AT15478B - Vorrichtung zur Verhinderung der Oxydation eines Kations an unlöslichen Anoden, insbesonders bei der elektrolytischen Gewinnung von Kupfer aus eisenhältigen und Zink aus manganhältigen Lösungen. - Google Patents

Description

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   Österreichische   PATENTSCHRIFT N"15478.   



    DR. STANISLAW LASZCZYNSKI IN MIEDZIANKA BEI KIELCE (RUSS.-POLEN).   



  Vorrichtung zur Verhinderung der Oxydation eines Kations an unlöslichen Anoden, insbesonders bei der elektrolytischen Gewinnung von Kupfer aus   eisenhältigen   und Zink aus   manganhältigen   Lösungen. 



   In denjenigen Fällen, in weichen man eine Vermischung   bozw.   Wiedervereinigung der gewonnenen Produkte verhindern will, ergibt sich die Notwendigkeit, in die olektrolytische Zelle ein Scheidewand, ein Diaphragma einzubauen und so den   Anodenraum)   vom   Kathodenraum   zu trennen. Ganz besonders tritt diese Notwendigkeit hervor bei   der Elektro-   lyse von wässerigen   Lösungen, da hiebet fast immer   eines der erhaltenen Produkte (oft 
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 ströme und ebensolcher Röhrensysteme (für die Kathoden- und Anodenlauge), das Reissen der Diaphragmen während des Betriebes oder beim Füllen der Bäder und andere Un- 
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Kunstgriff ist zum Beispiel die Verwendung einer Quecksilberkathode bei der Kochsalz- zerlegung. In vielen Fällen, wie z.

   B. bei der Darstellung von Kaliumschlorat, -persulfat und-permanganat kann man die Arbeitsbedingungen derart wählen. dass das erhaltene   Produkt unlöslich   ausfällt und dadurch der Einwirkung des zweiten Produktes entzogen wird.   Schliesslich   gibt es Verfahren, die ein Diaphragma dadurch umgehen, dass sie die Schichtung der Reaktionsprodukte nach dem spezifischen Gewicht ausnutzen, wie z. B. bei Natronlauge und   Kochsalzlösung.   Dieses letztere Mittel ist selbstverständlich nur möglich bei horizontaler
Anordnung der Elektroden. 



     Vorliegende Erfindung   besteht in einer einfachen Vorrichtung, welche in einer Reihe von Fällen ein Diaphragma entbehrlich macht. Die durch diese Vorrichtung hervorgebrachte
Wirkung kann man als Schichtung von Flüssigkeiten bei vertikaler Elektrodenanordnung bezeichnen ; ihre Anwendung bleibt dem ihr zugrunde liegenden Prinzip entsprechend auf
Fälle beschränkt, in   welchen   die Oxydation eines Kations an der Anode verhindert werden soll. Bei der vorliegenden Vorrichtung wird nämlich die schädliche Nebenreaktion an der
Anode dadurch beseitigt, dass um die   unlösliche   Anode eine eng anliegende Umhüllung aus porösem, vollkommen durchlässigem Stoff oder Gewebe gelegt wird. 



   Die Wirkung dieser Vorrichtung geht folgendermassen vor sich: Da die   Hülle   voll- kommen durchlässig ist, besteht vor dem   Schliessen   des Stromes kein Unterschied zwischen der Anoden-und Kathodenlauge ; die Flüssigkeit ist in der ganzen Zelle, sowie in der   Umhiillung     diese) be. Im Momente   aber, wo der Strom geschlossen wird, bildet sich bei der Elektrolyse einer Ferrosulfatlösung an der Anode eine Schicht reiner Schwefelsäure, da ja dort   die. s04 Ionen   entladen werden. Im weiteren Verlauf der Elektrolyse entstehen fortwährend neue Mengen Schwefelsäure.

   Dieselbe kann nur in die eng anliegende Um- hüllung   abfliessen     u : 1d spüh   auf diese Weise die eisenhaltige Flüssigkeit aus, so dass in kurzer Zeit die Anode sich nur in verdünnter eisenfreier Schwefelsäure befindet. Gleich- 

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 Vorgänge ist die, dass gar keine Ferroionen oxydiert werden können, weil eben keine mit der Anode in Berührung kommen. 



   Hiezu ist noch folgendes zu bemerken : Es ist klar, dass die erwähnte Wirkung nur durch das enge Anliegen der Hülle hervorgebracht wird. Sowohl in einem   schlaff   herumgehängten Sack, wie innerhalb auf Rahmen aufgespannter Scheidewände werden Strömungen von oben nach unten entstehen, infolge des verschiedenen spezifischen Gewichtes der 
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 sofort nach unten sinken und von   nachniesscnder Ferrosulfatlosung   ersetzt werden, sondern sie muss, gerade wie an jeder anderen Stelle der Anode, zunächst in die Umhüllung ab.   fliessen.   Dadurch wird also die nächste Umgebung der Anode immer   eisenfrei   erhalten. 



  Natürlich werden durch vorliegende Vorrichtung nur Kationen vor der Oxydation bewahrt. Schliesslich sind noch die Gesetze der Diffusion und der Wanderung zu   berücksichtigen.   
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 kommenes Gleichgewicht wird nun (abgesehen von allen Nebenumständen) sich einstellen, wenn die Stromstärke derart   gewählt   wird, dass in der betreffenden Zeit ebenso viele Forroionon auswandern, als hineindiffundieren. Sinkt die Stromstärke, so überwiegt die Diffusion die Auswanderung ; man kann dem jedoch abhelfen, indem man die Dicke der Umhüllung   vergrössert ; dieselbe Menge diffundierender Ferroionen   braucht jetzt mehr Zeit, um bis zur Anode zu gelangen, und während dessen ist nunmehr auch der schwächere Strom imstande, die frühere Ionenanzahl hinauszubefördern.

