PL96577B1 - Sposob elektrolizy metali kolorowych i urzadzenie do elektrolizy metali kolorowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób elektrolizy metali kolorowych, w szczególnosci rafinacji elek¬ trolitycznej oraz elektroekstrakcji miedzi z roztwo¬ rów i urzadzenie do stosowania tego sposobu.

Znany jest klasyczny sposób elektrolizy, czyli ra¬ finacji elektrolitycznej i elektroekstrakcji z roztwo¬ rów, miedzi zwyklym pradem stalym.

Elektrolity maja okreslona temperature, stanowia wodny roztwór siarczanu miedzi i kwasu siarkowego oraz zawieraja ewentualnie jony rozpuszczajacych sie pierwiastków — domieszek towarzyszacych mdiedzi w jej produktach metalurgicznych otrzymanych z ru¬ dy i koncentratów, badz z miedzi czarnej poddawa¬ nej rafinacji. Do elektrolitu dodaje sie równiez srod¬ ki powierzchniowo czynne do regulacji prawidlowe¬ go przyrostu krysztalów miedzi na katodzie. Elek-» trolit porusza sie (cyrkuluje) w stosunku do zanu¬ rzonych, nieruchomych elektrod (katody i anody) na których zachodza reakcje elektrochemiczne. Po¬ mieszczenie anodowe i katodowe jest wspólne, skut¬ kiem czego czasteczki szlamu powstajace na anodzie w czasie procesów elektrochemicznych przenosza sie wraz z poruszajacym sie elektrolitem i padaja na po¬ wierzchnie katody, zanieczyszczajac ja domieszkami.

Proces elektrolizy prowadzi sie w okreslonych op¬ tymalnych warunkach technologicznych zawartych w okreslonych granicach, opisanych w literaturze i znanych w praktyce. Teprzedzialy graniczne okre¬ slaja predkosc procesu elektrolitycznego zdefiniowa¬ na gestoscia pradu katodowego, wynoszaca dla ró- Z znych przypadków, przy stacjonarnym przebiegu pra¬ du okolo 170—260A/m2. Warunki technologiczne la¬ cznie z przyjeta gestoscia pradu okreslaja jakosc otrzymywanej miedzi elektrolitycznej wedlug zawar¬ tosci domieszek, jak równiez wlasnosci fizycznych.

Znany jest sposób elektrolizy miedzi wedlug bul¬ garskiego swiadectwa autorskiego nr 10188/1962, wy¬ korzystujacy w okreslonych znanych warunkach te¬ chnologicznych niestacjonarny przebieg pradu, a w szczególniosci rewersyjny pra^ staly. Stwarza to mo¬ zliwosc w przyblizeniu dwukrotnego zwiekszenia ge¬ stosci pradu katodowego w stosunku do stosowanej przy stacjonarnym przebiegu pradowym, przy nie¬ zmienionej jakosci miedzi katodowej.

Znane urzadzenia do elektrolizy miedzi stanowia wanny elektrollityczne wypelnione elektrolitem, w których zawiesza sie okreslona liczbe elektrod ró¬ wnolegle do siebie Anody stanowia plyty z uchami, na których sie opieraja i wisza w wannie. Przy elek¬ trolitycznej rafinacji miedzi sa one odlane z miedzi zawierajacej zanieczyszczenia i poddawanej rafina¬ cji, zas przy elekrtroekstrakcji miecbai z roztworów wykonuje sie je z materialów nierozpuszczalnych w warunkach elektrolizy, najczesciej z olowiu z odpo¬ wiednimi dodatkami.

Katody stanowia badz cienkie blachy miedziane (liscie) jednorazowego uzytku, badz blachy (matry¬ ce) uzytku wielokrotnego, które zawiesza sie na pre¬ tach katodowych równolegle miedzy anodami, bez¬ posrednio lub za posrednictwem specjalnych uch. 96 57796 577 3 Anody li katody w okreslonych przedzialach czasu wklada sie i wyjmuje z wanien, a wiec przebieg pra¬ cy jest okresowy. Wanny równiez okresowo oczyszcza sie z wydzielajacego sie w nich szlamu. W tym czasie wanne wylacza sie z obwodu elektrycznego pirze- rywajac prace. Metal katod wytworzony w postaci plytek lub bloków wymywa slie z resztek elektrolitu, stapia i odlewa w blokach róznego ksztaltu i wy¬ miarów, z których przez prasowanie, walcowanie lub ciagnienie wytwarza sie rózne wyroby jak blachy, przewody, rózne profile i tym podobne. Miedz elek¬ trolityczna uzywa sie równiez do wytwarzania ró¬ znych stopów.

Wady znanych sposobów polegaja na tym, ze nie jest mozliwa zadna intensyfikacja procesu elektro¬ litycznego z równoczesnym uzyskiwaniem miedzi elektrolitycznej o zadanych wlasnosciach fizycznych i minimalnej zawartosci pierwiastków — domieszek.

Glówne ograniiczenia predkosci procesu elektro¬ chemicznego sa spowodowane ograniczona predko¬ scia wedrówki jonów miedzi i srodków powierzchnio¬ wo czynnych ku powierzchni katody, która to pred¬ kosc w warstwie elektrolitu bezposrednio przy kato¬ dzie jest mala i wykazuje charakter dyfuzyjny. Gru¬ bosc dyfuzyjnej warstwy elektrolitu zalezy niekiedy od wzglednego ruchu elektrolitu i elektrod. W zna¬ nych sposobach ruch ten jest nikly, poniewaz elek¬ trody sa nieruchome. Jest on zasadnliczo wynikiem plredkosci obiegu elektrolitu w wannie i jego ruchu w warstwach bezposrednio wokól elektrod skutkiem róznic w ciezarze wlasciwym.

