Шинная конструкция электролитической ячейки

(51)7 25 7/02 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) ШИННАЯ КОНСТРУКЦИЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ЯЧЕЙКИ(57) Изобретение относится к шинной конструкции электролитической ячейки, предназначенной для электролизного извлечения металлов. Конструкцию выполняют таким образом, что межэлектродный зазор можно изменять удобным образом. Все части конструкции выполнены в виде цельного профиля вдоль электролитической ячейки, и опорные ушки электродов в электролитической ячейке не имеют вырезов. 11533 Данное изобретение относится к шинной конструкции электролитической ячейки, предназначенной для электролизного извлечения металлов, выполненной как единое целое таким образом, что межэлектродный зазор, т.е. расстояние, можно свободно подбирать и изменять. Все детали конструкции имеют в электролитической ячейке постоянное поперечное сечение по длине. В ваннах, сконструированных для электролизного извлечения металлов, таких как медь, никель и цинк, обычно располагают большое число электролитических ячеек, которые последовательно соединяют в группы, в результате чего анод одной электролитической ячейки электрически соединен с катодом следующей электролитической ячейки с помощью имеющих высокую проводимость шин, выполненных обычно из меди и расположенных на перегородке между ваннами. Устройство такого вида известно под названием системы Уолкера. Эта конструкция также обычно содержит имеющий вырезы изолирующий стержень, находящийся наверху шины, чтобы отделять катод предшествующей электролитической ячейки и анод последующей электролитической ячейки от шины. Такое устройство обязательно, поскольку все электроды в ваннах в ином случае были бы электрически соединенными, и ток в этом случае не протекал бы через электролит. В шине, согласно известному уровню техники,боковые стенки обычно имеют выступы полукруглого или треугольного поперечного сечения, идущие по длине шины причем выступы являются либо непрерывными, либо, для изолирующей шины, прерывистыми. Электроды, которые должны контактировать с шиной, устанавливают сверху этих выступов. Назначение выступов в первую очередь заключается в придании жесткости шине, и, во-вторых, в обеспечении линейного контакта между шиной и электродом. Изолирующий стержень имеет скобы, направленные в стороны, которые проходят либо между прерывистыми выступами шины, или по верху непрерывных выступов. Электроды, не контактирующие с шиной, устанавливают сверху этих изолирующих скоб. Известна шинная конструкция, раскрываемая в патенте США 3682809, где в соответствии с фиг. 1, шина выполнена сплошной, при этом опорные выступы электродов имеют вырезы на той стороне,на которой их помещают сверху шины. Согласно этой фигуре опорные элементы одного и того же электрода изменяются по длине, но на этой фигуре не изображено как электроды двух соседних ванн расположены относительно шины и изолирующего стержня. В обычной шинной конструкции с имеющими вырезы электродами всегда есть следующие недостатки Электрическое подключение каждого электрода к цепи основано на одном контакте. Поскольку качество контакта (хороший/плохой контакт) сильно из 2 меняется, поэтому токораспределение между электродами неровное. Если используется имеющий вырезы медный стержень, то его себестоимость выше стержня без вырезов. Если, с другой стороны, используется шина без вырезов, то электроды не будут находиться в горизонтальном положении по причине наличия изолирующей шины. Изготовление имеющих вырезы электродов обходится дороже, чем изготовление электродов без вырезов. При введении их в ванну, имеющие вырезы электроды надо опускать в электролитическую ячейку по ширине очень осторожно, чтобы соблюсти правильное положение относительно шины. По причине наличия имеющего вырезы изолирующего стержня и, возможно, медной шины, электроды надо опускать в электролитическую ячейку очень осторожно для соблюдения правильного положения по длине относительно шины в целях правильного формирования электрических контактов и расстояний между электродами. Тепловое удлинение шины может обусловить появление проблем. Имеющая вырезы шина не позволяет изменять межэлектродный зазор без замены всех шин и изолирующих стержней. Изменение межэлектродного