KR20050062632A - Electrolysis process and cell for use in same - Google Patents

Abstract

An electrolysis process for the recovery of metal from an aqueous solution is defined. On electrolysing the solution metal is caused to deposit on a deposition surface of a cathode. The process includes the step of inducing a non-uniform current density across the deposition surface so as to form areas of high current density interspaced by areas of low current density. The difference between the areas of high current density and low current density is sufficient to cause metal deposition to be concentrated on the areas of high current density so as to promote non-uniform deposition of metal across the deposition surface. An electrolysis cell for the electro-recovery of metal from an aqueous solution is also defined. The cell includes a cathode which includes a deposition surface on which metal is deposited on electrolysing of the aqueous solution. In operation of the cell, the deposition surface has a non-uniform electrical field having areas of strong electrical field interspaced by areas of weak electrical field. The difference between the areas of strong electrical field and weak electrical field is sufficient to cause metal deposition to be concentrated on the areas of high electrical field so as to promote non- uniform deposition of metal on the surface.

Description

전기분해 공정 및 이에 사용하기 위한 전지{ELECTROLYSIS PROCESS AND CELL FOR USE IN SAME}ELECTROLYSIS PROCESS AND CELL FOR USE IN SAME

본 발명은 광범위하게 수용액으로부터의 금속의 환원을 위한 전기 분해 공정과 이러한 공정에 사용하는 향상된 음극에 관한 것이다. 여기에 개시된 발명의 일차적인 적용분야는 구리의 환원과 관련되지만, 본 발명은 니켈, 납, 아연 등과 같은 다른 금속의 전해 환원에의 동일한 적용을 발견했다.The present invention broadly relates to electrolysis processes for the reduction of metals from aqueous solutions and to improved cathodes for use in such processes. While the primary application of the invention disclosed herein relates to the reduction of copper, the present invention has found the same application to the electrolytic reduction of other metals such as nickel, lead, zinc and the like.

광석(ores)과 정광(concentrates)으로부터 염기 금속을 침출하고(leach) 뒤이어 전기 분해 전지에서 염기 금속을 환원하는 공정은 습식 제련(hydrometallurgy) 분야에서 알려져 있다. 한 예가 호주 특허 출원 제42999/93(669906)호에 개시되어 있다. 이 공정은 다단계이고 염소 메디움(chloride medium)에서의 광물의 침출에 뒤 이어 프레그넌트 리쿼 스트림(pregnant liquor stream)을 생산한다. 프레그넌트 리쿼 스트림은 전기 분해 전지에서 전기 분해되어, 전지의 음극에 놓여진 용액으로부터 금속을 환원시킨다. 높은 전류 밀도에서, 고순도의 덴드라이트상 구리(dendritic copper)가 음극에서 생산된다. 과거에는 전지에서의 전류 효율을 유지시키기 위해서 금속 침전물을 제거하기 위해서 음극을 정기적으로 제거하는 것이 필요했다. Processes for leaching base metals from ores and concentrates and subsequently reducing the base metals in electrolysis cells are known in the field of hydrometallurgy. One example is disclosed in Australian patent application 42999/93 (669906). This process is multi-stage and produces league minerals followed by leaching of minerals in the chloride medium. The fragrance liquor stream is electrolyzed in the electrolysis cell to reduce the metal from the solution placed at the cell's negative electrode. At high current densities, high purity dendritic copper is produced at the cathode. In the past, it was necessary to periodically remove the negative electrode to remove metal deposits in order to maintain current efficiency in the cell.

전해 제련(electrowinning) 작업의 최적화는 프레그넌트 리쿼 스트림의 순도와 전류 밀도, 스트리핑(stripping) 주기, 전지 구성(cell configuration) 및 교반의 정도와 같은 일반적인 전지 파라미터들의 기능이다. 따라서, 본 발명의 목적은 전해 제련 작업의 효율을 향상시키는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 전기 분해 공정과, 금속 침전물의 형성과 제거를 모두 돕기 위해서 음극의 침전면을 가로지르는 전류 밀도를 더 잘 제어할 수 있는 전지 구성을 제공하는 것이다.Optimization of electrowinning operations is a function of common cell parameters such as purity and current density of the fragrance liquor stream, stripping cycles, cell configuration and degree of agitation. Therefore, it is an object of the present invention to improve the efficiency of the electrolytic smelting operation. In particular, it is an object of the present invention to provide a battery configuration that can better control the current density across the settling surface of the negative electrode to aid both the electrolysis process and the formation and removal of metal deposits.

본 발명의 범위에 속할 수 있는 어떠한 형태의 실시예라도 있겠지만, 본 발명의 바람직한 실시예들이, 오직 예로써만, 첨부되는 도면을 참고하여 기술될 것이다.While there may be any form of embodiment that may fall within the scope of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, by way of example only.

도1은 구리의 처리 및 환원의 일반화된 흐름도이다.1 is a generalized flow chart of treatment and reduction of copper.

도2는 폐쇄 상태에서의 와이퍼 세트를 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 분해 전지의 정면 단면도이다.2 is a front sectional view of an electrolysis cell according to an embodiment of the present invention having a set of wipers in a closed state.

도3은 도2의 전지의 측면 단면도이다.3 is a side cross-sectional view of the battery of FIG.

도4는 개방 상태에서의 와이퍼를 가지는 도2의 전지의 정면 단면도이다.4 is a front sectional view of the battery of FIG. 2 with a wiper in an open state;

도5는 도2의 전지의 연결 조립물의 상세도이다.5 is a detailed view of the connection assembly of the battery of FIG.

도6은 도2의 전지의 외부의 일부를 잘라낸 투시도이다.FIG. 6 is a perspective view of a portion of the exterior of the battery of FIG. 2;

도7은 음극판의 상단에서 개방된 상태에 위치한 확대된 비율의 와이퍼를 보여주는 개략도이다.7 is a schematic view showing an enlarged ratio of wipers positioned in an open state at the top of the negative electrode plate.

도8은 폐쇄된 상태에서 확대된 비율의 와이퍼의 상세도이다.8 is a detail view of the wiper in an enlarged ratio in the closed state.

도9는 도2의 전지에서 사용되는 음극 판넬의 정면 입도이다.FIG. 9 is a front particle size of the negative panel used in the battery of FIG.

도10은 도9의 판넬의 말단도이다.10 is an end view of the panel of FIG.

도11은 도2의 전지의 음극에 사용되는 와이퍼의 개략적인 투시도이다.FIG. 11 is a schematic perspective view of a wiper used for the negative electrode of the battery of FIG.

도12는 도11을 XII- XII 절단선을 따라 자른 단면도이다.12 is a cross-sectional view taken along the line XII-XII of FIG. 11.

도13은 도2의 전지에서 사용되는 와이퍼의 날 구조의 상세도이다.FIG. 13 is a detailed view of the wiper blade structure used in the battery of FIG.

도14 및 도15는 도 13에서 보여지는 날의 변형도이다.14 and 15 are modified views of the blade shown in FIG.

도16은 도2의 전지에서의 사용을 위해 디자인된 대안적인 음극의 개략적인 투시도이다.Figure 16 is a schematic perspective view of an alternative negative electrode designed for use in the cell of Figure 2;

도17은 도16의 음극을 XVII- XVII 절단선을 따라 자른 단면도이다. FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line XVII-XVII of the cathode of FIG. 16; FIG.

본 발명의 첫번째 관점에서, 본 발명은 수용액으로부터의 금속의 환원을 위한 전기 분해 공정을 제공하는데 여기서 상기 용액을 전기 분해하는 동안 금속은 음극의 침전면에 침전을 일으키게 되고, 상기 공정은 In a first aspect of the invention, the invention provides an electrolysis process for the reduction of metals from an aqueous solution, wherein during electrolysis of the solution the metal causes precipitation on the precipitation side of the cathode, which process

저 전류 밀도 영역에 의해 간격이 띄워지는 고 전류 밀도 영역을 형성하기 위해서 침전면을 가로지르는 불균일 전류 밀도를 유도하고, 고 전류 밀도 영역과 저 전류 밀도 영역 사이의 차이는 침전면을 가로지르는 금속의 불균일한 침전을 촉진시키기 위해 금속 침전이 고 전류 밀도 영역에 집중되기에 충분한 것인 단계를 포함한다.Induce a non-uniform current density across the precipitation surface to form a high current density region spaced by the low current density region, and the difference between the high current density region and the low current density region is that of the metal across the precipitation surface. And wherein the metal precipitation is sufficient to concentrate in the high current density region to promote non-uniform precipitation.

본 발명의 본문에서, 침전면은 하나의 구조일 수도 있고 또는 대안적으로 서로 공간을 두고 떨어져 있거나 또는 직접적으로 접촉하고 있는 개별적인 구성요소들로 만들어질 수도 있다. In the context of the present invention, the settling surface may be one structure or alternatively may be made of individual components spaced apart or in direct contact with each other.

침전면을 가로지르는 불균일한 전류 밀도를 제공하는 것은 그 표면에의 금속의 침전을 제어할 수 있는 메카니즘을 제공한다. 특히, 상기 면을 가로지르는 불균일 침전을 촉진시키기 위해 금속 침전이 특정 영역(즉, 고 전류 밀도 영역)에 집중되도록 할 수 있다. 금속의 불균일한 침전은 금속 환원 공정을 돕는 음극으로부터 제거하기 쉽다는 점에서 유리하다.Providing a nonuniform current density across the settling surface provides a mechanism to control the deposition of metal on the surface. In particular, metal precipitation may be concentrated in specific regions (ie, high current density regions) to promote heterogeneous precipitation across the face. Heterogeneous precipitation of metals is advantageous in that it is easy to remove from the cathode which aids in the metal reduction process.

