KR20240031311A - 고순도 구리를 제조하기 위한 주조 금형 및 구리 애노드 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 고순도 구리를 제조하기 위한 구리 애노드(1)를 제조하기 위한 주조 금형(7)으로서,
서로 평행하게 정렬되는 2개의 측방향 표면에 의해 경계가 정해지는 제1 편평 공동(8)과,
제1 공동에 유체적으로 연결되고, 제1 공동(8)의 주변 측 상의 상이한 코너 상에 배치되며, 제1 공동(8)으로부터 멀리 측방향으로 외부로 연장하는 2개의 제2 공동(9)을 갖되,
코어(20)가 제2 공동(9)의 중심에 각각 구비되고, 각각의 제2 공동(9)을 주변 방향으로 폐쇄된 환형 형상으로 적어도 부분적으로 세분하는 것을 특징으로 하는, 주조 금형(7)에 관한 것이다.

Description

고순도 구리를 제조하기 위한 주조 금형 및 구리 애노드

본 발명은 청구항 1의 전제부의 특성을 갖는 고순도 구리를 제조하기 위한 주조 금형과, 청구항 6의 전제부의 특성을 갖는 고순도 구리를 제조하기 위한 구리 애노드에 관한 것이다.

용융 상태에서, 다수의 금속 소재가 금형 내에 부어져 미리 결정된 윤곽의 작업물을 제조한다. 예컨대, 그러한 주조 공정은 구리 애노드를 제조할 때 수행된다. 그러한 구리 애노드는 최종 제품으로서 고순도 구리를 제조하기 위해 구리 제조 시 중간 단계에서 제조된다.

통상의 구리 제조는, 90중량% 초과의 비율을 갖는 제품이 여러 공정 단계 동안 용융 및 산화에 의해 황화 구리 농축물(concentrates)로부터 (구리-함유 2차 소재 및 구리 스크랩으로부터) 제조된다. 이 미가공(raw) 구리는 그 후 구리 애노드로 가공되며, 이들 구리 애노드는 전해조에서 전해 정제를 겪게 된다. 애노드로의 미가공 구리의 통상의 처리는, 액체 미가공 구리가 금속 금형 내에 부어지도록 수행된다. 액체 미가공 구리를 붓기 전 이형제(release agent)로 코팅된, 구리로 만든 금형의 사용은 특히 후속한 금형 분리(de-moulding) 공정을 더 용이하게 하는데 유용함이 입증되었다.

미가공 구리는, 도 1에 도시한 바와 같이, 홀딩 아암(2)을 갖는 애노드 판(10)의 직사각형 기하학적 모양으로 형성되어 고체화된다. 구리는 주조 휠에 의해 대부분 주조되며, 이 주조 휠은 특정량의 구리 주조 금형을 포함하며, 이 주조 금형 내에는 미가공 구리가 적어도 1100℃의 온도에서 부어진다. 구리가 주조 휠 내에 부어진 후, 주조 휠은 회전하기 시작하며, 용융된 미가공 구리는 그 후 미가공 구리의 상부가 고체화될 때까지 주변 온도로 냉각된다. 미가공 구리는 그 후 냉각 스테이지를 겪으며, 냉각 스테이지는 상부 물 냉각과 하부 물 냉각을 갖는다. 이 단계 동안, 미가공 구리는 완전히 고체 상태에 도달할 때까지 온도가 감소한다.

미가공 구리는 금형(7) 내에 부어지며, 이 금형(7)은 액체 미가공 구리를 수용하여 애노드 판(10)을 형성하기 위한 직사각형 중심 제1 공동(8)을 갖는다. 도 6 및 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 중심 제1 공동(8)의 코너 상의 금형(7)의 상부 상에는, 액체 구리를 수용하기 위한 2개의 제2 공동(9)이 있으며, 이들 공동은 주조될 애노드 판(10)의 홀딩 아암(2)을 형성한다.

정련 시, 구리 애노드(1)는 캐소드(4)를 갖는 전해 셀(3)에 삽입되며, 이러한 캐소드(4)는, 사용되는 공정에 의존하여, 용해되지 않도록 형성되거나 대응 행잉 로드(hanging rod)(5)를 갖는 마스터 판 형태로 되어 있다. 구리 애노드(1)는, 각각 컨덕터 레일 형태인 접촉부(6)에 홀딩 아암(2)과 함께 적용된다. 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 전해 셀(3)은 산성 용액으로 채워지며, 전압이 접촉부(6)에 인가되어 캐소드(4)의 방향으로 구리 애노드(1)로부터 구리의 전해 채취(electrowinning)를 생성한다. 이 방법에서, 구리 애노드(1)는 상부 에지까지만 침지되어 유지된다. 그에 따라, 홀딩 아암(2)을 갖는 구리 애노드(1)의 상부는 도 3에 도시한 바와 같이 전해 방법에 관계되지 않는다. 홀딩 아암(2)은 그에 따라 전기 분해 후 애노드 판(1)이나 애노드 웨이스트를 운송하며, 접촉부(6)에 의해 형성된 외부 컨덕터 레일과의 애노드 판(1)의 전기 접촉을 이루는 역할을 한다. 홀딩 아암(2)은 그에 따라 전해 셀(3)에서 구리 애노드(1)의 운송 및 홀딩 동안 전달될 힘을 흡수하는 하중-지탱 성능이나 특정 강성을 가져야 한다. 200kg 내지 400kg인 구리 애노드(1)의 고 중량을 특히 고려해야 한다. 게다가, 홀딩 아암(2)은, 고려해야 하는 최대 전류 밀도로 인해 특정 최소 표면적을 가져야 하는 대응하여 편평한 전도성 표면을 가져야 한다.

