DE1809728A1

DE1809728A1 - Steuereinrichtung

Info

Publication number: DE1809728A1
Application number: DE19681809728
Authority: DE
Inventors: Snook Peter Bonnard; Snyder Omar Eldridge
Original assignee: W B SNOOK Manufacturing CO Inc
Current assignee: W B SNOOK Manufacturing CO Inc
Priority date: 1968-02-23
Filing date: 1968-11-19
Publication date: 1969-08-28
Also published as: US3551318A; JPS4825291B1; GB1167689A

Description

W.B. Snook Manufacturing Co., Inc»
751 Loma verde Avenue
Palo Alto, California

Steuereinrichtung

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für Anlagen zur Wiedergewinnung von metallischem Silber aus lösungen, welche Silber!onen enthalten.

Lösungen, die Silberionen enthalten, fallen als Nebenprodukte vor allem bei Behandlungsfltissigkeiten an, die als Bäder in der Fotografie und bei Röntgenverfahren verwendet werden. Wenn man das in der Lösung enthaltene Silber nicht in metallischer Form wiedergewinnt, wurden beachtliche Werte ohne wirtschaftlichen Gegenwert verloren gehen. Man ist daher allgemein dazu übergegangen, das Silber aus Flüssigkeiten dieser Art wiederzugewinnen.

Wiedergewinnungsverfahren dieser Art müssen genau gesteuert und überwacht werden, und sie müssen unterbrochen werden, bevor unerwünschte Nebenreaktionen beginnen. Bei einem in der USA-Patentschrift 2 110 930 beschriebenen Verfahren wurde die Wiedergewinnung dadurch überwacht, daß eine unabhängige Messung der Kathoden-Anoden-Spannung durchgeführt wurde, um die kritische Spannung zu ermitteln, bei der die unerwünschten Nebenreaktionen beginnen» Die Kathoden-Anoden-Spannung wurde dabei kontinuierlich während des Verfahrens überwacht. Sobald die Spannung den vorgegebenen kritischen Wert erreichte, betätigte eine Kontrollperson von Hand einen Schalter, durch den der Strom zum Niederschlagen des Silbers unterbrochen wurde.

Diese bekannte Verfahrensweise hat eine Reihe von Nachteilen. Ein besonderer Nachteil ist, daß eine Bedienungsperson zur Verfügung stehen muß, um die kritische Spannung kontinuierlich zu überwachen. Ein weiterer Nachteil ist, daß die manuelle Kontrolle der Anlage entweder vollständig eingeschaltet oder vollständig abgeschaltet sein mußte. Sobald man sich der kritischen

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Spannung nähert, muß die Bedienungsperson entscheiden, ob die Anlage eingeschaltet "bleiben soll, oder ob abzuschalten ist. Wenn man sie zu lange eingeschaltet läßt, treten unerwünschte Nebenreaktionen auf. Wenn man dagegen zu früh abschaltet, besteht die Möglichkeit; daß eine beträchtliche Menge wertvollen Silbers verlorengeht;

Eine wesentlich zweckmäßigere lösung wäre, die Anlage so zu gestalten, daß der zum Niederschlagen verwendete Strom selbsttätig durch die Konzentration der Silberionen in der Lösung gesteuert oder geregelt wird. Bei einer solchen Anlage würde die Reaktion zum Niederschlagen des Silbers verlangsamt, jedoch nicht vollständig unterbrochen, wenn man sich dem kritischen Wert nähert. Wenn dann der kritische Punkt schließlich erreicht wird, also unmittelbar am Ende der Reaktion, wird der Vorgang des Niederschlagens vollständig unterbrochen=* Bei den bisher bekannten Einrichtungen, bei denen die Kathoden-Anoden-Spannung als Kenngröße für die Beendigung der Reaktion benutzt wird, ist jedoch eine solche Steuer- bzw* Regelmöglichkeit nicht gegeben*

Die Erfindung beruht also auf dem Gedanken, daß der zum Niederschlagen verwendete Strom nach und nach verringert bzw. abgeschaltet wird, wenn man sich der kritischen Silberkonzentration nähert* Erfindungsgemäß ist dabei außerdem vorgesehen, daß die in dem System gemessene Spannung nicht die Kathode-Anode-Spannung ist, wie es bei den bisher bekannten Einrichtungen vorgesehen war, sondern eine unabhängige Spannung₉ welche im wesentlichen nur von der SiIberionen-Konzentration abhängt* Eine erfindungsgemäß vorgesehene elektrolytisehe Meßzelle ist dabei so angeordnet, daß sie im wesentlichen unabhängig ist von der Spannung an der Kathode oder der Anode der zum Niederschlagen verwendeten Anlage.

