Verfahren und Vorrichtung zum elektrolytischen Abscheiden von Metallen, insbesondere Kupfer

Abstract

 Bei einem Verfahren zum elektrolytischen Abscheiden von Metallen, etwa Kupfer, bei dem zu Beginn der elektrolytischen Abscheidung Kathodenbleche, insbesondere dünne Startkathodenbleche, zwischen Anoden in einen Elektrolyten eingesetzt werden, werden die Kathodenbleche im Elektrolyt räumlich fixiert. Durch die räumliche Fixierung im Gegensatz zur bekannten Linienfixierung durch Einspannen der Kanten wird erreicht, daß auch eine dünne Kathode keine Bewegung ausführen kann, die ein Anliegen von Teilen der Kathode an die Anode zur Folge hätte. Dabei ist vorgesehen, daß die räumliche Fixierung durch eine Festlegung einzelner Punkte oder kleiner Bereiche der Kathodenfläche erfolgt.
In Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Fixierung der Kathodenbleche (8) durch eine mittelbare Abstützung der Kathodenbleche (8) an den Anoden (12) erfolgt. Zur Abstützung dienen Fixierungselemente (6,7) zwischen Anode und Kathode. Sie bilden zusammen mit Halte-elementen (14) Fixierungsvorrichtungen. Die Fixierungsvorrichtungen werden nach dem Abscheiden einer vorherbestimmten Metallschichtdicke, die ein selbstständiges Stehen der Kathode (8) garantiert, entfernt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrolytischen Abscheiden von Metallen, insbesondere Kupfer, bei dem zu Beginn der elektrolytischen Abscheidung Kathodenbleche, insbesondere dünne Startkathodenbleche, zwischen Anoden in den Elektrolyten eingesetzt werden.

[0002] Bei der elektrolytischen Raffination und Gewinnung von Metallen, insbesondere von.Kupfer, werden in Elektrolytbäder eine große Zahl von Anoden und Kathoden in Plattenform oder Blechform eingesetzt, damit sich das Metall auf den Kathodenblechen oder -platten abscheiden kann. Um die Abscheideleistung zu erhöhen, werden die Anoden und Kathoden so nah wie möglich aneinander angeordnet. Bekannterweise kommt es wegen der geringen Abstände zwischen Anode und Kathode von Zeit zu Zeit zu Kurzschlüssen zwischen Anode und Kathode, die die Stromausbeute verringern und die Abscheideleistung sinken lassen.

[0003] Um Kurzschlüsse zu verhindern, ist es z.B. aus der Deutschen Offenlegungsschrift 25 08 094 bekannt, die Kathodenbleche an ihren Rändern in Halterungen aus nicht metallischem Material zu führen. Der Investitionsaufwand, der sich durch diese Halterungen ergibt, ist jedoch beträchtlich. Außerdem nehmen die Randzonen, die abgedeckt sind, an der Abscheidung nicht teil.

[0004] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Elektrolyseverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, das den bei der bekannten Halterung notwendigen Aufwand erheblich verringert, die Ausnutzung der gesamten Kathodenfläche erlaubt und darüber hinaus insbesondere für dünne Kathodenbleche geeignet ist, die z.B. dadurch erhalten werden, daß eine auf einem Mutterblech ebenfalls elektrolytisch abgeschiedene dünne Schicht, die anschließend von dem Mutterblech abgezogen wurde, als Kathodenblech verwendet wird. Dabei sollen die Raum - Zeit Ausbeute und die Stromausbeute erhöht sowie der Energieverbrauch verringert werden.

[0005] Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kathodenbleche im Elektrolyt räumlich fixiert werden. Durch die räumliche Fixierung im Gegensatz zur bekannten Linienfixierung durch Einspannen der Kanten wird erreicht, daß auch eine dünne Kathode keine Bewegung ausführen kann, die ein Anliegen von Teilen der Kathode an die Anode zur Folge hätte. Auf diese Weise wird die Sicherheit des Elektrolyseverfahrens so erheblich gesteigert, daß auf eine fortwährende Überwachung des Elektrolysevorgangs auf Kurzschlüsse verzichtet werden kann. Die Stromausbeute steigt, die Anodenrestmenge sinkt.