전기 분해 사이클이 종료된 후, 홀딩 아암(2)과 애노드 판(10)의 일부가 남아 있으며, 함께 구리 애노드(1)의 나머지를 형성한다. 이 소재는 새 구리 애노드(1)를 형성하며 전체 사이클을 계속하도록 다시 완전히 용해되어야 한다. 애노드 웨이스트의 반복되는 용융과 운송은 후속 비용을 의미하며, 이것은 고순도 구리의 제조 방법의 비용 효율 시 중요한 요인이다. 애노드 웨이스트의 질량은 중요하며, 이는 사용되는 미가공 구리에 관련하여 분리된 고순도 구리에 관한 전해 방법의 효율이 그에 따라 제한되거나 감소하게 되기 때문이다. 애노드 웨이스트는 또한, 애노드 웨이스트의 중량이 특히 수동 운송의 경우에 특히 매우 중요하도록, 더 취급되며 운송되어야 한다.

종래기술에서, 애노드 웨이스트를 감소시키기 위한 상이한 해법이 더 알려져 있다. 문헌 DE 11 2012 003 846 T5는 재활용 가능한 애노드 행잉 디바이스와, 홀딩 아암이 없는 애노드로 구성되는 시스템을 기재한다. 애노드 웨이스트의 양은 의심할 여지없이 감소할 수 있으며, 이는 애노드 웨이스트가 홀딩 아암이 없기 때문이며, 그러나 이것은 비용의 감소로 이어지지는 않을 것이다. 대신, 그러한 애노드 행잉 디바이스의 사용은 더 높은 후속 비용으로 이어지며, 이는, 첫째 홀딩 아암이 없는 애노드가 전해 방법에 사용하기 전 애노드 행잉 디바이스에 기계적으로 연결되어야 하며, 애노드 웨이스트가 전해 방법이 종료한 후 애노드 행잉 디바이스로부터 분리되어야 하기 때문이다. 장착 공정 외의 추가 비용 요인으로는 애노드 행잉 디바이스의 유지보수 및 관리를 위한 비용과 제조 비용이다. 행잉 디바이스를 갖는 추가 전극 조립체가 예컨대 EP 3 748 041A1으로부터 알려져 있으며, 이것은 그러나 또한 행잉 디바이스가 먼저 기계식 장착 공정에서 애노드에 연결되어야 한다는 단점이 있다.

문헌 DE 11 2015 003 170 T5는, 전해액에 완전히 침지되는 홀딩 아암이 없는 애노드를 운반하기 위한 행잉 레일을 기재한다. 단단한 홀딩 아암을 사용하는, 문헌 DE 11 2012 003 846 T5에 기재한 애노드 행잉 디바이스와 달리, 이 행잉 레일은 선회 가능한 홀딩 아암이 구비된다. 기재한 행잉 레일의 단점은 애노드를 확고하게 유지하기 위한 복잡한 메커니즘이다. 더 나아가, 산업-규모의 전해 방법의 정상 조건에서, 상당한 기계적 하중이 전해조에서의 매닮 및 운송 동안 행잉 레일에 가해지며, 그에 따라 이 행잉 레일은 상당한 마모에 노출되어, 증가한 유지보수 복잡도로 이어진다. 이 단점은 또한 전해액에 행잉 레일을 침지함으로써 더 증가하며, 이는, 시스템에 의존하여, 외피(encrustations)가 상부 영역, 및 그에 따라 여기서는 행잉 레일의 영역에서 형성되기 때문이다. 행잉 레일의 메커니즘의 기능성을 보장하기 위해, 발생하는 외피는 제거되어야 하며, 그에 따라, 특히 홀딩 아암의 필수 가동성으로 인해, 유지보수의 복잡도는 추가로 증가한다.

문헌 CN 106835196은 전기 전도성 홀더가 양측 상에 적용된 전극 판을 기재한다. 종래의 금속 애노드는 양측 상에서 홀딩 아암이 있는 이들 홀더 상에 매달린다. 양측 상에 애노드가 매달린 전극 판은 그 후 전해조에서 매달려, 애노드는 전해액에 완전히 침지된다. 전해 공정 동안, 매달린 애노드는 전해액에서 느리게 용해되어, 애노드의 홀딩 아암의 기계적 안정성이 부분적으로 용해된 애노드의 남은 중량을 지원하도록 더는 보장되지 않는 상태에 이르게 된다. 부분적으로 용해된 애노드는 그에 따라 전해조 내로 낙하하여, 전기 단락 회로를 회피하기 위해 전해조로부터 제거되어야 한다. 애노드는 이러한 전극 판이 있는 애노드 웨이스트를 낙하시키지 않고 완전히 용해하는 것이 가능하지 않다.

