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DE2508094A1 - PROCESS AND DEVICE FOR ELECTROLYTIC SEPARATION OF METALS - Google Patents

PROCESS AND DEVICE FOR ELECTROLYTIC SEPARATION OF METALS

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Publication number
DE2508094A1
DE2508094A1 DE19752508094 DE2508094A DE2508094A1 DE 2508094 A1 DE2508094 A1 DE 2508094A1 DE 19752508094 DE19752508094 DE 19752508094 DE 2508094 A DE2508094 A DE 2508094A DE 2508094 A1 DE2508094 A1 DE 2508094A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
anode
cathode
anodes
electrolyte
cathodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19752508094
Other languages
German (de)
Inventor
Karlis Indulis Bangerskis
Walter William Harvey
Myron Ronald Randlett
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kennecott Corp
Original Assignee
Kennecott Copper Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kennecott Copper Corp filed Critical Kennecott Copper Corp
Publication of DE2508094A1 publication Critical patent/DE2508094A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C1/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C1/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions
    • C25C1/12Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions of copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Description

Dipl.-lng. Hi MITSCHERLICH D-8 MÖNCHEN 22Dipl.-Ing. Hi MITSCHERLICH D-8 MONKS 22

r»· ι ι tr r~i iki£?/-*i_ilj Λ κικι S'einsdorfslraBe 10r »· ι ι tr r ~ i iki £? / - * i_ilj Λ κικι S'einsdorfslraBe 10

D,pl.-ln9. K. GUNSCHMANN »„.„„D, pl.-ln 9 . K. GUNSCHMANN »". ""

Dr. r.f. not. W. KÖRBER Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERSDr. r.f. not. W. KÖRBER Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

25. Februar 1975 KENEEOOTT COPPER CORPORATIONFebruary 25, 1975 KENEEOOTT COPPER CORPORATION

Eaat 42nd Street 9R08Q9A Eaat 42nd Street 9R08Q9A

New York, Ν.Ϊ., Y.St.A. New York, Ν.Ϊ., Y.St.A.

PatentanmeldungPatent application

Verfahren und Vorrichtung zum elektrolytisohen Abscheiden von Metallen Method and device for the electrolytic deposition of metals

Die Erfindung betrifft "Verfahren und Vorrichtungen zum elektrischen Abscheiden von Metalien, insbesondere von Kupfer, die sich sowohl bei der elektrolytischen Metallgewinnung als auch bei der Elektroraffination als vorteilhaft erweisen.The invention relates to "methods and devices for electrical deposition of metals, especially copper, which occurs both in electrolytic metal extraction as also prove to be beneficial in electrical refining.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, beim Niederschlagen von iwetall auf einer Kathode mit einer hohen Stromdichte zu arbeiten. In diesem Zusammenhang bezeichnet der Ausdruck "Stromdichte" das Verhältnis zwischen der in Ampere gemessenen Stromstärke und der gewöhnlich in Quadratdezimetern gemessenen Kathodenfläche.According to the invention, it is possible to have a high current density when iwetall is deposited on a cathode work. In this context, the term "current density" means the ratio between those measured in amperes Amperage and the cathode area, usually measured in square decimeters.

Bei den bis jetzt bekannten Verfahren zur elektrolytischen Metallgewinnung wird gewöhnlich mit einer StromdichteIn the previously known methods for electrolytic metal extraction, a current density is usually used

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von etwa 2,26 A/dm gearbeitet. Zwar ist es auf diesem Gebiet natürlich bekannt, daß eine Steigerung der Stromdichte zu einer Verkürzung der Zeit führt, die zum Niederschlagen einer bestimmten Kupfermenge benötigt wird, doch scheint den Fachleuten auf diesem Gebiet als Haupthindernis, das einer Steigerung der Stromdichte entgegensteht, die 'l'atsache zu sein, daß keine geeignete Einrichtung zum Erzeugen von Konvektionsströmen zum Bewegen des Elektrolyten zur Verfügung stand. Durch die Erfindung sind nunmehr Verfahren und Vorrichtungen geschaffen worden, bei denen sich Konvektionsströmungen auf
ρ
worked from about 2.26 A / dm. While it is of course known in the art that increasing the current density results in a decrease in the time it takes to deposit a given amount of copper, it would appear to those skilled in the art that the main obstacle to increasing the current density which is necessary is to increase the current density The fact that no suitable means of generating convection currents to move the electrolyte was available. The invention has now created methods and devices in which convection currents occur

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eine solche Weise herbeiführen lassen, daß es möglich ist, die Stromdichte bei einem elektrolytischen Abscheidungsprozeß zu erhöhen, während gleichzeitig die dabei zu erwartende Erhöhung des Verbrauchs an elektrischer Energie möglichst gering gehalten wird.in such a way that it is possible to control the current density in an electrodeposition process to increase, while at the same time the expected increase in the consumption of electrical energy as possible is kept low.

Ein Hauptvorteil, der sich mit Hilfe der ^erfahren und Vorrichtungen nach der Erfindung erzielen läßt, besteht in der Vermeidung elektrischer Kurzschlüsse, die durch eine Berührung zwischen Anoden und Kathoden herbeigeführt werden. Hierdurch verringert sich in einem erheblichen Ausmaß der bis jetzt erforderliche Aufwand zum Lokalisieren und Beseitigen solcher Kurzschlüsse.A main advantage that can be experienced with the help of the ^ and Can achieve devices according to the invention, consists in avoiding electrical short circuits by a Contact between anodes and cathodes can be brought about. This reduces to a considerable extent the up to now required effort to locate and eliminate such short circuits.

Zunächst sei festgestellt, daß die Herbeiführung einer Gasbewegung bei einem elektrolytischen -Prozeß zum Gewinnen von Metall als solche nicht neu ist. Tatsächlich ist es beim elektrolytischen Abscheiden von Kupfer aus säurehaltigen Lösungen bekannt, den Elektrolyten insbesondere im Bereich der Anodenflächen ständig in Bewegung zu halten. Diese Bewegung wird bis jetzt mit Hilfe eines Gemisches aus gasförmigem Schwefeldioxid und Dampf hervorgerufen. Die Verwendung von Dampf dient dabei zur Aufrechterhaltung der richtigen Temperaturbedingungen. Die Rohrleitungen, durch die das Gemisch aus Dampf und Schwefeldioxid geleitet wird, weisen Öffnungen oder Düsen auf, die jeweils unter einem solchen Winkel angeordnet sind, daß das entweichende Gemisch aus Gas und Dampf unter einem Winkel auf die Anodenflächen auftrifft, damit der Elektrolyt ständig umgewälzt und eine maximale Bewegung des Elektrolyten gegenüber den Anodenflächen hervorgerufen wird. Auch beim Abscheiden von Kupfer ist die Verwendung eines Gemisches aus Dampf und einem Gas zum Bewegen des Elektrolyten bekannt.First of all, it should be noted that the induction of gas movement in an electrolytic process to obtain Metal as such is not new. In fact, it is with electrolytic deposition of copper from acidic solutions known, the electrolyte in particular in the area to keep the anode surfaces constantly in motion. This movement is up to now with the help of a mixture of gaseous Sulfur dioxide and steam. The use of steam is used to maintain the correct temperature conditions. The pipes through which the mixture of steam and sulfur dioxide is passed have openings or nozzles, which are each arranged at such an angle that the escaping mixture of gas and steam hits the anode surfaces at an angle so that the Electrolyte is constantly circulated and a maximum movement of the electrolyte with respect to the anode surfaces is caused. Also when depositing copper is the use of a mixture of steam and a gas to move the electrolyte known.

Im großen und ganzen ermöglichen es jedoch die bis jetzt bekannten Verfahren zum Bewegen des Elektrolyten nicht, eine ausreichende Konvektionsbewegung des Elektrolyten herbeizuführen, die es ermöglichen würde, die Stromdichte in einem erheblichen Ausmaß zu steigern und hierdurch dieBy and large, however, the methods known up to now for moving the electrolyte do not make it possible bring about sufficient convection movement of the electrolyte, which would allow the current density in to a considerable extent and thereby the

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Produktion von hochwertigem Kupfer oder anderen Metallen zu beschleunigen. Außerdem lassen sich die bis Jetzt bekannten Verfahren zum Bewegen des Elektrolyten bei der Elektroraffination nicht anwenden, da in diesem Fall Anodenschleim suspendiert wird, wodurch die Qualität des abgeschiedenen ■Metalls beeinträchtigt wird.Accelerate production of high quality copper or other metals. You can also use the ones known up to now Do not use the method for moving the electrolyte during the electrorefining, as in this case anode slime is suspended, whereby the quality of the deposited ■ metal is impaired.

Bei den bis jetzt bekannten Verfahren, bei denen man Kathodenrohlinge ohne Haltewirkung benutzt, werden die Bänder Kathodenrohlinge mit einem nicht leitfähigen bzw. einem isolierenden Material abgedeckt, um zu verhindern, daß sich die auf beiden Kathodenflächen niedergeschlagenen Metallflächen miteinander vereinigen, denn eine solche Vereinigung würde das Entfernen des Niederschlags von der Kathode erschweren. Ein wichtiger zusätzlicher Vorteil der Konvektionsanordnung nach der Erfindung besteht darin, daß es nicht erforderlich ist, die Kathoden mit einer isolierenden Einfassung zu versehen, um eine Kathode ohne Haltewirkung zu erhalten, bei der eine Vereinigung der Ränder der Niederschläge auf beiden Flachseiten verhindert wird.In the previously known methods in which cathode blanks are used without holding action, the tapes Cathode blanks covered with a non-conductive or an insulating material to prevent them from becoming the metal surfaces deposited on both cathode surfaces unite with each other because such a union would make it difficult to remove the precipitate from the cathode. An important additional advantage of the convection arrangement according to the invention is that it is not required is to provide the cathodes with an insulating surround in order to obtain a cathode without holding effect, in which a union of the edges of the precipitation on both flat sides is prevented.

Zu den weiteren wichtigen Vorteilen, die die Erfindung bietet, gehört die Tatsache, daß die Kathoden durch Führungseinrichtungen in die richtige Lage gebracht werden, und daß nach dem Einbringen der Kathoden in die Zellen das Entstehen einer elektrischen Berührung zwischen Anoden und Kathoden vermieden wird.Another important advantage offered by the invention is the fact that the cathodes are guided by guide means be brought into the correct position, and that after the introduction of the cathodes into the cells, the emergence electrical contact between anodes and cathodes is avoided.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtungen zum elektrolytischen Abscheiden von Metall zu schaffen, bei denen es möglich ist, mit Werten der Stromdichte zu arbeiten, die im Vergleich zur Konzentration des Metalls als hoch zu bezeichnen sind, und bei denen es möglich ist, ein Metall von brauchbarer Heinheit und ausreichendem mechanischem Zusammenhalt zu erzeugen. Ferner sollen durch die Erfindung Verfahren und Vorrichtungen geschaffen werden, die es bei einem elektrolytischen AbScheidungsprozeß ermöglichen, eine kräftige Bewegung des Elektrolyten herbeizuführen, die es insbesondere ermöglichen, Kupfer im WegeThe invention is therefore based on the object of methods and devices for the electrolytic deposition of To create metal in which it is possible to work with values of the current density which are compared to the concentration of the metal can be said to be high, and where it is possible to find a metal of useful unity and sufficient mechanical cohesion. The invention is also intended to create methods and devices which make it possible during an electrolytic deposition process to bring about a vigorous movement of the electrolyte, which in particular allow copper to get in the way

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der Elektroraffination zu gewinnen, und die es außerdem ermöglichen, Kupfer auf elektrolytischem Wege zu gewinnen.of electric refining, and which also make it possible to To extract copper electrolytically.

Zur Lösung der genannten Aufgabe ist durch die Erfindung eine elektrolytische Abscheidungszelle geschaffen worden, die mindestens zwei zueinander parallele, durch einen Abstand getrennte Anoden und Kathoden aufweist, welche sich in einem Elektrolyt befinden, sowie eine Einrichtung zum Bewegen des Elektrolyten mit Hilfe von Gas; die Zelle weist elektrisch nicht leitende Leitorgane auf, die längs der Seitenkanten der Anoden angeordnet sind, sowie ein elektrisch nicht leitendes kauteil, das längs des unteren Randes der Anode angeordnet ist; zu der Einrichtung zum Bewegen des Elektrolyten mit Hilfe von Gas gehört eine Einrichtung zum Erzeugen eines Vorhangs, der aus aufsteigenden Gasblasen besteht und sich von einem Punkt unterhalb der Flachseiten der Kathoden aus längs dieser Flachseiten nach oben bewegt$ weiterhin ist eine Einrichtung vorhanden, durch welche die Anoden und Kathoden in kleinen Abständen voneinander gehalten werden^ hierbei bilden die seitlichen Leitorgane und das elektrisch nicht leitende Bauteil am unteren Ende der Anode Umschließungen zwischen den Kathoden- und Anodenflächen, die dazu dienen, ein seitliches Ausbreiten sowie eine Kontraktion des durch die ^asblasen gebildeten Vorhangs möglichst einzuschränken und hierdurch das Niederschlagen von Metall an den über die Leitorgane hinausragenden Bändern der Kathoden zu verhindern.In order to achieve the stated object, an electrolytic deposition cell has been created by the invention, the at least two mutually parallel, separated by a distance anodes and cathodes, which are in one Electrolyte are located, as well as a device for moving the electrolyte with the aid of gas; the cell has electrical non-conductive guide elements, which are arranged along the side edges of the anodes, and an electrically non-conductive chewing part disposed along the lower edge of the anode; to the device for moving the electrolyte with The help of gas includes a device for creating a curtain, which consists of rising gas bubbles and itself continues to move upwards from a point below the flat sides of the cathodes along these flat sides means are provided by which the anodes and cathodes are kept at small distances from one another ^ In this case, the lateral guide elements and the electrically non-conductive component at the lower end of the anode form enclosures between the cathode and anode surfaces, which are used for lateral expansion and contraction to limit the curtain formed by the bubbles as much as possible and thereby the deposition of metal on the cathode bands protruding beyond the guide elements to prevent.

