의 대부분은 전해조 쪽에 남는다.
금속의 전기-정련에는 적합한 전해조 내에, 정제되는 금속과 상이한 금속으로 만들어진 애노드와 캐소드를 함께 배치할 것이 요구된다. 정제되는 금속은 용해될 수 있는 형태[예를 들어, 침출(leaching) 및 용매 추출 공정에 의해 마련됨]로 전해조에 첨가된다. 애노드와 캐소드의 사이의 전압 인가는 금속이 용액으로부터 이동되어 캐소드 상에 정제된 금속으로서 높은 순도로 퇴적되도록 한다.
전형적인 캐소드 어셈블리는 상위 단부를 따라 전기 전도성 헹어 바(hanger bar)에 부착된 편평한 퇴적판(deposition plate)을 포함한다. 헹어 바는 외부의 전원과 전기적으로 접촉된다. 정상적으로, 헹어 바는 탱크의 양 에지를 따라 평행하게 이어지는 한 쌍의 전기 전도성 버스 바(bus bar)에 놓인다. 헹어 바는 전해조 내에서 퇴적판을 지지하며, 전원과 퇴적판 사이에서 전류를 위한 통로를 제공한다.
퇴적판의 표면 상에 정제된 금속이 적당한 두께로 퇴적된 후, 전해조로부터 캐소드 어셈블리가 제거된다. 퇴적판이 영구적(permanent)인 경우(예를 들어, 정제되는 금속과 상이한 금속으로 형성된 경우), 정제된 금속은 기지의 스트리핑(stripping) 기술 중의 하나에 의해 회복(recover)될 수 있다. 종종, 구리 또는 기타 소정의 금속의 퇴적이 퇴적판의 하위 에지의 주위 및 편평한 측의 면에서만 발생하도록, 퇴적판의 수직측 에지가 커버되거나 보호될 수 있다.
몇몇 경우에, 캐소드 어셈블리는 영구 퇴적판(예를 들어, 스테인리스 스틸)과 함께 커플링된 전기 전도성 헹어 바(예를 들어, 구리)를 포함한다. 전형적으로, 퇴적판의 상단은 헹어 바의 하측을 따라 제공되는 홈(groove)의 내로 삽입된다. 그리고 나서, 상기 퇴적판은 헹어 바에 용접에 의해 부착된다. 이종 금속을 사용하면 용접부가 특히 갈바닉(galvanic) 부식이 되기 쉽게 된다. 용접부의 이러한 부식은 전체 유닛의 효율 및 어셈블리의 전도성을 감소시킬 수 있으며, 기계적이고 구조적인 파괴에 기여할 수도 있다.
이하의 소개는 발명을 정의하기 위한 것이 아니라, 본 명세서의 독자들에게 소개를 하기 위한 것이다. 이하 또는 본원의 다른 부분들에 설명하는 방법의 단계들 또는 장치의 구성 요소들의 조합 또는 하위 조합에 하나 이상의 발명이 존재할 수 있다. 단지 청구항에 그러한 발명 또는 발명들이 개시되지 않았어도 본 발명자가 본 명세서에 개시된 임의의 발명들에 관한 권리를 포기하거나 기권한 것은 아니다.
본 명세서의 일 양태에서는, 전기 전도성 헹어 바와, 조인트를 형성하기 위해 상위 단부를 따라 헹어 바에 부착된 퇴적판을 구비한 캐소드를 제공한다. 캐소드 어셈블리는 퇴적판의 상위 에지의 일부 및 헹어 바를 둘러싸며 측방향 에지를 갖는 보호 커버를 더 구비하여, 실질적으로 조인트를 둘러싸고 헹어 바의 단부 부분이 보호 커버의 측방향 에지의 외측에 노출되게 한다. 보호 커버의 각각의 단부는 적어도 보호 커버 내로의 유체 유동을 방해하기 위해, 보호 커버와 헹어 바의 사이에 실질적으로 연속하는 시일(seal)을 형성하도록 위치된 부식 저항 재료를 포함한다. 몇몇 응용에서는, 보호 커버의 단부를 시일하거나 또는 일 단부만을 밀봉하는 것이 충분할 수 있다.
부식 저항 재료는 O자형 링, 수지 또는 테이프(tape)를 포함할 수 있다.
부식 저항 재료는 보호 커버의 대응 측방향 에지에 접하는 헹어 바의 주위에 위치될 수 있다.
