DE2150596A1 - Vorrichtung zur elektrolytischen Niederschlagsbildung - Google Patents

Description

Di· I]rflmA«ng betrifft «is· rerbesserte Yerriektaag Stoff tjraasaert «ad sar St«a«raag «iaar ureassekiekt* Si· kat alek flr eiae Yerriehtang sar elektrelytisokea Niedersoklsgsbildaag, alt der Metall· aas aetallkaltigea LVsaagea wiedergeweaaea war dan ktfanen, als baaandara go» algaat arwlasaa. Irfindvagsgaaftl wird «la· Tsrriektaag dar abaa gaaaaataa Art β· aaagabildat, das sis daa Idsaagatraasiart an dar Obarfläoka daa KVrfars, dar sisk la basag aaf dia Llsung bewagt, beispielsweise aa der OberflMoke einer Saaaielelektrode, erleiektert aad das Eatstekea eiaer TerkMltaisaJIBig bewegaagsamea QreassebiektlVsaag aa der Saaaie!elektrode aaok Mlgliekkeit Teraeidet. Ssdarek wird, wie es siok bei Vorrioktengen, die elektrelytisehe Niedersohläge erzeugen, geseigt kat, sogar la Oegeawart hoher Stroadiohten die Neigung sar Snlfidbildung erkebliok Terringert. 209816/10A5

Patentanwälte Dipl.-lng. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

8 MDNCHEN 2, THERES I ENSTRASSE 33 · Telefon: 261202 · Teleflramm-Adresse: Lipatli / München Bayer. Vereinsbank München, Zweigst. Oskar-von-Miller-Ring, Kto.-Nr. 882475 · Postscheck-Konto: München Nr. 163397

ORIGINAL

Bai «in·« Auaftthrnngabeiapiel «inar Verrichtung »er •!•ktrelytiaohen Niederaohlagahildung, dl« ein· atatlenäre Blektrede amd «im· retierende Elektrode «nthttlt, tragt 41· atatieasre Elaktroda aiahrar« alaatiaoha Bet&tiguagsarae, dl· in Biehtung auf dl· saauuelade Oberfläche der Saanel~ •l«ktr«d· roretehen wmd an dar Saauaelelektrede enden· Zum LVauagatranapert swiaohea dan Blektreden aind Mittel T«rkamd·*, vKbrand dl· ratiaraiid· Elaktrada eine Radial••wegaag d*r Llavag kavlrkt. Di· Batütigmagaama b«v«g«n Mmd rühren dl· L«a«Bg an dar Saui«lal«ktrada, vadaroh der Avfaan aiaar firamiaakiokt rarhiadart wird.

Diaaaa Aaafttlir«Mgaaaiavial dar Erfindung kann f«m«r ■· kaaokaffaa aain, dal dl· lintrlttaVffnnng dar Varricktaag für dl· Lianng bikar liegt als dl« Aaa tritt atf ff mug. Anf diaaa Waiaa atrVat dl· LVaang ram dar Ilntrittaiffnnng snr Aaatrlttslffnnng dadarak, dal Strlnmaganittal in axialer Bi«ktnng an vanigataaa einer Haktrede rardrängt wird, vahrend ale retlerende llektrede gleiehaeltig eine ladialtawagang karrarraft. Sie Llamag tritt dann aaf de« tieferen HiTeaa, anf des aiek die Aaatrittaiffaang »afiadat, ae anf» «al eine nnr nialnala Teralaehnng der elnatr«»enden L9ann§ alt der emenerten eder anf Bereiteten L9anng atatt findet.

•1· Irfindnng wird aaakfalgand anhand der In «er

lelehnnng dargeatellten Anafthrwagaaelafiale naher er~ ltatart. Zn der Seiehnnng seifent

Flg. 1 eine perapektlTieehe Anaieht der Verriehtnng snr Brsengnng eines elektreljtisehen Miedersehlage,

Fig. t eine theeretieehe, aehaaiatiaehe Sarstellnng

des Gesehwindigkeitsprefils der Liamng swisehen der Kathede nnd Anede der Yerriohtnng ren Fig« i, und swar mit und ehne Grensaehiehthetlltlgange-•rgane,

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Fig. 3 «in· theoretische, eoheaatiaohe Daratallamg dar Luaungageaehwindigkeit xwiaohen dar Kathada and Anode dar Vorriehtang ran Flg. 1, and «war mit and ahne Grenzschichtbetätigungsorgan,

Fig· % aina theoretische, aehaaiatiaeha Da rate Hang dar Grenzschicht uai dia Kathode dar Vorrichtung ram Fig. I₁ ait and ahna Grenzaehiohtbetätigangsergane,

Fig. 5 «in· Sohnittanaioht länge dar Linla 5-5 in Fig. 1, aaa dar dia Wirbelstroawirkaag dar Le* sung an dar Kathada τβη Fig. 1 ait Grenxsohiohtbetätigungsarganan ersiohtlioh iat,

Fig. 6 aina teilweise gaaehnittana Draafaloht ainar andaran Auaftthrungsfera dar Varrichtung aar clektrelytisohen Niadaraehlagahildang, aai dar zwai Anoden ranrandat wardan,

Fig. 7 aina Sohnittanaioht länge dar Linia 7-7 in Fig. 6, und

Fig· 8-10 aohaaatiaoha Daratellangen anderer Auaführnaga~ fernen ron Verriohtangen zar elektreljtiaohen Niederaohlagahildang«

