DE207555C

DE207555C -

Info

Publication number: DE207555C
Application number: DENDAT207555D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVi 207555 - ' KLASSE 40 c. GRUPPE

NORDDEUTSCHE AFFINERIE, AKT-GES. in HAMBURG.

Bei der Scheidung silberreichen Goldes durch Elektrolyse in mit Salzsäure oder Chloriden im Überschuß versetzter Goldchloridlösung nach dem in der deutschen Patentschrift 90276 oder 90511 beschriebenen Verfahren wird, sobald der Silbergehalt des Rohmaterials 6 Prozent übersteigt, eine sich periodisch wiederholende mechanische Beseitigung des die Anode bedeckenden Chlorsilbers erforderlich. Unterbleibt diese, so bewirkt die durch die Bedeckung mit einer nichtleitenden Schicht hervorgerufene Verkleinerung der metallischen Oberfläche dasselbe, was auch bei weniger silberreichem Gold bei Überschreitung einer gewissen Grenze der Stromdichte eintritt : es entweicht gasförmiges Chlor. Dieser Zustand tritt begreiflicherweise um so eher ein, je höher die angewandte Stromdichte und je höher der Silbergehalt der Anoden ist. Die Verarbeitung eines großen Teiles der aus den Minen hervorgehenden Rohgoldsorten ist aus diesem Grunde an die Einhaltung einer wesentlich kleineren Stromdichte gebunden, als sie bei der Scheidung silberarmer Goldsorten anwendbar ist. Es erhöhen sich also die Kosten der elektrolytischen Goldscheidung für solches silberreiches Rohgold erstens durch vermehrte Arbeitslöhne für regelmäßige Entfernung des Chlorsilbers und zweitens durch den größeren Aufwand an Zeit und Zinsen.

Es gelingt nun, die Chlorentwicklung vollständig zu verhindern und infolgedessen auch ein sehr silberreiches Gold auf elektrolytischem Wege mit geringerem Aufwand an Arbeitslohn, Zeit und Zinsen, als es bei dem bekannten Verfahren möglich ist, zu scheiden, wenn man an Stelle des Gleichstroms einen asymmetrischen Wechselstrom anwendet. Man erzeugt solche Ströme entweder durch Kommutierung eines Gleichstroms in kleinen und ungleichen Zeitabständen, von z. B. abwechselnd ¹Z₆₀ und ³/₆₀ Sekunden, oder man legt an das elektrolytische Bad gleichzeitig einen Gleichstrom und einen Wechselstrom, beide parallel geschaltet. Empfehlenswerter und einfächer ist jedoch die Hintereinanderschaltung einer Gleichstrom- und einer Wechselstromquelle.

Solange dabei die maximale Wechselstromstärke J₁₁, geringer als die Gleichstromstärke i_g, d. h. also die effektive Wechselstromstärke i_w kleiner als 0,707 i_g ist, entsteht dabei immer nur ein Gleichstrom von periodisch veränderlicher Stärke. Auch diese schwachen Wechselströme bewirken zwar eine geringe Depolarisation der Anode, doch ist der in der Praxis anzustrebende Erfolg einer vollständigen Verhinderung der Chlorentwickhing nur durch Anwendung höherer Wechselstromstärken zu erzielen. In diesem Falle erhält man also asymmetrische Wechselströme. Die Kurve der Stromstärken solcher Ströme hat genau die Gestalt einer reinen Wechselstromkurve, die aber nicht um den Nullwert, sondern um den Wert des Gleichstroms als Nullinie schwankt.

Der elektrochemische Effekt solcher Ströme ist bei der Anwendung auf die Goldscheidung praktisch gleich dem Effekt des Gleich-

/2. Auflage, ausgegeben am 13. April 190g.)

stroms allein, d. h. das anodisch gelöste und kathodisch gefällte Goldquantum ist praktisch gleich dem auf Grund des Faradayschen Gesetzes aus der Stärke des Gleichstroms allein berechneten Quantum. Die vorteilhafte Wirkung des Wechselstroms äußert sich in mehrfacher Weise. Sobald man in einen Gleichstromkreis, der ein Goldbad enthält, einen Wechselstrom hinzuschaltet, fällt zunächst die an einem Gleichstromspannungsmesser abgelesene Badspannung, und zwar um so mehr, je höher die Wechselstromstärke ist. An diesem Spannungsabfall hat offenbar sowohl Anode wie Kathode Anteil. Beide verändern ihr Verhalten, in erster Linie jedoch die Anode. Man kann jetzt die anodische