[0006] In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die räumliche Fixierung durch eine Festlegung einzelner Punkte oder kleiner Bereiche der Kathodenfläche erfolgt. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, daß der Aufwand gegenüber einer vollständigen räumlichen Fixierung, z.B. durch ein Gitter, erheblich gesenkt werden kann.

[0007] Überraschenderweise hat sich dabei herausgestellt, daß die Anzahl der Fixierungspunkte oder -bereiche sehr klein sein kann, ohne daß der gewünschte Effekt der ausreichenden räumlichen Fixierung verloren geht.

[0008] In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Fixierung der Kathodenbleche durch eine mittelbare Abstützung der Kathodenbleche an den Anoden erfolgt. Durch diese Ausbildung kann vorteilhaft auf ein in horizontaler Richtung starres System für die Fixierung verzichtet werden, da die Abstützung in Verzugsrichtung, d.h. senkrecht zu den Kathodenflächen, von den stabilen Anoden vorgenommen wird. Es muß lediglich noch eine vertikale Festlegung der Fixierungspunkte zwischen den Anoden und Kathoden erfolgen. Eine seitliche Fixierung der Kathodenbleche ist überflüssig.

[0009] In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Fixierungspunkte oder -bereiche auf den beiden Kathodenblechseiten ungleich verteilt sind. Hierdurch kann vorteilhaft die Zahl der Fixierungspunkte weiter verringert werden. Die ungleiche Verteilung ist dadurch möglich, daß sich überraschenderweise gezeigt hat, daß die Tendenz der Kathodenbleche, sich auszubeulen oder zu bewegen, bei allen Kathodenblechen, die nach der gleichen Herstellungsmethode hergestellt worden sind, gleich ist. Dies ist insbesondere der Fall, wenn kostensparend auf einen genauen Richtvorgang nach der Herstellung der Kathodenbleche verzichtet wird, diese also weitestgehend im Rohzustand belassen werden.

[0010] Es ist weiterhin vorgesehen, daß die Fixierungspunkte oder Bereiche auf den einzelnen Kathodenblechseiten unsymmetrisch verteilt sind. Hierdurch wird vorteilhaft der Tatsache Rechnung getragen, daß die Kathodenbleche an ihrer Oberseite über Ohrenbänder und Haltestangen bereits gegenüber den Anoden genügend fixiert sind. Es genügt beispielsweise, wenn die zur Ausbeulung neigende Seite eines Kathodenbleches mit einer bis drei Fixierungen im mittleren Bereich und die gegenüberliegende Seite etwa an der Unterkante mit zwei Fixierungen versehen wird. Diese ungleichen und unsymmetrischen Fixierungen ergeben im Zusammenwirken mit der Tendenz der Kathodenbleche, sich nur nach einer Richtung zu bewegen, eine überraschenderweise trotz der Einfachheit ausreichende, sehr kostensparende räumliche Fixierung, die verhindert, daß sich die Kathoden und Anoden berühren können.

[0011] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Lage der Fixierungspunkte oder -bereiche während des Abscheidungsprozesses geändert wird. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, daß es nicht zu einem Einwachsen der Fixierungselemente in die sich abscheidende Schicht kommen kann. Es genügt bereits eine relativ geringfügige Lageänderung, insbesondere wenn weitgehend punktförmig anliegende Fixierungselemente verwendet werden, um auch während einer längeren Fixierungszeit das Entstehen von Vertiefungen zu verhindern und ein Einwachsen der Fixierungselemente zu vermeiden. Der zeitliche Abstand von einer Lageänderung zur anderen kann groß sein.

[0012] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Veränderung der Lage der Fixierungspunkte oder

[0013] -bereiche nach vorherbestimmtem Rythmus geschieht. Durch diese Maßnahme kann die Veränderung der Lage der Fixierungspunkte den jeweiligen betrieblichen Erfordernissen besonders günstig angepaßt werden. Insbesondere werden so zu große Zeitintervalle vermieden.