W znanych sposobach nie mozna przyspieszyc te¬ go ruchu, ponliewaz prowadziloby to do rozmie¬ szania szlamu znajdujacego sie w wannie i na ano¬ dzie, warunki osadzenia uleglyby pogorszeniu, a zwiekszona ilosc plynacych w elektrolicie czastek sta¬ lych, tworzacych szlam, które mechanicznlie uderza¬ lyby o powierzchnie katody i pozostawaly na niej, pogarszaloby jakosc miedzi elektrolitycznej.

Zlekcewazenie i nie wziecie pod uwage wymdenio^ nych wyzej ograniczen i zwiekszenie gestosci pradu katodowego ponad dopuszczalne granice dla okre¬ slonych warunków, prowadzi do pogorszenia jakosci miedzi elektrolitycznej, a otrzymane katody maja niezwarta strukture z wyrostami i zawieraja zwiek¬ szona ilosc domieszek, oraz pogorszenia charaktery¬ styk technliczno-ekonomicznych procesu jak zuzycie energii, wspólczynnik wykorzystania pradu i inne.

Poniewaz pomieszczenie anodowe i katodowe nie sa rozdzielone, szlam tworzacy sie przy anodzie, po jego osadzeniu na dnie wanny i zawarty w elektrolicie przenosi sie w pewnej czesci na powierzchnie katod, zanieczyszczajac je ajomlieszkami, co jest glówna przyczyna istnienia pierwiastków — przymieszek w miedzi elektrolitycznej.

Wady znanych urzadzen wynikaja z tego, ze pra¬ cuja one okresowo, obsluga ich jest równiez okreso¬ wa, a przebieg pracy — nieciagly. Obsluga stanowi ciezka prace fizyczna i to w zlych warunkach sa- nitarno-higienicznych. Prace wykonywane przez ob¬ sluge znanych urzadzen takie jak na przyklad wkla¬ danie i wyjmowanie elektrod, usuwanie zwarc, odry¬ wanie listków metalu katodowego z matryc, czyszcze¬ nie szlamu i przygotowanie katod poczatkowych, w których nie istnieje ciaglosc operacji, nie stwarzaja 4 mozliwosci do pelnej mechanizacji i automatyzacji wszystkich czynnosci przy rafinacji miedzi i elimi¬ nacji pracy fizycznej w zlych warunkach sanitar- noHhigienicznych. Anody moga sie nie rozpuszczac calkowicie i wtedy pozostaja resztki, które w celu wykorzystania musza byc przytopione, co stanowi dodatkowy wysilek. Szlam zbierajacy sie na dnie wanny musi byc usuwany w okreslonych przedzia¬ lach czasu, która to prace przeprowadza sie w wan- nie recznie.

Przy elektroekstrakcji miedzi na nierozpuszczal¬ nych anodach wydziela sie tlen, który nie moze byc ^ wykorzystany dlatego, ze nie mozna wykonac za¬ dnych kanalów zbierajacych tlen, jak równiez dla- tego, ze pomieszczenia katodowe i anodowe nie sa oddzielone od siebie, tak, iz tlen móglby zanieczy¬ szczac sie wodorem wystepujacym na katodzie w okreslonych, znanych warunkach technologicznych.

W znanych urzadzeniach wytwarza sie katody w postaci plyt, które maja w praktyce ograniczone roz¬ miary i moga byc uzyte do wytwarzania z nich wy¬ robów jedynie pod warunkiem, ze zostana przeto¬ pione i poddane obróbce w postaci odlanych bloków o okreslonej postaci. W procesie przetapiania i ob- róbM metal moze sie zanieczyszczac i pogarszac swa jakosc. Przykladowo nie jest mozliwe uzyskiwanie przewodów przez bezposrednia przeróbke katod i to wlasnie ze wzgledu na posiadana przez nie postac geometryczna, jak równiez ich strukture fizyczna i sklad chemiczny.

Procesy stapiania katod, odlewania bloków i ich dalszej przeróbki wymagaja znacznego nakladu pra¬ cy i materialów, stosowania drogich i skompliko¬ wanych urzadzen i nie zapewniaja zawsze uzyska- nia produktu koncowego o mozliwie najlepszej ja¬ kosci Przy przetapianiu i odlewaniu miedz zanie¬ czyszcza slie gazami, zwlaszcza tlenem, co pogarsza jej jakosc. Aby wyeliminowac to ostatnie zanieczy¬ szczenie przetapianie prowadzi sie w specjalnych, 40 skomplikowanych urzadzeniach co dla wytwarzania miedzi wolnej od tlenu o poprawionych wlasno¬ sciach, co wymaga dodatkowych nakladów.

Celem wynalazku jest usuniecie wymienionych waó^ a zadaniem technicznym wiodacym do tego 45 celu jest opracowanie sposobu elektrolizy metali ko- lorowych pozwalajacego na uzyskiwanie katod o podwyzszonej jakosci i odpowiednim ksztalcie do bezposredniej przeróbki na gotowe wyroby, bez po¬ sredniego przetapiania, w warunkach pelnej mecha- 50 nizacji li automatyzacji procesu wytwórczego, jak ró¬ wniez opracowanie urzadzenia do stosowania tego sposobu.

Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze pro¬ ces elektrolizy prowadzi sie przy rozdzielonych po- 55 mieszczeniach anodowym i katodowym z intensy¬ wnym ruchem wzajemnym elektrolitu i katod, oraz postepujacym ruchem katod miedzy anodami Kato¬ dy wykonuja ruch obrotowy wokól wlasnej osi. In¬ tensywny ruch wzajemny elektrolitu i katod uzysku- 60 je sie przez wibracje katod, oraz przez przenoszenie elektrolitu w pomieszczeniu katodowym z przeply¬ wem w kierunku od dna ku powierzchni elektrolitu.