Ferner ist durch die Erfindung ein Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Metall auf einer Kathode geschaffen worden, das Maßnahmen umfaßt, um ein elektrisches Potential an eine elektrolytische Abscheidungszelle anzulegen, die mindestens ein Paar parallel angeordneter, durch einen Abstand getrennter Anoden und Kathoden enthält, welche sich in einem Elektrolyten befinden, um eine Stromdichte aufrechtzuerhalten, die ausreicht, um Metallionen durch den Elektrolyt hindurch zu transportieren, so daß sie sich auf der Kathode niederschlagen und ansammeln, um den ElektrolytThe invention also provides a method for the electrowinning of metal on a cathode which includes measures to apply an electrical potential to an electrodeposition cell, which includes at least one pair of parallel spaced apart anodes and cathodes which are mutually aligned are in an electrolyte to maintain a current density sufficient to pass metal ions through the To transport electrolyte through it so that it is deposited on the cathode and accumulates around the electrolyte

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mit Hilfe eines Gases in Bewegung zu halten, sowie um gemäß der Erfindung einen kleinen Abstand zwischen den Flachseiten der Anoden und Kathoden aufrechtzuerhalten, um die Bewegung des Elektrolyten dadurch hervorzurufen, daß ein Vorhang aus aufsteigenden Gasblasen erzeugt wird, welche sich von einem Punkt unterhalb der kathoden aus durch den Elektrolyt hindurch und über die Flachseiten der Kathoden hinweg bewegen, und um das Strömen des aufsteigenden Vorhangs aus Gasblasen auf eine vorbestimmte Bahn zu beschränken, die durch den Anoden zugeordnete Leitorgane bestimmt wird, damit ein seitliches Ausbreiten und eine Kontraktion des Gasblasenvorhangs möglichst vermieden und das Niederschlagen von Metall an den seitlichen und unteren Bändern der Kathodenflächen verhindert wird.to keep moving with the help of a gas, as well as in accordance with of the invention to maintain a small distance between the flat sides of the anodes and cathodes to allow movement to cause the electrolyte in that a curtain of rising gas bubbles is generated, which are from a Move the point below the cathodes through the electrolyte and over the flat sides of the cathodes, and to restrict the flow of the rising curtain of gas bubbles to a predetermined path passing through the Guide organs assigned to anodes are determined, so that a lateral spreading and a contraction of the gas bubble curtain Avoided as much as possible and the precipitation of metal on the lateral and lower bands of the cathode surfaces prevented will.

Schließlich ist durch die Erfindung eine Anode zur Verwendung in einer Zelle für die elektrolytische Metallgewinnung geschaffen worden, die ein Flachmaterialstück aus einem Metall oder einer Metallegierung aufweist, an dessen seitlichen Rändern Leitorgane befestigt sind, die aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material bestehen, sowie ein aus einem elektrisch nicht leitenden Material hergestelltes Bauteil, das am unteren Hand der Anode so befestigt ist, daß es eine Verlängerung der Anode bildet.Finally, the invention provides an anode for use in an electrowinning cell has been created, which has a piece of sheet material made of a metal or a metal alloy, on which Lateral edges guide organs are attached, which consist of an electrically non-conductive material, as well as a made of an electrically non-conductive material, which is attached to the lower hand of the anode so that it forms an extension of the anode.

Bei der Konvektionsexnrxchtung nach der Erfindung handelt es sich um eine Kombination, zu der eine Konvektion herbeiführende Leitorgane und Kathodenführungen gehören, die an den Anoden befestigt oder in dem Behälter angeordnet sind, wobei vorbestimmte kleine Abstände zwischen den Kathoden und den Anoden aufrechterhalten werden, sowie eine unterhalb der Kathode und Anode eines Paars und dazwischen angeordnete Einrichtung zum Erzeugen von Gasblasen, mittels welcher der Elektrolyt in Bewegung gehalten wird. Bei dieser Anordnung ist es möglich, die Stromdichte erheblich zu steigern, während es gleichzeitig möglich ist, mit einem geringeren Energieverbrauch auszukommen, wobei hochwertiges Metall gewonnen werden kann. Da gemäß der Erfindung Kathoden verwendet werden, die keine Haltewirkung ausüben, ist es nicht erforderlich,The convection device according to the invention is a combination of which convection is produced Include guide elements and cathode guides attached to the anodes or located in the container, maintaining predetermined small distances between the cathodes and the anodes, as well as one below the Cathode and anode of a pair and means arranged therebetween for generating gas bubbles, by means of which the Electrolyte is kept moving. With this arrangement, it is possible to significantly increase the current density while at the same time it is possible to get by with a lower energy consumption, whereby high-quality metal is obtained can be. Since cathodes are used according to the invention which have no holding effect, it is not necessary

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sogenannte Mutterbleche zu verwenden. Die wichtigen wirtschaftlichen Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß es möglich ist, die Größe der Anlage zu verringern, daß sich der Wartungsaufwand verringert, und daß man mit einem geringeren Verbrauch an Energie und Metall auskommt.to use so-called mother plates. The important economic ones Advantages of the invention are that it is possible to reduce the size of the plant that the Reduced maintenance costs, and that you get by with a lower consumption of energy and metal.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:The invention and advantageous details of the invention are described below with reference to schematic drawings explained in more detail using exemplary embodiments. It shows:

Fig. 1 eine Ansicht eines auf bekannte Weise ausgebildeten, keine Haltewirkung ausübenden Kathodenrohlings, bei dem die seitlichen Ränder mit einer isolierenden Einfassung versehen sind;Fig. 1 is a view of a formed in a known manner, no holding effect exerting cathode blank, in which the side edges are provided with an insulating border;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines keine Haltewirkung ausübenden Kathodenrohlings, bei dem auf jede Flachseite eine Schicht aus Kupfer aufgebracht ist;2 shows a perspective illustration of a cathode blank which does not exert a holding effect, in which on each A layer of copper is applied to the flat side;

Fig. 3 einen verkürzten Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2;FIG. 3 is a shortened section along the line 3-3 in FIG. 2; FIG.

Fig. 4- eine perspektivische Darstellung einer keine Haltewirkung ausübenden Kathode in Verbindung mit Sprudelrohren zum Erzeugen fluidisierter Vorhänge aus G-asblasen nahe beiden Flachseiten der Kathode;Fig. 4- is a perspective view of a none A cathode with a holding effect in connection with bubble pipes to create fluidized curtains from gas bubbles near both flat sides of the cathode;

Fig. 5 eine vergrößerte, auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Kathodenklemme der auch in Fig. gezeigten Art, wie sie nur bei sehr hohen Werten der Stromdichte benötigt wird;5 is an enlarged, exploded perspective view Representation of a cathode terminal of the type also shown in FIG., As it is only at very high values of the current density is needed;

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Seils einer Zelle mit einer unlöslichen Anode, der elektrisch isolierende Leitorgane als Verlängerung des unteren Endes sowie an den Längsseiten zugeordnet sind;Fig. 6 is a perspective view of a cord of a cell with an insoluble anode that electrically insulating guide elements are assigned as an extension of the lower end and on the long sides;

Fig. 7 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Anodenklemme, die insbesondere geeignet ist, in Verbindung mit gegossenen löslichen Anoden verwendet zu werden, wenn bei der Elektroraffination mit einer sehrFig. 7 is an exploded perspective view an anode clip particularly suitable for use in conjunction with cast soluble anodes when in the electro refining with a very

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hohen Stromdichte gearbeitet wird;high current density is worked;

Fig. 8 eine verkürzte Ansicht der Anordnung nach Fig. hei Betrachtung derselben von der Linie 8-8 in Fig. 6 aus;Fig. 8 is an foreshortened view of the assembly of Fig. 6 as viewed from line 8-8 in Fig. 6;

Fig. 9 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 9-9 in Fig. 6; undFig. 9 is an enlarged section taken along line 9-9 in Fig. 6; and

Fig. 10 eine perspektivische Teildarstellung von in eine Unterstützung eingebauten Sprudelrohren.FIG. 10 is a perspective partial illustration of FIG a support built-in bubble pipes.

Durch die Erfindung sind Verfahren und Vorrichtungen geschaffen worden, die es ermöglichen, Kathodenmetall von hervorragender Qualität aus allen gebräuchlichen Elektrolyten abzuscheiden, einschließlich solcher, in denen Schwefelsäure in hoher Konzentration vorhanden ist. Die Vorrichtung nach der Erfindung läßt sich in Verbindung mit verschiedenen Anodenmaterialien benutzen. Beispielsweise sind bei der Vorrichtung Anoden aus Antimonblei verwendbar. Bei der Kathode kann es sich um ein Mutterblech oder einen keine Haltewirkung ausübenden Kathodenrohling handeln, der z.B. aus nichtrostendem Stahl oder Titan hergestellt ist.The invention provides methods and devices which make it possible to produce cathode metal of excellent quality from all common electrolytes to be deposited, including those in which sulfuric acid is present in high concentration. The device according to the invention can be used in connection with various anode materials. For example, at the device anodes made of lead antimony can be used. The cathode can be a mother plate or none Acting cathode blank exerting a holding effect, which is made, for example, of stainless steel or titanium.

Zwar ist es möglich, ein Mutterblech als Kathode zu benutzen, doch wird bei einer wichtigen Ausführungsform der Erfindung ein langgestreckter, keine Haltewirkung ausübender Kathodenrohling benutzt. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß es zwar bekannt ist, Kohlinge zu benutzen, die keine Haltewirkung hervorrufen, daß sich jedoch nach dem bisherigen Stand der Technik bei diesen Kathodenrohlingen Schwierigkeiten daraus ergeben, daß die Ränder der Rohlinge mit einem isolierenden Material abgedeckt werden müssen, um zu verhindern, daß sich die auf beiden Flachseiten niedergeschlagenen Metallflächen miteinander vereinigen, damit das Entfernen des niedergeschlagenen Metalls nicht erschwert wird.Although it is possible to use a mother sheet as a cathode, in an important embodiment of the Invention uses an elongated, no holding effect exerting cathode blank. In this context it should be noted that although it is known to use Kohlinge, which do not cause a holding effect, but that according to the previous one Prior art in these cathode blanks difficulties arise from the fact that the edges of the blanks with a insulating material must be covered to prevent the deposited on both flat sides Unite metal surfaces so that the removal of the deposited metal is not made difficult.

Fig. 1 zeigt einen auf bekannte Weise ausgebildeten, keine Haltewirkung ausübenden Kathodenrohling 10, der in einen Elektrolyt 12 eingetaucht ist. Der Deutlichkeit halberFig. 1 shows a trained in a known manner, Cathode blank 10 which does not exert a holding effect and which is immersed in an electrolyte 12. For the sake of clarity

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sind in Pig. 1 die Anoden und die sonstigen lj-eile nicht dargestellt, die zum Abscheiden von Metall auf einer cathode normalerweise benötigt werden. Eenutzt man keine Haltewirkung ausübenden Kathoden, wird das abgeschiedene Metall nach der Beendigung des Abseheidungsvorgangs entfernt. Um dies zu ermöglichen, ist es wichtig, dafür zu sorgen, daß sich die Metallschichten, welche sich auf den beiden Flachseiten der Kathode ablagern, im Bereich der Längskanten der Kathode nicht miteinander vereinigen. Um ein solches Vereinigen der Metall schichten 14 und 15 (Fig. 3) über die Längskanten der Kathode hinweg zu verhindern, werden die Längskanten des Kathodenrohlings 10 mit isolierenden Einfassungen 16 versehen, so daß sich auf der -kathode im Bereich dieser Einfassungen kein Metall niederschlägt. Gemäß Fig. 2 und 3 erhält man nach dem Entfernen der Einfassungen 16 eine kathode 10, auf der sich zwei Schichten 14 und 15 aus abgeschiedenem Metall befinden.are in Pig. 1, the anodes and the other lj -eile not shown, which are used for depositing metal on a cathode normally required. If no holding effect is used cathodes, the deposited metal is removed after the completion of the deposition process. In order to make this possible, it is important to ensure that the metal layers which are deposited on the two flat sides of the cathode do not unite with one another in the region of the longitudinal edges of the cathode. In order to prevent such a combination of the metal layers 14 and 15 (Fig. 3) over the longitudinal edges of the cathode, the longitudinal edges of the cathode blank 10 are provided with insulating bezels 16 so that no metal is deposited on the cathode in the area of these bezels . According to FIGS. 2 and 3, after the edges 16 have been removed, a cathode 10 is obtained, on which there are two layers 14 and 15 of deposited metal.

Benutzt man eine Vorrichtung nach der Erfindung, braucht man die Kathode nicht mit Einfassungen der beschriebenen Art zu versehen, doch erhält man trotzdem auf den Flachseiten des Kathodenrohlings zwei Metallschichten, die den in Fig. 2 und 3 dargestellten ähneln. Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum elektrolytischen Gewinnen von Metall wird das elektrolytische Abscheiden von Metall auf den Händern des Kathodenrohlings unter der Oberfläche des Elektrolyts gemäß Fig. 6 dadurch verhindert, daß die Längskanten der unlöslichen Anode mit isolierenden Konvektionsleitorganen 18 versehen werden, und daß am unteren Ende der Anode eine isolierende Verlängerung 20 befestigt wird. Die Länge des in. den Elektrolyt eingetauchten Kathodenrohlings wird zweckmäßig so gewählt, daß sie gleich der Länge des untergetauchten 'l'eils der Anode und ihrer unteren Verlängerung oder etwas größer als diese Länge ist, wie es in Fig. 9 gezeigt ist.If one uses a device according to the invention, one does not need the cathode with bezels of the type described to provide, but you still get two metal layers on the flat sides of the cathode blank, which in Fig. 2 and 3 shown are similar. In a device according to the invention for the electrolytic extraction of metal, the electrolytic deposition of metal on the hands of the cathode blank under the surface of the electrolyte according to FIG 6 thereby prevents the longitudinal edges of the insoluble anode from being provided with insulating convection guides 18 and that an insulating extension 20 is attached to the lower end of the anode. The length of the in. The electrolyte Immersed cathode blank is expediently chosen so that it is equal to the length of the submerged part of the Anode and its lower extension or slightly greater than this length, as shown in FIG.

Bei der Elektroraffination wird die Anodenverlängerung auf dem Boden des Behälters und die Anode über der Verlängerung angeordnet. Bei einer Elektroraffinationszelle können die seitlichen Leitorgane auf einer Unterstützung angeordnetIn the case of electrorefining, the anode extension is on the bottom of the container and the anode is above the extension arranged. In the case of an electrical refining cell, the lateral guide elements can be arranged on a support

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und in der ^eIIe in der richtigen Lage zu der löslichen Anode "befestigt sein. Die seitlichen Leitorgane 18 und die untere Verlängerung 20 für unlösliche Anoden sind am besten aus i'ig. 6 und 9 zu ersehen. Darauf, auf welche Vveise die seitlichen Leitorgane 18 und die untere Verlängerung 20 das Abscheiden von Kupfer auf den bändern der Kathode sowie eine uner wünschte Umlenkung der aufsteigenden ^asblasen verhindern, wird weiter unten näher eingegangen.and in the same way in the correct position to the soluble anode The side baffles 18 and the lower extension 20 for insoluble anodes are best from i'ig. 6 and 9 can be seen. On the way in which the lateral guide members 18 and the lower extension 20 the Prevent the deposition of copper on the strips of the cathode and an undesired deflection of the rising bubbles, will be discussed in more detail below.

