ЭЛЕКТРОДНАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗНОЙ УСТАНОВКИ
ELECTRODE HEAD FOR ELECTROLYSIS INSTALLATION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ И ЗАДАЧА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Электролизные установки включают в себя электролизеры с парами электродов, катодом и анодом, и резервуар с раствором, в который погружаются электроды, постоянно действующая разность электрических напряжений которых позволяет осуществить электролиз. В результате электролиза из солей раствора на катоде можно получить в осажденном виде такие металлы, как, например, цинк, медь, никель-кадмий или кобальт.
В отличие от процессов электролиза, проводимых за счет электролитической очистки, при использовании метода электролитического осаждения анод по существу не подвергается растворению во время электролиза, обеспечивая поверхность для прохождения реакции анодного окисления. В таких процессах обычно используется свинцовый анод, но могут использоваться и другие типы сплавов, например титан.
Обычно электроды имеют форму пластин, расположенных рядами в резервуаре таким образом, чтобы аноды и катоды чередовались, а электролизеры электрически связаны последовательным соединением. Для обеспечения электрического соединения между электродами во время электролиза каждый электрод фиксируется с помощью электродной головки. Электродная головка содержит электродный стержень, выполненный из электропроводящего материала, обычно меди, и во время электролиза фиксирует электрод в резервуаре в вертикальном и параллельном стержню положении. Аналогично, каждый стержень выполнен с возможностью примыкания к электрическому контакту на эквипотенциальных направляющих, обычно из меди, которые простираются до боковых сторон резервуара в направлении, перпендикулярном электродам. Электродный блок содержит узел электрода и электродную головку. Для повышения производительности установки без риска короткого замыкания электродные блоки располагаются в резервуаре как можно ближе друг к другу. В некоторых случаях электродная головка может содержать погрузочное средство, например, в виде крюков или захватывающих приспособлений, облегчающих процесс извлечения электрода из резервуара, его установки в резервуар или транспортировки с помощью погрузчика или мостового крана установки. В патенте ЕР 1482906 раскрывается данный тип конфигурации элементов в электролизной установке.
Настоящее изобретение относится к электродной головке для электролизной установки описанного в предыдущем абзаце типа. Изобретение особенно применимо к анодам электролизных установок, работающих за счет электролитической очистки, в частности для электролиза цинка.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В публикации заявки на патент WO 2013/150163 описывается анодная головка для установки электролиза цинка. Как описано в настоящей публикации, обычно на электролизный стержень анодной головки наносится покрытие против коррозии из-за кислотного тумана, образующегося, в частности, при электролизе методом электролитической очистки, особенно в процессах электролиза цинка методом электролитической очистки. В этой публикации раскрываются погрузочное средство анодной головки, выполненное из композитного материала и прикрепленное к электролизному стержню посредством элементов запрессовки. Недостатком этой анодной головки является то, что крепление погрузочного средства анодной головки к электролизному стержню требует использования дополнительных фиксирующих средств, таких как нанесение дополнительного сварного шва для обеспечения крепления. Однако при сварке возникают проблемы концентрации напряжений и снижения антикоррозионных свойств, что может привести к повреждению крепления, например, из-за усталости, поскольку во время нормальной работы установки или при проведении работ по техническому обслуживанию электродные блоки подвергаются циклам загрузки и разгрузки, например для сбора металла, осажденного на катодах, в установках электролитической очистки, что снижает производительность или срок службы установки.
Следовательно, задачей настоящего изобретения является создание электродной головки, обеспечивающей безопасное закрепление погрузочного средства или другого дополнительного элемента на электролизном стержне, а именно без необходимости использования дополнительных способов крепления, таких как сварка.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем изобретении предлагается электродная головка для электролизной установки в соответствии с п. 1 и приведенными ниже пояснениями. При этом зависимые пункты формулы изобретения отражают предпочтительные варианты осуществления, описание которых дается ниже.
Электродная головка, описанная в изобретении, в отличие от известных на уровне техники, содержит покрытие на электролизном стержне с изменяющейся по его длине толщиной, причем упомянутая изменяющаяся толщина обеспечивает остановку или регулировку формы погрузочного средства и/или другого дополнительного элемента. Остановка или регулировка формы, обеспечиваемые изменяющейся толщиной покрытия, позволяют осуществлять одностороннюю или двустороннюю фиксацию в продольном направлении электролизного стержня.
Изобретение позволяет достичь надежной фиксации погрузочного средства, а также других дополнительных элементов, способных обеспечить дополнительные технические характеристики. Этими дополнительными элементами могут быть, например, датчики состояния электрода или устройства РЧИ (устройства радиочастотной идентификации), позволяющие определять параметры конкретного электрода, тем самым повышая возможность контроля данного электрода в установке.
Фиксация крепежных элементов погрузочного средства и/или дополнительных элементов на электролизном стержне позволяет предотвратить или избежать какого-либо смещения погрузочного средства или дополнительных элементов без необходимости использования дополнительных крепежных средств. Аналогичным образом, может быть устранена или уменьшена необходимость использования сварки, подверженной коррозии, что уменьшает или устраняет риск повреждения электродных узлов, например, из-за расслаивания электродной пластины, особенно во время погрузочно-разгрузочных операций или транспортировки электродных блоков, и, следовательно, продлевает срок службы установки. Более надежное крепление обеспечивает более безопасную и надежную работу установки во время погрузочно-разгрузочных операций или транспортировки электродных блоков.
