DD216050A5

DD216050A5 - Elektrolytzelle zur gewinnung eines metalls aus einem erz oder konzentrat

Info

Publication number: DD216050A5
Application number: DD83257733A
Authority: DD
Inventors: Peter K Everett
Original assignee: Dextec Metallurg
Priority date: 1982-12-10
Filing date: 1983-12-09
Publication date: 1984-11-28
Also published as: FI843131A0; ES527917A0; CA1265095C; PL143445B1; DK163006C; FI843131A; MX171716B; DE3377585D1; IE55412B1; DK368684A; IT1169372B; ES8407116A1; OA07792A; IT8349467A0; ZW25783A1; IN161791B; DZ588A1; FI75874B; DK152990D0; CS266321B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrolytzelle zur Gewinnung eines Metalls aus einem Erz oder Konzentrat, die billig und lange haltbar ist, und einen hohen Wirkungsgrad besitzt. Die Anoden und Kathoden sind radial zueinander angeordnet und es sind Organe zum Erhitzen des Schlammes und/oder des Elektrolyten, zum Entfernen des Metalls von den Kathoden und zum Erzeugen eines Turbulenzflusses des Schlammes an der Oberflaeche wenigstens einer Anode vorgesehen.

Description

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Berlin, den .9, 5. 84 63 298 17

Elektrolytzelle zur Gewinnung eines Metalls aus einem Erz oder Konzentrat

Anwendungsgebiet der, Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf *eine Elektrolytzelle zur Gewinnung eines Metalls aus einem Erz oder Konzentrat.

- ·' · . · , '- ,./. ·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die elektrolytische Zelle ist von besonderer Bedeutung bei der Gewinnung von Kupfer aus kupferhaltigen -Erzen und Kon-" zehtraten, s* US-Patent 4 061 552, wie auch bei der Gewinnung VOn₁BIeI aus bleihaltigen Erzen und Konzentraten, s» US-Patente 4 148 698 und 4 381 225.

Bei diesen Prozessen liegen zwei unterschiedliche Feststoffkomponenten, nämlich-das metallhaltige Erz oder Konzentrat und das Metallendprodukt, vor» Um eine optimale Reaktion mit einer hohen Ausbeute zu erhalten, wurden früher Anode und Kathode dicht nebeneinander in paralleler Anordnung verwendet, s. z» B. das australische Patent 292 235, in dem besondere Beachtung der Konstruktion gegeben wurde, die gerade diese parallele Anordnung betraf.

Ferner ist es üblich, bei elektrolytischen Zellen Diaphragmataschen zu verwenden, welche die Kathode umgeben. Es werden häufig mehrere Diaphragmataschen verwendet, um den Schlamm von den Kathoden wegnehmen zu können, an denen sich das reine Metall absetzen soll» In der Anwendung dieser Zellen ergaben sich verschiedene Probleme:

1· Das Diaphragma setzte sich mit Partikeln voll, wenn hohe ι hydraulische Gradienten erforderlich waren» um eine

Gleichförmigkeit bezüglich der Bewegung des Schlamms zu '. 'erzielen,. . . ·' ; : ^{: Λ} '

2· Es ergaben sich Schwierigkeiten, gröSere Bereiche eines Tuches in einer parallelen Ebene ohne wellenförmige Verzerrungen zu halten* wobei diese Schwierigkeiten bei hohen hydraulischen Gradienten noch vergrößert wurden« In den meisten Fällen 1st es unerwünscht, wenn das Tuch in Kontakt mit den Elektroden tritt· _v

3« Die Bewegung am Boden der Zelle, um eine adäquate Vermischung des Minerals mit den übrigen Stoffen zwischen den Taschen aufrechtzuerhalten, erforderte zusätzliche

/ Energie· .·.. . '.-. ,' - ' ,

Folgende weitere Probleme bestanden:

Es ist schwierig* das Metallpulver zu entnehmen, wenn es von den Elektroden nach unten auf den Zellenboden oder in die Taschen fällt· Andererseits ist es schwierig und verursacht Kosten,'das Metall von den Elektroden abzustreifen, wenn dieses kräftig an den Elektroden haftet·

Um diese Probleme zu beseitigen, ist es bekannt, dem Elektroden Additive zuzusetzen, um das Entstehen von Dendriten an der Kathode zu verhindern» Weiterhin sind viele Versuche unternommen worden, um eine einfache und effektive Gewinnung des Metallpuders zu erreichen. Die parallele Anordnung erschwerte jedoch die Gewinnung· Insbesondere war es bisher

nicht möglich, ein zentrales System zum Auffangen bzw. Ent-"" nehmen der Materialien vorzusehen; dies galt insbesondere für Diaphragmazellen» Es waren dann stets komplizierte Leitungsführungen und Flutungstechniken erforderlich.