. 4 zeigt perspektivisch einen keine Ealtewirkung ausübenden Kathodenrohling 22, wie er sich gemäß der Erfindung benutzen läßt. Es ist zweckmäßig, die Kathode 22 aus nichtrostendem Stahl der Sorte 316 so herzustellen, daß sie eine gewalzte Oberfläche entsprechend der Liefervorschrift 2B aufweist, «ird dieses Material verwendet, erübrigt sich eine Vorbehandlung der kathode, bzw. es ist nicht erforderlich, eine Anlaufzeit vorzusehen. Außerdem lassen sich die Niederschläge von einem solchen Kathodenrohling leicht mit der Hand abziehen, tatsächlich lösen sich die Niederschläge leicht von den Kathoden 22, sobald die oberen Bänder der Niederschläge gelockert worden sind, ferner ist es möglich, die Niederschläge durch Biegen der kathoden von den Kathoden zu trennen. Es ist jedoch zu bemerken, daß man die Kathodenrohlinge 22 auch aus anderen Materialien herstellen kann. Beispielsweise hat es sich gezeigt, daß sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Hohlinge aus Titan vorteilhaft benutzen lassen, ferner ist es möglich, als Kathodenträger Flachmaterialstücke aus anderen leitfähigen Materialien zu benutzen, deren Auswahl sich nach der Art des abzuscheidenden Iwetalls und der Zusammensetzung des Elektrolyts richtet.. 4 shows a perspective view of a cathode blank 22 which does not exert any aging effect, as it is in accordance with the invention lets use. It is convenient to manufacture the cathode 22 of 316 stainless steel so that it has a rolled surface in accordance with delivery specification 2B, if this material is used, one is not necessary Pretreatment of the cathode, or it is not necessary to provide a start-up time. In addition, the rainfall from such a cathode blank easily peel off by hand, in fact the precipitates easily peel off the cathodes 22 once the upper bands of the precipitates have been loosened, furthermore it is possible to remove the precipitates to separate the cathodes from the cathodes by bending them. It should be noted, however, that the cathode blanks 22 can also be made from other materials. For example, it has been shown that in the method according to the invention Allow hollow rings made of titanium to be used advantageously, furthermore it is possible to use flat material pieces made of other conductive materials as cathode support, their selection depending on the type of metal to be deposited and the Composition of the electrolyte is aimed.

Wenn die Strombelastbarkeit der Kontakte zwischen den gebräuchlichen Stromschienen von dreieckigem Querschnitt und der Elektrodenaufhängungsschienen überschritten werden soll, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Kontaktwiderstand durch die Verwendung von Kontaktklemmen der in Fig. 4, 5 und 7 dargestellten Art zu verringern, die das Arbeiten mit einer sehr hohen Stromdichte ermöglichen. In I1Xg. 4 ist eine Kathodenaufhängungsschiene 24 dargestellt, die an einemIf the current-carrying capacity of the contacts between the usual busbars of triangular cross-section and the electrode suspension rails is to be exceeded, it has proven to be useful to reduce the contact resistance by using contact clamps of the type shown in FIGS with a very high current density. In I 1 Xg. 4, a cathode suspension rail 24 is shown attached to a

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Ende mit einer solchen Klemme versehen ist; je nach der angewendeben Stromdichte und der Art der Weiterleitung des Stx'oms zwischen einander benachbarten Zellen kann man gegebenenfalls ohne solche Klemmen auskommen oder aber bei jeder Elektrode eine oder zwei solche Kontaktklemmen verwenden.End is provided with such a clamp; depending on the In addition to the current density and the type of conduction of the Stx'om between adjacent cells, one can if necessary manage without such terminals or use one or two such contact terminals for each electrode.

Zum Aufhangen unlöslicher Anoden wird häufig eine Anordnung ähnlich derjenigen nach .Fig. 1, 2 und 4 benutzt, bei der jede Anode zwischen zwei Iragschienen eingeklemmt ist. Fig. 6 und δ zeigen eine weitere gebräuchliche Einrichtung zum Aufhängen einer unlöslichen Anode, die mit zwei angegossenen, senkrecht nach oben ragenden Ansätzen 26 versehen ist, von denen Teile einer gewöhnlich aus Kupfer bestehenden Aufhängung sschiene von rechteckigem Querschnitt umschlossen sind. Gemäß der Erfindung wird jedoch die Anordnung nach Fig. 1, 2 und 4 bevorzugt, da es in diesem Fall möglich ist, die Anodenfläche näher an die Kathodenfläche heranzurücken. In jedem Fall ist es nach Bedarf möglich, bei unlöslichen Anorden Kontaktklemmen der in Fig. 5 gezeigten Art zu benutzen,An arrangement is often used to suspend insoluble anodes similar to that according to Fig. 1, 2 and 4 are used, in which each anode is clamped between two Iragschienen. Fig. 6 and δ show a further common device for hanging an insoluble anode, which with two cast, vertically upwardly projecting lugs 26 is provided, of which parts of a suspension usually made of copper are enclosed by a rectangular cross-section. According to the invention, however, the arrangement according to 1, 2 and 4 are preferred, since in this case it is possible to move the anode surface closer to the cathode surface. In any case, it is possible as required, with insoluble ones Arrange to use contact clips of the type shown in Fig. 5,

Lösliche Anoden, wie sie bei der Elektroraffination benutzt werden, sind gewöhnlich gegossen und weisen nach außen ragende Ansätze mit einem nicht rechteckigen Querschnitt auf. Die in Fig. 7 dargestellte Kontaktklemme wurde zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entwickelt, bei dem eine Elektroraffination bei einer sehr hohen Stromdichte durchgeführt wird. Im allgemeinen sind solche Kon-Soluble anodes, such as those used in electro refining are usually cast and have outwardly protruding lugs with a non-rectangular cross-section on. The contact terminal shown in Fig. 7 was developed for use in the method according to the invention, in which an electrorefining is carried out at a very high current density. In general, such con-

taktklemmen bei Stromdichtewerten von etwa 6,45 A/dm überflüssig, doch ist ihre Benutzung bei einer Stromdichte vonClock terminals are superfluous at current density values of about 6.45 A / dm, but their use is at a current density of

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etwa 10,75 A/dm oder darüber sehr zu empfehlen. Die bei der Produktion verwendeten Kontaktklemmen könnten alternativ so ausgebildet sein, daß sie durch Gewichte betätigte Nocken oder dergleichen aufweisen, damit sie nicht mit der Hand an den Anoden befestigt zu werden brauchen.
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about 10.75 A / dm or more is highly recommended. The contact clips used in production could alternatively be designed so that they have cams or the like actuated by weights so that they do not have to be attached to the anodes by hand.

Fig. 6 zeigt perspektivisch eine gemäß der Erfindung verwendbare Anode 50, die in einem typischen Fall aus einer Blei-Antimon-Legierung besteht. Hierzu ist jedoch zu bemerken, daß das Material, aus dem die Anoden hergestellt sind,6 shows in perspective an anode 50 which can be used according to the invention, which in a typical case consists of a Lead-antimony alloy. It should be noted, however, that the material from which the anodes are made

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nicht einen Gegenstand der Erfindung bildet. Bei der Ausführungsform zur elektrolytischen Metallgewinnung können die Anoden aus jedem Material bestehen, das geeignete elektrochemische und mechanische Eigenschaften hat. Um aus der Erfindung den größtmöglichen Nutzen zu ziehen, ist es natürlich zweckmäßig, die Anoden so auszubilden, daß sie starr sind und einen gleichmäßigen Querschnitt haben. Gemäß Fig. und 8 ist jede Anode 30 mit zahlreichen öffnungen 52 versehen. Diese quadratischen Öffnungen sind ein Konstruktionsmerkmal jeder hochwertigen unlöslichen Anode, wie sie auf bekannte Weise bei der elektrolytischen Gewinnung von Kupfer benutzt werden, doch bieten sie bei der erfindungegemäßen Bewegung des Elektrolyts mit Hilfe von Gasblasen keine besonderen Vorteile. does not form an object of the invention. In the embodiment for electrolytic metal extraction, the anodes can consist of any material, the suitable electrochemical and has mechanical properties. To get out of the To get the maximum benefit from the invention, it is of course expedient to design the anodes so that they are rigid and have a uniform cross-section. According to FIGS. 8 and 8, each anode 30 is provided with numerous openings 52. These square openings are a design feature of every high quality insoluble anode, as known on Way to be used in the electrolytic production of copper, but they offer in the movement according to the invention of the electrolyte with the help of gas bubbles have no particular advantages.

Ein wichtiges merkmal der erfindungsgemäßen Anoden besteht darin, daß an ihnen gemäß Fig. 6 Leitorgane 18 und Verlängerungen 20 befestigt sind, die sämtlich elektrisch isolierend bzw. nicht leitfähig sind. Die Leitorgane und Verlängerungen können aus jedem elektrisch nicht leitenden Material bestehen, das sich in dem Elektrolyt als relativ stabil erweist. Beispielsweise wurden solche Verlängerungen und Leitorgane aus einem Polyvinylchloridpolymerisat hergestellt, das sich im vorliegenden Fall als besser geeignet erwiesen hat als andere Isolierstoffe wie z.B. Polyäthylen, Polypropylen und Tafeln aus mit Glasfasern verstärkten Epoxyharz.An important feature of the anodes of the invention is there that on them according to FIG. 6 guide members 18 and extensions 20 are attached, all of which are electrical are insulating or non-conductive. The guide organs and extensions can be made of any electrically non-conductive Material that is found to be relatively stable in the electrolyte. For example, there were such extensions and guide elements made of a polyvinyl chloride polymer, which in the present case is more suitable than other insulating materials such as polyethylene, polypropylene and panels made of glass fiber reinforced Epoxy resin.

Gemäß Fig. 9 grenzen die seitlichen ■'-'eitorgane 18 schmale Kanäle ab, durch die hindurch sich die Längskanten der Kathodenrohlinge 22 erstrecken.According to FIG. 9, the side organs 18 delimit narrow ones Channels through which the longitudinal edges of the cathode blanks 22 extend.

Jedem Fachmann ist die Tatsache geläufig, daß sich auf den Flachseiten langgestreckter Kathodenrohlinge Metall nur bis zu Linien ablagert, die in einem kleinen Abstand unterhalb der unteren Ränder der Anoden verlaufen. Außerdem wird kein Metall auf den Flachseiten der Kathodenrohlinge dort niedergeschlagen, wo sich die Kathoden über die Ränder derEvery person skilled in the art is familiar with the fact that there is only metal on the flat sides of elongated cathode blanks deposited to lines that run a small distance below the lower edges of the anodes. Also will no metal is deposited on the flat sides of the cathode blanks where the cathodes are over the edges of the

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Leitorgane 18 hinweg nach außen erstrecken, da an diesen Stellen ein erhöhter elektrischer "Widerstand vorhanden ist. Somit kommen die Aonvektionsleitorgane 18 auch als Abschirmungen für die Elektrolytströme zur Wirkung. Wird von den Verlängerungen 20 und den -beitorganen 18 auf den Anoden oder bei einer entsprechenden Anordnung für die Elektroraffination Gebrauch gemacht, entsteht somit auf jeder i'lachseite einer Kathode, die derjenigen nach Fig. 1 ähnelt, jedoch keine Randeinfassungen besitzt, eine Kupferschicht, wie es in Fig. und 3 dargestellt ist. Die Begrenzung der Ausbreitung des Niederschlags auf den Kaum innerhalb der Ränder der Kathodenflächen bietet erhebliche Vorteile; erstens erübrigt sich die zeitraubende Wartung und Erneuerung der isolierenden Eandeinfassungen, zweitens wird das Entfernen der Niederschläge von den Kathodenrohteilen erleichtert, und drittens wird eine Quelle für Verunreinigungen ausgeschaltet, nämlich das Entstehen eines sich aus Knoten zusammensetzenden Wulstes, wie er sich gewöhnlich an jeder Randeinfassung ausbildet. Ein weiterer Vorteil der Randleitorgane nach der Erfindung besteht darin, daß dann, wenn sich die Anoden bereits in der Zelle befinden, die Kathoden durch die Randeinfassungen genau in die richtige Lage gegenüber den Anoden und den Sprudelrohren geführt werden.Guide organs 18 extend away to the outside because of these If there is an increased electrical resistance. Thus, the convection control organs 18 also act as shields for the electrolyte flows to the effect. Is of the extensions 20 and the working organs 18 on the anodes or with a corresponding arrangement for the electrical refining If used, one is created on each side of the pool Cathode, which is similar to that according to FIG. 1, but has no bezels, a copper layer, as shown in FIG. and 3 is shown. Limiting the spread of the precipitate to the barely within the edges of the cathode surfaces offers significant advantages; Firstly, there is no need for time-consuming maintenance and renewal of the insulating edging, second, removal of the precipitates from the cathode blanks is facilitated; and thirdly, it becomes a Source of contamination eliminated, namely the formation of a bead composed of knots, such as it usually develops at every edge. A Another advantage of the Randleitorgane according to the invention is that when the anodes are already in the Cell, the cathodes are exactly in the correct position with respect to the anodes and the Whirlpool pipes are guided.

Bei den löslichen Anoden, die bei der Elektroraffination benutzt werden, ist es gewöhnlich nicht zweckmäßig, die Konvektionsleitorgane an den Anoden zu befestigen. In diesem lall lassen sich gleich gute Ergebnisse erzielen, wenn man die seitlichen Leitorgane in Unterstützungen anordnet, die sich längs der betreffenden Wände der KLektroraffinationszelle erstrecken. Es ist insbesondere darauf hinzuweisen, daß es mit Hilfe eines Verfahrens und einer Vorrichtung nach der Erfindung möglich war, eine Elektroraffination vonWith the soluble anodes used in electrorefining, it is usually not practical to to attach the convection guides to the anodes. In this lall, good results can be achieved equally, if the lateral guide organs are arranged in supports that run along the relevant walls of the refining cell extend. It should be noted in particular that it is with the help of a method and a device was possible according to the invention, an electrorefining of

Kupfer bei einer Stromdichte von bis zu etwa 22,57 A/dm durchzuführen, d.h. bei einer den normalen Wert um das Zehnfache überschreitenden Wert, ohne daß eine Passivierung der Anoden eintrat. Bei der bis jetzt üblichen Praxis verhindert eine Passivierung der löslichen Anoden normalerweise die Elektroraffination bei hohen Werten der Stromdichte.Copper at a current density of up to about 22.57 A / dm to be carried out, i.e. at a value that exceeds the normal value by ten times, without passivation the anodes entered. In current practice, passivation of the soluble anodes normally prevents the electro refining with high values of the current density.

