КАТОД ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДИ Российский патент 2009 года по МПК C25C7/02 C25C1/12 

Описание патента на изобретение RU2346087C1

Изобретение относится к гидрометаллургическому получению стартерных катодов меди путем электролиза по безосновной технологии. Изобретение может быть использовано для обеспечения работы электролизеров.

Стартерными (первичными) катодами служат тонкие (0,4-0,7 мм) листы из электролитной меди - катодные основы. Их заготавливают электролитическим путем на матрицах из холоднокатаной меди или титана. Качество стартерного катода, получаемого осаждением на медные сульфидированные матрицы, имеет существенные недостатки, что приводит к получению катодной меди с повышенным содержанием примесей. А именно, ввиду сильной адгезии меди к поверхности матричного медного листа необходимо применять различные смазки, позволяющие впоследствии отделить катодную основу от матричного листа. Смазка, попадая на стартерные катоды, загрязняет катодный осадок (готовые листы рафинированной меди, используемые в дальнейшем для производства элетротехнических изделий).

Эти недостатки успешно устраняются, если применять катоды (матрицы) с матричными листами из титана. В этом случае, в связи с низкой адгезией меди к титановому матричному листу, разделительная смазка не требуется. Применение титановых катодов (матриц) также позволяет улучшить такие характеристики стартерного катода, как мелкозернистость, упругость, а следовательно, и качество последующего осаждения меди. Однако применение титановых матричных листов сопряжено с рядом проблем, а именно для получения стартерных катодов равномерной толщины необходимо обеспечить одинаковую плотность тока по всей поверхности матричного листа. А для снижения потерь электроэнергии и уменьшения нагрева катодов (матриц) в процессе эксплуатации необходимо максимально уменьшить величину переходного электросопротивления между токоподводящей шиной электролизной ванны и матричной основы (Козлов В.А. и др. Рафинирование меди. М., Металлургия, 1992).

Известен катод для электролитического осаждения меди, состоящий из штанги, выполненной из двух титаномедных (биметаллических) пластин, которые жестко посредством сварки внахлест прикреплены к матричному листу (Патент РФ №2094533, МПК С25С 7/02, публ. 1997.10.27) - прототип.

В процессе эксплуатации штанга своими медными контактами соприкасается с контактами токоподводной ванны, медные контакты матрицы уменьшают переходное сопротивление и стабилизируют его, далее электрический ток проходит последовательно контактную поверхность медь - титан, выполненную сваркой взрывом (переходное сопротивление практически равно нулю), контактную поверхность титан - титан, сварной шов титан - титан, по которому ток подводится к матричной основе.

В течение электролиза медь из раствора электролита осаждается на боковых поверхностях матричной основы. По мере окончания электролиза катоды вынимают из ванн и осуществляют сдирку слоев с матричной основы механическим путем, например клином.

Недостатком данной конструкции является то, что конструкция собирается, по крайней мере, из трех деталей, выполненных из дорогостоящего материала - тонкого (толщиной 2-5 мм) титанового листа, и имеет границу раздела титан-титан с высоким переходным сопротивлением, величина которого зависит от неплоскостности деталей (биметаллических пластин и матричного листа) и может меняться во времени в связи с нагревом катода (матрицы) и короблением. Кроме того, сварной нахлесточный шов, переходное электрическое сопротивление которого нестабильно вследствие малого сечения и имеет значительный разброс, приводит к неравномерному распределению токовых нагрузок на рабочих поверхностях матричных листов не только от образца к образцу, но и во времени. Это вызывает заметное изменение соотношения скоростей электрокристаллизации и массопереноса на различных катодах (матрицах) электролизной ванны, что приводит к значительным отклонениям толщин стартерных катодов в одной ванне, потерям электроэнергии и снижению, вследствие перегрева, срока службы катодов (матриц).

Цель изобретения - получение стартерных катодов со стабильными характеристиками, повышение их качества, снижение потери электроэнергии, а также снижение себестоимости и повышение технологичности изготовления катодов.

