CH648063A5 - Vorrichtung zur rueckgewinnung von metall aus einer loesung und verfahren zum betrieb derselben. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur elektrolytischen Rückgewinnung von Metall aus einer in einem Behälter befindlichen Lösung, auf ein Verfahren zu ihrem Betrieb und auf ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung.

Bei einer ganzen Reihe von Anwendungsfällen ist es notwendig oder wünschenswert, in einer Lösung befindliches Metall rückzugewinnen. Beispielsweise werden bei der Schmuckherstellung Edelmetalle wie Gold oder Silber auf ein Trägermaterial galvanisch aufgetragen. Ein gewisser Anteil des Edelmetalls sammelt sich während des Galvanisierens in einer Spüllösung, dem sogenannten Nachspülbad, und würde verlorengehen, wenn er nicht aus dem Nachspülbad rückgewonnen würde. Unter dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes ist ein Entfernen von Metallrückständen, wie Quecksilber, Kadmium oder Silber, aus Lösungen erforderlich, um ein Ableiten dieser Stoffe in Kanalisation oder Kläranlagen zu verhindern. Beim fotografischen Prozess ist die Rückgewinnung von Silber erforderlich, welches während des Entwicklungsvorganges in Lösung geht. Es liegt auf der Hand, dass eine einfache, wirkungsvolle und wirtschaftliche Rückgewinnung einer Vielzahl von Metallen aus Lösungen in höchstem Masse erwünscht und vorteilhaft wäre.

Schon seit langem wurden viele Versuche unternommen, ein einfaches, wirksames und wirtschaftliches System zur Rückgewinnung von in Lösungen befindlichen Metallen zu schaffen. Diese Versuche waren im allgemeinen auf Verfahren und Vorrichtungen zum Elektroplattieren des in der Lösung befindlichen Metalls auf eine sich in einem elektrolytischen Rückgewinnungselement befindende Kathode gerichtet. Derartige elektrolytische Rückgewinnungselemente umfassen im allgemeinen eine Kathode und eine Anode, die im Abstand zueinander in einem Gehäuse untergebracht und mit einer Gleichspannungsquelle verbunden sind. Das Gehäuse befindet sich in einem Rückgewinnungsbehälter. Die das Metall enthaltende Lösung wird zu dem Rückgewinnungsbehälter und durch das Rückgewinnungselement gepumpt, und das Metall schlägt sich dort auf der Kathode nieder. In regelmässigen Abständen wird die Kathode aus dem Element entfernt und zur Rückgewinnung des Metalls entsprechend behandelt.

Ein Hauptnachteil besteht bei der Verwendung dieser bekannten Metall-Rückgewinnungssysteme, speziell bei der Rückgewinnung von in Lösung befindlichem Gold, darin, dass ein getrennter Rückgewinnungsbehälter erforderlich ist, in dem der Metall-Rückgewinnungs vorgang durchgeführt wird. Beim Rückgewinnen von Gold aus dem Nachspülbad war es bislang notwendig, eine Vorrichtung vorzusehen, um das Nachspülbad aus dem Nachspülbadbehälter zum Rückgewinnungsbehälter und zurück in Umlauf zu bringen. Es hat sich gezeigt, dass dieses bekannte System aus mehreren Gründen Einsatzschwierigkeiten bereitet. Erstens gibt es meist nicht genügend Platz für die Unterbringung des Rückgewinnungsbehälters und des zugehörigen Pumpensystems. Zweitens besteht die Möglichkeit des Auftretens von Undichtheiten im Pumpsystem, was eine Überflutung des Betriebsraumes und einen Verlust von Gold und Lösung bewirken könnte. Drittens kann es als Folge der Erzeugung und des Ansammeins von Wasserstoff und Sauerstoff im abgegrenzten Raum des Rückgewinnungsbehälters zu einer Explosion kommen. Viertens kann es zu einer Schlamm- und Schaumbildung aufgrund der Durchlüftung der Lösung beim Zirkulieren durch das System kommen.