Gegenstand der Erfindung ist eine selbsttätige Steuereinrichtung für Anlagen aur Wiedergewinnung von metallischem Silber aus einer lösung, welche Silberionen enthält, dureh Niederschlagen des Silbers auf einer Kathode₍ und erfindungsgemäß ist dabei eine elektrolytische Überwachungszelle vorgesehen, welche sich in der Lösung befindet und mit einer Einrichtung zum Steuern des mm. Niederschlagen verwendeten Stromes verbanden ist, welche diesen

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BAE) ORfGJNAL

Strom umgekehrt proportional der Ausgangs spannung der ändert, wobei die Änderungen des zum Niederschlagen verwendeten Stromes im wesentlichen unabhängig von der Spannung zwischen der Zelle und der Kathode bzw. der Anode der zum Niederschlagen verwendeten Einrichtung sind.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine elektrolytisehe Zelle, welche wenigstens zum Teil in der lösung bleiben kann und der era Ausgangsklemmen eine Ausgangs spannung liefern, welche von der Konzentration der Silberionen in der lösung abhängig ist, jedoch im wesentlichen unabhängig ist von der Spannung zwischen dar Zelle und der Anode und/oder Kathode oder der Anoden-Kathoden-Spannung selbst, durch eine Steuerung für den zum Niederschlagen verwendeten Strom, welche die Amplitude dieses Stromes zwischen Kathode und Anode umgekehrt proportional der Höhe der Eingangsspannung ändert, und durch eine Schaltung, welche die Ausgangsklemmen der Zelle mit dem Eingang der Steuerung des zum Niederschlagen verwendeten Stromes derart verbindet, daß die Amplitude dieses Stromes umgekehrt proportional der Ausgangsspannung der Zelle geändert wird, wobei die Änderungen im wesentlichen unabhängig von der Spannung zwischen der Zelle und der Kathode und/oder der Anode der Anlage sind, so daß eine möglichst hohe Silbermenge niedergeschlagen wird, ohne daß sich unerwünschte Nebenreaktionen störend auswirken.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben» . .

Fig. 1 zeigt teils in Blockdarstellung und teils anschaulisch eine Anlage zur Wiedergewinnung von Silber mit einer selbsttätigen Steuereinrichtung gemäß der Erfindung.

Pig. 2 zeigt schematisch ein Schaltbild der selbsttätigen Steuereinrichtung gemäß der Erfindung.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, befindet sich eine Lösung 10, welche Silberionen enthält, in einem Behälter 11. In dem Behälter 11 ist eine hängende Kathode 12 vorzugsweise drehbar untergebracht, und in dem Behälter befindet sich ausserdem eine hängende Anode 13. Eine Anlage dieser Art ist beispielsweise in der USA-Patentschrift 2 791 555 beschrieben. In der Regel wird die Kathode 12

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aus korrosionsbeständigem Stahl bestehen und mit Silber überzogen sein, während die Anode 13 eine Kohleanode ist. Anode und Kathode sind elektrisch mit einer Stromquelle 14 verbunden, welche den zum Niederschlagen verwendeten Strom für die Anlage liefert. Die Steuereinrichtung gemäß der Erfindung hat die Aufgabe, den Betrag des zum niederschlagen verwendeten Stromes (zwischen Kathode und Anode), welcher von der Stromquelle 14 geliefert wird, in geeigneter Weise zu ändern·

