DE10057305A1 - Kathodenblech - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kathodenblech 1a, 1b zum Einsatz bei der elektrolytischen Gewinnung von Reinmetallen, insbesondere Kupfer, in einem Elektrolysebecken. Das Kathodenblech 1a, 1b ist an seinen vertikal ausgerichteten Seitenrändern 2a, 2b jeweils mit einem durch eine genutete Profilleiste 10 gebildeten Kantenschutz 9 versehen. Dieser umgreift den Seitenrand 2a, 2b und ist hier unter Eingliederung mindestens eines in einer randseitigen Aussparung 3, 4 festlegbaren, den Schmalseiten 13 abgewandte Rückenfläche 8 aufweisenden trapezförmigen Haltekeils 5 verrastet, wobei der Kantenschutz 9 mit Widerlagerflächen 12 hinter die Rückenfläche 8 greift.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kathodenblech gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei der Raffination von Rohmetallen mit Hilfe der Elektrolyse zur Gewinnung von Reinmetallen wird das Metall in einem Elektrolysebecken aus der unreinen Anode herausgelöst und an der Kathode in reiner Form abgeschieden. Die Verunreinigun­ gen bleiben im Elektrolyten gelöst oder bilden den Anodenschlamm.

Unterschiedliche Konstruktionen von Elektrolyse-Kathoden zählen zum Stand der Technik. Diese unterscheiden sich im wesentlichen in der Auswahl der Werkstoffe bzw. der Werkstoffkombinationen von Tragschiene und Kathodenblech im Hinblick auf eine gute elektrische Leitfähigkeit zur Minimierung der Energieverluste, der me­ chanischen Stabilität und der Korrosionsbeständigkeit.

Um ein Zusammenwachsen der auf beiden Seiten des Kathodenblechs abgeschie­ denen Metallschichten über die Seitenränder hinaus zu verhindern, werden die im Elektrolysebecken vertikal ausgerichteten Seitenränder mit einer elektrisch isolieren­ den Abschirmung als Kantenschutz versehen.

Bekannt ist in diesem Zusammenhang, die Seitenränder mit Wachs zu beschichten. Nachteilig hieran ist jedoch zunächst, daß eine große Menge an Wachs erforderlich ist. Weiterhin kann es, wenn das Wachs mit verunreinigenden Partikeln durchsetzt ist, doch zu einer Brückenbildung mit dem Elektrolyten und damit zum unkontrollier­ ten Wachstum von Metallknospen kommen, wodurch die Abscheideleistung sinkt und der Betriebsablauf gestört wird. Kathodenbleche werden daher turnusmäßig gewartet und die Metallausblühungen entfernt. Hierzu ist jedes Mal eine Betriebsunterbre­ chung notwendig.

Zum Stand der Technik zählen auch Lösungen, bei denen die Seitenränder der Ka­ thodenbleche mit einem Kantenschutz aus Kunststoff versehen werden.

Die US-A-5,919,343 offenbart in diesem Zusammenhang eine Kunststoffrandleiste als Kantenschutz, welche mit Hilfe von Plastikstiften schmelzschweißtechnisch mit dem Kathodenblech verbunden wird. Bei Nichtbeachtung bestimmter konstruktiver Voraussetzungen der zu verbindenden Teile und bestimmter Schweißparameter so­ wie Fehler in der Vormontage können nicht miteinander verschmolzene fehlerhafte Verbindungsbereiche entstehen. Diese erlauben einen Elektrolytdurchgang und führen zur unkontrollierten Knospenbildung am äußeren Rand. Auch ist das Problem der örtlichen Feldlinienkonzentration an scharfkantigen Bohrungen im Kathodenblech mit ihren negativen Auswirkungen nicht behoben.

Ein Kathodenblech mit einem elektrisch isolierenden Kantenschutz aus einem elek­ trolytbeständigen Kunststoff offenbart ferner die US-A-6,017,429. Das Kantenprofil ist chemisch, vorzugsweise klebe- oder vulkanisationstechnisch mit dem Kathodenblech verbunden.

Auch bei dieser Ausführungsform ist ein inniger Verbund zwischen Kathodenblech und Kantenprofil nicht absolut sichergestellt, so daß es zum Unterwandern des Kantenprofils durch den Elektrolyten kommen kann.

Bei dem aus der US-A-5,314,600 bekannten Kathodenblech besteht der Kanten­ schutz aus Kunststoffschienen, welche die vertikalen Seitenränder des Kathoden­ blechs klammerartig einfassen. An den Seitenrändern des Kathodenblechs sind Boh­ rungen vorgesehen, in die Haltenocken eingebracht sind, über welche die Fixierung der Kunststoffschienen erfolgt.