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wie erwähnt, bestehen wichtige merkmale des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung, die es ermöglichen, mit einer hohen Stromdichte zu arbeiten, in der Verringerung des Elektrodenabstandes und der Benutzung einer neuartigen Anordnung zum Herbeiführen von Konvektion. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Konvektion des Elektrolyts dadurch herbeigeführt, daß der Elektrolyt mit Hilfe von Gas bewegt wird. Auf dem Gebiet der elektrolytischen Abscheidung ist die -benutzung von Gas zum Bewegen des Elektrolyts bekannt. Gemäß der Erfindung: erzeugt jedoch die Einrichtung zum Bewirken einer Konvektion einen fluidisierten Vorhang aus relativ kleinen, rasch aufsteigenden Gasblasen, die zusammen mit der durch sie hervorgerufenen turbulenz zu einer kräftigen Durchmischung an der Kathodenoberfläche führen, wo eine solche Durchmischung am stärksten benötigt wird. Diese Anordnung zum Hervorrufen von Konvektion gewährleistet, daß für den AbεeheidungsVorgang optimale Bedingungen derart bestehen, daß die Kathode während aller Stadien ihres Wachstums glatt und von Hohlräumen frei bleibt.As mentioned, there are important features of the process and the device according to the invention, which make it possible to work with a high current density, in the reduction of the Electrode spacing and the use of a novel arrangement to induce convection. In the invention Device, the convection of the electrolyte is brought about that the electrolyte with the help of gas is moved. In the field of electrodeposition the use of gas to move the electrolyte is known. According to the invention: however, the means for inducing convection produces a fluidized curtain relatively small, rapidly rising gas bubbles which, together with the turbulence they cause, form a powerful Carry out mixing at the cathode surface where such mixing is most needed. This arrangement to induce convection ensures that optimal conditions exist for the separation process in such a way that that the cathode remains smooth and void-free during all stages of its growth.

Die Bewegung des Elektrolyts durch das Gas führt zu einer Konvektion, die ausreicht, um zu verhindern, daß sich suspendierte teilchen auf den Kathodenflächen festsetzen. Ferner sind bei dieser Anordnung zum herbeiführen von Konvektion im Strömungsweg des Elektrolyts entlang den Kathodenflächen keine Hindernisse vorhanden, und die Kathodenflächen sind frei von physikalischen Unstetigkeiten, z.B. von Einfassungen und Schleifen (loops), die zum Abfangen und Ansetzen von Feststoffen führen könnten. Diese Merkmale erweisen sich insbesondere bei der Elektroraffination als vorteilhaft, da hierbei in der Zelle große Mengen von Änodenschleim entstehen. Im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik hat es sich gemäß der Erfindung gezeigt, daß es möglich ist, Anodenschleime in einem erheblichen Ausmaß zu verlagern, ohne daß dies dazu führt, daß das auf den Kathoden niedergeschlagene Material in größerem Umfang Verunreinigungen aufnimmt. Um diese Wirkung zu erzielen, muß jedoch die Konvektionsströmung außergewöhnlich kräftig sein, undThe movement of the electrolyte through the gas creates convection sufficient to prevent it from occurring settle suspended particles on the cathode surfaces. Furthermore, in this arrangement to induce convection there are no obstacles in the flow path of the electrolyte along the cathode surfaces, and the cathode surfaces are free from physical discontinuities, e.g. from borders and loops, which could lead to the trapping and accumulation of solids. These characteristics prove to be are particularly advantageous in electrical refining, because there is a large amount of anodic mucus in the cell develop. In contrast to the prior art, it has been shown according to the invention that it it is possible to shift anode slimes to a considerable extent without this leading to that on the cathodes precipitated material absorbs impurities to a greater extent. However, in order to achieve this effect the convection currents will be exceptionally strong, and

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das Vorhandensein physikalischer Hindernisse ist zu vermeiden; diesen Forderungen wird durch die Erfindung entsprochen. Auf entsprechende Weise verhindert die Erfindung bei der elektrolytischen Metallgewinnung, daß das gewonnene Metall teilehenförmige Verunreinigungen aufnimmt, wie sie bei einer Korrosion oder Erosion der unlöslichen Anoden entstehen. Beispielsweise hat es sich als möglich erwiesen, auf elektrolytischem Wege Kupfer von außergewöhnlicher Reinheit zu gewinnen, wobei Anoden bekannter Art aus Blei oder Bleilegierungen in Elektrolyten benutzt wurden, von denen diese Anodenmaterialien angegriffen werden.the presence of physical obstacles must be avoided; these requirements are met by the invention. In a corresponding manner, the invention prevents the electrolytic metal extraction that the recovered metal picks up particulate impurities, as they are in a Corrosion or erosion of the insoluble anodes occurs. For example, it has been found possible to use electrolytic Ways to obtain copper of exceptional purity, with anodes of known types made of lead or lead alloys used in electrolytes that attack these anode materials.

Gemäß Fig. 9 werden die kleinen Blasen 50 an den Elektrolyt 12 durch Sprudelrohre 52 abgegeben, die unterhalb der Elektroden 30 und 22 in den Zellenbehältern angeordnet sind. Der Luftdurchsatz der Sprudelrohre braucht nicht groß zu sein. Bei einem Sprudelrohr aus nichtrostendem Stahl mit einem Außendurchmesser von etwa 9»5 mm und einer Wandstärke von etwa 0,51 mm beträgt ein geeigneter Offnungsdurchmesser etwa 0,15 mm, wenn die öffnungen in Abständen von etwa 12,7 mm verteilt sind. Es ist jedoch auch möglich, eine weniger zweckmäßige Sprudelrohranordnung zu benutzen, wenn eine geringere Steigerung der Stromdichte und der Qualität des abgeschiedenen Metalls angestrebt wird.As shown in Fig. 9, the small bubbles 50 are attached to the electrolyte 12 discharged through jets 52, which are below the Electrodes 30 and 22 are arranged in the cell containers. The air throughput of the whirlpool pipes does not need to be large. With a whirlpool tube made of stainless steel with a Outside diameter of about 9 »5 mm and a wall thickness of about 0.51 mm, a suitable opening diameter is about 0.15 mm if the openings are at intervals of about 12.7 mm are distributed. However, it is also possible to use a less convenient bubble tube arrangement if one a smaller increase in the current density and the quality of the deposited metal is sought.

Bei der zweckmäßigsten Anordnung ist jedes Sprudelrohr 52 als starres Rohr ausgebildet, das in kleinen Abständen von etwa 12,7 mm .mit runden Öffnungen versehen ist, deren Durchmesser im Bereich von etwa 0,13 bis 0,18 mm liegt. Es wurde festgestellt, daß sich mit Sprudelrohren, bei denen die öffnungen einen kleineren Durchmesser von z.B. etwa 0,1 mm haben, keine bessere Wirkung erzielen läßt, daß es jedoch schwieriger ist, solche Rohre herzustellen. Ferner hat es sich gezeigt, daß Sprudelrohre mit größeren öffnungen, die z.B. einen Durchmesser von etwa 0,23 mm haben, unnötig große Gasmengen abgeben, bzw. daß ein vergleichbares Gasvolumen bei einer niedrigeren Geschwindigkeit der Gasblasen abgegeben wird. Sieht man gemäß Fig. 9 für jede Kathode auf jeder Seite ein Sprudelrohr 52 vor, liegt ein zweckmäßiger Luft-In the most expedient arrangement, each bubble tube 52 is designed as a rigid tube that is spaced apart by about 12.7 mm. is provided with round openings, the diameter of which ranges from about 0.13 to 0.18 mm. It has been found that with bubble pipes where the openings have a smaller diameter of, for example, about 0.1 mm, no better effect can be achieved, but that it it is more difficult to manufacture such pipes. Furthermore, it has been shown that bubble pipes with larger openings, the e.g. have a diameter of about 0.23 mm, emit unnecessarily large amounts of gas, or that a comparable volume of gas is released at a lower velocity of the gas bubbles. See Fig. 9 for each cathode on each Side a bubble pipe 52 in front, is an appropriate air

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durchsatz im Bereich von etwa 280 bis 370 Eormalliter je Stunde und Meter Kathoderibreite bzw. bei Kathoden voller Größe im Bereich von etwa 4-55 bis 610 Normalliter je Stunde und Quadratmeter. Dieses Durchsatzvolumen ist der Geschwindigkeit äquivalent, mit der an einer unlöslichen Anode Sauerstoff bei einer Anodenstromdichte von etwa 14,5 bis 19»55 A/dm erzeugt wird. Es wurde festgestellt, daß es nicht so sehr auf das Volumen der abgegebenen Luft ankommt, als auf die gesamte Gestaltung der Sprudelrohr- und Elektrodenanordnung, wenn der Elektrolyt in der gewünschten Weise mit Hilfe von Gas bewegt werden soll. Das Fehlen dieser Erkenntnis hat vermutlich die weitere Einführung der "Verwendung von Gas zum Bewegen des Elektrolyts bei großen Anlagen zum elektrolytischen Abscheiden verzögertethroughput ranges from about 280 to 370 standard liters each Hour and meter cathode width or more in the case of cathodes Size in the range of about 4-55 to 610 normal liters per hour and square meters. This volume of throughput is equivalent to the rate at which oxygen passes through an insoluble anode at an anode current density of approximately 14.5 to 19 »55 A / dm is produced. It has been found that the volume of air released is not so important as the overall design of the bubble tube and electrode assembly when the electrolyte is in the desired manner with the help of Gas is to be moved. The lack of this knowledge has presumably led to the further introduction of the "use of gas for Moving the electrolyte in large systems for electrolytic deposition is delayed

Zwar wurde bereits Stickstoff verwendet, um den Elektrolyt zu bewegen, doch wird aus Gründen der Wirtschaftlichkeit die verwendung von Luft immer dann vorgezogen, wenn die Zufuhr von atmosphärischem Sauerstoff als zulässig erscheint. Wird Luft zum Bewegen des Elektrolyts in der richtigen Weise verwendet, erweist sich diese Maßnahme im Gegensatz zu anderen bekannten und gebräuchlichen Verfahren zum Hervorrufen von Konvektion bei einer Verringerung des Abstandes zwischen den Elektrodenflächen nicht als weniger, sondern vielmehr als stärker wirksam.Although already nitrogen was used to move the electrolyte, but the U SE of air is always preferred for reasons of economy, when the supply of atmospheric oxygen appears as permissible. If air is used in the right way to move the electrolyte, this measure, in contrast to other known and customary methods of inducing convection, proves to be more effective than less when the distance between the electrode surfaces is reduced.

Um zu verhindern, daß die Öffnungen der Sprudelrohre 52 von zur Erstarrung gelangten gelösten Stoffen überkrustet werden, wird die zugeführte Luft vorher mit Wasserdampf gesättigt, dessen temperatur nahezu gleich der Temperatur des Elektrolyts ist« Wird diese Maßnahme angewendet, lassen sich die Sprudelrohre praktisch während einer unbegrenzten Zeit benutzen, ohne daß sich die öffnungen verstopfen.In order to prevent the openings of the whirlpool tubes 52 from being encrusted by dissolved substances that have solidified the air supplied is previously saturated with water vapor, the temperature of which is almost the same as the temperature of the Electrolytes is «If this measure is used, the bubble tubes can be practically operated for an unlimited period of time use without clogging the openings.

Schließlich ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Abstand zwischen den Elektroden so klein gemacht wird, wie es praktisch möglich ist, wenn man die Abmessungen der Elektrodenunterstützungen und des Raums berücksichtigt, der zum Einführen und Entnehmen der Kathoden benötigt wird. InFinally, it is provided according to the invention that the distance between the electrodes is made so small that as it is practically possible, taking into account the dimensions of the electrode supports and the space that is required for inserting and removing the cathodes. In

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Verbindung mit der Bewegung des Elektrolyts durch Gasblasen ermöglicht es die Verkleinerung des Elektrodenabstandes, bei der elektrolytischen Metallgewinnung bzw. bei der Elektroraffination den Energieverbrauch auf ein Minimum zu verringern. Die verkleinerten Elektrodenabstände werden gemäß Fig. 9 durch untere Halterungen 54- aufrechterhalten, die durch Querglieder 58 miteinander verbunden sind. An den Quergliedern 58 sind Stützen 60 befestigt, durch welche die unteren Halterungen 54- in öler gewünschten Höhe über dem Boden der Zelle gehalten werden. Natürlich ist es erforderlich, auf allen Seiten der Zelle und in ihrem unteren l'eil genügend freien Raum vorzusehen, damit der Elektrolyt zirkulieren kann und es dem etwa entstehenden Schleim möglich ist, sich abzusetzen. Combination with the movement of the electrolyte through gas bubbles enables the electrode spacing to be reduced, in electrolytic metal extraction or in electrorefining reduce energy consumption to a minimum. The reduced electrode spacings are according to Fig. 9 maintained by lower brackets 54- supported by Cross members 58 are interconnected. On the cross members 58 supports 60 are attached, through which the lower Brackets 54- at the desired height above the bottom of the oiler Cell to be held. Of course it is necessary to have enough on all sides of the cell and in its lower part Provide free space so that the electrolyte can circulate and any mucus that may develop is able to settle.