■ Stromdichte wesentlich erhöhen, ohne daß Chlorentwicklung eintritt, und infolgedessen ohne daß ein Abkratzen der Chlorsilberdecke notwendig wird. Eine Grenze ist der Erhöhung der anodischen Stromdichte nur dadurch gesetzt, daß, wenn die Spannung annähernd den Betrag erreicht hat, bei der bei Anwendung von Gleichstrom die Chlorentwicklung einsetzt, eine zunächst schwache Entwicklung von Sauerstoff eintritt. Diese Gasentwicklung ist ihrem Betrage nach zunächst so geringfügig, daß der damit verbundene Stromverlust praktisch ohne Bedeutung ist.

Sie hat sogar einen gewissen Vorteil, indem sie das Abfallen der Chlorsilberschicht erleich-

' tert. Mit zunehmender Stromdichte wird die Gasentwicklung stärker. Die Grenze der Stromdichte, die man nicht überschreiten darf, ohne durch Gasentwicklung erheblich an Strom zu verlieren, ist wiederum von dem Silbergehalt der Anoden und außerdem von der Höhe der Wechselstromkomponente abhängig.

Die zulässige Grenze der Gleichstromdichte liegt um so höher, je geringer der Silbergehalt und je höher das Verhältnis von Wechselstromstärke zu Gleichstromstärke ist. Sobald man daher an den Anoden eine erhebliche Gasentwicklung, d. h. mehr als das Aufsteigen einzelner feiner Bläschen beobachtet, hat man entweder bei unverändertem Wechselstrom die Gleichstromstärke zu ermäßigen oder bei unverändertem Gleichstrom die Wechselstromstärke zu erhöhen, sofern die Wechselstrommaschine noch eine Erhöhung zuläßt. Beispielsweise sei erwähnt, daß ein Rohgold mit etwa 10 Prozent Silber, das nach dem gewöhnlichen Verfahren (Elektrolyse der mit überschüssiger Säure oder Chloriden versetzten Goldchloridlösung mit Gleichstrom) höchstens eine anodische Stromdichte von etwa 750 Ampere pro Quadratmeter zuläßt und dabei etwa alle ³/₄ Stunden abzukratzen ist, bei Anwendung eines Wechselstroms, dessen Stärke annähernd gleich dem 1,1 fachen des Gleichstroms ist, mit einer Gleichstromdichte von 1250 Ampere pro Quadratmeter noch, ohne daß ein Abkratzen des Chlorsilbers notwendig wird, zu verarbeiten ist.

Das Verfahren ermöglicht ferner auch die Verarbeitung wesentlich silberreicherer Legierungen als die Elektrolyse unter Verwendung von Gleichstrom allein. Man kann z. B. ein Gold mit 20 Prozent Silber bei Zuhilfenahme eines Wechselstroms, dessen Stärke ' zu derjenigen des Gleichstroms sich wie 1,7:1 verhält, noch mit einer anodischen Gleichstromdichte von 1200 Ampere pro Quadratmeter elektrolytisch verarbeiten. Bei etwas geringerer Gleichstromdichte ist das Verfahren auch für noch silberreicheres Material und somit für alle in der Praxis vorkommenden Fälle anwendbar.

Die Anwendung von asymmetrischen Wechsel strömen und namentlich die dadurch erzielte Möglichkeit der Anwendung hoher Stromdichten bringt ferner noch einen weiteren Vorteil mit sich. Bei der elektrolytischen Gewinnung des Goldes durch Elektrolyse mit Gleichstrom von mit überschüssiger Salzsäure oder Chloriden versetzten Goldlösungen fallen • von dem Goldinhalt der Anoden bei den praktisch angewandten Stromdichten etwa 10 Prozent als fein verteilter Staub in den Schlamm, aus dem sie auf chemischem Wege wiederzugewinnen sind. Bei Anwendung des asymmetrischen Wechselstroms jedoch geht nur am Anfang der Arbeit, solange die Platte noch nicht mit Chlorsilber bedeckt ist, etwas, während des weiteren Verlaufs der Arbeit dagegen so gut wie kein Gold in den Schlamm. Der Schlamm besteht somit bei diesem Verfahren im wesentlichen aus Chlorsilber, dessen lockere Beschaffenheit wohl in erster Linie das freiwillige Abfallen, desselben bewirkt. Da im Anfang der Arbeit stets etwas Gold in den Schlamm fällt und mechanische Abfälle von der Anode, namentlich am Schluß der Arbeit, nicht völlig zu vermeiden sind, so hält der Endschlamm allerdings immerhin ein gewisses Quantum Gold, das aber der Regel nach nicht über ι Prozent des Goldinhalts der Anoden hinausgeht. Die Ersparnis an Zinsen, die in dieser erheblichen Verringerung des in Rückständen verbleibenden Goldquantums liegt, bedingt einen weiteren wesentlichen Vorzug des Verfahrens.