Der Kantenschutz steht mit dem Kathodenblech in einem losen Verbund mit großem Spiel, so daß Elektrolyt leicht in den Kantenschutz eindringen kann. An den Boh­ rungsrändern im Kathodenblech und an den innen liegenden Blechschnittkanten können dann örtlich hohe Felddichten auftreten mit der Folge, daß bevorzugt an diesen Stellen ein unkontrollierter Metallaufwuchs erfolgt. Nach längerem Einsatz des Kathodenblechs im Elektrolyten kann dann der Kunststoffschutz auseinander gedrückt und beschädigt werden. Hieraus resultieren aufwendige Reparaturarbeiten oder gegebenenfalls eine komplette Erneuerung des Kantenschutzes.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein für den betrieblichen Einsatz verbessertes Kathodenblech zu schaffen mit einem Kan­ tenschutz, der eine hohe mechanische Stabilität besitzt und anwendungstechnisch vorteilhaft ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Kathodenblech gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1.

Kernpunkt der Erfindung bildet die Maßnahme, daß der Kantenschutz durch eine ge­ nutete Profilleiste gebildet ist und den Seitenrand umgreift, wobei der Kantenschutz am Seitenrand unter Eingliederung mindestens eines trapezförmigen Haltekeils ver­ rastet ist. Zu diesem Zweck ist der Haltekeil in einer randseitigen Ausnehmung fest­ gelegt und weist quer gerichtete, den Schmalseiten des Kathodenblechs abgewandte Rückenflächen auf.

Bei dem erfindungsgemäß vorgesehenen Kantenschutz erfolgt ein Formschluß zwi­ schen dem Kathodenblech und der Profilleiste mittels einer Schnappverbindung, die einen festen Formschluß der beiden Teile sicherstellt. Der Kantenschutz ist einfach im Aufbau und vorteilhaft in der Montage. Darüber hinaus gewährleistet er ein hohes Maß an Dichtheit. Unkontrollierte Metallausblühungen und ein Auseinanderdrücken des Kantenschutzes werden vermieden. Dies führt zu einer Steigerung der Anlagen­ verfügbarkeit beim Anwender. Auf eine aufwendige und teure Wachsbe- und -ent­ schichtung der Randleisten kann vollkommen verzichtet werden. Auch werden Re­ paraturzyklen beim Anwender wesentlich verlängert und somit Reparatur- und Ener­ giekosten gesenkt.

Auch eine Umrüstung vorhandener Kathodenbleche ist bei anfallenden Repara­ turarbeiten durch Austausch bzw. Umstellung des Kantenschutzsystems möglich.

Vorteilhaft herauszustellen ist auch, daß die Ausschleppverluste des Elektrolyten beim Ziehen der Kathodenbleche durch den Aufbau des Kantenschutzes sehr gering sind.

Nach den Merkmalen des Patentanspruchs 2 sind am Kantenschutz mit den Rückenflächen der Haltekeile zusammenwirkende Widerlagerflächen vorgesehen. Diese Maßnahme unterstützt wirksam die formschlüssige Schnappverbindung zwi­ schen Profilleiste und Haltekeil.

An der Schmalseite des Kathodenblechs können Halteelemente ausgebildet sein (Patentanspruch 3). Diese unterstützen die vertikale Fixierung des Kantenschutzes und verhindern ein Verrutschen. Solche Halteelemente können beispielsweise durch eine geringfügige Materialverquetschung (clinchen) an den Schmalseiten mittels ei­ nes Hammerschlags oder einer Bördelung ausgebildet sein.

Bei mehreren im Abstand zueinander angeordneten Haltekeilen können zwischen diesen Fülleisten angeordnet sein (Patentanspruch 4). Die Fülleisten sind vorzugs­ weise als Verlängerung der Haltekeile an einer Kopfseite ausgebildet. Die Fülleisten füllen den Platz zwischen den Haltekeilen aus, so daß die beim Ziehen der Katho­ denbleche nachteiligen Elektrolytausschleppverluste weiter reduziert werden können.

Möglich ist es auch, in die Haltekeile eine Längsnut einzubringen, wie dies Patentan­ spruch 5 vorsieht. Über die Längskanäle können die Räume zwischen den einzelnen Haltekeilen mit einem geeigneten Werkstoff verfüllt werden. Als Werkstoff bietet sich aushärtbarer elektrolytbeständiger Kunststoff an ebenso wie keramische Massen.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des grundsätzlichen Erfindungsgedan­ kens bestehen der Haltekeil und der Kantenschutz aus einem elektrolytbeständigen Kunststoff, wobei in den Haltekeil ein metallischer Wärmeübertrager integriert ist (Patentanspruch 6).