이와 달리, 보호 커버의 각각의 측방향 에지는 헹어 바와의 사이에 캐비티를 형성하기 위해 헹어 바로부터 간격을 두어 위치되며, 각각의 부식 저항 재료가 실질적으로 대응 공동에 위치된다.
일 양태에서는, 하나 이상의 용접부에 의해 퇴적판이 헹어 바에 부착된다. 다른 양태에서는, 하나 이상의 용접부에 의해 보호 커버가 퇴적판에 부착된다. 또 다른 양태에서는, 퇴적판 및 보호 커버가 스테인리스 스틸로 제작되며, 헹어 바는 구리로 형성된다.
일 양태에서는, 보호 커버의 각각의 단부에, 헹어 바의 대응 인접 노출부 및 대응 측방향 에지에 인접하고, 보호 커버의 외측 표면의 일부와의 접합부와 그 주위에 슬리브가 위치된다.
본 명세서의 다른 양태에서는, 캐소드 어셈블리를 제조하는 방법을 설명한다. 이러한 방법은 전기 전도성 헹어 바를 제공하는 단계와, 사이에 조인트를 형성하도록 퇴적판의 상위 단부를 헹어 바에 고정(fastening)하는 단계를 포함한다. 이러한 방법은 실질적으로 조인트를 둘러싸고 헹어 바의 단부 부분을 노출시키기 위해, 퇴적판의 상위 단부의 일부와 헹어 바의 주위에 측방향 에지를 갖는 보호 커버를 제공하는 단계를 더 포함한다. 이러한 방법은 보호 커버의 각각의 단부에, 시일을 형성하기 위해 헹어 바의 인접 노출 단부 부분과 보호 커버의 측방향 에지의 사이에 부식 저항 재료를 배치하는 단계를 더 포함한다.
일 양태에서, 이러한 방법은 O자형 링, 부식 저항 수지, 테이프 중의 하나 이상의 부식 저항 재료를 제공하는 단계를 더 포함한다.
다른 양태에서, 이러한 방법은, O자형 링에 대해, 보호 커버의 대응 측방향 에지에 접할 때까지 헹어 바의 위에서 O자형 링을 슬라이딩시키는 단계와, 부식 저항 수지에 대해, 보호 커버의 대응 측방향 에지에 대해 헹어 바의 대응 노출 단부의 주위에 부식 저항 수지의 비드를 제공하고 보호 커버와 헹어 바의 사이에 부식 저항 수지의 침투를 허용하는 단계와, 테이프에 대해, 측방향 에지와 인접한 헹어 바의 대응 노출 부분과 보호 커버의 측방향 에지 주위에 다수의 층으로 테이프를 감는 단계를 더 포함한다.
또 다른 양태에서, 보호 커버의 각각의 측방향 에지는 사이에 공동을 형성하도록 헹어 바로부터 간격을 두어 위치되며, 이러한 위치 단계는 공동 내로 부식 저항 재료를 충전함으로써 실행된다.
본 명세서의 일 양태에서는, 전해질 전지 내의 금속을 정제하는 방법을 설명한다. 이러한 방법은, 전해조와, 전해조 내의 애노드 어셈블리와, 전해조 내의 본 명세서에서 설명하는 것과 같은 캐소드 어셈블리를 포함하는 탱크를 제공하는 단계를 포함한다. 이러한 방법은 전원을 제공하는 단계와, 전해질 전지를 형성하도록 전원을 애노드 어셈블리와 캐소드 어셈블리에 전기적으로 접속하는 단계를 더 포함한다. 이러한 방법은 전해조로부터의 금속 이온이 캐소드 어셈블리의 퇴적판의 표면 상에 퇴적되도록 전해질 전지에 충분한 양의 전류를 인가하는 단계를 더 포함한다.
본 명세서의 일 양태에서는, 전해질 전지를 설명한다. 전해질 전지는 전해조와, 전해조 내에 구비되는 애노드 어셈블리와, 전해조 내에 구비되는 본 명세서에서 설명하는 것과 같은 캐소드 어셈블리를 내장하는 탱크를 포함한다. 전해질 전지는 전해질 전지를 형성하기 위해 애노드 어셈블리와 캐소드 어셈블리에 전기적으로 접속된 전원을 더 구비한다.
본 발명에 대한 더 나은 이해와 본 발명의 효과에 어떻게 이르는지를 더욱 명백하게 설명하기 위해, 예를 들어, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 도시하여 설명한다.
도 1은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 캐소드 어셈블리의 부분 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 캐소드 어셈블리의 부분 사시도이다.