바람직하게는, 금속 침전이 침전면을 가로질러 효과적으로 비연속적이도록 금속 침전을 고 밀도 영역에 높게 집중시킨다. 바람직하게는, 전지의 작동 중의 금속 침전의 농도는, 고 전류 밀도 영역에서 80%보다 크고, 더욱 바람직하게는 95%보다 크다.Preferably, the metal precipitates are highly concentrated in the high density region so that the metal precipitates are effectively discontinuous across the settling surface. Preferably, the concentration of metal precipitation during operation of the cell is greater than 80%, more preferably greater than 95% in the high current density region.

바람직하게는, 고 전류 밀도 영역 및 저 전류 밀도 영역은 상기 면을 따라 한 방향으로 확장되고, 반대방향으로 상기 면을 가로지르도록 교차한다. 이러한 구성으로 인해, 금속은 거의 일련의 선상 밴드로 침전되는데, 그것은 아래에 좀 더 자세히 기술될 것처럼, 와이핑(wiping) 동작을 이용하여 제거하기에 이상적으로 적합하다.Preferably, the high current density region and the low current density region extend in one direction along the face and intersect the face in the opposite direction. Due to this configuration, the metal precipitates into an almost series of linear bands, which are ideally suited for removal using a wiping operation, as described in more detail below.

바람직하게는, 전기 분해 공정은 전지의 동작 중에 강 전기장과 약 전기장의 영역을 가지는 불균일한 전기장을 형성하는 음극을 제공함으로써, 침전면을 가로지르는 불균일한 전류 밀도를 유도한다. 이러한 구성으로써, 강 전기장의 영역은 고 전류 밀도 영역을 유도하고, 약 전기장의 영역은 저 전류 밀도 영역을 유도한다. Preferably, the electrolysis process provides a negative electrode which forms a non-uniform electric field having a region of strong and weak electric fields during operation of the cell, thereby inducing a non-uniform current density across the settling surface. With this configuration, the region of the strong electric field induces a high current density region, and the region of the weak electric field induces a low current density region.

불균일한 전기장은 표면의 기하구조를 포함하는 여러 가지 메카니즘을 통해 형성될 수 있고, 침전면을 따라 양극과 음극 간의 전기 저항을 변화시킴으로써, 또는 이러한 두 메카니즘의 조합을 통해 형성될 수 있다.A non-uniform electric field can be formed through a variety of mechanisms, including the geometry of the surface, by varying the electrical resistance between the anode and cathode along the settling plane, or through a combination of these two mechanisms.

표면의 기하구조는 전기장에 영향을 미치고 그것의 표면 곡률과 연관된다. 전기장은 항상 표면에 평행하여, 침전면의 날카로운 모서리 또는 첨단(peak)은 편평한 표면 영역이나 고랑(valley)에 비해 고 전기장 영역을 유도한다. 전기 저항은 침전면을 따라 다른 소재를 사용함으로써(즉, 절연물질의 구획을 제공함으로써) 또는 양극과 음극 간의 전류 경로 길이를 바꿈으로써 변화될 수 있다.The geometry of the surface affects the electric field and is associated with its surface curvature. The electric field is always parallel to the surface, so sharp edges or peaks on the settling surface induce a high electric field area compared to flat surface areas or valleys. The electrical resistance can be varied by using different materials along the deposition surface (i.e. by providing a compartment of insulating material) or by changing the current path length between the anode and cathode.

바람직한 한 실시예에서, 불균일한 전기장은 침전면의 기하구조에 의해서 침전면에서 유도되고 특히, 표면을 가로질러 일련의 이랑(ridge)과 고랑(valley)을 번갈아가면서 형성시킴으로써 유도된다. 이러한 기하학적 구조 덕분에, 전지의 작동 중에 고랑에 비해 이랑을 따라 더 높은 전기장이 형성된다. 더욱이, 이랑에서의 전류 경로 길이가 고랑에 비해 더 짧아서 고랑에 비해 이랑에서 저항이 더 적은 상황이 생성된다.In a preferred embodiment, the non-uniform electric field is induced at the precipitation surface by the geometry of the precipitation surface, in particular by alternating formation of a series of ridges and valleys across the surface. Thanks to this geometry, during operation of the cell a higher electric field is formed along the ridge compared to the furrow. Moreover, the length of the current path in the ridges is shorter than in the furrow, resulting in less resistance in the ridges in the furrow.

침전면을 가로지르는 전류 밀도의 변화는 고 전류 밀도 영역과 저 전류 밀도 영역간의 명확한 구분이 지어지도록 될 수 있고, 또는 대안적으로 최고 전류 밀도 영역과 최저 전류 밀도 영역 간의 좀 더 점진적인 이행이 있을 수도 있다.Changes in the current density across the settling plane can lead to a clear distinction between high and low current density areas, or alternatively, a more gradual transition between the highest and lowest current areas. have.

본 출원인은 최고 전류 밀도 영역과 최저 전류 밀도 영역 간의 점진적인 이행의 유도가 침전면을 가로지르는 거의 비연속적인 성장을 촉진하기 위한 좋은 침전 패턴을 역시 제공한다는 것을 발견했다. 특히, 본 출원인은 이랑과 고랑 사이의 극심한 전환이 없어 최고 전류 밀도와 최저 전류 밀도 간의 좀 더 점진적인 변화가 있는 이랑과 고랑을 가지는 침전면을 포함하는 음극을 사용하는 것이 뛰어난 결과를 제공한다는 것을 발견했다. 이러한 구성은 이후에 좀 더 자세히 기술될 이랑에의 금속 침전의 집중을 도와주는 이차적인 효과를 유도하고, 또한 접근하기 어려운 영역을 제공할 수 있는 이랑과 고랑 사이의 극심한 전환에 반해 전체 침전면에 좀 더 쉽게 접근할 수 있게 해서 금속의 제거를 더 쉽게 한다.Applicants have found that the induction of gradual transition between the highest and lowest current density regions also provides a good precipitation pattern to promote nearly discontinuous growth across the precipitation surface. In particular, Applicants have found that there is no extreme transition between the ridges and furrows, so that using cathodes with sulphate and furrows with a more gradual change between the highest and lowest current densities provides excellent results. did. This configuration induces a secondary effect that aids the concentration of metal precipitation in the ridges, which will be described in more detail later, and also provides a significant transition between the ridges and furrows, which can provide inaccessible areas. Make it easier to remove metals by making them more accessible.

수용액으로부터 구리를 제거하도록 전지가 작동하는 바람직한 한 실시예에서, 고 전류 밀도 영역의 전류 밀도는 500 내지 2,500A/m² 범위이고, 좀 더 바람직하게는 1,000 A/m² 이다. 바람직하게는 저 전류 밀도 영역은 0 내지 2,050 A/m² 범위이고, 더욱 바람직하게는 0 내지 500 A/m² 이다.In one preferred embodiment in which the cell operates to remove copper from the aqueous solution, the current density in the high current density region ranges from 500 to 2,500 A / m ² , more preferably 1,000 A / m ² . Preferably the low current density region is in the range of 0 to 2,050 A / m ² , more preferably 0 to 500 A / m ² .

최고 전류 밀도 영역과 최저 전류 밀도 영역 간의 점진적인 이행이 있는 경우에, "고 전류 밀도"의 영역과 "저 전류 밀도"의 영역 간의 구분은 다소 임의적이다. 이러한 배열에서, 이행 구역은 차례로 "고 전류 밀도" 에 근접한 영역과 "저 전류 밀도" 영역의 사이에 위치한 중간 전류 영역으로 여겨질 수 있다.In the case of gradual transition between the highest and lowest current density regions, the distinction between the region of "high current density" and the region of "low current density" is somewhat arbitrary. In such an arrangement, the transition zone may in turn be regarded as an intermediate current region located between the region close to the "high current density" and the "low current density" region.

바람직하게는, 상기 공정은 상기 면 위로 구성요소를 통과시킴으로써 침전면으로부터 침전된 금속을 제거하는 공정을 더 포함한다.Preferably, the process further includes the step of removing the precipitated metal from the settling surface by passing the component over the facet.

바람직하게는, 고 전류 밀도 및 저 전류 밀도 영역이 표면을 따라 한 방향으로 확장하고 반대방향으로 표면을 가로질러 교차하는 배열에서, 상기 구성요소는 고 및 저 전류 밀도 영역이 확장하는 방향으로 움직인다.Preferably, in an arrangement where the high current density and low current density regions extend in one direction along the surface and intersect across the surface in the opposite direction, the component moves in the direction in which the high and low current density regions expand.

바람직하게는, 침전된 금속은 수용액 속의 전류 흐름을 유지시킨 동안 구성요소에 의해 제거된다. 이러한 방법에서, 상기 공정은 거의 연속적일 수 있다.Preferably, the precipitated metal is removed by the component while maintaining the current flow in the aqueous solution. In this way, the process can be nearly continuous.

발명의 또 다른 관점에서, 본 발명은 수용액으로부터의 금속의 전해 환원(electrorecovery)을 위한 전기 분해 전지와 관련되는데, 여기서 상기 전지는 수용액의 전기 분해 동안에 금속이 침전되는 침전면을 포함하는 음극을 포함하며, 여기서 상기 전지의 작동 중에, 침전면은 불균일한 전기장을 가져서 저 전기장 영역에 의해 간격이 띄워진 강 전기장 영역을 갖고, 고 전기장과 저 전기장 영역 간의 차이는 상기 면에의 금속의 불균일한 침전을 촉진시키도록 고 전기장 영역에 금속의 침전을 집중시키기에 충분하다. In another aspect of the invention, the invention relates to an electrolysis cell for electrorecovery of metals from an aqueous solution, wherein the cell comprises a negative electrode comprising a settling surface on which the metal precipitates during electrolysis of the aqueous solution. Wherein, during operation of the cell, the settling surface has a non-uniform electric field and has a strong electric field region spaced by a low electric field region, and the difference between the high and low electric field regions is a non-uniform precipitation of metal on the surface. It is sufficient to concentrate the precipitation of the metal in the high electric field region to facilitate the process.