Diese Maßnahme erlaubt eine nachträgliche berührungslose Verbindung der Halte­ keile mit der Profilleiste. Durch eine geeignete Heizquelle, insbesondere eine induk­ tive Heizvorrichtung, kann das Material der Haltekeile und des Kantenschutzes unter Nutzung des metallischen Wärmeübertragers partiell plastifiziert werden, so daß diese miteinander verschweißen. Hiermit verbindet sich ferner der Vorteil, daß der selbsthemmende Formschluß zusätzlich gesichert werden kann, ohne daß der Kan­ tenschutz als solcher beeinträchtigt wird.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausfüh­ rungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in der Ansicht einen Ausschnitt aus einem ersten Kathodenblech;

Fig. 2 ebenfalls in der Ansicht einen Ausschnitt aus einem zweiten Kathoden­ blech;

Fig. 3 einen horizontalen Querschnitt durch den Seitenrand eines Kathoden­ blechs vor der Montage des Kantenschutzes;

Fig. 4 einen horizontalen Querschnitt durch den Seitenrand eines Kathoden­ blechs mit montiertem Kantenschutz und

Fig. 5 eine Ausführungsform eines Haltekeils in perspektivischer Darstel­ lungsweise.

In den Fig. 1 und 2 sind zwei Kathodenbleche 1a und 1b dargestellt. Die Katho­ denbleche 1a und 1b besitzen üblicherweise eine rechteckige Querschnittskonfigu­ ration. Meistens bestehen sie aus korrosionsbeständigem Edelstahl. An einer Trag­ schiene aus Kupfer hängend werden die Kathodenbleche 1a bzw. 1b zur Raffination von Rohkupfer in ein hier nicht dargestelltes Elektrolysebecken eingehängt, wobei die Enden der Tragschiene an parallel zum Elektrolysebecken verlaufenden Strom­ schienen unter Herstellung eines elektrischen Kontakts zur Anlage gelangen.

Das Kathodenblech 1a weist an seinen im Elektrolysebecken vertikal ausgerichteten Seitenrändern 2a eine Anzahl kürzerer Aussparungen 3 auf, wohingegen das Ka­ thodenblech 1b an seinem Seitenrand 2b eine Aussparung 4 in Form eines Längs­ schlitzes besitzt. Die Aussparungen 3, 4 dienen zur Aufnahme von Haltekeilen 5 (siehe hierzu Fig. 3 und 4).

Ein solcher Haltekeil 5 besitzt einen trapezförmigen Querschnitt. Von seiner Frontflä­ che 6 ausgehend erstrecken sich nach hinten schräge Keilflächen 7, die an der Rückenfläche 8 enden. In den Aussparungen 3 bzw. 4 montiert bilden die Haltekeile 5 ein Widerlager für einen Kantenschutz 9. Der Kantenschutz 9 besteht aus einer genuteten Profilleiste 10 aus Kunststoff, die mit den Haltekeilen 5 verrastet werden kann. Man erkennt in der Fig. 3, daß die Profilleiste 10 eine an die Querschnittskon­ figuration des Seitenrands 2a, 2b und des Haltekeils 5 angepaßte Längsnute 11 besitzt. In die Längsnut 11 wird das Kathodenblech 1a, 1b eingeführt (Pfeil P), bis der Kantenschutz 9 mit seinen in der Längsnut 11 ausgebildeten Widerlagerflächen 12 an den zur Ebene des Kathodenblechs 1a, 1b quer gerichteten, der Schmalseite 13 des Kathodenblechs 1a, 1b abgewandten Rückenflächen 8 der Haltekeile 5 rastend zum Eingriff. Auf diese Weise wird eine formschlüssige Schnappverbindung des Kantenschutzes 9 am Kathodenblech 1a, 1b hergestellt.

Zur Vermeidung von Rißbildungen infolge der Zug-Druck-Beanspruchung bei der Montage des Kantenschutzes 9 sind im Nutgrund 14 der Profilleiste 10 in den Eckbe­ reichen Längsausnehmungen 15 vorgesehen.

