PL143956B1 - Electrode for use in electrometallurgical processes - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest elektroda do procesów elektronietalurglcznych, zwlaszcza do elektrolitycznego rafinowania metali* Znane stosowanie elektrod w elektrorafinacji metali kolorowych zwlaszcza miedzi po¬ lega na formowaniu anod z miedzi konwertorowej przez topienie miedzi 1 jej odlewanie, po czym nastepuje osadzanie miedzi z zanieczyszczonej anody na plytach startowych z czystej miedzi w elektrolizerze przez od 1 do 2 tygodni• Produkt finalny-katodowy w postaol czys¬ tej miedzi elektrolitycznej roztapia sie 1 przetwarza do zadanej postaci przykladowo wlew¬ ków na druty, pretów, kesów* Anody z miedzi zawieraja okolo 98% czystej miedzi i niewiel¬ kie ilosci zanieczyszczen, natomiast czysta miedz osadzona elektrolitycznie na katodzie, albo w postaci plyty startowej, albo finalnego produktu koncowego zawiera 99,99% czystej miedzi* Plyty startowe sa to cienkie blachy z czystej miedzi, zwykle o grubosci 0,5 mm - 0,7 mm,l które sa wytwarzane w specjalnych elektrolizerach na drodze osadzania elektroli¬ tycznego miedzi z zanieczyszczonej anody, zwanej zwykle anoda pólfabrykatowa na pólfabry¬ kacie startowym* Pólfabrykat startowy moze byc wykonany z róznych metali, korzystnie mie¬ dzi, stali niskoweglowej i tytanu, zas sposób osadzania jest w zasadzie taki sam), Jak w elektrollzerach do produkcyjnego wytwarzania katod z czystej miedzi* W procesie tym wys¬ tepuje codzienne pobieranie i zdzieranie osadzonej cienkiej, miedzianej blachy startowej* Koncowe przygotowanie plyt startowych moze obejmowac zdzieranie ich z pólfabrykatu* prze¬ mywanie, prostowanie i usztywnianie, przycinanie do zadanych wymiarów i mocowanie obro¬ bionej blachy startowej z rama wspierajaca usytuowana w elektrolizerze produkcyjnym* Ist¬ nieje kilka procesów osadzania miedzi na pólfabrykacie startowym w dluzszym okresie dla katodowego wytwarzania produktu miedziowego, który jest nastepnie zdzierany z pólfabryka¬ tu 1 wtedy przetapiany i obrabiany do pozadanej postaci koncowej* Grubosc warstwy osadzo¬ nej miedzi wypada przy tym wieksza rriz 2 mm* ' Przygotowywanie blachy startowej stanowi ciagly problem w przemysle elektrochemicz¬ nym ze wzgledu na wymagany wysoki standard jakosci* co powoduje duzy procent braków* Bla-2 143 956 cha startowa ma w zasadzie stale wymiary uwarunkowane rozmiarami wanny elektrollzera, a w przemysle Istotne Jest, by anoda miala wymiary optymalne ze wzgledu na wysokie koszty energii i robocizny przy wytwarzaniu anody i przetwarzaniu szlamu anodowego pozostalego po procesie elektrolizy* Anoda musi miec równomiernie pokryty katodowy pólfabrykat star¬ towy , wystepuje przy tym problem takiego skorelowania wymiarów anody z wymiarami pólfa¬ brykatu startowego, aby zminimalizowac koszty elektrolizy* Jesli bowiem miedz nie pokryje calkowicie powierzchni pólfabrykatu startowego, to moze on ulec zniszczeniu a blacha startowa moze sie nie nadawac do wytwarzania katod* Jesli natomiast pólfabrykat startowy bedzie zbyt grubo pokiyty miedzia, to trudno Jest Ja zdjac, a nastepnie obrobic do ostatecznych wymiarów* W poszukiwaniu rozwiazania