Die Steuereinrichtung gemäß der Erfindung weist eine elektrolytische Seile 15 auf, welche eine vorzugsweise aus Kohle bestehende Anode 16 und eine Silberkathode 11 enthält;. Diese elektrolytisehe Zelle kann wenigstens teilweise (das Ende mit der Kathode 17) in der Lösung 10 untergebracht werden, und sie liefert eine Ausgangsspannung, welche von der Konzentration der Lösungskomponenten abhängig ist, hauptsächlich von der Konzentration der Silberiqneni Diese Ausgangsspannung ist jedoch im wesentlichen unabhängig von der Spannung zwischen der Zelle 15 und Kathode 12 oder Anode 13 in der Lösung 10, und auch unabhängig von der Spannung, welche zwlsohen Kathode 12 und Anode 13 besteht. Zwei Verbindungsleitungen 18 und 19, vorzugsweise Drähte, sind aus der Zielle 15 herausgeführt; Leitung 18 ist mit Anode 16 und Leitung 19 mit Kathode 17/ verbunden» Die Leitungen 18 und 19 sind über einen Verstärker 20 mit der Einrichtung zur Steuerung des zum Niederschlagen verwendeten Stromes gemäß der Erfindung verbunden« Diese Steuereinrichtung für den zum Niederschlagen verwendeten Strom enthält eine mit Phasenregler versehene Span— nungsquelle 21 und eine Spannungsquelle 14 für den zum Niederschlagen verwendeten Strom. Der Verstärker 20 kann ein Gleichstromverstärker Üblicher Bauart sein, welcher beispielsweise mit einer 24-Volt—Spannungsquelle zusammenarbeitet. Eine solche Spannungsquelle ist in Pig. i unter dem Bezugszeichen 22 dargestellt. Die Spannungsquelle 22 liefert auch die Spannung für die Phasenregler-Spannungsquelle 21♦ Die Spannungsquelle 14 für den zum Niederschlagen verwendeten Strom ist dagegen über Leitungen 23 und 24 mit einer 117-Volt-Wechselstromleitung verbunden* Die gleiche Leitungsspannung liegt auch über Leitungen 25 und 26 an Spannungsquelle 22 an. Außerdem ist die Leitungsspannung synchronisiert mit der;. Phasenregler-Spannungsquelle.

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Die Phasenregler-Spannungsquelle 21 ist mit der Spannungsquelle 14 zur Erzeugung des zum Niederschlagen, verwendeten Stromes über leitungen 27 und 28 verbunden. Einzelheiten der Phasenregler-Spannungsquelle sind aue der schematischen Darstellung gemäß flg. 2 zu erkennen.

Der Ausgang des Verstärkers 20 (Pig. 1) ist mit den Eingangsklemmen 29 und 30 der Phasenregler-Spannungsquelle 21 verbunden. Der Verstärker 20 ist ein ümkehrverstärker, so daß ein Anwachsen der von der elektrolytischen Zelle 15 (Pig. i} gelieferten Spannung zu einem verstärkten Absinken der Spannung über den Klemmen 29 und 30 der Phasenregler-Spannungsquelle 21 führt. Die Eingangsspannung an den Klemmen 29 und 30 lädt einen Kondensator auf, und der Ladevorgang hängt ab von der Höhe der Spannung. Der Kondensator 31"#ird geladen, bis ein so hoher Wert erreicht ist, daß ein Durohbr&ch bei einem Unijunction—Transistor 32 eintritt, "Wenn der Eingangswert der Spannung bei den Klemmen 29 und 30 höher ist, ist die 2£eit zum Laden des Kondensators 31 bis zur Durchbruchsspannung des Transistors 32 kürzer· Normalerweise tritt am Unijunction-Transistors der Durohbruch ein, wenn die Spannung über dem Kondensator 31 un gefähr 75 1· der Spannung über den Klemmen 33 und 34 des Transistors erreicht.

Wenn beim Transistor 32 der Durchbruch eintritt, wird Kondensator 31 über Klemmen 35 und 33 des Unijunction-Transistors entladen, so daß ein Impuls von Klemme 35 zur Klemme 33 über einen Transformator 36 auftritt. Dieser Impuls erscheint auch auf der Sekundärseite des Transformators 36 und dementsprechend über dem Gate-Kathode-Kreie einer Vierschioht-Schalt-Diode (silicon controlled rectifier - SCR) 37» so daß die Vierschioht-Sehalt-Diode für den restliohen Teil der Halbwelle der Wechselspannung auf der Leitung auf "Ein" geschaltet wird, und es findet bei jeder nachfolgenden Halbwelle eine entsprechende Wiederholung statt. Der Teil der Halbwelle, während dessen die Viersohicht-Sohalt-Diode 37 auf "Ein¹¹ geschaltet ist, ist proportional der Eingangs spannung über, den Klemmen 29 und 30. Je höher die Spannung über den Klemmen 29 und 30 ist, um so schneller wird Kondensator 31 geladen und um so früher findet der Durchbruoh. bei Transistor 32 statt; um so länger ist dementsprechend der Teil der Halbwelle der leitungsspannung, der von der Viersohioht-