Ein weiterer Hauptnachteil dieser bekannten Systeme besteht in dem Aufbau der im Rückgewinnungselement verwendeten Kathode. Es ist bekannt, dass der Grad der Metallablagerung auf einer Kathode während des Elektroplattie-

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rens direkt abhängt von der Kathodenoberfläche und der Stromdichte. Das Elektroplattieren von Metall auf die Kathode in dem Rückgewinnungselement muss so schnell wie möglich, speziell bei Systemen, bei denen Metall ständig der Lösung zugesetzt wird, bewerkstelligt werden. Um zufriedenstellende Werte für den Grad der elektrolytischen Ablagerungen des Metalls auf der Kathode zu erhalten, wurden relativ grosse Kathoden hergestellt, um eine grosse Oberfläche und eine zufriedenstellende Stromdichte zu erhalten. Eine vergrösserte Oberfläche macht jedoch den Einsatz grösserer Rückgewinnungselemente erforderlich.

Kathoden, die zur Rückgewinnung von in Lösung befindlichem Gold in Elementen vorgesehen waren, bestanden im allgemeinen aus einer metallischen Trägerschicht, z.B. aus einem aufgespannten Titan- oder Tantaldrahtsieb, das einen galvanischen Überzug aus Nickel aufwies. Ein typisches Beispiel für diese Ausbildungsart ist im US-Patent 4 007 347 dargestellt. Um die Gesamtfläche der Kathode zu vergrössern, wurden, wie beispielsweise im US-Patent 4 039 444 offenbart, mehrere Kathoden verwendet. Im US-Patent 3 331 763 ist ein Rückgewinnungselement für die Wiedergewinnung von in Lösung enthaltenem Kupfer beschrieben, welche eine Kathode aufweist, die aus einer Kunststofflage besteht, die schichtweise zwischen zwei Kupferlagen ausgebildet ist. Im US-Patent 3 141 837 ist eine Kathode offenbart, die aus einem Substrat aus einer Glas- oder Kunststofflage gebildet wird, die eine metallisierte Oberfläche besitzt, welche für eine galvanische Metallabscheidung von Nickel-Eisen-Legie-rungen verwendet wird. Im US-Patent 3 650 925 ist die Verwendung einer Kathode beschrieben, die aus einem elektrisch leitenden kohlenstoffhaltigen Material, wie Graphit oder Kohlenstoff, gebildet ist und zur Rückgewinnung verschiedener in Lösung befindlicher Metalle Verwendung findet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine Vorrichtung zur elektrolytischen Rückgewinnung von Metall aus einer in einem Behälter befindlichen Lösung und ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung zu schaffen, welche die beim einschlägigen Stand der Technik auftretenden Nachteile überwindet, dabei kompakt aufgebaut ist und mit einem günstigen Wirkungsgrad arbeitet, ferner eine möglichst grosse Kathodenfläche pro Volumeneinheit bei gleichzeitig verringerten Kathodenabmessungen besitzt; ausserdem soll ein einfaches Verfahren zur Herstellung der auf-gabengemässen Vorrichtung geschaffen werden.

Die erfindungsgemässe Lösung ist in den Ansprüchen 1,4 und lögekennzeichnet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Ansprüchen 2 und 3, 5 und 7 bis 9 angegeben.

Beim Einsatz der erfindungsgemässen Vorrichtung ist es von besonderem Vorteil, dass sie ein kompaktes Rückgewinnungselement umfasst, das direkt in die das Metall enthaltende Lösung eingebracht werden kann. Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Rückgewinnungselement ein zylindrisches Gehäuse, welches aus einem harten Kunststoff wie Polyvinylchlorid hergestellt werden kann. Das Einlassende des Gehäuses weist eine einzelne Axialöffnung auf, um das in Lösung befindliche Metall über eine Einlassleitung aufzunehmen, wobei diese Leitung mit dem Auslass einer Fluidpumpe verbunden ist. Das Auslassende des Gehäuses weist mehrere Löcher auf, welche ein Ausströmen der Lösung aus dem Rückgewinnungselement zulassen. Im Gehäuse ist konzentrisch eine zylindrische Anode und eine ebenfalls konzentrisch gelagerte zylindrische Kathode untergebracht. Die Kathode besitzt einen grösseren Durchmesser als die Anode und vorzugsweise ist der Aussen-durchmesser der Kathode in etwa gleich dem Innendurchmesser des Gehäuses, so dass die Gehäusewandung eine zusätzliche Abstützstabilität für die Kathode bietet. Ferner sind Anordnungen vorgesehen, um zwischen Anode und Kathode eine geeignete Gleichspannung anlegen zu können. Im Betrieb ist der Einlass des Wiedergewinnungselements mit dem Auslass einer Fluidpumpe verbunden, die Anode und die Kathode sind an eine geeignete Gleichspannungsquelle angeschlossen und das Rückgewinnungselement ist auf den Boden des die Lösung enthaltenden Behälters abgesenkt. Die Pumpe fördert die das Metall enthaltende Lösung in das Einlassende des Rückgewinnungselements, woraufhin es zwischen Anode und Kathode hindurch- und durch die Öffnungen am Auslassende des Rückgewinnungselements ausströmt. In der Lösung enthaltendes Metall wird auf der Kathode abgeschieden. In regelmässigen Abständen wird das Rückgewinnungselement aus dem die Lösung enthaltenden Behälter entnommen, die Kathode aus dem Element entfernt und das auf ihr befindliche Metall rückgewonnen. Bei der Wiedergewinnung von in Lösung befindlichem Gold wird dieser letztgenannte Rückgewinnungsschritt ausgeführt, indem die Kathode in Königswasser (eine Mischung von Salpetersäure und Schwefelsäure) gelegt wird, ein Vorgang, der an sich bekannt ist.

