[0001] Die Erfindung betrifft ein Kathodenblech gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch
1.
[0002] 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 Verunreinigungen bleiben im Elektrolyten
gelöst oder bilden den Anodenschlamm.
[0003] 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 mechanischen Stabilität und der Korrosionsbeständigkeit.
[0004] Um ein Zusammenwachsen der auf beiden Seiten des Kathodenblechs abgeschiedenen Metallschichten
über die Seitenränder hinaus zu verhindern, werden die im Elektrolysebecken vertikal
ausgerichteten Seitenränder mit einer elektrisch isolierenden Abschirmung als Kantenschutz
versehen.
[0005] 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 unkontrollierten 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 Betriebsunterbrechung notwendig.
[0006] Zum Stand der Technik zählen auch Lösungen, bei denen die Seitenränder der Kathodenbleche
mit einem Kantenschutz aus Kunststoff versehen werden.
[0007] 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 sowie 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.
[0008] Ein Kathodenblech mit einem elektrisch isolierenden Kantenschutz aus einem elektrolytbeständigen
Kunststoff offenbart ferner die US-A-6,017,429. Das Kantenprofil ist chemisch, vorzugsweise
klebe- oder vulkanisationstechnisch mit dem Kathodenblech verbunden.
[0009] 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.
[0010] Bei dem aus der US-A-5,314,600 bekannten Kathodenblech besteht der Kantenschutz aus
Kunststoffschienen, welche die vertikalen Seitenränder des Kathodenblechs klammerartig
einfassen. An den Seitenrändern des Kathodenblechs sind Bohrungen vorgesehen, in die
Haltenocken eingebracht sind, über welche die Fixierung der Kunststoffschienen erfolgt.
[0011] Der Kantenschutz steht mit dem Kathodenblech in einem losen Verbund mit großem Spiel,
so daß Elektrolyt leicht in den Kantenschutz eindringen kann. An den Bohrungsrändern
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.
[0012] Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein für
den betrieblichen Einsatz verbessertes Kathodenblech zu schaffen mit einem Kantenschutz,
der eine hohe mechanische Stabilität besitzt und anwendungstechnisch vorteilhaft ist.
[0013] Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Kathodenblech gemäß
den Mermalen im Patentanspruch 1.
[0014] Kernpunkt der Erfindung bildet die Maßnahme, daß der Kantenschutz durch eine genutete
Profilleiste gebildet ist und den Seitenrand umgreift, wobei der Kantenschutz am Seitenrand
unter Eingliederung mindestens eines trapezförmigen Haltekeils verrastet ist. Zu diesem
Zweck ist der Haltekeil in einer randseitigen Ausnehmung festgelegt und weist quer
gerichtete, den Schmalseiten des Kathodenblechs abgewandte Rückenflächen auf.
[0015] Bei dem erfindungsgemäß vorgesehenen Kantenschutz erfolgt ein Formschluß zwischen
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 Anlagenverfügbarkeit beim Anwender.
Auf eine aufwendige und teure Wachsbe- und -entschichtung der Randleisten kann vollkommen
verzichtet werden. Auch werden Reparaturzyklen beim Anwender wesentlich verlängert
und somit Reparatur- und Energiekosten gesenkt.
[0016] Auch eine Umrüstung vorhandener Kathodenbleche ist bei anfallenden Reparaturarbeiten
durch Austausch bzw. Umstellung des Kantenschutzsystems möglich.
[0017] Vorteilhaft herauszustellen ist auch, daß die Ausschleppverluste des Elektrolyten
beim Ziehen der Kathodenbleche durch den Aufbau des Kantenschutzes sehr gering sind.
[0018] Nach den Merkmalen des Patentanspruchs 2 sind am Kantenschutz mit den Rückenflächen
der Haltekeile zusammenwirkende Widerlagerflächen vorgesehen. Diese Maßnahme unterstützt
wirksam die formschlüssige Schnappverbindung zwischen Profilleiste und Haltekeil.
[0019] 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 eines Hammerschlags oder einer Bördelung ausgebildet
sein.
[0020] Bei mehreren im Abstand zueinander angeordneten Haltekeilen können zwischen diesen
Fülleisten angeordnet sein (Patentanspruch 4). Die Fülleisten sind vorzugsweise als
Verlängerung der Haltekeile an einer Kopfseite ausgebildet. Die Fülleisten füllen
den Platz zwischen den Haltekeilen aus, so daß die beim Ziehen der Kathodenbleche
nachteiligen Elektrolytausschleppverluste weiter reduziert werden können.
[0021] Möglich ist es auch, in die Haltekeile eine Längsnut einzubringen, wie dies Patentanspruch
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.
[0022] In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des grundsätzlichen Erfindungsgedankens
bestehen der Haltekeil und der Kantenschutz aus einem elektrolytbeständigen Kunststoff,
wobei in den Haltekeil ein metallischer Wärmeübertrager integriert ist (Patentanspruch
6).
[0023] Diese Maßnahme erlaubt eine nachträgliche berührungslose Verbindung der Haltekeile
mit der Profilleiste. Durch eine geeignete Heizquelle, insbesondere eine induktive
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 Kantenschutz als solcher beeinträchtigt
wird.