[0014] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Fixierung nach vorherbestimmter Zeit entsprechend dem Abscheiden einer vorher bestimmten Metallschichtdicke aufgehoben wird. Es hat sich gezeigt, daß es möglich ist, nach einer gewissen Zeit die Fixierung der Kathodenbleche aufzuheben, ohne daß es zu einem Verzug der Kathodenbleche kommt. Auf diese Weise ist es vorteilhaft möglich, die Zahl der in einer Elektrolyse einzusetzenden Fixierungsvorrichtungen herabzusetzen und so die Investitionskosten zu senken.

[0015] In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Fixierung am Tag nach ihrem Beginn, vorzugsweise 24 Stunden nach dem Beginn, oder nach einem Vielfachen von 24 Stunden, beendet wird. Völlig überraschend hat sich herausgestellt, daß die Kathodenbleche bereits am Tag nach dem Start der Elektrolyse, speziell nach 24 Stunden Abscheidungszeit, eine Steifigkeit aufweisen, die einen Verzug ausreichend verhindert, obwohl sie mechanisch noch ohne weiteres bewegt und gebeult werden können. Bereits nach 24 Stunden stehen die Elektroden bei normalen Stromstärken, z.B. bei 180 - 200 A/m² und normaler Elektrolyttemperatur, z.B. 60° C, ausreichend. Sollte mit geringeren Stromstärken oder ungünstigeren Temperaturen gearbeitet werden, genügt zumeist eine Abscheidungszeit von 2 Tagen, um eine genügende Steifheit der Kathodenbleche zu erreichen. Der Tagesrythmus ist dabei besonders vorteilhaft, da so die in Zusammenhang mit der Fixierung anfallenden Arbeiten einer besonders geeigneten Schicht, z.B. der Morgenschicht, übertragen werden können. Das Aufheben der Fixierung schon nach 24 Stunden oder bei Erreichen einer entsprechenden Abscheidedicke hat noch den weiteren Vorteil, daß auf eine Änderung der Lage der Fixierungspunkte während dieser relativ zur Länge der Anodenreise kurzen Zeit verzichtet werden kann. Insgesamt ergibt sich ein sehr einfaches und praktikables Verfahren zum elektrolytischen Abscheiden.

[0016] In Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Badoberfläche abgedeckt und die Elektrolyttemperatur höher als 60⁰ C eingestellt wird. So kann vorteilhaft ausgenutzt werden, daß die räumliche, erfindungsgemäße Fixierung eine fortlaufende Überwachung der Anoden und Kathoden auf Kurzschlüsse überflüssig macht.

[0017] Zur Durchführung des Verfahrens zum elektrolytischen Abscheiden von Kupfer ist vorgesehen, daß zumindest auf einer Seite der Kathode eine Fixierungsvorrichtung angeordnet ist, die auf der Kathodenfläche anliegt. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, die erfindungsgemäß räum-" liche Fixierung der Kathode vorzunehmen. Dabei wird vorteilhaft die natürliche Tendenz der Kathodenbleche berücksichtigt, sich auf Grund des gleichen Herstellungsverfahrens ähnlich zu verformen.

[0018] In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Fixierungsvorrichtung auf beiden Seiten der Kathode anliegend ausgebildet ist. Hierdurch können auch Kathoden räumlich fixiert werden, die sich nicht nur gleichmäßg nach einer Seite, sondern auch nach der anderen Seite hin ausbeulen oder verwerfen. Des weiteren wird hierdurch verhindert, daß sich die Kathode als Reaktion auf eine Ausbeulung oder Verwerfung als ganzes zur freien Seite hin bewegen kann.

[0019] In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Punkte, an denen die Fixierungsvorrichtung an den beiden Kathodenflächen anliegt, auf den beiden Kathodenflächen unterschiedlich angeordnet und dabei insbesondere an den unteren Ecken und in der Mitte der Kathode anliegend sind. Hierdurch kann vorteilhafterweise der in Versuchen ermittelten Hauptausbeulungstendenz gezielt entgegengewirkt werden. Die Fixierung erfolgt so in der Weise, daß nur die ausbeulungsgefährdeten Bereiche fixiert werden, die Zwischenbereiche aber ebenso wie die obere Kante der Kathode, die durch die Ohrenbänder und die Kathodenhaltestange bereits ausreichend fixiert ist, fixierungsfrei bleiben.

