NL8700537A

NL8700537A - Draagstang voor anode- en/of kathodeplaten bij electrolytische raffinage van metalen en een werkwijze voor de vervaardiging van een dergelijke draagstang.

Info

Publication number: NL8700537A
Application number: NL8700537A
Authority: NL
Original assignee: Gerardus Henrikus Josephus Den
Priority date: 1987-03-05
Filing date: 1987-03-05
Publication date: 1988-10-03
Also published as: DE3872416D1; FI881024A0; US4871436A; EP0284128B1; ATE77852T1; EP0284128A1; FI881024A7

Description

* · *

Korte aanduiding: Draagstang voor anode- en/of kathodeplaten bij de electrolytische raffinage van metalen en een werkwijze voor de vervaardiging van een dergelijke draagstang.

De uitvinding heeft betrekking op een draagstang voor een anode- of kathodeplaat, waarbij de kern van de draagstang bestaat uit een materiaal, dat een grote weerstand toont tegen buiging en een grote mechanische weerstand, bij-5 voorbeeld een ijzerlegering zoals staal, en de kern omgeven is door een mantel van een materiaal met goede electrische geleidende eigenschappen, zoals koper.

Bij het electrolyseproces wordt de zuiverheid van metalen opgevoerd met behulp van anoden, kathoden, een 10 electrolyt en electrische energie. De kathoden bestaan uit een dunne plaat van hetzelfde metaal als dat wat gezuiverd moet worden. De anoden zijn in enkele gevallen onoplosbare platen, maar meestal zijn de anoden vervaardigd uit het te zuiveren metaal. Door stroomdoorgang zullen laatstgenoemde 15 anoden in oplossing gaan, terwijl aan de kathoden de metaalionen van het te zuiveren metaal zullen neerslaan waardoor de kathodeplaten gaan aangroeien. De kathode- of anodeplaten kunnen nogal zwaar zijn. De platen zijn opgehangen aan draagstangen, die tevens dienst doen als stroom-20 geleiders. De draagstangen dienen dus goede mechanische eigenschappen te hebben, speciaal wat betreft de buigbelasting.

Omdat de draagstangen ook dienen als stroomgeleiders en de electrolyse om economische redenen geschiedt onder een 25 hoog amperage en laag voltage dienen de draagstangen bij voorkeur van koper te zijn vervaardigd om de stroomverliezen zo gering mogelijk te houden. Hiertoe wordt hard koper toegepast; door plastische vervorming wordt de treksterkte van koper vergroot. Indien dergelijk hard koper wordt verwarmd 30 zal de treksterkte sterk achteruit gaan. De treksterkte van koper is het laagst in zachte toestand.

Bij het opvoeren van de stroomsterkte in het electrolyseproces kunnen draagstangen van koper tengevolge van de warmte-ontwikkeling in zachte toestand geraken, waardoor ze 35 door te hoge belasting tijdens electrolyse of ruwe behandeling tijdens het wisselen van de platen gemakkelijk kunnen deformeren, waardoor bij verder gebruik het electrolysepro- *:· -2- ces niet meer optimaal kan verlopen of deze draagstangen zelfs helemaal niet meer kunnen worden gebruikt.

Het doel van de uitvinding is een draagstang te verschaffen die goede mechanische eigenschappen vertoont en 5 bovendien een goede doorgang van de stroom heeft en lage stroomverliezen.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat het kernmateriaal nabij een van de uiteinden van de draagstang, over een lengte van tenminste 3 cm en ten hoogste 5 10 cm een materiaal is met goede electrisch geleidende eigenschappen, zoals koper terwijl de mantel doorloopt tot het einde van dit kerndeel.

Bij voorkeur zijn beide uiteinden van de draagstang voorzien van een kerndeel uit materiaal met goede elec-15 trische eigenschappen.

Uit proeven blijkt, dat een draagstang met stalen kern, waarvan echter de uiteinden over een aantal centimeters geheel van koper zijn, wat betreft de mechanische eigenschappen bijna evengoed zijn als de draagstangen waarvan de 20 kern vrijwel over de gehele lengte voorzien van een stalen kern. Het komt nauwelijks voor dat de uiteinden, hoewel van het zachte koper vervaardigd, vervormen, daar zelfs bij het vallen van een draagstang het moment altijd gering is door de korte arm. De electrische eigeschappen zijn daarentegen 25 sterk verbeterd. Ook blijkt er een betere warmte-afvoer plaats te vinden nabij de plaats waar de draagstangen zijn opgelegd op de stroomgeleiders. Dat is ook de plaats van de grootste electrische weerstand en dus de plaats met de grootste warmte-ontwikkeling.