powyzszego problemu i zredukowania kosztów elektrolizy przemysl od lat wytwarza anody o wymiarach nieco mniejszych od katodowych pólfabrykatów startowych* I tak wymiary anod wynosza zwykle 80 - 98%, przykladowo 90 - 95% wymiarów pólfabrykatów startowych* Jesli zatem plyta startowa ma wymiary 254 mm szerokosci i 508 mm wysokosci, to anoda ta ma wymiary okolo 228,6 mm szerokosci 1 457,2 mm wysokosci* Anody takie nie sa do przyjecia, zgodnie z powyzszym omówieniem, a próby zmodyfikowania konstrukcji anod przez zwiekszenie, albo zmniejszenie ich wymiarów nie spelnily oczeki¬ wali* Celem wynalazku Jest skonstruowanie elektrody do procesów elektronietalurglcznych z wyeliminowanymi niedogodnosciami wystepujacymi w znanych elektrodach* Elektroda wedlug wynalazku zawiera plaska i ciagla metalowa plyte majaca postac ograniczona górna dolna i bocznymi pionowymi krawedziami tworzacymi calosc z plyta i od¬ dzielnymi nózkami wystajacymi z dolnej krawedzi oraz przylegajacymi do bocznych piono¬ wych krawedzi plyty* Korzystnie dlugosc kazdej z nózek mierzona wzdluz dolnej krawedzi plyty elektrody wynosi do 25% dlugosci tej krawedzi, a wysokosc nózek wynosi do 10% wy¬ sokosci plyty* Wymiar kazdej nózki wzdluz dolnej krawedzi plyty elektrody wynosi korzystnie od 5% do 30% dlugosci tej krawedzi, a wysokosc nózki wynosi korzystnie od 2% do 6% wysokosci plyty* Metalowa plyta moze byc wykonana z miedzi* Kazda nózka ma korzystniekpostac czwo¬ roboku o dwóch równoleglych poziomych krawedziach o róznej dlugosci, polaczonych Jedna krawedzia w zasadzie pionowa i druga ukosna tworzaca z krótsza pozioma krawedzia kat rozwarty* Przedmiot wynalazku Jest przedstawinny w przykladzie wykonania elektrody uwidocz¬ nionej na rysunku w widoku* Elektroda ma'ksztalt plaskiej plyty 10 z wystajacymi nózka¬ mi 12* Elektroda zaopatrzona Jest tez w ramiona 13, przeznaczone do zamocowania elektro¬ dy po wstawieniu do wanny elektrollzera* Plyta 10 elektrody i nózki 12 wykonane sa z me¬ talu, Jaki ma sie osadzac na blasze startowej katody* Przy praktycznym wdrozeniu wyna¬ lazku stosowano z powodzeniem takie metale,Jak miedz, nikiel, cynk, olów i inne* Wysta¬ jace ramiona 13 sa wykonywane zwykle z tego samego metalu, co elektroda, która Jest od¬ lewana w calosci w Jeden z konwencjonalnych sposobów* W zalecanym wykonaniu wystajace ramiona sa rozmieszczone na przedluzeniu górnej krawedzi plyty w celu zmniejszenia ilos¬ ci metalu anody, nie zanurzonego w elektrolicie, gdyz metal tej czesci elektrody nie Jest uzyteczny w procesie elektrolizy, a musi byc przetapiany 1 ponownie odlewany po zu¬ zyciu anody.W procesie odlewania metal, przykladowo miedz, moze byc roztopiony i wylewany z kadzi do szeregu form miedziowych, odpowiednio chlodzonych, przy czym zestalona, wylana miedz Jest usuwana z formy, a oprózniona forma Jest ponownie wykorzystywana w procesie wylewania i cykl sie powtarza* Material wyjety z formy moze byc wykorzystany w znany sposób* Grubosc elektrody moze sie wahac w szerokich granicach w zaleznosci od pozadanej trwalosci galwanizacyjnej i rozstepu elektrod w elektrollzerze* Elektrody wedlug wyna¬ lazku maja trwalosc uzytkowa przedluzona w