W pomieszczeniu anodowym przez elektrolit przepu¬ szcza sie pecherzyki gazu. 65 Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wyna-96 577 lazku stanowi kanal elektrolityczny wzdluz którego sa zamocowane poruszajace sie katody, umieszczone miedzy nieruchomymi koszami anodowymi i polaczo¬ ne z obwodem pradu elektrycznego za pomoca po¬ ruszajacych sie na katodach zestyków elektrycznych. 5 Anody stanowia bloki miedza umieszczone w co najmniej jednej konstrukcji podtrzymujacej — ko¬ szu katodowym. Pomieszczenia koszy anodowych i katodowych sa oddzielone od siebie sciana dzialo¬ wa przepuszczajaca elektrolit i prad elektryczny, ale 10 ndeprzenikliwa dla czasteczek szlamu. Kosz anodowy ma co najmniej jeden przedzial i jest polaczony z wi¬ bratorami .Podstawa katodowa dla katody sa cia¬ gle, cienkie pasy miedziane o wymiarach wystarcza¬ jacych do rozp|oczecia procesu elektrokrystalizacji 15 miedzi. W kanale elektrolitycznym pod katodami znajduje sie rura z otworami Katody sa polaczone z obwodem pradu elektrycznego, pomoca zestyków slizgowych, zlozonych z loza stykowego i elementu naciskowego, zamocowanych na szynie katodowej, 20 jak równiez za pomoca nieruchomo zamocowanych na katodach, prowadzacych prad zestyków, które maja elastyczne polaczenia, z szyna katodowa.

Urzadzenie wedlug wynalazku wyjasniono blizej za pomoca rysunku, na którym fig. 1 przedstawia 25 schematycznie widok calosci kanalu elektrolityczne* go, fig. 2 — przekrój kanalu elektrolitycznego do ra¬ finacji miedzi, fig. 3, 4 i 5 — przyklady wykonania zestyku elektrycznego dla katod, fig. 6 — przyklad wykonania magazynu dla przechowywania i dopro- so wadzanda podstaw katodowych, a fig. 7 — przekrój kanalu elektrolitycznego do eleiktroeksrtrakcji miedzi.

Kanal elektrolityczny 1 zlozony z jednego dzialu 19 obudowy 20 jest wykonany ze znanych materialów konstrukcyjnych na przyklad z zelazobetonu, stali, 85 glinu, drewna i jest powleczony od wewnatrz znanym materialem kwasoodpornyn\ przykladowo olowiem, olowiem twardym z dodatkiem antymonu lub poli¬ chlorku winylu. Konstrukcje obudowy 20 mozna wy¬ konac w postaci siatki podtrzymujacej kwasoodporna 40 ^wykladzine lub w postaci ciaglych scian.

Wysokosc i dlugosc kanalu 1 nie sa ograniczone i okresla sie je na podstawie przewidywanego za¬ kresu produkcji i zalozonej liczby kanalów. Konce kanalu 1 maja otwory 21 dla wejscia i wyjscia katod 45 2, a przy nich pomieszczenia przedwannowe 22 do zbierania elektrolitu wyciekajacego przez wolna przestrzen otworów 21. W pomieszczeniu przedwan- nowym 22 mozna umiescic jedna lub wiecej sciane dzialowa 23, która zmniejsza sile wyplywu strumie- 50 nia elektrolitu, a wokól samych katod 2 umiescic uszczelnienia do zmniejszenia ilosci wyplywajacego elektrolitu. Pomieszczenia katodowe 24 i anodowe 25 kanalu 1 moga byc przykryte, dla zmniejszenia roz- prysku elektrolitu. Pomieszczenie przedwannowe 22 55 moze byc przykryte pokrywa 26 lub zaopatrzone w urzadzenie do przewietrzania 27, aby wyziewy elek¬ trolitu nie przechodzily do atmosfery oddzialu pro¬ dukcyjnego. — Wzdluz kanalu 1 pomieszczenia anodowego 25, je- eo sli prowadzi sie elektroekstrakcje miedzi z roztwo¬ rów, umieszcza sie przewód gaaowy 28, w którym zbiera sie w znany sposób tlen wydzielajacy sie na anodzie, który potem mozna wykorzystac w odpo¬ wiednisposób. 65 6 Kosze anodowe 3 z blokami miedzi 6 sa umie¬ szczone wzdluz scian kanalu 1 lub w jego srodku.

Mozna stosowac jeden lub wiecej koszy anodowych i wszystkie sa tak usytuowane, ze miedzy nimi wzdluz kanalu powstaja wolne pomieszczenia kato¬ dowe 24. Kosze anodowe wykonuje sie ze znanych materialów nie rozpuszczajacych sie w warunkach elektrolizy i przewodzacych elektrycznie, na przy¬ klad tytanu, olowiu, stali nierdzewnej, stopów. Ko¬ sze 3 skladaja sie z elementów i profili pionowych i poziomych, polaczonych ze soba znanymi sposoba¬ mi na przyklad spawaniem lub nitowaniem tak ze tworza pomieszczenie anodowe 25 w którym utrzy¬ muje sie bloki miedzi 6 i umozliwia przeplyw pradu elektrycznego do katod 2. Kosze anodowe 3 moga byc wykonane dla calego kanalu 1 jako jedna konstruk¬ cja, lub skladac sie z pojedynczych albo polaczonych przedzialów, opierajacych sie na dnie i scianach ka¬ nalu. Kosze anodowe 3 napelnia sie blokami mie¬ dzi 6 i w miare ich rozpuszczania uzupelnia sie no¬ wymi. W ten sposób nie wystepuja reszty anodowe, a ich rozpuszczanie przebiega calkowicie Przedsta¬ wiaja one soba paski lub kawalki miedzi o wystar¬ czajajcych rozmiarach i postaci czworokatów, trój¬ katów lub linnych znanych figur, odlanych* walco¬ wanych, tloczonych lub ciagnionych z miedzi pod¬ dawanej rafinacji. Moga stanowic miedz czarna, miedz hutnicza lub rafinacyjma, uzytkowana stara miedz, odpady miedziowe o odpowiedniej postaci lub prasowane.