구리 애노드(1)의 설계가 갖는 추가 문제점은, 구리 애노드(1) 자체가 전해 방법에서 대략 60도의 온도까지 가열된다는 점이다. 구리 애노드(1)의 이러한 기본적인 가열은 구리 애노드(1) 자체 또는 이웃하는 구리 애노드(1)의 단락 회로 시 홀딩 아암(2)의 영역에서 150도까지의 증가한 온도까지 증가할 것이며, 이를 통해 홀딩 아암(2)의 영역에서의 구리 애노드(1)의 강성은 이제 감소한다. 이러한 홀딩 아암(2)의 가열 및 연관된 강성의 감소는 그러나 홀딩 아암(2)이 그 홀딩 기능(2)을 더는 충족할 수 없게 하거나 구리 애노드(1)가 홀딩 아암(2)의 변형으로 인해 전해조 내로 기울어지는 것을 초래하지 않아야 한다.

그러한 구리 애노드가 갖는 추가 문제점은, 그 큰 체적으로 인해, 미가공 구리가 흘러들어가는 경우 진동 움직임을 수행하기 때문에, 홀딩 아암을 형성하기 위해 제공되는 주조 금형 내의 리세스가 액체 미가공 구리가 흘러들어가는 경우 액체 미가공 구리로 불균일하게 채워지며, 이점은, 미가공 구리가 고체화된 후, 이제 불균일한 외형을 갖는 및 특히 상이한 또는 가변적인 두께를 갖는 홀딩 아암을 초래한다.

이러한 배경기술에 대하여, 본 발명의 목적은 홀딩 아암을 갖는 구리 애노드가 개선된 치수 정확도로 주조될 수 있게 하는 주조 금형을 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 또한 개선된 치수 정확도로 주조될 수 있는 구리 애노드를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 이러한 목적을 해결하기 위해, 고순도 구리를 제조하기 위한 구리 애노드를 제조하기 위한 주조 금형이 제안되며, 이 주조 금형은 서로 평행하게 정렬되는 2개의 측방향 표면에 의해 경계가 정해지는 제1 편평 공동과, 제1 공동에 유체적으로 연결되고, 제1 공동의 주변 측 상의 상이한 코너 상에 배치되며 제1 공동으로부터 멀리 측방향으로 외부로 연장하는 2개의 제2 공동을 가지며, 본 발명의 원리는 코어가 제2 공동에서 각각 중심에 구비되고, 이 코어는 각각의 제2 공동을 주변 방향으로 폐쇄된 환형 형상으로 적어도 부분적으로 세분한다는 점이다. 코어는 제2 공동 내로 흐르는 미가공 구리에 대한 장벽 또는 충격벽을 형성하며, 이 코어는 미가공 구리의 유입 속도를 감속시키며 미가공 구리를 환형 공동 내로 측방향으로 푸쉬한다. 미가공 구리의 흐름은 그에 따라 균일화될 수 있으며, 이것은 이제 더 균일화될 수 있으며, 특히 미가공 구리로의 제2 공동의 더 완벽한 채움을 가능케 한다. 제2 공동은 채널의 형태로 되어 있으며, 제1 공동을 통해 완료되어 폐쇄된 링을 형성한다. 부분적으로는 제2 공동이 코어에 의해 환형 형상으로 완전히 세분될 필요는 없음을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 코어가 제2 공동의 깊이보다 더 작은 높이를 갖거나 제2 공동의 유입 개구만을 세분하며 그에 따라 미가공 구리의 흐름을 감속시키는 장벽으로서 동작하면 충분하고, 그에 따라 홀딩 아암이 더욱 균일하고 특히 더 일정한 두께로 주조된다.

그러나 코어는 또한 제2 공동을 주변 방향으로 폐쇄된 환형 형상으로 완전히 세분하도록 하는 치수가 될 수 있다. 이 경우에, 미가공 구리의 흐름은 최대한으로 감속되어 균일화된다. 코어를 통해, 또한 홀딩 아암의 영역에서 관통 개구를 가지며 그에 따라 홀딩 아암의 영역에서 그 중량 면에서 가능한 크게 감소되는 구리 애노드를 주조할 수 있게 된다.

대안으로서, 코어가 제2 공동을 폐쇄된 환형 형상을 갖는 제1 부분과 제2 편평 부분으로 세분하며, 제2 편평 부분이 제1 부분 상에서 측방향으로 배치되는 것이 제안된다. 그 형상으로 인해, 코어는 그에 따라 제2 공동에서 제2 편평 부분을 형성하며, 이점은 추가로 미가공 구리의 제2 공동 내로의 흐름이 감속되어 균일화되게 유도한다.

또한, 코어는 2개의 부분 코어로 갭(gap)에 의해 세분되는 것이 제안된다. 갭은 실제로 제2 공동의 환형 제1 부분의 2개의 에지 사이의 추가 흐름 연결을 형성하며 그에 따라 추가 개선되고, 특히 더 균일하며 더 완전한 미가공 구리로의 제2 공동의 채움을 가능케 한다.

