NO162775B - Isolator for anvendelse i elektrolyseceller. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår elektrolytisk gjenvinning av metaller, og nærmere bestemt angår det en selv-drenerende isolator for understøtting av elektroder ved elektrolyseceller. . Ved elektrolysegjenvinning av metaller ved hjelp av elektrolytisk utvinning eller elektrolytisk raffinering er et antall katoder og anoder opphengt i elektrolyseceller og elektrodene er vanligvis understøttet på siden av cellene. Anodene og katodene er vekselvis anordnet og understøttet av toppstenger slik at en av stengene danner elektrisk kontakt med en elektrisk leder, slik som en samleskinne, mens de andre endene av toppstangen er understøttet på en elektrisk ikke-ledende anordning eller isolator.

Mange former for samleskinner og isolatorer såvel som elektrodetoppstenger er beskrevet tidligere. Samleskinnene eller kontaktstengene er vanligvis av et rektangulært, halvsirkulært, triangulært eller sirkulært tverrsnitt. En slik kontaktstang med sirkulært tverrsnitt i en viklet utførelse er beskrevet i US-patent 4 035 280. De viklede elektrodekontaktstengene ifølge dette patentet er spesielt nyttige i kombina-sjon med isolatoren ifølge foreliggende oppfinnelse.

De viklede elektrodekontaktstengene til ovenfornevnte patent består av sylindriske endeseksjoner og en viklet sen-tralseksjon som er dannet av flere identiske spor, idet hvert spor innbefatter en sylindrisk midtdel som er av vesentlig mindre diameter enn de sylindriske endeseksjonene og to motsatt anbragte, rette, avkortede kjegledeler som vender mot hverandre på motsatte sider av sylindriske midtdeler av hvert spor. Disse kontaktstengene tilveiebringer tangensiale metall-til-metall-kontakter av lav resistans mellom V-formede hakk i enden av elektrodetoppstengene på overflaten av de avkortede kjegledelene til kontaktstengene.

Isolatorer anvendt ved elektrolytiske avsettingspro-sesser kan ha forskjellige former. US-patent 315 265 viser anvendelse av isolasjonsstenger for en ende av elektrodetoppstengene og US-patent 789 353, 1 095 748, 1 501 692 og 3 579 431 viser anvendelsen av ikke-ledende, rektangulær-formede isolatorer som bærer enten en ende av elektrodetopp-stangen eller strømfordelingslederen eller kontaktstangen. Ifølge "Trans. AIME 159 206 (1944)", er beskrevet elektrodetoppstenger som passer i spor i isolatorer anbragt på toppen av cellekantene for å definere elektrodemellomrom. US-patent 2 443 112 beskriver avstandsisolatorer med hakk som er fortrinnsvis fremstilt i seksjoner for å bli satt sammen og montert på celleveggene. Ifølge "Australian Mining" fra 15. mars 1969, sidene 49-50, hviler anoder og katoder på støpte poly-pro<p>ylenisolatorer lagt på toppen av celleveggene, og isolatorene er formet for å motta elektrodetoppstenger og for å opprettholde toppmellomrommet mellom elektrodene. Ifølge US-patent 3 697 404 er det tilveiebragt en dekkant for elektrolyseceller som innbefatter flere svalehaler, inni hverandre gripende,støpte plastseksjoner understøttet på celleveggene for å understøtte elektrodetoppstengene i et fast, på avstand bragt forhold. Kanten tilveiebringer elektrodenes innretting i lengderetningen og tverretningen og deres avstand.