Ziel der Erfindung '

Ziel der Erfindung ist es, eine Elektrolytzelle zu schaffen _t : } bei der die erwähnten Schwierigkeiten nicht bestehen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es» eine Zelle zu schaffen, die billig ist, lange haltbar ist und einen großen Wirkungsgrad besitzt« Ferner soll sie Organe aufweisen, um die Produkte, z* 8» das Metallpulver, zu entfernen, entsprechend dem US-Patent 4 061 552 für Kupfer und den US-Patenten 4 148 698 und 4 381 225 für Blei,

Die Verfahren gemäß den US-Patenten 4 061 552, 4 148 698 ^f *» . und 4 381 225 und die entsprechenden Vorrichtungen zeich- \J nen sich dadurch aus, daß aus einem Schlamm, bestehend aus einem Mineral eines Metalls, wie es in Kupfer, Blei, Silber, Zink, Wistnuth, Gold, Nickel und Kobalt vorliegt, und aus dem Elektrolyt eines oder mehrerer der Metalle extrahiert wird (werden). Das System arbeitet bei Atmosphärendruck, Temperaturen, unterhalb des Siedepunktes des Elektrolytes und ohne exotische oder teuere Reagenzien oder Materialien und ohne sehr enge Toleranzen,

Diese obige Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

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daß die Anoden und Kathoden radial zueinander angeordnet sind, was beträchtliche Vorteile gegenüber der parallelen Elektro—. denanordnung bringt» Insbesondere ergibt sich für die erfindungsgemäßen Zellen ein außerordentlich hoher Wirkungsgrad, Hinzu kommt» daß durch die erfindungsgeraäße Anordnung eine zentrale Gewinnung der Metalle möglich ist, die wirkungsvoll und billig ist* '

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Die Erfindung bezieht sich also auf eine Elektrolytzelle zur Gewinnung eines Metalls aus einem Erz oder Konzentrat, bestehend aus einem Behalter zur Aufnahme eines Elektrolyten und des Erzes oder Konzentrates» vertikal angeordneten Elektroden und Organen zum Bewegen des Schlamms, die mechanisch , und/oder mit Druckgas arbeiten* Die Erfindung besteht darin, daß die Anoden und die Kathoden radial zueinander angeordnet sind* ; "' · . ' '

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß Organe zum Erhitzen des Schlammes und/oder des Elektrolyten wie auch Organe zum Entfernen des Metalls von den Kathoden vorgesehen sind· .

Ferner wird vorgeschlagen, daß Organe zum Erzeugen eines Türbulenzflusses des Schlammes an der Oberfläche wenigstens einer,Anode vorgesehen sind· Handelt es sich um einen Kupfer enthaltenden Schlamm, so ist es wünschenswert, diesen in einer Turbulenzbewegung in der Umgebung der Anöde zu halten* Ist der Schlamm bleihaltig, so ist es wünschenswert, die feststofffreie Lösung um die Anode herum in Turbulenz zu halten« Auf diese Weise wird der Polarisierungseffekt reduziert, der normalerweise an der Anodenoberfläche vorliegt. Bei den bekannten Verfahren mußten hohe hydrau-

lische Gradienten vorliegen. Im Gegensatz hierzu sind bei der erfindungsgeraäßen Zelle Leitflächen zwischen der Anode und Kathode vorgesehen. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Schlamm oder die feststofffreie Lösung konstant mit der Anodenoberfläche in Berührung kommt. Die Leitflächen können unabhängig von anderen Teilen angeordnet sein;, oder sie sind Teile der Außenfläche des Diaphragmas» wenn ein solches vorhanden ist. Ferner können auch Vorsprünge an der Anodenoberfläche zu dem gleichen Zweck vorgesehen sein» Umregelmäßig ausgebildete Anodenoberflächen vermeiden einen Laminarfluß des Schlammes im Bereich der Oberfläche und bewirken, daß frischer Schlamm zur Reaktion kommt*