Erfindungsgemäss weist die Kathode eine Trägerschicht aus porösem, nicht leitendem Material auf, welche eine leitende Schicht besitzt, die eine für ein elektrolytisches Rückge-winnen von in Lösung befindlichem Metall geeignete Dicke besitzt. Vorzugsweise besteht die Trägerschicht aus einem offenzelligen Schaumstoff, z.B. aus Polyurethan mit einer Porosität von etwa 95%, ist mit einer Zwischenschicht aus Kupfer überzogen, um die Leitfähigkeit der Trägerschicht herzustellen und besitzt eine äussere Nickelschicht, welche der Kathode eine gewisse Steifheit verleiht und sie gegen Chemikalieneinflüsse, die in den verwendeten Lösungen enthalten sind, widerstandsfähig macht. Die auf diese Weise ausgebildete Kathode besitzt eine grosse Oberfläche, eine hohe Porosität, eine zufriedenstellende Leitfähigkeit und ein geringes Gewicht; alle diese Eigenschaften sind für eine optimal ausgebildete Kathode zum Einsatz bei Metallrückgewinnungssystemen von grundlegender Bedeutung.

Nach einem weiteren spezifischen Erfindungsmerkmal wird die Kathode an der Oberfläche der offenzelligen Schaumstoffträgerschicht entsprechend zur Aufnahme der äusseren leitfähigen Schichten behandelt und danach werden auf die präparierte Oberfläche die leitenden Schichten galvanisch aufgetragen. Die Oberfläche der Schaumstoffträgerschicht wird zunächst gereinigt, so dass sie frei von Fett, Schmutz und sonstigen Verunreinigungen wird, danach erfolgt ein Ätzen, um mikroskopische Poren auszubilden, die zur Verankerung der Metallabscheidung dienen, und die Oberfläche wird schliesslich aktiviert zur Aufnahme des leitfähigen Metalls. Bislang war zur Aktivierung der Trägerschicht die Verwendung eines Edelmetalls, wie Palladium, Platin oder Gold erforderlich. Nach einem bedeutsamen Merkmal der Erfindung ist die Verwendung eines Edelmetalls zur Aktivierung nicht nötig, wodurch die Herstellungskosten für die Kathode entscheidend gesenkt werden. Nach der Aktivierung der Trägerschicht wird auf sie durch stromloses Abscheiden eine Kupferschicht aufgetragen. Zuletzt wird diese Kupferschicht mit einer Nickelschicht elektroplat-tiert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch einen Nachspülbehälter, der bei einem galvanischen Vergolden Verwendung findet, bei dem ein Rückgewinnungselement am Behälterboden vorgesehen, eine Pumpe mit dem Rückgewinnungselement zum Hindurchbefördern des Nachspülbads und eine

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Gleichspannungsquelle dargestellt ist, die an Anode und Kathode des Rückgewinnungselements liegt,

Fig. 2 eine Vorderansicht des Rückgewinnungselements nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Teilschnitt-Darstellung bei einer Schnittführung entlang der Linie III-III in Fig. 2 und in Richtung der dort eingezeichneten Pfeile gesehen, wobei die Teilschnittdarstellung den inneren Aufbau des Rückgewinnungselements sichtbar macht,