stosunku do elektrod nie majacych wystaja¬ cych nózek, a to obniza koszty produkcyjned dzieki zmniejszeniu ilosci anod potrzebnych na kazda Jednostke produktu uzyskanego z elektrolizy* Podobnie plyta elektrod i wysta-143 956 3 Jace nózki 12 moga mlec rózne wymiary, zawierajace sie w szerokich granicach, wyznaczonych przez rozmiary wanny galwanicznej 1 wymiary plyt startowych. Istotne Jest skorelowanie wy¬ miarów plyty elektrody i wystajacych nózek z pozadanymi wymiarami blachy startowej dla uzy¬ skania pelnego, w zasadzie równomiernego pokrycia tej blachy, przy Jednoczesnym uzyciu wy¬ stajacych nózek do umozliwienia wlasciwego dzialania elektrody anodowej w sensie równomier¬ nego osadzania metalu na calej powierzchni katody* Elektroda wedlug wynalazku ma dwie nózki 12, które tworza calosc z plyta 10, rozsta¬ wione w pewnej odleglosci od siebie i wystajace z dolnej krawedzi plyty 10 elektrody w po¬ blizu Jej pionowych krawedzi 11* Korzystne Jest, gdy wymiar kazdej z nózek 12, mierzony wzdluz dolnej krawedzi plyty wynosi okolo 35% korzystnie 25% szerokosci elektrody, a wymiar wysokosci nózek wynosi do 15%, korzystnie 10% wysokosci elektrody* W korzystnym wykonaniu elektrody wymiar kazdej nózki 12 wzdluz dolnej krawedzi plyty wynosi okolo 5% albo 10% do 20% szerokosci, a wysokosc nózek 12 wynosi okolo 2% - 8% wysokosci plyty 10 elektrody* Korzystne wykonanie elektrody przedstawione Jest na rysunku, na którym kazda nózka 12 elektrody ma ksztalt czworoboku, którego dwie poziome krawedzie 12a i 12b sa równolegle, ale maja dlugosci rózne, zas laczy Je Jedna krawedz, w zasadzie pionowa, 1 druga ukosna9 tworzaca z krótsza krawedzia 12a pozioma kat rozwarty* Wymiar tego kata moze byc rózny, przykladowo wiekszy od 135°, ale korzystne wyniki uzyskano, gdy wynosil on okolo 120°,przy¬ kladowo 116°* W celu lepszego zrozumienia wynalazku w dalszym ciagu podano przyklad Jego wdrozenia w praktyce* Kapiela elektrolityczna siarczanu miedziowego w skladzie 40 g/l miedzi, 140 g/l kwasu siarkowego 1 0,030 g/l chlorku wypelniono wanne galwaniczna* Pólfabrykat startowy z tytanu, z tasmami na kazdej krawedzi, zabezpieczajacymi przed osadzaniem sie na nich meta¬ lu umieszczono w kapieli i wlaczono w obwód elektryczny Jako katode* Wymiary pólfabrykatu startowego /bez tasm na krawedziach/ zanurzonego w elektrolicie wynosza: okolo 965,2 mm szerokosci oraz 1041,4 mm wysokosci* Podobnie do kapieli zanurzono anode startowa z miedzi konwertorowej, wlaczona odpowiednio w obwód elektryczny) anoda ta miala wymiary: okolo 876,3 mm szerokosci 1 990,6 mm wysokosci, przy czym miala ona nózki, wystajace z dolnej krawedzi i przylegajace do pionowych krawedzi 11 plyty 10 elektrody, a kazda z nózek 12 miala okolo 50,8 mm wysokosci 1 krawedzie boczne o dlugosci 101,6 mm i 127,0 mm, Jak poka¬ zano na rysunku* 2 Miedz byla osadzona na pólfabrykacie startowym przy gestosci pradu 258 A/m w czasie okolo 24 godzin, po czym miedz byla zdzierana, a proces powtarzany co kilka dni* Stwier¬ dzono, ze wyprodukowane blachy startowe mialy wymagana Jakosc handlowa 1 byly na powierz¬ chni pokryte calkowicie i równomiernie osadzona miedzia* Podobne porównania dokonano