도 3은 3-3 라인에서 보여지는 도 2의 캐소드 어셈블리의 부분 단부도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 도 1의 3A-3A 및 3B-3B 라인을 따르는 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1 내지 도 3에 도시한 캐소드 어셈블리의 측방향 단부의 확대된 부분 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 명세서의 제2 실시예에 따른 캐소드 어셈블리의 측방향 단부의 확대된 부분 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 명세서의 제3 실시예에 따른 캐소드 어셈블리의 측방향 단부의 확대된 부분 단면도이다.
도 7은 본 명세서의 제4 실시예에 따른 캐소드 어셈블리의 부분 정면도이다.
도 8은 도 7에 도시한 캐소드 어셈블리의 부분 사시도이다.
도 9는 9-9 라인에서 보여지는 도 8의 캐소드 어셈블리의 부분 단부도이다.
도 10a 및 도 10b는 도 7 내지 도 9에 도시한 캐소드 어셈블리의 측방향 단부의 확대된 부분 단면도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 명세서의 제5 실시예에 따른 캐소드 어셈블리의 측방향 단부의 확대된 부분 단면도이다.
도 12a 및 도 12b는 본 명세서의 제6 실시예에 따른 캐소드 어셈블리의 측방향 단부의 확대된 부분 단면도이다.
도 13은 예시적인 전해질 전지의 개략적인 사시도이다.
각각의 청구 발명의 예시적인 실시예를 제공하기 위해, 이하에서 다양한 장치 또는 방법을 설명한다. 이하에서 설명하는 실시예는 청구 발명을 제한하는 것이 아니며, 청구 발명은 이하에서 설명하지 않은 장치 또는 방법을 커버할 수 없다. 청구 발명은 이하에서 설명하는 어떤 하나의 장치들 또는 방법들 중의 어느 하나의 모든 특징을 갖는 장치 또는 방법으로 한정되지 않으며, 이하에서 설명하는 다수 또는 모든 장치들의 특징으로 한정되지 않는다. 이하에서 설명하는 장치 또는 방법은 청구 발명의 한 실시예가 아니다. 본 출원인, 발명자 및 소유권자는 본 문서에 개시됨으로 인해 공중에게 기증, 기권 또는 포기하지 않은, 이하에서 설명하는 장치 또는 방법에 개시된 어떤 발명의 모든 권리도 유보한다.
도 1 내지 도 3은 본 명세서의 제1 실시예에 따른, 전반적으로 도면부호 20으로 표시되는 캐소드 어셈블리를 도시한다. 캐소드 어셈블리는 상대적으로 높은 인장 강도와 훌륭한 부식 저항을 갖는 전기 전도성 재료로 제조된 퇴적판(22)을 포함한다. 도시한 실시예에서, 퇴적판(22)은, 예를 들어, "2B" 마무리(finish)되고, 양호한 방식(anti-corrosion) 특성을 갖는 316L 스테인리스 스틸 또는 기타 합금으로 제조될 수 있다. 특정 응용에 따라 다양한 마무리가 사용될 수 있음이 이해될 것이다.
퇴적판(22)은 헹어 바(24)에 부착된다. 도 3에 가장 명확히 도시한 바와 같이, 헹어 바(24)는 전반적으로 편평한 상부와 편평한 측부를 가질 수 있으며, 바닥은 둥글다. 둥글게 된 바닥을 도시하였지만, 바닥은 편평할 수도 있으며, 전반적으로 헹어 바의 프로파일은 변경될 수 있다. 헹어 바(24)는 구리로 형성될 수 있다.
퇴적판(22)은, 도 3에서 도면부호 26으로 표시된 바와 같이, 헹어 바에 슬롯을 제공한 후, 도면부호 28(도 3b에 가장 잘 도시됨)로 표시된 바와 같이, 헹어 바(24)에 판(22)을 용접하여, 헹어 바(24)에 부착될 수 있다. 이와 달리, 퇴적판(22)은 헹어 바(24)에 직접 용접될 수 있다. 사용시에는 높은 전류가 제공될 수 있고 개개의 위치에서의 높은 전류 집중을 피하는 것이 바람직하므로, 퇴적판(22)은 두 개의 개구(30)를 제외한, 양측의 전체의 길이를 따라 헹어 바에 용접될 수 있다. 개구(30)는 탱크(도시하지 않음)의 밖으로 캐소드 어셈블리를 들어올리는 것을 쉽게 하기 위해 판(22)에 제공될 수 있다. 이와 달리, 들어올리는 갈고리(hook)를 갖는 다른 캐소드 어셈블리도 제공될 수 있다. 또한, 본원의 실시예는 판(22)을 헹어 바(24)에 용접하여 이루어졌지만, 이것들이 이종 재료로 형성되는 경우에는, 적어도 스테인리스 스틸 판(22)에 대해서는, 순수한 용접(true welding) 작업보다는 납땜(braze)이 더 특화될 수 있음을 이해할 것이다.