Fig. 4 eine Querschnitts-Darstellung bei einer Schnittführung entlang der Linie IV-IV in Fig. 2, in Richtung der dort eingezeichneten Pfeile gesehen, welche den Querschnittsaufbau des Rückgewinnungselements zeigt und

Fig. 5 eine Ansicht des Auslassendes des Rückgewinnungselements zur Verdeutlichung von Öffnungen, welche ein Austreten von Lösung aus dem Rückgewinnungselement erlauben, wobei ferner Verbindungen zwischen elektrischen Leitungen und der Anode und der Kathode sichtbar sind.

In Fig. 1 ist ein typischer Nachspülbehälter 10 gezeigt, der beim elektrolytischen Goldabscheiden als Teil eines galvanischen Prozesses zum Aufbringen von Gold auf Trägermetalle Verwendung findet. Im Nachspülbehälter 10 befindet sich ein Nachspülbad 12, das eine verdünnte Lösung von Goldionen in Wasser darstellt. Die Goldkonzentration in der Lösung beträgt typischerweise 900 Teile pro Million Teile (ppm). Schon seit Jahren werden in der Galvanik sorgfältig ausgearbeitete Systeme zum Wiedergewinnen von Gold aus dem Nachspülbad eingesetzt. Solche Systeme umfassen ein in einem getrennt von Nachspülbehälter angeordneten Rückgewinnungsbehälter plaziertes Rückgewinnungselement und ein komplexes Rohrsystem, um die Lösung zum Rückgewinnungsbehälter und von dort wieder zurück zum Nachspülbehälter zu befördern. Diese bekannten Systeme wurden trotz der vielen bekannten Nachteile eingesetzt, wobei sich vor allem folgende Probleme ergaben: (1) die Schwierigkeit,

einen Platz für den Wiedergewinnungsbehälter und das Zirkulationssystem bereitzustellen: (2) die Möglichkeit eines Lecks im Zirkulationssystem mit der Folge einer Überflutung und eines vollständigen Verlustes des Goldes; (3) die Bildung einer explosiven Atmosphäre aufgrund der Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff und (4) eine Schlamm- und Schaumbildung in der Lösung als Folge ihrer Durchlüftung. Weitere Probleme bei der bekannten Rückgewinnung von Metall im allgemeinen und Gold im besonderen treten im Zusammenhang mit dem für die Rückgewinnungselemente verwendeten Kathodenmaterial auf. Dabei war besonders schwierig, ein Kathodenmaterial mit einer grossen Oberfläche und einem kleinen Volumen bereitzustellen, um ein wirksames Metallabscheiden auf der Kathode zu ermöglichen.

Bei der dargestellten Ausführungsform werden diese Nachteile bekannter Rückgewinnungssysteme dadurch überwunden, dass das Rückgewinnungselement direkt in die das Metall enthaltende Lösung, z.B. in den Nachspülbehälter 10 eingebracht wird. Auch besitzt das dargestellte Rückgewinnungselement eine verbesserte Kathode aus einem offenzelligen, elektrisch nicht leitenden Trägerschichtmaterial wie Polyurethan-Schaum, auf das eine Lage aus leitendem Material aufgebracht ist, um die Kathode für eine Rückgewinnung von in Lösung befindlichem Metall einsetzen zu können.