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Schalt-Diode 37 eingeschaltet wird. Da der Verstärker 20 (Pig.1). ein Umkehrverstärker ist, stellen sich höhere Spannungen über den Klemmen 29 und 30 ein, wenn eine entsprechend niedrigere Ausgangsspannung von Zelle 15 (5¹Ig. 1) geliefert wird. Je niedriger also die Ausgangsspannung aus Zelle 15 ist, um so größer ist der Teil der Halbwelle der Leitungsspannung, während dessen die Tierschi cht-Schalt-Di ode 37 eingeschaltet ist, um so länger ist der Teil, der· Halbwelle, während dessen die Spannungsquelle 14 Strom an die Anlage zur Wiedergewinnung des Silbers liefert, und dementsprechend höher ist der Wert des Stromes, welcher von Spannungsquelle 14 geliefert wird»

dagegen die Reaktion zum Niederschlagen deii Silbers ihrem Ende entgegengeht, steigt die Ausgangsspannung d.sr Zelle 15 an. .Dementsprechend wird eine niedrigere Spannung van dem Umkehrverstarker 20 (Pig. 1} an den Eingangsklemmen 29; und 30 der Phasenregler-Spannungsquelle 21 auftreten. Diese niedrigere Spannung führt zu einer langsameren Aufladung de.j Kondensators und zu einer Verzögerung des Durchbruchs am Transistor 32. Bei späterem Durchbruch schaltet die Tiers chicht-Scheilt-Diode 37 später auf "Ein", und sie ist dementsprechend nuxr für die Dauer eines geringeren Teiles der Halbwelle eingeschaltet, Dementsprechend wird weniger Niederschlagstrom von der Stromquelle zur Silbergewinnungsanlage geliefert.

Wenn schließlich die Zellenspannung der Zelle 15 li'Fig. 1) auf einen bestimmten Wert ansteigt und die Eingangsspsiuinung über den Klemmen 29 und 30. einen vorgegebenen niedrigen Wervt erreicht, wird der Kondensator 31 nioht mehr auf einen solch)en Wert aufgeladen, daß ein Durchbruch am Transistor 32 auftreiben kann. In diesem Punkt wird die Vierschicht-Schalt-Diode 37 naicht mehr auf "Ein" gestellt, und die Spannungsversorgung für dein Niederschlagstrom bleibt abgeschaltet.

Im Zusammenhang mit der Erfindung ist es von besond ar er Bedeutung, daß die Steuereinrichtung eine sehr empfindliche Messung der änderungen der Spannung der Zelle 15 ermöglicht ,j, und daß die Steuereinrichtung entsprechend feinfühlig reagiert., tfenn der Torgang des Niederschlagena über den vorgegebenen kriti sehen Wert hinaus fortgesetzt wird, treten viele unerwünschte Niebenreaktio-

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nen auf. Insbesondere tritt eine Reduktionsreaktion auf, welche die in der Lösung normalerweise vorhandenen Thiosulfat-Ionen zu Sulfiden reduziert. Diese Sulfide stören die Zusammensetzung der Lösung, und es werden feste Silbersulfldbestandteile niedergeschlagen. Ein solcher Silbersulfidniederschlag ist nicht nur eine sehr unerwünschte Verunreinigung, welche eine dauernde Reinigung erfordert, sondern das Silber in dem Silbersulfidniederschlag kann auch nicht mehr wiedergewonnen werden und ist daher· für alle praktischen Zwecke verloren.

Wenn andererseits die Anlage zu früh abgeschaltet wird, also bevor im wesentlichen alles Silber in der Lösung auf der Kathode niedergeschlagen .1st, geht das noch nicht gewonnene Silber in der Lösung verlorien·. Die Einrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht die Wiedergewinnung von Silber bei höchstmöglicher. Geschwindigkeit, wenn die Silberkonzentration hoch ist;- während einer verhältnismäßig kurzen Zeit wird dann die Geschwindigkeit auf einen mittleiren Wert herabgesetzt, wenn die Silberkonzentra— tion absinkt, und schließlich wird der sum Niederschlagen verwendete Strom vollständig abgeschaltet, und zwar unmittelbar vor demjenigen Punkt , in dem unerwünschte Nebenreaktionen auftreten würden, also bei spielsweise die Ihiosulfatreduktion. Bei einem Ausführungsbeispjiel wurde festgestellt, "daß die Reaktion zur Wiedergewinnung des Silbers sich demjenigen Punkt nähert, in dem der zum Niederschlagen verwendete Strom abgeschaltet werden sollte, wenn die Sp.-annung über der elektrolytischen Zelle 15 etwa 0,36 YoIt erreicht. Im allgemeinen wird man den Strom zwischen,; etwa 0,26 und Qi,38 YoIt abschalten, vorzugsweise oberhalb etwa 0,32 YoIt. ■