Dia hier aeaohriebene Vorriohtang xar elektrelytiaahan Niederaohlagabildang hat eich in einer Apparatur xar Rttokgewinnang ran Silber aus ailberhaltigen Luaungen, beiapialaweiae Fixatirbldern, wie aie in der Photeinduetrie rerwendet werden, «la aehr nfitxlioh erwieaan. Selohe Luaungen werden gewOhnlieh alt Fixiernatron ader Fixer bexeiohnet. Auf den üblichen phetegraphieohen Filaen iat Silber in einea Galantineaatarial in Fora ran Silberhalagen, haaptaäehlioh Silberbreaid und Sllberehlorid, diapergiert. Von dea übrigen Silberhalogen wird angeneaaen, daß ea xa reiaea Silber reduziert wird, wenn ea Lieht aaageaetzt wird. Während der Behandlung und Entwicklung des photographiaehen Filaa wird der Silberionenteil der Silberhalogene als Keaplex ait einea Thioaulfatien in der

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Fixiernatrealösung extrahiert. In dan MaBa₁ vie sieh dar relative Silbergehalt erhöht, kamn die Fixiernatrenlösung ihre Wirksamkeit und Verwendbarkeit zur Filmbehandlung verlieren; Gleichzeitig iat aber das Silber in dem Fixiernatren ein wertvolles F_redukt. Demzufolge ist die Wiedergewinnung and Sammlung des Silbers aas de« Fixiernatron eine wichtige Aufgabe, um die Fixiernatrenlösung bei der FiImbehandlang wieder verwendbar zu Machen und das Silber wieder·» zttgewinnen, se daß es als Metall von neuem benutzt werden kann·

Es sind bereits verschiedene Versuche unternehmen werden, um Silber aus Fixiernatronlösungen zurückzugewinnen₀ Bis heute haben sich die elektrolytisehen Verfahren als ai wirksamsten, wirtschaftlichsten und saubersten erwiesen. Ein Hauptgesichtepunkt bei dem bisher zur Verfügung stehenden elektrelytisehen Systemen war die Bildung ven Silbersulfid und anderen Verbindungen während des Rfickgewinnungsprezesses. Sulfidbildung verringert die Reinheit des gesammelten Silbers und die Wirksamkeit des Fixiernatrens ffir die Wiederverwendung. Die Bildung von Silbersulfid ist eine Funktion der Stromdichte, bezogen auf den in der Lösung vorhandenen Silbergehalt· Wenn sich die Stromdichte relativ zu dem Silbergehalt erhöht, dann steigt auoh die Wahrscheinlichkeit der Sulfidierung an. Gleichzeitig vergrößert sioh jedoch, wenn die Stromdichte abnimmt, die zur Extrahierung des Silbers aus der Lösung erforderliche Zeit, und somit nimmt der zeitliche Wirkungsgrad ab.

Bisher zur Verfugung ; stehende Arbeitsweisen verwenden auoh Sensoren zur Ermittlung des Silbergehalts des Fixiernatrons, wobei die Fixiernatronlösung kontinuierlich durch die Verrichtung zur elektrolytisohen Niederschlagsbildung umgewälzt wird. Eine elektronische Steuerschaltung spricht wiederum auf den Sensor an und steuert den Strom zwischen den

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Elektroden innerhalb dar Lösung. Venn also der Silbergehalt abniaat, rarriagert sioh auoh dar elektrische Stroa. Obgleich diese Verfahrensweise eine Verbesserung dos Systeawirkangsgrados darstellt and auoh eine Vorbesserung 4er Steuerung der Sulfidbildung alt sioh bringt, sind weitere Verbesserungen erwünscht, ua die Zeit noeh gründlicher zu nutzen und einen noch wirksaaaren Gebrauch ron ihr zu aaehen. Bekannte, einen elektrolytisohen Niederschlag erzeugende, Silberwiedergewinnung β sy sterne haben bewioaan, daß alt Fixiernatron bei niedrigen Silberkonzontrationen τοη beispielsweise 1,5 x 1O~* g Karat/ea* und weniger die aaxiaalen Plattierungsstreadiohten ohne Sulfidierung la Bereich zwischen 0,108 bie 0,116 Aap/dea² dos Kathodenplattierungs-Oberfläohenbereiohes liegen.

Fig. 1 zeigt eine Silberwiedergewinnungsrerriohtang durch elektrolytisoho Niedersohlagabildaag, die ganz allgeaein alt 1 bezeiohnet ist. Die Verriohtung 1 weist einen Bedieaungsuntorsatz 3 auf, auf den ein Behälter in Fora eines Gehäuses 5 aufgesetzt ist, in daa sieh eine Meng· Fixiamatren bzw. Fixiersalz «der «la· andere silberhaltig· LSsung befladen kann. Daa Gehäuae besitzt einen eatferabaren Deokol 7 Bad ein Band 2%. Daazufalge wird bei Eiawlrkung eiaea elektriaohea Potentials auf die Volle 13 die Kathede 31 »nter ein gleiches Potential gesetzt, während die Drehbewegung der Volle 13 die Kathode 31 gleichzeitig ia Gehäuse 5 la Drehung reraetzt.