바람직하게는, 고 전기장 및 저 전기장 영역은 표면을 따라 한 방향으로 확장되며 반대방향으로 표면을 가로질러 교차한다. 특히 바람직한 일 실시예에서, 음극의 침전면은 일련의 번갈아가면서 만들어진 이랑과 고랑을 포함하는데, 이랑에서 고 전기장 영역을 형성하고 고랑에서 저 전기장 영역을 형성한다.Preferably, the high and low electric field regions extend in one direction along the surface and intersect across the surface in the opposite direction. In one particularly preferred embodiment, the settling surface of the cathode comprises a series of alternating ridges and furrows, which form a high electric field region in the ridge and a low electric field region in the furrow.

침전면이 일련의 번갈아가면서 만들어진 이랑과 고랑을 갖도록 형태를 잡는 것은 음극에서 거의 불연속적인 금속 침전을 촉진하는 상당한 잇점을 갖는다. 전형적으로 이러한 형태잡기(profiling)는 각 이랑 상에 금속 침전물이 덴드라이트 성장을 하도록 촉진한다. 유리하게도, 결과물인 덴드라이트는 제거하기 쉽다(뒤에 설명될 것처럼). 상기 형태가, 전지 작동 초기에, 이랑 상에 덴드라이트로써 금속 침전물을 집중시키기에 적당한 불균일 전류 밀도를 제공할 뿐만 아니라 공정이 진행되는 동안 불연속적인 성장을 유지하도록 도와 준다. 이해될 바와 같이, 일단 금속이 침전면에 침전하면, 침전된 금속은 침전면의 확장을 형성한다. 이랑과 고랑의 구성을 하는 것의 잇점은, 이랑에 덴드라이트가 성장함에 따라, 그것들은 고랑에서의 금속 침전을 더 막는, 고랑을 "가려주는(shadow)" 경향이 있다는 것이다. 게다가, 수용액은 고랑에서 고이는 경향이 있어서 고랑에의 금속의 침전을 더욱 막아준다. 번갈아가면서 형성된 고랑과 이랑의 형태를 사용하여 출원인에 의해 수행된 실험에서, 98.8%보다 많은 금속이 침전면의 이랑에 침전했다.Shaping the settling surface to have a series of alternating ridges and furrows has the significant advantage of promoting almost discontinuous metal precipitation at the cathode. Typically, this profiling promotes dendrites growth of metal deposits on each ridge. Advantageously, the resulting dendrites are easy to remove (as explained later). This form not only provides an uneven current density suitable for concentrating metal deposits with dendrite on the ridges at the beginning of cell operation, but also helps to maintain discontinuous growth during the process. As will be appreciated, once the metal precipitates on the precipitation surface, the precipitated metal forms an extension of the precipitation surface. The advantage of forming the ridges and furrows is that as dendrite grows in the ridges, they tend to "shadow" the furrows, further preventing metal precipitation in the furrows. In addition, aqueous solutions tend to clump in the furrows, further preventing the precipitation of metal in the furrows. In experiments conducted by the applicant using alternating furrows and ridges, more than 98.8% of the metal precipitated in the ridges of the sedimentation surface.

이랑과 고랑을 포함하는 것의 이로운 효과는 그 형상의 범위 전체에서 얻어질 수 있지만, 본 출원인들은 이랑의 상단과 고랑의 하단 사이의 면이 거의 직선이고, 인접한 면 사이의 내부 각도가 약 60°인 규칙적인 형태가 좋은 결과를 제공한다는 것을 발견했다. 더욱이, 바람직하게는 인접한 이랑 간의 피치 거리(pitch distance)가 대략 10-40mm이고, 더욱 바람직하게는 15-25mm이며, 이랑과 고랑 간의 깊이는 대략 8-32mm이고, 더욱 바람직하게는 12-20mm의 범위이다. 이러한 특징을 갖는 침전면은 거의 불연속적인 금속 침전을 일으키는 것으로 밝혀졌다. 또 다른 잇점은 이 형태가 불순한 금속 침전을 일으킬 수 있는 전류 밀도의 "핫 스팟(hot spot)"을 생성함이 없이 표면을 거의 깨끗하게 할 수 있다는 것이다. 만약 침전이 진행되는 동안, 전류 밀도가 한 지점에서 매우 높다면, 그것은 집중 극화(concentration polarisation)(성장하는 침전물 주변에서 일어나는)를 일으킨다. 이 현상이 일어나면, 침전하는 금속(즉, 구리)의 불순물 봉입체들의 상대적인 증가가 일어날 수 있다. 그래서 한 지점에서의 전류 밀도를 조절하는 것이 중요하다. 상기 언급한 형태의 장점은 금속 침전물이 음극의 총 영역의 상당한 부분(즉, 침전면의 총 영역의 25-35% 정도)을 여전히 차지하는 곳이 고 전류 밀도의 영역이라는 것이다. 이러한 배치로, 전류는 표면이 금속 침전물 없이 깨끗하든 침전이 이미 일어났든 관계없이 거의 일정한 비율로 유지될 수 있다. 이렇게, 상기 형태 그 자체가 초기 금속 침전에서 문제를 일으킬 가능성이 있는 전류 밀도의 강력한 "핫 스팟"을 유도하지 않는 경향이 있기 때문에, 전지를 가동하기 시작할 때 전류를 갑자기 높일(ramp up) 필요가 없다. The beneficial effects of including the ridges and furrows can be obtained throughout the range of the shape, but we have found that the plane between the top of the ridge and the bottom of the furrow is almost straight and the internal angle between adjacent faces is about 60 °. We found that regular forms provide good results. Moreover, preferably the pitch distance between adjacent ridges is approximately 10-40 mm, more preferably 15-25 mm, and the depth between the ridges and furrows is approximately 8-32 mm, more preferably 12-20 mm. Range. Precipitation surfaces having this feature have been found to cause almost discontinuous metal precipitation. Another advantage is that this form can make the surface nearly clean without creating a "hot spot" of current density that can cause impure metal precipitation. If the current density is very high at one point during the precipitation, it causes concentration polarization (which occurs around the growing precipitate). If this phenomenon occurs, a relative increase in impurity inclusions of the precipitated metal (ie copper) may occur. So it is important to adjust the current density at one point. The advantage of the above-mentioned form is that the region of high current density is where the metal precipitate still occupies a significant part of the total area of the cathode (ie, 25-35% of the total area of the settling surface). With this arrangement, the current can be maintained at a substantially constant rate regardless of whether the surface is clean without metal deposits or precipitation has already occurred. As such, the form itself does not tend to induce a strong "hot spot" of current density that is likely to cause problems in the initial metal precipitation, so it is necessary to suddenly ramp up the current when starting the cell. none.

특히 바람직한 실시예에서, 음극은 음극의 침전면을 형성하는 적어도 하나의 주표면을 가지는 박판을 포함하고, 상기 박판은 번갈아가면서 만들어진 고랑 및 이랑과 통합되도록 미리 형성된 것이다. 상기 박판은 골진(corrugated) 형상으로 정해질 수 있다. 바람직하게는, 이 미리 형성하는 작업은 박판을 구부려서(folding) 수행될 수 있지만, 스탬핑(stamping), 밀링(milling), 스웨이징(swaging), 주조(casting) 공정 또는 그것들의 조합과 같은 다른 어떤 적절한 공정으로라도 만들어질 수 있다. In a particularly preferred embodiment, the negative electrode comprises a thin plate having at least one major surface forming the settling surface of the negative electrode, the thin plate being preformed to be integrated with the alternating furrows and ridges. The thin plate may be defined in a corrugated shape. Preferably, this preforming operation can be performed by folding the sheet, but any other such as stamping, milling, swaging, casting process or combinations thereof. It can also be made by suitable processes.

특히 바람직한 실시예에서, 상기 박판은 티타늄 또는 유사한 항 산화 물질로 만들어질 수 있다. 백금, 스테인레스 스틸, 항 부식성 금속 합금과 같은 다른 항 산화 물질이 쓰일 수 있지만, 티타늄이, 그것의 뛰어난 항 산화력과, 구리와 같은 금속과의 야금 결합(metallurgical bond)를 형성하는데 대한 저항력 및 그것의 상대적인 유용성 때문에 가장 바람직하다.In a particularly preferred embodiment, the sheet can be made of titanium or similar antioxidant material. Other antioxidants such as platinum, stainless steel, and anti-corrosive metal alloys may be used, but titanium has its superior antioxidant power, resistance to forming metallurgical bonds with metals such as copper and its Most preferred because of its relative usefulness.

골진 형태를 사용하는 또 다른 장점은 그것이 박판의 구조적인 안정성(dimensional stability)을 유지하는 것을 도와준다는 것이다. 이러한 배열은 구부러지고 휘어지는 경향을 갖는 박판 음극의 종래 기술의 구성의 단점을 극복하는 것을 도울 수 있다. 더 나아가서, 금속이 박판에서 덴드라이트 또는 결정성 성장으로 침전할 때, 박판의 구조적인 안정성은 박판으로부터 침전물을 쉽게 제거하기 위해 와이핑 방법을 사용하는 것을 가능하게 한다. 본 출원인들은 1.6mm 정도 두께의 티타늄 박판이 이 공정을 위한 적절한 구조적인 안정성을 제공한다는 것을 발견했다.Another advantage of using the corrugated form is that it helps to maintain the dimensional stability of the sheet. This arrangement can help to overcome the disadvantages of the prior art construction of thin plate anodes that tend to bend and flex. Furthermore, when the metal precipitates from the thin plate with dendrites or crystalline growth, the structural stability of the thin plate makes it possible to use a wiping method to easily remove the precipitate from the thin plate. Applicants have found that a 1.6 mm thick sheet of titanium provides adequate structural stability for this process.

바람직하게는, 상기 박판은 전도성의 헤더 바(header bar)에의 부착을 위해 사용되도록 개조시킬 수 있다. 이 헤더 바는 사용시에 음극을 지지하고 그것에 전자를 공급한다.Preferably, the thin plate can be adapted to be used for attachment to a conductive header bar. This header bar supports the cathode in use and supplies electrons to it.