[0020] - In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Fixierungsvorrichtung Abstützelemente zwischen Anode und Kathode aufweist. Auf diese Art und Weise wird besonders vorteilhaft die_'Anode, die sowohl bei Raffinations- als auch bei Gewinnungselektrolysen eine stabile Ausbildung aufweist, zur Abstützung und Fixierung der Kathode mit herangezogen, so daß die Fixierungsvorrichtung selbst besonders leicht und einfach aus gebildet sein kann. Die Fixierungsvorrichtung wird dadurch besonders gut hantierbar und kann problemlos bewegt oder entfernt werden. Darüberhinaus kann bei einer Dimensionierung der Abstützelemente in der Größe des Abstandes zwischen Anode und Kathode die Sicherheit gegen eine Berührung'von Anode und Kathode weiter gesteigert werden.

[0021] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Abstützelemente vorzugsweise als Kugeln, Zylinder oder Prismen ausgebildet sind, die zusammen mit Halte- elementen die Fixierungsvorrichtung bilden. Kugeln, Zylinder oder Prismen weisen eine Oberflächengestalt auf, die relativ unempfindlich gegen das Absetzen von Ablagerungen ist. So ist es ohne weiteres möglich, die Abstützelemente, ohne sie zu reinigen, mehrere Tage zwischen Kathode und Anode zu belassen. Eine Brückenbildung wird vorteilhaft vermieden. Die Kugeln, Zylinder oder Prismen werden von Haltestangen oder ähnlichen Elementen in ihrer vertikalen Position gehalten, so daß sie leicht und einfach in die gewünschten Positionen zu bringen sind.

[0022] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, ,daß die Fixierungsvorrichtungen für mehrere Kathoden durch Tragelemente zu einer Hantierungseinheit zusammengefaßt sind. Hierdurch wird das Einbringen, Bewegen und Entfernen der Abstützelemente besonders erleichtert, da so für eine größere Anzahl von Kathoden einer Elektrolysezelle eine gleichzeitige Fixierung erreicht wird. Das Bewegen und Umsetzen der Fixierungselemente erfordert somit einen nur geringen Aufwand, der weit unter dem Aufwand liegt, der bei nicht fixierten Kathoden für die dauernde Temperaturüberwachung und Störungsbeseitigung erforderlich ist.

[0023] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Abstützelemente und ihre Halteelemente aus den elektrischen Strom nicht leitendem Material, z.B. Prozellan oder Hartgummi, insbesondere jedoch aus Polyäthylen oder Polypropylen, bestehen. Desweiteren werden sie von der Elektrolytflüssigkeit nicht angegriffen und können so lange Zeit benutzt werden. Die Ablagerung von Schlamm ist insbesondere auf Porzellan- und glatten Kunststoffoberflächen behindert. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Polyäthylen und Polypropylen. Aus diesen relativ leichten Materialien, γ ≈ 1,0, sind Kugeln, Rohre und Prismenprofile ohne weiteres im Handel erhältlich. Bei der Verwendung dieser Kunststoffe ergibt sich eine besonders günstige, leichte und.Jhalt- bare Ausführung für die Fixierungsvorrichtung mit guten Gebrauchseigenschaften.

[0024] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Abstützelemente und ihre Halteelemente einer Reihe von Anlagepunkten an hintereinanderliegenden Kathoden zu einer kammartigen Einsatzvorrichtung zusammengefaßt sind. So ergibt sich ein vorteilhaft starres Gebilde, dessen Fixierungselemente von Ablagerungen vollkommen frei bleiben. Die Hantierung der kammartigen Einsatzvorrichtung ist problemlos, sie wird einfach in die Zwischenräume zwischen den Anoden und Kathoden jeweils an vorherbestimmten Stellen der Kathoden, z.B. an den Seiten und an der Mitte der Kathoden, eingesetzt.