зазора с не имеющей вырезов медной шиной требует замены изолирующих стержней. По причине наличия имеющего вырезы изолирующего стержня очистка шин на практике всегда требует удаления изолирующего стержня во время очистки. Это значительно затрудняет механическую очистку. Поскольку имеющая вырезы шина должна быть выполнена относительно тонкой, она обычно очень непрочная и имеет короткий срок службы. Сущность изобретения состоит в создании шинной конструкции, которая устранит упомянутые выше недостатки обычной конструкции. В шинной конструкции, согласно данному изобретению,имеющую высокую проводимость, главную шину устанавливают сверху боковой стенки электролитической ячейки, электрически соединяя аноды предшествующей электролитической ячейки с катодами соседней электролитической ячейки таким образом,что ванны подключаются последовательно обычным образом. Главная шина имеет сплошные боковые выступы с разной высотой, и поэтому один комплект электродов - аноды и катоды - находится в данной электролитической ячейке ниже, чем другой комплект. Опорные элементы также выполняют наверху боковой стенки электролитической ячейки, и на них опираются электроды на той стороне, которая не контактирует с главной шиной. Опорные элементы электрически изолированы от главной шины и их целесообразно выполнять из электропроводного материала, чтобы они уравновешивали потенциал между электродами одинакового знака полярности в электролитической ячейке. Главная шина, опорные элементы и изолирующие материалы, все из них 11533 расположены вместе продольно относительно электролитической ячейки и имеют постоянные поперечные сечения по всей своей длине. Боковые выступы главной шины находятся на разных высотах, в результате чего некоторые электроды, например аноды, находятся несколько ниже в электролитической ячейке, чем другие электроды, в данном случае, катоды. На практике и нижний выступ главной шины на одной стороне электролитической ячейки, и нижний опорный элемент на другой стороне электролитической ячейки находятся ближе к осевой линии электролитической ячейки,чем более высокие аналогичные элементы, причем опорные выступы электродов, расположенные ниже,выполнены более короткими, чем те выступы электродов, которые расположены выше а верхний выступ и опорный элемент расположены вблизи осевой линии стенки электролитической ячейки при этом они располагаются дальше от осевой линии самой электролитической ячейки, чем аналогичные нижние элементы. При необходимости эту компоновку можно выполнить наоборот, т.е. можно расположить катоды на нижних выступах, а аноды - на верхних. Выступы главной шины являются непрерывными и не имеют на них изолирующих скоб. Термины непрерывный или сплошной используют для обозначения того, что данный материал не имеет вырезов для размещения электродов, и что данный материал по существу имеет одинаковую прочность по длине электролитической ячейки. Опорные выступы электродов также не имеют вырезов. Опорный элемент верхних электродов помещен наверху главной шины между ее выступами. Опорным элементом наиболее целесообразно является уравнивающий потенциал стержень, отделяемый от главной шины изолирующим материалом. Как стержень, так и изолирующий материал имеют постоянные поперечные сечения по своей длине. Этот стержень находится на том же уровне, что и верхний выступ главной шины, и формирует электрическое соединение между опорными выступами верхних электродов, которые не находятся на главной шине. Опорный элемент нижних электродов, который также предпочтительно является уравнивающим потенциал стержнем, находится на наружной стороне главной шины, рядом с ее верхним выступом по краю электролитической ячейки и сверху изолирующего материала. И стержень, и изолирующий материал имеют постоянные поперечные сечения по своей длине. Этот стержень находится на том же уровне, что и нижний выступ главной шины, и формирует электрическое соединение между опорными выступами нижних электродов, которые не находятся на главной шине. Изоляция ниже этого уравнивающего потенциал стержня может быть выполнена в нем между главной шиной и боковой стенкой электролитической ячейки. По сравнению с известным уровнем техники выполнение шины согласно данному изобретению дает, по меньшей мере, следующие преимущества