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umgeben poröse Diaphragraataschen die Katoden, um den Schlamm von dem Metall zu trennen* Es ist bekannt, daß die Wirksamkeit der chemischen Reaktion reduziert ist» wenn die Diaphragmatasche gegen die Kathode fällt· Es ist demgemäß zweckmäßig, die Taschen durch mehrere vertikale Stützeleraen-

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te zu stützen, die sich auf der Innenseite der Taschen befinden, .3

Bei der erfindungsgemäßen Zelle fällt das Metall von der Kathode auf den Boden der Diaphragjnataschen, Um die Entfernung des Produktes zu erleichtern, ist der Boden der Taschen geneigt zu einem Zentrum hin, wo sich die Produkte ablagern. Vorzugsweise befindet sich dieses Zentrum im Zentrum aller Taschen. Die radiale Anordnung der Diaphragmataschen ermöglicht es, daß alle Taschen sich zu diesem Zentrum hin entleeren. Um die Konzentrierung des Produktes in einem Sammelpunkt weiter zu verbessern, ist es zweckmäßig» wenn auch

die Sammelstelle eine geneigte Oberfläche hat· Dadurch sammelt sich das Produkt in einem Punkt» von wo es entfernt werden kann« ^x

Die Taschen sind vorzugsweise an vertikalen Stützelementen befestigt, die "sich vorzugsweise auf den Innenseiten der Taschen befinden,

Wie bereits erwähnt^ wurde überraschenderweise gefunden» daß nicht eine parallele Orientierung der Anoden zu den Katho-· den erforderlich ist. Die radiale Anordnung der Anoden führt auch zu einem durchaus akzeptablen chemischen Wirkungsgrad, wobei das Entfernen der Produkte einfacher ist. Trotzdem kann eine parallele Ausbildung annäherungsweise erreicht werden, indem man keilförmig ausgebildete Anoden verwendet, wobei die Keil form/ sich in einer Querschnittsfläche dokumentiert. Es kann wenigstens eine Anode plattenförmig ausgebildet sein· Wenn jedoch Plattenanoden nicht erforderlich sind, dann können die Anoden auch aus vertikalen Stangen oder Rohren bestehen»

Die Kathoden können von beliebiger üblicher Form sein, Sie bestehen vorzugsweise aus mehreren vertikalen Stangen oder Rohren, An diesen Kathoden wird pulverförmiges Metall bei hohen Stromdichten erzeugt, wobei ein etwas höheres Kathodenpotential erforderlich ist als bei der Produktion mit einer Platte, Diese Oberspannung hilft, den Strom gleichförmig auf der Anödenplatte zu verteilen, wegen des sehr kleinen IR-Abfalls in dem Elektrolyten¹, verglichen mit dieser Oberspannung· Es muß allerdings dafür Sorge getragen werden, daß nicht größere Oendrite auf dem körnchenförmigen

Metall entstehen! die die Wirksamkeit der Gewinnung verschlechtern. Das kann durch Vibration der Kathode und/oder eine besondere Kathodenform erreicht werden, die das starke Wachsen vor dem Abfallen auf deta Boden der Diaphragtnatasche verhindern»

Demgemäß ist bei einer bevorzugten anderen Ausführungsform der Erfindung wenigstens eine der Kathoden folgendermaßen ausgebildet:

(a) Sie weist einen leitenden Bereich auf und

(b) sie weist eine nicht-leitende Schicht auf, die einen Teil des leitenden Elektrodenteils bedeckt* Die nichtleitende Schicht, kann eine perforierte Schrumpfröhre sein oder^ein Kunststoffnetz, was ebenfalls bei Wärmeeinwirkung schrumpft. Auf diese Weise ist es möglich, die Kathode mit einer Schrumpffolie oder einem Schrumpfnetz zu bedecken, und dann Hitze anzuwenden/ so daß die Folie bzw, das Netz sich auf die Kathode aufschrumpft. Das Produkt wächst dann nur an den freigelassenen Stellen und fällt in entsprechenden Formbildungen ab» wobei die größte Form bestimmt und dem Abpumpen des Produktes in Form eines Schlammes angepaßt werden kann· .