Die Geringfügigkeit des Goldanodenabfalls läßt die Anwendung des vorliegenden Verfahrens auch in solchen Fällen zweckmäßig erscheinen, wo es sich um die Verarbeitung silberarmen Goldes handelt. Wo ferner auf die Anwendung besonders hoher Stromdichte über 1000 Ampere pro Quadratmeter kein Wert gelegt wird, bietet das Verfahren den weiteren Vorteil, daß die dem elektrolytischen Bade zuzusetzende Menge von Säure oder Chloriden

eine erheblich geringere sein kann, als wenn man nur unter Verwendung von Gleichstrom allein elektrolysieren würde. Man kann mit Hilfe des asymmetrischen Wechselstroms die Scheidung mit einer normalen Stromdichte von etwa iooo Ampere pro Quadratmeter, wie sie bei silberärmerem Gold auch mit reinem Gleichstrom. anwendbar ist, in einer auf 60 bis 70° erwärmten Lösung vornehmen, die auf je 60 1 nur etwa 1 1 Salzsäure 1,19, d. h. etwa 7 bis 8 g Chlorwasserstoff im Liter hält, während die Elektrolyse unter Verwendung von Gleichstrom allein etwa den vierfachen Betrag, also etwa 3 Prozent Chlorwasserstoff, erfordert. Auf der anderen Seite wird bei einem Säuregehalt der Lösung von 3 Prozent H Cl oder mehr, wenn man mit der Stromdichte nicht über 800 bis 1000 Ampere pro Quadratmeter hinausgeht, die Erhöhung der Badtemperatur auf 60 bis 70⁰ entbehrlich. Für die Elektrolyse unter Verwendung von Gleichstrom ist die Erwärmung geradezu Bedingung, da Gleichstrom allein in der Kälte schon unterhalb der für die Praxis mit Rücksicht auf die Zinsenersparnis erforderlichen Stromdichten von mindestens 500 Ampere pro Quadratmeter eine Ausfällung des Goldes in Gestalt eines dunkelbraunen bis schwarzen Pulvers bewirkt. Die Anwendung asymmetrischer Wechselströme ermöglicht es, nicht nur in warmer Lösung die kathodische Stromdichte ebenso zu erhöhen wie die anodische, sondern auch bei Stromdichten unter 1000 Ampere pro Quadratmeter die Scheidung in kalter Lösung vorzunehmen und trotzdem vollkommen zusammenhängende Niederschläge zu erzielen.

Die praktische Ausführung des Verfahrens gestaltet sich, wie , aus den voraufgegangenen Ausführungen hervorgeht, in folgender Weise: Man schaltet als Stromquelle eine Gleichstrom- und eine Wechselstromdynamomaschine hinter-

. einander und erregt die Gleichstrommaschine so weit, daß ein in den Stromkreis, der die GoIdbäder enthält, eingeschaltetes polarisiertes Gleichstrominstrument, das also Wechselstrom überhaupt nicht anzeigt, die gewünschte Gleichstromstärke anzeigt. Ist diese Gleichstromstärke —- i„ und wünscht man mit einer Wechselstromstärke i_w zu arbeiten, so berechnet sich die effektive Stromstärke des durch Ubereinanderlagerung dieser beiden Ströme entstehenden Gesamtstroms in bekannter Weise zu

~ i_s = Vi?~+^ⁱ'-

Dieser Gesamtstrom läßt sich nur durch ein

Hitzdrahtinstrument messen. Man . schaltet also in den Stromkreis außer dem Gleichstromamperemeter ein Hitzdrahtamperemeter und erregt nun die Wechselstrommaschine so weit, daß das Hitzdrahtinstrument die gewünschte Stromstärke i$ anzeigt. Soll z. B. die Gleichstromstärke gleich der Wechselstromstärke = 200 Ampere sein, so muß das Hitzdrahtinstrnment

J/ 80 000 = 283 Ampere
anzeigen.