갭은 바람직하게는 제1 공동의 종방향 중심 축에 0도 내지 45도의 각도로 바람직하게는 정렬된다. 제1 공동의 종방향 중심 축은 주조 금형 내로 흐르는 미가공 구리의 주 흐름 방향에 대응한다. 갭의 제안된 정렬로 인해, 미가공 구리는 미가공 구리의 주 흐름 방향의 방향으로 주 방향으로 갭 내로 벡터로(vectorially) 흐른다.

이 목적을 해결하기 위해, 고순도 구리를 제조하기 위한 구리 애노드로서, 애노드 시트와 적어도 2개의 홀딩 아암을 갖는 구리 애노드가 제안되며, 여기서 적어도 하나의 리세스가 홀딩 아암 중 적어도 하나 상에 구비되며, 홀딩 아암은 애노드 시트와 하나의 부분으로서 형성된다. 본 발명의 장점은, 홀딩 아암의 제안된 리세스로 인해, 코어가 홀딩 아암을 제조하도록 주조 금형의 공동에 구비되어야 한다는 점이다. 주조 공정 동안, 이들 코어는 흘러들어오는 미가공 구리에 대한 장벽을 형성하며, 미가공 구리로 채워질 주조 금형 내의 공동의 체적을 감소시키며, 이점은 이제 코어 옆의 측면 콘딧 내로 미가공 구리가 더욱 느리게 및 더욱 균일하게 흐르게 한다. 액체 미가공 구리의 흐름의 이러한 균일화는 홀딩 아암이 종래기술에서 알려진 구리 애노드의 홀딩 아암에 대한 코어리스 공동을 갖는 주조 금형에 대한 경우에서보다 더 균일한 두께로 주조되게 한다.

본 발명에 따른 해법의 추가 장점은 용해될 수 없는 애노드 웨이스트의 비율 및 그에 따라 구리 애노드의 미가공 구리의 비율이 전체 구리 애노드의 미가공 구리에 관련하여 리세스만큼 감소할 수 있다는 점이다. 함축적으로, 분리의 효과 및 그에 따라 구리 애노드에서 사용되는 미가공 구리의 총량에 관련한 분리된 고순도 구리의 분리 효율 및 그에 따른 양은 그에 따라 증가할 수 있다. 더 나아가, 전기 분해 전 구리 애노드의 중량 및 특히 유리하게는 전기분해 후 남은 애노드 웨이스트의 중량은 그에 따라 감소할 수 있다. 이점은 취급 중 장점이 있으며 운송비를 절약한다. 게다가, 반복된 용융에 대한 비용이 감소하며, 이는 용융될 애노드 웨이스트의 질량이 낮아지기 때문이다. 본 발명에 따른 구리 애노드는 홀딩 아암 및 애노드 판과 하나의 부분으로서 고의로 형성되어, 애노드 판 상의 홀딩 아암이나 애노드 행잉 디바이스의 장착 및 재활용 가능한 홀딩 아암이나 애노드 행잉 디바이스의 유지보수 - 종래기술에서 알려진 해법에서 필요함 - 는 생략될 수 있다. 리세스는 그에 따라 홀딩 아암 내의 오목부를 의미하는 것으로 이해되어야 하며, 이러한 오목부는 애노드 판을 통해 연장하는 평면에 관련하여 홀딩 아암 내로 연장한다. 그에 따라 외부 치수를 동일하게 유지하면서 중량 감소가 획득된다.

본 발명에 따른 구리 애노드는 또한 단일 주조 공정에 의해 애노드 판과 홀딩 아암을 갖고 제조되며, 그 후 추가 처리 없이 그리고 특히 추가 장착 단계 없이 전해조에 매달릴 수 있다. 전기 접촉부를 생성하는 것 외에, 홀딩 아암은, 운송 동안 및 전해조에서 200kg 내지 400kg 중량의 구리 애노드를 취급 및 홀딩 시에 중심 기능 역할을 한다. 이를 위해, 홀딩 아암은 충분히 고 강성 및 하중-지탱 성능을 가져야 하며, 이점은 홀딩 아암의 대응한 두께 치수 조정에 의해 획득된다. 이런 이유로, 애노드 판 상에 하나의 부분으로서 성형되는 홀딩 아암은 종래기술에서는 고의로 단단하고 대응하여 고체이도록 형성된다.

제안된 해법의 본 발명의 달성은, 특히 증가한 열 입력을 갖고도 하중-지탱 성능에 대한 중심 요건에도 불구하고, 적어도 하나의 리세스는 홀딩 아암에 구비되며, 이 리세스를 통해, 앞서 명시한 장점이 획득될 수 있다는 점이다. 리세스는, 홀딩 아암의 하중-지탱 성능이, 증가한 열 입력으로도, 운송 동안 및 전해조에서 의도한 대로 구리 애노드를 홀딩하기에 충분하도록 치수조정된다. 이점은 특히 리세스를 통해 중량 감소를 획득함으로써 달성되며, 그에 따라 강성에 특히 중요한 외부 치수는 변화하지 않는다.