30 Voor de vervaardiging van de draagstangen volgens de uitvinding wordt uitgegaan van de bekende werkwijze waarbij over een kern van staal een mantel van koper wordt getrokken, uitgaande van koperen buis. Volgens de uitvinding gaat men nu zo te werk dat in de koperen buis om en om koperen 35 en stalen kernen worden ingebracht, vervolgens de mantel wordt getrokken onder toevoeging van verdere kernen tot een totale lengte die in hoofdzaak overeenkomt met de door het trekken optredende lengteverandering van de koperen buis en tenslotte de verkregen staaf daar waar zich de koperen ker- 87 A r r *? *7 * y v w / -3- nen bevinden, wordt doorgezaagd tot de gewenste staaflengten. Met deze werkwijze wordt op eenvoudige wijze de draagstang verkregen van de gewenste lengte, waarbij het middenstuk voorzien is van een stalen kern en de uiteinden over de 5 gewenste lengte van een koperen kern.

Er zijn draagstangen met stalen kern bekend die op enige afstand vanaf de uiteinden voorzien zijn van een ingezet koperen blok op de plaats die bestemd is om te worden opgelegd op de stroomtoevoerrail. De vervaardiging 10 daarvan is tamelijk arbeidsintensief omdat de ruimte voor het blok moet worden uitgefreesd, terwijl na het inbrengen van het koperen blok over de hele omtrek daarvan een las-verbinding moet worden gemaakt ten opzichte van de koperen mantel van de rest van de stang. Door deze las wordt het 15 risico vergroot van "lekken", d.w.z. de mogelijkheid dat electrolytvloeistof door de koperen mantel dringt en de stalen kern corrodeert, welk risico overigens ook reeds aanwezig is doordat, zoals bij alle bekende, van een stalen wapening voorziene draagstangen, aan de uiteinden een 20 koperen deksel is opgelast om de stalen kern af te sluiten.

In een andere variant van de bekende draagstang is het massieve koperen blok L-vormig uitgevoerd, zodat het aan het uiteinde van de stang doorloopt en het afzonderlijk aanbrengen van een deksel wordt voorkomen. Men heeft daarbij ech-25 ter een zeer grote te lassen naad op de grens tussen dit L-vormige koperen blok en de koperen mantel, met de hierboven genoemde bezwaren.

Geen van deze bezwaren geldt nog bij de constructies respectievelijk de werkwijze volgens de uitvinding. Wanneer 30 immers het uiteinde van de draagstang een massief koperen kernstuk bevat en wanneer de koperen mantel niet alleen over stalen kern loopt maar doorgetrokken wordt over dat koperen kernstuk aan het uiteinde, vindt als gevolg van de trekbe_ werking een absoluut dichte afsluiting plaats tussen de 35 mantel en dat koperen kernstuk. Er bestaat dus geen enkel gevaar voor het naar binnen lekken van electrolytvloeistof.

Dit vormt dan ook de voornaamste overweging achter de voor-keursuitvoering van de stang volgens de uitvinding, waarbij het massief koperen kernstuk niet alleen wordt aangebracht ε 7 r·' ·; ; 7 -4- aan het einde van de stang dat bestemd is om op de stroom_ toevoerrail te worden gelegd, maar om beide einden op dezelfde wijze uit te voeren. Bovendien wordt hierdoor vanzelfsprekend de fabrikage eenvoudiger dan wanneer het ene 5 einde wel, en het andere einde niet voorzien zou zijn van een massief koperen kernstuk.

Overigens zal het ook duidelijk zijn dat de werkwijze volgens de uitvinding eenvoudiger is dan die waarbij een stuk moet worden uitgezaagd, een blok moet worden ingezet en ten-10 slotte een lasverbinding moet worden gemaakt.

Aan de hand van de tekening zal de uitvinding nader worden toegelicht. In de tekening toont:

Fig. 1 een draagstang ondersteund door stroomgeleiders;

Fig. 2 een dwarsdoorsnede volgens de lijn II-II uit 15 figuur 1;

Fig. 3 een langsdoorsnede van de draagstang uit figuur 1 volgens de lijn III-III.

