EP0174592A2

EP0174592A2 - Anode für die Zinkelektrolyse und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: EP0174592A2
Application number: EP85111105A
Authority: EP
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. Pophanken; Joachim Dr.-Ing. Riecke
Original assignee: Preussag Weser Zink GmbH
Current assignee: Preussag Weser Zink GmbH
Priority date: 1984-09-13
Filing date: 1985-09-03
Publication date: 1986-03-19
Also published as: ES546845A0; DE3433587C2; NO853524L; ES8700335A1; DE3433587A1; FI853385L; FI853385A0; EP0174592A3

Abstract

Beschrieben wird eine Anode für die Zinkelektrolyse aus wäßriger Lösung, bei der lediglich das in den Elektrolyten eintauchende Anodenblech aus Blei einen Silbergehalt aufweist, während das mit der Tragstange verbundene Kopfteil silberfrei ist und wobei die Fertigung dadurch erfolgt, daß das silberhaltige Anodenblechstück gegossen, stranggegossen oder gewalzt und mit dem Tragstab über ein anzugießendes Kopfstück verbunden ist, andererseits kann das silberhaltige Anodenblechteil mit einem fertigen Kopfstück mit Tragstange durch Angießen mit flüssigem Blei oder durch Anlöten verbunden werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anode für die Zinkelektrolyse und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Zink kann auf verschiedene Art als Metall gewonnen werden. Ein wichtiges Verfahren zur Gewinnung von Zink ist eine elektrolytische Abscheidung aus wäßrigen Zinksalzlösungen. Bei diesem Verfahren werden Elektrolysezellen verwendet, die meistens aus säurefest geschütztem Beton bestehen mit einer Kathode aus Aluminiumblech und einer Anode aus einem Bleiblech, das bis zu 1, % Silber enthält. Dieser Silbergehalt in der Anode bewirkt eine besondere Korrosionsbeständigkeit der Anode und führt dazu, daß im Kathodenzink niedrigere Bleigehalte auftreten als bei Anoden aus Reinblei und bringt weitere Vorteile. Die Anode ist an ihrem oberen Ende oder an ihrem oberen Rand mit einer Tragstange aus Kupfer versehen, die mit ihren Enden auf dem Elektrolysenzellenrand aufliegt und den Anodenstromanschluß trägt.
In der Regel ist dabei die Höhe bzw. der Pegel des Elektrolyten in der Zelle so geführt bzw. gehalten, daß zwischen Pegelstand und oberem Rand der Zellen ein beträchtlicher Abstand besteht, und das die Anode bildende Bleiblech ist um die aus Kupfer bestehende Tragstange herumgegossen. Das bedeutet, daß von dem silberhaltigen, die Anode bildenden Bleiblech nur ein Anteil in den Elektrolysten eintaucht, ein restlicher Teil hingegen außerhalb des Elektrolyten sich befindet und weder korrodieren noch Blei in den Elektrolyten abgeben kann, welches zur Kathode wandern könnte. Der Anteil Silber in jenem Teil der Anode, der nicht in den Elektrolyten eintaucht, ist also praktisch verschwendet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Anode für die Zinkelektrolyse aus wäßrigen Zinksalzlösungen aus einem Bleiblech mit einer Tragstange aus Kupfer zu schaffen, bei der Silber nur in jenem Teil der Anode enthalten ist, die in den Elektrolyten eintaucht und die gegenüber der herkömmlichen Anode kostengünstiger ist, wertvolles, seltener werdendes Edelmetall einspart und in einer Weise herstellbar ist, die technisch fortschrittlicher ist.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der silberhaltige Anteil des aus Blei bestehenden Anodenbleches gegossen, stranggegossen oder gewalzt und mit der aus Kupfer bestehenden Tragstange durch Angießen oder Anlöten vermittels silberfreien Bleies verbunden ist.
Das in den Elektrolyten eintauchende Teil der Anode ist vorzugsweise oberflächenstrukturiert oder mit Durchbrechungen versehen.
Die aus Kupfer bestehende Tragstange ist länger als das Anodenblech breit ist und liegt mit ihren freien beiden Enden auf den oberen gegenüberliegenden Rändern der Elektrolysezelle auf. Die Stromzufuhr erfolgt unter Verwendung an sich bekannter Einrichtungen zu einem Ende der aus Kupfer bestehenden Tragstange.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Anode für die Zinkelektrolyse geht man so vor, daß von dem gegossenen, stranggegossenen oder gewalzten sitberhaltigen Blech, welches die Anode bilden soll, ein entsprechendes die Anode bildendes Stück in eine geeignete Vorrichtung eingebracht wird zusammen mit der aus Kupfer bestehenden Tragstange, wobei zwischen einem Ende des silberhaltigen Anodenbleches und der Kupferstange ein solcher Abstand verbleibt wie unter Berücksichtigung der Höhe des Elektrolytpegels in der Zelle, bezogen auf den oberen Rand der Zelle, erforderlich und worauf dann die Verbindung zwischen silberhaltigem Anodenblech und Kupferstange durch Umgießen mit silberfreiem Blei hergestellt wird.
Auf diese Weise wird nicht nur der Silbergehalt, der in den Anoden erforderlich ist, beträchtlich verringert, etwa um 12 bis 18 %, sondern die Aufarbeitung gebrauchter und verbrauchter Anoden und die Herstellung neuer Anoden wird erheblich vereinfacht.
Für die Aufarbeitung der Anoden brauchte an sich nur jener Teil abgetrennt zu werden, der durch die Angußnaht begrenzt ist und der Silber enthält.
Der Kopf der Anode mit dem silberfreien Angußblei und der aus Kupfer bestehenden Tragstange könnte sogar wieder verwendet werden, indem man nur das in den Elektrolyten eintauchende silberhaltige, die Anode bildende Bleiblech an den verbliebenen Kopf und an der Trenn-oder Schnittstelle wieder angießt mit silberfreiem Blei.
Da die Anode einebeträchtliche Dicke hat, wirkt das Angießen wie das Anschweißen oder Anlöten im sonstigen Metallbau, wobei die Ränder der zu verbindenden Teile entsprechend herkömmlicher Schweißtechnik angefast sein können.
Man kann natürlich auch einen frischen Kopf unter Verwendung einer neuen Kupfertragstange angießen.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispie4 zeigt, näher erläutert:

In der Zeichnung stellen dar:
Fig. 1 eine Ansicht einer Anode gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anode nach Fig. 1 mit der eingegossenen Tragstange,
Fig. 3 eine Seitenansicht der Anode und
Fig. 4 einen Schnitt auf der Linie A-B der Fig. 1.

In Fig. 1 bezeichnen die Bezugszeichen 1 die Wände der Elektrolysezelle und die Bezugszeichen 2 die oberen Ränder, auf denen die Anode 3 mit ihrer Tragstange 4 aufliegt. Die gestrichelte Linie 5 bezeichnet den Pegel des Elektrolyten in der Zelle und zeigt weiter, daß von der gesamten Anode 3 nur jenes Stück in den Elektrolyten eintaucht, was unterhalb der gestrichelten Linie 5 liegt. Dieses in den Elektrolyten eingetauchte Teil der Anode enthält Oberflächenstrukturierungen 6 und Ausnehmungen 7 zum Zwecke der besseren Zirkulierbarkeit des Elektrolyten bei angelegter Spannung und zum Einsetzen von Anodenabstandshaltern. Bei 8 ist schematisch der Stromanschluß für die Anode gezeigt, der an der Kupferstange 4 befestigt ist. Die Anode kann vermittels nicht dargesteltter Einrichtungen am oberen Rand 2 der Elektrolysezelle gesichert oder zusätzlich gehalten sein, um eine seitliche Verschiebung zu verhindern.
Erfindungsgemäß ist nun jener Teil der Anode, der mit 3¹ bezeichnet ist und der unterhalb der gestrichelten Linie 5 liegt, aus einem silberhaltigen Blei hergestellt, wie eingangs beschrieben, während das andere Teil oberhalb der gestrichelten Linie 5 silberfreies Blei ist. Die Verbindung des silberhaltigen Anodenteiles mit dem silberfreien Kopfteil einschließlich Tragstange erfolgt auf der gestrichelten Linie, beispielsweise unter Verwendung einer geeigneten Vorrichtung, beispielsweise einer Form, die so ausgestaltet ist, daß die Form gerade den oberen Rand an der gestrichelten Linie des silberhaltigen Anodenbleches aufnimmt sowie in entsprechendem Abstand dazu die Tragstange 4, und daß dann der Hohlraum, der der Konfiguration wie in Fig. 4 etwa entspricht, mit Blei ausgegossen wird.
Die Umgießung der Tragstange aus Kupfer mit dem Bezugszeichen 4 ist deutlich aus Fig. 4 zu ersehen und hat keulenförmige Gestalt mit einem daran sich anschließenden Ansatz 9, der der Dicke des Anodenbleches entspricht. Auf der Linie 5 folgt dann die Verbindung mit dem Teil 3'. Die Form zur Herstellung eines solchen Kopfteiles und seine Verbindung mit dem silberhaltigen Anodenblech unterhalb der Linie 5 an dem Rand bei 5 könnte also unter Verwendung einer Form geschehen, die dieser Konfiguration entspricht und in die die Tragstange so eingelegt ist, daß das Ende mit dem elektrischen Anschluß 8 herausschaut, während das andere Ende ebenfalls umgossen ist. Die umgossene Bleischicht ist in den Figuren mit 10 bezeichnet.