En hovedulempe med isolatorer av kjent art er mangelen på innretning for å drenere elektrolytten fra isolatoren. Ved de fleste, om ikke alle, elektfolyseprosesser medfører forekomsten av spraying eller plasking av elektrolytt på toppstengene, kontaktstengene og isolatorene er korrosjon. Disse delene som er utsatt for denne sprayingen eller skvettingen og som er gjort av et ledende metall, slik som kobber for å tilveiebringe gode elektriske kontakter er spesielt under-lagt korrosjon av elektrolytten. Det skal f.eks. bemerkes at ved ovenfornevnte US-patent 3 697 404 er det ingen organ for drenering av elektrolytten fra kanten og kanalene som inne-holder kontaktstangen tilveiebragt. Det vil derfor være for-delaktig å ha en selv-drenerende isolator for understøttelse av elektrodekontaktstangen og enden av elektrodetoppstengene for å dempe korrosjonsproblemene.

Det er tilveiebragt en isolator i ett stykke for å understøtte elektrodekontaktstenger såvel som enden av elektrodetoppstengene, hvis isolator er selv-drenerende for en-hver væske hvorved korrosjonen er redusert. Nærmere bestemt er det tilveiebragt en selvdrenerende isolator hvor overflatene til isolatoren, på hvilke kontaktstangen og enden av toppstengene er understøttet, er skråstilt slik at væske kan lett bli drenert bort fra isolatoren og fly tilbake i elektro-lysecellen .

Der er følgelig tilveiebragt en isolator for elektrolyseceller for gjenvinning av metaller, idet isolatoren under-støtter en viklet elektrodekontaktstang og toppstenger av fjernbare, vekslende katoder og anoder som er vekselvis under-støttet på siden av cellen på kontaktstangen og på den andre siden av cellen på isolatoren, idet isolatoren innbefatter et langstrakt legeme som har en langsgående senterlinje, idet legemet har en hovedsakelig flat bunnflate for montering av isolatoren på toppen av celleveggene og idet legemet har utover og nedover hellende øvre overflater som strekker seg fra senterlinjen til sidekanten av legemet, en rekke med lik avstand anbragte skuldre dannet i lengderetningen på hver øvre overflate tilliggende senterlinjen, idet hver rekke med skuldre har en tverrkanal dannet mellom hvert par av tilliggende skuldre for drenering av væsken mot sidekanten av legemet, et langsgående V-formet spor dannet mellom to skulder-rekker for understøttelse av den viklede elektrodekontaktstangen mellom skulderrekkene, idet skuldrene til hver rekke er forskjøvet i lengderetningen relativt i forhold til skuldrene til motsatt rekke hvorved kanalene dannet mellom tilliggende skuldre i en rekke er innrettet med og ligger mot skulderen til motsatt rekke, et hulrom dannet ved hver øvre overflate motsatt hver skulder mellom skulder og respektiv kant av legemet for å motta en isolerende blokk deri, hvorved elektrodekontaktstangen kan understøtte en ende av toppstangen til en katode eller anode ved en side av en celle og hoved-blokker er satt inn i hulrommet kan understøtte motsatte ender av toppstangen og motsatt side av cellen.

Ved en foretrukket utførelsesform er hver av de hellende øvre overflatene i samme plan fra senterlinjen til den andre kanten av legemet mellom skuldrene og mellom korresponderende hulrom. Hvert av hulrommene kan være rektangulære, triangulære, sirkulære eller halvsirkulære i tverrsnitt og hvert av hulrommene har en drenerende spalte for drenering av væske mot korresponderende ytre kant av isolatorlegemet.

Motsatte ender av isolasjonslegemet kan hver ha en i

5 lengderetningen strekkende forlengelse som understøtter en anbringelses-sonde brakett som innbefatter en plate som har en sirkulær åpning dannet sentralt deri.

Isolatoren ifølge foreliggende oppfinnelse skal nå bli beskrevet nærmere med henvisning til tegningene, hvor: 0 Fig. 1 viser et perspektivriss av foreliggende oppfinnelse . Fig. 2 viser et tverrsnitt langs linjen 2-2 på fig. 1. Fig. 3 viser et perspektivriss, delvis eksplosjons-riss, av en isolator ifølge foreliggende oppfinnelse med for-15 lengelse i lengderetningen dannet ved hver av dens ender til-passet for å understøtte lokaliserings-sondebraketter, en kontaktstang vertikalt anbragt med avstand fra isolatoren og deler av katode-og anodetoppstengene. Fig. 4 viser et sideriss delvis i snitt og med deler 10 fjernet gjennom linjen 4-4 på fig. 5, hvor det er vist toppstenger til en katode og en anode understøttet på et par med avstand anbragte isolatorer montert på motsatte sidevegger av en elektrolysecelle, som ikke er vist.