한 실시예에서, 구부러진 박판의 대치하는 주표면들은 음극의 작동 중에 침전면으로 사용된다.In one embodiment, the opposing major surfaces of the bent sheet are used as settling surfaces during the operation of the cathode.

한 대안적인 실시예에서, 음극은 복합적인 구조로 만들어지고, 박판을 따라 확장하는 전도성 구성요소(conducting element)를 더 포함한다. 상기 전도성 구성요소는 사용시에 전기 분해 공정 동안 침전면에 전자를 공급하기 위해 박판과 전기적교환(electrocommunication)을 한다. 박판을 따라 확장하는 전도성 구성요소를 사용하는 것의 하나의 장점은 그것이 박판의 한 모서리에서만 단독으로 전자가 공급될 때에 일어나는 오믹 강하(ohmic drop)를 최소화시켜준다는 것이다. 전도성 구성요소를 사용하는 것의 두번째 장점은 음극의 구조적인 안정성을 유지시키는 것을 더 보조하기 위해 상기 박판에 강도(rigidity)를 제공하기에 적절한 크기일 것이라는 것이다. 복합적인 구조로 인해, 침전면으로써 더 얇은 박판 구조를 사용할 수 있게 할 것이다. In one alternative embodiment, the cathode is made of a composite structure and further includes a conducting element extending along the sheet. The conductive component is in electrocommunication with the sheet to supply electrons to the settling surface during the electrolysis process in use. One advantage of using a conductive component that extends along the sheet is that it minimizes the ohmic drop that occurs when electrons are supplied alone at only one edge of the sheet. A second advantage of using a conductive component is that it will be sized to provide rigidity to the thin plate to further aid in maintaining the structural stability of the negative electrode. Due to the complex structure, it will be possible to use thinner thin plate structures as precipitation surfaces.

이 후자의 구조의 바람직한 실시예에서 음극은, 제1 박판에 연결되고 음극의 제2 침전면을 이루는 주표면을 가지는 제2 박판을 포함하는데, 상기 제2 박판은 침전면을 따라 번갈아가면서 만들어진 이랑 및 고랑을 통합하도록 미리 형성된다. 바람직하게는, 제2 박판은 음극의 제1 박판과 연결되어, 번갈아가면서 만들어진 이랑과 고랑의 방향으로 확장하는 복수의 포켓을 형성한다. 이 포켓들의 적어도 일부는 음극의 전도성 구성요소를 수용하도록 작동한다.In a preferred embodiment of this latter structure, the negative electrode comprises a second thin plate having a major surface connected to the first thin plate and forming a second precipitation surface of the negative electrode, the second thin plate being alternately made along the precipitation surface. And preformed to integrate the furrows. Preferably, the second thin plate is connected to the first thin plate of the negative electrode to form a plurality of pockets extending in the direction of alternating ridges and furrows. At least some of these pockets operate to receive conductive components of the negative electrode.

바람직한 실시예에서, 와이핑 장치는 침전면으로부터 침전된 물질을 제거하기 위해 음극의 침전면을 지나가도록 작동한다. 특히 바람직한 실시예에서, 음극은 이랑과 고랑의 형상을 포함하는데, 상기 와이핑 장치는 침전면의 각 고랑 안에 위치하도록 작동하는 복수의 돌출부를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 이 돌출부들은 세라믹 소재로 만들어지지만, 아무 다른 항 부식성 소재로라도 만들어질 수 있다.In a preferred embodiment, the wiping device operates to pass through the precipitation side of the cathode to remove precipitated material from the precipitation side. In a particularly preferred embodiment, the cathode comprises the shape of a groove and a furrow, said wiping device comprising a plurality of protrusions operative to be located in each groove of the settling surface. In a preferred embodiment, these protrusions are made of ceramic material, but can be made of any other anticorrosive material.

바람직한 실시예에서, 상기 돌출부들은 제1 및 제2 상태 사이를 움직일 수 있으며 이 상태들의 어느 쪽에서든 침전면 위를 지나도록 작동한다. 제1 상태에서, 상기 구성요소는 그 표면으로부터 침전 물질의 거의 대부분을 제거할 수 있도록 침전면과 접촉하거나 또는 아주 가까이 있다. 제2 상태에서, 바람직하게는 상기 구성요소는 침전면과 떨어져 있고 침전면으로부터 소정의 거리만큼 확장된 침전 물질을 제거하도록 작동한다.In a preferred embodiment, the protrusions can move between the first and second states and operate to pass over the settling surface in either of these states. In the first state, the component is in contact with or very close to the settling surface to remove almost all of the settling material from its surface. In the second state, the component is preferably operated to remove the sedimentation material away from the settling surface and extended by a distance from the settling surface.

본 발명의 또 다른 관점에서, 본 발명은 상기 기술된 아무 실시예에서 정의된 것과 같은 공정 또는 전기 분해 전지에 쓰이는 음극과 관련된다.In another aspect of the invention, the invention relates to a negative electrode used in a process or electrolysis cell as defined in any of the embodiments described above.

본 발명의 또 다른 관점에서, 본 발명은 상기 기술된 실시예에서의 전기 분해 전지에 쓰이는 와이핑 시스템과 관련된다.In another aspect of the invention, the invention relates to a wiping system for use in an electrolysis cell in the embodiments described above.

본 발명의 또 다른 관점에서, 본 발명은 수용액으로부터의 금속의 전해 환원을 위한 전기 분해 전지에 사용되는 음극과 관련되는데, 상기 음극은 복수의 고랑에 의해 간격이 띄워지는 복수의 이랑을 가지는 침전면을 포함하고, 음극의 형태는 전지의 작동 중에 침전면 상에 금속의 불균일한 침전을 촉진시키기 위해 이랑에 금속 침전을 집중시키도록 작동한다.In another aspect of the present invention, the present invention relates to a negative electrode used in an electrolysis cell for the electrolytic reduction of metals from an aqueous solution, the negative electrode having a plurality of ridges spaced by a plurality of furrows. Wherein the form of the negative electrode operates to concentrate the metal precipitation in the gyrus to promote non-uniform deposition of metal on the deposition surface during operation of the cell.

도1에, 금속의 침출(leach) 및 전해환원(104)을 포함하는 연합된 공정(100)의 개략도가 도시되었다. 이 공정의 바람직한 실시예에서, 가루로 만들어진 황화동(106)이 릭시비언트(lixiviant)에 의해 산화를 통해 금속들이 가용화되는 다단계 역전류 침출 공정(multistage counter current leaching process)으로 주입된다. 바람직한 한 실시예에서, 릭시비언트는 뒤 이은 전기분해 단계의 양극에서 생성되는 할로겐화종 복합체를 포함하고, 전해질 재생(108)의 일부로써 침출 단계로 되돌려 보내진다.In FIG. 1, a schematic of an associated process 100 including leaching of a metal and electrolytic reduction 104 is shown. In a preferred embodiment of this process, powdered copper sulfide 106 is injected into a multistage counter current leaching process in which metals are solubilized through oxidation by lixiviant. In one preferred embodiment, the lysibient contains a halogenated species composite produced at the anode of the subsequent electrolysis step and is returned to the leaching step as part of the electrolyte regeneration 108.

바람직한 산화 상태에서 녹은 금속은 침출수(leachate) 내의 침출 공정으로부터 여러 가지 단계에서 제거된다. 침출수는 황이나 산화철과 같은 원하지 않는 덩어리들을 제거하기 위해서 여과(110) 단계를 거친다. 그 다음에 침출수는 이후의 전기 분해를 오염시킬 수 있는 금속(은 및 수은과 같은)을 제거하기 위해 정화(112)를 거친다. 오염원 금속은 산화 금속 또는 탄산염 형태로써 침전될 수 있다.In the preferred oxidation state, the molten metal is removed at various stages from the leaching process in leachate. The leachate is subjected to a filtration 110 step to remove unwanted lumps such as sulfur or iron oxides. The leachate is then subjected to purification 112 to remove metals (such as silver and mercury) that may contaminate subsequent electrolysis. The source metal can be precipitated in the form of metal oxides or carbonates.

정화된 침출수는 그 다음에 일련의 및/또는 평행한 복수의 전기 분해 전지 군을 포함할 수 있는 전기 분해 단계(104)로 주입된다. 각 군에서, 다른 금속이 생산될 수 있는데, 제1 전지군에서 전해 환원된 전형적인 구리 금속과 함께, 뒤의 또는 평행한 전지군으로부터 환원된 아연, 납, 니켈과 같은 금속들이다. 전기 분해 공정은 전형적으로, 높은 산화성의 릭시비언트(할로겐화종 복합체와 같은)가 양극에서 생산되도록 작동된다. 사용된 전해질(양극액)은 그 다음에 침출 단계로 재활용되고, 또 다른 역전류 침출에 참여하는 고 산화 릭시비언트를 포함한다. 그래서, 상기 공정은 연속적으로 작동할 수 있다.The purified leachate is then injected into an electrolysis step 104 which may comprise a plurality of groups of electrolysis cells in series and / or in parallel. In each group, other metals can be produced, such as zinc, lead, nickel, reduced from later or parallel cell groups, along with typical copper metals electrolytically reduced in the first cell group. The electrolysis process is typically operated so that highly oxidative lysibits (such as halogenated species complexes) are produced at the anode. The electrolyte used (anode) is then recycled to the leaching step and contains high lyxium oxide which participates in another reverse current leaching. Thus, the process can be operated continuously.

본 발명은 금속의 전해 환원의 최적화와 관련되고, 향상된 음극 디자인과 기하구조를 포함하는 전기 분해 공정에서의 상당한 디자인 향상과 관련된다. The present invention relates to the optimization of the electrolytic reduction of metals and to significant design improvements in electrolysis processes, including improved cathode design and geometry.