리세스는 홀딩 아암의 축소된 외형에 대응하는 형상을 갖도록 또한 제안된다. 리세스의 축소된 형상으로 인해, 각각의 홀딩 아암은 그 중량 및 미가공 구리의 질량이 가능한 한 감소하지만, 동시에 가능한 균일하게 약화되어, 이를 통해, 구리 애노드의 홀딩 및 취급 동안 홀딩 아암의 최대 스트레스가 가능한 낮고 균일한 값으로 감소될 수 있다.

또한, 리세스는 지지벽에 의해 적어도 부분적으로 폐쇄됨이 제안된다. 지지벽은 리세스의 영역에서 홀딩 아암의 추가 강성을 형성하며, 이를 통해 2개의 요건 구체적으로 필요한 강성과 중량 감소 사이의 개선된 절충이 실현될 수 있다. 지지벽의 두께는 그에 따라 홀딩 아암의 필요한 하중-지탱 성능을 획득하기 위한 추가 이용 가능 설계 파라미터이다.

또한, 지지벽까지 아래로의 리세스의 깊이는 애노드 시트를 통해 연장하는 평면에 수직인 홀딩 아암의 두께의 적어도 절반에 대응함이 제안된다. 지지벽은 그에 따라 최대치에서 홀딩 아암의 두께의 절반에 대응하는 두께를 갖는다. 홀딩 아암의 동시에 충분한 강성을 갖는 상당한 중량 감소가 그에 따라 획득될 수 있다.

중량 감소는 리세스를 적어도 부분적으로는 관통 개구로서 형성함으로써 더 증가할 수 있다. 더 나아가, 그에 따라 만들어진 관통 개구는 대응 후크나 행잉 디바이스를 매닮으로써 구리 애노드를 운송하는데 추가로 사용될 수 있다.

또한, 리세스는 보강 리브에 의해 2개의 부분 리세스로 세분됨이 제안된다. 보강 리브는 리세스를 세분하는 바를 실제로 형성하며, 이 바는 프레임워크의 방식으로 홀딩 아암을 보강하여, 홀딩 아암의 강성은 보강 리브의 두께와 정렬에 의해 상당히 영향을 받을 수 있다.

또한, 보강 리브는 홀딩 아암 사이에 진행하는 애노드 시트의 종방향 중심 축에 0도 내지 45도의 각도로 정렬된다. 제안된 정렬로 인해, 홀딩 아암은 구리 애노드의 매달리는 배치에서 구리 애노드에 작용하는 중력에 의해 야기되는 인장 스트레스에 대항하여 특히 보강된다.

또한, 리세스는, 홀딩 아암이 전기 접촉면을 갖지 않는 측 상에서보다 애노드 시트를 통해 연장하는 평면에서의 전기 접촉면의 이들의 측 상에서 더 큰 벽 세기를 적어도 부분적으로 갖도록 치수조정됨이 제안된다. 이 해법의 장점은, 홀딩 아암이 전류 흐름의 도입 영역에서 더 두꺼운 벽 두께를 가져, 홀딩 아암에서의 전류 흐름 밀도가 그에 따라 이 영역에서 특히 감소할 수 있는 반면, 접촉 표면이 구비되지 않는 측이 더 중량을 절약할 목적으로 고의로 더 얇게 형성된다는 점이다. 구리 애노드는 외부 컨덕터 레일에 접촉하기 위한 전기 접촉면을 갖는 홀딩 아암의 측이 구비된다면, 홀딩 아암은 그에 따라 타겟 방식으로 그 밑면 상에 추가로 보장이 되며, 그 밑면에 인장 스트레스가 작용하며, 인장 스트레스는 구리 애노드가 컨덕터 레일에 홀딩될 때 홀딩 아암의 변형에 결정적이다. 이 측 상의 홀딩 이암의 대응하여 더 두꺼운 치수로 인해, 홀딩 아암의 작용하는 최대 인장 스트레스는 감소할 수 있으며, 그에 따라, 홀딩 아암의 하중-지탱 성능은 증가할 수 있다.

본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 참조함으로써 다음에서 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1 내지 도 7은 종래기술에 따른 연관된 주조 금형과 전해조를 도시한다.
도 8 내지 도 16은 상이한 예시적인 실시예의 연관된 주조 금형과 본 발명에 따른 상이한 애노드를 도시한다.

도 8에서, 본 발명의 제1 실시예에 따라, 도 9에서 볼 수 있는 구리 애노드(1)를 제조하기 위한 주조 금형(7)(더 양호한 가시성을 위해 한 측에서 개방됨)을 볼 수 있다. 주조 금형(7)은 애노드 시트(10)를 제조하기 위한 제1 공동(8)과, 홀딩 아암(2)을 제조하기 위해 제1 공동에 인접한 2개의 공동(9)을 갖는다. 제1 공동(8)은, 애노드 시트(10)의 두께에 대응하는 이격거리로 서로 평행하게 정렬되는 측방향 표면을 갖고, 직사각형 형상으로 편평하다. 제2 공동은 중심 코어(20)에 의해 채널 형태의 제1 환형 부분(24)과, 코어의 높이가 제2 공동(9)의 깊이보다 짧은 편평한 제2 부분(25)으로 세분된다. 채널 형태의 제1 환형 부분(24)은 제1 공동(8)을 통해 완료되어 밀폐된 링을 형성하며, 추가로 제1 공동(8)에 유체적으로 연결된다. 제2 공동(9)의 편평한 제2 부분(25)은 코어(20)의 더 낮은 높이로부터의 결과이며 코어(20)의 전체 측방향 표면 위로 연장하며 그 에지에서 제1 환형 부분(24)으로 전환되며, 그에 따라 제1 환형 부분(24)에 유체적으로 연결된다. 발명의 내용에서 기재한 바와 같이 및 도 16의 예시적인 실시예와 관련하여 또한 도시될 바와 같이 구리 애노드(1)는 액체 미가공 구리를 주조 금형(7)에 부어서 주조된다.

