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 dopaxwadzony 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. PL PL PL PL PL PL PL