RU2712167C9

RU2712167C9 - Electrode head for electrolysis installation

Info

Publication number: RU2712167C9
Application number: RU2018133571A
Authority: RU
Inventors: Ивес ЛЕФЕВРЕ
Original assignee: Ивес ЛЕФЕВРЕ
Priority date: 2016-02-24
Filing date: 2016-02-24
Publication date: 2021-10-20
Also published as: EP3470550A1; EP3470550C0; WO2017144737A1; RU2712167C1; EP3470550B1; EP3470550A4; MX2017000940A

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to an electrode head for an electrolysis installation comprising an electrode rod to which an electrode can be attached; loading facilities of head attached to rod for movement of head attached to electrode by means of crane of plant; it differs from known designs in that it comprises coating on rod with varying thickness in rod longitudinal direction to ensure stopping or adjustment of loading facilities and/or additional element. Invention also relates to an electrode unit.

EFFECT: disclosed electrode head provides safe fixation of loading facility or other additional element on electrolysis rod without necessity to use additional methods of fastening, such as welding.

10 cl, 3 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ И ЗАДАЧА ИЗОБРЕТЕНИЯTECHNICAL FIELD AND OBJECT OF THE INVENTION

Электролизные установки включают в себя электролизеры с парами электродов, катодом и анодом, и резервуар с раствором, в который погружаются электроды, постоянно действующая разность электрических напряжений которых позволяет осуществить электролиз. В результате электролиза из солей раствора на катоде можно получить в осажденном виде такие металлы, как, например, цинк, медь, никель-кадмий или кобальт.Electrolysis installations include electrolyzers with pairs of electrodes, a cathode and an anode, and a reservoir with a solution into which the electrodes are immersed, the constant voltage difference of which allows electrolysis. As a result of electrolysis, metals such as, for example, zinc, copper, nickel-cadmium or cobalt, can be obtained in a precipitated form from the salts of the solution at the cathode.

В отличие от процессов электролиза, проводимых за счет электролитической очистки, при использовании метода электролитического осаждения анод по существу не подвергается растворению во время электролиза, обеспечивая поверхность для прохождения реакции анодного окисления. В таких процессах обычно используется свинцовый анод, но могут использоваться и другие типы сплавов, например титан.In contrast to electrolysis processes carried out by electrolytic purification, with the electrolytic deposition method, the anode does not substantially dissolve during electrolysis, providing a surface for the anodic oxidation reaction to proceed. These processes typically use a lead anode, but other types of alloys such as titanium can be used.

Обычно электроды имеют форму пластин, расположенных рядами в резервуаре таким образом, чтобы аноды и катоды чередовались, а электролизеры электрически связаны последовательным соединением. Для обеспечения электрического соединения между электродами во время электролиза каждый электрод фиксируется с помощью электродной головки. Электродная головка содержит электродный стержень, выполненный из электропроводящего материала, обычно меди, и во время электролиза фиксирует электрод в резервуаре в вертикальном и параллельном стержню положении. Аналогично, каждый стержень выполнен с возможностью примыкания к электрическому контакту на эквипотенциальных направляющих, обычно из меди, которые простираются до боковых сторон резервуара в направлении, перпендикулярном электродам. Электродный блок содержит узел электрода и электродную головку. Для повышения производительности установки без риска короткого замыкания электродные блоки располагаются в резервуаре как можно ближе друг к другу. В некоторых случаях электродная головка может содержать погрузочное средство, например, в виде крюков или захватывающих приспособлений, облегчающих процесс извлечения электрода из резервуара, его установки в резервуар или транспортировки с помощью погрузчика или мостового крана установки. В патенте ЕР 1482906 раскрывается данный тип конфигурации элементов в электролизной установке.Typically, the electrodes are in the form of plates arranged in rows in the tank so that the anodes and cathodes alternate and the cells are electrically connected in series. To provide an electrical connection between the electrodes during electrolysis, each electrode is fixed with an electrode head. The electrode head contains an electrode rod made of an electrically conductive material, usually copper, and during electrolysis fixes the electrode in the reservoir in a vertical and parallel position to the rod. Likewise, each rod is configured to abut an electrical contact on equipotential guides, usually copper, which extend to the sides of the reservoir in a direction perpendicular to the electrodes. The electrode assembly contains an electrode assembly and an electrode head. To increase the productivity of the installation without the risk of short circuits, the electrode blocks are located in the tank as close to each other as possible. In some cases, the electrode head may include loading means, for example, in the form of hooks or gripping devices, to facilitate the process of removing the electrode from the reservoir, placing it in the reservoir, or transporting it using a forklift or overhead crane of the installation. EP 1482906 discloses this type of cell configuration in an electrolysis plant.