[0025] In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Fixierungsvorrichtungen auf den Elektrodenhaltestangen auflegbar ausgebildet sind, und daß sie auf ihrer Oberseite eine wärmedämmende Schutzhaube tragen, die vorzugsweise die Kontaktstellen der Stromschienen mit den Anodenohren und den Kathodenhaltestangen freiläßt. So kann die Hantierungsvorrichtüng besonders einfach ausgebildet und vorteilhaft eingesetzt werden. Durch die direkte Auflage auf die Kathodenhaltestangen erübrigen sich gesonderte Auflagevorrichtungen und die Gesamthöhe der Bäder vergrößert sich nur unwesentlich. Gleichzeitig ist eine direkte Auflage einer wärmedämmenden Schutzhaube auf die Fixierungsvorrichtung'möglich. Die Kontaktstellen der Stromschienen werden vorteilhaft nicht mit abgedeckt, damit sie weiterhin von der Hallenluft gekühlt werden. So kann vorteilhaft mit geringstem Aufwand bei gleicher Beheizung die Elektrolyttemperatur erhöht und die Abscheideleistung des Elektrolyeverfahrens verbessert werden.

[0026] Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen näher erläutert, aus denen nähere Einzelheiten zu ersehen sind und die besonders bevorzugte Ausführungsformen zeigen. Es zeigen im Einzelnen:

Fig. 1 eine Ausführung mit an Schnüren oder dünnen .Stangen aufgehängten Kugeln

Fig. 2 eine kammartige Hantierungseinheit

Fig. 3 zwei Gußanoden und ein Kathodenblech mit einer erfindungsgemäßen Fixierungsvorrichtung.

[0027] In Fig. 1 bezeichnet 1 die Haltestange für die Abstützelemente 2. Die einzelnen Abstützelemente 2 sind durch Fäden oder dünne Stangen 3 mit der Haltestange 1 verbunden. Trotz der einfachen Befestigung an den Fäden oder dünnen Stangen 3 verbleiben die Abstützelemente 2 in ihren Positionen zwischen Anode und Kathode, da sie nicht im Elektrolyten aufschwimmen. Die Abstützelemente 2 können beliebige Gestalt aufweisen, z.B. als Doppelkegel oder Pyramide ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft sind jedoch Kugeln oder Profilabschnitte, die problemlos erhältlich oder für eine Nachrüstung selbst herstellbar sind.

[0028] Die Länge bzw. der Durchmesser der Abstützelemente 2 wird kleiner als der Sollabstand zwischen Anode und Kathode gewählt, vorteilhaft etwa 5 mm kleiner. So werden die Unterschiede in den Kathodendicken etc. berücksichtigt, so daß jederzeit ein einwandfreies und leichtes Einführen, Bewegen und Herausnehmen der Abstützelemente 2 möglich ist. Die Abstützelemente 2 sind vorzugsweise aus homogenem Kunststoffmaterial, sie können aber auch Füllmittel, z.B. Quarzsand aufweisen, um ihre Herstellung zu verbilligen und/oder ihr spezifisches Gewicht zu erhöhen.

[0029] Fig. 2 zeigt eine Zusammenfassung der Elemente 1, 2 und 3 aus Fig. 1 zu einer formstabilen Hantierungseinheit 4, die kammartiges Aussehen hat. Die Abstützelemente 5 sind hier vorzugsweise nicht mehr kugelförmig, zylindrisch oder prismatisch, sondern keilförmig mit nach oben weisender Verjüngung. Die Zusammenfassung der Elemente 1, 2 und 3 zu einer kammartigen Vorrichtung 4 ist für die Hantierung besonders vorteilhaft und die Ausbildung der Abstützelemente 5 in Keilform ist für die Verhinderung der Brückenbildung auf den Abstützelementen besonders vorteilhaft. Die Herstellung der kammartigen Vorrichtung 4 kann durch eine einfache Verklebung von entsprechenden Einzelteilen, z.B. von Plattenausschnitten erfolgen, ebenso ist aber auch eine Herstellung durch Gießen o.ä. möglich. Die Gesamtlänge der kammartigen Vorrichtung 4 beträgt vorzugsweise nicht mehr als 4 m, da längere Vorrichtungen zu unhandlich werden.