보호 커버(40)는 용접부(28)를 커버하고 추가적인 구조적 강도를 제공하기 위해, 헹어 바(24)의 주위에 제공된다. 보호 커버(40)는, 예를 들어, 양호한 방식 특성을 갖는 스테인리스 스틸 또는 다른 합금일 수 있지만 이에 제한되지 않고, 퇴적판과 동일하거나 유사한 재료로 형성될 수 있다. 보호 커버(40)는 헹어 바(24)의 주위에 근접하여 제공되나, 유체 투과를 방지할 만큼 긴밀하지 않을 수도 있다. 보호 커버의 하위 에지(42)는 퇴적판(22)과 접합되며, 도면부호 44로 표시된 바와 같이, 용접된다. 이러한 밀접은 판(22)과 접촉하는 하위 에지(42)의 전체 길이를 따라 연장된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 보호 커버(40)는 퇴적판(22)의 에지를 넘어서 연장되며, 하위 에지(42)의 외측 부분은 서로 직접 대면하며, 필요한 경우, 서로 근접하게 하거나 접하도록, 변형 또는 가압될 수 있다. 그리고 나서, 개략적으로 도면부호 46으로 표시된 추가적인 용접이 보호 커버(40)의 이러한 부분을 밀봉하기 위해 사용된다. 또한, 서로 근접하게 하거나 접하도록 하기 위해, 개구(30)를 가로질러 연장되는 하위 에지(42)의 부분에 대해, 필요한 곳에서 이들은 변형되거나 가압될 수 있다. 그리고 나서, 하위 에지(42)의 이러한 부분을 밀봉하기 위하여, 개략적으로 도면부호 48로 표시된, 추가적인 용접이 제공되며, 이러한 용접(48)은 도 3a에 도시한 용접(46)과 유사하다. 전체적으로, 개요는, 보호 커버(40)와 퇴적판(22)에 대하여, 연속적인 용접 또는 시일이 존재하고, 커버(40)의 단부만을 제외하고는 유체가 침투할 개구가 없다는 것을 보장한다는 것이다.
따라서, 그 후, 보호 커버(40)의 단부에서, 보호 커버(40)와 헹어 바(24)의 사이의 전해조 및/또는 캐소드 세척 공정으로부터 유체, 예를 들어, 부식성 유체의 잠재적인 침투의 문제가 남는다. 도면부호 50으로 표시된 바와 같이, 보호 커버(40)의 양 단부에 측방향 에지를 제공한다. 따라서, 측방향 에지(50)로 인해 헹어 바(24)의 양 단부에서 헹어 바(24)의 부분(52)이 노출된다.
본 발명에 따르면, 각각의 노출된 조인트에는 부식 저항 재료, 즉, 사용시에 캐소드 어셈블리가 노출되는, 적어도 전해조와 캐소드 세척(wash)에 사용되는 액체로 인한 부식에 저항하는 재료가 제공된다. 본 발명의 제1 실시예에서는, 보호 커버(40)의 양 단부에는, 도 4a에 도시한 바와 같이, 헹어 바(24)와 보호 커버(40) 사이에 유체 시일을 형성하기 위해, 대응 측방향 에지(50)에 접할 때까지 헹어 바의 노출 부분(52) 위에서 슬라이딩되는 O자형 링(54)으로서, 부식 저항 재료가 제공된다. O자형 링(54)은 유연한 재료, 예를 들어, 플라스틱, 고무 또는 기타 탄성중합체 재료로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 4b에 도시한 바와 같이, 제1 실시예의 변형례는 보호 슬리브(60)를 포함한다. 보호 슬리브(60)는 구리, 스테인리스 스틸 또는 임의의 다른 유사한 타입의 재료로 형성될 수 있으며, 보호 커버(40) 또는 헹어 바(24)의 구리에서와 같은 조성을 가질 수 있다. 슬리브(60)는 헹어 바(24)의 단면에 대응하는 단면을 가지며 헹어 바(24)의 주위에 꼭 맞도록 의도되고 제1 부분(62)과, 제1 부분(62)보다 크고 측방향 에지(50)에 인접한 보호 커버(40)의 주위에 긴밀한 끼움을 형성하도록 의도된 제2 부분(64)을 포함한다. 도 4b에 도시한 바와 같이, 각각의 보호 슬리브(60)는 O자형 링(54)과 대응 측방향 에지(50)를 둘러싸서 O자형 링을 보호하도록, 헹어 바(24)의 양 단부로부터 슬라이딩된다. 이러한 위치에서, 보호 슬리브(60)는, 예를 들어, 헹어 바(24) 내로 압력을 가하고 대응 정합(mating) 오목부를 형성하는, 작은 오목부(indentation)를 보호 슬리브(60)에 형성하는 것만으로 헹어 바(24)에 고정될 수 있다. 전형적으로, 큰 하중이 사용시에 보호 커버(60)에 인가되지 않으므로, 이와 같은 기술은 적소에 각각의 보호 슬리브(60)를 고정하기에 충분해야 한다. 보호 슬리브(60)를 적소 고정하기 위해 기계적인 나사(screw) 및 용접이 사용될 수 있다.