z za¬ stosowaniem pólfabrykatu anodowego /bez wystajacych nózek/ o okolo 876,3 mm szerokosci oraz /l/ 965,2 mm, /2/ 990,6 mm i /3/ 1056,8 mm wysokosci| nie dalo wlasciwych handlowo blach startowych i pólfabrykat nie byl pokryty w calosci, a grubsza warstwa pokrycia miedzia wy¬ padla przy dolnej krawedzi i nie mogla byc wyrównana* Zastrzezenia patentowe 1* Elektroda do procesów elektronietalurgicznych, zwlaszcza do elektrolitycznego rafi¬ nowania metali, znamienna tym, ze zawiera metalowa plyte /10/ majaca ciagla plaska postac, ograniczona górna, dolna 1 bocznymi pionowymi krawedziami /li/ tworzacymi calosc z plyta /10/ i oddzielnymi nózkami /12/ wystajacymi z dolnej krawedzi oraz przyle¬ gajacymi do pionowych krawedzi /li/ plyty /10/* 2* Elektroda wedlug zastrz*l, z namlenna tym, ze dlugosc kazdej z nózek /12/ mierzona wzdluz dolnej krawedzi plyty /li/ elektrody /10/ wynosi do 25% dlugosci tej krawedzi, a wysokosc nózek /12/ wynosi do 10% wysokosci plyty /10/* 3. Elektroda wedlug zastrz*l, znamienna tym, ze wymiar kazdej nózki /12/ wzdluz dolnej krawedzi plyty /10/ elektrody wynosi 5% do 30% dlugosci tej krawedzi, a wy¬ sokosc nózki /12/ wynosi od 2% do 8% wysokosci plyty /10/*4 143 956 4. Elektroda wedlug zastrz, 3t znamienna t y m, ze metalowa plyta /10/ wy¬ konana Jest z miedzi* 5* Elektroda wedlug zastrz* 2 albo 4, znamienna tym, ze kazda nózka /12/ ma postac czworoboku o dwóch równoleglych poziomych krawedziach /I2a, 12b/t o róznej dlu¬ gosci, polaczonych Jedna krawedzia w zasadzie pionowa 1 druga ukosna, tworzaca z krótsza pozioma krawedzia /I2a/ kat rozwarty* 10 / 13 * 12— I2b / \-J / I2b \ \-J 1 \ ^-11 ^12 I2a 12 a Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 cgz.Cena 220 zl PL PL PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. * Elektroda do procesów elektronietalurgicznych, zwlaszcza do elektrolitycznego rafi¬ nowania metali, znamienna tym, ze zawiera metalowa plyte /10/ majaca ciagla plaska postac, ograniczona górna, dolna 1 bocznymi pionowymi krawedziami /li/ tworzacymi calosc z plyta /10/ i oddzielnymi nózkami /12/ wystajacymi z dolnej krawedzi oraz przyle¬ gajacymi do pionowych krawedzi /li/ plyty /10/*

2. * Elektroda wedlug zastrz*l, z namlenna tym, ze dlugosc kazdej z nózek /12/ mierzona wzdluz dolnej krawedzi plyty /li/ elektrody /10/ wynosi do 25% dlugosci tej krawedzi, a wysokosc nózek /12/ wynosi do 10% wysokosci plyty /10/*

3. Elektroda wedlug zastrz*l, znamienna tym, ze wymiar kazdej nózki /12/ wzdluz dolnej krawedzi plyty /10/ elektrody wynosi 5% do 30% dlugosci tej krawedzi, a wy¬ sokosc nózki /12/ wynosi od 2% do 8% wysokosci plyty /10/*4 143 956

4. Elektroda wedlug zastrz, 3t znamienna t y m, ze metalowa plyta /10/ wy¬ konana Jest z miedzi*

5. * Elektroda wedlug zastrz* 2 albo 4, znamienna tym, ze kazda nózka /12/ ma postac czworoboku o dwóch równoleglych poziomych krawedziach /I2a, 12b/t o róznej dlu¬ gosci, polaczonych Jedna krawedzia w zasadzie pionowa 1 druga ukosna, tworzaca z krótsza pozioma krawedzia /I2a/ kat rozwarty* 10 / 13 * 12— I2b / \-J / I2b \ \-J 1 \ ^-11 ^12 I2a 12 a Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 cgz. Cena 220 zl PL PL PL