Przy elektroekstrakcji miedzi z roztworów stosuje sie anody z nierozpuszczalnych znanych w praktyce materialów na przyklad z olowiu. Umieszcza sie je wzdluz kanalu w postaci jednej lub kilku plyt 29, oddzielnie lub polaczone ze soba. Podstawy katodo¬ we 10 dla katod 2 stanowia pasma miedzi o prze¬ kroju w ksztalcie kola lub innej odpowiedniej figury geometrycznej. Wytwarza sie je w znany sposób za pomoca walcowania, prasowania i ciagnienia z mie¬ dzi elektrolitycznej. Maja one malowymiarowe prze¬ kroje przy których moze sie rozpoczac proces elek¬ trokrystalizacji miedzi na nich, który przebiega jw sposób ciagly wzdluz ich calej dlugosci w czasie ru¬ chu w kanale 1.

Podstawy katod 10 sa nawiniete na bebny 42 w magazynie 41, mocowane na ramie 45 z walkami 47 odcinkami 46 i przy wyciaganiu gotowych katod 2 wyciaga sie z nich niezbedna ilosc tych podstaw. Be¬ bny 42 sa wymienne i maja urzadzenie hamujace 48, które utrzymuje podstawe katody 10 przy wejsciu do kanalu 1 w stanie naprezenia i sa napelniane pod¬ stawami katodowymi 10 w znany sposób.

Powierzchnie podstaw katodowych 10 oczyszcza sie w znany sposób w celu zabezpieczenia mocnego zespolenia osadzajacego sie na nich elektrokrystali- zujacego sie metalu, badz uprzednio, przed nawinie* ciem na beben 42, badz przed wejsciem do kanalu 1.

Bezposrednio przed wejsciem do kanalu 1 i poczat¬ kiem procesu elektrolizy przeprowadza sie koncowe oczyszczanie elektrolitu z którym stykaja sie pod¬ stawy katod 10 przy wejsciu do kanalu. Po zuzyciu podstaw katodowych 10 na bebnie 42 i jego zasta¬ pieniu przez nowy beben 42 oba konce starej i nowej podstawy katodowej 10 laczy sie w znany sposób przez wiazanie, spawanie, nitowanie lub inaczej. Ka-96 577 7 tody 2 przedstawiaja soba jedno lub wiecej pasm o przekroju kolowym, jednak moze to byc równiez i inna znana figura geometryczna. W pomieszczeniu 24 sa umieszczone w odleglosci od siebie i naprezone wzdluz kanalu 1 równolegle do kosza anodowego 3.

Kazdy odcinek katod 2 porusza sie najpfierw mie¬ dzy koszami anodowymi 3 od jednego do drugiego konca kanalu 1 tak, ze na jednym koncu wchodza podstawy katod 10, a na drugim wychodza po pro¬ cesie elefctrokrystalizacji gotowe katody 2, przy czym proces ten jest ciagly i przebiega w czasie ruchu w kanale 1. Podczas swego ruchu postepowego przez kanal 1 katoda 2 wykonuje ruch obrotowy wokól swej osi, który badz przebiega w jednym kierunku, badz moze byc ruchem nawrotnym. Gotowe katody 2 przerabia sie korzystnie bezposrednio w odpowiedni sposób na przewody (i inne wyroby. Katoda 2 moze byc równiez wykorzystana do wytwarzania wyro¬ bów* przez przetopienie Postepowy i obrotowy ruch katody powoduja od¬ powiednie urzadzenia. Przy ruchu w kanale elektro¬ litycznym 1 katody 2 opieraja sie na podporach 7 po których slizgaja sie i które sa wykonane ze znanych nieprzewodzacych materialów o takich wlasnosciach, ze przy tarciu katody 2 o podpore, zadne czastki pod¬ pory 7 nie padaja na katode 2. Jako material na te podpory moze sluzyc równiez material przewodza¬ cy, wobec którego stawtla sie wymagania, ze jego czastki w miejscu podparcia nie moga padac na ka¬ tode 2, jak równiez wymaga sie dobrej izolacji jego powierzchni, aby na nim nie krystalizowala sie miedz. Podpory 7 w pomieszczeniu katodowym sa po¬ laczone w konstrukcje zwana koszem 8, lub moga byc zamocowane na podzespolach kosza anodowego 3. Moze on byc wykonany ze znanych materialów, odpornych na zniszczenie w warunkach elektrolizy miedzi. Kosz katodowy 8 jest tak zamocowany, ze dopuszcza wykonywanie ruchów drgajacych razem z katodami 2.

Intensywny ruch wzajemny elektrolitu i katod 2 zmniejsza grubosc dyfuzyjnej warstwy elektrolitu bezposrednio wokól katody 2 li w ten sposób przy¬ spiesza przenoszenie jonów miedzi na powierzchnie katod, gdzie zachodzi proces elektrokrystalizacji.

Ruch ten powoduja ruchy drgajace katod 2 wywo¬ lujac przez wibracje zmieszanie warstwy elektrolitu przy katodach z pozostalymi warstwami elektrolitu.

Wibracja katod 2 moze byc zarówno ciagla jak i okre¬ sowa, a moze przebiegac zarówno w plaszczyznie prostopadlej do powierzchni jak i równoleglej do powierzchni, lub w obu kierunkach równoczesnie.