С другой стороны, изобретение также обеспечивает преимущество, заключающееся в обеспечении крепления нескольких типов погрузочных средств, в том числе съемных, что увеличивает конструкционные возможности электролизного стержня.
Настоящее изобретение также предполагает, что покрытие имеет различную толщину в поперечном направлении стержня для обеспечения остановки или регулировки формы погрузочного средства и/или дополнительного элемента, например, за счет создания полости для покрытия. Таким образом, может быть обеспечена более надежная фиксация погрузочных средств или дополнительных элементов, таких как устройства РЧИ.
Различную толщину можно получить с помощью обычного или накладного формования стержня и, в некоторых случаях, последующей обработки его толщины. Обработка посредством устройства ЧПУ позволяет адаптировать толщину к требуемым допускам на регулировку.
Изобретение также предполагает, что упомянутая регулировка формы, обеспечиваемая различной толщиной покрытия, выполняется с затягиванием, например, путем регулировки периметров элементов, которые должны крепиться друг к другу, по форме или размеру, что также позволяет повысить безопасность крепления.
Форма изменяющейся толщины будет зависеть от формы фиксируемых элементов и типа требуемого крепления, например, крепление может быть съемным. В частности, форма по толщине может быть выполнена с возможностью переменного градиента, например, в продольном или поперечном направлении стержня.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения покрытие различной толщины выполнено с возможностью защиты стержня от коррозии из-за кислотного тумана. То есть, обычное покрытие можно использовать таким образом, чтобы при различной толщине оно также выполняло функцию крепления погрузочного средства или дополнительных элементов, что, следовательно, обеспечивает экономию материалов и снижение издержек при производстве электродной головки, поскольку покрытие используется как для защиты электролизного стержня от коррозии, так и для повышения надежности фиксации. Также покрытие также может быть соединено с электродом посредством сварки, например, за счет использования для покрытия и электрода одного и того же материала.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения покрытие различной толщины может быть, по меньшей мере частично, нанесено между стержнем и погрузочным средством. Это позволяет устранить потери, связанные с утечкой электрического тока между стержнем и погрузочным средством, или с градиентами плотности электрического тока в стержне, которые существовали бы, если бы контакт был прямым или, если бы сварка с целью крепления проводилась непосредственно между стержнем и погрузочным средством, что повышает срок службы электродного блока, а также производительность установки. Также устраняется необходимость электрической изоляции погрузочного средства, что повышает безопасность установки.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения или в качестве дополнения к конструкции, описанной в предыдущем абзаце, погрузочное средство покрывается или, по меньшей мере, частично заливается покрытием различной толщины, что позволяет дополнительно повысить надежность фиксации за счет увеличения поверхности, осуществляющей регулировку или удержание элементов, подлежащих фиксации. Это может быть достигнуто, например, посредством накладного формования узла.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 представлен вид в перспективе примерного варианта осуществления электродной головки в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 2а представлено поперечное сечение второго примерного варианта осуществления части электродного блока и соответствующей электродной головки в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 2b представлено поперечное сечение третьего примерного варианта осуществления части электродного блока и соответствующей электродной головки в соответствии с настоящим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1 показан вариант осуществления электродной головки 1 в соответствии с настоящим изобретением с двумя погрузочными средствами 21, установленными в покрытии 13 электродного стержня 11, и дополнительным элементом 31, располагающимся в центре электродной головки 1, который является устройством радиочастотной идентификации или РЧИ, заключенным в покрытие 13.
Погрузочные средства расположены по одному на каждом конце электродной головки 1, и их верхняя часть имеет форму выступа 211, который проходит параллельно стержню 11 к его наружной части. Эти выступы 211 выполняют роль крюков для захвата электродного блока с помощью погрузчика или мостового крана электролизной установки.
На фиг. 2а и 2b приведено детализированное поперечное сечение электродного блока, расположенного вокруг погрузочных средств 21, демонстрирующее два разных варианта осуществления изобретения. На фиг. 2а покрытие 13 различной толщины нанесено между погрузочным средством 21 и стержнем 11 в продольном направлении стержня 11. На фиг. 2b покрытие 13 различной толщины нанесено дополнительно, частично покрывая погрузочное средство 21, то есть погрузочное средство встроено в покрытие 13 различной толщины.
Электрод 12 имеет форму пластины, например, свинцового анода, который может использоваться в установке для электролиза цинка методом электролитической очистки.
Покрытие 13 наносится на всю поверхность стержня 11, за исключением области контакта с эквипотенциальными направляющими на концах стержня. Покрытие 13 может быть изготовлено из того же материала, что и электрод, например свинцового сплава, имеющего такой же состав, что и свинцовый анод. Покрытие 13 защищает стержень 11 от коррозии из-за кислотного тумана и облегчает прохождение электрического тока по всей электродной пластине 12. Электродная пластина 12 может быть прикреплена к покрытию 13 посредством сварки покрытия 13 с электродной пластиной 12.
Погрузочные средства 21 могут быть выполнены из нержавеющей стали стандартной конфигурации.