Bei dem in Pig . 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Yierschicht-Schalt-Diode 37 verwendet. Im Rahmen fachmännischen Handelns können jedoch auch andere gesteuerte SchalLter verwendet werden, beispielsweise Zweirichtungsschalter, die auch als "Triacs" bezeichnet werden, wobei die in der einschlag: igen Technik bekannten Änderungen der Schaltung vorzunehmen wären. Im Zusammenhang mit anderen Steuermöglichkeiten, die im Rahmen, der Erfindung angewendet werden können, ist es auch möglich,,¹, Lei stungs transistoren zur Steuerung des Niederschlagstromee3 zu verwenden. Das Ausgangs signal des Yerstärkera 20

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wird dann an die Basis eines solchen Transistors angelegt, und
es wird auf diese Welse der Emitter-Kollektor-Strom unmittelbar gesteuert,, ohne daß in diesem Fall das beschriebene Phasen-Steuerungssystem für die Schaltersteuerung notwendig ist.

Weitere Abänderungen und zweckmäßige Ausführungsformen können im Rahmen fachmännischen Händeins insbesondere im Hinblick auf die Konstruktion, die verwendeten Materialien und die Schaltung angegeben werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Selbsttätige Steuereinrichtung für Anlagen zur Wiedergewinnung von metallischem Silber aue Silberionen enthaltenden lösungen, mit einer Kathode, auf welcher das Silber niedergeschlagen wird, einer Anode und einer Stromquelle, welche den zum Niederschlagen benötigten Strom zwischen Kathode und Anode liefert, gekennzeichnet durch eine elektrolytische Zelle, welche wenigstens zum Teil in der lösung bleiben kann und deren Ausgangsklemmen eine Ausgangsspannung liefern, welche von der Konzentration der Silberionen in der lösung abhängig ist, jedooh im wesentlichen unabhängig ist von der Spannung zwischen der Zelle und der Anode und/oder der Kathode oder der Anoden-Kathoden-Spannung selbst, durch eine Steuerung für den zum Niederschlagen verwendeten Strom, welche die Amplitude dieses Stromes zwischen Kathode und Anode umgekehrt proportional der Höhe der Eingangsspannung ändert, und duroh eine Schaltung, welche die Ausgangsklemmen der Zßlle mit dem Eingang der Steuerung des zum Niederschlagen verwendeten Stromes derart verbindet, daß die Amplitude dieses Stromes umgekehrt proportional der Ausgangsspannung der Zueile geändert wird, wobei die Änderungen im wesentlichen unabhängig von der Spannung zwischen der Zelle und der Kathode und/oder der Anode der Anlage sind, so daß eine möglichst hohe Silbermenge niedergeschlagen wird, ohne daß sich unerwünschte Nebenreaktionen störend auswirken.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolytische Zelle eine Silberkathode aufweist.

3. Steuereinrichtung naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolytisohe Zelle eine Kohleanode aufweist.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, daduroa gekennzeichnet, daß die elektrolyt!sehe Seile mit der Steuereinrichtung für den Niederschlagstrom über einen Verstärker gekoppelt

5· Steuereinrichtung naoh einem der Ansprüohe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung für den Niederschlagstrom eine Phasenregler-Spannungequelle und eine Spannungsquelle

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für den NiederBchlagstrom aufweist, wobei der Eingang der Spannungsquelle für den Niederschlag'strom mit dem Ausgang der Phasenregler-Spannungsquelle gekoppelt ist, und die Ausgangsklemmen der Spannungsquelle für den Niederschlagatrom den Strom für die Anlage zum Abscheiden von Silber liefern.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenregler-Spannungsquelle einen gesteuerten Schalter enthält. ·

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenregler-Spannungaquelle einen Unijunction-Transistor enthält und der gesteuerte Schalter mit den Ausgangsklemmen dieses Transistors gekoppelt ist und von dem Unijunction-Transistor gesteuert wird.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenregler-Spannungsquelle einen Kondensator aufweist, welcher über den Eingangskiemmen des Unijunction—Transistors liegt.

9. Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenregler-Spannungsquelle einen gesteuerten Schalter und einen Unijunction—Transistor aufweist, dessen Ausgangsklemmen mit dem gesteuerten Schalter gekoppelt sind, und dessen Eingangsklemmen über dem Kondensator liegen, wobei das Ausgangsspannungssignal aus der elektrolytischen Zelle auch an den Kondensator angelegt ist, so daß die Stärke der Ausgangsspannung der Zelle die Aufladezeit des Kondensators steuert, und die Aufladezeit des Kondensators ihrerseits die Phase des gesteuerten Schalters steuert.

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