Czestotliwosc i amplitude drgan okresla sie w za¬ leznosci od przyjetej gestosci pradu anodowego i in¬ nych warunków technologicznych majac na celu in¬ tensywne zmieszanie elektrolitu w warstwie przy katodach, co powoduje uzyskiwanie miedzi elektro¬ litycznej o wysokiej jakosci, zatrówno pod wzgledem cech fizycznych (gladka, zwarta struktura drobnofcry- staliczna bez czesci obcych i zawartosci elektrolitu) jak i stanu chemicznego (minimalna zawartosc pier¬ wiastków — domieszek).

Wibracje katody 2 wzdluz lub poprzecznie do jej osi w czasie rafinacji elektrolitycznej moga byc wy¬ wolane wibratorami elektrycznymi, mechanicznie za pomoca tarczy krzywkowej lub za pomoca innych 8 znanych urzadzen 9. Jesli zas wibracjom poddaje sie kosz katodowy 8, w którym znajduja sie podpory 7, na których znajduja sie katody 2 w kanale 1, to ist¬ nieje badz bezposrednie polaczenie z urzadzeniem wibracyjnym za pomoca samych katod 2, badz za pomoca innych znanych srodków.

Pomieszczenia katodowe 24 i anodowe 28 wzdluz calego kanalu 1 sa oddzielone od siebie fizyczna scia¬ na dzialowa 30 ze znanych materialów, które prze- io puszczaja elektrolit i prad elektryczny, jednak nie przepuszczaja czastek szlamu i sa wytrzymale w wa¬ runkach elektrolizy. Tworzywem na taka sciane dzialowa moze byc na przyklad jedna lub wiecej warstw materialu odpornego na cWalanie kwasu czy- ift li plótna filtracyjnego. Mocuje sie je tak, ze rozdzie¬ la pomieszczenie anodowe 25 i katodowe 24 i mozna - je przymocowac do scian i dna kanalu 1, jak równiez otoczyc nim szereg koszy katodowych 8 lub anodo¬ wych 3. Do pomieszczenia katodowego 24 doprowadza sie elektrolit z jednego konca kanalu 1 w jednym lub wielu miejscach. Elektrolit plynie równolegle do powierzchni katod 2 i wyplywa na zewnatrz z je¬ dnego lub obu konców kanalu 1. Mozna doprowadzic go równiez w postaci silnych strumieni z otworów i dysz 12, umieszczonych ponizej katod 2 na dnie, na rurze 11. Strumienie te splukuja powierzchnie katod 2 i wywoluja turbulentny ruch elektrolitu wokól nich, co skutkiem intensywnych ruchów wzajemnych elektrolitu i katod 2 zmniejsza dyfuzyjna warstwe elektrolitu wokól tych katod. Elektrolit moze rów¬ niez przechodzic do pomieszczenia katodowego 24 z pomieszczenia anodowego 25 przez fizyczna sciane dzialowa.

Maksymalna predkosc ruchu elektrolitu, tak w » kierunku równolelym do powierzchni katod 2 jak i poprzecznie do ich osi moze byc duza i jest ogra¬ niczona jedynie czynnikami ekonomicznymi (koszt wprawiania w ruch) i opornoscia hydraulicza dla ruchu w kanale 1. Do pomieszczenia anodowego 25 40 doprowadza sie elektrolit w jednym lub kilku miej¬ scach kanalu 1. Moze on równiez przeplywac bez-, posrednio z pomieszczenia katodowego 24 przez prze¬ puszczalna dla niego fizyczna sciane dzialowa 30 i podobnie moze byc odprowadzony w jednym lub 43 kilku miejscach.

Okresowo lub w sposób ciagly, za pomoca zwiek¬ szania wzglednej predkosci elektrolitu wobec blo¬ ków 8 lub za pomoca pirepuszczania pecherzyków gazu, przeprowadza sie mieszanie czasteczek szlamu M pomieszczenia anodowego 25 z elektrolitem, umo¬ zliwiajac w ten sposób ich usuniecie. Elektrolit ano¬ dowy zawierajacy czastki szlamu poddaje sie ob¬ róbce oczyszczajacej go ze stalych czastek w znany w praktyce sposób, na przyklad osactoenie na dnie 55 lub saczenie. Gromadzace sie na dnie kanalu 1 wiek¬ sze czastki wszelkiego rodzaju, które nie moga byc usuwane za pomoca elektrolitu, usuwa sie okresowo za pomoca podcisnienia lub luków 39 w dnie ka¬ nalu 1. 60 W przypadku gdy elektrolit dopax>wadzony do po¬ mieszczenia katodowego 24 zostal otrzymany meto¬ dami hydrometalurgicznymi z rudy miedzi lub kon¬ centratów, to oczyszcza sie go uprzednio ze stalych czastek metodami znanymi z literatury i za pomoca es urzadzen znanych w praktyce.96 577 t 19 Do elektrolitu dodaje sie minimalne ilosci sianych grodków powierzchniowo czynnych na przyklad zela¬ tyny, tiokarbamidu lub innych. Ilosci te wynosza w przyblizeniu kilka miligramów na litr elektrolitu i reguluje sie je dla otrzymania gladkiej i zwartej powierzchni katod 2. Osiagniecie dobrych wyników za pomoca niskich stezen srodków powierzcbrflowo czynnych w elektrolicie jest mozliwe jedynie sku¬ tkiem jego intensywnego zmieszania wokól katod 2, ulatwiajacego przenoszenie tych srodków do Uch po¬ wierzchni, oo podnosi skutecznosc ich ifatalan sób wedlug wynalazku umozliwia równiez prace z in¬ nymi znanymi' w praktyce zawartosciami srodków powierzchniowo czynnych.