사용시에, O자형 링(54)과 두 개의 측방향 에지 부분(50) 사이의 긴밀한 끼움은 보호 커버(40)와 헹어 바(24)의 사이의 임의 공간 내로 유체가 진입하는 것을 예방하거나, 적어도 방해하거나, 크게 감소시켜서, 유체 시일을 형성해야만 하고, 부식을 당할 수 있는, 판(22)과 헹어 바(24)의 사이의 용접부(28)에 유체가 도달할 가능성이 감소된다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 명세서의 두 개의 또 다른 실시예가 도시되며, 이들 모두는 제1 실시예와 유사한 방식으로 보호 커버(60)를 갖는 변형례를 포함하고 있다.
먼저 도 5a를 참조하면, 각각의 측방향 에지(50)에는, 도면부호 70으로 표시한 바와 같이, 부식 저항 수지의 비드(bead) 또는 스트립(strip), 또는 다른 타입의 에폭시, 밀폐제(sealant) 또는 접착제(adhesive)가 제공된다. 이것은 유체 형태로 제공될 수 있으므로, 도면부호 72로 표시한 바와 같이, 예를 들어, 보호 커버(40)와 헹어 바(24) 사이에 모세관(capillary) 작용에 의하여 침투한다.
제1 실시예에서와 같이, 도 5b는 각각의 단부에서 부식 저항 수지 비드(70)가 보호 커버(60)에 의해 보호되는 변형례를 도시하며, 이는 대체로 도 4b에 도시한 것에 대응한다. 적용된 재료의 치수에 따라서, 보호 커버(60)의 치수가 조정될 수 있다.
도 6a는 보호 커버(40)의 각각의 단부 주위가 부식 저항성인 테이프(80)로 감겨진 제3 실시예를 도시한다. 테이프(80)는 자가 점착(self-adhering)이 되거나, 만약 그렇지 않으면, 적소에 테이프를 보유하기 위한 몇 개의 접착층을 요하지 않는 특성을 가질 수 있다. 충분한 층의 테이프(80)가 헹어 바의 대응 노출 부분(52)의 인접 표면과 각각의 측방향 에지(50)의 주위에 감겨져서, 보호 커버(40)와 헹어 바(24) 사이의 임의의 간극을 밀봉하거나 시일한다. 예를 들어, 테이프(80)는 이.아이.듀퐁(E.I.Dupont)에 의해 제조되고 테프론(TeflonTM)이라는 상표로 판매되는 폴리테트라프루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE)로 형성될 수 있거나, 실리콘 테이프로 형성될 수 있다.
다시, 처음의 두 개의 실시예에서와 같이, 각각의 조인트에서의 테이프(80)는 보호 슬리브(60)로 보호될 수 있다. 다른 실시예에서와 같이, 보호 슬리브(60)는 그에 따랏 치수가 결정될 수 있다.
이제, 그 변형례와 함께 본 발명의 제4, 제5, 제6 실시예를 도시하는 도 7 내지 도 12를 참조한다. 간단함과 간결함을 위해, 동일한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하였으며, 이러한 구성 요소들에 대한 설명은 반복하지 않는다. 적어도 몇몇 예에서는, 이러한 구성 요소들이 다른 실시예와 변형례들의 편의를 도모하기 위해, 수치 등에 있어 몇몇 변화가 필요할 수 있으며, 만약 그렇지 않으면, 이전의 실시예에서와 유사하게 기능함을 이해하여야 한다.