   Es ergibt sich daraus das einigermassen überraschende Resultat, dass die Dicko der   Umhüllung   im umgekehrten Verhältnis zur Stromdichte steht. Der sich an der Anode entwickelnde Sauerstoff wird trotz dos engen Anliegens in keiner Weise   am   Entweichen verhindert. 



   Eine praktische Anwendung findet vorstehendes bei der elektrolytischen Gewinnung von Metallen direkt aus den Erzen-mit Hilfe unlöslicher Anoden-speziell bei der Gewinnung von Kupfer und Zink.   Wegen'Seiner   grossen Wichtigkeit sei zunächst das Verfahren für die Gewinnung von Kupfer   beschrieben A Ho Kupfererze   enthalten ausnahmslos Eisen, welches bei der   Laughing   mittels Schwefelsäure mit dem Kupfer zusammen in Lösung geht. Bei der Elektrolyse wird nun das Eisen an der Anode zu Eisenoxydsulfat oxydiert ; dieses Salz übt aber auf   Kupfer überhaupt, also   auch auf das an der Kathode niedergeschlagene, eine lösende Wirkung aus, die derjenigen von verdünnter Salpetersäure gleichkommt.

   Auf diese Weise wird nicht nur der Nutzeffekt an ausgefälltem Kupfer auf die Hälfte des theoretischen und   darunter herabgedrückt,   sondern auch ein brüchiges und minderwertiges Metall erhalten. Wenn die Erze nur wenig Eisen enthalten, so reichert sich doch die Lauge nach einigen Extraktionen damit an und wird es schliesslich unmöglich, aus einer solchen Lauge Kupfer elektrolytisch zu fällen, da die Fällung der Wiederauflösung das Gleichgewicht hält. Eine Extrahierung mit jedesmaliger frischer Säure ist aber in den meisten Fällen aus ökonomischen Gründen unmöglich.

   Für geschwefelte Kupfererze hat das Siemens-Verfahren diese Schwierigkeit dadurch umgangen, dass man nach der Elektrolyse das gebildete Eisenoxydsulfat durch   Erwarmen   mit frischem Erz zu   Eisenoxydulsu1fat reduziert,   Für malachitische und oxydische   Kupfererze,   welche das Eisen-   oxydsu1fat   nicht reduzieren können, besteht zur Zeit tatsächlich kein elektrolytisches Ver- fahren, obwohl es anscheinend so leicht wäre, mit Schwefelsäure zu laugen, Kupfer elektro- lytisch zu fällen und die entstehende Schwefelsäure wieder zur Laugung zu benützen. Man 
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 Aussichtslosigkeit davon ist klar, schon wegen der bedeutenden Mengen Kupfer, die das   gefällte Eisenhydroxyd mit sich reisst.

   Vorliegende Erfindung verhindert nun die Oxydation der Eisensalze und erlaubt auf diese Weise die direkte Elektrolyse von eisenhaltigen   Kupferlaugen, auch wenn darin doppelt so viel Eisenvitriol als Kupfersulfat vorhanden ist, mit einem Nutzeffekt, der vom theoretischen nur wenig verschieden ist. 



    V orliegende Erfindung ist daher geeignet, einen bisher gänzlich brach gelegenen Zweig der Metallurgie für die Elektrolyse aufzuschliessen und den in solchen Fällen allein bisher   möglichen Zemeutationsprozess durch die Elektrolyse zu ersetzen. 

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     Botrel   der Gewinnung von Zink aus den Erzen durch   Elektrolyse   sei folgendes gesagt : Hier ist es nicht das Eisen, sondern das Mangan, welches bei der Elektrolyse Schwierigkeiten verursacht. Das Eisen lässt sich leicht aus den Langen entfernen, da es bei der Neutralisation der Schwefelsäure durch das   Erz von selbst ausfällt. Dagegen ent-   halten alle Zinkerze mehr oder weniger Mangan, welches sich nach einigen   Laugungen   anreichert, da es durch die Elektrolyse nicht gefällt wird. Bei der Elektrolyse einer manganhaltigen Lauge mit unlöslichen   B1eianoden   färbt sich die Lauge sofort dunkelrot durch die entstehende   Übermangansäure,   wodurch das Zink auf den Kathoden angegriffen und zerfressen wird.

   Bei einem   Parallelversuche,   den man mit manganhaltigem Zinksulfat   anstellt, ist man überrascht,   bei Gegenwart der Umhüllung die Lösung klar und farblos bleiben zu sehen, während ohne dieselbe sofort die tiefrote Färbung eintritt. Somit ist diese Schwierigkeit, an welcher bekanntlich nebst anderen auch der   Aahcroft-Prozess   scheiterte (nämlich an der Anreicherung mit Mangansalzen) in einer einfachen Weise gelöst.

Claims (1)

1. PATENT. ANSPRUCH : Vorrichtung zur Verhinderung der Oxydation eines Kations an unlöslichen Anoden, insbesonders bei der elektrolytischen Gewinnung von Kupfer aus eisenhaltigen und Zink aus manganhältigen Lösungen, dadurch gekennzeichnet, dass an der unlöslichen Anode eng anliegende poröso und vollkommen durchlässige Packungen oder Gewebe angeordnet sind, deren Dicke im umgekehrten Verhältnis zur angewendeten Stromdichte steht.