Elektrolit z pomieszczenia katodowego 24 zbiera sie z jednego lub kilku kanalów 1 do pojemnika 33 czystego elektrolitu i przetlacza pompa 31, czystego elektrolitu, przewodami rurowymi 36 do grzejnika , skad wraca on do pomieszczenia katodowego 24, przy czym jego czesc dostarcza sie równiez do po¬ mieszczenia anodowego 25. Opuszczajacy pomie¬ szczenie anodowe 25 elektrolit zawierajacy szlam zbiera sie w pojemniku 34 i pompa 32 przetlacza do urzadzenia filtrujacego 37, skad po usunieciu zawar¬ tych w nim czastek stalych przechodzi do pojemnika 33 czystego elektrolitu. Szlam usuwa sie z urzadze¬ nia filtrujacego 37 i zuzytkowuje zgodnie z potrze¬ bami Prad w obwodzie elektrycznym 4 doprowadza sie do bedacych w ruchu katod 2 za pomoca zestyków elektrycznych 5, zlozonych z szyny przewodzacej 15 o zmiennym przekroju i osadzonych na niej, badz lóz stykowych 13 z elementami dociskowymi 14 prze- dsnietymi do katod 2, badz przez jedna lub wiecej toczacych sie po powierzchni: katod 2 rolek 17 z ele¬ mentami dociskowymi 44.

Z przewodu rurowego 16 do zestyku 5 doprowadza sie kondensat, wode i fenie ciecze zwilzajace ii prze¬ wodzace elektrycznie, tak, ze zestyk 5 jest, w celu poprawy przewodnosci utrzymywany ,w stanie mo¬ krym, polaczenie miedzy obwodem elektrycznym 4 i poruszajacymi sie katodami 2 'moga stanowic ró¬ wniez zamocowane na nich stale styki 43, polaczone elastycznymi przewodami 18 z szyna przewodzaca , przy jej oddaleniu od obwodu elektrycznego 4.

Przy ruchu katod 2 stale styki 43 przesuwa sie okre¬ sowo.

Polaczenie elektryczne obwodu 4 z blokami mie¬ dzi i stanowia szyny 40 calkowicie lub czesciowo zmontowane wzdluz kanalu 1 i polaczone z koszami anodowymi 3. Bloki miedziowe 6 & przedzialy koszy anodowych 3 stykaja sie, lacza i nakrywaja wza¬ jemnie biorac udzial w doprowadzeniu pradu wzdluz kanalu 1 Prowadzaca szyna wzdluz kanalu 1 ma przekrój malejacy ze wzrostem odleglosci od obwo¬ du elektrycznego 4 i przy wykonaniu obudowy 20 ka¬ nalu 1 i jego kwasoodpornej wykladziny z materia¬ lów przewodzacych elektrycznie moze sluzyc do przeprowadzenia pradu wzdluz kanalu L ftoad moze takze plynac bezposrednio przez bloki miedzi 6, sku¬ tkiem stykania sie ich z szyna anodowa 40 wzdluz kanalu 1. Przy elektroekstrakcji miedzi z roztworów laczy sie nierozpuszczalne plyty anodowe 29 bezpo¬ srednio z szynami 40 przewodzacymi prad, lub przez wykladzine 20 kanalu 1 lub równoczesnie oboma sposobami Przy dlugich kanalach elektrolitycznych 1 pracujacych przy duzych natezeniach pradu i nie¬ wystarczajacym przekroju gotowych katod 2 do prze¬ noszenia i rozprowadzenia pradu wzdluz kanalu 1 stosuje sie jeden lub wiecej zestyków posrednich 5, wykonanych analogicznie do opisanego wyzej. W tym przypadku kanal 1 dzieli sie na dwa lub wiecej przedzialów 10 z oddzielnym zasilaniem i odprowa¬ dzeniem elektrolitu, w zwiazku z czym powstaje mo¬ zliwosc uwolnienia katody 2 z elektrolitu i zamon¬ towania w tych miejscach zestyków posrednich 5.

Zestyki posredntie 5 moga równiez byc stosowane w samym kanale elektrolitycznym 1, bez jego podzia¬ lu, na przedzialy 10, lecz w tym przypadku nalezy przewidziec izolacje miedzy zestykami elektryczny¬ mi 5 i koszami anodowymi 3, nie dopuszczajac do wystapienia elektaokrystaliz&cji na tych zestykach.

Nizej wymienione sa zalety sposobu i urzadzenia wedlug wynalazku. Katody otrzymuje sie w dogo¬ dnej postaci do bezposredniej dalszej przeróbki bez przetapiania. Katody, które otrzymano o przekroju kolowym moga byc przetwarzane bezposrednio w znany sposób na przewody o róznych srednicach i in¬ ne odpowiednie wyroby. Moga one równiez byc sto- sowane do wytwarzania wyrobów po przetopienia Jakosc otrzymanej miedzi elektrolitycznej jest wy¬ soka. Ma ona zwarta, gladka strukture z minimalna zawartoscia domieszek i nie zawiera substancji za¬ nieczyszczajacych jak eiektrolt lub szlam. Zawartosc miedzi wynosi co najmniej 99,9%, a normalne zawar¬ tosci wynosza 99,995%. Zawiera ona minimalne ilo¬ sci gazu; w tym równiez tlenu.

Wyroby, które wytwarza sie z miedzi elektrolity¬ cznej uzyskuja wyzsza jakosc, szczególnie .przewody uzyskiwane bezposrednio z katod maja lepsze wla¬ snosci fizyczne, w tym przewodnosc, przy dym mo¬ zliwe jest uzyskiwanie przewodników miedzianych i innych wyrobów nie zawierajacych tlenu.

Bloki miedziowe w procesie rafinacji rozpuszczaja sie calkowicie, oo ulatwia obsluge procesu i oszcze¬ dza naklady na przeróbke resztek anod na anody.