Настоящее изобретение относится к электродной головке для электролизной установки описанного в предыдущем абзаце типа. Изобретение особенно применимо к анодам электролизных установок, работающих за счет электролитической очистки, в частности для электролиза цинка.The present invention relates to an electrode head for an electrolysis plant of the type described in the previous paragraph. The invention is particularly applicable to the anodes of electrolysis plants operating by electrolytic refining, in particular for the electrolysis of zinc.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY

В публикации заявки на патент WO 2013/150163 описывается анодная головка для установки электролиза цинка. Как описано в настоящей публикации, обычно на электролизный стержень анодной головки наносится покрытие против коррозии из-за кислотного тумана, образующегося, в частности, при электролизе методом электролитической очистки, особенно в процессах электролиза цинка методом электролитической очистки. В этой публикации раскрываются погрузочное средство анодной головки, выполненное из композитного материала и прикрепленное к электролизному стержню посредством элементов запрессовки. Недостатком этой анодной головки является то, что крепление погрузочного средства анодной головки к электролизному стержню требует использования дополнительных фиксирующих средств, таких как нанесение дополнительного сварного шва для обеспечения крепления. Однако при сварке возникают проблемы концентрации напряжений и снижения антикоррозионных свойств, что может привести к повреждению крепления, например, из-за усталости, поскольку во время нормальной работы установки или при проведении работ по техническому обслуживанию электродные блоки подвергаются циклам загрузки и разгрузки, например для сбора металла, осажденного на катодах, в установках электролитической очистки, что снижает производительность или срок службы установки.Patent Application Publication WO 2013/150163 describes an anode head for a zinc electrolysis plant. As described in this publication, usually the electrolysis rod of the anode head is coated against corrosion due to acid mist generated in particular by electrolysis by electrolytic refining, especially in zinc electrolysis processes by electrolytic refining. This publication discloses an anode head loading means made of a composite material and attached to the electrolysis rod by means of press fit elements. The disadvantage of this anode head is that the attachment of the anode head loading means to the electrolysis rod requires additional fixing means, such as applying an additional weld to provide attachment. Welding, however, presents stress concentration and corrosion problems that can lead to damage to the fastener, for example due to fatigue, as electrode blocks are subjected to loading and unloading cycles during normal operation of the installation or during maintenance work, such as for collecting metal deposited on the cathodes in electrolytic treatment plants, which reduces the productivity or service life of the plant.

Следовательно, задачей настоящего изобретения является создание электродной головки, обеспечивающей безопасное закрепление погрузочного средства или другого дополнительного элемента на электролизном стержне, а именно без необходимости использования дополнительных способов крепления, таких как сварка.Therefore, it is an object of the present invention to provide an electrode head that allows the loading device or other additional element to be securely fastened to the electrolysis rod, namely without the need for additional fastening methods such as welding.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯCARRYING OUT THE INVENTION

В настоящем изобретении предлагается электродная головка для электролизной установки в соответствии с п. 1 и приведенными ниже пояснениями. При этом зависимые пункты формулы изобретения отражают предпочтительные варианты осуществления, описание которых дается ниже.The present invention provides an electrode head for an electrolysis plant in accordance with claim 1 and the explanations below. In this case, the dependent claims reflect preferred embodiments, the description of which is given below.

Электродная головка, описанная в изобретении, в отличие от известных на уровне техники, содержит покрытие на электролизном стержне с изменяющейся по его длине толщиной, причем упомянутая изменяющаяся толщина обеспечивает остановку или регулировку формы погрузочного средства и/или другого дополнительного элемента. Остановка или регулировка формы, обеспечиваемые изменяющейся толщиной покрытия, позволяют осуществлять одностороннюю или двустороннюю фиксацию в продольном направлении электролизного стержня.The electrode head described in the invention, in contrast to those known in the prior art, contains a coating on the electrolysis rod with a thickness varying along its length, and said varying thickness provides for stopping or adjusting the shape of the loading device and / or other additional element. The stopping or adjustment of the shape, provided by the varying thickness of the coating, allows one-sided or two-sided fixation in the longitudinal direction of the electrolysis rod.