Fig. 5 viser et planriss av enheten vist på fig. 4.

?5 Like deler har like henvisningstall gjennom hele be-skrivelsen av tegningene.

Med henvisning til tegningene innbefatter isolatoren ifølge foreliggende oppfinnelse et langstrakt legeme 10 som

har en hovedsakelig flat underliggende overflate 12 og et par 30 utover og nedover hellende øvre overflater 14, 16 som strekker seg fra den langsgående senterlinjen betegnet med henvisnings-tallet 18 til de respektive ytterkantene 20, 22.

Rekkene 24, 26 til de med lik avstand anbragte skuldre 30, 32 er dannet i lengderetningen på øvre overflater 14, 16 35 henholdsvis tilliggende senterlinje 18 og strekker seg hovedsakelig en halvdel av bredden av de øvre overflater 14, 16. Hvert par med tilliggende skuldre 30 har kanaler 34 dannet derimellom og hvert par av tilliggende skuldre 32 har kanaler 36 dannet derimellom, idet hver av kanalene 34, 36 fortrinnsvis har en overflate i samme plan med respektive øvre overflater 14, 16 hvorved væske som oppsamles mellom skuldrene 30 og mellom skuldrene 32 vil strømme som følge av tyngdekraften til de ytre kantene av isolatorlegemet. Skuldrene 30 til rekken 24 er forskjøvet i lengderetningen eller parallell-for-skjøvet relativt forhold til skuldrene 32 i rekken 26 slik at passasje mellom skuldrene til en rekke vil bli innrettet med og tilstøtende skuldrene til den motsatte rekke, som vist nærmere på fig. 1. Som vist på fig. 1 og 5 har skuldrene 30, 32 sider som delvis er konvergerende og danner kanaler 34 mellom tilliggende skuldre 30 og tilliggende skuldre 32 som er delvis divergerende mot de ytre kantene 20, 22 til isolatorlegemet. Skuldrene 30., 32 kan ha alternative andre egnede former, slik som generell rektangulær form, idet kanalene 34 da har generelt parallelle sider.

Langsmed det V-formede hakk 40 er dannet mellom motsatte rekker 24, 26 til skuldrene for å tilpasse og under-støtte spoler 41 til elektrolyttkontaktstangen 43, som vist nærmere på fig. 4 og 5. Spissen 42 til det V-formede hakket 40 er fortrinnsvis på linje med knutepunktet til de øvre overflatene 14, 16 hvor de møtes ved midtlinjen 18 for å muliggjøre at væske som akkumuleres i hakket 40 dreneres i passasjene 34, 36. De øvre overflatene 44, 45 og 46, 47 til skuldrene 30, 32 henholdsvis er fortrinnsvis hellet nedover mot de ytre kanter til legemet for å forenkle væskens drenering derfra.