이제 도2 내지 도5를 참고하면, 상기 공정(100)에서 사용하는 전기 분해 전지(10)는, 전기 분해 전지 탱크(50) 안에 배치되어 있으며, 양극과 간격을 두고 떨어져 있는 일련의 음극판(11)들을 포함한다. 전지에의 전해질 공급은 양극과 음극 간의 전류의 흐름을 가능하게 한다. 각 음극의 바깥 표면(13, 14)들은 전지의 침전면을 형성하고 거기에 환원된 금속이 전지(10)의 작동 중에 침전한다. 뒤에 더 자세히 설명될 것처럼, 음극판은 번갈아가면서 형성된 이랑과 고랑을 가지는 전체적으로 골진 형상을 가지고 만들어져서 각 침전면들(13, 14)에 금속이 침전하는 양상에 영향을 준다.Referring now to FIGS. 2-5, the electrolysis cell 10 used in the process 100 is disposed in the electrolysis cell tank 50 and is a series of negative electrode plates 11 spaced apart from the positive electrode. ) The electrolyte supply to the cell enables the flow of current between the positive and negative electrodes. The outer surfaces 13, 14 of each negative electrode form the settling surface of the cell, where the reduced metal precipitates during operation of the cell 10. As will be explained in more detail later, the negative plate is made in an overall corrugated shape with alternating ridges and furrows, affecting the deposition of metal on each of the precipitation surfaces 13, 14.

전지(10)는 각각의 음극(11)의 침전면들(13, 14)을 가로질러 움직여서 에 면들로부터 금속 침전물을 제거하도록 작동하는 각 와이퍼 세트(16)의 와이퍼(17)를 가지는, 각 음극과 양극 사이에 들어맞도록 작동하는 복수의 와이퍼 세트(16)를 포함하는 와이퍼 시스템(15)을 포함한다. 와이퍼(17)들은 제거된 금속들을 전지(10)의 바닥으로 떨어뜨려 거기서 전지로부터의 제거를 위한 컨베이어(18)로 금속들이 옮겨지게 할 소정의 간격으로 각 침전면(13, 14)을 닦아내도록 배열된다.Each cell 10 has a wiper 17 of each wiper set 16 that operates to remove metal deposits from the edges by moving across the settling surfaces 13, 14 of each negative electrode 11. And a wiper system 15 including a plurality of wiper sets 16 operative to fit between the positive pole and the positive pole. The wipers 17 drop the removed metals to the bottom of the cell 10 to wipe off each settling surface 13, 14 at a predetermined interval from which the metals are transferred to the conveyor 18 for removal from the cell. Are arranged.

이러한 와이핑 작업을 수행하기 위해서, 와이핑 시스템(15)은 두 개의 기본적인 운동을 포함한다; 첫번째는 와이퍼 세트(16)가 각 음극(11)의 상단 및 하단 사이를 움직이게 하는 수직 운동이고, 두번째는 각 세트(16)의 와이퍼들(17)이 개방된 상태(도7에 잘 도시되어 있는 것처럼)로부터 폐쇄된 상태(도8에 잘 도시되어 있는 것처럼)로 움직이도록 하는 운동이다.In order to perform this wiping operation, the wiping system 15 includes two basic movements; The first is a vertical motion that causes the wiper set 16 to move between the top and bottom of each cathode 11, and the second is the wiper 17 of each set 16 that is open (as shown in FIG. 7 well). As shown in FIG. 8).

와이퍼 세트(16)는 프레임(32) 위에 설치되어 있는데 상기 프레임은 그것의 상단 끝에서 네 개의 지지대(supporting struts)(19, 20, 21, 22)에 고정되어 있다. 각 지지대는 프레임(32)에 연결된 웜 기어(24)와 협력하는 나선형 트랙(23)을 포함한다. 이러한 방법에서, 상기 프레임(32)은 지지대들에 대응하여 움직인다. 횡단 빔(cross beam)(26) 위에 설치된 전기 모터(25)는 침전면(13, 14)에 대응한 와이퍼 세트의 수직 운동을 수행하기 위해 웜 기어(24)를 조종하도록 작동한다. 이러한 작업하에서, 와이퍼들은 도2에 개시된 것과 같은 하부 상태와 도4에 도시된 것과 같은 상부 상태 사이를 움직일 수 있게 된다.The wiper set 16 is mounted on the frame 32, which is fixed to four supporting struts 19, 20, 21, 22 at its upper end. Each support includes a helical track 23 that cooperates with a worm gear 24 connected to the frame 32. In this way, the frame 32 moves corresponding to the supports. An electric motor 25 installed above the cross beam 26 operates to steer the worm gear 24 to perform the vertical movement of the set of wipers corresponding to the settling surfaces 13, 14. Under this operation, the wipers can move between a lower state as shown in FIG. 2 and an upper state as shown in FIG.

프레임(32)은 차례로 와이퍼 세트(16)에 연결되는 연결 조립물(27)을 지지한다. 연결 조립물(27)은 각 연결 암(arm)(29)에 연결된 와이퍼 세트(16)의 각 끝에 한 쌍의 연결판(28)을 포함한다. 크랭크(30)는 피벗 포인트(pivot point)(31)을 통해 각 연결판(28) 쌍과 축으로 연결된다. 크랭크 암(40)은 크랭크(30)로부터 와이퍼 세트(16)까지 뻗어나가 와이퍼 세트의 각 말단을 지지한다. 연결 암(29)은 제2 작동기(41)를 통해 수직 운동을 할 수 있다. 도시된 실시예에서, 제2 작동기는 각 연결 암 상에 형성된 나선형 트랙과 협력하는 웜 기어의 형태이다. 웜 기어는 와이퍼가 개방 및 폐쇄 상태 사이를 움직일 수 있도록 차례로 크랭크(30)를 조종하는 프레임(18)에 대응하여, 연결 암들의 수직 이동을 일으키기 위해 연결 암(29)들에 회전 충격을 주는 회전을 한다. 제2 작동기는 음극에 대한 와이퍼들의 과도조임(over-tightening)이나 잼(jam)을 예방하도록 댐핑할 수 있다. 댐핑(damping)은 스프링-장착 커플링에 의해 또는 웜 기어 대신에 공기 실린더(pneumatic cylinder)를 사용함으로써 제공될 수 있다.The frame 32 supports the connecting assembly 27, which in turn is connected to the wiper set 16. The connecting assembly 27 includes a pair of connecting plates 28 at each end of the wiper set 16 connected to each connecting arm 29. The crank 30 is axially connected to each pair of connecting plates 28 via a pivot point 31. Crank arm 40 extends from crank 30 to wiper set 16 to support each end of the wiper set. The connecting arm 29 can make vertical movement through the second actuator 41. In the embodiment shown, the second actuator is in the form of a worm gear cooperating with a helical track formed on each connecting arm. The worm gear corresponds to a frame 18 which in turn steers the crank 30 so that the wiper can move between the open and closed states, a rotational impact on the connecting arms 29 to cause vertical movement of the connecting arms. Do it. The second actuator may damp to prevent over-tightening or jam of the wipers against the cathode. Damping can be provided by spring-loaded couplings or by using pneumatic cylinders instead of worm gears.

도6에 잘 도시된 것과 같이 전지(10)에서의 음극의 각 라인은 개개의 판들이 탱크(50)에서 매달려 있도록 헤더 바(34)에 연결된 복수의 음극판(11)으로 만들어진다. 헤더 바(34)는 전도성이고 음극에 전자를 공급하기 위해서 전원에 연결된다.As best shown in FIG. 6, each line of the negative electrode in the cell 10 is made of a plurality of negative electrode plates 11 connected to the header bar 34 so that the individual plates are suspended from the tank 50. The header bar 34 is conductive and is connected to a power source to supply electrons to the cathode.

전형적으로 전해질은 매우 부식성이 높고, 전형적으로 5몰의 또는 그 이상의 농도의 알칼리 또는 알칼리 토금속 할로겐화물로부터 유래한다. 상기 구성 요소들이 이러한 환경에서 작동할 수 있게 하기 위해서, 와이퍼 시스템(15)은 바람직하게는 티타늄인 항 부식성 물질로 만들어진다. 다른 적절한 물질은 백금, 스테인레스 스틸, 항 부식성 금속 합금(Hastalloy C 22와 같은), 또는 몇몇 플라스틱을 포함한다. 물론, 티타늄이 그것의 뛰어난 항 부식성 및 구리와 같은 금속과 야금 결합을 형성하는 것에 대한 저항 능력 때문에 또한 그것의 상대적인 유용성(비용 이익) 때문에 음극으로써 가장 바람직하다. 그것의 야금 결합 형성에 대한 저항성은 상기 설명한 와이퍼 시스템을 사용하여 판들을 벗겨내는 능력을 향상시킨다.Typically the electrolyte is very corrosive and is typically derived from an alkali or alkaline earth metal halide at a concentration of 5 moles or more. In order to allow the components to operate in this environment, the wiper system 15 is made of an anticorrosive material which is preferably titanium. Other suitable materials include platinum, stainless steel, anticorrosive metal alloys (such as Hastalloy C 22), or some plastics. Of course, titanium is most preferred as a cathode because of its excellent anticorrosiveness and resistance to forming metallurgical bonds with metals such as copper and also because of its relative utility (cost benefit). Its resistance to metallurgical bond formation improves the ability to peel off the plates using the wiper system described above.

도9 및 도10은 개별적인 음극판(11)의 구조를 도시한다. 도시된 실시예에서, 음극판(11)은 바람직하게 약 1.6mm의 두께를 가지는 티타늄 박판으로 만들어진다. 이 두께의 박판이 사용시에 휘어지는 것(buckling)을 방지할 수 있는 적당한 강도를 음극판에 준다는 것을 본 출원인이 발견하였다. 티타늄 박판은 구부려져서(folded) 각 침전면(13, 14)에 번갈아가면서 형성된 고랑(35)과 이랑(36)을 제공하도록 전체적으로 골진 형태를 이룬다. 이러한 골진 형상은 음극의 상단 및 하단 모서리(37, 38) 사이의 음극 전체 길이를 따라 흐른다.9 and 10 show the structure of the individual negative plate 11. In the illustrated embodiment, the negative electrode plate 11 is preferably made of a thin titanium plate having a thickness of about 1.6 mm. Applicants have found that the thin plate of this thickness gives the negative electrode plate an appropriate strength that can prevent buckling in use. The thin titanium plate is folded to form an overall corrugated shape to provide furrows 35 and ridges 36 alternately formed on each settling surface 13, 14. This corrugated shape flows along the entire length of the cathode between the top and bottom edges 37, 38 of the cathode.