Изобретение позволяет достичь надежной фиксации погрузочного средства, а также других дополнительных элементов, способных обеспечить дополнительные технические характеристики. Этими дополнительными элементами могут быть, например, датчики состояния электрода или устройства РЧИ (устройства радиочастотной идентификации), позволяющие определять параметры конкретного электрода, тем самым повышая возможность контроля данного электрода в установке.The invention makes it possible to achieve reliable fixation of the loading device, as well as other additional elements capable of providing additional technical characteristics. These additional elements can be, for example, electrode state sensors or RFID (radio frequency identification) devices that allow determining the parameters of a specific electrode, thereby increasing the ability to monitor this electrode in the installation.

Фиксация крепежных элементов погрузочного средства и/или дополнительных элементов на электролизном стержне позволяет предотвратить или избежать какого-либо смещения погрузочного средства или дополнительных элементов без необходимости использования дополнительных крепежных средств. Аналогичным образом, может быть устранена или уменьшена необходимость использования сварки, подверженной коррозии, что уменьшает или устраняет риск повреждения электродных узлов, например, из-за расслаивания электродной пластины, особенно во время погрузочно-разгрузочных операций или транспортировки электродных блоков, и, следовательно, продлевает срок службы установки. Более надежное крепление обеспечивает более безопасную и надежную работу установки во время погрузочно-разгрузочных операций или транспортировки электродных блоков.The fixing of the loading means and / or additional members on the electrolysis rod prevents or avoids any displacement of the loading means or additional members without the need for additional fastening means. Likewise, the need for corrosive welding can be eliminated or reduced, which reduces or eliminates the risk of damage to electrode assemblies, for example, due to delamination of the electrode plate, especially during handling or transport of electrode assemblies, and therefore prolongs service life of the installation. More reliable fastening ensures safer and more reliable operation of the unit during loading and unloading operations or transporting the electrode blocks.

С другой стороны, изобретение также обеспечивает преимущество, заключающееся в обеспечении крепления нескольких типов погрузочных средств, в том числе съемных, что увеличивает конструкционные возможности электролизного стержня.On the other hand, the invention also provides the advantage of providing fastening of several types of loading means, including removable ones, which increases the structural possibilities of the electrolysis rod.

Настоящее изобретение также предполагает, что покрытие имеет различную толщину в поперечном направлении стержня для обеспечения остановки или регулировки формы погрузочного средства и/или дополнительного элемента, например, за счет создания полости для покрытия. Таким образом, может быть обеспечена более надежная фиксация погрузочных средств или дополнительных элементов, таких как устройства РЧИ.The present invention also contemplates that the coating has different thicknesses in the transverse direction of the rod to allow stopping or adjusting the shape of the loading vehicle and / or additional element, for example by creating a cavity for the coating. In this way, a more secure fixation of loading aids or additional items such as RFID devices can be provided.

Различную толщину можно получить с помощью обычного или накладного формования стержня и, в некоторых случаях, последующей обработки его толщины. Обработка посредством устройства ЧПУ позволяет адаптировать толщину к требуемым допускам на регулировку.Various thicknesses can be obtained by conventional or overhead molding of the core and, in some cases, subsequent processing of its thickness. CNC machining allows the thickness to be adapted to the required adjustment tolerances.

Изобретение также предполагает, что упомянутая регулировка формы, обеспечиваемая различной толщиной покрытия, выполняется с затягиванием, например, путем регулировки периметров элементов, которые должны крепиться друг к другу, по форме или размеру, что также позволяет повысить безопасность крепления.The invention also contemplates that the said adjustment of the shape, provided by the different thickness of the coating, is carried out by tightening, for example by adjusting the perimeters of the elements to be fastened to each other in shape or size, which also makes the fastening safer.