Hulrommene 50, 52 er dannet i øvre overflater 14, 16 henholdsvis slik at et hulrom er anbragt motsatt hver skulder for å motta isolerende blokker 54, 56 deri, som vist nærmere på fig. 1, 4 og 5. Hulrommene 50, 52 er fortrinnsvis rektangulære i tverrsnitt med en trekk eller tilspissingsvinkel a på omkring 3° i forhold til vertikalen som sett på fig. 2 for å forenkle støping av isolatorlegemet. Hvert hulrom 50, 52 er fortrinnsvis forsynt med en dreneringsspalte 53. Hulrommene 50, 52 kan være rektangulære, triangulære, sirkulære eller halv-sirkulære i tverrsnitt for å motta isolasjonsblokker av tilsvarende form. Hver isolasjonsblokk 54, 56 har en plan, horisontal øvre overflate 58 for understøttelse av endene 62 til toppstengene 64 og om ønskelig kan isolasjonsblokkene være forsynt med en eller to rygger 57, som vist med prikkede linjer på fig. 1, anbragt på den horisontale øvre overflate 58 ved den ene eller begge dens sider parallell med lengdeaksen til endene 62. Slike rygger 57, som fortrinnsvis har avrundede toppflater, hjelper til ved innretningen av elektrodene og opprettholder de ønskede elektrodemellomrommene.

De motsatte endene 63 til hver toppstang 64 har et invertert V-formet hakk 66 dannet ved dens underside 68 for optimal metall-til-metall-kontakt mellom toppstangen 64 og sideflatene til motsatte, avkortede kjegledeler 69 til kontaktstangen 43. Når anbragt i hulrom er åpningene mellom isolasjonsblokkene og veggene til hulrommene fylt med tetnings- og bindings-masse. Blokkene er fortrinnsvis fremstilt av polypropylen.

Isolatorlegemet 10 er fortrinnsvis støpt av et stivt syntetisk materiale, slik som fiberforsterket polyester (FRP) eller lignende som har god motstandsevne mot varme, støt og korrosjon og har gode isolasjonsegenskaper og har egnet ter-misk utvidelseskoeffisient.

Med henvisning til fig. 3 er en brakett 70 fremstilt av et syntetisk materiale, slik som FRP eller metall og fastgjort ved hjelp av glassfiber, bolter eller lignende fast-gjørelsesinnretninger, ikke vist, på den langsgående forlengelsen 74, 76 dannet ved endene av isolatorlegemet 10. Braketten 70 har en dekkplate 71 av rustfritt stål festet til dens topp. Dekkplaten 71 er vertikalt justerbar i et horison-talt plan ved hjelp av justerbar fastbolting av platen via bolter 73 med braketten 70. Både braketten 70 og dekkplaten 71 har en korresponderende sentral åpning 78. Brakettene 70 kan være rektangulære i plan med den øvre overflaten 72 hevet over den øvre overflaten 80 til forlengelsen 74, 76 for å tillate innføring av en indekserings- eller anbringelsessonde, ikke vist, inn i de sentrale åpningene 78. Slike sonder kan være deler av en anordning som tillater manipulering av

elektrodene.

Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse tilveiebringes et uttall viktige fordeler. Isolatorene kan lett bli instal-lert for å tillate nøyaktig anbringelse av kontaktstenger og katode og anode toppstenger for lengdemessig og sidemessig innretting av katoder og anoder innenfor en elektrolysecelle. Drenering av elektrolytten fra isolatoren tilveiebringes og en minimal korrosjon av metallkomponentene oppstår.

Det skal bemerkes at modifikasjoner kan bli gjort ved de beskrevne utførelsesformer av oppfinnelsen og dette uten å avvike fra rammen og hensikten med foreliggende oppfinnelse .

Claims (10)