Vm dl· äuBere Oberfläche dor Katbodenelektrode and koaxial zu dieser Elektrode befindet sioh «la· stationäre kreis·» rund· Zyliaderanode 33_f die rorzugsweise aus aiaaa Material besteht, das «ine haha elektrische Leitfähigkeit aufweist und von der PixlersalzlVaung nicht angegriffen wird, als· b«?«pi^lsweiso rostfreier Stahl. Die A_nodo 33 liogt ia wesentlichen koexial zur Kathode 31 und 1st flach zu den Innenseitenwändon doa Gehäuaes 5 angeordnet. Dor Kopf der Anodo 33 liogt

vorzugsweise tiefer al· der Kopf der Ka the de 31. Di· Anode 33 weist Ton der Kathode Ji rerzugaw·!·· einen aeitliohen A·atand auf derart, daß di« Querschnitt«fläche dea umschlossenen _β Ra urne a zwischen der Anode 33 und der äußeren Oberfläche der Katbodo 31 im wesentlichen gleich der Querschnitt«fläche zwischen der inneren Oberfläche dor Kathode und dee Yellengehäu·· 11 iat. Dadurch werden etwa gleiche StrVamngsbereiohe t» die inneren und «uferen Oberflächen der Kathode geaehfiifsn. Mit dos Gonane· iat an der Oberkante der Anode 33 ein Austrittsrohr 3% verbunden, dnreh da· die Lianng an· dem Gehäuse 5 abfließen kann. Eine EintritteSffnung 35 ermöglicht den Zulauf der LSaung in den Ton der Kathede 3I onaohleaaenen Sana.

Ie Betriehazuatand wird über die Kathode 3I und Anode 33 eine Potontialdifferonx gelegt. Aufgrund der zwischen der Kathede 31 nnd der Aaode 33 herrschenden Spannung strimt elektrischer Streai durch die Pixiersalziesung, nnd Silver fällt ans dar LSsung an· nnd scheidet sieh in aietalllaoher Fora anf dor Kathedenoberflache ab» In eineai kontinuierlichen Durehflußrerfahren, bei deai der Anatritt 3% offen iat, neigt die eintretende LOsung dazu, di· Lusung in axialer Richtung in bezug anf den Innonranai der Kathode 31 naeh unten nnd in bezug anf den Zwischenramn zwischen der Kathode 31 and dor Anode 33 naeh oben zn drucken· Bio Lttanng streut dann über den oberen Band der Anode 33 QHd ana dem Austrittsr«hr 34 heran·. Das Flügelrad 35 unterstützt den Uieungefluß. Diese Verfahrensweise ist den Prinzip eine· Durchfluß·trösrnngsreaktors angenähert.

Die Antriebewelle 13 erstreckt sieh durch die Bodonwand 9 dea Gehäuses 5· An dom freiliegenden Ende befindet eich eine Antriebsvorrichtung mit einen Zahnrad 36, daa mit einem Antriebszahnrad 37 in Eingriff steht, welches von einen Elektromotor 39 in Inneren des Bodienungsuntersatzea 3 angetrieben wird,

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Dar Bedienungsuntersatz 3 kann aa gebaut sain, daß ar ain Ampermeter kl aufnehmen kann, das den duroh die zwischen den Elektroden 31 und 33 befindliche Lösung fließenden Strom anzeigt· Ia dem Bedienungeuntersatz kann eine nicht dargestellte, passende Gleiehstremspannungsquelle enthalten sein, die zwischen der Kathede 31 und der Anode 33 eine Gleichstromspannung erzeugt. Außerde« kann der Bedienungsuntersatz 3 einen Ein-Aus-Schalter %3 aufweisen, einen Spannungsregler 45» der sieh durch die nicht dargestellte Spannungsqualie hinduroheretreckt, und einen Geschwindigkeitsregler %7 inr Steuerung der Geschwindigkeit des Neters 39 und der Drehzahl der Welle 13 und der Kathede 31.

Dementsprechend läßt sich bei der in Fig· I dargestellten Konstruktion eine Fixiersalzl6sung in dem Gehäuse 5 speichern, die in Aon Innenraum der Kathode 31 eintritt· Die Lesung ist dann gospoiohert, wenn die Auetritteöffnung 3% rersehlosson wird· Es kann aber auch ein kontinuierlicher Ltfsungsfluß stattfinden, wenn die öffnungen 3% und 35 offen sind· Der Motor 39 treibt die Kathode 31 an, so daß sie eine Drehbewegung ausfahrt, und die FixiersalzlBaung zirkuliert um das Innere und Äußere der Kathode. Wenn sioh die Kathode 31 droht, wird kontinuierlich Fixiersalzlösung um den Innenraum der Kathode abwärts transportiert und im Baum zwischen der Kathode 31 und Anode 33 aufwärts gewtfrdert. Gleichzeitig orteilt die rotiorondo Kathode der Fixiersalzlösung eine Radialbewegung. Wenn die FixiersalzlBsung umgewälzt wird, wird die Oberfläche der Kathode mit Silber plattiert, wodurch sioh der Gehalt an Silberionon in der Fixiersalzlesung verringert. Nachdem eine beträehtliehe Menge Silber auf der Kathode 31 gesammelt worden ist, wird der Deokel 7 entfernt, das Band 34 abgetrennt, und die ganze einteilige Kathode daduroh entfernt, daß sie yon den Säulenkörpern 23 heruntergeschoben wird. Nach dem Ausbau der Kathode 31 kann das gesammelte Silber durch Biegen der

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Kathode entfernt werden. Auch wird die Fixiersalzlösung erneuert und kann für die Filmbehandlung wiederverwendet werden.