도 7 내지 도 12에서, 보호 커버는 참조 번호 90으로 나타내어지며, 확대된 단부 부분(92)와 함께 제공된다. 따라서, 여기서 94로 표시되는, 측방향 에지로 노출된 헹어 바 단부 부분(52)으로부터 간격을 두어 위치된다. 이러한 간격이 보호 커버(90)의 양 단부에 공동(96)을 형성한다.
도 7, 도 8, 도 9, 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 실시예에서는, 시일을 형성하기 위하여, O자형 링(54)이 각각의 단부에서 공동(96) 내에 위치된다. 확대된 단부 부분(92)은 도면부호 98로 표시된 테이퍼진 섹션에 의해 보호 커버의 주요 부분 또는 중심 부분에 연결됨을 알수 있다. 몇몇 응용에서, O자형 링(54)을 테이퍼진 섹션(98) 내로 가압하여 시일 효과를 향상시키는 것의 효과가 증명될 수 있으며, 테이퍼진 섹션(98)의 테이퍼 정도는 알맞게 조정될 수 있다.
도 10b에 도시한 바와 같이, 이전의 실시예에서와 같은 변형례에서는 도면부호 100으로 표시된 보호 슬리브를 제공한다. 보호 슬리브(100)는 이전의 보호 슬리브(60)의 부분(62)에 대체로 대응할 수 있는 작은 단면을 갖는다. 다시, 슬리브(100)는 헹어 바(24)와 긴밀하게 끼워지도록 치수가 결정될 수 있으며, 이전과 같이 헹어 바의 대응 노출 단부(52)에 부착되거나 고정될 수 있다.
이제 도 11a 및 도 11b를 참조하면, 보호 커버의 각각의 단부(90)에는, 공동(96) 내에, 부식 저항 수지의 비드 또는 다른 타입의 에폭시, 접착제 또는 밀폐제(70)가 제공된다. 보호 커버의 각각의 단부(90)의 테이퍼진 섹션(98)은 보호 커버(90)와 헹어 바(24) 사이의 임의의 간극 내로 에폭시 수지 또는 기타 재료(70)의 침투를 증진시키도록 치수가 결정될 수 있다.
도 11b에 도시한 바와 같이, 보호 커버의 각각의 단부(90)에는, 부식 저항 수지(70)에 의해 형성된 시일을 보호하기 위해, 보호 슬리브(100)가 제공될 수 있다.
마지막으로, 도 12a 및 도 12b는 테이프 시일(80)이 제공되며, 테이프(80)는 충분한 층으로 강화되어, 보호 커버(90)의 양 단부에서, 확대된 단부 부분(92)과 헹어 바(24)의 사이에 시일을 형성한다. 여기서는, 확대된 단부 부분(92)이 헹어 바(24)와 함께 근접한 간격을 가질 수 있음을 주의하라.
테이프 시일(80)을 보호하기 위해, 도 12b에 도시한 바와 같이, 보호 커버의 각각의 단부(90)에, 보호 슬리브(100)가 제공될 수 있다.
도 13을 참조하면, 전반적으로 참조 번호 110으로 표시된, 전해질 전지 배열체를 도시한다. 여기서, 애노드(112)와 캐소드(114)는 탱크(116)에 현수된다. 전기-정련과 전기-정제를 위해 이와 전반적으로 유사한 배열체가 사용된다. 전기-정련을 위해, 소정의 금속, 예를 들어, 구리가 용해된 용액이 제공된다. 그리고 나서, 구리 또는 소정의 금속을 캐소드에 퇴적시키기 위해 전기 분해(Electrolysis)가 사용된다. 전기-정제에서는, 사전에 회복된 금속, 예를 들어, 다시 구리가 된 금속이 애노드로서 제공되며, 전기 분해의 방식에 의해 용해된 후 캐소드 상에 퇴적된다. 전기-정제 작업은 캐소드 상에 소정의 구리가 퇴적되는 것을 촉진시키도록 설정된 조건들을 가지는 반면에, 원치 않은 금속과 기타 물질은 용액에 남기거나 그렇지 않으면 캐소드 상에 퇴적되지 않도록 한다.