Gase können direkt oder über einen Gasverteiler eingeleitet werden. Auch können die Gase Sauerstoff enthalten, wie z, B. Luft, der zur Umwandlung der Erze oder Konzentrate in ein Metall erforderlich ist.

Ferner kann das Druckgas Wassergas, ζ« 8, Dampf, enthalten, so daß der Wasserdampf in dem Gas in etwa an dem-Punkt mit dem Elektrolyt in Gleichgewicht steht, wo das Gas vorliegt.

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Das Druckgas kann dem Schlamm mittels eines porösen Gasverteilers zugeleitet werden. Das Gas kann aber auch ,durch ein© offene Leitung zugeleitet werden,* die sich unterhalb eines Agitators, z. B. einer Radialflußturbine, befindet.

Als mechanisches Bewegungsorgan ist eine Radialturbine vorgesehen» .' ' · Es kann vorteilhaft sein, daß mindestens eine Kathode teilweise von feiner nicht-leitenden Bahn überdeckt ist» Diese nicht-leitende Bahn kann eine m"it Löchern versehene Schrumpffolie oder ein Schrumpf-Konststoffnetz sein.

Es kann zweckmäßig sein, daß wenigstens eine der Kathoden' einen .keilförmigen Querschnitt aufweist*

Im folgenden werden einige Konstruktionseinzelheiten erwähnt:

1. Der Tank kann aus Kunststoff und Faserglas bestehen. Er hat einen kreisförmigen Querschnitt, um Spannungen· an

ν Ecken zu vermeiden. Der Tank ist zweckmäßigerweise leicht konisch, so daß mehrere Tanks bequem zum Zwecke des Stapeins bzw, des Transports ineinander gesteckt werden können,

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2. Das Diaphragma kann aus üblichem Polypropylen bestehen, das vorzugsweise mit Filz- und .Webstoffschichten ver·^ sehen ist. Auf diese Weise wird eine Verspannung und eine Zerstörung der Maschen verhindert.

3* Die Diaphragmataschen werden durch einfache Rahmen aus

Metall, Faserglas, Kunststoff oder anderem Material gehalten* wobei wichtig ist, daß diese Rahmen leicht und stark sind· Es sind keine horizontalen Komponenten oberhalb der Bodenpartien vorhanden, so daß die Ablagerung des Metallproduktes auf den Boden oder die freie Zirkulation des Schlammes nicht behindert wird,

4» Anoden sollten aus Graphit bestehen und sollten sich wegen der kleinen Stromdichten nicht abnutzen· Die Oberfläche der Anoden ist zweckmäßigerweise mit. Ausnehmungen versehen oder sonstwie geformt, um die Oberfläche zu vergrößern und geneigte Flächenpartien zu schaffen , so daß der Kontakt zwischen Mineralpartikeln und den Elektroden vergrößert wird, aber das Absetzen des Materials oder die Zirkulation nicht behindert wird.

5* Die Kathoden bestehen üblicherweise aus Kupfer, Die sich absetzenden Metalle fallen von der Kathode ab oder wer-/ den von dieser abgeschüttelt und sammeln sich am Boden der Taschen, Falls notwendig, können die Kathoden periodisch geschüttelt werden, um das Ablösen der Metalle zu erleichtern·

6* Die Metalle werden bei Stromdichten abgelagert, die hoch genug sind, so daß anstelle von Schichten oder Platten an der Oberfläche der Elektroden sich dort Kristallite ablagern, die leicht lösbar sind»

7, Wenn das Metall, welches sich ablagert, ^zusammenwächst und in größeren Stücken abfällt, dann kann dies dadurch verhindert werden, daß man die Oberfläche der Elektrode

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durch nichtleitende, gitterartige Schichten abdeckt. Eine übliche Methode, das zu erreichen, besteht, wie oben er-• wähnt, darin, daß man die Elektrodenstangen oder -röhren mit einer perforierten Schrumpffolie oder einem-Schrumpf-