Die in Fig. 1 gezeigte Konstruktion trägt ferner eine Grenzsohichtbetätigungseinrichtung, die mehrere Arme in Form flexibler Lappen 49 aufweist, welche in Längsrichtung mit der äußeren Oberfläche der stationären Anode 33 in Berührung stehen und sich radial von dieser Oberfläche aus wegerstreoken. Die Lappen 49 sind in gleichmäßigem radialem Abstand nebeneinander um die Anode angeordnet. Beispielsweise sind die Lappen 49 bei der Konstruktion nach Fig. 1 in einem Winkel» abstand von etwa 120° nebeneinander angeordnet. Die Lappen erstrecken sich in Längsrichtung im wesentlichen von dem einen Ende der Kathode 31 zum anderen und enden neben der äußeren Sammeloberfläche der Kathode 31, so daß sie im wesentlichen radial in bezug auf die Saameleberfläche verlaufen« Die Lappen 49 sind konkav geformt und bestehen aus einem elektrisch nioht leitenden Material, das mit der Fixiersalzlösung verträglich ist, so daß es nicht korrodiert oder von dieser Lösung in erheblichem Umfang abgebaut wird. Lappen 49, die aus gesättigtem Kohlenwasserstoff—Elastomer—Material bestehen und eine Dicke»von annähernd 1,16 mm aufweisen, haben sich als geeignet erwiesen. Zu solchen Materialien können auch Äthylen— Propylen, Gummi, Neoprengummi, n-Butylgummi, Polyäthylen, etc. gehören. Die Lappen sind flexibel und drehen sich um den Berührungspunkt mit der Anode. Sie enden neben der Kathodenoberf läohe innerhalb des Grenzschichtbereiohes. So können die Lappen 49 beispielsweise bei Konstruktionen, die der in Fig. 1 gezeigten ähnlich sind, so enden, daß sie zwischen ihrem äußeren Ende und der Kathodenoberfläche einen Spalt im Bereich zwischen 6,35 und 9,6 mm lassen. Die Antriebsvorrichtung bewegt die Kathode 31 relativ zu den Lappen 49, indem sie die Kathode 31 um die Achse der Welle 13 dreht.

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Die Lappen 49 dienen dazu, die Fixiersalzlesung an der Oberfläche der Kathode 31 aufzuwirbeln und das Entstehen einer verhältnismäßig bewegungslosen Lösungsschicht an der Kathodenoberflache zu verhindern. Die Lappen 49 erstrecken sich in dem Bereich dieser sonst bewegungslosen Schicht bis nahe an die Kathode heran. Die theoretische Erklärung der Wirkungsweise und der Ergebnisse der Grenzschichtbetätigungsorgane ist möglicherweise die folgende. Theoretisch wird beim Massentransport durch Flüssigkeiten an einer verhältnismäßig stationären Oberfläche eine relativ bewegungslose Lösungsschicht aufgebaut. Die Flüssigkeit außerhalb dieser Schicht, die mit Massenströmungszone bezeichnet wird, strömt mit einer nutzbaren oder Eigenmaeeengesohwindigkeit. Bei der Konstruktion nach Fig. 1 i#t die Eigengeschwindigkeit Vr der Flüssigkeit innerhalb der Masse von der vektoriellen S_umBie aus der Drehgeschwindigkeitskomponente und der Axialgesohwindigkeitskomponente· Wenn die Grenzschichtbetätigungsorgane 49 nicht vorhanden wären, so ergäbe sich ein Geschwindigkeitsprofil der Lösung zwischen der Anode 33 und der Kathode 31, bezogen auf die Anode, wie es schematisch durch die durchgehende Linie P in Fig, 2 dargestellt ist, wobei angenommen wird, daß die Anode stationär ist und die Kathode sich mit einer Geschwindigkeit V . dreht. Die Geschwindigkeit Yr des Strömungsmittels in bezug auf die Kathode 31 und die Anode ist sohematlsoh durch die durchgehende Linie V in Fig. dargestellt, wobei vorausgesetzt wird, daß keine Grenzschicht'» betätigungsorgane vorhanden sind· Betrachtet man das Schaubild von Fig. 4 für den Fall, daß keine Grenzsohichtbetätigungslappen 49 verwendet werden, wenn die viskose Lösung in axialer Richtung um die Kathode gefördert wird, angedeutet durch die Linie 51 in Fig. 1, so wird der Strömungsmittelfluß an und in der Nähe der Oberfläche der Kathode durch die laminare Grenzschicht gebremst. Die laminare Grenzsohicht der Lösung ist bestrebt, sich an der Kathodenoberfläche aufzubauen,

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wobei die Tiefe d der Grenzsohicht eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit in der Masse relativ zur Geschwindigkeit der stationären Oberfläche ist. Venn beispielsweise angenommen wird, daß das System anfänglich sich im Zustand der Ruhe befindet und an einem vorgegebenen Punkt sich in Bewegung setzt, sobald Strömungsmittel axial Über die in axialer Richtung stationäre Oberfläche gefördert wird, so vergrößert sich die Dicke der Schicht längs der Kathodenoberfläche, wie dies durch die Linie Y_Q in Fig. k dargestellt ist. Betrachtet man die Grenzschicht als aus einem inkompressiblen Strömungsmittel bestehend, so ist die Druckdifferenz des Strömungsmittels innerhalb der Schicht der Zone (a), bezogen auf die Außenseite der Schicht der Zone (b), klein (siehe Fig. 4), da die Sohwerkraftwirkung klein ist. Die Kraft der Schicht auf das Strömungsmittel, das versuoht, in die Grenzschicht einzudringen, kann so groß sein, daß das Strömungsmittel in der Grenzschicht zum Stillstand gebracht wird oder eine umgekehrte Strömungsriohtung erhält, was zur Folge hat, daß ein turbulenter Wirbelström erzeugt wird, wie dies aus Fig_o k hervorgehtο Ein Bereich umgekehrter Strömung existiert dann in der Nähe der festen Oberfläche ₉ wo die Grenzschicht an der Stelle P* sich getrennt hat. Die Geschwindigkeit des Strömungsmittels steigt von null an der Oberfläche der festen Grenzfläche bis zu einem maximalen negativen Wert (umgekehrte Strömung) und fällt dann wieder längs der Linie P'-Q* gegen nullρ Somit läßt sich P^f-Q^f als Nullgeschwindigkeitslini· betrachten. Die Geschwindigkeit erhöht sich dann in positiver Richtung solange, bis sie die Hauptstromgeschwindigkeit Vr des Massenstroms am Rand der Grenzschicht PQ erreicht«

