NO171225B - Katode for anvendelse ved elektrolytisk raffinering ellerelektrouttoemming av kobber - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører katode for anvendelse ved elektrolytisk utvinning av kobber og, nærmere bestemt, katodeinitieringsplater fremstilt av rustfritt stål for elektroraffinering eller elektroutvinning av kobber.

Anvendelsen av katodiske initieringsplater av rustfritt stål som en erstatning for tynne plater av kobber av høy renhet ved elektrolytisk utvinning av kobber, er beskrevet i canadisk patent nr. 910844. Initieringsplatene er festet til opphengsstaver ved hjelp av mekaniske festeinnretninger, såsom bolter eller nagler som passerer gjennom ører tildannet ved toppen av platene. Mekaniske festeinnretninger er imidlertid utsatt for korrosjon og kan gi dårlig elektrisk ledningsevne mellom katodekomponentene.

Canadisk patent nr. 936835, som vedrører en katode som i struktur tilsvarer katoden ifølge canadisk patent nr. 910844, beskriver krympe-tilpasset korrosjonsresistent isolerende materiale som omslutter de vertikale sidekantene av katode-platen.

En initieringsplate av rustfritt stål er også beskrevet i canadisk patent nr. 1115069. Dette patentet beskriver en initieringsplate av rustfritt -stål som ved den øvre kanten er sveiset til undersiden av en opphengningsstav av rustfritt stål.

Konvensjonelle elektroraffinerings- og elektroutvinnings-anlegg som anvender initieringsplater av kobber har et eksisterende forråd av opphengningsstaver av jern. Idet initieringsplater av rustfritt stål ikke lett lar seg sveise til jern, bløtt stål eller kobberkledde staver, er det imidlertid vanligvis ikke mulig å anvende eksisterende staver ved overføring til et system med initireringsplater av rustfritt stål.

Sveising av rustfritt stål til opphengningsstaver av kobberkledd jern ved konvensjonell anvendelse av monell, inkonell eller kobber (1$ tinn) som fyllmateriale har vist seg lite vellykket. Både monell- og kobber- (1$ tinn) sveisinger viser omfattende korrosjon i elektrolytten og inkonell-sveisinger forårsaker deformasjon av opphengningsstaven og perforering av kobberbelegget, slik at kjernematerialet eksponeres.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er derfro å tilveiebringe en ny, flere ganger brukbar, katodeinitieringsplate av rustfritt stål festet til en opphengningsstav av kobberkledd jern, slik at tilpasning og anvendelse av eksisterende opphengningsstaver av jern muliggjøres, med derav følgende betydelige innsparinger.

Et ytterligere formål ved foreliggende oppfinnelse er tilveiebringelsen av en katodestuktur som gir god mekanisk forbindelse mellom initieringsplatene av rustfritt stål og kobberkledde opphengningsstaver for å forbedre sveisbarheten av initieringsplatene til opphengningsstavene og for å tilveiebringe optimal elektrisk kontakt mellom disse.

I videste forstand innbefatter katoden ifølge foreliggende oppfinnelse for anvendelse ved elektroraffinering eller elektrbutvinning av kobber en opphengningsstav av rustfritt stål som har et rektangulært tverrsnitt med flate øvre og nedre overflater og flate motstående sideflater, et kobberbelegg som omhyller opphengningsstaven, hvor opphengningsstaven har endedeler som er tilformet for innføring i elektriske kontakter, en flat initieringsplate av rustfritt stål som har en øvre kant med et stort antall ører tildannet langs den øvre kanten, alternerende ører langs den øvre kanten er bøyd utover i motsatte retninger "og oppover, slik at de kommer i kontakt med og engasjerer motstående side-overflater av den kobberkledde opphengningsstaven, hvor ørene er sveiset til kobberbelegget ved hjelp av en kobbertråd med høyt silisiuminnhold, slik at initieringsplaten av rustfritt stål er fast festet til opphengningsstaven i det vesentlige perpendikulært på og sentralt på linje med den nedre overflaten av opphengningsstaven.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er ørene av rustfritt stål bøyd innover ved de ytterste øvre endene, slik at de overlapper den øvre overflaten av den kobberkledde opphengningsstaven for sveising til kobberelegget på nevnte øvre overflate av staven.

I en annen utførelse av oppfinnelsen er ørene sveiset til sideflatene av den kobberkledde opphengningsstaven.

I en hvilken som helst av de ovenfor nevnte utførelsene av oppfinnelsen kan et bånd av rustfritt sål være anbragt mellom de alternerende ørene og den kobberkledde opphengningsstaven, dette rustfrie stålbåndet er eksplosjonsbundet til kobberbelegget og ørene av rustfritt stål er sveiset til båndet av rustfritt stål.