[0024] Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen
näher beschrieben. Es zeigen:
- Figur 1
- in der Ansicht einen Ausschnitt aus einem ersten Kathodenblech;
- Figur 2
- ebenfalls in der Ansicht einen Ausschnitt aus einem zweiten Kathodenblech;
- Figur 3
- einen horizontalen Querschnitt durch den Seitenrand eines Kathodenblechs vor der Montage
des Kantenschutzes;
- Figur 4
- einen horizontalen Querschnitt durch den Seitenrand eines Kathodenblechs mit montiertem
Kantenschutz und
- Figur 5
- eine Ausführungsform eines Haltekeils in perspektivischer Darstellungsweise.
[0025] In den Figuren 1 und 2 sind zwei Kathodenbleche 1a und 1b dargestellt. Die Kathodenbleche
1a und 1b besitzen üblicherweise eine rechteckige Querschnittskonfiguration. Meistens
bestehen sie aus korrosionsbeständigem Edelstahl. An einer Tragschiene 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 Stromschienen unter Herstellung eines
elektrischen Kontakts zur Anlage gelangen.
[0026] Das Kathodenblech 1a weist an seinen im Elektrolysebecken vertikal ausgerichteten
Seitenrändern 2a eine Anzahl kürzerer Aussparungen 3 auf, wohingegen das Kathodenblech
1b an seinem Seitenrand 2b eine Aussparung 4 in Form eines Längsschlitzes besitzt.
Die Aussparungen 3, 4 dienen zur Aufnahme von Haltekeilen 5 (siehe hierzu Figuren
3 und 4).
[0027] Ein solcher Haltekeil 5 besitzt einen trapezförmigen Querschnitt. Von seiner Frontfläche
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 Figur 3, daß die Profilleiste 10 eine an die Querschnittskonfiguration 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.
[0028] Zur Vermeidung von Rißbildungen infolge der Zug-Druck-Beanspruchung bei der Montage
des Kantenschutzes 9 sind im Nutgrund 14 der Profilleiste 10 in den Eckbereichen Längsausnehmungen
15 vorgesehen.
[0029] An der Schmalseite 13 eines Kathodenblechs 1a, 1b können geometische Halteelemente
16 vorgesehen sein. Diese sind in der Figur 4 andeutungsweise dargestellt. Die Halteelemente
16 bilden einen mechanischen Widerstand und sind durch eine geringfügige Materialverquetschung
an der Schmalseite 13 ausgebildet. Die Halteelemente 16 verbinden den Kantenschutz
9 in zwei Ebenen formschlüssig und fest mit dem Kathodenblech 1a, 1b. Ein vertikales
Abrutschen wird vermieden.
[0030] In der Figur 5 ist ein Haltekeil 17 dargestellt, an den einstückig in seiner Längserstreckung
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 reduziert.
[0031] Alternativ kann in den Haltekeilen 5 aber auch ein Längskanal 19 vorhanden sein,
wie er in der Figur 4 andeutungsweise dargestellt ist. Über einen solchen Längskanal
19 kann eine Füllmasse, beispielsweise aushärtbarer Kunststoff oder eine Keramikmasse
in die zwischen zwei Haltekeilen 5 vorhandenen Räume gebracht werden, so daß diese
vollständig ausgefüllt sind.
[0032] Mit 20 ist in der Figur 5 ferner ein metallischer Wärmeübertrager im Haltekeil 17
gekennzeichnet. Auch in den Fülleisten 18 ist der metallische Wärmeübertrager 20 vorgesehen.
Der Haltekeil 17 und die Fülleisten 18 bestehen aus einem thermoplastischen 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 verschmilzt. Nach Erkalten der Schmelze ist ein
selbsthemmender und fluiddichter Formschluß von Kantenschutz 9 und Haltekeil 17 bzw.
Fülleiste 18 gewährleistet.
Bezugszeichenaufstellung
[0033]
- 1 a -
- Kathodenblech
- 1 b -
- Kathodenblech
- 2a -
- Seitenrand
- 2b -
- 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
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 Profilleiste (10) gebildeten Kantenschutz
(9) versehen ist, der den Seitenrand (2a, 2b) umgreift und an diesem unter Eingliederung
mindestens eines in einer randseitigen Aussparung (3, 4) festlegbaren, den Schmalseiten
(13) abgewandte Rückenflächen (8) aufweisenden trapezförmigen Haltekeils (5, 17) verrastet
ist.
2. Kathodenblech nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Kantenschutz (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 gekennzeichnet, daß zwischen zwei im Abstand zueinander angeordneten Haltekeile (17) Fülleisten (18)
angeordnet sind.
5. Kathodenblech nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekeil (5) einen Längskanal (19) aufweist.
6. Kathodenblech nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekeil (17) und der Kantenschutz (9) aus einem elektrolytbeständigen Kunststoff
bestehen und in den Haltekeil (17) ein metallischer Wärmeübertrager (20) integriert
ist.