Wenn keine Betätigungsorgane 49 vorhanden sind, stellt die Linie PQ die Entwicklung der Grenzschicht an einem gegebenen Punkt auf der Kathode vom Beginn an bis zu einen stetigen Zustand, wobei das Gehäuse 5 einen Vorrat an Fixier— salz enthält« Wenn die Bedingungen für den stetigen Zustand

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sich gebildet haben, dann ergibt sich ein Profil₉ das einem senkrechten Schnitt in Fig. 4 entspricht· Dieser Schnitt ist mit S-S¹ bezeichnet· Die Dicke d hängt von der Drehgeschwindigkeit der Kathode oder der festen Grenzfläche ab. Irgendwo in der Grenzschicht trennt sich an dem Punkt F die Strömung ab und löst einen Wirbel aus sowie eine Gegenzirkulationsströmung· Die verursachte Wirbelbildung und Gegenzirkulationsströmung sind ein normales Ergebnis hoher Strömungsgeschwindigkeiten in Abwesenheit von Betätigungsorganen bzw. Lappen 49_o Wenn sich Vr erhöht, kann die Gegenzirkulation zunehmen, so daß die Energie, die zur Bewegung der Strömungsmittelmasse erforderlich · ist, sich vergrößert, und es ergeben sich in bezug auf die Energiezuführung praktische Grenzen«

Die Translation einer sich bewegenden Flüssigkeit und ein stationärer Grenzschichtzustand (Fall i) zur Bewegung einer festen Grenzschicht und eines stationären oder stillstehenden StröHungsmittels (Fall II) sind unter stetigen Strömungsverhältnissen im wesentlichen äquivalent« Sie können jedoch unter Bedingungen, die dem stetigen Zustand vorangehen (unstetiger Zustand mit Grenzschichtaufbau) voneinander abweichen· So nimmt z.B. im Falle I, wenn das Strömungsmittel seine Bewegung aus der Buhelage beginnt, die Größe der Grenzschichtdicke d solange ab, bis der stetige oder konstante Zustand erreicht ist, während im Falle II die Größe d solange ansteigt, bis der stetige Zustand erreicht ist· Dies geschieht in erster Linie aufgrund der Trägheit des Strömungsmittels· In beiden Fällen jedoch kanm sich, wenn die Geschwindigkeit ansteigt, das Strömungsmittel an der festen Oberfläche lösen, wodurch Wirbelbildung und Gegenzirkulation hervorgerufen werden·

Wenn die Grenzschichtbetätigungsorgane 49 an der Anode angebracht sind, dann wird die Grenzschicht an der Kathode kontinuierlich an der Kathodenoberfläche gestörte Dies ist durch den Punkt P* in Fig. 4 angezeigt, und bei sich bewegt^der fester Grenzflächenkathode 31 und stagnierender Strömungsmittelmasse

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wird der stetige Zustand niemals erreicht» Wirbelströme werden am Punkt P an der Oberfläche der rotierenden Kathode 31 ausgelöst« Diese starken Wirbelströme halten eine Zeitspanne an und neigen zur Dämpfung, bis die Kathode sich um ein anderes Grenz— schiebthetätigungsorgan gedreht hat und sich der Vorgang wiederholt« Die induzierten Wirbelstromerscheinungen an der Oberfläche der Kathode 31 erleichtern dadurch das Anziehen von Strömungsmittel an die Kathode sowie den Strömungsmitteltransport zu der unmittelbar benachbarten Kathodenoberfläche«

Bezüglich der elektrolytischen Niederschlagsbildung, wie sie beispielsweise bei der Silberrückgewinnung oder einem anderen Massentransport zu oder von einer festen Oberfläche stattfindet, ist festzustellen, daß die auszubeutenden oder zu erzeugenden Metallionen umso schneller der Oberfläche zugeführt oder von der Oberfläche entfernt werden können, je stärker die Bildung turbulenter Wirbelströme vorherrscht« Wie den FIg₉ 2 und 3 entnommen werden kann, wird durch den Einbau von Grenzschicht— betatigungslappen 49, wie sie in Flg« 1 gezeigt sind, der Radialstromdurchgang zwischen der Anode und der Kathode wirksam reduziert, so daß das Profil und die Verteilung durch die Linien "pⁿ bzw« ^Nvⁿ dargestellt werden« Die Betätigungslappen 49 verhindern das Entstehen einer laminaren Grenzschicht um die Kathode und intensivieren die Wirbelströmung an der Kathodenoberfläche· Die Wirbelströme zeigen an einem gegebenen Punkt auf der Kathode das Bestreben, eine erhebliche Zeitspanne, während die Kathode rotiert, an der Oberfläche bestehen zu bleiben« Die Wirbelströme schwächen sich an diesem gegebenen Punkt zwischen aufeinanderfolgenden Betatigungslappen ab und werden erneuert, sobald der nächste Lappen 49 an die Reihe kommt_o Dieses Phänomen ist schematisoh in Fig« 5 dargestellt, wo eine Querschnittsansicht der Vorrichtung von Fig« 1 längs der Linie 5-5 gezeigt ist« Wenn sich die Kathode dreht, neigen die Grenzschichtbetätigungslappen 49 dazu, die Lösung