En kobbertråd eller -stav inneholdende, uttrykt ved vekt-prosen, 3,43$ Si, 1,0% Mn og 0, 17% Fe er funnet å være et godt fyllmateriale for festing av ørene av rustfritt stål til kobberbelegget.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives i detalj under henvisning til tegningene, hvori: Figur 1 er en perspektivskisse av en foretrukket utførelse av katoden ifølge foreliggende oppfinnelse et snitt langs linjen 2-2 i figur 1;

figur 3 er et snitt av en alternativ utførelse langs 2-2 i figur 1;

figur 4 er en perspektivskisse av en annen utførelse av

foreliggende oppfinnelse;

figur 5 er et snitt tatt langs 5-5 i figur 4; og

figur 6 er et snitt gjennom en alternativ utførelse langs 5-5 i figur 4.

Under henvisning til figurene 1 og 2 innbefatter utførelsen av den rustfrie stålkatoden som der er vist en opphengningsstav 10 som har en kjerne 12 av jern eller bløtt stål med et kobberbelegg 14 som tett omhyller eller er bundet til kjernen 12 fra en ende av staven til den andre. Kobberbelegget 14 har fortrinnsvis en tykkelse i området fra ca. 2 mm til ca.

4 mm, fortrinnsvis ca. 3 mm.

En plate av austenittisk rustfritt stål eller initieringsplate 16, fortrinnsvis fremstilt av 316L rustfritt stål, har et stort antall motsatt bøyede ører 18, 20 tildannet langs den øvre kanten som først divergerer fra hverandre oppover og utover ved 22, 24 og deretter strekker seg parallelt til planet av platen 16 nær eller i kontakt med sideoverflåtene 26, 28 av kobberkledd opphengningsstav 10, slik at staven 10 omsluttes. De frie eller fjernestliggende endene 30, 32 av ørene 18, 20 er bøyd innover med en vinkel på minst 90° , fortrinnsvis ca. 93° , slik at enden 33 av hvert øre i det vesentlige ligger på linje med senterlinjen av den øvre overflaten 34 av opphengningsstaven 10 for sveising av disse endene til kobberbelegget, hvilket fremgår klarest i figur 2 ved kilsveisene 36. Platen 16 bæres følgelig mekanisk av de fjernestliggende endene 30, 32 av ørene 18, 20, som ligger an mot den øvre overflaten 36 av opphengningsstav 10 og er fast festet til denne ved hjelp av sveisene 36, slik at det sikres god elektrisk ledningsevne og det sikres at vertikalplanet av platen 16 befinner seg på linje med den vertikale senterlinjen av opphengningsstaven, angitt ved henvisningstall 38, og holdes perpendikulært til den nedre overflaten 40 av opphengningsstaven.

De motstående endene 42, 44 av opphengningsstav 10 strekker seg lateralt ut over sidekantene 46, 48 av platen 16, slik at opphengningsstaven 10 kan plasseres på elektriske støtte-kontakter i en elektroutvinnings- eller elektroraffinerings-celle, disse er velkjente innen teknikken og ikke vist.

Figur 3 viser en annen utførelse av oppfinnelsen vist i figur 1 hvori et mellomliggende bånd 44 av rustfritt stål er anbragt mellom de fjernestliggende endene 30, 32 av ørene 18, 20 og den øvre overflaten 34 av opphengningsstaven 10 langs lengden av denne. Bånd 44 er fortrinnsvis eksplosjonsbundet til kobberbelegget som omhyller staven 10, slik at det tilveiebringes en god elektrisk og mekanisk kontakt mellom bånd 44 og staven 10. De f jernest liggende endene 30, 32 av ørene 18, 20 vil derfor være sveiset til bånd 44 ved hjelp av kilsveiser 37, derved forenkles effektiv sveising av platen til opphengningsstaven.

Figur 4 viser en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse hvori den kobberkledde opphengningsstaven 10 har en plate av rustfritt stål 50 festet til staven ved hjelp av ører 52, 54 og 56 sveiset til de motstående sideflatene 26, 28 av opphengningsstaven, hvilket fremgår klarere i figur 5. Ørene 52, 54 og 56 har utoverdivergerende, motsatt skrånende deler 58, 60 og 62, som ender i de f jernestliggende delene 64, 66 og 68 som er paralelle med og i nær kontakt med de motstående sideflatene 26, 28 av opphengningsstaven 10 for sveising direkte på denne ved hjelp av sveiser angitt ved henvisningstall 74, eller for sveising til mellomliggende bånd 70, 72 av rustfritt stål anbragt mellom ørene og sideflatene som vist i figur 6. Bånd av rustfritt stål 70, 72 - er fortrinnsvis eksplosjonsbundet til sideflatene 26, 28 av opphengningsstaven for å tilveiebringe god elektrisk og mekanisk kontakt, og for å lette sveising av ørene til opphengningsstaven ved hjelp av sveisepunkter angitt ved henvisningstall 76.