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netz überzieht*

8* Für solche Mineralienoder Metalle* die ein Sauerstoff enthaltendes Gas als Reagenzraittel benötigen, ist der Kontakt des Schlammes mit der Elektrode im allgemeinen' notwendig« In diesen Fällen ermöglicht das Sauerstoff enthaltende Gas (im allgemeinen, aber nicht notwendigerweise, Luft) die folgenden Funktionen in einer sehr ökonomischen Art und Weise:

a) die feinen Gasblasen mischen sich gleichmäßig und innig mit dem Schlamm, so daß eine gleichförmige Reaktion des Gases, des Schlammes und des Sauerstoffes

an der Elektrodenoberfläche erfolgt* Eine sehr hohe _ Wirksamkeit des SauerstoffVerbrauches bei Anwendung

von Luft wurde erreicht (z_# B, 50 %) _t ' , , ·. ' * .>- .·

b) Das Gas führt zu einer gleichmäßigen und wirkungsvollen Schlammsuspension und einer gleichförmigen Turbulenz in dem Schlamm, einer Vergrößerung der Energieausnutzung und einer Verhinderung -starker oder ungleichmäßiger Turbulenzen, die die Diaphragmataschen zerstören könnten.

c) Die Gasblasen bewegen sich parallel zu den Seitenflächen der Diaphragmataschen, umfluten deren Oberfläche und helfen, ein Verstopfen der Taschen durch

den Schlamm zu verhindern«

d) Die Gasblasen in dem Schlammraum helfen» die spezifische Schwere des Schlammes zu egalisieren. Gleiches gilt für den Elektrolyten· Der Schlamm auf der anderen Seite des Diaphragmas wird aber unbeeinflußt gelassen* Auf diese Weise kann ein unerwünschter Druck quer zu den Taschenwänden vermieden werden»

9· Das Gas wird in den Raum unterhalb der Kathodentaschen mittels eines Rohres oder mehrerer Rohre eingeführt, die unabhängig von der Welle des Rührwerks sind oder in der Mitte derselben angeordnet sind* Diese Rohre können porös sein und mit einem porösen Stoffgespinst o. dgl* überzogen sein* Die Gasblasen bewirken eine gleichförmige Turbulenz zwischen den Taschen und um die Anoden her-

10. Bei solchen Mineralien und Metallen* bei denen ein Sauerstoff enthaltendes Gas nicht erforderlich ist, muß der Schlamm nicht mit den Anoden Kontakt haben. In diesen Fällen kann die Zelle tiefer ausgebildet sein* wobei der Schlamm aus Erz oder Konzentrat in dem Raum unterhalb der Taschen gerührt wird» um eine vollständige Vermischung und einen Kontakt mit dem Elektrolyten zu erhalten, Eine Turbulenz des Anolyts hat den Vorteil, daß gelöstes Material jenseits der Anoden in einem ausreichenden Maße abtransportiert wird* Es kann ein anderes Gas, z. B. Stickstoff, verwendet werden, um eine gleichförmige Bewegung des Schlammes oder des Elektrolyten zu erzielen, ,

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AusfOhrunqsbeispiel

Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen anhand der Zeichnung in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden* Es zeigen:

Fig» 1: in Perspektive die Oberseite einer erfindungsgemäßen Zelle; *

Fig* 2: einen Teil eines Querschnittes durch die Zelle;

Fig, 3: einen Längsschnitt durch die Zelle;

Fig« 4: eine Seitenansicht einer Elektrode, die beschichtet, ist ;

Figi 5: einen Teil eines Querschnittes durch eine andere Ausführungsform der Zelle;

Fig* 6: Turbulenzorgane in Perspektive und

-Fig» 7: eine Seitenansicht der Turbulenzorgane gemäß ' ..,: Fig. 6,. .. ' . '-· .

In Fig, 1 ist die Oberseite einer Zelle 1 dargestellt» Sie ist mit einem Deckel 2 versehen, durch den Kathoden 3 hindurchragen» Diese erstrecken sich in Achsrichtung und radial innerhalb der Zelle, Oberhalb des Deckels 2 sind die Kathoden 3 mit nach pben ragenden Verbindungselementen 4 versehen, die auf einem Kreis liegen. Eine kreisförmige Sammel-

schiene (nicht dargestellt) ist mit den Verbindungselementen 4 verbunden. Ober die Sammelschiene und die Verbindungselemente 4 wird den Kathoden 3 Energie zugeführt» Zwischen den ·· Kathoden 3 befinden sich Anoden 5 (s· Fig» 3), die ebenfalls den Deckel 2 durchlaufen und an Haltern 6 befestigt sind· Die Befestigung kann mittels üblicher Mittel» z, B, Bolzen oder Stifte» erfolgen* Die Halter 6 verlaufen radial und sind mit einer kreisförmigen Sammelschiene 7 verbunden, über die sie die Energie erhalten, .