Elektroliza miedzi stanowi proces ciagly i wszy¬ stkie czynnosci obslugowe sa zmechanizowane i zau¬ tomatyzowane. Szereg znanych operacji' w obecnych sposobach i urzadzeniach do wytwarzania blach miedziowych nie wystepuje w ogóle na przyklad* uszykowanie podstaw katodowych w wannie, i wy¬ jecie gotowych katod, stwierdzanie i usuwanie zwarc itp. Mozna pracowac zarówno w ramach granic i nor¬ matywów znanych w praktyce li opisanych w litera¬ turze procesów technologicznych, jak równiez poza tymi granicami, otrzymujac dobre rezultaty tej|£ w elektrolitycznej rafinacji miedzi, jak równiez w elek¬ troekstrakcji rntiedai z roztworów. Dotyczy to zaró¬ wno zawartosci skladników elektrolitu, jak i jego temperatury.

Mozna pracowac przy dziesieciokrotnie wyzszej gestosci pradu katodowego niz wynosi przyjeta za¬ zwyczaj w praktyce, osiagajac wartosc do 3000 A/m* i okreslajac te gestosc z przeslanek ekonomicznych, glównie zuzycia energii elektrycznej.

Podczas elektrolizy na katode nie padaja zadne czastki szlamu zanieczyszczajace ja pierwiastkami — domieszkami. Szlam usuwa sie z pomieszczenia ano¬ dowego mechanicznie, bez przerywania przebiegów 45 •596 577 11 12 elektrolizy. Nie jest potrzebny specjalny oddzial ma- trycowyldo wytwarzania podstaw katod.

Proces elektrolizy biegnie zarówno przy stacjonar¬ nym pradzie stalym, jak i przy znanych w praktyce niestacjonarnych przebiegach pradu, jak prad re- wersyjny, pulsujacy i podobne, oraz przy kombina¬ cji tych przebiegów.

Sposób i urzadzenie mozna wykorzystac przy ele¬ ktrolizie innych metali kolorowych uwzgledniajac glówne zasady i specyfike konkretnego metalu. Ra¬ finacji mozna poddawac zarówno ogniowa miedz ra- fmacyjna, jak równiez miedz czarna oraz zlom mie¬ dziowy.

Urzadzenia anodowe i katodowe stwarzaja mozli¬ wosc zbierania tlenu przy elektroeikstoafccji miedzi z roztworów, który moze byc odpowiednio wykorzy¬ stany.

Sposób elektrolizy wedlug wynalazku wyjasniono w przykladach ponizej.

Przyklad I. Elektrolit dla elektrolitycznej ra¬ finacji miedzi zawiera 50 g/l miedzi i 200 g/l wolne¬ go kwasu siarkowego. Proces przebiega przy gestosdi pradu katodowego 1200 A/m*. Katoda wykonuje ru¬ chy drgajace, wibrujac poprzecznie do swej osi z cze¬ stotliwoscia 200 Hz i amplituda okolo 3 mm. Pod¬ stawami katod wchodzacymi do kaniatu sa druty miedziane o okraglym przekroju i srednicy 0,4 mm.

Katody obracaja sie wokól swej osi z predkoscia 1 obrotu na godzine. Gotowe katody na wyjsciu maja srednice 25 mm.

Przyklad II. Przy elektrolitycznej rafinacji miedzi elektrolit zawiera 25 g/l miedzi i 250 g/l wol¬ nego kwasu siarkowego. Proces przebiega z gestoscia pradu katodowego 800 A/m*. Katody wibruja po¬ przecznie do swej osi z czestotliwoscia 150 Hz i am¬ plituda okolo 3 mm. Podstawami katod na poczatku kanalu sa okragle druty miedziane o srednicy 0,6 mm, Gotowe katody maja przekrój kolowy i srednice mm. Katody obracaja sie wokól swej osi z pred¬ koscia 0,5 obrotu na godzine.

Przyklad III. Przy elektrolitycznej rafinacji miedzi elektrolit zawiera 30 g/l miedzi i 150 g/l wol¬ nego kwasu siarkowego Proces przebiega z gestoscia pradu katodowego 1000 A/mP. Katody wibruja po¬ przecznie do swej osi z czestotliwoscia 200 Hz i am¬ plituda okolo 2 mm. Podstawy katod na wejsciu ka¬ nalu stanowia okragle druty miedziane o srednicy 0,3 mm. Gotowe katody na wyjsciu kanalu maja prze¬ krój kolowy i srednice 30 mm. Katody obracaja sie wokól swej osli. z predkoscia 2 obrotów na godzine.

Przyklad IV. Przy elektrolitycznej rafinacji miedzi elektrolit zawiera 70 g/l miedzi i 100 g/l wol¬ nego kwasu siarkowego. Proces przebiega z gestoscia pradu katodowego 2000 A/m'. Katody wibruja po¬ przecznie do swej osi z czestotliwoscia 30 Hz i am¬ plituda okolo 3 mm. Podstawami katod sa okragle druty miedziane o srednlilcy 1 mm. Gotowe katody maja przekrój kolowy i srednice 25 mm. Katody obracaja sie wokól swej osi z predkoscia 2 obrotów na godzine.

Przyklad V. Przy elektrolitycznej rafinacji miedzi elektrolit zawiera 20 g/l miedzi i 200 g/l wol¬ nego kwasu siarkowego. Proces przebiega z gestoscia pradu katodowego 700 A/mP. Katody wykonuja ruchy wibracyjne o czestotliwosci 100 Hz i amplitudzie okolo 1 mm. Podstawy katod stanowia okragle dru¬ ty miedziane o srednicy 0,5 mm. Gotowe katody ma¬ ja przekrój kolowy i srednice 20 mm. Katody obra¬ caja sie wokól swej osi z predkoscia 1 obrotu na godzine.

Przyklad VI. Przy etóktrodsisIrajECji miedzi elektrolit zawiera okolo 30 g/l miedzi na wejsciu do kanalu, a na wyjsciu z kanalu okolo 15 g/l i odpo¬ wiednio kwasu siarkowego na wejsciu okolo 15 g/l a na wyjsciu okolo 40 g/L Proces przebiega przy gestosci pradu katodowego 1000 A/w?. Katody wibru¬ ja poprzecznie do swej osi z czestotliwoscia 500 Hz.