Figuur 1 toont een draagstang 1, die aan weerszijden is ondersteund door staven 2, 3, waarvan er minstens één, en 20 wel exemplaar 2, tevens dienst doet als stroomgeleider. Aan de draagstang 1 hangt met behulp van haken 4 een plaat 6 (een anode- of kathodeplaat), waarbij de plaat 6 in het electrolyt hangt.

Figuur 2 toont een dwarsdoorsnede door de draagstang 25 uit figuur 1; in dit geval is de staaf rechthoekig in doorsnede en opgebouwd uit een kern 7 met eromheen een mantel 8.

Figuur 3 toont een langsdoorsnede door een eindgedeelte van de draagstang volgens de lijn III-III uit figuur 1. In de koperen buitenmantel. In de koperen buitenmantel 8 is het 30 middengedeelte van de staaf opgevuld met een stalen kern 9 en nabij het uiteinde met een koperen kern 10.

Tijdens de electrolyse hangen vele anode- en kathodeplaten om en om naast elkaar. De afstanden tussen de platen dienen overal gelijk te zijn daar anders de stroom-35 doorgang door het electrolyt niet juist zal verlopen. Indien aan de draagstang een anode- of kathodeplaat hangt dan dient de draagstang de juiste vorm te hebben; is de draagstang vervormd door bijvoorbeeld het laten vallen van de stang tijdens het vervoer, dan zal de plaat niet de juiste stand # 7 r. r " " 4 % -5- innemen in het electrolytisch bad. Door het aanbrengen van de stalen kern zal de draadstang echter niet gemakkelijk vervormen door krachten van buiten.

Indien de draagstang over de gehele lengte is voorzien 5 van een stalen kern dan zal de stroomdoorgang nabij de ondersteuningsstaaf 2 die dienst doet als stroomgeleider niet optimaal zijn. Door de grote electrische weerstand zal aldaar ook veel warmte worden ontwikkeld, die door de slechte geleidingseigenschappen van staal moeilijk zal 10 worden afgevoerd. Door het uiteinde van de draagstang niet van een stalen kern te voorzien maar van een koperen kern, . daar waar de electrische stroom de draagstang binnenkomt, zal niet alleen de electrische weerstand worden verkleind, maar tevens de warmteafvoer worden verbeterd. Hierdoor wordt 15 voorkomen dat het metaal nabij de contactplaats van de draagstang 1 met de ondersteuningsstaaf 2 dermate warm wordt, dat de mechanische eigenschappen van de materialen nabij de contactplaats achteruit zullen gaan.

Doordat de draagstang slechts over een korte afstand 20 aan het uiteinde is voorzien van een koperen kern, zal indien een dergelijke draagstang valt nauwelijk enige vervorming optreden, daar door de korte lengte van het koperen deel het er op werkend moment slechts gering zal kunnen zijn.

Claims

1. Draagstang voor een anode- of kathodeplaat, waarbij de kern van de draagstang bestaat uit een materiaal, dat een grote weerstand toont tegen buiging en een grote mechanische weerstand, bijvoorbeeld een ijzerlegering zoals staal, en 5 de kern omgeven is door een mantel van een materiaal met goede electrische geleidende eigenschappen, zoals koper, met het kenmerk, dat het kernmateriaal nabij een van de uiteinden van de draagstang, over een lengte van tenminste 3 cm en ten hoogste 5 cm een materiaal is met goede electrisch 10 geleidende eigenschappen, zoals koper terwijl de mantel doorloopt tot het einde van dit kerndeel.

2. Draagstang volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat beide uiteinden van de draagstang voorzien zijn van een kerndeel uit materiaal met goede eklectrische eigenschappen.

3. Werkwijze voor de vervaardiging van een draagstang volgens conclusie 1 of 2, waarbij over een kern van staal een mantel van koper wordt getrokken, uitgaande van koperen buis, met het kenmerk, dat in de koperen buis om en om koperen en stalen kernen worden ingebracht, vervolgens de 20 mantel wordt getrokken onder toevoeging van verdere kernen tot een totale lengte die in hoofdzaak overeenkomt met de door het trekken optredende 1engteverandering van de koperen buis en tenslotte de verkregen staaf daar waar zich de koperen kernen bevinden, wordt doorgezaagd tot de 25 gewenste staaflengten.

7 I' y l) * /