도시된 실시예에서, 인접한 이랑(36) 간의 거리는 20mm이고, 한편 이랑(36)의 상단과 고랑(35)의 하단 사이의 깊이는 약 16mm이다. 골진 박판 상에 형성된 벽면(43)은 거의 선상이고 이랑의 상단 및 고랑의 하단에서 약 60°의 내부각을 갖는다.In the illustrated embodiment, the distance between adjacent ridges 36 is 20 mm, while the depth between the top of ridge 36 and the bottom of furrow 35 is about 16 mm. The wall surface 43 formed on the corrugated sheet is almost linear and has an internal angle of about 60 ° at the top of the ridge and at the bottom of the furrow.

음극에 골진 형상을 통합하는 1차적인 목적은 전지의 작동 중에 침전면(13, 14) 상의 전류 밀도에 영향을 주기 위한 것이다. 좀 더 구체적으로, 침전면의 골들은 전지의 작동 중에 그 표면을 가로지르는 불균일한 전기장을 초래한다.The primary purpose of incorporating the corrugated shape into the negative electrode is to influence the current density on the settling surfaces 13 and 14 during operation of the cell. More specifically, the settling valleys cause a non-uniform electric field across its surface during operation of the cell.

음극의 골진 침전면은 음극의 이랑을 따라 그 영역에서의 대응하는 높은 전기장에 기인하는 고 전류 밀도의 밴드와, 고랑에서의 상대적으로 낮은 전류 밀도의 밴드를 형성한다. 이것은 금속 침전이 고 전류 밀도 영역에 집중되도록 하고, 상기 침전면을 가로지르는 금속의 불균일한 침전을 촉진시켜서 침전의 거의 대부분이 침전면의 이랑 영역(35)에 포함되도록 한다. 거의 불연속적인 침전을 형성시키는 것은 와이핑 시스템(15)을 사용하여 음극으로부터 환원된 금속을 제거할 수 있게 하는 능력을 향상시킨다. The corrugated settling surface of the cathode forms a band of high current density due to the corresponding high electric field in the region along the ridge of the cathode, and a band of relatively low current density in the furrow. This allows metal precipitation to be concentrated in the high current density region and promotes non-uniform precipitation of metal across the precipitation surface such that almost all of the precipitation is included in the ridge region 35 of the precipitation surface. Forming a nearly discontinuous precipitate enhances the ability to use the wiping system 15 to remove the reduced metal from the cathode.

고랑과 이랑을 가진 침전면의 형상은 두 개의 메카니즘에 의해 불균일한 전기장을 일으킨다. 첫째로, 그 형상의 기하구조의 관점에서, 전기장이 표면 만곡 때문에 고랑보다는 이랑에서 더 강하다. 일반적으로 전기장 선은 항상 표면에 평행하다. 그래서, 각 이랑에서 이 점들을 따라 전기장의 집중이 있다. 둘째로, 이랑에서의 전류 흐름 통로는 고랑에서의 전류 흐름 통로보다 작다. 결과적으로, 고랑에서보다 이랑에서 저항이 적다.The shape of the settling surface with furrows and ridges causes an uneven electric field by two mechanisms. First, in terms of the geometry of the shape, the electric field is stronger in the gyrus than in the furrow because of the surface curvature. In general, the electric field lines are always parallel to the surface. So there is a concentration of electric fields along these points in each mockup. Second, the current flow path in the ridge is smaller than the current flow path in the furrow. As a result, there is less resistance in the ridges than in the furrows.

추가적으로, 음극의 골진 형태의 사용은 침전의 주요 지점(즉, 이랑을 따라)을 더 잘 제어할 수 있게 한다. 침전이 진행될 때, 전류 밀도가 일 지점에서 매우 높으면, 집중 극화(성장하는 침전물 주변에서 발생함)가 일어난다. 이 현상이 일어날 때, 침전 금속에서의(즉, 구리에서의) 불순물 봉입체의 상대적인 증가가 일어날 수 있다. 골진 형상으로 인해, 침전의 주된 장소는 음극 총 표면 영역의 약 25 내지 35%에 달한다. 대량 이송의 기능 때문에, 이상적으로는 침전면에서의 전류는 1,000A/m² 정도이거나 더 작아야한다. 표면에서 덴드라이트가 성장함에 따라, 침전면의 실 영역은 기존에 침전된 금속 위에 금속이 침전되기 때문에 증가한다. 음극상의 초기 침전 지점이 매우 작다면, 그 다음에는 일단 덴드라이트가 음극으로부터 제거되면 그 지점에서의 전류 밀도가 매우 커지는 경향이 있다. 골진 형상을 사용하여 본 출원인이 수행한 실험을 통해, 전지 작동의 초기 및 덴드라이트 성장이 일어난 후의 양 경우에 모두 침전 지점에서의 전류 밀도가 고 품질의 금속 침전을 제공할 수 있도록 1,000A/m² 정도를 유지할 수 있다는 것을 발견하였다. 이렇게, 공정 중에 전류를 변화시킬 필요가 없다.In addition, the use of the corrugated form of the cathode allows for better control of the main points of precipitation (ie along the ridge). As the precipitation proceeds, if the current density is very high at one point, concentrated polarization (which occurs around the growing precipitate) occurs. When this phenomenon occurs, a relative increase in impurity inclusions in the precipitated metal (ie in copper) may occur. Due to the corrugated shape, the main place of precipitation amounts to about 25 to 35% of the cathode total surface area. Due to the function of mass transfer, the current at the settling surface should ideally be on the order of 1,000 A / m ² or less. As the dendrites grow at the surface, the seal area of the settling surface increases because the metal is deposited on the previously deposited metal. If the initial precipitation point on the cathode is very small, then once the dendrites are removed from the cathode, the current density at that point tends to be very large. Applicants conducted experiments using corrugated geometries to ensure that the current density at the precipitation point can provide high quality metal precipitation in both cases early in cell operation and after dendrite growth has occurred. It was found that it can maintain ² degrees. As such, there is no need to change the current during the process.

음극에 골진 형태를 사용하는 것의 또 다른 장점은 골진 형상이 이랑과 고랑의 방향을 따라 편평한 판보다 원래 더 강하기 때문에, 그것이 음극판의 강도를 증진시킨다는 것이다. 게다가, 골진 형태는 이후에 더 자세히 기술될 것과 같은 와이핑 날 시스템을 사용하여 청소하기에 이상적으로 적합하다.Another advantage of using a corrugated form for the negative electrode is that it enhances the strength of the negative plate because the corrugated shape is originally stronger than the flat plate along the direction of the ridges and furrows. In addition, the corrugated form is ideally suited for cleaning using a wiping blade system as will be described in more detail later.

도11 내지 도15를 참고하여 보면, 와이퍼(17)는 한 쌍의 가로대(42) 사이에 장착된 핑거(39)들을 포함한다. 도시된 실시예에서, 개별적인 핑거의 각각은 세라믹 소재로 만들어졌고, 가로대는 티타늄으로 만들어졌다. 핑거의 각각은 와이퍼(17)가 골진 음극판(11)의 모양에 거의 들어맞도록 가로대(42)를 따라 일정한 간격을 띄우고 있고, 각 핑거는 침전면의 고랑(35) 내에 위치하고 연결된 이랑(36)을 덮는다.11-15, the wiper 17 includes fingers 39 mounted between a pair of crosspieces 42. As shown in FIG. In the illustrated embodiment, each of the individual fingers is made of ceramic material and the crossbars are made of titanium. Each of the fingers is spaced at regular intervals along the crosspiece 42 such that the wiper 17 almost fits the shape of the corrugated negative plate 11, and each finger is located within the furrow 35 of the settling surface and connected to the ridge 36. To cover.

도12에 잘 나타난 바와 같이, 와이핑 시스템(15)은 와이퍼 세트(16)가 그것들의 폐쇄 상태에 있을 때, 와이퍼(17)가 음극판(11)에 기울어져서 각각의 핑거(39)가 음극판(11)의 아래쪽으로의 와이퍼(17)의 운동의 라인에 대응하여 따라가는 상태에 있도록 디자인되었다. 이러한 구조는 핑거(39)가 음극판의 아래쪽으로의 운동의 방향에 대해 이끌어가는 상태라면 발생할 수 있는 것과 같은 고랑에서의 핑거의 잼(jam)을 막을 수 있어서 바람직하다.As shown in FIG. 12, the wiping system 15 has the wiper 17 inclined to the negative plate 11 when the wiper set 16 is in their closed state, so that each finger 39 has a negative plate ( It is designed to be in the following state corresponding to the line of motion of the wiper 17 downwards. This structure is desirable because it can prevent jams of the finger in the furrow as would occur if the finger 39 is leading in the direction of the downward movement of the negative plate.