Ferner umfasst das in Fig. 1 abgebildete System zum Rück-gewinnen von Gold aus dem Nachspülbad 12 (in dieses Bad werden aus dem Vergoldungsbecken Goldanteile mitgeschleppt) ein Rückgewinnungselement 14, das am Boden des Nachspülbehälters 10 liegt. Das Rückgewinnungselement 14 weist ein Einlassende 16 mit einer Axialöffnung 17 (Fig. 3) auf, mit der es eine Leitung 18 aufnimmt, welche an den Auslass 19 einer Umwälzpumpe 20 angeschlossen ist. Die Pumpe ist auf einer geeigneten Abstützung 22 unmittelbar neben dem Nachspülbehälter 10 gelagert. An einen Zulauf 24 der Pumpe 20 ist eine Leitung 25 angeschlossen, die zur Aufnahme des Nachspülbades 12 dient und eine entsprechende Einlassöffnung besitzt. Ein Auslassende 27 des Rückgewinnungselements 14 weist mehrere Öffnungen 42 (Fig. 5) auf, durch welche das Nachspülbad 12 aus dem Rückgewinnungselement 14 heraus und zurück in den Nachspülbehälter 10 gepumpt werden kann. Eine Gleichspannungsquelle 26 ist mit ihrem Eingang 28 an eine 120-Volt-WechseIspannungs-zufuhr angeschlossen und so ausgebildet, dass sie eine einstellbare Gleichspannung an ihrem Ausgang 30 bereitstellt. Der Ausgang 30 der Gleichspannungsquelle 26 ist über elektrische Leitungen 32 und 34 an Anschlussösen 36 und 38 geführt, wobei diese Ösen durch im Auslassende 27 des Rückgewinnungselements 14 hindurchgehende Löcher geführt und elektrisch mit Anode bzw. Kathode im Rückgewinnungselement verbunden sind, wie dies nachfolgend noch genauer beschrieben wird.

Im Betrieb wird der Pumpe 20 die Lösung 12 über die Leitung 25 mit einer Durchströmrate von etwa 231/min (5 gal/ min) zugeleitet, und sie pumpt diese Lösung durch die Öffnung 17 in der Stirnwand 16 in das Rückgewinnungselement 14. Eine Gleichspannung zwischen 1,5 und 15 Volt wird über die Leitungen 32 und 34, welche an die Anschlussösen 36 und 38 angeklemmt sind, an Anode und Kathode des Rückgewinnungselements 14 angelegt. Üblicherweise fliesst ein Strom von 15 bis 45 Ampere zwischen Anode und Kathode; diese Stromstärke wird auch bei bekannten Systemen verwendet. Sobald das Nachspülbad durch das Rückgewinnungselement 14 zirkuliert, wird auf der Kathode Gold abgeschieden. Nach dem Hindurchströmen durch das Rückgewinnungselement 14 fliesst die Lösung durch die Öffnungen 42 (vgl. Fig. 5) zurück in den Nachspülbehälter 10. In periodischen Abständen wird das Rückgewinnungselement 14 aus dem Spülbehälter 10 entfernt und die Kathode aus dem Element herausgenommen. Das auf der Kathode abgeschiedene Gold wird mittels bekannter Verfahren wiedergewonnen, was im allgemeinen durch Eintauchen der Kathode in Königswasser erfolgt.

In den Fig. 2 bis 5 sind weitere Einzelheiten des Innenauf-baus des Rückgewinnungselements 14 dargestellt. Demnach besitzt das Rückgewinnungselement 14 ein zylindrisches Gehäuse 43 mit einer Zylinderwand 44, die an ihren jeweiligen Enden durch eine Einlassstirnwand 46 und eine Auslassstirnwand 48 verschlossen ist. Die Einlassstirnwand 46 besitzt die Axialöffnung 17 zur Aufnahme des Auslassendes eines Winkelstücks 52. Das einlassseitige Ende des Winkelstücks 52 ist an die Rohrleitung 18 zum Hindurchleiten des Nachspülbades 12 aus dem Auslass 19 der Pumpe 20 angeschlossen.

Konzentrisch innerhalb des Gehäuses 43 ist an die Zylinderwand 44 angrenzend eine zylindrische Kathode 54 angebracht. Die Kathode 54 besteht aus einem Material, das sich für ein Elektroplattieren von in Lösung befindlichem Metall eignet. Vorzugsweise ist die Kathode 54 aus einer porösen, elektrisch nicht leitenden Trägerschicht gebildet, auf die eine Lage aus leitfähigem Material aufgebracht ist, welche eine für einen Einsatz im Rückgewinnungselement 14 geeignete Schichtdicke besitzt. Die Trägerschicht kann aus einem offenzelligen, unter Verwendung von Polyestern hergestellten Polyurethan-Schaum mit einer Porosität von etwa 20 bis 40 Poren je 6,4 cm2 (1 sq. in.) gebildet und mit einer Kupferschicht überzogen sein. Die Trägerschicht und die leitfähige Schicht können dann mit einer anderen Metallbe-schichtung, z.B. aus Nickel, galvanisiert werden, um der Kathode eine Eigensteifigkeit zu verleihen.