여기서, 애노드와 캐소드는 도면부호 112와 114로 표시된다. 전원(도시하지 않음)으로의 연결은 도면부호 118로 표시된다. 전해질 용액 또는 전해조는 특정한 작용, 예를 들어, 전기-정련 또는 전기-정제에 적합하도록 선택되며, 소정의 온도 등에서 유지된다.
여기서, 첨부도면을 참조하여, 하나 이상의 발명의 특정한 실시예를 상세하게 설명하였지만, 각각의 청구 발명은 이러한 특정한 실시예로 한정되지 않으며, 첨부하는 청구항에 정의된 바와 같은 어느 발명의 범위 또는 범주로부터 벗어나지 않는 한, 당업자에 의해 다양한 변경 및 변형이 수행될 수 있음을 이해되어야 한다.

Claims (26)

  1. 캐소드 어셈블리이며,
    (a) 전기 전도성 헹어 바와,
    (b) 조인트를 형성하기 위해 상위 단부를 따라 헹어 바에 용접된 퇴적판으로서, 상기 헹어 바와 퇴적판은 상이한 금속으로 형성되는, 퇴적판과,
    (c) 보호 커버로서, 조인트를 실질적으로 둘러싸고, 헹어 바의 단부 부분을 보호 커버의 측방향 에지의 외측에 노출시키도록, 측방향 에지를 갖고 헹어 바와 상기 퇴적판의 상위 단부의 일부를 둘러싸는 보호 커버와,
    (d) 보호 커버의 각각의 단부에서, 보호 커버와 헹어 바의 사이에 실질적으로 연속하는 시일을 형성하여, 보호 커버 내로 유체 유동을 적어도 방해하고, 적어도 보호 커버와 헹어 바 사이에서 갈바닉 부식을 방지하도록, 헹어 바 둘레에서 보호 커버와 헹어 바 양자 모두에 인접하게 배치된 부식 저항 재료를 포함하는
    캐소드 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 부식 저항 재료는 O자형 링을 포함하는
    캐소드 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    각각의 O자형 링은 보호 커버의 대응 측방향 에지의 하나와 접하는 헹어 바의 주위에 배치되는
    캐소드 어셈블리.
  4. 제2항에 있어서,
    보호 커버의 각각의 측방향 에지는 헹어 바와의 사이에 공동을 형성하도록 상기 헹어 바로부터 간격을 두어 위치되며, 각각의 O자형 링은 대응 공동에 위치되는
    캐소드 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    부식 저항 재료는 부식 저항 수지를 포함하는
    캐소드 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서,
    부식 저항 수지는 보호 커버의 대응 측방향 에지와 접하는 헹어 바의 주위에 배치되는
    캐소드 어셈블리.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 보호 커버의 각각의 측방향 에지는 헹어 바와의 사이에 공동을 형성하도록 헹어 바로부터 간격을 두어 배치되고, 보호 커버의 각각의 단부에서, 부식 저항 수지가 각각의 공동을 실질적으로 충전하는
    캐소드 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서,
    부식 저항 재료는 테이프를 포함하는
    캐소드 어셈블리.
  9. 제8항에 있어서,
    보호 커버의 각각의 단부에서, 테이프는 헹어 바의 인접 노출부의 일부분과 대응 측방향 에지에 인접한 보호 커버의 일부의 주위에 감기는
    캐소드 어셈블리.
  10. 제8항에 있어서,
    보호 커버의 각각의 측방향 에지는 헹어 바와의 사이에 공동을 형성하도록 헹어 바로부터 간격을 두어 배치되고, 보호 커버의 각각의 단부에서, 공동을 실질적으로 채우기 위해 테이프는 헹어 바의 외측 표면의 주위에 감기는
    캐소드 어셈블리.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    보호 커버는 하나 이상의 용접부에 의해 퇴적판에 부착되는
    캐소드 어셈블리.
  13. 제12항에 있어서,
    퇴적판 및 보호 커버는 스테인리스 스틸로 이루어지고, 헹어 바는 구리로 형성되는
    캐소드 어셈블리.
  14. 제1항 내지 제10항, 제12항 및 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    보호 커버의 각각의 단부에는, 헹어 바의 대응 인접 노출부와 대응 측방향 에지에 인접하고 보호 커버의 외측 표면의 일부의 주위에 접촉하여 배치된 슬리브를 더 포함하는
    캐소드 어셈블리.