Podstawy katod stanowia okragle druty miedziane o srednicy 0,6 mm. Gotowe katody maja srednice mm. Katody obracaja sie wokól swej osi z pred¬ koscia 1 obrotu na minute.

Przyklad VII. Przy elektroekstrakcji miedzi z roztworów elektrolit zawiera na wejsciu do kanalu okolo 50 g/l miedzi, a przy wyjsciu z kanalu okolo g/l, odpowiednio na wejsciu okolo 6 g/l kwasu siarkowego, a na wyjsciu okolo 80 g/l. Proces prze¬ biega z gestoscia pradu katodowego 1500 A/m8. Ka¬ tody wibruja poprzecznie do swej osi z czestotliwo¬ scia 200 Hz. Podstawy katod stanowia okragle druty miedziane o srednicy 0,4 mm. Gotowe katody maja srednice 25 mm i kolowy przekrój. Katody obracaja sie wokól swej osi z predkoscia 0,5 obrotu na go- dztilne.

Przyklad VIII. Przy elektroekstrakcji miedzi z roztworów elektrolit zawiera na wejsciu do kanalu okolo 20 g/l miedzia a na wyjsciu z kanalu okolo g/l, odpowiednio okolo 10 g/l kwasu siarkowego na wejsciu i okolo 40 g/l na wyjsciu. Proces prze¬ biega z gestoscia pradu katodowego 700 A/m*. Ka¬ tody wibruja poprzecznie do swej osi z czestotliwo¬ scia 600 Hz. Podstawy katod stanowia okragle druty miedziane o srednicy 0,6 mm, Gotowe katody maja kolowy przekrój i srednice 25 mm. Katody obracaja sie wokól swej osi z predkoscia 1 obrotu na godzine.

Claims (11)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób elektrolizy metali kolorowych, znamien¬ ny tym, ze proces elektrolizy prowadzi sie przy roz¬ dzielonych pomieszczeniach anodowym i katodo¬ wym oraz intensywnym ruchu wzajemnym,elektro¬ litu i katod oraz postepujacym ruchu katod miedzy anodami.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamifimy tym, ze ka¬ tody wykonuja ruch obrotowy wokól swej osi.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze in¬ tensywny ruch wzajemny elektrolitu i katod uzysku¬ je sie przez wibracje katod.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze in¬ tensywny ruch wzajemny elektrolitu i katod uzy¬ skuje sie przez doprowadzenie elektrolitu do pomie- szczeniia katodowego strumieniami skierowanymi od dna ku powierzchni elektrolitu.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przez elektrolit w pomieszczeniu anodowym prze¬ puszcza sie pecherzyki gazu.

6. Urzadzenie do elektrolizy metali kolorowych, znamienne tym, ze stanowi- kanal elektrolityczny (1), wzdluz którego sa zamocowane poruszajace sie ka¬ tody (Z), umieszczone miedzy nieruchomymi koszami 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5596 577 13 14 anodowymi (3) i polaczone z obwodem pradu elek- sa ciagle, cienkie pasma metalowe o wystarczaja- trycznego (4) za pomoca poruszajacych sie na kato- cych rozmiarach dla poczatku przebiegu elektrokry- dach (2) zestyków elektrycznych (5). stalizacji metalu.

7. Urzadzenie wedlug zastrz. 6, znamienne tym, ze 12. Urzadzenie wedlug zastrz. 6, znamienne tym, anody stanowia blotki metalu umieszczone w koszach 5 ze w kanale elektrolitycznym (1) ponizej katod (2) anodowych (3), rozmieszczonych wzdluz kanalu elek- znajduje sie rura <11) z otworami (13). troiatycznego(1). 13. Urzadzenliie wedlug zastrz. 6, znamienne tym,

8. Urzadzenie wedlug zastrz. 6, znamienne tym, ze ze katody (2) sa polaczone z obwodem elektrycznym katody (2), poruszajace sie wzdluz kanalu (1) opie- (4) za pomoca elektrycznego zestyku slizgowego (5), raja sie na umieszczonych w konstrukcji podtrzymu- io który sklada sie z loza stykowego (10) i elementu do¬ jacej kosz katodowy (8) podporach (7) stanowiacych ciskowego (14) zamocowanych na szynie katodowej ciagle pasmametalowa (15).

9. Urzadzenie wedlug zastrz. 6 albo 7, znamienne 14. Urzadzenie wedlug zastrz. 6, znamienne tym, tym, ze pomieszczenia koszy anodowych (3) i koszy ze katody (2) sa polaczone z obwodem elektrycznym katodowych (8) sa oddzielone fizyczna sciana dzialo- 15 (4) za pomoca toczacych sie rolek (17), docisnietych wa (30) przepuszczajaca elektrolit i prad elektryczny, do katod elementami dociskowymi (44), zamocowa- lecz nie przepuszczajaca czastek szlamu. nymi na szynie katodowej (15).

10. Urzadzenie wedlug zastrz. 8,znamienne tym, ze 15. Urzadzenie wedlug zastrz. 6, znamienne tym, kosz katodowy (8) ma co najmniej jeden przedzial ze katody (2) sa polaczone z obwodem elektrycznym i jest polaczony z wibratorami (9). 20 (4) za pomoca mocowanych przewodzacych styków

11. Urzadzenie wedlug zastrz. 6 albo 8, znamienne (43), majacych elastyczne polaczenie (18) z szyna ka- tym> ze podstawami katodowymi (10) dla katod (2) todowa (15).96 577 F»|.2 Flg.3 J^. e x ^ tój Fig i f/0.596 577 Fi ig. 6 Fig. 7