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Verfahren und Einrichtung zum elektrolytischen Niederschlagen von Metallen.
Bei den Verfahren zum elektrolytischen Niederschlagen von Metallen, wie Eisen, Nickel und Kobalt treten bedeutende Schwierigkeiten auf, da das niedergeschlagene Metall nicht homogen ist, sondern verschiedene Mängel, Fehler und Grübchen aufweist, die auf die Wirkung des Wasserstoffs zurückzuführen sind. Im allgemeinen wird angenommen, dass Wasserstoffblasen durch Zerlegung des im Elektrolyten enthaltenen Wassers entstehen und als Pünktchen an der Kathode haften bleiben, wodurch der Metallniederschlag verhindert wird. Es wurden bereits zahlreiche Versuche unternommen, die Zersetzung des im Elektrolyten enthaltenen Wassers und daher die Bildung von Wasserstoffblasen zu verhindern oder, sobald sie sich gebildet haben, deren Entfernung von der Kathode zu ermöglichen.
Durch Versuche wurde festgestellt, dass bei der Anwesenheit von festen Teilchen im Elektrolyten diese Teilchen an die Niederschl ? gsfläche gelangen und an dem niedergeschlagenen Metall haften bleiben. Sind dieselben, wie z. B. Kohlenstoff, geeignet, mit dem Niederschlagsmetall ein galvanisches Elementenpaar zu bilden, so entstehen elektrische Elementarströme, die zur Ausscheidung von Wasserstoffbläschen Ania ss geben. An den Berühnl11gsstellen bilden sich Wasserstoffgruben oder sogenannte Punktchen selbst dann, wenn der Elektrolyt zum Methylorange neutral ist.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Niederschlagen von Metallen und besteht darin, dass neben einer besonderen Art der Regenerierung des Elektrolyten in diesen ein sehr feine Poren besitzendes Filter, z. B. aus feingewebtem Tuch, eingesetzt wird, ausserhalb dessen der elektrische Strom durch eine im Elektrolyten unlösliche Anode eintritt, die mit Abfällen des Metalles und bzw. oder basischen Verbindungen desselben in Berührung steht.
Bei Ausführung des Verfahrens ist der Niederschlr. gsbehälter mit einem oder mehreren Regenel atoren in Serie angeordnet, die mit Bruchstücken des Metalles und bzw. oder seinen oxydischen Verbindungen (Erzen) gefüllt sind und dem Elektrolyten eine beträchtliche Angriffsfläche darbieten. Die Regeneratoren sind luftdicht abgeschlossen ; ihr Querschnitt ist im Verhältnis zum Elektrolytentransport beschränkt, um die Oberfläche der in den Regeneratoren enthaltenen Abfallmetalle einer genügenden Rein ! gungs- oder Waschwirkung zu unterwerfen, wodurch die in einem derartigen Metall enthaltenen, in dem Elektrolyten nicht lösbaren Verunreinigungen entfernt werden.
Die Ansammlung derartiger Verunreinigungen an der Oberfläche des aufzulösenden Metalles vermindert die Auffnschgesehwindigkeit des Elektrolyten und erschwert die Erhaltung seines Neutralitätszustandes. Ferner ist die der Atmosphäre ausgesetzte Fläche des Elektrolyten beschränkt im Verhältnis zur Fläche des Abfallmetalles, die dem Elektrolyten ausgesetzt ist.
Gemäss der Erfindung wird das Lösungsvermögen des Elektrolyten durch Vergrösserung seiner
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durch Auflösung des Regenerierungsmaterials bewirkt. Dabei tritt noch der Umstand fördernd hinzu, dass auch im Anodenraum Metall aufgelöst wird, was eine teilweise Entlastung der Regeneratoren bedeutet.
Schliesslich ist es dem kräftigen Auflösungsprozess zuzuschreiben, dass auch die durch die oxydierende Wirkung der Aussenluft herbeigeführte Veränderung des Elektrolyten, welche durch den weitgehenden
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Die Vereinigung dieser Massnahmen hat zur Folge, dass die beim elektrolytischen Prozesse auftretende Vermehrung des Säuregehaltes in den Regeneratoren ohne Zuhilfenahme alkalischer Mittel neutralisiert und der Elektrolyt wieder in seinen ursprünglichen Zustand versetzt wird.
Die Einsetzung eines Filters in den Flüssigkeitsstrom mit der Kontrolle des Säuregehaltes des Elektrolyten ermöglicht es jedoch, beim Verfahren nach der Erfindung weiche, nicht poröse, homogene Niederschläge zu erhalten, welche frei von Wasserstoffgrübchen sind. Der von den Regeneratoren in den Niederschlagsbehälter gehende Elektrolyt wird durch ein oder mehrere Filter geführt, die bewirken, dass die Flüssigkeit von schwebenden, festen Teilchen vollständig befreit wird. Bei Anordnung von zwei oder mehreren Filtern kann gegebenenfalls eines der Filter die schweren Teile oder den Schlamm oder Schmutz absondern, wie dies bei dem bisherigen elektrolytischen Niedersehlagsverfahren der Fall ist.
Das letzte Filter oder jenes, das die kleinsten Teilchen vollständig zu entfernen vermag, kann aus Filz oder Ton, allenfalls in Verbindung mit einem zentrifugenartigen mechanischen Absonderer, bestehen.