И главная шина, и уравновешивающие потенциал стержни, а также изолирующие профили не имеют вырезов и имеют постоянные поперечные сечения, в результате чего распределение электродов можно свободно изменять без необходимости чтолибо делать с шиной. Механическая очистка шин проста, поскольку все очищаемые поверхности являются непрерывными и выполнены из одного материала. Нет необходимости разбирать шинную конструкцию для очистки. Шинная конструкция прочная и долговечная. Благодаря уравнивающему потенциал стержню каждый электрод теперь имеет два контакта с электрической цепью если один электрод имеет контакт с главной шиной, который хуже среднего, то параллельные электроды выравнивают токораспределение с помощью уравновешивающего потенциал стержня для обеспечения более ровного токораспределения. Электроды всегда можно выпрямить. Электрические контакты и разделители всегда формируются правильно, даже если электроды не опущены в ванны тщательно в требуемое место поперечно и продольно относительно шины. Тепловое расширение шины проблем не вызывает. Данное изобретение более точно иллюстрируется в прилагаемых чертежах, где фиг. 1 представляет поперечное сечение электролитической ячейки с шинной конструкцией в соответствии с данным изобретением, и фиг. 2 представляет более подробное изображение шинной конструкции. Согласно фиг. 1 аноды и катоды опущены в электролитическую ячейку А и также в электролитическую ячейку В, причем на этой фигуре видны только их опорные элементы. Согласно этой фигуре анод 1,на переднем плане, расположен ниже катода 2, изображенного на заднем плане. Как обычно, аноды и катоды расположены в электролитической ячейке попеременно. И аноды, и катоды опираются посредством опорных ушек 3 и 4 на шинную конструкцию согласно данному изобретению, расположенную на боковых стенках 5 электролитической ячейки. Боковая стенка означает боковую стенку между двумя соседними ваннами - независимо от выполнения ее из одной или более прилегающих друг к другу частей. Фиг. 2 более подробно изображает как главная шина 6 помещена сверху изолирующей пластины 7,которая находится на боковой стенке 5. Применение изолирующей пластины под главной шиной не является обязательным, но рекомендуется из практических соображений. Основная шина проходит по верху боковых стенок по всей длине электролитической ячейки. Нижняя поверхность главной шины горизонтальная и может быть также центром верхней поверхности, но на краях шины два непрерывных выступа, или гребня, разной высоты поднимаются и выступают вверх в продольном направлении. Выступы могут иметь разную форму, но, например,3 11533 выступ полукруглого сечения является целесообразным. В случае фиг. 2 опорные ушки 3 анодов в электролитической ячейке А помещены на нижнем выступе 8, а опорные ушки 4 катодов в электролитической ячейке В находятся сверху более высокого выступа 9. Не имея вырезов, нижний край опорных ушек электродов является сплошным. Соответствующей разницей высоты выступов является обычно разница в 5-15 мм и для практических целей аноды часто выбирают в качестве более низких электродов. Целесообразно размещать нижний выступ ближе к краю электролитической ячейки, а верхний выступ вблизи центра боковой стенки. Сплошной изолирующий профиль 10 помещен между выступами 8 и 9 главной шины 6 по всей длине шины, и сверху профиля находится опорный элемент 11 катодов электролитической ячейки А, и этот опорный элемент в этом случае является электропроводным уравнивающим потенциал стержнем. Поскольку опорные ушки катодов в другой стороне электролитической ячейки А (не изображено) опираются на верхний выступ главной шины в следующей электролитической ячейке, верхняя часть уравнивающего потенциал стержня 11 установлена на той же высоте, что и верхний выступ главной шины,в результате чего катоды имеют горизонтальное положение на своих опорных ушках 4. Согласно фиг. 2 главная шина 6 не проходит по всей ширине края электролитической ячейки, и часть края покрыта только изолирующей пластиной 7. Опорный элемент 12 анодов в электролитической ячейке В, в этом случае также уравнивающий потенциал стержень, наиболее целесообразно размещать на той части изолирующей пластины, которая находится снаружи главной шины, и таким образом опорный элемент соединяет опорные