Die Unterkanten der Kathoden 22 werden in dem Behälter für die elektrolytische Metallgewinnung durch die Sprudelrohre 52 tragende Unterstützungen 56 in ihrer Lage gehalten, und beim Einführen werden die Kathoden durch die Randleitorgane 18 der Anoden geführt. Die Anoden und die Leitorgane dienen gleichzeitig dazu, die Gasblasen 50 zu zwingen, sich innerhalb desjenigen ^eils des Elektrolyts nach oben zu bewegen, welcher den Kathodenflächen unmittelbar benachbart ist, um hierdurch die erforderliche Konzentrations-Depolarisierung zu bewirken und einen gleichmäßigen Massentransport von Metallionen zu den Kathoden zu erreichen. Die Abstände zwischen den Kathodenrohlingen oder Mutterblechen und den isolierenden Randleitorganen der Anoden liegen in der Größenordnung von 1,6 bis 3,2 mm.The lower edges of the cathodes 22 are placed in the electrowinning tank through the bubble tubes 52 load-bearing supports 56 held in place, and upon insertion, the cathodes are passed through the edge guides 18 of the anodes. The anodes and the guiding organs serve at the same time to force the gas bubbles 50 to upwards within that part of the electrolyte move, which is immediately adjacent to the cathode surfaces, in order to thereby achieve the required concentration depolarization to effect and to achieve a uniform mass transport of metal ions to the cathodes. The distances between the cathode blanks or mother sheets and the insulating edge guides of the anodes are of the order of magnitude from 1.6 to 3.2 mm.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bewegen des Elektrolyts mit Hilfe von Gas bietet außerdem Vorteile bezüglich der Anodenreaktion. Insbesondere wird bei der Elektroraffination nicht nur eine Passivierung der Anoden vollständig verhindert, sondern es wird auch erreicht, daß die löslichen Anoden gleichmäßig angegriffen werden, so daß sich der Anfall an Anodenschrott verringert. Eine Erhöhung des Wirkungsgrades läßt sich ferner dadurch erzielen, daß man lösliche Anoden mit gleichmäßigem Querschnitt anstelle derThe method according to the invention for moving the electrolyte with the aid of gas also offers advantages with regard to the anode reaction. In particular, in the case of electrorefining, not only is passivation of the anodes completely prevented, but it is also achieved that the soluble anodes are attacked evenly, so that the accumulation of anode scrap is reduced. E r heightening the efficiency can be achieved further characterized in that soluble anodes with uniform cross-section instead of the

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gebräuchlichen, etwas unregelmäßigen gegossenen Anoden verwendet. common, somewhat irregular cast anodes are used.

Die Verlängerungen 20 an den unteren landen der Anoden 30, die ebenfalls aus einem isolierenden Material bestehen, dienen dazu, die Luftblasenvorhänge in ihren unteren Ij-eilen zusammenzuhalten und die Lage der Anoden zu bestimmen. Jede Anode 30 wird durch zugehörige untere Halterungen 54- in der aus Pig. 9 ersichtlichen Weise in ihrer Lage gehalten. Das bzw. jedes Sprudelrohr 52 ist tiefer als die benachbarte Kathodenfläche in deren Rahe angeordnet und wird durch 'iragstücke 56 nach iig. 9 und 10 unterstützt. Bei löslichen Anoden ist es gewöhnlich nicht zweckmäßig, am unteren Ende jeder Anode eine isolierende "Verlängerung zu befestigen. In diesem I'all kann man das untere Ende jeder Anode in zugehörige untere Halterungen einführen, und zu diesem ^weck kann iian die stehend angeordneten Bauteile oder Halterungen 54-mit einem elektrisch isolierenden Material überziehen. Alternativ kann man isolierende -i-ragstücke 20 in die unteren Halterungen 54- so einsetzen, daß ihre oberen Ränder in Berührung mit den unteren Enden der löslichen Anoden kommen oder sich in ihrer Nähe befinden.The extensions 20 at the lower land of the anodes 30 that are also made of an insulating material, serve to hold together in their lower -eilen Ij the air bubble curtains and to determine the position of the anodes. Each anode 30 is supported by associated lower brackets 54- in Pig. 9 clearly kept in their position. The or each bubble tube 52 is arranged deeper than the adjacent cathode surface in its row and is moved by 'iragstück 56 towards iig. 9 and 10 supported. In the case of soluble anodes, it is usually not practical to attach an insulating extension to the lower end of each anode. In this case, the lower end of each anode can be inserted into associated lower holders, and the components arranged vertically can be used for this purpose or covering brackets 54 with an electrically insulating material.Alternatively, insulating tabs 20 may be inserted into the lower brackets 54 so that their upper edges come into contact with or are in proximity to the lower ends of the soluble anodes.

Der Hauptgrund dafür, daß man bei der elektrolytischen Metallgewinnung bzw. der Elektroraffination das Arbeiten mit einer hohen Stromdichte anstrebt, besteht darin, daß es hierdurch möglich ist, die Abmessungen der Anlage zu verkleinern, jeweils mit einer geringeren Metallmenge auszukommen und den Arbeitsaufwand zu verkleinern. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß sich bestimmte bekannte Verfahrensschritte erübrigen, zu denen die Erzeugung von Mutterblechen und die Beseitigung von Kurzschlüssen gehören. Sollen die Vorteile einer elektrolytischen Abscheidung bei hoher Stromdichte vollständig ausgenutzt werden, ist es jedoch erforderlich, den trozeß unter Anwendung von Stromstärken durchzuführen, die erheblich geringer sind als die eine Begrenzung bewirkende Stromdichte, und den Energieverbrauch auf ein Minimum zu verringern. Durch' die Erfindung ist eine Kombination von Maßnahmen geschaffen worden, die geeignet sind,The main reason for working with electrolytic metal extraction or electrorefining strives for a high current density, is that it is hereby possible to reduce the dimensions of the system, get by with a smaller amount of metal and reduce the workload. Another advantage it results from the fact that certain known process steps, which include the production of mother plates, are superfluous and the elimination of short circuits. Shall take advantage of electrolytic deposition at high current density are fully utilized, but it is necessary to carry out the process using currents, which are considerably less than the current density causing a limitation, and the energy consumption to one To decrease the minimum. By 'the invention, a combination of measures has been created which are suitable

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die genannten Bedingungen dadurch zu erfüllen, daß die Abstände zwischen den Elektroden verkleinert werden, und daß eine Einrichtung zum Bewegen des Elektrolyts benutzt wird, die gewährleistet, daß allen teilen jeder Kathodenfläche eine ausreichende Menge von Metallionen zugeführt wird. Die Bewegung des Elektrolyts bietet den zusätzlichen Vorteil, daß das Elektrolytbad hinreichend durchmischt wird, so daß suspendierte teil ehenförmige "Verunreinigungen daran gehindert werden, sich an die Kathodenflächen anzuheften, und daß sich daher Niederschläge von höherer Qualität erzeugen lassen.to meet the conditions mentioned by the fact that the distances be reduced in size between the electrodes and that some means for moving the electrolyte are used, which ensures that a sufficient amount of metal ions is supplied to all parts of each cathode surface. the Movement of the electrolyte offers the additional advantage that the electrolyte bath is sufficiently mixed so that suspended partially serpentine "impurities prevented from doing so will adhere to the cathode surfaces and that therefore higher quality precipitates can be produced.

Während der elektrolytischen Metaligewinnung werden an den unlöslichen Anoden feine Sauerstoffblasen gebildet, durch die das Konzentrationspotential an den Anoden herabgesetzt wird, die jedoch nicht ausreichen, eine Durchmischung an der gegenüberliegenden Kathode zu bewirken, und zwar auch nicht bei einem kleinen Elektrodenabstand. Der Grund hierfür besteht darin, daß die kleinen Sauerstoffblasen wegen ihrer geringen Größe wirkungslos umhertreiben. Daher ist es erforderlich, an den Anoden auf andere Weise eine Bewegung des Elektrolyts herbeizuführen, um insbesondere bei hoher Stromdichte eine ausreichende Depolarisierung der Kathoden herbeizuführen. Es hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße Benutzung von Gas zum Bewegen des Elektrolyts auf erwünschte Weise zu einer Steigerung der Depolarisation der Kathoden führt, wenn man die Elektrodenabstände verringert; dies gilt mindestens innerhalb bestimmter Grenzen. Bei durch kleine Abstände getrennten Elektroden der handelsüblichen Größe kann sich die Bewegung des Elektrolyts durch Gas als das einzige brauchbare Mittel erweisen, das einen ausreichenden Massentransport über den gesamten Kathodenflächen bewirkt, wenn mit hoher Stromdichte gearbeitet wird.During electrolytic mining, fine oxygen bubbles formed by the insoluble anodes which the concentration potential at the anodes is reduced, but which are not sufficient, a thorough mixing at the to cause opposite cathode, even with a small electrode spacing. The reason for this is in that the small oxygen bubbles float around ineffectively because of their small size. Therefore it is necessary to bring about a movement of the electrolyte at the anodes in another way, in particular in the case of a high current density bring about a sufficient depolarization of the cathodes. It has been shown that the inventive Using gas to move the electrolyte in a desired way leads to an increase in the depolarization of the cathodes, when reducing the electrode gaps; this applies at least within certain limits. With small gaps separate electrodes of the commercial size can The movement of the electrolyte through gas will prove to be the only useful means of ensuring sufficient mass transport caused over the entire cathode surfaces when working with a high current density.

Die erfindungsgemäße Anordnung zum Bewegen des Elektrolyts mit Hilfe von Gas führt zu einer erheblichen Strömungsbewegung des Elektrolyts und zur Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Zusammensetzung des Elektrolyts innerhalb aller Teile der elektrolytischen Zelle, wenn diese Zelle sich in vernünftigen Grenzen haltende Abmessungen hat. TatsächlichThe arrangement according to the invention for moving the electrolyte with the help of gas leads to a considerable flow movement of the electrolyte and to the maintenance of a uniform composition of the electrolyte within all parts of the electrolytic cell when that cell is in dimensions within reasonable limits. Indeed

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ist die Zusammensetzung des Elektrolyts sowohl innerhalb der Zelle als auch im überlaufenden Material im wesentlichen die gleiche.the composition of the electrolyte both within the cell and in the overflowing material is substantial the same.

Die bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Herbeiführen von Konvektion ist in Fip. 9 dargestellt, wo man erkennt, daß die unteren Halterungen 54-, die Anoden JO mit ihren unteren Verlängerungen 20 und den an ihren seitlichen Bändern befestigten Leitorganen 18 in Verbindung mit den langgestreckten Kathodenrohlingen 22 Umschließungen bilden, durch die eine seitliche Ausbreitung oder Kontraktion der Gasblasenvorhänge auf ein Minimum verringert wird. Zwar könnte man auch anders geformte Tragglieder in dem Behälter benutzen, um die Gasblasenvorhänge zusammenzuhalten, doch hat es sich gezeigt, daß sich die vorstehend beschriebene Anordnung als höchst wirksam und zweckmäßig erweist, da sie das Einsetzen und Entnehmen der Kathoden erheblich erleichtert, und da das Entstehen von Kurzschlüssen als Folge von Ausrichtungsfehlern zu Verwerfungen und Verbiegungen praktisch ausgeschaltet ist.The preferred embodiment of an arrangement according to the invention for inducing convection is shown in FIG. 9 shown, where you can see that the lower brackets 54-, the Anodes JO with their lower extensions 20 and the guide members 18 attached to their lateral bands in connection with the elongated cathode blanks 22 form enclosures through which a lateral expansion or contraction the gas bubble curtains are reduced to a minimum. It is true that differently shaped support members could also be used in the container use to hold the gas bubble curtains together, but it has been found that that described above Arrangement proves to be highly effective and expedient, as it considerably facilitates the insertion and removal of the cathodes, and the creation of short circuits as a result of misalignment to warping and bending is practical is turned off.

Natürlich könnte man die Sprudelrohre auch anders ausbilden. Beispielsweise kann man Gasblasen einer Vormischung mit dem erneut umgewälzten Elektrolyt unterziehen und das Gemisch aus Gasblasen und Elektrolyt in den Behälter über eine Quelle einleiten, die annähernd die gleiche Lage einnimmt, wie jedes der Luftsprudelrohre 52 nach Fig. 9· In diesem Fall können die Abmessungen der Sprudelrohre variieren, und die Abgabeöffnungen können vergrößert werden, um das Entweichen einer ausreichenden ^enge des umgewälzten Elektrolyts und einer entsprechenden Menge von mitgerissenem Gas zu ermöglichen.Of course, the whirlpool pipes could also be designed differently. For example, gas bubbles can be used in a premix with the re-circulated electrolyte and transfer the mixture of gas bubbles and electrolyte into the container introduce a source which occupies approximately the same position as each of the air bubble tubes 52 of FIG. 9 in this In this case, the dimensions of the bubble tubes can vary, and the dispensing openings can be enlarged to accommodate that A sufficient amount of the circulated electrolyte escapes and to allow an appropriate amount of entrained gas.

Das entscheidende Kriterium für die Gestaltung der Vorrichtung zum Bewegen des Elektrolyts besteht darin, daß die Vorrichtung geeignet sein muß, kleine uasblasen mittels einer Leitung abzugeben, die den Kathodenflächen unmittelbar benachbart ist, damit Vorhänge aus schnell hochsteigenden Blasen erzeugt werden, welche sich in unmittelbarer NäheThe decisive criterion for the design of the device for moving the electrolyte is that the apparatus must be capable of small u asblasen dispense by means of a line that is immediately adjacent to the cathode surfaces so that curtains are produced from fast-rising bubbles which in the immediate is vicinity

§09835/0752§09835 / 0752

der i-athodenflächen weiter in einer bestimmten Richtung bewegen, bis sie zur Oberfläche des Elektrolyts gelangen. Die Erfindung wurde bei relativ reinen Elektrolyten angewendet, z.B. bei solchen, wie sie bei der Extraktion unter Anwendung eines Ionenaustausches in einer Flüssigkeit oder beim Herstellen von Mutterblechen verwendet werden, sowie bei relativ stark verunreinigten Elektrolyten, wie sie z.B. durch die Spülströme bei der Elektroraffination gebildet werden oder bei verschiedenen Prozessen zum Auslaugen von Erzen anfallen. move the i-athodenal surfaces further in a certain direction, until they reach the surface of the electrolyte. The invention was applied to relatively pure electrolytes, e.g. in the case of extraction using ion exchange in a liquid or in production can be used by mother plates, as well as with relatively heavily contaminated electrolytes, such as those caused by the flushing currents are formed during the electrorefining or arise in various processes for leaching ores.

Die Vorteile der Erfindung kommen in noch stärkerem Maße zur Geltung, wenn man mit unreinen Elektrolyten zu tun hat, aus denen sich normalerweise ein reines Metall bei einem niedrigen Vi/ert des Verhältnisses zwischen der Metallkonzentration und der Stromdichte nicht gewinnen läßt. Bei der normalen elektrolytischen Gewinnung von Kupfer aus in Bottichen verwendeten Auslaugungslösungen wird z.B. die Untergrenze für die Erzielung brauchbarer Niederschläge bei einem Verhältnis von etwa 0,16 zwischen der in Gramm angegebenen Kupfermenge je Liter und der in Ampere je Quadratdezimeter angegebenen Stromdichte erreicht, und zwar wegen der Zunahme der Viskosität des Elektrolyts und der hierdurch herbeigeführten Verringerung des Massentransportkoeffizienten der zweiwertigen Kupferionen, die ihrerseits darauf zurückzuführen ist, daß gelöste Fremdstoffe in einer erheblichen Konzentration vorhanden sind.The advantages of the invention are even more evident when dealing with impure electrolytes which normally make up a pure metal with a low ratio between the metal concentration and the current density does not allow to gain. In the normal electrolytic extraction of copper in vats leaching solutions used becomes e.g. the lower limit for obtaining useful precipitates at a ratio of about 0.16 between that given in grams Amount of copper per liter and that in amperes per square decimeter specified current density is reached because of the increase in the viscosity of the electrolyte and the resultant Reduction of the mass transport coefficient of the divalent copper ions, which in turn can be attributed to it is that dissolved foreign matter in a significant concentration available.