상기에 기술된 바와 같이, 음극판(11)의 형상의 관점에서, 전기 분해 전지로부터 환원된 금속은 전지의 각 침전면의 이랑에 집중된다. 이렇게, 와이퍼(17)가 침전면을 가로질러 움직일 때, 이랑으로부터 떨어져 나간 물질들은 침전면의 인접한 고랑으로 이동하는 경향이 있다. 이것은, 핑거(39)들을 감싸는 경향이 있어 세라믹 핑거(39)들을 마모(wear)로부터 보호하는 고랑 내에 금속이 쌓이게 한다. 게다가, 물질들의 덩어리가 침전면 아래로 움직일 때, 마찰력이 증가하는데, 이 마찰력 하에서 침전 물질들이 표면으로부터 끌려 나옴으로써 상기 물질들의 제거를 돕는다. 침전면에서의 적당한 청소를 보장하기 위해 핑거(39)들이 침전면과 직접 접촉할 필요는 없다.As described above, in view of the shape of the negative electrode plate 11, the metal reduced from the electrolysis cell is concentrated in the convex surface of each precipitation surface of the cell. As such, when the wiper 17 moves across the settling surface, the material falling off the ridges tends to move to the adjacent furrows of the settling surface. This tends to wrap the fingers 39 so that metal builds up in the furrows that protect the ceramic fingers 39 from wear. In addition, as the mass of materials moves below the settling surface, frictional forces increase, under which the settling materials are pulled out of the surface to help remove them. Fingers 39 need not be in direct contact with the settling surface to ensure proper cleaning on the settling surface.

본 와이핑 시스템(15)의 디자인의 다른 장점은 그것이 다양한 단계의 음극의 청소를 가능하게 한다는 것이다. 특히, 위에서 설명하였듯이, 와이퍼(17)는 그것의 폐쇄 상태일 때, 침전면들을 가로질러 끄는 것에 의해 침전면 상의 침전 물질의 덩어리를 제거하도록 작동할 수 있다. 와이퍼는 또한 그것들의 개방 상태일 때, 침전물을 가로질러 움직일 수도 있다. 후자는 침전면을 완전히 청소할 때 쓰이는 게 아니라 오히려 침전면의 일부에서 덴드라이트 성장이 양극에 닿을 정도까지 자라서 전기 분해 전지의 나쁜 순환을 일으킬 정도로 확장되지 않도록 보장하기 위해서 쓰인다. 또한, 이것은 음극의 이랑을 가로지르는 좀 더 일정한 성장을 가능하게 해서 침전면을 따른 전류의 밀도의 제어를 돕는다.Another advantage of the design of the present wiping system 15 is that it enables cleaning of the cathode in various stages. In particular, as described above, the wiper 17, when in its closed state, can operate to remove lumps of precipitated material on the precipitation surface by dragging across the precipitation surfaces. The wipers may also move across the sediment when in their open state. The latter is not used to completely clean the settling surface, but rather to ensure that the dendrite growth in some of the settling surfaces does not grow enough to reach the anode and expand to cause bad circulation in the electrolysis cell. It also allows more constant growth across the cathode's ridges to help control the current's density along the deposition surface.

도14 및 도15는 와이퍼(17) 디자인의 몇몇 변형들을 보여준다. 도13에 도시된 구조처럼, 각 와이퍼(17)는 세라믹 핑거(39)를 포함한다. 그러나, 도13에 개시된 것처럼 가로대 구조(42)를 사용하는 대신에, 핑거(39)들은 내부 연결 바(44)에 의해 상호연결된다. 도14의 실시예에서, 상기 바(44)는 사각의 단면으로 형성되는데 반해, 도15에서는 연결 바가 두 개의 원통형 바(45)로 이루어져 있다.14 and 15 show some variations of the wiper 17 design. Like the structure shown in FIG. 13, each wiper 17 includes a ceramic finger 39. As shown in FIG. However, instead of using the crossbar structure 42 as disclosed in FIG. 13, the fingers 39 are interconnected by an internal connection bar 44. In the embodiment of Figure 14, the bar 44 has a rectangular cross section, whereas in Figure 15 the connecting bar consists of two cylindrical bars 45.

이제 도16 및 도17을 참고하여 대안적인 음극 구조가 묘사된다. 이 실시예에서 음극은 외측 침전면(13, 14)이 각각 외측 모서리(60, 61)를 따라 함께 고정되고, 선택적으로 중간 영역(62)에서 함께 고정될 수 있는 개별적인 박판들로 정해지는 복합적인 구조로 형성된다. An alternative cathode structure is now depicted with reference to FIGS. 16 and 17. The negative electrode in this embodiment is a composite, in which the outer settling surfaces 13, 14 are respectively fixed together along the outer edges 60, 61, which are defined by individual sheets that can be fixed together in the intermediate region 62. It is formed into a structure.

이 실시예에서, 복수의 전도성 바(63)가 구조의 일부를 형성하고 있고, 헤더 바(34)로부터 아래쪽으로 확장되는데, 상기 전도성 바는 또한 전형적으로 티타늄(또는 전도성을 더 좋게 하기 위해 티타늄 도금 구리 바)으로 만들어진다. 전형적으로 전도성 바는 판들의 사이에 정해진 각각의 통로를 통해 판(13, 14)의 총 길이만큼 확장하고 판에 고정된다. 이러한 구조는 조립물을 통해 향상된 전자의 분배를 제공하고, 그래서 전자가 박판의 한 모서리에만 단독으로 공급될 때 일어날 수 있는 오믹 강하를 최소화한다. 게다가, 통로에의 전도성 바의 배치를 포함하는 복합적인 구조가 박판의 구조적인 안정성을 향상시켜 얇은 판 구조(즉, 1mm 정도로 얇은) 또는 대안적으로 넓은 판 구조가 음극으로써 채용될 수 있다는 것이 발견되었다. 이와 달리, 도16 및 도17의 음극의 작동의 원리는 상기에 기술되었다.In this embodiment, a plurality of conductive bars 63 form part of the structure and extend downwards from the header bar 34, which is typically also titanium (or titanium plated for better conductivity). Copper bar). Typically the conductive bar extends and is fixed to the plate by the total length of the plates 13, 14 through respective passageways defined between the plates. This structure provides improved distribution of electrons through the assembly, thus minimizing the ohmic drop that can occur when electrons are supplied only to one edge of the sheet. In addition, it has been found that complex structures, including the placement of conductive bars in the passageway, enhance the structural stability of the thin plates so that thin plate structures (ie as thin as 1 mm) or alternatively wide plate structures can be employed as the cathode. It became. In contrast, the principle of operation of the cathodes of Figs. 16 and 17 has been described above.

본 발명이 몇몇 바람직한 실시예와 함께 설명되었지만, 본 발명이 많은 다른 형태로 변형될 수 있음을 이해해야 할 것이다.While the invention has been described in conjunction with some preferred embodiments, it should be understood that the invention can be modified in many different forms.

Claims (33)