An der Schmalseite 13 eines Kathodenblechs 1a, 1b können geometrische Halteele­ mente 16 vorgesehen sein. Diese sind in der Fig. 4 andeutungsweise dargestellt. Die Halteelemente 16 bilden einen mechanischen Widerstand und sind durch eine geringfügige Materialverquetschung an der Schmalseite 13 ausgebildet. Die Halte­ elemente 16 verbinden den Kantenschutz 9 in zwei Ebenen formschlüssig und fest mit dem Kathodenblech 1a, 1b. Ein vertikales Abrutschen wird vermieden.

In der Fig. 5 ist ein Haltekeil 17 dargestellt, an den einstückig in seiner Längser­ streckung dreieckförmige Fülleisten 18 angegliedert sind. Ansonsten entspricht der Haltekeil 17 konfigurativ der zuvor beschriebenen Bauart des Haltekeils 5, so daß einander entsprechende Bauteilkomponenten die gleichen Bezugszeichen tragen. Die Füllleisten 18 nehmen den Raum zwischen zwei in einem Kathodenblech 1a mit Abstand zueinander angeordneten Haltekeilen 17 ein, so daß der dort vorhandene Hohlraum ausgefüllt ist. Infolge dessen kann sich hier kein Elektrolyt ansammeln, was beim Ziehen der Kathodenbleche 1a die Ausschleppverluste an Elektrolyt redu­ ziert.

Alternativ kann in den Haltekeilen 5 aber auch ein Längskanal 19 vorhanden sein, wie er in der Fig. 4 andeutungsweise dargestellt ist. Über einen solchen Längskanal 19 kann eine Füllmasse, beispielsweise aushärtbarer Kunststoff oder eine Kera­ mikmasse in die zwischen zwei Haltekeilen 5 vorhandenen Räume gebracht werden, so daß diese Vollständig ausgefüllt sind.

Mit 20 ist in der Fig. 5 ferner ein metallischer Wärmeübertrager im Haltekeil 17 ge­ kennzeichnet. Auch in den Fülleisten 18 ist der metallische Wärmeübertrager 20 vorgesehen. Der Haltekeil 17 und die Fülleisten 18 bestehen aus einem ther­ moplastischen Kunststoff, ebenso der zum Einsatz gelangende Kantenschutz 9. Mit Hilfe einer induktiven Heizvorrichtung wird der im Haltekeil 17 und in den Fülleisten 18 vorgesehene Wärmeübertrager 20 erhitzt, wodurch das umgebende Material von Haltekeil 17, Fülleisten 18 und Kantenschutz 9 plastifiziert wird und miteinander ver­ schmilzt. Nach Erkalten der Schmelze ist ein selbsthemmender und fluiddichter Formschluß von Kantenschutz 9 und Haltekeil 17 bzw. Fülleiste 18 gewährleistet.

Bezugszeichenaufstellung

1

a Kathodenblech

1

b Kathodenblech

2

a Seitenrand

2

b Seitenrand

3

Aussparung

4

Aussparung

5

Haltekeil

6

Frontfläche

7

Keilfläche

8

Rückenfläche

9

Kantenschutz

10

Profilleiste

11

Längsnut

12

Widerlagerfläche

13

Schmalseite

14

Nutgrund

15

Längsausnehmung

16

Halteelement

17

Haltekeil

18

Fülleiste

19

Längskanal

20

Wärmeübertrager
P Pfeil

Claims (6)

1. Kathodenblech zum Einsatz bei der elektrolytischen Gewinnung von Reinmetallen, insbesondere Kupfer, in einem Elektrolysebecken, welches an seinen vertikal ausgerichteten Seitenrändern (2a, 2b) jeweils mit einem durch eine genutete Pro­ filleiste (10) gebildeten Kantenschutz (9) versehen ist, der den Seitenrand (2a, 2b) umgreift und an diesem unter Eingliederung mindestens eines in einer randseiti­ gen Aussparung (3, 4) festlegbaren, den Schmalseiten (13) abgewandte Rücken­ flächen (8) aufweisenden trapezförmigen Haltekeils (5, 17) verrastet ist.

2. Kathodenblech nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Kan­ tenschutz (9) mit den Rückenflächen (8) zusammenwirkende Widerlagerflächen (12) vorgesehen sind.

3. Kathodenblech nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schmalseite (13) Halteelemente (16) ausgebildet sind.

4. Kathodenblech nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen zwei im Abstand zueinander angeordneten Haltekeile (17) Fülleisten (18) angeordnet sind.

5. Kathodenblech nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Haltekeil (5) einen Längskanal (19) aufweist.

6. Kathodenblech nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Haltekeil (17) und der Kantenschutz (9) aus einem elektrolytbestän­ digen Kunststoff bestehen und in den Haltekeil (17) ein metallischer Wärmeüber­ trager (20) integriert ist.