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um die Kathodenoberfläche kontinuierlich zu stören oder aufzurühren« Gleichzeitig wird die zugeführte Menge an Fixiersalz an der Kathode umgewälzt ₉ wodurch ein rascher Traneport von Silberionen aus der zirkulierenden Zufuhrmenge zu der Kathode möglich wird» Demzufolge wird das elektrische Potential, das erforderlich ist, um die Silberionen anzuziehen, so daß sie die Kathode erreichen, erheblich gesenkt, wodurch die zwischen den Elektroden zur Durchführung der elektrolytischen Ablagerung erforderliche elektrische Energie abnimmt» Wenn das elektrische Potential verkleinert wird, vermindert sich für einen gegebenen Strom auch die Neigung zur Silbersulfidbildung an der Kathode,,

Es hat sich herausgestellt, daß die Grenzschichtbetätigungslappen 49 den Wirkungsgrad der elektrolytischen Niederschlagsbildung auf verschiedene Weise verbessern« Zunächst wird die Grenzschicht verkleinert, wodurch der Übergang der Silberionen aus der Hauptmenge der Lösung zur Kathodenoberfläche erleichtert wird. Ferner wird die Lösung unmittelbar an der Kathodenoberfläche umgewälzt, wodurch sich eine Erleichterung des Silberionentransports aus der zirkulierenden Lösung zur Kathode ergibt. Schließlich hat sich herausgestellt, daß das kontinuierliche Umwälzen die Neigung zur Sulfidbildung im wesentlichen beseitigt, wodurch größere Stromdichten möglich werden, und zwar auch dann, wenn der Silberionengehalt abnimmt. Ausführungsformen von Silberwiedergewinnungseinheiten, die mit Grenzschichtbetätigungslappen 49 arbeiten, passen sich, wie es sich gezeigt hat, an Stromdichten in der Größenordnung von 10,75 Amp/dm Kathodenoberfläche an, wobei Fixiersalzlösungen mit einer Silberkonzentratien von etwa 0,75 x ±0 g Karat/cm⁵ verwendet werden, ohne daß eine feststellbare Sulfidierung des Silbers eintritt«

Es wurde festgestellt, daß der Einbau von Grenzschichtbetätigungsorganen es Wiedergewinnungseinheiten, die ähnlich der Einheit 1 aufgebaut sind, ermöglicht, in ähnlicher Weise

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in einem Chargenprozeß zu arbeiten,, ohne daß die bei Chargen— Prozessen erforderlichen Reaktionszeiten benötigt werden· Da sich die Lösung bei der Einheit 1 axial bewegt, weisen aufeinanderfolgende kleinste Lösungsmengenteile innerhalb dieser Axialbewegung eine geringere Silberkonzentration auf. Gleichzeitig wurde festgestellt, daß das große Ausmaß der Duroh— rührung ein gleichmäßiges Potential über den Elektroden ermöglicht, und zwar ungeachtet der Konzentrationsschwankungen längs der Axialebene·

In Fig«, 6 ist eine Draufsicht einer weiteren Ausführungs— form einer Silberwiedergewinnungseinheit dargestellt, die ebenfalls erfindungsgemäß aufgebaut ist und allgemein mit 60 bezeichnet wird. Die Einheit 60 gleicht äußerlich der Einheit von Figo 1, so daß die Elemente, die mit denjenigen der Einheit übereinstimmen, dasselbe Bezugszeichen, ergänzt durch einen Index, tragen· Die Einheit 60 weist ein Paar stationäre, kreisrunde Zylindersaodem 62 und 64 auf«, Eine drehbare, kreisrunde Zylinderkathode 66 ist in der Mitte zwischen den Anoden 62 und 64 so angeordnet, daß jede Anode sich neben einer Sammeloberfläche der Kathode 66 befindete Die Anode 62 trägt mehrere in gleichem Abstand voneinander getrennte Grenzschichtbetatigungslappen 49^f, während die Anode 64 mit mehreren in gleichmäßigem Abstand angeordneten Grenzschichtbetätigungslappen 49ⁿ versehen ist· Der Stützkörper 21* besteht aus elektrisch leitendem Material, so daß die Kathode 66 sich auf dem gleichen elektrischen Potential befindet wie die Welle 13'. Fig. 7 zeigt einen Teil eines Querschnitts der Einheit 60 längs der Linie 7-7 in Fig. 6. Jede der Anoden 62 und 64 weist ein positives Potential in bezug auf die Kathode 66 auf, so daß Silber auf den äußeren Oberflächen der Kathode 66 abgeschieden bzw« aufplattiert wird, wie dies durch die Schichten gesammelten Silbers 68 und 70 dargestellt wird. Bei der Einheit 60 rühren die Grenzschichtbetätigungslappen 49· und 49ⁿ gleichzeitig die Lösung an beiden äußerem Oberflächen der Kathode, um das Niederschlagen auf beide