Техническим результатом настоящего изобретения является улучшение электротехнических свойств катодов, снижение их металлоемкости и повышение долговечности.

Технический результат достигается тем, что в катоде для получения меди по безосновной технологии, содержащем плоскую матричную основу из титана, к которой посредством сварки жестко крепится токоподвод, состоящий из сборного титанового основания, на боковые стороны которого нанесены плакирующие слои меди, токоподвод выполнен из триметалла медь-титан-медь способом сварки взрывом.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен предлагаемый катод, на фиг.2 - сечение А-А.

Катод содержит токоподвод 1, состоящий из титанового основания 2, к которому с боковых сторон методом сварки взрывом прикреплены медные пластины 3, к титановому основанию 2 приваривается матричная основа 4.

В процессе эксплуатации катод устанавливается на контакты электролизной ванны. После подачи напряжения электрический ток проходит последовательно через контактные поверхности электролизной ванны - медные пластины, контактную поверхность медь - титановое основание 2, сварной шов титан - титан.

Использование триметалла позволяет сочетать наиболее ценные свойства отдельно взятых металлов. В данном конкретном случае повышенную прочность, высокую сопротивляемостью действию агрессивных сред и низкую адгезию титановых сплавов к меди с высокой и стабильной электропроводностью меди. С помощью взрывных технологий обеспечивается прочное соединение металлов на молекулярном уровне, переходное сопротивление от 0,001 Ом до 0,000007 Ом. Полученную триметаллическую композицию можно подвергать различным способам обработки: резке, прокатке, гибке, сварке и т.д. Стыковое сварное соединение матричной основы с титановым основанием токоподвода имеет сечение, равное толщине матричной основы, и электрическое сопротивление, как у основного листа.

При эксплуатации опытного образца было отмечено, что по сравнению с существующими катодами на матричных ваннах выход по току возрос с 75% до 95%, толщина получаемого листа меди равномерная по всей рабочей площади катодной матрицы, распределение тока равномерное, токоподводы не перегреваются, контакт триметалл хороший.

Предлагаемая конструкция исключает механическое разрушение катода в зоне контакта медь - титан при демонтаже и в процессе эксплуатации, увеличивает его долговечность, уменьшает потери электрической энергии по сравнению с используемыми в настоящее время катодами, уменьшает металлоемкость конструкции, обеспечивает стабильность токовых нагрузок на катодной матрице.

Похожие патенты RU2346087C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАТОДА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ МЕДИ 2010
  • Корякин Владимир Михайлович
  • Шуклин Марк Анатольевич
  • Загородников Михаил Павлович
RU2439207C1
КАТОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА МЕДИ ПО БЕЗОСНОВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ 1995
  • Вольхин А.И.
  • Евгенов А.М.
  • Гермашев А.С.
  • Дайбов С.В.
  • Костин А.Ф.
  • Плеханов И.Д.
RU2094533C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕДНО-ТИТАНОВОГО ТОКОПРОВОДЯЩЕГО ЭЛЕМЕНТА 2014
  • Григорьев Сергей Николаевич
  • Торресильяс Сан Милан Рамон
  • Солис Пинарготе Нестор Вашингтон
  • Новиков Сергей Васильевич
  • Пожидаев Сергей Сергеевич
  • Перетягин Павел Юрьевич
RU2582867C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДИ 1995
  • Вольхин А.И.
  • Евгенов А.М.
  • Гермашев А.С.
RU2089671C1
Способ электролитического рафинирования меди 2017
  • Селиванов Евгений Николаевич
  • Нечвоглод Ольга Владимировна
  • Лобанов Владимир Геннадьевич
RU2693576C2
СПОСОБ ЭЛЕКТРОИЗВЛЕЧЕНИЯ КОМПАКТНОГО НИКЕЛЯ 2007
  • Ашихин Виктор Владимирович
  • Лебедь Андрей Борисович
  • Юнь Антонин Александрович
  • Ивонин Владимир Петрович
  • Сбоев Михаил Геннадьевич
  • Петренко Нина Ивановна
RU2361967C1
КОНТАКТНОЕ СОЕДИНЕНИЕ УЗЛА ТОКОПОДВОДА К КАТОДНОЙ СЕКЦИИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 2002
  • Кузовников А.А.
  • Малышев В.В.
  • Трескин О.А.
  • Фомин С.И.
  • Богунов А.З.
  • Соболев В.В.
RU2220229C2
Способ электроэкстракции меди из сульфатных электролитов 2018
  • Крестьянинов Александр Тимофеевич
  • Огорелышев Сергей Владимирович
  • Яковлева Любовь Михайловна
  • Волков Виктор Владимирович
  • Верхоланцева Наталья Юрьевна
  • Козмина Анна Анатольевна
RU2690329C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРРОЗИОННО-СТОЙКОГО ПРОТИВООБРАСТАЮЩЕГО МАТЕРИАЛА 1993
  • Горынин И.В.
  • Люблинский Е.Я.
  • Пирогов В.Д.
  • Соколов О.Г.
  • Владимиров Н.Ф.
  • Тынтарев А.М.
  • Балуев А.И.
RU2057203C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕРЕХОДНИКА ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ РЕЗОНАТОРА С КОЖУХОМ КРИОМОДУЛЯ КОЛЛАЙДЕРА 2013
  • Сабиров Басар Мухитдинович
  • Ширков Григорий Дмитриевич
  • Будагов Юлиан Арамович
  • Трубников Григорий Владимирович
  • Пекарь Евгений Данилович
  • Добрушин Леонид Давидович
  • Илларионов Сергей Юрьевич
  • Брызгалин Андрей Геннадьевич
RU2540978C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 346 087 C1