Die Fig, 2 zeigt die typische Anordnung der Anoden 5 und Kathoden 3 in der Zelle 1» Die Kathoden 3 können von üblicher Gestalt sein» Sie weisen, wie dargestellt, mehrere Stangen auf, die von einer Diaphragmatasche 8 umgeben sind» Diese Taschen 8 dienen dazu, den Schlämm, der behandelt wird, von den Metallionen zu trennen. Obwohl die Anoden 5 und Kathoden 3 nicht exakt parallel zueinander sind, wird dadurch nicht die chemische Wirksamkeit des Systems nachteilig beeinflußt» Wenn es jedoch erwünscht sein sollte, eine Anordnung vorzusehen, bei der die Platten parallel sind, müßten die Anoden keilförmig gestaltet sein. Fig» 5 zeigt eine solche Ausbildung, bei der die Oberflächen der Anoden 9 im wesentlichen parallel zu den Kathoden 3 verlaufen»

Aus Fig. 3 ergibt sich das Sammelsystem der Zelle 1, Auf Grund der radialen Anordnung der Kathoden 3 innerhalb der Diaphragmataschen 8 können diese'mit einem zentralen Sammelbehälter IO verbunden sein. Die Taschen 8 haben einen Boden 11, der zu dem Behälter 10 hin schräg nach unten verläuft, Die Metallstücke, welche auf den 8oden *ll fallen, bewegen sich auf Grund der Schwerkraft oder einer Vibration in den

Behälter 10* Das System wird über eine Welle 16 durch einen Motor 25 in Vibrationen versetzt· Die Welle 16 sitzt in einen» Rohr 22» das mit einem zentralen Rohr 17 verbunden ist und in Lagern 23 gelagert ist, die einen Abstand voneinander haben. Ein Exzenterglied 24 sitzt auf der Welle 16 zwischen den Lagern 23 und bewirkt eine schlagende Bewegung der Welle 16, die zu den notwendigen Vibrationen führt« Innerhalb des Behälters 10 befindet sich eine schräg verlaufende Fläche 12» »die dafür sorgt» daß alle einfallenden Metallpartikel zu einer Sammelleitung 13gelangen» Die Metallteile werden als Schlamm zusammen mit Elektrolyt herausgepumpt und zu einer Trennstation gefördert. Dort wird der Elektrolyt abgesondert und in die Zelle 1 zurückgepumpt·

Im Zentrum der Zelle 1sitzt ein Propeller 14, der über eine Welle 15 mit einem nicht dargestellten Motor verbunden ist, Dieser Propeller verteilt Mineral und Elektrolyt derart, daß der Schlamm gegebenenfalls die Anoden 5 trifft» Neben dem Propeller 14 wird Gas eingeleitet^ wenn eine Oxydation erforderlich ist» Zweckmäßig ist eine konstante Turbulenzbewegung des Schlammes gegen die Anodenoberfläche notwendig· Der Propeller 14, der eine Aufwärtsbewegung des Schlammes bewirkt* kann ohne beträchtliche Zusatzenergie nicht die gewünschte Bewegung zwischen dem Diaphragma 8 und der Anode hervorrufen» Deshalb sind (s, die Fig, 6 und 7) Organe 18 , vorgesehen,, die die Turbulenz unterstützen, indem sie den aufsteigenden Schlamm gegen die Anodenflächen umleiten. Diese sind im vorliegenden Fall als unabhängige Leitflächen dargestellt; es ist jedoch auch möglich, daß die erforderliche Turbulenz durch Leitflächen erzeugt wird, die an der Diaphragmatäsche oder an der Anode 8 sitzen, So würde es gege-

benenfalls auch ausreichen, wenn die Anode 8 mit einer unregelmäßigen Oberfläche·, z. B, Vorsprüngen, versehen ist. Das Gleiche würde erreicht werden j indem man die laminare Schicht, die an die Anodenoberfläche angrenzt^ unterbricht, was zu einer Polarisation führen kann.