Bei Anbringung des Kopfteiles, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, an dem silberhaltigen Teil der Anode durch Schweißen oder Löten ist eine Form der oben beschriebenen Art nicht erforderlich, weil die Verbindung dann im näheren Bereich der Linie 5 erfolgt. Zu diesem Zweck könnte das Kopfteil als auch der entsprechende zugekehrte Rand des silberhaltigen Anodenbleches abgefast sein, beispielsweise wie in Fig. 4 durch die gestrichelten Linien bei 11 angedeutet, so daß sich eine große Verbindungsfläche ergibt.
Es soll hier noch erwähnt werden, daß die Trennungslinie zwischen silberhaltigem Anodenteil und silberfreiem Kopfteil in Abhängigkeit von dem Pegelstand des Elektrolyten variieren kann, jedoch sollte darauf geachtet werden, daß diese Trennungslinie immer außerhalb des Elektrolyten liegt.
Durch diese erfindungsgemäße Anode und ihr besonderes Herstellungsverfahren wird wichtiger Rohstoff eingespart und eine wirtschaftliche Fertigungsweise erhalten, die auch in erheblichem Maße Energie einspart, verbunden mit einer Reduzierung des Schmelzverlustes.

Claims

1. Anode für die Zinkelektrolyse aus wäßriger Lösung, bestehend aus einem silberhaltigen Bleiblech, dadurch gekennzeichnet, daß der silberhaltige Anteil (3') des aus Blei bestehenden Anodenbleches (3) gegossen, stranggegossen oder gewalzt ist und mit der aus Kupfer bestehenden Tragstange (4) durch Angießen vermittels silberfreien Bleies verbunden ist.

2. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferstange an einem Ende zur Aufnahme des elektrischen Anschlusses (8) frei zutage tritt.

3. Anode nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der silberhaltige Anteil (31) des aus Blei bestehenden Anodenbleches mit einem aus Tragstange und silberfreiem Blei bestehenden Anodenkopf durch Anschweißen oder Anlöten verbunden ist.

4. Anode nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinie zwischen den beiden Anodenteilen auf einer Linie (5) erfolgt, die oberhalb des Pegels des Elektrolyten in der Elektrolysezelle liegt.

5. Anode nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verbindung auf der Linie (5) einander zugekehrten Anodenteile abgefast (11) sind.

₆. Verfahren zur Herstellung einer Anode für die Zinkelektrolyse gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß von dem gegossenen, stranggegossenen oder gewalzten silberhaltigen Blech ein entsprechendes die Anode bildendes Stück in eine Vorrichtung eingebracht wird zusammen mit der aus Kupfer bestehenden Tragstange und worauf beide Teile durch Umgießen mit silberfreiem Blei verbunden werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst in einer Vorrichtung oder Form ein aus silberfreiem Blei bestehender Anodenkopf mit der Tragstange aus Kupfer hergestellt wird und dieser dann mit seinem von der Kupfertragstange abgelegenen freien Rand mit dem gegossenen, stranggegossenen oder gewalzten, die eigentliche Anode bildenden silberhaltigen Bleiblech durch Angießen oder Anlöten verbunden wird.