Die Merkmale der Erfindung, d.h. die Verringerung der Elektrodenabstände sowie die kräftige und gleichmäßige Be_ wegung des Elektrolyts, ermöglichen es, die elektrolytische Metallgewinnung auf wirtschaftliche Weise bei einer hohen Stromdichte durchzuführen, die immer noch erheblich unter dem Grenzwert der Stromdichte liegt, welcher für bestimmte Massentransportbedingungen gilt. Die Ergebnisse sind durchaus annehmbar. Dichte und zusammenhängende Kathodenerzeugnisse lassen sich ohne Rücksicht auf die Zusammensetzung des Elektrolyts noch erzielen, wenn man den Wert des VerhältnissesThe features of the invention, i.e. the reduction in the distance between the electrodes as well as the strong and uniform loading movement of the electrolyte, make it possible to carry out electrolytic metal extraction in an economical manner at a high Perform current density, which is still significantly below the limit value of the current density, which for certain mass transport conditions is applicable. The results are quite acceptable. Dense and coherent cathode products can still be achieved regardless of the composition of the electrolyte if one considers the value of the ratio

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zwischen der Kupferkonzentration und der Stromdichte auf etwa 0,02 bis 0,03 verringert, ferner führt die Vermeidung der Verwendung von Mutterblechen und Trennmitteln, die durch die Benutzung von keine Haltewirkung ausübenden Kathodenrohlingen ermöglicht wird, sowie die Regelung der Verteilung der Stromdichte derart, daß die Bänder der Kathoden nicht abgedeckt zu werden brauchen, zur Entstehung von Niederschlagen, die in allen ihren Teilen einschließlich der Randbereiche eine hervorragende -^einheit aufweisen. Insbesondere ist es möglich, die Verunreinigung durch Blei auf etwa 0,1 ppm und die Verunreinigung durch Schwefel auf etwa 2,0 ppm zu verringern.between the copper concentration and the current density is reduced to about 0.02 to 0.03, furthermore the avoidance of the Use of mother sheets and separating agents, which are achieved by using cathode blanks that do not have a holding effect is made possible, as well as the regulation of the distribution of the current density in such a way that the tapes of the cathodes do not need to be covered, for the formation of deposits, which in all of its parts, including the marginal areas, have an excellent - ^ unity. In particular, it is possible reduce lead pollution to about 0.1 ppm and sulfur pollution to about 2.0 ppm.

Die nachstehenden Beispiele lassen noch deutlicher die extremen Bedingungen bezüglich der Verunreinigung des Elektrolyts und der geringen konzentration der Iwetallionen erkennen, unter denen es gemäß der Erfindung möglich ist, eine elektrolytische Metallgewinnung bei hoher Stromdichte durchzuführen .The following examples make this even clearer recognize extreme conditions regarding the contamination of the electrolyte and the low concentration of metal ions, among which, according to the invention, it is possible to carry out electrolytic metal extraction at high current density .

Die zahlenmäßigen Ergebnisse, die für die folgenden Beispiele 1 bis 4 gelten, sind weiter unten in der Tabelle I zusammengefaßt.The numerical results, which apply to Examples 1 to 4 below, are given in Table I below summarized.

Beispiel 1example 1

Bei diesem Beispiel handelt es sich um eine typischen Fall, bei dem die elektrolytische Metallgewinnung bei hohem Säuregehalt und hoher Stromdichte durchgeführt wurde. Der Abstand zwischen den Kathoden und den Anoden wurde auf etwa 32 mm festgelegt. Die in der Tabelle I genannten Kupfer- und Säurekonzentrationen gelten für den Inhalt der Zelle und nicht etwa für den der Zelle zugeführten Elektrolyten. Die Ivienge des suspendierten Materials wurde bei ständiger Bückumwälzung und Filtration möglichst gerin gehalten. Die Bewegung des Elektrolyts wurde unter Benutzung der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung herbeigeführt; hierzu wurden Sprudelrohre aus nichtrostendem Stahl mit einem Außendurchmesser von etwa 9,5 nun und einer Wandstärke von etwa 0,51 mm benutzt, die in Abständen von etwa 12,7 mm mit Öffnungen versehen waren, deren Durchmesser etwa 0,15 mm betrug. DieThis example is a typical one Case where the electrolytic metallurgy was carried out with high acidity and high current density. Of the The distance between the cathodes and the anodes was set to be about 32 mm. The copper and specified in Table I Acid concentrations apply to the contents of the cell and not to the electrolyte supplied to the cell. the Ivienge of the suspended material became with constant stoop circulation and filtration kept as low as possible. The movement of the electrolyte was made using that in the drawing shown device brought about; for this purpose, whirlpool pipes made of stainless steel with an outer diameter were used of about 9.5 now and a wall thickness of about 0.51 mm, which are provided with openings at intervals of about 12.7 mm whose diameter was about 0.15 mm. the

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_ 22 -_ 22 -

zugeführte Luft wurde dadurch mit Wasser vorgesättigt, daß sie durch heißes »»asser geleitet wurde, und die Luft wurde in einer ^enge von etwa 304 Normallitern je Stunde und Quadratmeter der is-athodenf lache zugeführt. Bei diesem versuch wurde als Kathode ein Mutterblech aus Kupfer verwendet, und zwar in Verbindung mit einer handelsüblichen Anode aus einer Blei-Antimon-Legierung.supplied air was characterized presaturated with water, and they were passed through hot »» ater, and the air was supplied in a narrow ^ from about 304 normal liters per hour per square meter of the -athodenf is laughing. In this v beseech a mother plate made of copper was used as the cathode, and in conjunction with a conventional anode made of a lead-antimony alloy.

Die aus der Tabelle I ersichtlichen Ergebnisse zeigen, da£ ein guter Niederschlag bei einem Stromwirkungsgrad von 97% erzielt wurde, obwohl das Verhältnis zwischen der Kupferkonzentration und der Stromdichte etwa 6,6 betrug, d.h. etwa doppelt so viel wie bei der handelsüblichen elektrolytischen Gewinnung von Kupfer. Der Gehalt an Verunreinigungen war sehr gering. Der bei diesem Versuch erzielte hohe Stromwirkungsgrad ist typisch für die auch bei den nachstehend beschriebenen Beispielen erzielten Ergebnisse.The results which can be seen from Table I show that there is a good precipitate with a current efficiency of 97% was achieved even though the ratio between the copper concentration and the current density was about 6.6, i.e. about twice as much as with the commercially available electrolytic Extraction of copper. The level of impurities was very low. The high current efficiency achieved in this experiment is typical of the results obtained in the examples described below.

Beispiel 2Example 2

Bei diesem Beispiel wurde der Einfluß flüssiger Ionenaus tauschmittel als Verunreinigungen untersucht. Der Elektrolyt wurde absichtlich mit einem flüssigen Ionenaustauschmittel und Petroleum gesättigt, um die Verunreinigungen nachzuahmen, welche in den Behälter für die elektrolytische Metallgewinnung gelangen können, wenn vor der Electrolyse ein Ionenaustausch durchgeführt wird. Außerdem wurde der verunreinigte Elektrolyt nicht filtriert, um das Entfernen der mitgerissenen organischen Phase zu vermeiden. Die Tabelle I läßt erkennen, daß das Vorhandensein der organischen Verunreinigungen die vorher erzielten Ergebnisse nicht beeinflußte. Die Kupferkonzentration wurde in diesem Fall auf 29,5 s/lIn this example, the influence of liquid ion exchange media as impurities was examined. The electrolyte purposely saturated with a liquid ion exchange agent and petroleum to mimic the impurities, which can get into the container for the electrolytic metal extraction if before the electrolysis one Ion exchange is carried out. In addition, the contaminated electrolyte was not filtered in order to remove the to avoid entrained organic phase. Table I indicates that the presence of the organic impurities did not affect the results previously obtained. The copper concentration in this case was 29.5 s / l

ο herabgesetzt, während eine Stromdichte von etwa 6,45 A/dm beibehalten wurde. Die gemessene Leitfähigkeit des Elektrolyts betrug bei den meisten ^ersuchen mit hohem Säuregehalt etwa 0,54 S/cm.ο reduced while a current density of about 6.45 A / dm was retained. The measured conductivity of the electrolyte was around for most of the high acid requests 0.54 S / cm.

Beispiel 3Example 3

Bei diesem Versuch wurde mit einer extrem hohen Stromdichte gearbeitet. Zur Ermittlung des Grenzwertes der Stromdichte, bei dem sich noch Kathoden von brauchbarer QualitätAn extremely high current density was used in this experiment. To determine the limit value of the current density, which still has cathodes of usable quality

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erzielen ließen, wurden keine Haltewirkung ausübende Kathoden aus nichtrostendem Stahl der Sorte 316 in einem Elektrolyt mit einer mittleren Kupferkonzentration benutzt. Die Kupferbleche wurden innerhalb von etwa 200 min bei einerNo holding cathodes were used Made of stainless steel grade 316 used in an electrolyte with a medium copper concentration. the Copper sheets were at a within about 200 minutes

2
Stromdichte von 15,16 A/dm auf die Stärke von Mutterblechen gebracht. Die Niederschläge waren duktil, jedoch grobkörnig, und an manchen Stellen war der Schwefelgehalt höher als vorher. Die Zellenspannung und der Stromverbrauch hielten sich bei dieser Stromdichte in vernünftigen Grenzen, und die Menge der über die Sprudelrohre zugeführten Luft zum Bewegen des Elektrolyts wurde auf nur etwa 395 Normalliter je Stunde und Quadratmeter der Elektrodenfläche erhöht.
2
Current density of 15.16 A / dm brought to the strength of mother metal sheets. Precipitation was ductile but coarse-grained, and in some places the sulfur content was higher than before. The cell voltage and power consumption were kept within reasonable limits at this current density, and the amount of air supplied via the bubble tubes to move the electrolyte was increased to only about 395 normal liters per hour and square meter of the electrode surface.

Beispiel 4Example 4

Bei diesem Versuch wurde mit porösen Sprudelrohren (Porous (Air EoIl) Bubbier) gearbeitet. Die typischen Bedingungen bezüglich der hohen Stromdichte entsprechend dem •'-'eispiel 3 wurden beibehalten, jedoch wurde unter jeder Kathode anstelle eines Sprudelrohrs ein poröses Eohr angeordnet. An der Elektrolytoberfläche trat eine übermäßige Nebelbildung auf, und die Verunreinigung durch Blei und Schwefel war höher als bei dem Beispiel 3·In this experiment, porous bubble tubes (Porous (Air EoIl) Bubbier) were used. The typical conditions with regard to the high current density according to Example 3 were retained, but under each cathode a porous Eohr arranged instead of a bubble tube. Excessive misting occurred on the electrolyte surface and the lead and sulfur contamination was higher than that of Example 3

Die Strömungsspuren der Blasenströme waren auf dem Niederschlag deutlich sichtbar und führten zu einer Ungleichmäßigkeit des Niederschlags auf der Kathode. Wegen des schlechten mechanischen Zusammenhalts des Niederschlags erwies es sich als schwierig, den Niederschlag von den Kathodenblechen aus nichtrostendem Stahl der Sorte 316 abzuziehen.The flow traces of the bubble streams were on the precipitate clearly visible and resulted in unevenness of the deposit on the cathode. Because of the poor mechanical cohesion of the precipitate turned out to be difficult to remove the precipitate from the cathode sheets to be deducted from stainless steel grade 316.

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TabelleTabel II. 22 33 44th Beispielexample 11 6,456.45 15,1615.16 14,9414.94 Stromdichte, A/dmCurrent density, A / dm 6,346.34 2727 26,426.4 1919th Elektrodenabstände, mmElectrode spacing, mm 3232 29,529.5 3232 3232 Ou-Konzentration, g/lOu concentration, g / l 4242 172172 171171 171171 Säurekonzentration, g/lAcid concentration, g / l 159159 6161 6161 6060 Temperatur, GTemperature, G 6060 2,32.3 2,82.8 2,52.5 Stetige Spannung, VContinuous voltage, V 2,32.3 1,961.96 2,352.35 2,132.13 Stromverbrauch,
kWh/kg Cu
Power consumption,
kWh / kg Cu
2,02.0 9797 100100 100100
Kathodenstrom-
Wirkungsgrad,
Cathode current
Efficiency, i °
9797
VerunreiniguqapnImpurity 0,70.7 0,70.7 1,1; 2,11.1; 2.1 Blei, ppmLead, ppm 0,590.59 unter 2,5under 2.5 4,324.32 7,227.22 Schwefel, ppmSulfur, ppm unter 3under 3 4,54.5 1313 3535 Schleim, mg/lMucus, mg / l 0,90.9

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Beispiel 5Example 5

Bei diesem Versuch wurde mit einem Elektrolyt aus Auslaugungsbottichen gearbeitet. Die günstigen Ergebnisse der vorstehend behandelten Beispiele wurden erzielt, wenn man eine elektrolytische Metallgewinnung unter Verwendung eines relativ reinen Elektrolyts durchführte, wie er weiter oben als Konzentrat bezeichnet ist, das sich bei der Verwendung von flüssigen Ionenaustauschmitteln ergab. Beim Auslaugen von Erzen gehen zahlreiche iremdstoffe in der Auslaugungslösung zusätzlich zu den gewünschten metallhaltigen Stoffen in Lösung. Häufig sind diese gelösten Fremdstoffe, zu denen Aluminium, Magnesium und Eisen gehören, in solchen Mengen vorhanden, daß sich die Massentransportbedingungen derart verschlechtern, daß es mit Hilfe einer direkten elektrolytischen Abscheidung nicht möglich ist, Niederschläge von hoher Qualität zu erzielen. Wenn außerdem reduzierbare gelöste Stoffe, z.B. Ionen aus dreiwertigem Eiesen, in dem Elektrolyt in einer bemerkbaren Konzentration vorhanden sind, ergibt sich eine erhebliche Herabsetzung des Stromwirkungsgrades beim Niederschlagen des Metalls.This experiment was made with an electrolyte from leaching vats worked. The favorable results of the examples discussed above have been obtained when one electrowinning using a carried out relatively pure electrolyte, as it is referred to above as concentrate, which is when used of liquid ion exchange agents. When ore is leached, numerous foreign matter goes into the leach solution in addition to the desired metal-containing substances in solution. Often these are dissolved foreign matter to which Aluminum, magnesium and iron belong, present in such amounts that the mass transport conditions deteriorate so much, that it is not possible with the help of a direct electrodeposition, precipitates of high Achieve quality. In addition, if there are reducible solutes, e.g. ions from trivalent iron, in the electrolyte are present in a noticeable concentration, there is a considerable reduction in the current efficiency when the metal is deposited.

