Вопрос 6. Системы включения электродов

При электролитическом рафинировании меди применяют две системы включения электродов: поледовательную (сис­тема серий) и параллельную (система мультипль) (рис. 6.22).

При последовательной системе (реализована на заводе Балтимор, США) ток подается на крайний от торца ванныэлектрод и далее последовательно проходит через все элект­роды, находящиеся в ванне. При этом размеры электродов полностью перекрывают поперечное сечение ванны, элект­роды не имеют токоподводов и являются биполярными, т.е. одна их сторона служит анодом и растворяется, а другая - является катодом; на ней осаждается медь. Стартерные элект­роды толщиной 8-14 мм получают литьем или прокаткой.Для облегчения отделения их нерастворившейся части от катодного осадка на катодную поверхность электрода пред­варительно наносят слой смоляной краски. Только крайние электроды присоединены к шинам и однополюсны (один является анодом, а противоположный - катодом).

Сериесная система имеет некоторые преимущества пе­ред системой мультипль:

• меньшее напряжение между электродами (0.14-0.20 против 0.3-0.4 В), поскольку уменьшено межэлектродное расстояние и отсутствуют потери напряжения в шинах и контактах;

• в связи с отмеченным - меньший удельный расход электроэнергии на 1 т катодной меди (160-200 против 260-320 кВтч/т);

• почти в 3 раза меньший выход анодных остатков;

• отсутствие производства катодных основ, ломиков и меньшие затраты на изготовление токоподводящих шин, приобретение трансформаторов.

Недостатки системы серий связаны в основном с малым (50...60 мм) межэлектродным расстоянием и более жестки­ми требованиями к составу анодов, что вызвало отказ от нее на большинстве медерафинировочных предприятий:

• из-за низкой скорости циркуляции электролита можно рафинировать только относительно чистые сорта меди, содержащие небольшое количество сурьмы, мышьяка и висмута;

• при высоком содержании благородных металлов в ано­дах значительно возрастают их потери с катодным осадком;

-большие затраты ручного труда на отделение катодной меди от электродных остатков и сложность механизации этой операции;

-жесткие требования не только к составу, но и к форме, состоянию поверхности электродов;

-более низкий (до 70%) коэффициент использова­ния тока.

При параллельной си­стеме одноименные элект­роды в каждой ванне присоединены к шине параллельно, а ванны - последовательно. Система параллельного вклю­чения электродов претерпела ряд усовершенствований, се­бестоимость переработки анодной меди с ее использова­нием стала ниже, чем по системе серий, и поэтому она применяется на большинстве медеэлектролитных предпри­ятий.

Современная система мультипль представляет собой блоки, состоящие из 5-30 последовательно включенных ванн. Блоки соединяют по два в серию, а в промежутке между ними помещают трубопровод для подачи электро­лита из напорного бака в каждую ванну; выводят электро­лит с противоположного конца ванны.

Шины, подводящие электрический ток, находятся на бортах первой и последней ванн блока. Штанги, несу­щие катоды, накладываются непосредственно на плечи­ко анода в специальный паз (рис. 6.23) или непосред­ственно на шинку, уложенную на промежуточной стенке ванны, необходимую для уравнивания тока в случае на­рушения контакта между ушком анода и катодной штан­гой (рис. 7.26). Количество анодов в ванне на 1 больше количества катодов и достигает 54 (завод Таунсвилл, Австралия). Электроды должны быть завешены верти­кально на равном расстоянии один от другого и от сте­нок ванны и устойчиво опираться ушками на изоляцион­ный брусок и шину.

Рис.6.22. Схема электрической цепи при последовательном (а) и параллельном (б)

включении электродов. 1-анод;2-катод;3-анодная линия;4-катодная линия;

5-промежуточная шина;6-биполярный электрод;а-ввод электролита;

б-вывод электролита

Основные недостатки системы мультипль:

• необходимость отключения всей серии в случае ре­монта хотя бы одной ее ванны;

• неравномерное распределение тока по параллельно включенным электродам, что вызывает соот­ветствующие отклонения в чистоте катодного осадка на них, особенно при циркуляции электролита перпендикуляр-

Рис.6.23.Контакт анода с катодом

1-анод;2-анодный паз;3-катодная штанга;4-уравнительная шина;

5-деревянный наголовник;6-стенка ванны

но полотну электрода. В значительной степени неравномерность распределе­ния тока по электродам уменьшена, хотя до конца не уст­ранена, совершенствованием электродных контактов. Так, предложена конструкция ошиновки электролизных ванн, содержащей токоведущие бортовые шины с канавками для удержания расплавленного металла и контактные элемен­ты из легкоплавкого металла, расположенные в этих ка­навках. Для упрощения обслуживания электролизера оши­новка снабжена шунтирующей накладкой, установленной контактными выступами в канавках бортовых шин. Кон­тактные элементы выполнены из сплава Вуда.

Рис.6.24. Разрез электролизной ванны.

1-деревянное дно;2-железобетонная ванны;3-винипластовая футеровка;

4-винипластовая ошинковка;5-изоляционная доска;6-анод;7-токоподвод(шина)

8-матрица;9-изоляционная рейка

Более равномерное распределение тока отмечено и при безоснов­ном электрорафинировании меди.

Большое отклонение анодов от вертикали при подвеске также ухудшает условия рафинирования. Уменьшение это­го отклонения до <10 мм значительно снижает коробление анодов и улучшает все показатели рафинирования. За счет усовершенствования формы анода на рафинировочном за­воде «Хитати» (Япония), в частности - конструкции мало­го и длинного ушек, стало возможным снизить отклонение анода от вертикали и уменьшить образование дефектов - выпуклостей и трещин.