Форма изменяющейся толщины будет зависеть от формы фиксируемых элементов и типа требуемого крепления, например, крепление может быть съемным. В частности, форма по толщине может быть выполнена с возможностью переменного градиента, например, в продольном или поперечном направлении стержня.The shape of the varying thickness will depend on the shape of the elements to be fixed and the type of attachment required, for example, the attachment may be removable. In particular, the shape in thickness can be configured with a variable gradient, for example, in the longitudinal or transverse direction of the rod.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения покрытие различной толщины выполнено с возможностью защиты стержня от коррозии из-за кислотного тумана. То есть, обычное покрытие можно использовать таким образом, чтобы при различной толщине оно также выполняло функцию крепления погрузочного средства или дополнительных элементов, что, следовательно, обеспечивает экономию материалов и снижение издержек при производстве электродной головки, поскольку покрытие используется как для защиты электролизного стержня от коррозии, так и для повышения надежности фиксации. Также покрытие также может быть соединено с электродом посредством сварки, например, за счет использования для покрытия и электрода одного и того же материала.In a preferred embodiment of the invention, the coating of varying thicknesses is configured to protect the rod from acid mist corrosion. That is, the conventional coating can be used in such a way that, with different thicknesses, it also serves as an attachment for the loading vehicle or additional elements, which therefore saves materials and costs in the production of the electrode head, since the coating is used both to protect the electrolysis rod from corrosion. and to improve the reliability of fixation. Also, the coating can also be connected to the electrode by welding, for example, by using the same material for the coating and the electrode.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения покрытие различной толщины может быть, по меньшей мере частично, нанесено между стержнем и погрузочным средством. Это позволяет устранить потери, связанные с утечкой электрического тока между стержнем и погрузочным средством, или с градиентами плотности электрического тока в стержне, которые существовали бы, если бы контакт был прямым или, если бы сварка с целью крепления проводилась непосредственно между стержнем и погрузочным средством, что повышает срок службы электродного блока, а также производительность установки. Также устраняется необходимость электрической изоляции погрузочного средства, что повышает безопасность установки.In a preferred embodiment of the invention, a coating of varying thickness can be at least partially applied between the rod and the loading device. This eliminates the losses associated with the leakage of electric current between the bar and the loading device, or with the gradients of the electric current density in the bar, which would exist if the contact were direct or if welding for the purpose of fastening was carried out directly between the bar and the loading device. which increases the service life of the electrode unit, as well as the productivity of the installation. It also eliminates the need to electrically isolate the loading vehicle, which increases the safety of the installation.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения или в качестве дополнения к конструкции, описанной в предыдущем абзаце, погрузочное средство покрывается или, по меньшей мере, частично заливается покрытием различной толщины, что позволяет дополнительно повысить надежность фиксации за счет увеличения поверхности, осуществляющей регулировку или удержание элементов, подлежащих фиксации. Это может быть достигнуто, например, посредством накладного формования узла.In accordance with another embodiment of the invention, or as a supplement to the structure described in the previous paragraph, the loading device is covered or at least partially filled with a coating of various thicknesses, which makes it possible to further increase the reliability of fixation by increasing the surface for adjusting or holding the elements. to be fixed. This can be achieved, for example, by over-molding the assembly.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

На фиг. 1 представлен вид в перспективе примерного варианта осуществления электродной головки в соответствии с настоящим изобретением.FIG. 1 is a perspective view of an exemplary embodiment of an electrode head in accordance with the present invention.

На фиг. 2а представлено поперечное сечение второго примерного варианта осуществления части электродного блока и соответствующей электродной головки в соответствии с настоящим изобретением.FIG. 2a is a cross-sectional view of a second exemplary embodiment of a portion of an electrode unit and a corresponding electrode head in accordance with the present invention.

На фиг. 2b представлено поперечное сечение третьего примерного варианта осуществления части электродного блока и соответствующей электродной головки в соответствии с настоящим изобретением.FIG. 2b is a cross-sectional view of a third exemplary embodiment of a portion of an electrode unit and a corresponding electrode head in accordance with the present invention.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENT

На фиг. 1 показан вариант осуществления электродной головки 1 в соответствии с настоящим изобретением с двумя погрузочными средствами 21, установленными в покрытии 13 электродного стержня 11, и дополнительным элементом 31, располагающимся в центре электродной головки 1, который является устройством радиочастотной идентификации или РЧИ, заключенным в покрытие 13.FIG. 1 shows an embodiment of an electrode head 1 in accordance with the present invention with two loading means 21 installed in the cover 13 of the electrode rod 11 and an additional element 31 located in the center of the electrode head 1, which is an RFID or RFID device enclosed in a cover 13 ...