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genannte Oberflächen zu erleichtern, wenn die Kathode um die Welle 13' gedreht wird. Die Wirbelstrom© werden an beiden Oberflächen der Kathode intensiviert. Das Aufplattieren oder Niederschlagen auf beide Oberflächen der Kathode soll nach Möglichkeit gleichmäßig erfolgen« Bei den bekannten, bisher erhältlichen Einheiten war der Raun zwischen der Kathode und den Aneden für eine gleichmäßige Flattierung schwierig. Die Grenzschichtbetätigungslappen 49' und 49" unterstützen das gleichmäßige Plattieren, da der elektrische Widerstand an der Oberfläche der Kathode aufgrund der Verkleinerung oder gänzlichen Beseitigung der Grenzschicht verringert wird. Demzufolge hat sich der Spalt oder Abstand zwischen der Kathode und den Aneden als nicht se kritisch erwiesen, wie dies bei den bisher bekannten Vorrichtungen der Fall 1st«

In Fig* 8 ist schematisch eine Draufsicht einer weiteren AusfUhrungsform einer Vorrichtung zur elektrolytischen Niederschlagsbildung dargestellt, die ebenfalls nach dem hier beschriebenen Prinzip arbeitet, und allgemein mit 72 bezeichnet wird. Die Vorrichtung 72 weist eine stationäre, genau zylindrische Anode 7h und eine rotierende, genau zylindrische Kathode 75 aufβ Zwischen beiden und neben der Kathode sind mehrere Arme in Form stationärer, flexibler Rohre oder Stangen 76 atfcehängt«, Die Stangen 76 sind unmittelbar neben der Oberfläche der Kathode angeordnet und wirken als Grenzschichtbetätigungsorgane· Außerdem können den rotierenden Strömungsmittelfluß schlagende Flügel 78 eingebaut werden, um die Lösung aufzurühren«, Wenn sich die Kathode 75 dreht, erzeugen die Rohre oder Stangen 76, die stationär sind, Wirbelströme an der Kathode, die das Entstehen einer Grenzschicht verhindern.

In Flg. 9 ist schematisch noch eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung zur elektrolytischen Niederschlagsbildung dargestellt, die ebenfalls nach dem hier beschriebenen Prinzip arbeitet und allgemein mit 82 bezeichnet ist. Die Vorrichtung 82 weist eine stationäre, genau zylindrische Anode 84 und eine

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stationäre, genau zylindrische !Cathode 85 auf· Ein rotierender Körper 87 trägt mehrere Arme in Fern flexibler, konkaver Grenzsohiohtbetätigungsorgane 88, die den Lappen 49 ähnlich sind« Die Lappen 88 werden koaxial um den Bereich zwischen Anode 84 und Kathode 85 gedreht« Die Lappen 88 enden unmittelbar neben der Oberfläche der Kathode und haben die Aufgabe, das Entstehen einer Grenzschicht an der Kathode 85 zu verhindern»

Schließlich ist in Fig. 10 noch eine andere Ausführungsform einer elektrolytischen ITlederschlagsbildungsvorrichtung dargestellt, die allgemein mit 90 bezeichnet ist» Die Vorrichtung weist eine Antriebswelle 92 auf, die mehrere Scheibenkathoden 94 trägt· Mehrere Arme in Form flexibler Körper 96 ragen in den Bereich zwischen die benachbarten Scheiben 94 hinein« Die flexiblen Körper 96 dienen als Grenzschichtbetätigungsorgane, um die die Scheiben umspülende Lösung aufzurühren und das Entstehen von Grenzschichten an den Scheibenoberflächen zu verhindern« Die Körper 96 werden durch eine Säule 98 getragen« Auch eine Anode 100 ist vorhanden« Die Kathoden 94 werden relativ zu den Grenzschichtbetätigungserganen 96 dadurch bewegt, daß die Organe 96 stationär gehalten werden, während die Kathoden mit Hilfe der Welle 92 gedreht werden.

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   1· Vorrichtung zur elektrolytischen Abscheidung eines Metalls aus einer Lösung_f mit einem Behälter zur Aufnahme einer Lösungssenge, die ein Metall enthält) das zurückgewonnen werden soll, gekennzeichnet durch einen ersten Elektrodenkörper (3i) in einem Gehäuse (5)» der eine erste Sammeloberflache aufweist^ die der in dem Behälter befindlichen Lösung aussetzbar ist und das Metall aufnehmen und sammeln kann, einen zweiten Elektrodenkörper (33) in dem Behälter (5)» der von der ersten Elektrode mit Abstand getrennt ist, wobei die beiden Elektroden (31, 33) in bezug aufeinander so angeordnet sind, daß die Lösung zwischen ihnen zirkulieren kann, eine elektrische Energiequelle zur Aufrechterhaltung eines elektrischen Potentials zwischen den Elektroden, Grenzschichtbetätigungsorgane (49) neben der ersten Elektrode (3l) zum Aufrühren der Lösung an der ersten Sammeloberfläche der ersten Elektrode, und durch eine Antriebsvorrichtung (13, 361 371 39) zur Erzeugung einer Bewegung zwischen den GrenzschichtbetätigungsOrganen (49) und wenigstens? einer der Elektroden (3i, 33)·

   2o Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Elektrodenkörper (31) die Form eines gekrümmten Elements hat, und daß die Grenzschichtbetätigungsorgane *49) wenigstens einen Arm aufweisen, der in dem Behälter (5) zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (31» 33) angeordnet ist und sich relativ zu der «rsten Sammeloberfläche im wesentlichen radial erstreckt«