Die Gesamtspannung, die für die Berechnung des Kraftverbrauchs maßgebend ist, wird ebenfalls an einem Hitzdrahtinstrument abgelesen. Ihre Größe ist natürlich von der Stärke des Gesamtstroms abhängig. Hat man es z. B. mit einem Rohgold zu tun, das etwa 10 Prozent Silber enthält, so arbeitet man vorteilhaft mit einer Gleichstromdichte von etwa 1250 Ampere pro Quadratmeter und einer Wechselstromdichte, die ebenso groß oder bis etwa 10 Prozent höher ist, also mit einer Gesamtstromdichte

= ]/ 2 x (1250)² = 1767

Y 1250² + 1375² = 1858 Ampere ^8s

pro Quadratmeter.

In diesem Falle wird die Gleichstromspannung pro Bad etwa 1 bis 1,1 Volt, die Gesamtspannung etwa 1,4 Volt betragen. Daraus würde sich eine Wechselstromspannung

e,„ = γ i,4² bis i,i² = 0,75 Volt

berechnen. Bei der Bemessung der Dynamogrößen wird man gut tun, mit 1,3 Volt als maximaler Gleichstromspannung und 1 Volt als maximaler Wechselstromspannung pro Bad zu rechnen. ■ Da die Maschinen hintereinander geschaltet sind, müssen die Anker beider Maschinen für die höchste vorkommende Gesamt-Stromstärke is gewickelt sein.

Die Periodenzahl ist innerhalb der gebräuchlichen Grenzen, d. h. unterhalb 50 Perioden in der Sekunde, ohne erheblichen Einfluß auf die Wirkung des Wechselstroms.

Die zweckmäßigen Stromstärken und die dadurch bedingten Spannungen ändern sich natürlich mit der Zusammensetzung des Goldes. Hält das Gold weniger Silber als 10 Prozent, so kann man die Gleichstromdichte noch etwas steigern, dagegen das Verhältnis von Wechselstrom- zu Gleichstromstärke nicht sehr wesentlich verringern. Hält das Gold wesentlich mehr Silber, so kann man entweder die Gleichstromdichte erniedrigen oder auch die Wechselstromdichte erhöhen.

Im übrigen gestaltet sich die Arbeit genau so wie bei dem Verfahren nach Patentschrift 90276. Man arbeitet der Regel nach mit auf 60 bis 70⁰ erwärmten Goldchloridlösungen, die mindestens etwa 3 Prozent freien Chlorwasserstoff halten. In Fällen jedoch, wo auf Ge-

schwindigkeit der Arbeit kein allzu großer Wert zu legen ist und man sich also mit Gleichstromdichten zwischen 500 und 1000 Ampere pro Quadratmeter begnügen kann, kann man auch bei unveränderter Badtemperatur von 60 bis 70 ° mit einem Chlorwasserstoffgehalt von 0,7 bis 0,8 Prozent der Lösung oder auch, bei einem Säuregehalt von etwa 3 Prozent H Cl pro Liter, bei Zimmertemperatur arbeiten.

xo An Stelle der Salzsäure kann man auch vollständig oder teilweise Chloride, welche mit Goldchlorid zu Doppelsalzen zusammentreten,

z. B. Chlornatrium, dem Bade zusetzen.

In der gleichen Weise wie bei den Verfahren nach Patentschrift 90276 verwendet man als Kathoden dünngewalztes Feingoldblech, führt dem Elektrolyten periodisch in dem Maße, wie er im Verlauf der Arbeit an Gold verarmt, Gold in Form von Goldchloridlösung zu und setzt, falls bleireiches Gold zu verarbeiten ist, dem Elektrolyten Schwefelsäure zu (etwa in einer der vorhandenen freien Chlorwasserstoffsäure äquivalenten Menge).

Claims

Pate nt-An Sprüche:

1. Verfahren zur elektrolytischen Scheidung von Rohgold und Goldlegierungen unter Verwendung von mit überschüssiger Salzsäure oder Chloriden versetzten Lösungen, dadurch gekennzeichnet, daß- zur Elektrolyse ein asymmetrischer Wechselstrom benutzt wird.

2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Elektrolyse unter Verwendung eines parallel geschalteten oder eines hintereinander geschalteten Gleichstroms und Wechselstroms vornimmt.

3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Elektrolyse mit Stromdichten von etwa 500 bis 1000 Ampere pro Quadratmeter in kalter und dann mindestens etwa 3 Prozent freien Chlorwasserstoff haltender oder in erwärmter, unter 1 Prozent freien Chlorwasserstoff haltender Goldchloridlösung vornimmt.