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Die Kathode 54 wird hergestellt, indem zunächst die Trägerschicht für eine Aufnahme der äusseren leitfähigen Lagen präpariert wird, indem sie gereinigt, geätzt und aktiviert wird. Die einzelnen Verfahrensschritte können fol-gendermassen ablaufen:

1. Die Trägerschicht aus Polyurethan-Schaum mit einer Grösse von etwa 285x355x12,5 mm (1 l3/8x 14x'/2inch) wird bei Raumtemperatur etwa eine Minute lang in eine Lösung von 10 Gew.% Bleiacetat in Eisessig gelegt.

2. Die Trägerschicht aus Polyurethan-Schaum wird aus der Lösung herausgenommen, und durch Waschen wird ein Lösungsüberschuss entfernt.

3. Die Trägerschicht aus Polyurethan-Schaum wird etwa 1 Minute lang in eine Lösung von 50 Gramm Kaliumdi-chromat pro Liter einer Mischung von drei Teilen Wasser auf einen Teil 98%ige Schwefelsäure gelegt.

4. Die Trägerschicht aus Polyurethan-Schaum wird nach ihrer Entnahme gewaschen.

5. Die Schritte 1 bis 4 werden wiederholt.

6. Der letzte Herstellungsschritt der Trägerschicht aus Polyurethan umfasst das Eintauchen in eine Lösung aus 3 Gramm Kaliumborhydrid pro Liter Wasser für die Dauer von etwa 10 Minuten.

Die poröse Polyurethan-Trägerschicht für das stromlose Verkupfern in einer Kupferplattierlösung, die im wesentlichen die nachstehenden Bestandteile enthält, wird auf diese Weise hergestellt.

Bestandteil

Konzentration

Dinatriumsalz der

Äthylendiamintetraessigsäure 25 g/1 3,32 oz/gal

Kupfersulfatkristalle 25 g/1 3,32 oz/gal

Kaliumnatriumtartrat 50 g/1 6,64 oz/gal

Natriumhydroxid 18 g/1 2,40 oz/gal

Natriumkarbonat 7,5 g/1 1 oz/gal

37%ige Formaldehydlösung 160 ml/1

Ein Volumen von etwa 6,61 (1 Vi gal) dieser Lösung wird für jeweils etwa 9,3 dm2 (1 sq. ft.) der Trägerschicht benötigt.

Die Lösung zum stromlosen Plattieren wird hergestellt, indem das Dinatriumsalz der Äthylendiamintetraessigsäure und die Kupfersulfatkristalle in heissem Wasser unter Rühren bei einer Temperatur von 43 bis 60°C (110 bis 140°F) gelöst werden. Nachdem diese beiden Bestandteile vollständig gelöst sind, wird das Kaliumnatriumtartrat zugegeben und ebenfalls vollständig gelöst. Danach werden das Natriumhydroxid und dann das Natriumkarbonat zugegeben, wobei sichergestellt sein muss, dass jeder Bestandteil vollständig in Lösung gegangen ist, bevor der folgende Bestandteil zugegeben wird. Die Lösung wird dann in eine grosse flache Wanne gegossen und auf einer Temperatur von 43 bis 60°C (110 bis 140°F) gehalten; danach wird die 37%ige Formaldehydlösung zugesetzt. Unmittelbar nach der Zugabe der Formaldehydlösung zu der Kupferplattierlösung wird die Trägerschicht aus der Kaliumborhydridlösung entnommen, ausgedrückt und gewaschen und dann für die Dauer von etwa 20 bis 30 min horizontal in die stromlose Plattierlösung gelegt. In gleichmässigen zeitlichen Abständen wird die Trägerschicht gedreht, um eine gleichförmige Plattierung sicherzustellen. Nach etwa 25 Minuten wird die Trägerschicht steif, wodurch angezeigt wird, dass sich eine fest haftende Kupferlage mit einer Dicke von etwa 2,5 u ( 1 /10000 inch) auf der Trägerschicht abgesetzt hat. Die

Trägerschicht wird aus der Lösung herausgenommen und einem Leitfähigkeitstest unterzogen, welcher nach bekannten Verfahren erfolgen kann. Wenn die Trägerschicht aus der Plattierlösung herausgenommen wird, ist ihre Oberfläche mit s Kupfer überzogen, sie ist hellrot und besitzt eine spürbar grössere Steifheit als die Ausgangsträgerschicht.