[0030] Fig. 3 zeigt zwei Anoden 12 und 13 sowie ein zwischen den Anoden 12 und 13 angeordnetes Kathodenblech 8, das sich mittels der Abstützelemente 6 und 7 an den Anoden 12 und 13 abstützt. Die Abstützelemente 6 und 7 sind auf den beiden Seiten des Kathodenblechs 8 ungleich angeordnet, einmal in der Mitte und einmal an der Unterkante. Sie werden von Fäden oder dünnen Stangen 15 und 16 gehalten. Oben wird das Kathodenblech 8 von den Ohrenbändern 9 gehalten, die auf die Kathodentragstange 10 aufgeschoben sind. Die Kathodentragstange 10 ist in nicht gezeigter Weise ebenso wie die Ohren 11 der Anoden auf Stromschienen aufgelegt. Auf die Kathodentragstangen 10 ist wiederum der strichliert gezeichnete Rahmen 14 aufgelegt. Dieser vereinigt eine größere Anzahl von Abstützelementen 6 und 7 mit ihren Fäden oder dünnen Stangen 15 zu einer Hantierungseinheit. Der Rahmen 14 kann aus jedem beliebigen, den elektrischen Strom nicht leitenden Material bestehen, z.B. aus PVC. Auf den Rahmen 14 wird eine nicht gezeigte Wärmedämmschicht, vorzugsweise in Mattenform aufgelegt. Es können sowohl Faser als auch Schaummatten verwendet werden. Wichtig ist, daß ihre Unterseite lunftundurchlässig ist und daß ihre Wärmedämmung so groß ist, daß kein H₂0 an ihrer Unterseite kondensiert. Das erfindungsgemäße Verfahren zum elektrolytischen Abscheiden von Metallen läuft wie folgt ab:

[0031] Zunächst werden Kathodenstartbleche hergestellt. Dies kann durch elektrolytische Abscheidung einer Schicht auf einem Mutterblech, von dem die abgeschiedene Schicht nach dem Abscheiden abgezogen wird, geschehen, oder z.B. durch Zuschneiden von gewalzten dünnen Kupferblechen. Die Kathodenstartbleche werden dann in üblicher Weise in den Elektrolyten eingesetzt und anschließend wird die Fixierungsvorrichtung eingebracht. Wahlweise folgt nun ein Abdecken des Elektrolyten. Bei dem nachfolgenden normalen Abscheidevorgang braucht eine Bewegung der Abstützelemente nicht erfolgen. Spätestens nach 2 - 3 Tagen, meist jedoch schon nach 24 Stunden, hat die Kathode eine Steifheit erreicht, die einen weiteren Verzug der Kathode verhindert. Die Fixierungsvorrichtung wird jetzt entfernt und die Abscheidung geht ohne die Fixierungsvorrichtung störungsfrei weiter, bis die gewünschte endgültige Kathodendicke erreicht ist.

[0032] Bei Versuchen, bei denen gegossene Anoden von 40 mm Dicke und Startkathoden mit einer Dicke von etwa 0,5 mm bei einer Raffinationselektrolyse (Elektrolyttemperatur 60⁰ C, Abstand Anoden - Kathoden 30 mm, Kathodengröße 1 m², 190 A/m²) verwendet wurden, konnte die Stromausbeute von zuvor 94 % auf 97 % erhöht werden. Dabei wurde auf das Aufbringen von Thermocolorfarben auf die Kathodenhaltestangen und eine dauernde Überwachung verzichtet und nur alle 24 Stunden eine Kontrolle der Kathodenhaltestangentemperaturen durch ein Kontakt-Oberflächenmeßgerät vorgenommen. Außer der Erhöhung der Stromausbeute auf 97 % ergab sich eine Verringerung des Anodenrestanteils um 9 kg bei einem ursprünglichen Anodengewicht von 330 kg.

[0033] Insgesamt ergibt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Erhöhung der Raum-Zeit Ausbeute, eine Erhöhung der Stromausbeute und eine Verringerung des Resteanfalls bei verbesserter Kathodenqualität. Weiterhin ergibt sich ein verringerter Arbeitsaufwand durch den Fortfall der fortlaufenden E_ntstörung der Anlage sowie eine Einsparung der Thermocolorfarbe. Es kann weiterhin vorteilhaft eine Abdeckung vorgenommen werden, die Heizdampf einspart und ein besseres Hallenklima ergibt.