Mit Hilfe der Verfahren und Vorrichtungen nach der Erfindung hat es sich als möglich erwiesen, auf elektrolytischem Wege reines Kupfer von ausreichendem mechanischem Zusammenhalt aus verunigten Elektrolyten der in Auslaugungsbottichen verwendeten Art zu gewinnen. Außerdem war hierbei das Verhältnis zwischen der Metallkonzentration und der Stromdichte um ein Vielfaches niedriger als bei den bekannten Verfahren, bei denen man gewöhnlich ein Erzeugnis von geringer Qualität erhält. Bei dieser Arbeitsweise war es möglich, Vorteile aus der Verbesserung des Stromwirkungsgrades bei zunehmender Stromdichte zu ziehen; dies ist aus den in der !Tabelle II zusammengestellten Werten ersichtlich. Bei den in diesen !"allen verwendeten Lösungen lag der Gehalt an Aluminium. Eisen und Magnesium im Bereich von 10 bis 20 g/l.With the help of the methods and devices according to the invention, it has been shown to be possible on electrolytic Ways pure copper of sufficient mechanical cohesion from polluted electrolytes in leaching vats kind used to win. In addition, here was the relationship between the metal concentration and the current density many times lower than with the known processes, in which one usually has a product of less Quality is maintained. In this way of working it was possible to take advantage of the improvement in power efficiency to draw increasing current density; this can be seen from the values compiled in Table II. Both in these! "all the solutions used the content was present Aluminum. Iron and magnesium in the range of 10 to 20 g / l.

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Tabelle IITable II Beispielexample

Stromdichte, A/aarCurrent density, A / aar

2,15 3,222.15 3.22

Elektrodenabstände, mm 58,4 58,4Electrode spacing, mm 58.4 58.4

Cu-Konz entration, g/lCu concentration, g / l

Säurekonzentration, g/lAcid concentration, g / l

Zellenspannung, VCell voltage, V

Stromverbrauch kWh/kg CuElectricity consumption kWh / kg Cu

Mechanischer Zus ammenhaltMechanical cohesion

Stromwirkungsgrad, i> Current efficiency, i>

2020th

49 5249 52

Temperatur, GTemperature, G

2,7 3,22.7 3.2

3,61 4,073.61 4.07

gut gutgood Good

6666

4,34.3

3,83.8

3,22 4,33.22 4.3

63 6463 64

2,42.4

64 6064 60

2,92.9

6,456.45

58,4 26,7 31,2 31,258.4 26.7 31.2 31.2

10,3 10,4 10,610.3 10.4 10.6

63 6163 61

4,04.0

4,55 3,17 3,454.55 3.17 3.45

aus- gut aus- schlecht reichend reichendSufficiently Sufficiently Sufficiently Sufficient

6464

7171

8585

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Zwar beziehen sich die vorstehend "behandelten Beispiele auf die elektrolytische Metallgewinnung, doch hat es sich gezeigt, daß sich die erfindungsgemäße Anordnung zum Bewegen des Elektrolyts mit Hilfe von ^as auch bei der Elektroraffination anwenden läßt. Bs hat sich als möglich erwiesen, dichte, mechanisch einwandfreie Kupferniederschläge von hoher Eeinheit und sehr gutem Aussehen bis zur Stärke von Mutterblechen auf Rohlingen ohne Haltewirkung sowie auf Kupferblechen, die mit einem Trennmittel behandelt waren, zu erzeugen. Es erwies sich als möglich, stärkere Niederschläge von hervorragender Qualität und sehr gutem Aussehen, von denen manche ein Gewicht von bis zu etwa 79j5 kg hatten (auf jeder Seite) auf Mutterblechen sowie auf Hohlingen aus nichtrostendem Stahl bzw. Titan und auch au£ anderen Kathodenmaterialien zu erzeugen. Eine Passivierung der Anoden wurde selbst beiIt is true that the examples discussed above relate on the electrolytic metal extraction, but it has been found that the arrangement according to the invention is capable of moving of the electrolyte with the help of ^ as also in electrorefining can apply. Bs has been shown to be possible, dense, mechanically perfect copper deposits of high Unity and very good appearance up to the strength of mother plates to produce on blanks without holding effect as well as on copper sheets that were treated with a release agent. It proved possible to get heavier rainfall of excellent quality and very good appearance, some of which weighed up to about 79.5 kg (on each Page) on mother sheets as well as on hollow rings made of stainless steel or titanium and also on other cathode materials to create. A passivation of the anodes was even carried out at

einer Stromdichte von bis zu etwa 32,25 A/dm nicht beobachtet, und die Niederschläge waren nicht durch suspendierten Anodenschleim verunreinigt.a current density of up to about 32.25 A / dm is not observed, and the precipitates were not contaminated by suspended anode slime.

Gemäß der Erfindung ließen sich Niederschläge in voller Größe erzielen, die im Vergleich zu typischem glektroraffiniertem Kupfer bezüglich ihrer Verunreinigung durch Blei, Schwefel, Sauerstoff und andere Stoffe gleichertig oder von höherer Qualität waren, werte des Kathodenstromwirkungsgrades von über 95% ließen sich regelmäßig erzielen, wenn der Elektrolyt keine großen Mengen an reduzierbaren Verunreinigungen enthielt. Wendet man die Lehre der Erfindung an, lassen sich zahlreiche Vorteile erzielen. Einer dieser Vorteile besteht darin, daß es gemäß der Erfindung möglich ist, Elektrolyse von hohem Säuregehalt auf zweckmäßigere Weise zu behandeln. Hierzu sei bemerkt, daß es bekannt ist, daß auf bekannte Weise ausgebildete Anoden aus Blei und Blei_ legierungen von Elektrolyten mit hohem Säuregehalt angegriffen werden, d.h. wenn der Elektrolyt Schwefelsäure in einer Menge von über 100 g/l enthält. Zwar läßt sich die Korrosion der bekannten Anoden aus Blei oder Bleilegierungen nicht verhindern, doch ermöglicht es die Erfindung, zu vermeiden, daß in den elektrolytisch erzeugten Wiederschlägen Korrosions-In accordance with the invention, full size precipitates could be obtained compared to typical glee refined Copper is equal in terms of its contamination by lead, sulfur, oxygen and other substances or of higher quality, cathodic current efficiency values of over 95% could regularly be achieved if the electrolyte does not contain large amounts of reducible Contained impurities. Applying the teachings of the invention, numerous advantages can be achieved. One of these Advantages are that according to the invention it is possible to electrolysis from high acid content to more convenient ones Way to treat. It should be noted that it is known that anodes formed in a known manner from lead and lead_ Alloys are attacked by electrolytes with high acid content, i.e. when the electrolyte is sulfuric acid in an amount of over 100 g / l. Although the corrosion of the known anodes made of lead or lead alloys cannot be prevented, but the invention makes it possible to avoid that corrosion

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produkte der unlöslichen Anoden enthalten sind. Zwar beschränkt sich die Erfindung nicht auf die Verwendung von Elektrolyten mit hohem Säuregehalt oder auf Blei enthaltende Anoden, doch ermöglicht es die Erfindung, unter den hier genannten Bedingungen besondere Vorteile zu erzielen.products of the insoluble anodes are included. Although the invention is not limited to the use of Electrolytes with high acid content or lead-containing anodes, however, the invention allows among those mentioned here Conditions to achieve special advantages.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich Elektrolyte, die geringe Mengen an Kupfer enthalten, auf wirtschaftliche Weise verarbeiten lassen. Hierzu ist zu bemerken, daß das Verhältnis zwischen der Stromstärke in Ampere je (^uadratfuß und der Kupferkonzentration von Gramm je Liter gemäß der Erfindung bis zu 5 betragen kann, während dieses Verhältnis nach dem bisherigen Stand der Technik nur O,5 beträgt.Another advantage of the invention is that electrolytes containing small amounts of copper are on can be processed economically. It should be noted that the ratio between the current in amperes per square foot and the copper concentration of grams per liter according to the invention can be up to 5, while this ratio according to the prior art is only 0.5 amounts to.

Zwar wurde weiter oben von der Verwendung von Blei-Antimon-Anoden gesprochen, doch liegt es für jeden Fachmann auf der Hand, daß man auch Anoden aus jedem anderen geeigneten Material verwenden könnte. Zu den weiteren benutzbaren Anoden gehören z.B. solche aus Blei oder Bleilegierungen, aus Titan, das mit Edelmetalloxiden überzogen ist, sowie aus Graphit. Tatsächlich läßt sich bei der elektrolytischen Metallgewinnung nach der Erfindung jede unlösliche oder "maßstabile" Anode verwenden. Natürlich verwendet man bei der Elektroraffination lösliche Anoden aus dem zu raffinierenden Metall.Although the use of lead-antimony anodes was mentioned above, it is within the reach of any person skilled in the art It is obvious that anodes made of any other suitable material could also be used. To the other usable Anodes include, for example, those made of lead or lead alloys, of titanium coated with precious metal oxides, and of Graphite. In fact, any insoluble or Use "dimensionally stable" anode. Of course, in electrorefining, one uses soluble anodes from the one to be refined Metal.

Zwar wird die benutzung von keine Haltewirkung hervorrufenden Kathodenrohlingen bevorzugt, doch ist es gemäß der Erfindung möglich, auch beliebige andere Kathodenunterlagen zu verwenden, z.B. Mutterbleche aus Kupfer sowie Rohlinge bzw. Bleche, die mit Trennmitteln überzogen sind.It is true that the use of will not have any holding effect Cathode blanks are preferred, but according to the invention it is also possible to use any other desired cathode supports to be used, e.g. mother sheets made of copper as well as blanks or sheets that are coated with release agents.

Einer der wichtigsten Vorteile der Erfindung besteht darin, daß es möglich ist, mit einer hohen Stromdichte zu arbeiten und trotzdem ein hochwertiges Produkt zu erzielen. Tatsächlich lassen sich gemäß der Erfindung hervorragendeOne of the most important advantages of the invention is that it is possible to use a high current density work and still achieve a high quality product. In fact, according to the invention, excellent

ο Ergebnisse bei einer Stromdichte von bis zu etwa 32 A/dm erreichen, was sich jeweils nach der Temperatur und der Zusammensetzung des Elektrolyts richtet. In diesem Zusammenhangο Results at a current density of up to about 32 A / dm achieve, which depends on the temperature and the composition of the electrolyte. In this context

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ist zu bemerken, daß jeder Fachmann bis jetzt eine Stromdichte von etwa 4,3 A/dm als hoch betrachtet; im Vergleich hierzu ist festzustellen, daß sich die Erfindung auf vorteilhafteit should be noted that anyone skilled in the art has up to now a current density of about 4.3 A / dm considered high; In comparison, it should be noted that the invention is advantageous

2 "weise bei Stromdichtewerten zwischen etwa 4,3 und etwa 32 A/dm bei einer normalen Metallkonzentration im Elektrolyten anwenden läßt.2 "wise for current density values between approx. 4.3 and approx. 32 A / dm can be used at a normal metal concentration in the electrolyte.

Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es möglich ist, die Abstände zwischen den Flachseiten der Anoden und Kathoden bis auf einen Wert zu verkleinern, der nur durch die Abmessungen der Unterstützungen begrenzt wird, bekanntlich soll der Widerstand in jeder ^eIIe herabgesetzt werden, um die Energiekosten auf ein Minimum zu verringern. Hierzu stehen drei Maßnahmen zur Verfugung, und zwar eine Erhöhung der 'J-'emperatur, eine Steigerung der Konzentration der leitfähigen gelösten Stoffe im Elektrolyten sowie eine Verringerung des Elektrodenabstandes, -"ei den bis ,jetzt bekannten Verfahren und Vorrichtungen führt jedoch eine Verkleinerung der Elektrodenabstände zu erheblichen Schwierigkeiten, die insbesondere auf eine Beschränkung der Konvektionsbewegung zurückzuführen sind. Wird gemäß der Erfindung auf zweckmäßige Weise für eine bewegung; des Elektrolyten mit Hilfe von kas gesorgt, wird im Gegensatz zum bisherigen Stand der xechnik erreicht, daß die konvektion um so besser wird, je kleiner die Abstände zwischen den Kathoden- und Anodenflächen sind, wie erwähnt, wird die Verkleinerung dieser Abstände durch die Konstruktion der Unterstützungen begrenzt; gewöhnlich ist es nicht möglich, die Elektrodenabstände bis auf weniger als etwa 12,7 mm zu verkleinern. Gemäß der bisherigen Praxis beträgt der Abstand zwischen den Kathoden- und Anodenflächen gewöhnlich mindestens etwa 32 mm.Another important advantage of the invention is that it is possible to reduce the distances between the flat sides of the anodes and cathodes to a value which is limited only by the dimensions of the supports, as is known, the resistance should be reduced in every respect to keep energy costs to a minimum. There are three measures available for this purpose, namely an increase in the 'J-' temperature, an increase in the concentration of the conductive dissolved substances in the electrolyte and a reduction in the distance between the electrodes electrode distances to considerable difficulties that are mainly due to a restriction of the convection according to the invention in an expedient manner for movement;. made of the electrolyte with the aid of kas, in contrast to the prior x reaches the technic that the convection so The smaller the distances between the cathode and anode surfaces, the smaller the distances between the cathode and anode surfaces, the reduction in these distances is limited by the design of the supports; usually it is not possible to reduce the electrode distances to less than about 12.7 mm. According to previous practice, the distance between the Ka method and anode areas usually at least about 32 mm.

!Natürlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf das elektrolytische Abscheiden von Kupfer- Vielmehr ist es möglich, das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung sehr vorteilhaft bei der Behandlung eines beliebigen Metalls einzusetzen, das sich normalerweise elektrolytisch aus wäßrigen Lösungen abscheiden läßt. Hierzu gehören Nickel, Zink und Blei.! Of course, the invention is not limited to that electrolytic deposition of copper - Rather, it is possible to use the method and the device according to the invention very advantageously in the treatment of any metal, which can normally be deposited electrolytically from aqueous solutions. These include nickel, zinc and lead.