주조 금형(7)에 주조된 구리 애노드(1) - 이 구리 애노드는 도 9에서 볼 수 있음 - 는 도시 평면에서 대략 일정한 두께를 갖는 편평한 직사각형 애노드 시트(10)를 갖는다. 2개의 홀딩 아암(2)은 애노드 시트(10)의 상부 에지 상에 하나의 부분으로서 성형되며, 이 홀딩 아암은 또한 도시 평면에서 대략 일정한 두께를 갖는다. 홀딩 아암(2)은 애노드 판(10)으로부터 상방 및 외방으로 돌출하며, 컨덕터 레일의 형태로 되어 있는 접촉부(6)와 접촉하기 위해 그 밑면 상에 각각 접촉 표면(12)을 형성한다(도 3 내지 도 5 참조).

중심 코어(20)를 갖는 제2 공동(9)의 형상을 인해, 홀딩 아암(2)은 각각 채널 형태의 제1 부분(24)의 형상에 대응하도록 형성되는 상부 에지(14)와 하부 에지(13) - 이들 에지는 그 단부에서 서로 연결되며 그 사이에서 리세스(11)를 에워쌈 - 를 가지며, 리세스(11)는 코어(20)의 형상에 의해 형상이 형성된다. 리세스(11)는 지지벽(15)에 의해 이 도면에서 그 후면 상에서 폐쇄되며, 지지벽(15)은 제2 공동(9)의 편평한 제2 부분(25)의 형상에 의해 형성된다. 지지벽(15)은, 애노드 시트(10)를 통해 연장하는 평면과 평행하게 정렬되는 편평한 벽에 의해 형성된다. 애노드 시트(10)를 통해 연장하는 평면은 도시 평면에 대응하며, 다음에서 오직 평면(I)에서 기재되며, 이점은 또한 후속한 예시적인 실시예에 적용된다.

도 16으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제2 공동(9)에 구비된 코어(20)는, 구리 애노드(1)를 주조할 때 미가공 구리가 흘러들어가기 위한 장벽으로서 리세스(11)를 제조하도록 동작한다. 흘러들어가는 미가공 구리는 그에 따라 제2 공동(9) 내로 장벽의 측면에 푸쉬되며, 이 경우에 제2 공동(9)은 채널로서 형성되며 제1 부분(24)에서 환형 형상이며, 지지 벽(15) - 형성될 에지(13 및 14)에 대응함 - 을 형성하기 위해 제2 부분(25)에서 편평하게 형성된다. 미가공 구리의 흐름은 그에 따라 느려지며 동시에 균일화되어, 이제 주조 후 구리 애노드(1)의 홀딩 아암(2)의 더욱 균일한 두께로 이어진다. 제1 공동(8)으로부터 시작하여, 미가공 구리는 채널의 형태로 제1 부분(24)을 통해 흐르며 동시에 단부면 상의 제2 편평 부분(25)을 통해 제2 공동(9) 내로 흐른다.

도 7에서 볼 수 있는 종래기술에서 알려진 주조 금형(7)에서, 코어(20)가 없으며, 이는 미가공 구리가 더 큰 체적의 대응 공동(9) 내로 방해받지 않고 흐르게 유도하여, 상방으로 선회하여 상이한 두께의 홀딩 아암(2)을 형성하게 한다. 이 효과는 구비된 코어(20)에 의해 회피되며, 제2 공동(9)은 더욱 균일하며 더욱 완전하게 액체 미가공 구리로 채워지며, 이점은 이제 주조된 구리 애노드(1)의 홀딩 아암(2)이 상당히 더 일정한 두께와 더 고른 표면을 갖게 한다.

리세스(11)는 홀딩 아암(2)에서 오목부에 의해 형성되며, 또한 홀딩 아암(2)에 부어진 미가공 구리의 양을 감소시킨다. 홀딩 아암(2)의 외부 치수는 고의로 감소되지는 않으며, 이는 홀딩 아암(2)의 매우 고 하중-지탱 성능과 강성이 대응하여 큰 외부 치수를 통해 획득될 수 있기 때문이다. 홀딩 아암(2)의 하부 에지(13)와 상부 에지(14)는 평면(I)에서 실질적으로 일정한 벽 두께(B)를 가져, 리세스(11)는 홀딩 아암(2)의 외부 형상에 관련하여 축소된 형상을 갖는다. 그러나 하부 에지(13)는 또한 약간 더 큰 벽 강도를 가질 수 있어서, 대응하여 편평한 접촉면(12)이 이때 홀딩 아암(2)의 하중-지탱 성능이 이들 홀딩 아암이 그 홀딩 기능을 수행할 수 없을 정도로 감소되는 일없이 표면의 밀링(milling) 또는 샌딩(sanding)을 통해 형성될 수 있다.