용액을 전기 분해할 때, 금속이 음극의 침전면 상에 침전을 일으키는, 수용액으로부터 금속을 환원하는 전기 분해 공정에 있어서, 상기 공정은In the electrolysis process in which the metal is reduced from an aqueous solution, when the solution is electrolyzed, the metal causes precipitation on the settling surface of the cathode. 저 전류 밀도 영역에 의해서 간격이 이격된 고 전류 밀도 영역을 형성하기 위해서 침전면을 가로지르는 불균일 전류밀도를 유도하고, 상기 고 전류 밀도 영역과 저 전류 밀도 영역 사이의 차이는 상기 침전면에 걸쳐서 금속의 불균일한 침전을 촉진시키도록 금속 침전이 상기 고 전류 밀도 영역에 집중되도록 하기에 충분하게끔 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 분해 공정.Induce a nonuniform current density across the precipitation surface to form a high current density region spaced by the low current density region, and the difference between the high current density region and the low current density region is a metal over the precipitation surface. And forming a metal precipitate sufficient to concentrate the high current density region to promote non-uniform precipitation of. 제1항에 있어서, 상기 고 전류 밀도 영역 및 저 전류 밀도 영역은 상기 표면을 따라 한 방향으로 연장되고 반대방향으로는 상기 면을 가로질러 교차하는 것을 특징으로 하는 전기 분해 공정.The electrolysis process according to claim 1, wherein the high current density region and the low current density region extend in one direction along the surface and intersect the surface in the opposite direction. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전지가 수용액으로부터 구리를 환원시키도록 작동하고, 고 전류 밀도 영역에서의 전류 밀도는 500-2500A/m²의 범위이고, 더욱 바람직하게는 1000 A/m²인 것을 특징으로 하는 전기 분해 공정.The battery according to claim 1 or 2, wherein the cell is operated to reduce copper from an aqueous solution, and the current density in the high current density region is in the range of 500-2500 A / m ² , more preferably 1000 A / m ² Electrolysis process characterized in that. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전지는 수용액으로부터 구리를 환원시키도록 작동하고, 저 전류 밀도 영역에서의 전류 밀도는 0-1250 A/m²이고, 더욱 바람직하게는 0-500 A/m²인 것을 특징으로 하는 전기 분해 공정.The battery of claim 1, wherein the cell is operated to reduce copper from an aqueous solution, the current density in the low current density region is 0-1250 A / m ² , more preferably 0 Electrolysis process, characterized in that -500 A / m ² . 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 침전면 위로 구성요소를 통과시킴으로써 침전면으로부터 침전된 금속을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 분해 공정.5. The electrolysis process according to any one of claims 1 to 4, further comprising the step of removing the precipitated metal from the precipitated surface by passing a component over the precipitated surface. 제5항에 있어서, 제2항을 인용함에 있어, 상기 구성요소는 고 및 저 전류 밀도 영역이 연장되는 방향으로 이동됨을 특징으로 하는 전기 분해 공정.6. The electrolysis process according to claim 5, wherein in referring to the second, the component is moved in the direction in which the high and low current density regions extend. 제5항 또는 제6항에 있어서, 침전된 금속은 수용액 속의 전류를 유지하는 동안 상기 구성요소에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 전기 분해 공정.The process of claim 5 or 6, wherein the precipitated metal is removed by the component while maintaining the current in the aqueous solution. 제5항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 구성요소는 제1 및 제2 위치 사이에서 이동할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 위치의 어느 쪽에서 침전면 위로 통과되도록 동작하는 것을 특징으로 하는 전기 분해 공정.8. A component according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the component is movable between the first and second positions and operative to pass over the settling surface at either of the first and second positions. Electrolysis process. 제8항에 있어서, 제1 위치에 있을 경우, 상기 구성요소는 침전면으로부터 거의 모든 침전물질을 제거하도록 침전면에 접촉하거나 또는 아주 근접하는 것을 특징으로 하는 전기 분해 공정.9. The process of claim 8, wherein when in the first position, the component is in contact with or in close proximity to the precipitation surface to remove almost all deposits from the precipitation surface. 제7항 또는 제8항에 있어서, 제2 위치에 있을 경우, 상기 구성요소는 침전면으로부터 이격되어 있으며, 침전면으로부터 소정의 거리만큼 뻗어나간 침전 물질과 맞물려 그를 제거하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 전기 분해 공정.9. A component according to claim 7 or 8, characterized in that when in the second position, the component is spaced from the settling surface and engages with and removes the settling material extending a predetermined distance from the settling surface. Electrolysis process. 수용액으로부터 금속을 전해 환원하기 위한 전기 분해 전지로서, 상기 전지는 수용액의 전기 분해 동안 금속이 침전되는 침전면을 포함하는 음극을 포함하는 전지에 있어서, 상기 침전면은 전지의 작동 중에 약 전기장 영역에 의해 간격이 이격되는 강 전기장 영역을 가지는 불균일한 전기장을 가지고, 강 전기장과 양 전기장 영역의 차이는 상기 침전면 상에 금속의 불균일한 침전을 촉진시키도록 고 전기장 영역에 금속의 침전을 집중시키기에 충분하게끔 형성됨을 특징으로 하는 전기 분해 전지.An electrolysis cell for electrolytically reducing metal from an aqueous solution, the cell comprising a negative electrode comprising a precipitation surface on which the metal precipitates during electrolysis of the aqueous solution, wherein the precipitation surface is in the weak electric field region during operation of the cell. Having a non-uniform electric field with a strong electric field spaced by spaces, the difference between the strong and positive electric field areas is to concentrate the precipitation of the metal in the high electric field area to promote non-uniform precipitation of the metal on the precipitation surface. An electrolysis cell, characterized in that formed sufficiently. 제11항에 있어서, 상기 강 전기장 영역 및 약 전기장 영역은 침전면을 따라 한 방향으로 연장되고 반대방향으로 침전면을 가로질러 교차하는 것을 특징으로 하는 전기 분해 전지.12. The electrolysis cell of claim 11, wherein the strong and weak electric field regions extend in one direction along the precipitation surface and cross the precipitation surface in the opposite direction. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 음극의 침전면은 번갈아가면서 형성된 일련의 이랑(ridge)과 고랑(valley)들로 이루어진 배열을 포함하고, 이랑에서 강 전기장 영역을 형성하고 고랑에서 약 전기장 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 분해 전지.13. The method of claim 11 or 12, wherein the settling surface of the cathode comprises an array of alternating series of ridges and valleys, forming a strong electric field region in the ridges and a weak electric field in the ridges. An electrolysis cell, characterized by forming an area. 제13항에 있어서, 상기 음극은 음극의 침전면을 형성하는 적어도 하나의 주 표면을 가지는 박판을 포함하고, 상기 박판은 번갈아가면서 형성된 이랑과 고랑을 통합하도록 미리 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 분해 전지.14. The electrolysis cell of claim 13, wherein the negative electrode comprises a thin plate having at least one major surface forming a settling surface of the negative electrode, wherein the thin plate is preformed to integrate alternating ridges and furrows. . 제14항에 있어서, 상기 박판은 대치하는 주 표면들을 가지며, 그 각각이 음극의 침전면을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 분해 전지.15. The electrolysis cell according to claim 14, wherein the thin plates have opposing major surfaces, each of which forms a precipitation surface of the negative electrode. 제15항에 있어서, 상기 박판은 마주보는 침전 면들 상에서 이랑과 고랑들을 형성하도록 접혀지게 구성되어 일 침전면의 이랑들이 대향하는 침전면 상의 고랑에 직접적으로 대향하도록 형성되고, 그 역도 또한 마찬가지로 형성됨을 특징으로 하는 전기 분해 전지.16. The method of claim 15, wherein the sheet is configured to be folded to form grooves and furrows on opposite settling faces such that the ridges of one settling face are directly opposite the furrows on opposite settling faces, and vice versa. An electrolytic cell characterized by the above. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 박판은 전체적으로 균일한 두께인 것을 특징으로 하는 전기 분해 전지.15. The electrolysis cell according to claim 13 or 14, wherein the thin plate has a uniform thickness as a whole. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박판은 티타늄으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 전기 분해 전지.18. The electrolysis cell according to any one of claims 14 to 17, wherein the thin plate is made of titanium. 제14항에 있어서, 박판을 따라 연장된 적어도 하나의 전도성 구성 요소를 더 포함하고, 상기 전도성 구성 요소는 사용시에 전기 분해 공정에서 침전면에 전자를 공급하도록 박판과 전기적 교환(electrocommunication) 작용을 하는 것을 특징으로 하는 전기 분해 전지.15. The device of claim 14, further comprising at least one conductive component extending along the sheet, wherein the conductive component is in use in electrocommunication with the sheet to supply electrons to the precipitation surface in an electrolysis process. An electrolysis cell, characterized in that. 제19항에 있어서, 상기 전도성 구성요소는 박판에 강도를 보강하기에 충분한크기로 형성됨을 특징으로 하는 위한 전기 분해 전지.20. The electrolysis cell of claim 19, wherein the conductive component is formed in a size sufficient to reinforce the thin plate. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 음극은, 제1 박판과 연결되고 음극의 제2 침전면을 형성하는 주표면을 가지는 제2 박판을 포함하며, 상기 제2 박판은 침전면을 따라 번갈아가면서 형성된 이랑과 고랑을 통합하도록 미리 형성된 것을 특징으로 하는 전기 분해 전지.The negative electrode of claim 19 or 20, wherein the negative electrode includes a second thin plate connected to the first thin plate and having a main surface forming a second precipitation surface of the negative electrode, wherein the second thin plates alternately along the precipitation surface. Electrolysis cell, characterized in that pre-formed to integrate the ridges and furrows formed while going. 제21항에 있어서, 상기 제2 박판은 음극의 제1 박판에 연결되어, 번갈아가면서 형성된 이랑과 고랑의 방향으로 연장된 다수의 포켓을 형성하고, 상기 포켓은 음극의 전도성 구성요소를 수용하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 전기 분해 전지.The method of claim 21 wherein the second thin plate is connected to the first thin plate of the negative electrode to form a plurality of pockets extending in the direction of alternating ridges and furrows, the pockets operative to receive conductive components of the negative electrode. An electrolysis cell, characterized in that. 제11항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 음극의 침전면 위를 통과하여 그 침전면으로부터 침전된 물질을 제거하도록 작동되는 와이핑(wiping) 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 분해 전지.22. Electrolysis according to any one of claims 11 to 21, further comprising a wiping device operable to pass over the settling surface of the cathode and remove material deposited therefrom. battery. 제23항에 있어서, 제13항을 인용함에 있어, 상기 와이핑 장치는 침전면의 각 고랑 안에 위치하도록 작동하는 복수의 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 분해 전지.24. The electrolysis cell of claim 23, wherein in reciting the claim 13, the wiping device comprises a plurality of protrusions operative to be positioned in each furrow of the settling surface. 수용액으로부터의 금속의 전해 환원을 위한 전기 분해 전지에 사용하기 위한 음극으로써, 상기 음극은 일련의 교호적으로 형성된 이랑과 고랑을 포함하는 침전면을 갖는 것을 특징으로 하는 음극.A negative electrode for use in an electrolysis cell for the electrolytic reduction of metals from an aqueous solution, said negative electrode having a settling surface comprising a series of alternating ridges and furrows. 제25항의 음극의 침전면에 침전된 금속을 제거하는 기계장치로써, 상기 장치는 각 고랑으로 돌출하고 그것들을 따라 이동함으로써 상기 이랑과 고랑들로부터 침전된 금속을 제거하도록 구성된 복수의 구성요소를 포함하는 기계장치.27. A mechanism for removing metal deposited on the settling surface of the cathode of claim 25, wherein the device comprises a plurality of components configured to remove the deposited metal from the ridges and furrows by protruding into and moving along each furrow. Machinery made. 제26항에 있어서, 상기 구성요소들은 대체적으로 고랑에 대응하는 모양을 갖는 것을 특징으로 하는 음극의 침전면에 침전된 금속을 제거하는 기계장치.27. The apparatus of claim 26 wherein the components generally have a shape corresponding to the furrows. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 구성요소는 세라믹 소재로 만들어지는 것을 특징으로 하는 음극의 침전면에 침전된 금속을 제거하는 기계장치.28. The apparatus of claim 26 or 27, wherein the component is made of a ceramic material. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구성요소들은, 구성요소들이 고랑으로 돌출하는 제1 상태 및 구성요소가 돌출하지 않는 제2 상태 간에 축을 중심으로 작동하는 것을 특징으로 하는 음극의 침전면에 침전된 금속을 제거하는 기계장치.29. A cathode according to any one of claims 26 to 28, wherein the components operate about an axis between a first state in which the components protrude into a furrow and a second state in which the components do not protrude. Mechanism to remove the deposited metal on the sedimentation surface of the machine. 첨부된 도면을 참고하여 여기에 실질적으로 기술된 것과 같은 전기 분해 공정.Electrolysis process as substantially described herein with reference to the accompanying drawings. 첨부된 도면을 참고하여 실질적으로 여기에 기술된 것과 같은 전기분해 전지. An electrolysis cell as substantially described herein with reference to the accompanying drawings. 첨부된 도면을 참고하여 실질적으로 여기에 기술된 것과 같은 음극. A cathode as substantially described herein with reference to the accompanying drawings. 첨부된 도면을 참고하여 실질적으로 여기에 기술된 것과 같은 음극에 침전된 금속을 제거하는 기계장치. A mechanism for removing metal deposited on a cathode substantially as described herein with reference to the accompanying drawings.