Ansprüche: 509835/0752 Claims: 509835/0752

Claims (24)

ANSPRÜCHEEXPECTATIONS 1. Elektrolytische Abscheidungszelle mit mindestens einem Paar von parallel angeordneten, durch einen Abstand getrennten Anoden und Kathoden, die sich in einem Elektrolyt befinden, sowie mit einer Einrichtung zum Bewegen des Elektrolyts mit Hilfe von Gas, dadurch gekennzeichnet , daß die Zelle elektrisch nicht leitende Leitorgane (18) aufweist, die entlang den seitlichen Händern der Anoden (30) angeordnet sind, daß längs des unteren Randes der bzw. jeder Anode ein elektrisch nicht leitendes Bauteil (20) angeordnet ist, daß die Einrichtung zum Bewegen des Elektrolyts eine Einrichtung (52) aufweist, die geeignet ist, einen Vorhang aus aufsteigenden Gasblasen gegenüber den Flachseiten der Kathoden (22) zu erzeugen, wobei jeder Vorhang an einer Stelle erzeugt wird, die tiefer liegt als der untere Rand der betreffenden Kathode, und daß Einrichtungen (54-) vorhanden sind, die dazu dienen, die Anoden und Kathoden in kleinen Abständen voneinander zu halten, wobei die genannten Leitorgane und das bzw. jedes nicht leitfähige Bauteil am unteren Rand der betreffenden Anode jeweils eine Umschließung zwischen den betreffenden Kathoden- und Anodenflächen bildet, und wobei diese Umschließung ein seitliches Ausbreiten bzw. eine Kontraktion der Blasenvorhänge möglichst weitgehend verhindert, um ein Ablagern von Metall an den Rändern der Kathoden zu verhindern, damit sich die Ablagerungen nicht über die Leitorgane hinaus erstrecken.1. Electrolytic deposition cell with at least one Pair of anodes and cathodes arranged in parallel, separated by a distance and located in an electrolyte, and with a device for moving the electrolyte with the aid of gas, characterized in that that the cell has electrically non-conductive guide elements (18) which run along the side handles of the anodes (30) are arranged so that an electrically non-conductive component (20) is arranged along the lower edge of the or each anode is that the device for moving the electrolyte comprises a device (52) which is suitable, a curtain from rising gas bubbles opposite the flat sides of the cathodes (22), each curtain at one point is generated, which is lower than the lower edge of the cathode in question, and that means (54-) are present are that serve the anodes and cathodes at small intervals to keep from each other, said guide elements and the or each non-conductive component at the lower edge the anode in question each forms an enclosure between the cathode and anode surfaces in question, and wherein this enclosure prevents lateral spreading or contraction of the bubble curtains as much as possible, in order to prevent a deposit of metal on the edges of the cathodes, so that the deposits do not spread over the guiding organs extend beyond. 2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zu der Einrichtung zum Erzeugen eines Vorhangs aus aufsteigenden Gasblasen mindestens ein Sprudelrohr (52) gehört, das tiefer angeordnet ist als die zugehörige Kathodenfläche, und das der Kathodenfläche benachbart ist, und daß jedes Sprudelrohr mehrere Öffnungen zum Abgeben2. Cell according to claim 1, characterized in that the device for generating a At least one bubble tube (52) belongs to the curtain of rising gas bubbles, which is arranged lower than the associated one Cathode surface, and that is adjacent to the cathode surface, and that each bubble tube has a plurality of openings for discharge 809835/0752809835/0752 von Gasblasenstromen aufweist.of gas bubble streams. 3. Zelle nach Anspruch. 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Öffnungen jedes Sprudelrohrs (52) einen Durchmesser von etwa 0,13 "bis 0,18 mm haben, und daß diese öffnungen in Abständen von etwa 12,7 mm verteilt sind.3. Cell according to claim. 2, characterized in that the openings of each whirlpool tube (52) about 0.13 "to 0.18 mm in diameter, and that these openings are distributed at intervals of about 12.7 mm. 4. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß zu der Einrichtung zum Aufrechterhalten eines kleinen Abstandes zwischen den Anoden (30) und den Kathoden (22) untere Abstützungen (54» 58) gehören, die in der Zelle unter den verschiedenen Anoden angeordnet und geeignet sind, die unteren Enden der Anoden aufzunehmen, um hierdurch die Lage der Anoden gegenüber den Kathoden zu bestimmen.4. Cell according to one of claims 1 to 3 »characterized in that the means for maintaining a small distance between the anodes (30) and the cathodes (22) include lower supports (54 »58), which are arranged in the cell under the various anodes and are suitable for receiving the lower ends of the anodes, in order to determine the position of the anodes in relation to the cathodes. 5· Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch5 · Cell according to one of claims 1 to 4, characterized gekennzeichnet, daß sich die Bandleitorgane (18) im wesentlichen über die ganze Länge jeder Anode (30) erstrecken und gegenüber der Hauptebene der betreffenden Anode in Richtung auf die benachbarte Kathodenfläche vorspringen. marked that the band leading organs (18) extend substantially the entire length of each anode (30) and opposite the main plane of the relevant one The anode protrude in the direction of the adjacent cathode surface. 6. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß das nicht leitfähige Bauteil (20) am unteren Hand der zugehörigen Anode (30) befestigt ist, so daß es eine Verlängerung der Anode bildet.6. Cell according to one of claims 1 to 5 »characterized in that the non-conductive component (20) is attached to the lower hand of the associated anode (30) so that it forms an extension of the anode. 7. Zelle nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Randleitorgane (18) an den Seitenkanten der betreffenden Anode (30) befestigt sind.7. Cell according to claim 5 »characterized in that that the Randleitorgane (18) are attached to the side edges of the relevant anode (30). 8. Zelle nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Randleitorgane (18) von der betreffenden Anode (30) getrennt und auf einer Unterstützung in der Zelle in einem festen Abstand von der zugehörigen Anode angeordnet sind.8. Cell according to claim 5 »characterized in that that the Randleitorgane (18) from the relevant anode (30) separated and on a support in the cell are arranged at a fixed distance from the associated anode. 9. Zelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht leitfähige Bauteil (20) am unteren Rand der betreffenden Anode (30) ein von der Anode getrenntes9. Cell according to claim 8, characterized in that that the non-conductive component (20) at the lower edge of the relevant anode (30) is separate from the anode 509835/0752509835/0752 Beuteil aufweist, das am Boden der Zelle so befestigt ist, daß es den unteren Hand der Anode überdeckt.Has bag that is attached to the bottom of the cell so that it covers the lower hand of the anode. 10. Zelle nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Sprudelrohre (52) dadurch in ihrer festen Lage gegenüber der betreffenden Kathode (22) gehalten sind, daß sie in zugehörige Tragstücke (56) eingebaut sind, welche ihrerseits mit den genannten Halterungen (54) verbunden sind.10. Cell according to claim 2 and 4, characterized in that the bubble tubes (52) thereby in their are held in a fixed position with respect to the relevant cathode (22) so that they are built into associated support pieces (56), which in turn are connected to said holders (54) are. 11. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kathode (22) als eine keine Haltewirkung ausübende Kathode ausgebildet11. Cell according to one of claims 1 to 10, characterized in that each cathode (22) as a cathode which does not have a holding effect is formed 12. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß jede Anode (30) aus einem !material besteht, das in dem Elektrolyt unlöslich ist.12. Cell according to one of claims 1 to 7 »characterized in that each anode (30) consists of one material that is insoluble in the electrolyte. 13. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Plachseiten der Anoden (30) und der Kathoden (22) durch Abstände voneinander getrennt sind, die das Maß von etwa 32 mm nicht wesentlich überschreiten. 13. Cell according to one of claims 1 to 12, characterized characterized in that the flat sides of the anodes (30) and the cathodes (22) are separated from one another by spacings which do not significantly exceed the dimension of about 32 mm. 14. Zelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende jeder Kathode (22) in Tragstücken (56) für die zugehörigen Sprudelrohre (52) angeordnet ist, um die Lage der Kathode gegenüber den benachbarten Anoden (30) zu bestimmen.14. Cell according to claim 10, characterized in that the lower end of each cathode (22) in support pieces (56) for the associated whirlpool pipes (52) is arranged to determine the position of the cathode relative to the adjacent anodes (30). 15· Verfahren zum elektrolytischen Abscheiden von Metall auf einer Kathode mit Hilfe einer Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 14 mit Maßnahmen, um ein elektrisches Potential an die elektrolytische Abscheidungszelle anzulegen, um eine Stromdichte aufrechtzuerhalten, die ausreicht, um einen !Transport von Metallionen durch den Elektrolyt hindurch zu bewirken, damit Metall auf der Kathode abgelagert und gesammelt wird, und um den Elektrolyt mit Hilfe eines G-ases zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß ein kleiner Abstand zwischen den Ilachseiten der Anoden und der15 · Method for the electrolytic deposition of metal on a cathode with the aid of a cell according to one of the claims 1 to 14 with measures to apply an electrical potential to the electrodeposition cell to achieve a Maintain current density that is sufficient to transport metal ions through the electrolyte effect so that metal is deposited and collected on the cathode, and around the electrolyte with the help of a gas to move, characterized in that a small distance between the Ilachseiten of the anodes and the 509835/0752509835/0752 Kathoden aufrechterhalten wird, daß der Elektrolyt dadurch bewegt wird, daß ein Vorhang aus aufsteigenden Gasblasen in dem Elektrolyt an einer Stelle erzeugt wird, die tiefer liegt als die Anoden, derart, daß sich die Gasblasenvorhange über die i'lachseiten der Kathoden hinweg bewegen, und daß die Strömungsbewegung der aufsteigenden Gasblasenvorhange so beeinflußt wird, daß sich die Gasblasenvorhange längs einer vorbestimmten Bahn bewegen, welche durch die Leitorgane bestimmt ist, die den Anoden zugeordnet sind, damit ein seitliches Ausbreiten oder eine Kontraktion der Gasblasenvorhange möglichst vermieden und das Niederschlagen von Metall an den Längskanten und den unteren Rändern der Kathoden verhindert wird.Cathode is maintained that the electrolyte is moved by a curtain of rising gas bubbles is generated in the electrolyte at a point which is deeper than the anodes, such that the gas bubble curtains move over the i'lach sides of the cathodes, and that the flow movement of the rising gas bubble curtains is influenced so that the gas bubble curtains along a move predetermined path, which is determined by the guide elements that are associated with the anodes, so that a lateral Avoid spreading or contraction of the gas bubble curtains and the deposition of metal on the Long edges and the lower edges of the cathode is prevented. 16. Verfahren nach Anspruch 15» dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t # daß sich die Blasen des bzw. jedes Gasblasenvorhangs aus einem Gemisch aus Luft und Wasserdampf zusammensetzen.16. The method according to claim 15 »characterized geke η η ζ eich η et # that the bubbles of the or each gas bubble curtain are composed of a mixture of air and water vapor. 17· Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Gasblasenvorhang dadurch erzeugt wird, daß Gas in einer Menge von etwa 280 bis 570 Kormalliter je stunde und Meter Kathodenbreite zugeführt wird.17. Method according to claim 15 or 16, characterized in that the or each gas bubble curtain is generated by having gas in an amount of about 280 to 570 cormall liters per hour and meter cathode width is fed. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17» dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den Anoden und den Kathoden Abstände von nicht mehr als etwa 32 mm aufrechterhalten werden.18. The method according to any one of claims 15 to 17 »thereby characterized in maintaining clearances of no more than about 32 mm between the anodes and the cathodes will. 19· Verfahren nach einem der Ansprüche I5 bis 18, dadurch gekennzeichnet , daß auf elektrolytischem Wege Kupfer aus einer relativ unreinen Lösung gewonnen wird, wie sie beim Auslaugen von metallhaltigem Erz anfällt.19 · The method according to any one of claims I5 to 18, characterized characterized in that copper is obtained electrolytically from a relatively impure solution, such as it occurs when leaching ore containing metal. 20. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Metall tupfer ist. 20. The method of claim 15 characterized in that said metal is swab. 21. Verfahren nach Anspruch 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung je Liter jeweils 21. The method according to claim 19 and 20, characterized in that the solution per liter in each case 509835/0752509835/0752 10 bis 20 g Aluminium, iisen und Magnesium enthält.Contains 10 to 20 g of aluminum, iron and magnesium. 22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß eine Stromdichte von etwa 2,15 bis etwa 4,3 A/dm aufrechterhalten wird.22. The method according to claim 21, characterized in that a current density of about 2.15 to about 4.3 A / dm is maintained. 23· Verfahren nach einem der Ansprüche 15 "bis 18, dadurch gekennzeichnet , daß auf elektrolytischem Wege Kupfer gewonnen wird, und daß zwischen der Kupferkonzentration und der Stromdichte ein Verhältnis aufrechterhalten wird, das im wesentlichen im Bereich von 0,2 bis 0,7 Gramm Kupfer je Liter auf eine Stromdichte von 1 Ampere je Quadratfuß liegt.23 · The method according to any one of claims 15 "to 18, characterized characterized in that copper is obtained electrolytically, and that between the copper concentration and maintaining a ratio of the current density substantially in the range of 0.2 to 0.7 grams Copper per liter to a current density of 1 ampere per square foot lies. 24. Anode zur Verwendung bei einer elektrolytischen Abscheidungszelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein ilachmatenalstück aus einem Metall oder einer Metallegierung vorhanden ist, an dessen voneinander abgewandten seitlichen Rändern Leitorgane (18) befestigt sind, die aus einem elektrisch nicht leitenden Material bestehen, und daß am unteren Rand der Anode ein Bauteil (20) aus einem elektrisch nicht leitenden Material so befestigt ist, daß es eine Verlängerung der Anode bildet.24. Anode for use in an electrodeposition cell according to claim 1, characterized in that an ilachmatenal piece made of a metal or a metal alloy is present, on whose side edges facing away from one another guide members (18) are attached are made of an electrically non-conductive material, and that a component (20) at the lower edge of the anode is fixed from an electrically non-conductive material so that it forms an extension of the anode. 25· Anode nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leitorgane (18) an den Längskanten der Anode im wesentlichen über die ganze Länge des Flachmaterialstücks erstrecken und gegenüber der Hauptebene des Flachmaterialstücks nach außen ragen.25 · Anode according to claim 24, characterized in that the guide elements (18) are located on the longitudinal edges of the anode extend essentially over the entire length of the piece of flat material and opposite the main plane of the piece of flat material protrude outwards. entanwalt:de-attorney: 509835/0752509835/0752
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