홀딩 아암(2)은 리세스(11)에 의해 중량이 감소하며, 동시에 지지벽(15)에 의해 보강된다. 지지벽(15)은 애노드 시트(10)의 평면(I)과 평행하게 정렬되어, 평면(I)에서 작용하는 인장 스트레스에 대항하여 가능한 많이 홀딩 아암(2)을 보강한다. 이들 벽은 그에 따라 구리 애노드(1)를 취급하며 지지하기 위한 필요한 하중-지탱 성능을 갖는 반면, 그 질량은 동시에 감소하여, 구리 애노드(1)의 웨이스트 부분은 앞서 기재한 장점을 갖는 전해 공정 이후에 감소한다. 평면(I)과 평행한 그 배치로 인해, 지지벽(15)은 구리 애노드(1)를 들어올릴 때 및 전해조에서 구리 애노드(1)를 매달 때 구리 애노드(1)에 작용하는 중력과 평행하게 정렬되며, 그에 따라 구리 애노드(1)를 지지할 때 접촉면(12)을 통해 가해지는 프레싱 힘에 대항하여 홀딩 아암(2)의 최대 보강을 초래한다.

도 10 및 도 11에서, 본 발명의 제2, 추가 개발된 예시적인 실시예를 볼 수 있으며, 여기서 도면에서 우측 상에 있는 홀딩 아암(2)은, 지지벽(15)에 의해 상부 부분에서 일 측면 상이 폐쇄되는 리세스(11)를 갖는다. 지지벽(15)은 고의로 리세스(11)를 완전히 덮지는 않아, 리세스(11)는 관통 개구(16)로서 하부 부분에 형성된다. 도면에서 좌측 상에 있는 홀딩 아암(2)은 도 9의 홀딩 아암(2)에 따라 형성된다. 우측 홀딩 아암(2)은 그에 따라 관통 개구(16)에 의해 중량이 더 감소하며, 지지벽(15)의 치수와 형상은 예컨대 유한 요소 계산 방식으로 획득되는 홀딩 아암의 보강에 관하여 형상이 최적화될 수 있다. 리세스(11)는 이제 주조 금형(7)의 제2 공동(9)에서 코어(20)에 의해 형성되며, 관통 개구(16)는 제2 공동(9)의 깊이에 대응하는 높이를 갖는 코어(20)에 의해 형성되며, 그에 따라 제2 부분(25) 없이 채널 형태로 제1 환형 부분(24)으로 제2 공동(9)을 완전히 세분한다.

도 12 및 도 13에서, 추가 예시적인 실시예를 볼 수 있으며, 여기서 리세스(11)는 두 홀딩 아암(2)에서 관통 개구(16)로서 완전히 형성되며, 이를 통해 중량 감소가 더 최적화될 수 있다. 홀딩 아암(2)의 필요한 강성은 오직 그 에지(13 및 14)에서의 홀딩 아암(2)의 치수에 의해 획득되며, 여기서 특히, 에지(13 및 14)의 벽 강도(B)의 치수조정이 평면(I)에서 이용 가능하다.

도 14 및 도 15에서, 본 발명의 추가 예시적인 실시예를 볼 수 있으며, 여기서 홀딩 아암(2)의 리세스(11)는 관통 개구(16)에 의해 각각 형성되며, 이 관통 개구(16)는 각각 프레임워크의 방식으로 보강 리브(17)에 의해 2개의 부분 관통 개구(18 및 19)로 세분된다. 이 예시적인 실시예에서, 보강 리브(17)는, 그 종방향 축(C)이 애노드 시트(10)의 종방향 중심 축(A)과 대략 평행하게 진행하도록 정렬되거나 배치된다. 보강 리브(17)로 인해, 홀딩 아암(2)은 가능한 적은 소재와 추가 중량으로 보강되며, 종방향 중심 축(A)과 평행한 정렬이 특히 유리하며, 이는 보강 리브(17)가 그에 따라 접촉면(12)에 작용하는 프레싱 힘에 대항하여 특히 효율적으로 홀딩 아암(2)을 보강하기 때문이다. 보강 리브(17)는 그러나 또한 종방향 중심 축(A)에 관련하여 최대 45도의 각도로 정렬될 수 있으며 여전히 홀딩 아암(2)의 효과적인 보강을 초래한다.

이를 목적으로, 코어(20)는, 갭(21)에 의해 제2 공동(9)에서 2개의 부분 코어(22 및 23)로 세분된다. 보강 리브(17)는 갭(21)을 통해 주조되며, 이 보강 리브는 부분 코어(22 및 23)에 의해 형성되는 부분 관통 개구(18 및 19)를 서로로부터 분리한다.