Погрузочные средства расположены по одному на каждом конце электродной головки 1, и их верхняя часть имеет форму выступа 211, который проходит параллельно стержню 11 к его наружной части. Эти выступы 211 выполняют роль крюков для захвата электродного блока с помощью погрузчика или мостового крана электролизной установки.Loading means are located one at each end of the electrode head 1, and their upper part is in the form of a projection 211 that runs parallel to the rod 11 towards its outer part. These protrusions 211 act as hooks for gripping the electrode unit with a forklift or an electrolysis plant overhead crane.

На фиг. 2а и 2b приведено детализированное поперечное сечение электродного блока, расположенного вокруг погрузочных средств 21, демонстрирующее два разных варианта осуществления изобретения. На фиг. 2а покрытие 13 различной толщины нанесено между погрузочным средством 21 и стержнем 11 в продольном направлении стержня 11. На фиг. 2b покрытие 13 различной толщины нанесено дополнительно, частично покрывая погрузочное средство 21, то есть погрузочное средство встроено в покрытие 13 различной толщины.FIG. 2a and 2b are detailed cross-sectional views of an electrode assembly located around the loading means 21, showing two different embodiments of the invention. FIG. 2a, a coating 13 of various thicknesses is applied between the loading means 21 and the rod 11 in the longitudinal direction of the rod 11. In FIG. 2b, a coating 13 of different thicknesses is additionally applied, partially covering the loading means 21, that is, the loading means is embedded in the coating 13 of different thicknesses.

Электрод 12 имеет форму пластины, например, свинцового анода, который может использоваться в установке для электролиза цинка методом электролитической очистки.The electrode 12 is in the form of a plate, such as a lead anode, which can be used in an electrolytic zinc electrolysis plant.

Покрытие 13 наносится на всю поверхность стержня 11, за исключением области контакта с эквипотенциальными направляющими на концах стержня. Покрытие 13 может быть изготовлено из того же материала, что и электрод, например свинцового сплава, имеющего такой же состав, что и свинцовый анод. Покрытие 13 защищает стержень 11 от коррозии из-за кислотного тумана и облегчает прохождение электрического тока по всей электродной пластине 12. Электродная пластина 12 может быть прикреплена к покрытию 13 посредством сварки покрытия 13 с электродной пластиной 12.The coating 13 is applied to the entire surface of the rod 11, except for the area of contact with the equipotential guides at the ends of the rod. The coating 13 can be made of the same material as the electrode, for example a lead alloy having the same composition as the lead anode. The cover 13 protects the rod 11 from acid mist corrosion and facilitates the passage of electric current over the entire electrode plate 12. The electrode plate 12 can be attached to the cover 13 by welding the cover 13 to the electrode plate 12.

Погрузочные средства 21 могут быть выполнены из нержавеющей стали стандартной конфигурации.Loading means 21 can be made of stainless steel in a standard configuration.

Claims

1. An electrode head for an electrolysis plant containing an electrode rod (11) to which an electrode (12) can be attached; loading means (21, 211) of the head (1) attached to the rod for moving the head attached to the electrode using the installation crane; characterized in that it contains a coating (13) on the rod with varying thickness in the longitudinal direction of the rod in order to ensure stopping or adjustment of the loading means and / or an additional element (31).

2. The electrode head according to claim. 1, characterized in that the coating has a different thickness in the transverse direction of the rod to stop or adjust the loading device and / or additional element.

3. The electrode head according to claim 1, characterized in that the adjustment of the loading means (21, 211) is carried out by fixing them in the coating (13) of various thicknesses.

4. An electrode head according to claim 1, characterized in that the loading means (21, 211) and the coating (13) of different thicknesses are set by means of adjustment.

5. The electrode head according to claim. 1, characterized in that the coating is designed to protect the rod from corrosion due to acid mist.

6. An electrode head according to claim 1, wherein the coating can be at least partially applied between the rod and the loading means.

7. The electrode head according to one of paragraphs. 1-5, characterized in that the loading means are at least partially coated.

8. The electrode head according to one of paragraphs. 1-6, characterized in that the loading equipment is made of stainless steel.

9. The electrode head according to claim 1, wherein the additional element is a radio frequency identification or RFID device.

10. The electrode unit containing the electrode head according to PP. 1-9 and an electrode attached to the electrode rod.