  15. 캐소드 어셈블리를 제조하는 방법이며,
    전기 전도성 헹어 바를 제공하는 단계와,
    헹어 바와의 사이에 조인트를 형성하도록 퇴적판의 상위 단부를 헹어 바에 용접하는 단계로서, 헹어 바와 퇴적판은 상이한 금속으로 형성되는, 단계와,
    보호 커버를 제공하는 단계로서, 실질적으로 조인트를 둘러싸고 헹어 바의 단부를 노출시키도록, 퇴적판의 상위 단부의 일부 및 헹어 바의 주위에 측방향 에지를 갖는 보호 커버 제공 단계와,
    보호 커버의 각각의 단부에서, 보호 커버와 헹어 바의 사이에 실질적으로 연속하는 시일을 형성하여, 보호 커버 내로 유체 유동을 적어도 방해하고, 적어도 보호 커버와 헹어 바 사이에서 갈바닉 부식을 방지하도록, 헹어 바 둘레에서 보호 커버와 헹어 바 양자 모두에 인접하게 부식 저항 재료를 배치하는 단계를 포함하는
    캐소드 어셈블리를 제조하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    O자형 링, 부식 저항 수지, 테이프 중 하나 이상인 부식 저항 재료를 제공하는 단계를 더 포함하는
    캐소드 어셈블리를 제조하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    O자형 링에 대해, 보호 커버의 대응 측방향 에지와 접할 때까지, O자형 링을 헹어 바의 위에서 슬라이딩시키는 단계와,
    부식 저항 수지에 대해, 헹어 바의 대응 노출 단부의 주위에 부식 저항 수지의 비드를 보호 커버의 대응 측방향 에지에 대해 제공하는 단계와, 부식 저항 수지가 헹어 바와 보호 커버의 사이에 침투하도록 허용하는 단계와,
    테이프에 대해, 측방향 에지에 인접한 헹어 바의 대응 노출부와 보호 커버의 측방향 에지의 주위에 다층의 테이프를 감는 단계를 포함하는
    캐소드 어셈블리를 제조하는 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    보호 커버의 각각의 측방향 에지는 헹어 바와의 사이에 공동을 형성하도록 헹어 바로부터 간격을 두어 배치되고, 상기 배치하는 단계는 공동 내로 부식 저항 재료를 끼움으로써 실행되는
    캐소드 어셈블리를 제조하는 방법.
  19. 삭제
  20. 제15항에 있어서,
    하나 이상의 용접부에 의해 보호 커버를 퇴적판에 부착하는 단계를 더 포함하는
    캐소드 어셈블리를 제조하는 방법.
  21. 제15항에 있어서,
    퇴적판 및 보호 커버를 스테인리스 스틸로 형성하는 단계를 더 포함하는
    캐소드 어셈블리를 제조하는 방법.
  22. 제15항 내지 제18항, 제20항 및 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    보호 커버의 각각의 단부에서, 헹어 바의 인접 노출부의 주위 및 보호 커버의 측방향 에지의 외측 표면의 일부의 주위에 슬리브를 배치하는 단계를 더 포함하는
    캐소드 어셈블리를 제조하는 방법.
  23. 전해질 전지에서의 전기-정제 방법이며,
    전해조를 수용하는 탱크를 제공하는 단계와,
    전해조에 애노드 어셈블리를 제공하는 단계와,
    전해조에 제1항 내지 제10항, 제12항 및 제13항 중 어느 한 항에 따른 캐소드 어셈블리를 제공하는 단계와,
    전원을 제공하는 단계와,
    전해질 전지를 형성하기 위해, 애노드 어셈블리 및 캐소드 어셈블리에 전원을 전기적으로 접속하는 단계와,
    금속 이온이 상기 전해조로부터 캐소드 어셈블리의 퇴적판의 표면 상에 퇴적되도록 전해질 전지에 충분한 양의 전류를 인가하는 단계를 포함하는
    전해질 전지에서의 전기-정제 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    퇴적판에 퇴적되는 금속 이온은 구리를 포함하는
    전해질 전지에서의 전기-정제 방법.
  25. 전해질 전지이며,
    (a) 전해조를 수용하는 탱크와,
    (b) 전해조 내에 수용되는 애노드 어셈블리와,
    (c) 전해조 내에 수용되는 제1항 내지 제10항, 제12항 및 제13항 중 어느 한 항에 따른 캐소드 어셈블리와,
    (d) 전해질 전지를 형성하도록, 캐소드 어셈블리와 애노드 어셈블리에 전기적으로 접속된 전원을 포함하는
    전해질 전지.
  26. 삭제
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