   3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzschichtbetätigungsorgane (49) wenigstens einen Arm aufweisen, der in dem Behälter (5) zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (31» 33) angeordnet ist und sich

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   im wesentlichen radial zur ersten Sammeloberfläche erstreckt«

   4· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Elektrodenkörper (31) die Form eines Zylinders hat und mit der Antriebsvorrichtung (i3, 36, 37, 39) in Berührung steht, die die erste Elektrode um die Achse des zylindrischen Körpers drehen kann, und daß die Grenzschicht— betätigungsorgan (49) wenigstens einen Arm aufweisen, der sichln dem Behälter (5) zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (31» 33) befindet und sich im wesentlichen radial zu der ersten Sammeloberfläche erstreckt·

   5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzschichtbetätigungsorgane mehrerer Arme (49, 78, 88) aufweisen, die in dem Behälter (5) zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (31, 33» 74, 75 ί 84, 85;) angeordnet sind, wobei sich jeder dieser Arme im wesentlichen radial xu der ersten Saameloberflache erstreckt»

   6. Vorrichtung nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, daß die Arme aus sine?» flexiblen Material bestehen, das mit der in dem Behälter (5) enthaltenen Lösung verträglich ist, und daß die Arme an der ersten Sammeloberfläche enden·

   7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (31, 75» 85) ein im wesentlichen genau kreisrunder Zylinder ist, der so getragen wird, daß er um die gewöhnliche Zylinderachse rotiert, und daß sich die Arme (49, 78, 88) in bezug auf die erste Sammeloberfläche der ersten Elektrode zwischen der ersten und der zweiten Elektrode in radialer Richtung erstrecken«,

   80 Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (33, 7^» 84) in bezug auf die erste Sammeloberfläche der ersten Elektrode (31» 75, 85) radial angeordnet ist, und daß die Grenzschichtbetätigungsorgane

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   mehrere Ante (49» 78) aufweisen, die die zweite Elektrode berühren und bis zur Sammeloberfläche der ersten Elektrode vorstehen, wobei diese Arme in radialer Richtung mit Abstand von der ersten Sammeloberfläche getrennt sind*

   9« Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet₉ daß die zweite Elektrode (33, 74, 84) in wesentlichen die Form eines genau kreisrunden Zylinders hat·

   10· Vorrichtung nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (49_S 78) aus flexiblem Material bestehen und sich von der zweiten Elektrode (33, 74) aus in radialer Richtung erstrecken und an der ersten Sammeloberflache der Kathode (31» 75) enden und sich in bezug auf die Sammeloberfläche in Längsrichtung erstrecken«

   lic Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme sich in Längsrichtung im wesentlichen von dem einen Ende der ersten Elektroden (31» 75) zu derem anderen Ende erstrecken·

   12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (49, 78) in im wesentlichen gleichem Abstand radial um die erste Sammeloberflache der ersten Elektrode (31» 75) angeordnet sind·

   13, Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen dritten Elektrodenkörper ^64) in dem Behälter (5)» der von der ersten Elektrode (66) mit Abstand getrennt ist, die zwischen der zweiten Elektrode (62) und der dritten Elektrode (64) angeordnet ist und eine zweite Sammeloberfläche aufweist, die der in dem Behälter (5) enthaltenen Lösung ausgesetzt ist, daß die Grenzschichtbetätigungsorgane (49') einen Arm aufweisen, der in dem Behälter (5) zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (66, 62) angeordnet ist und sich in bezug auf die

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   erste Sammeloberflache radial erstreckt, und einen weiteren Arm (49*), der in dem Behälter zwischen der ersten und der dritten Elektrode (66, 64) angeordnet ist und sich in bezug auf die zweite Sammeloberfläche radial erstreckt, wobei die erste Elektrode (66) in bezug auf die Arme (49^f, 49ⁿ) beweglich ist.

   14· Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (49*$ 49") aus einem flexiblen Material bestehen, das mit der Lösung verträglich ist, und daß die Arme an der ersten bzw* zweiten Sammeloberfläche enden· '

   15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (62) mit mehreren Armen (49*) in Berührung steht, die in bezug auf die erste Sammeloberfläche in in etwa gleichmäßigem radialen Abstand verteilt sind, und daß die dritte Elektrode (64) mit mehreren Armen (49") in Berührung steht, die in bezug auf die zweite Sammeloberfläche in im wesentlichen gleichmäßigem radialen Abstand angeordnet sind«

   16· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15» zum Transport eines Strömungsmittels über einen verhältnismäßig festen, stationären Körper, gekennzeichnet durch einen festen bzw· massiven Körper mit einer Oberfläche, über die ein Strömungsmittel transportiert werden soll, Grenzschichtbetätigungsorgane (49, 49^f 9 49") 78, 88, 96), die wenigstens einen Arm aufweisen, der neben der Oberfläche angeordnet ist und dazu dient, das Strömungsmittel an der Oberfläche zu rühren und Wirbelströme zu erzeugen, und durch eine Vorrichtung zur Bewegung der Grenzschichtbetatigungsorgane in bezug auf die genannte Oberfläche«

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   *7· Vorrichtung nach Anspruch l6, gekennzeichnet durch eine elektrische Spannungsquelle zur Erzeugung eines Potentials auf dem festen Körper, durch das der Transport ionisierter Teilchen zwischen dem Strömungsmittel und dem stationären Körper beeinflußbar ist.

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