Der Trägerschicht kann auch mittels anderer Metalle eine Leitfähigkeit verliehen werden, beispielsweise mittels Silber, Nickel, Blei, Kadmium und mit Legierungen. Im Anschluss io daran wird sie bei Raumtemperatur getrocknet und zum Elektroplattieren mit Nickel vorbereitet. Die kupferplattierte Kathode wird um ein Kunststoffrohr mit einem Aussen-durchmesser von etwa 100 mm (4 inch) herumgelegt und zusammengenäht, zusammengeheftet oder auf andere Weise 15 an der durch das Herumlegen gebildeten Naht verbunden. Dieses Kuoststoffrohr wird in ein galvanisches Nickelbad gelegt und bei einem Strom von 50 Ampere für die Dauer von einer Stunde vernickelt. Die Kathode wird aus dem Nickelbad entnommen und der in ihr steckende Kunststoffzylinder 20 herausgenommen. Die nun ungestützte Kathode wird in das Nickelbad zurückgelegt und für weitere zwei Stunden bei 50 Ampere vernickelt. Die Kathode 54 wird dann aus dem Nikkeibad entnommen, gewaschen und in einer trockenen Atmosphäre bei Lufttemperatur getrocknet. Schliesslich wird 2s ein Anodensack 59 aus Polypropylen über die Kathode gelegt, welcher zulässt, dass die die Goldionen enthaltende Lösung mit der Kathode 54 in Berührung gelangt, welche jedoch verhindert, dass das metallische Gold in die Lösung zurückkehrt.

30 Konzentrisch zur Kathode 54 ist eine Anode 60

angeordnet, die aus einem Innenzylinder 62 aus einem aufgespannten Titannetz besteht, das von einem Aussenzylinder aus einem mit Platin beschichteten Titannetz umschlossen und mit dem Innenzylinder 54 beispielsweise durch Punkt-35 schweissen verbunden ist. Der Innenzylinder 62 ist länger als der Aussenzylinder 64 und die gegenüberliegenden Enden des Innenzylinders 62 werden in Fassungen 66 und 68 aufgenommen, die an den Stirnwänden 46 bzw. 48 des Rückgewinnungselements 14, welches die Anode 60 trägt, ausgebildet 40 sind. Ferner ist an eine Titanplatte 70 eine Titan-Anschluss-öse 36 angeschweisst, um ein Ende der Anode 60 mit einem elektrisch leitenden Anschluss zu versehen. Die Titan-Anschlussöse 38 ist elektrisch leitend an ein Ende der Kathode 54 durch Schrauben 72 und 74 angeschlossen. Die 45 Anschlussösen 36 und 38 erstrecken sich durch Öffnungen 76 und 78 in der Stirnwand 48 des Rückgewinnungselements 14 hindurch, um sie an ihren herausragenden Enden mit den elektrischen Leitungen 32 und 34 zu verbinden. Die elektrische Leitung 32 ist an die Öse 36 der Anode 60 mittels einer so Titanschraube 80 angeklemmt, die durch ein Loch 81 hindurchgeführt ist, um die Öse 36 mit dem abisolierten Kupferende des Kabels 32 leitfähig zu verbinden. Die Kontaktfläche zwischen dem Kupfer und dem Titan muss mit einer Verschlussmasse abgedichtet werden, um das Kupferkabel vor 55 dem Auflösen zu bewahren, welches eintritt, wenn das Kupfer mit einer anionischen Lösung, wie dem Nachspülbad 12, in Berührung gelangt. Zum Anschluss an der Kathode 54 ist an einem Ende des Kabels 34 ein Kupferring ausgebildet, der mittels einer durch ein in der Öse 38 ausgebildetes Loch 60 83 hindurch geführten Titanschraube 82 an der Öse angeschraubt ist. Das Ende des Kabels ist isoliert (nicht dargestellt), um zu verhindern, dass sich Gold auf der Öse 38 oder am Ende des Kabels 34 abscheiden kann. Schliesslich sind die einlasseitige Stirnwand 46 und die auslasseitige Stirn-65 wand 48 mit der Gehäusewandung 44 des Rückgewinnungselements 14 mittels eines Schmelzklebers 86 dicht verbunden.

