DE2406473C3 - Vorrichtung zur elektrolytischen Gewinnung von Metall aus einer Metall enthaltenden Elektrolytlösung - Google Patents
Vorrichtung zur elektrolytischen Gewinnung von Metall aus einer Metall enthaltenden ElektrolytlösungInfo
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- DE2406473C3 DE2406473C3 DE19742406473 DE2406473A DE2406473C3 DE 2406473 C3 DE2406473 C3 DE 2406473C3 DE 19742406473 DE19742406473 DE 19742406473 DE 2406473 A DE2406473 A DE 2406473A DE 2406473 C3 DE2406473 C3 DE 2406473C3
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs I beschriebenen
aus der DT-OS 21 28 878 bekannten Art.
Bei der bekannten Vorrichtung ist die Oberfläche dei
Kathode nicht glatt, sondern die Inseln sind jeweils \uv
einem höheren Rand aus Isoliermaterial umgeben.
Bei dieser Ausbildung der Kathodenoberfläche haftet der Niederschlag nicht nur fest an der Oberfläche
der Inseln, sondern auch an dem diese umschließenden Isoliermaterial an. so daß der Niederschlag nicht während
des Betriebs von der Kathodenobcrfläche entfernt werden kann. Vielmehr muß die Kathode aus der Vorrichtung
herausgenommen und vom abgesetzten Niederschlag befreit werden. Ein kontinuierlicher Betrieb
ist mit der bekannten Vorrichtung daher nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zur elektrolytischen Gewinnung von Metall aus einer Metall enthaltenden Elektrolytlösung zu
schaffen, mit der ein kontinuierlicher Betrieb möglich ist, um so die Leistung der Vorrichtung und damit dei
Metallgewinnung zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die vom
Patentanspruch I erfaßten Maßnahmen gelöst.
Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Oberfläche der Kathode glatt ist und die Inseln aus
dünnen elektrischen Leitern bestehen, ergibt sich eine verhältnismäßig schwache Haftung des abgeschiedenen
Metalls an der Kathode, so daß es während des Betriebs leicht entfernt werden kann.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand
der Unteransprüche 2 bis 12.
An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausluhrungsbeispielc
wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen elektrolytischen Zelle, wobei ein Teil der Zellcnwancl
weggeschnitten ist,
i- i g. 2 die Draufsicht auf die Zelle der Fig. I. wobei
Teile der Zellenwand weggeschnitten sind. Zusätzlich sind die Speiseleitungen gezeigt.
F i g. 3 die perspektivische, zum Teil aufgeschnittene
Ansicht der Kathode der Zelle der F i g. I und 2,
F i g. 4 den Schnitt 4-4 der F i g. 3.
F i g. 5 die Einzelheit 5-5 der F i g. 4 in vergrößertem Maßstab,
Fig. 6 die perspektivische Darstellung einer Anode
für die Zelle der F i g. 1.
F i g. 7 den Schnitt 7-7 der F i g. 6 und
{•"ig.8 cine perspektivische Darstellung einer Metall-Abnahmecinrichtung.
Die elcktroiyiische Metallgewinnungszelle der
Tig. I und 2 enthält ein Gehäuse 12. in dem einander
gegenüberliegend eine Kathode Π und eine Anode 14 montiert sind. Das Gehäuse 12 ist abgedichtet, um die
gasförmigen Elektrolyseprodukte aufzufangen und d;is Kniweichen korrosiver Dämpfe zu verhindern. Die Innenwand
des Gehäuses ist vorzugsweise mit einem korrosionsbeständigen Material, elektrisch isoliert.
Die Kathode 13 ist so ausgebildet, daß sieh ein Metall
mit den rrhtigen Eigenschaften in hohem Maße daran ablagert. Ihre Form ist so gewählt, daß eine dauernde
Entfernung möglich ist, ohne daß die Kathode zerstört würde oder die Elektrolyse unterbrochen werden mußte.