[0034] Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung wurden für die Kupferraffination entwickelt. Die Erfindung ist jedoch keinesfalls auf die Kupferraffination beschränkt. Sie kann überall dort angewendet werden, wo Metalle elektrolytisch auf Kathodenblechen abgeschieden werden, z.B. bei der Nickel-oder Kobaltelektrolyse. Auch bei der Verwendung inerter Kathodenbleche ergeben sich erhebliche Vorteile, da die teueren Titan- oder Niro- Kathodenbleche dünner ausgelegt und so erhebliche Investitionskosten gespart werden können.

Ansprüche

1. Verfahren zum elektrolytischen Abscheiden von Metallen, insbesondere Kupfer, bei dem zu Beginn der elektrolytischen Abscheidung Kathodenbleche, insbesondere dünne Startkathodenbleche, zwischen Anoden in den Elektrolyten eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet , daß die Kathodenbleche im Elektrolyten räumlich fixiert werden

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Fixierung durch eine Festlegung einzelner Punkte oder kleinerer Bereiche der Kathodenfläche erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung der Kathodenbleche durch eine mittelbare Abstützung der Kathodenbleche an den Anoden erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierungspunkte oder Bereiche auf den beiden Kathodenblechseiten ungleich verteilt sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierungspunkte oder Bereiche auf den einzelnen Kathodenblechseiten unsymmetrisch verteilt sind.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Fixierungspunkte oder Bereiche während des Abscheidungsprozesses geändert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Lage der Fixierungspunkte oder Bereiche nach vorherbestimmtem Rythmus geschieht.

8. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung nach vorherbestimmter Zeit entsprechend dem Abscheiden einer vorher bestimmten Metallschichtdicke aufgehoben wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung am Tag nach ihrem Beginn, vorzugsweise 24 Stunden nach dem Beginn oder nach einem Vielfachen von 24 Stunden, beendet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Badoberfläche abgedeckt und die Elektrolyttemperatur höher als 60° C eingestellt wird.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum elektrolytischen Abscheiden von Metallen, insbesondere Kupfer, nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf einer Seite der Kathode (8) eine Fixierungsvorrichtung angeordnet ist, die auf der Kathodenfläche anliegt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierungsvorrichtung auf beiden Seiten der Kathode (8) anliegend ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Punkte, an denen die Fixierungsvorrichtung an den beiden Kathodenflächen anliegt, auf den beiden Kathodenflächen unterschiedlich angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, 12 oder 1₃, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierungsvorrichtung an den unteren Ecken und in der Mitte der Kathode (8) anliegend ausgebildet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierungsvorrichtung Abstützelemente (2,5,6,7) zwischen Anode (12,13) und Kathode (8) aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützelemente (2,5,6,7) vorzugsweise als Kugeln, Zylinder oder Prismen ausgebildet sind, die zusammen mit Halteelementen (3,15,16) die Fixierungsvorrichtung bilden.

17. Vorrichtung nach Anspruch 11, 12, 13, 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierungsvorrichtungen für mehrere Kathoden (8) durch Tragelemente (1, 14) zu einer Hantierungseinheit zusammengefaßt sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützelemente (2,5,6,7) und ihre Halteelemente (3), aus den elektrischen Strom nicht leitendem Material, z.B. Porzellan oder Hartgummi, insbesondere jedoch aus Polypropylen oder Polyäthylen bestehen.

19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützelemente (5) und die Halteelemente einer Reihe von Anlagepunkten an hintereinanderliegenden Kathoden (8) zu einer kammartigen Einsatzvorrichtung (4) zusammengefaßt sind.

20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,- daß sie auf die Kathodenhaltestangen (10) auflegbar ausgebildet ist.

21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf ihrer Oberseite eine wärmedämmende Schutzhaube trägt, die vorzugsweise die Kontaktstellen der Stromschienen mit den Anodenohren (11) und den Kathodenhaltestangen (10) freiläßt.

Zeichnung