Fig» 4 zeigt die Oberfläche von Elektroden für die Ablagerung eines Produktes derart, daß sich dieses leicht ablösen läßt. Eine leitende Elektrode 19 ist teilweise von einer - nicht-leitenden Schicht 20 bedeckt.* die es ermöglicht, daß sich Material nur in gewissen Bereichen 21 der Elektrode 19 ablagert. Eine besonders sinnvolle Methode, um das zu erreichen, besteht darin, daß man ein Rohr, das die Elektrode darstellt, mit einer perforierten S_chrumpfkunststoff röhre oder einem Kunststoffnetz umgibt. Die Plastikröhre oder das Plastiknetz wird dann erhitzt und schrumpf sich infolgedessen auf der Elektrode fest. Das hat zur Folge, daß das Material, welches von der Elektrode wegwächst, kleine einzelne Körper bildet, die leicht von der Elektrode abgelöst werden können (manchmal ist hierzu eine periodische Vibration der Elektrode erforderlich). Dieses Material kann dann abgepumpt werden. :

Das Bisherige beschreibt die mechanischen Vorteile der erfindungsgemäßen Zelle» Im folgenden Werden die chemischen Vorteile dieser Zelle dargelegt.

Beispiel " : ;; -^- · . ^v

40 kg eines Kupferkonzentrates mit 2Z% Kupfer und 23,2 % Eisen wurden in eine Zelle gegeben, wie sie im Zusammenhang

mit der Zeichnung beschrieben worden ist und die 1.500 1 Elektrolyt enthielt« Letzterer besteht aus 35 gpl = g pro Liter Kupfer (vollständig ionisiertes Kupfer), 6,4 gpl Kupferverbindungen bzw, -ionen und 0*5 gpl Eisen, Die Mischung wurde durchlüftet» und zwar in der Weise, daß 135 1 Luft pro Minute durchgeleitet wurden. Außerdem wurde ein Strom von 700 Ampere bei einer Spannung von 1,0 V hindurchgeschickt» Die Kathoden wurden alle 15 bis 30 Minuten leicht angeschlagen» Dem Fiberglasrahmeh wurde eine schwache Vibration gegeben, so daß der Kupferpuder an den Armen nach unten auf den schräg verlaufenden Boden des zentralen Behälters wandern konnte» Vom untersten Punkt des Behälters wurde aer Kupferpuder in Schlammfortn abgezogen, und zwar durch ein vertikales Rohr und gelangte dann in eine Absetzkammer, wo der Kupferpuder sich von dem Elektrolyten trennte« Letzteres wurde dann mittels einer Zentrifugalpumpe in die Zelle zurückgepumpt» Der pH-Wert der Mischung in dem Anodenflüssigkeitsraum, lag während des Tests zwischen 2,2 und 3,0 und konnte leicht variiert werden, indem man die Luft, die,in die Zelle hineingeleitet wurde, entsprechend veränderte. ^s Eine Reduzierung der Luftmenge verringerte den pH-VVert auf 2,0 bis .2,5', einen Bereich, der bevorzugt war» Nach 10 Stunden wurden die Luf.t" und der elektrische Strom abgeschaltet. Der- Schlamm wurde gefiltert und der Filtsrkuchen gewaschen und getrocknet. Der Filterkuchen enthielt, wie eine Analyse ergab', 0,8 % Kupfer und 24 % Eisen. Das ist eine Gewinnung von 97 % des Kupfers aus dem Mineral, wobei 0,75 kWh pro Kilo produziertes Kupfer verbraucht wurden» Der Schwefel in dem Chalkopyrit'konzentrat war fast vollständig in die elementare Form überführt worden. Das Eisen war in ein Oxyd umgewandelt worden und blieb fast vollständig in dem Rück-

• - 17 -

Stande Dieses Beispiel zeigt* daß in einem einzigen Schritt Kupfer aus einem Konzentrat in eine sehr reine Form umgewandelt werden kann. Ferner kann auf diese Weise elementarer Schwefel erzeugt werden, so daß die atmosphärische Verschmutzung durch Schwefeldioxyd vermieden wird* Außerdem ist nur wenig,Energie bei Atmosphärendruck und normalen Temperaturen erforderlich.