Von der beschriebenen und dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung lassen sich mannigfaltige

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Abwandlungen vornehmen. Beispielsweise kann das Rückge- einzige leitende Schicht für die Funktionsfähigkeit der winnungselement zur Wiedergewinnung anderer, in Lösung Kathode. Auch kann das Verfahren zur Herstellung der befindlicher Metalle, wie Silber, Kadmium und Quecksilber Kathode abgewandelt werden, ohne dass dadurch die vorteil-

Verwendung finden. Auch können verschiedene Arten von haften Eigenschaften verlorengehen. Das Rückgewinnungselektrisch nicht leitenden porösen Trägerschichten verwendet 5 element kann sowohl direkt in dem Behälter mit der das werden, um die Kathode und auch eine Vielzahl von leitfä- Metall enthaltenden Lösung als auch in einem getrennten higen Schichten herzustellen. Ferner genügt auch schon eine Rückgewinnungsbehälter verwendet werden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

648 063 PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur elektrolytischen Rückgewinnung von Metall aus einer in einem Behälter (10) befindlichen Lösung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (43) zum Zwecke des Einsetzens in den Behälter ( 10) mit einem Einlass (16) und einem Auslass (42), um eine Zirkulation der das rückzugewinnende Metall enthaltenden Lösung durch das Gehäuse zu ermöglichen, eine im Gehäuse gelagerte Anode (60), eine ebenfalls im Gehäuse untergebrachte Kathode (54), die eine Trägerschicht aus porösem, nicht leitenden Material und eine auf diese aufgebrachte elektrisch leitende Schicht umfasst, die eine für einen Elektrolyseprozess geeignete Dicke besitzt, in einem Abstand zur Anode, der das Durchströmen der Lösung zwischen Anode und Kathode gestattet, und an Anode und Kathode ausgebildete Anschlüsse zu deren Verbindung mit einer Gleichspannungsquelle, wobei die Lösung durch das Gehäuse hindurch in Umlauf gebracht werden kann, so dass sich Metall aus der Lösung an der Kathode absetzen und von ihr wiedergewonnen werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse, nicht leitende Material ein Schaumstoff ist und dass die leitende Schicht Kupfer enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere leitfähige Schicht aus einem Nickel und Kupfer enthaltenden Material besteht und dass die poröse nicht leitende Trägerschicht aus Schaumstoff ist.

4. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (43) in den die Lösung enthaltenden Behälter hineingesetzt wird, dass die Anode (60) und die Kathode (54) an eine Gleichspannungsquelle (26) angeschlossen werden und dass die Lösung in den Einlass (16) des Gehäuses (43) hinein-, durch das Gehäuse hindurch- und zu seinem Auslass herausgefördert wird,

damit sich in der Lösung befindliches Metall an der Kathode absetzen und von dort zurückgewonnen werden kann.

5. Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

Bereitstellen einer Trägerschicht aus porösem Schaumstoff, Ätzen dieser Trägerschicht zur Ausbildung von Poren an ihrer Oberfläche, Sensibilisieren der Trägerschicht für ein Aufnehmen eines Katalysators, Aktivieren der sensibilisierten Oberfläche der Trägerschicht ohne Verwendung von Edelmetallen durch ein Auftragen eines Katalysators auf diese Oberfläche und Auftragen einer Schicht aus leitfähigem Material auf die Oberfläche der Trägerschicht durch stromloses Galvanisieren zur Bildung einer Kathode mit einer zur elektrolytischen Rückgewinnung von Metallen aus der Lösung hinreichenden Leitfähigkeit.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Trägerschicht eine Kupferschicht durch stromloses Galvanisieren aufgetragen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Trägerschicht eine Kupferschicht durch stromloses Galvanisieren und auf diese eine Nickelschicht durch Elektroplattieren aufgebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die durch stromloses Galvanisieren aufgetragene Kupferschicht durch ein Eintauchen des Trägermaterials in eine Lösung gebildet wird, die hauptsächlich aus Kaliumnatrium-tartrat, dem Dinatriumsalz der Äthylendiamintetraessig-säure, Kupfersulfatkristallen, Natriumhydroxid, Natriumkarbonat und Formaldehyd sowie Wasser hergestellt ist.