Det er funnet at lavtemperatursveiser 36, 37 i utførelsene i figur 1 og sveiser 74, 76 i utførelsen i figur 4 kan utføres uten kasting eller bøying av opphengningsstavene og uten perforering av kobberbelegget ved anvendelse av kobber-fyllstoff-tråd med høyt silisiuminnhold, såsom "LINDE 26", denne inneholder, uttrykt ved vektprosent, 3,43$ Si, 1,00% Mn og 0,17% Fe, forøvrig Cu. Sveisetråd med diameter ikke større enn ca. 0,127 cm, fortrinnsvis ca. 0,089 cm, tilført ved hjelp av MIG buesveising under 100% argon dekkgass ved 1,13 m^/time under påtrykking av 230 ampere ved 27 volt ( + eller - 5%) ved hjelp av en "ESAB LAK Pulse-Arc 350" maskin med trådtilførsel på 285 mm/sekund (+ eller - 10%) ga overraskende gode sveiser som var korrosjonsresistente i elektrolytten. Opphengingsstavene var fastspent i hver ende under sveisingen og var i det vesentlige frie for bøyning eller vridning med flate plater av rustfritt stål festet dertil når sveiseoperasjonen var utført.

Det antas at anvendelsen av ører som alternerende er for-skøvet i forhold til hverandre medfører at muligdistorsjon i platen på grunn av ekspansjon, til tross for valget av relativ lavtemperaturfyllmateriale kan orienteres i motsatte retninger langs toppen av emnet, og derved effektivt opp-heves. Utførelsene i figur 1 som har ca. 20 "motsatte" ører bøyd oppover opphengningsstaven, var spesielt resistent mot distorsjon, vinkelen på 3° som øredanner med planet av den øvre stavoverflaten opphever torsjonsdeformitet for platen av rustfritt stål.

Foreliggende oppfinnelse gir en rekke viktige fordeler. Opphengningsstaver av stål eller jern kan benyttes med initieringsplater av rustfritt stål ved hjelp av kobber-belegging av opphengningsstavene og anvendelse av en ny opphengningskonfigurasjon for platen sammen med sveiser hvor det anvendes kobber-silisium fyllmetall for å tilveiebringe en kastingsfri struktur som henger vertikalt i elektro-raf f inerings- eller elektroutvinningsceller. Elektrisk ledningsevne og mekanisk integritet for de resulterende katodestrukturene er tilfredsstillende og muliggjør effektiv elektrolytisk utvinning av metall.

Claims (6)

1. Katode for anvendelse ved elektrolytisk raffinering eller elektroutvinning av kobber, karakterisert ved at den innbefatter: en opphengningsstav (10) av stål som har et rektangulært tverrsnitt (12), slik at det tilveiebringes flate øvre (34) og nedre (40) overflater og flate motstående sideflater (26,28); et kobberbelegg (14) som omhyller opphengningsstaven; hvor endedelene (42,44) av opphengningsstaven (10) er tilformet for å passe i elektriske kontakter; en flat initieringsplate (16) av rustfritt stål som har en øvre kant med et stort antall ører (18,20) tildannet langs den øvre kanten, alternerende ører (18,20) langs den øvre kanten er bøyd i motsatte retninger, slik at de kommer i kontakt med og engasjerer motstående sideflater (26,28) av den kobberkledde (14) opphengningsstaven (10), hvor ørene er sveiset til kobberbelegget (14) ved hjelp av en kobbertråd (36) med høyt silisiuminnhold, slik at initieringsplaten (16) av rustfritt stål er fast festet til opphengningsstaven (10) i det vesentlige perpendikulært på denne og sentralt på linje med den nedre overflaten (40) av opphengningsstaven (10).

2. Katode ifølge krav 1, karakterisert ved at de alternerende ørene (18,20) er bøyd innover (30,32), slik at de overlapper den øvre overflaten (34) av den kobberkledde opphengningsstaven, og ørene (18,20) er sveiset til kobberbelegget på nevnte øvre overflate av staven.

3. Katode ifølge krav 2, karakterisert ved at ørene (18,20) er bøyd innover med en vinkel på ca. 93°, slik at ørene (30,32) danner en vinkel på ca. 3° med den øvre overflaten (34) av opphengningsstaven.

4. Katode ifølge krav 1, karakterisert ved at de alternerende ørene (18,20) er sveiset til de motstående sideflatene (26,28) av den kobberkledde opphengningsstaven.

5. Katode ifølge krav 2, 3 eller 4, karakterisert ved at ørene (18,20) av rustfritt stål er sveiset til kobberbelegget (14) ved anvendelse av kobbertråd inneholdende, uttrykt ved vektprosent, 3,43% Si, 1,0% Mn og 0,17% Fe, forøvrig kobber.

6. Katode ifølge krav 1,2 eller 4, karakterisert ved at minst ett bånd (44) av rustfritt stål er anbragt mellom de alternerende ørene (18,20) og den kobberkledde opphengningsstaven (10), båndet (44) av rustfritt stål er eksplosjonsbundet til kobberbelegget (14) og ørene (30,32) av rustfritt stål er sveiset til båndet av rustfritt stål.