Die Anode besteht aus kleinen Stücken des Metalles, in der Gestalt von Drehspänen, Feilspänen oder ähnlichen kleinen Teilchen und bzw. oder aus oxydischen Verbindungen des Metalles. Die Metall- stücke erhalten den Strom von einem im Elektrolyten unlöslichen Stromleiter und sind von der Kathode durch ein Filter oder Diaphragma getrennt. Der Niederschlagsbehälter kann mit einem leicht abnehmbaren Deckel ausgestattet sein, um die Kathode zugänglich zu machen. Diese kann drehbar gelagert sein, wodurch
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dem Niederschlagsbehälter soll derart sein, dass der Abfluss aus letzterem zu den Regeneratoren zum Methylorange neutral ist.
Es ist selbstverständlich, dass das Verfahren auch zum Niederschlagen von Nickel oder andern Metallen Anwendung finden kann, deren Verunreinigungen Stoffe enthalten, die im Elektrolyten nicht lösbar jedoch geeignet sind, mit dem niedergeschlagenen Metall ein galvanisches Elementenpaar zu bilden. Das Verfahren ist einfach und benötigt nur ungelernte oder halbgeschulte Arbeitskräfte. Im Niederschlagsbehälter entstehen keine widerwärtigen Gase oder Dämpfe, auch sind keine Alkalien nötig, um den Elektrolyt zu neutralisieren. Das Verfahren ist daher wirtschaftlich, vor allem aber infolge der Billigkeit des verwendeten Rohmateriales.
Die Zeichnung veranschaulicht in schematischer Darstellung eine beispielsweise Ausführungsform einer Anlage zur Herstellung eines Eisenniederschlages. Fig. 1 ist eine Gesamtansicht der Anlage und Fig. 2 zeigt den Elektrolyser im Querschnitt.
Der Metallniederschlag erfolgt in einem Gefäss a, in welchem ein trogartiger Teil untergebracht ist, der die Anode bildet. Diese führt dem Abfa. llmeta. ll oder den Erzen den elektrischen Strom zu. Ein rotierender Zylinder c bildet die Kathode. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zylinder wagrecht angeordnet und wird durch eine Riemenscheibe d in Umdrehung versetzt. Zwischen der Kathode und dem Abfallmetall liegt ein fein gewebtes Filtriertuch e. Dieses verhindert das Wandern von festen Teilchen in den die Kathode umgebenden Elektrolyten, die sonst mit dem niedergeschlagenen Metall ein galvanisches Elementenpaar bilden würden.
Im Gefäss a ist eine mit einer Überströmöffnung (nicht dargestellt) ausgestattete Zwischenwand t angeordnet, die den Übertritt des Elektrolyten in den Abteil g ermöglicht, aus welchem er durch ein Rohr & in die Einlassmündung einer Pumpe i fliesst. Der Elektrolyt kann auch entlang der die Zwischenwand t durchsetzenden Welle j in den Abteil g fliessen, doch ist die auf diesem Wege in den Abteil g gelangende Menge sehr gering. Unter der Pumpenwirkung zirkuliert der Elektrolyt durch die Regeneratoren k, 1, m und das Filter n und gelangt wieder in das Gefäss a zurück. Jeder der Regeneratoren ist mit altem Eisen od. dgl. gefüllt und ist im Vergleich zu seinem Querschnitt ziemlich hoch. In jedem Regenerator ist eine Ablenkplatte o vorgesehen, damit die.
Mündung des Leitungsrohres durch das im Regenerator enthaltene alte Eisen nicht verdeckt wird. Der Regenerator m ist mit einem Heizmantel versehen. Jeder Regenerator ist durch einen Deckel J luftdicht abgeschlossen und mit einem Ablasshahn q ausgestattet, durch den die während der Auflösung des Eisens gesammelten festen Verunreinigungen entfernt werden können. Das Filter n kann von beliebiger Ausbildung und Anordnung sein. Es entfernt aus dem Elektrolyten alle schädlichen festen Stoffe.
Bei der praktischen Ausführung des Niederschlages von Eisen kann für die Anodenkammer der Niederschlagswanne und die Regeneratoren Sehmiedeeisen-, Gusseisen-oder Stahlabfall Verwendung finden. Für die Wahl des Materials ist die leichtere Beschaffungsmöglichkeit sowie der Preis massgebend.
Vom Erfinder wurden mit bestem Erfolge Abfälle von Stanzarbeiten zur Herstellung von perforierten Stahlplatten und Kesselplatten oder Schmiedeisendrelispäne und Gusseisenstücke verwendet. Die geeignetste Stromdichte ist 550 Amp./m. Auch diesbezüglich richtet man sich nach den Strompreisen. Ist der Strom im Verhältnis zu dem übrigen Rohmaterial teuer, so empfiehlt es sich, mit weit geringerer
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Es ist wohl bereits bekannt, bei der elektrolytischen Metallabscheidung in der Niederschlagswanne ein Diaphragma anzuordnen und den Elektrolyten ausserhalb derselben zu erneuern. Ebenso ist es bekannt, als Anodenmaterial Abfallmaterial (Erze u. dgl.) zu verwenden, das zur Erneuerung des Elektrolyten
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum elektrolytischen Niederschlagen von Metallen, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Abfallmaterial, Erzen usw. als Anodenmaterial in den die Niederschlagswanne durchströmenden Elektrolyten ein sehr feine Poren besitzendes Filter, z. B. aus leingewebtem Tuch, eingeschaltet und die Regenerierung des zirkulierenden Elektrolyten teilweise durch Einwirkung auf Abfallmaterial, Erze usw. in besonderen Regeneratoren, teilweise durch deren anodische Auflösung bewirkt wird.