Gemäß Fig.3 bis 5 weist die Kathode 13 mehrere
freiliegende, elektrisch leitende Spitzen 30 auf, die je als getrenntes Kathodcnelement wirken. Die Spitzen bilden
die Enden dünner Leiter 31. beispielsweise dünner Drähte, die in Abständen voneinander in einer Isolier-
«nasse 32 gelagert sind, die ihrerseits so in einem isoliefenden
Halter gelagert ist. daß nur die Spitzen 30 freilegen. Die anderen Ende: der Leiter 31 sind innerhalb
ties Leiters mit einer gemeinsamen elektrisch leitenden Basis 34 verbunden. Die freie Oberfläche der Kathode
|3 sollte glatt sein, so daß die Ablagerungen an den einzelnen Kathodenspitzen nicht an der Isoliermasse 32
anhaften und die Seitenflächen der einzelnen Kathodenelemente 31 abgedeckt sind. Die leitende Kathodcnobcrfläche
ist also glatt und wird von den freien Enden mehrerer elektrischer Leiter gebildet. ύ'.2 durch
eine Masse aus isolierendem Material voneinander getrennt sind.
Die Kathodenspitzen sind so klein, daß sich das Metall in einer Form daran ablagert, die eine schwache
Bindung des Metalls an die Kaihodenspitzen 30 gewährleistet, und zwar so, daß es von der Kathodenflache
wegragt, so daß es durch leichtes Schaben entfernt werden kann. Wie gezeigt, sind die Kathodenspitzen
flach und rund. Ihr Durchmesser beträgt 0,025 bis 0,15 mm, ihr engster Kantenabstand etwa 0,25 bis 0,6 mm.
Wie in F i g. 5 gezeigt, lagert sich das Metall an den Kathodenspitzen 30 in Form kleiner nach außen ragender
Klumpen 41 ab. Der an der Spitze anhaftende Klumpen ist klein und kann leicht weggebrochen werden.
Die kleinen Spitzen sind wichtig, da sich bei merklich höherem Durchmesser der Spitzenoberfläche zwei
unerwünschte Erscheinungen einstellen: Die H aft fläche wird so groß, daß das abgelagerte Metall fester daran
anhaftet und das abgelagerte Metall weitet sich radial S*> über die Spitze aus und erhält die Form einer Scheibe,
die nur schwer entfernt werden kann ur.c! zu einer unerwünschten
Überbrückung zwischen den Spitzen führt. Der Absland zwischen den benachbarten Spitzen
ist ebenfalls wichtig, und sollte im Bereich von 0,25 bis 0,b mm liegen, um zu verhindern, daß das abgelagerte
Metall zwischen den benachbarten Spitzen Brücken bildet.
Zur Herstellung einer geeigneten Kathode können zunächst Abschnitte aus nichtrostendem Stahldraht mit
verhältnismäßig großem Durchmesser an einem Basisslreifcn befestigt werden, so daß sich ein kammförmiges
Bauteil ergibt. Darauf werden mehrere solcher Streifen zu einem bürstenartigen Teil aneinander befestigt.
Die Durchmesser der Drähte werden dann durch Ätzen und das bürstenförmigc Bauteil wird in einem
geeigneten Isoliermaterial, beispielsweise Keramik. Glas oder einem geeigneten Kunststoff verkapselt. Das
Isoliermaterial ist zweckmäßigerweise korrosionsbeständig und ausreichend fest, .so daß es sich nicht verbiegt
oder ein Arbeitsspiel der Leiter in einem Maße zuläßt, daß größere Kathodenflächen freiliegen, sich
die Art der Metallablagerungen ändert und die^e
schwer entfernt werden können.
Die Leiter 31 brauchen nicht aus Drähten zu bestehen oder rund zu sein. Auch bei rechteckiger Form der
einzelnen Drähte, beispielsweise 0,025 bis 0.1 mm χ 0,5 bis 2,5 mm und einem Abstand von 0,25 bis 0,b mm
zwischen den engsten Stellen ergeben sich geeignete Kathoden. Auch hier ist der Abstand wichtig, um eine
Brückenbildung zwischen benachbarten Spitzen zu verhindern.
An der hinteren Fläche des Kathodenhallers 43 ist das eine Ende einer isolierten Welle bzw. eines isolierten
Schafts 46 starr befestigt. Er ragt durch die angrenzende Endwand des Gehäuses 12, wo er mit einem geeigneten
Antrieb 48 gekuppelt ist, durch den der Schaft 46 und der Kathodenhalter 43 in langsame Drehung
versetzt werden. Am Ausgang aus dem Gehäuse ist der Schaft 46 durch eine herkömmliche Stopfbuchse 49 umschlossen.