Реферат патента 2009 года КАТОД ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДИ

Изобретение относится к катоду для получения меди, в частности к гидрометаллургическому получению стартерных катодов меди путем электролиза по безосновной технологии. Техническим результатом изобретения является улучшение электротехнических свойств катодов, снижение их металлоемкости и повышение долговечности, что позволяет получить стартерные катоды со стабильными характеристиками, повысить их качество, снизить потери электроэнергии. Катод для получения меди содержит плоскую матричную основу из титана, к которой посредством сварки жестко прикреплен токоподвод, состоящий из сборного титанового основания. На боковые стороны основания нанесены плакирующие слои меди. Токоподвод выполнен из триметалла медь-титан-медь способом сварки взрывом. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 346 087 C1

Катод для получения меди, содержащий плоскую матричную основу из титана, к которой посредством сварки жестко прикреплен токоподвод, состоящий из сборного титанового основания, на боковые стороны которого нанесены плакирующие слои меди, отличающийся тем, что токоподвод выполнен из триметалла медь-титан-медь способом сварки взрывом.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2346087C1

КАТОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА МЕДИ ПО БЕЗОСНОВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ 1995
  • Вольхин А.И.
  • Евгенов А.М.
  • Гермашев А.С.
  • Дайбов С.В.
  • Костин А.Ф.
  • Плеханов И.Д.
RU2094533C1
Матрица для электролитического осаждения металлов 1976
  • Дернейко Владимир Иванович
  • Пономарева Римма Алексеевна
  • Магель Владимир Александрович
  • Городецкий Михаил Исаакович
  • Александров Петр Алексеевич
  • Чечушков Алексей Егорович
  • Кузнецов Геннадий Антонович
  • Кадачигов Александр Николаевич
  • Слабы Эдуард Иосифович
  • Пивоваров Николай Калистратович
  • Симкин Эммануил Абрамович
SU582335A1
US 3298945 А, 17.01.1967
JP 52148401 А, 09.12.1977
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
DE 3731510 А1, 09.03.1989
Пломбировальные щипцы 1923
  • Громов И.С.
SU2006A1
US 5919343 А, 06.07.1999.

RU 2 346 087 C1

Авторы

Скляров Сергей Александрович

Шашкова Юлия Евгеньевна

Нелаев Леонид Николаевич

Мезенин Павел Борисович

Даты

2009-02-10Публикация

2007-04-05Подача