Claims

Erfindunqsanspruch

1. Elektrolytzelle zur Gewinnung öines Metalls aus einem Erz oder Konzentrat, bestehend aus einem Behälter zur Aufnahme eines Elektrolyten und des Erzes oder Konzentrates, vertikal angeordneten Elektroden und Organen zum Bewegen des Schlammes» die mechanisch und/oder mit Druckgas arbeiten, gekennzeichnet dadurch, daß die Anoden (5) und die Kathoden (3) radial zueinander angeordnet sind, /

2» Zelle nach Punkt 1, gekennzeichnet durch Organe zum Erhitzen des Schlammes und/oder des Elektrolyten.

3. Zelle nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet durch Organe zum Entfernen des Metalls von den Kathoden,

4» Zelle nach einem der Punkte 1 bis 3, gekennzeichne durch Organe (18) zum Erzeugen eines Turbulenzflusses des Schlammes an der Oberfläche wenigstens einer Anode (5)«

5# Zelle nach Punkt 4, gekennzeichnet durch Leitflächen (18)

$

zwischen den Anoden (5) und Kathoden (3).

6» Zelle nach Punkt 4, gekennzeichnet durch Vorsprünge auf

der Fläche« : " ' ''' '

7« Zelle nach einem der Punkte 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß Diaphragmataschen (8) die Kathoden (3) umgeben und diese von dem Anodenschlamm trennen,

,8. Zelle nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß der Bo-

den (11) der Taschen (8) zu einem zentralen Sammler (10) hin geneigt ist.

9. Zelle nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß der Sammler (12) eine geneigte Fläche (12) aufweist, auf der sich das von den Taschen (8) kommende Material zu einem Organ (13) hin bewegt, das das Material entfernt,

10. Zelle nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Taschen (8) an vertikalen Stützelementen befestigt sind, die sich vorzugsweise auf den Innenseiten der Taschen (8) befinden»

11. Zelle nach einem der Punkte 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens eine der Anoden (9) einen keilförmigen Querschnitt aufweist.

12. Zelle nach einem der Punkte 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens eine der Anoden plattenförmig aus-, gebildet ist.

13. Zelle nafch einem der Punkte 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens eine Anode aus mehreren vertikalen Stangen oder Rohren besteht.

14. Zelle nach einem der Punkte 1 bis 13, gekennzeichnet "dadurch, daß wenigstens eine der Kathoden aus mehreren vertikalen Stangen oder-Rohren besteht,

15. Zelle nach einem der Punkte 1 bis 14, gekennzeichnet dadurch, daß das Gas unmittelbar und/oder über minde-

stens einen Gasverteiler eingeleitet wird»

16, Zelle nach einem der Punkte 1 bis 15, gekennzeichnet dadurch» daß das unter Druck stehende Gas Sauerstoff enthalt, der überall in die. Zelle oder nur in die Anodenräume geleitet wird, .

17, Zelle nach einem der Punkte 1 bis, 16» gekennzeichnet dadurch, daß das unter Druck stehende Gas zusätzlich Wasserdampf enthält, so daß der Wasserdampf in dem Gas fast im Gleichgewicht steht mit dem Elektrolyt in den Bereichen, y^o das Gas zugeführt wipd»

18, Zelle nach einem der Punkte 1 bis 17, gekennzeichnet dadurch» daß das Gas über einen porösen Gasverteiler dem Schlamm zugeführt wird, „

19* Zelle nach einem der Punkte 1 bis 18, gekennzeichnet durch eine Radial-Turbine als mechanisches Bewegungsorgan, , '.- : ,

20· Zelle nach einem der Punkte 1 bis 19, gekennzeichnet dadurch,, daß mindestens eine Kathode (19) teilweise von einer nicht-leitenden Bahn (20) überdeckt ist,

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21, Zelle nach Punkt 20» gekennzeichnet dadurch, daß die nicht-leitende^ahn eine mit Löchern (21) versehene Schrumpffolie oder ein Schrumpfkunststoffnetz ist,

22, Zelle nach einem der Punkte 1 bis 21, gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens eine der Kathoden einen keilförmigen Querschnitt aufweist,

flier2u_ii._Seifen Zeichnungen