1. Isolator for anvendelse ved elektrolyseceller for understøttelse av en viklet elektrodekontaktstang (43) som innbefatter spoler (41) og motsatt avkortede kjegledeler (69) og toppstenger (64) , idet hver toppstang (64) har en ende (63) med et invertert V-formet hakk (66) i dens underside (68) og med en motsatt ende (62) for alternativ under-støtting av fjernbar vekselvise katoder og anoder ved ene siden av cellen på kontaktstangen (43) og på den andre siden av cellen på isolatoren, karakterisert ved at isolatoren innbefatter a) et langstrakt legeme (10) med en langsgående senterlinje (18), idet legemet har en hovedsakelig flat bunnflate (12) for montering på isolatoren på toppen av celleveggene og idet legemet (10) har utover og nedover hellende øvre overflater (14, 16) som strekker seg fra senterlinjen (18) mot sidekantene (20, 22) til legemet (10), b) en rekke (24, 26) med lik avstand anbragte skuldre (30, 32) dannet i lengderetningen på hver øvre overflate (14, 16) tilliggende senterlinjen (18), idet hver rekke (24, 26) til skuldrene (30, 32) har en tverrgående kanal (34, 36) dannet mellom hvert par med tilliggende skuldre for drenering av væsken mot en sidekant (20, 22) til legemet (10), c) et langsgående V-formet spor (40) dannet mellom to rekker (24, 26) til skuldrene (30, 32) for understøttelse av den viklede elektrodekontaktstangen (43) mellom rekken med skuldre (30, 32), idet skuldrene til hver rekke er forskjøvet i lengderetningen relativt i forhold til skuldrene til motsatte rekke hvorved kanaler (34, 36) dannet mellom tilliggende skuldre til en rekke er på linje med og ligger an mot skuldrene til motsatte rekker, og d) et hulrom (50, 52) dannet i hver øvre overflate (14, 16) motsatt hver skulder (30, 32) mellom skulderen og respektive kant (20, 22) til legemet for å motta en isolerende blokk (54, 56) deri, hvorved elektrodekontaktstangen (43) kan understøtte enden (63) til toppstangen (64) til en katode eller anode ved en side av en celle og hvor blokken (54, 56) er satt inn i hulrommet (50, 52) for understøttelse av motsatt ende (62) av toppstangen (64) på motsatt side av cellen.

2. Isolator ifølge krav 1, karakterisert ved at hver utover og nedover hellende øvre overflate (14, 16) strekker seg fra senterlinjen (18) til en sidekant (20, 22) av legemet (10) mellom skuldrene (30, 32) og hulrommene (50, 52) er hovedsakelig i ett plan.

3. Isolator ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at hvert av hulrommene (50, 52) kan være rektangulære, triangulære, sirkulære eller halvsirkulære i tverrsnitt og at hvert av hulrommene (50, 52) har en dreneringsspalte (53) for å drenere væske til en ytre kant (20, 22) av isolatorlegemet (10).

4. Isolator ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at isolatoren har et langstrakt legeme (10) med en langsgående forlengelse (74, 76) dannet ved hver ende og en brakett (70) fastgjort til hver av de langsgående forlengelsene (74, 76), idet braketten (70) innbefatter en dekkplate (71) med en åpning (78) dannet deri for å motta en idekserings- eller lokaliseringssonde.

5. Isolator ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at isolatoren dessuten innbefatter en isolasjonsblokk (54, 56) for anbringelse i hvert av hulrommene (50, 52) motsatt en rekke (24, 26) med skuldre (30, 32), idet blokken (54, 56) har en plan, horisontal øvre overflate (58) og har et rektangulært, triangulært, sirkulært eller halvsirkulært tverrsnitt korrespon-' derende med formen til hulrommene (50, 52).

6. Isolator ifølge hvilket som helst av ett av de foregående krav, karakterisert ved at isolatoren er dannet av et stivt syntetisk materiale.

7. Isolator ifølge hvilket som helst av ett av de foregående krav, karakterisert ved at isolatoren er dannet av et fiberarmert polyester.

8. Isolator ifølge krav 5, karakterisert ved at isolasjonsblokken (54, 56) er dannet av et stivt polypropylen.

9. Isolator ifølge hvilket som helst av ett av de foregående krav, karakterisert ved at skuldrene (30, 32) har øvre overflater (44, 45 og 46, 47) som heller nedover mot de ytre kantene (20, 22) av legemet (10).

10. Isolator ifølge krav 5 eller 8, karakterisert ved at isolasjonsblokken (54, 56) er forsynt med en eller to rygger (57) anbragt på øvre overflate (58) ved en eller begge dens sider parallelt med lengdeaksen til enden (62) av toppstangen (64).