выступы анода,которые не опираются на главную шину. Этот опорный элемент установлен на такой высоте, что он поднимает опорные ушки 3 другого конца анодов на ту же высоту, что и опорные выступы на главной шине. Ни на том, ни на другом уравновешивающих потенциал стержнях изолирующего материала нет. Стержни предпочтительно выполняют из одного и того же материала, например, из прутка круглого или треугольного поперечного сечения. Если в отношении тех или других электродов,анодов или катодов, нежелательно использование уравновешивающего потенциал стержня, то этот стержень можно заменить соответствующим образом выполненным профилем из изолирующего материала, либо возможно изолирующий материал сформировать непосредственно таким образом, что на него будут опираться опорные ушки электродов на правильной высоте. Но в этом случае некоторые из упоминаемых выше преимуществ будут потеряны. Как указывалось выше, главная шина не проходит по всей ширине боковых стенок электролитической ячейки, а несколько превышает половину ширины боковой стенки. Наиболее оптимально, чтобы 4 оба опорных элемента электродов находились на приблизительно равном расстоянии от осевой линии боковой стенки как соответствующий выступ главной шины. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Шинная конструкция электролитической ячейки типа последовательного подключения для электролизного извлечения металлов, в которой шинная конструкция расположена сверху каждой боковой стенки (5) электролитической ячейки, отличающаяся тем, что главная шина (6) электролитической ячейки имеет непрерывные выступы (8, 9) вдоль электролитической ячейки, причем указанные выступы имеют разную высоту для обеспечения опоры для не имеющих вырезов опорных ушек (3) анодов в одной электролитической ячейке на одном выступе и для не имеющих вырезов опорных ушек (4) катодов прилегающей электролитической ячейки на другом выступе, при этом шинная конструкция имеет изолированные сплошные опорные элементы (11, 12),проходящие вдоль электролитической ячейки и изолированные от главной шины для обеспечения на них опоры для концов опорных ушек электродов,которые не находятся на главной шине, на том же уровне, что и конец соответствующего электрода,опирающегося на главную шину. 2. Шинная конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что сплошной изолирующий профиль (10) расположен между выступами (8, 9) главной шины (6). 3. Шинная конструкция по п. 2, отличающаяся тем, что один опорный элемент (11) электродов расположен сверху изолирующего профиля (10), находящегося между выступами (8, 9) главной шины (6),и тем, что опорный элемент (11) находится по существу на том же уровне, что и верхний выступ (9) главной шины. 4. Шинная конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что главная шина проходит только по части ширины боковой стенки (5) электролитической ячейки. 5. Шинная конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит сплошной изолирующий материал (7), предназначенный для покрытия, по меньшей мере, части ширины боковой стенки (5). 6. Шинная конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что между главной шиной и боковой стенкой электролитической ячейки помещен сплошной изолирующий материал (7). 7. Шинная конструкция по п. 4, отличающаяся тем, что прочие опорные элементы (12) электрода расположены вне главной шины (6) сверху изолирующего материала (7), и опорный элемент (12) находится по существу на том же уровне, что и нижний выступ (8) главной шины. 8. Шинная конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что опорные элементы (11, 12) являются уравновешивающими потенциал стержнями, выполненными из электропроводных материалов. 11533 9. Шинная конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что опорные элементы (11, 12) выполнены из изолирующего материала. 10. Шинная конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что нижний выступ (8) главной шины и опорный элемент (12), установленные на одинаковом уровне, расположены вблизи края стенки электролитической ячейки. 11. Шинная конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что выступы главной шины и опорные элементы, установленные на одинаковом уровне, расположены приблизительно на одинаковом расстоянии от центра боковой стенки (5).