본 발명에 따른 해법의 결정적인 장점은, 애노드 웨이스트의 중량이 감소할 수 있으며, 사용된 미가공 구리에 관련한 전해 방법의 효율이, 홀딩 아암(2)을 갖는 애노드 판(10)과 구리 애노드(1)를 하나의 부분으로서 상당히 더 비용 효율적으로 제조한다는 장점을 희생시키지 않고도, 매우 용이하게 증가할 수 있다는 점이다. 리세스(11)는 홀딩 아암(2)에서 오목부로서 고의로 설계되며, 그에 따라 홀딩 아암(2)의 편평한 표면으로부터 홀딩 아암(2)으로 연장하는 공동으로서 설계되어, 보유한 외부 형상에 의해 초래되는 홀딩 아암(2)의 높은 보강이 홀딩 아암(2)의 중량을 그에 구비되는 리세스(11)를 통해 동시에 감소시키면서도 생성될 수 있다. 리세스(11)는 고의로 홀딩 아암(2)에 구비되어, 제조될 고순도 구리의 양이 감소하지 않으며, 이는 홀딩 아암(2)이 전해 공정에서 파괴되지 않으며 그에 따라 고순도 구리의 추출에 기여하지 않기 때문이다.

Claims (15)

1. 고순도 구리를 제조하기 위한 구리 애노드(1)를 제조하기 위한 주조 금형(7)으로서,
   서로 평행하게 정렬되는 2개의 측방향 표면에 의해 경계가 정해지는 제1 편평 공동(8)과,
   상기 제1 공동에 유체적으로 연결되고, 상기 제1 공동(8)의 주변 측 상의 상이한 코너 상에 배치되며 상기 제1 공동(8)으로부터 멀리 측방향으로 외부로 연장하는 2개의 제2 공동(9)을 갖되,
   코어(20)가 상기 제2 공동(9)에서 각각 중심에 구비되고, 상기 코어는 각각의 제2 공동(9)을 주변 방향으로 폐쇄된 환형 형상으로 적어도 부분적으로 세분하는 것을 특징으로 하는, 주조 금형(7).
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 코어(20)가 상기 제2 공동(9)을 주변 방향으로 폐쇄된 환형 형상으로 완전히 세분하는 것을 특징으로 하는, 주조 금형(7).
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 코어(20)가 상기 제2 공동(9)을 폐쇄된 환형 형상을 갖는 제1 부분(24)과 제2 편평 부분(25)으로 세분하며, 상기 제2 편평 부분이 상기 제1 부분 상에서 측방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 주조 금형(7).
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 코어(20)가 2개의 부분 코어(22, 23)로 갭(gap)(21)에 의해 세분되는 것을 특징으로 하는, 주조 금형(7).
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 갭(21)이 상기 제1 공동(8)의 종방향 중심 축(4)에 0도 내지 45도의 각도로 정렬되는 것을 특징으로 하는, 주조 금형(7).
6. 고순도 구리를 제조하기 위한 구리 애노드(1)로서,
   애노드 시트(10)와,
   적어도 2개의 홀딩 아암(2)을 가지며,
   적어도 하나의 리세스(11)가 상기 홀딩 아암(2) 중 적어도 하나에 구비되되,
   상기 홀딩 아암(2)이 상기 애노드 시트(10)와 하나의 부분으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 구리 애노드(1).
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 리세스(11)가 상기 홀딩 아암(2)의 축소된 외형에 대응하는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 구리 애노드(1).
8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
   상기 리세스(11)가 지지벽(15)에 의해 적어도 부분적으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 구리 애노드(1).
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 지지벽(15)까지 아래로의 상기 리세스(11)의 깊이가 상기 애노드 시트(10)를 통해 연장하는 평면(I)에 수직인 상기 홀딩 아암(2)의 두께의 적어도 절반에 대응하는 것을 특징으로 하는, 구리 애노드(1).
10. 청구항 6 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리세스(11)가 적어도 부분적으로는 관통 개구(16)로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 구리 애노드(1).
11. 청구항 6 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리세스(11)가 보강 리브(17)에 의해 2개의 부분 리세스(18, 19)로 세분되는 것을 특징으로 하는, 구리 애노드(1).
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 보강 리브(17)가 상기 홀딩 아암(2) 사이에 진행하는 상기 애노드 시트(10)의 종방향 중심 축(A)에 0도 내지 45도의 각도로 정렬되는 것을 특징으로 하는, 구리 애노드(1).
13. 청구항 6 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리세스(11)가, 상기 홀딩 아암(2)이 전기 접촉 표면(12)을 갖지 않는 측 상에서보다 전기 접촉 표면(12)의 이들 아암의 측 상에서 상기 애노드 시트(10)를 통해 연장하는 평면(I)에서 더 큰 벽 강도를 적어도 부분적으로 갖도록 치수조정되는 것을 특징으로 하는, 구리 애노드(1).
14. 청구항 6 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홀딩 아암(2)이 상기 애노드 시트(10)를 통해 연장하는 평면(I)에 관해 일정한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 구리 애노드(1).
15. 청구항 6 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구리 애노드(1)가 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 주조 금형(7)으로 주조되는 것을 특징으로 하는, 구리 애노드(1).

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