Von der gemeinsamen Basis 34 verläuft ein elektrischer Leiter 51 (Fig. 3, 4) durch den isolierten
Schaft 46 zu einem außerhalb des Gehäuses angebrachten Kontakt 51,7, an den eine nichigczcigte Gleichstromquelle
angeschlossen ist, die eine Spannung von 2 bis 8 Volt zwischen den Elektroden liefert. Enthalt die
Zelle mehr als ein Elektrodenpaar, so sollte die Gleichstromquelle 2 bis 8 Volt an jedem Elektrodenpaar abgeben.
Die Anode 14 (Fig. 6,7) dient als Einlaß für frische
Elektrolyten und zur Entfernung gasförmiger Elektrolyseprodukte. Die Anode enthält eine flache vordere
Platte 53 aus perforiertem oder sonst porösem Material. Beispielsweise kann die Platte 53 aus zwei übereinander
gelegten Schichten aus perforiertem Titanblech bestehen, die mit einem Metall oder einem Oxid beschichtet
sind, das als inerte Anode dienen kann, wodurch die Sauerstofflösung begünstigt wird. In zusammengebautem
Zustand im Gehäuse bildet die vordere Anodenplatte 53 die leitende Anodenfläche. Sie liegt
parallel und in einem geringen Abstand zur leitenden Oberfläche der Kathode 13.
Die vordere Platte 53 sitzt über einem hohlen zylindrischen Halter 54, in den eine feste Trennwand 55 eingesetzt
ist. Diese teilt die Anode in Querrichtung in eine vordere Kammer 56, die unmittelbar hinter der
vorderen Anodenplatte angeordnet ist, und in eine hintere Kammer 57, die angrenzend an das hintere Ende
des Halters liegt. Der Halter und die Trennwand bestehen vorzugsweise aus einem nichtleitenden und gegen
anodische Korrosion beständigen Material. Ein isolierter Schaft 58 ist an den Halter angeschlossen und ragt
von diesem nach hinten. Durch den Schaft verläuft ein Leiter 67, der die Platten 53 mit einer Gleichstromquelle
verbindet. Mehrere kurze, elektrisch isolierende Leitungen 59 verlaufen durch die Trennwand 55, von dort
durch die vordere Kammer 56 und durch die vordere Anodenplatte 53. Sie verbinden somit die hintere Kammer
57 über die Platte 53 mit dem Innern des Gehäuses 12. Eine im Schaft vorgesehene Bohrung 61 bildet eine
Leitung, die die hintere Kammer 57 mit einem Elektrolyivonat
verbindet.
In Längsrichtung durch den Schaft 58 verläuft ferner
eine zweite Bohrung 63 zur hinteren Kammer 57 und zur Trennwand 55. Sie verbindet die "ordere Kammer
56 mit dem äußeren der Anode, so daß durch die porö-
se Anoclcnfläehc 53 Gas abgezogen werden kann. In
manchen Fällen kann zum Abziehen des Gases der vorderen Kammer über die Leitung 63 zusätzlich /u dem
durch das Einleiten des Elektrolyten erzeugten Druckunterschied ein Unterdruck zugeführt werden.
Die Elektrolyt-Spciseleitungen 59 sind so bemessen und in einem solchen Abstand an der Anodcnfläche 53
angeordnet, daß der Elektrolyt gleichmäßig in das Gehäuse
12 eingeführt werden kann, ohne daß Strahlen entstehen, durch die Metallablagcrungcn vorzeitig von
der Fläche der Kathode 13 entfernt würden. Der Abstand der Elcktrodcnflächcn beträgt 1 bis 10 mm, vorzugsweise
2 mm.
Der Schaft 58 ist am hinteren Ende der Anodenanordnung befestigt und ragt durch die Wand des Gchäuses
12. Aus dem Gehäuse austretende Flüssigkeit wird mittels einer flexiblen Manschette 64 (F i g. 1, 2) aufgefangen.
Der Schaft 58 dient zur Lagerung und Einstellung der Anode 14 in gewählte Stellungen innerhalb
des Gehäuses. Zur Einstellung der Anode ist der Schaft in einem Mechanismus 65 außerhalb des Gehäuses befestigt,
mit dem eine Einstellung in Axialrichtung möglich ist. Zur Feineinstellung der Anode sind einfache
Zugbolzen 66 vorgesehen.
Gemäß F i g. 7 verläuft ein elektrischer Leiter 67 von der Anodenfläche 53 durch den Schaft 58 tw elektrischen
Spannungsquelle. Er ist außen an den Platten 53 isoliert.
Der das Metall enthaltende Elektrolyt wird über eine Haupt-Speiseleitung 90 und über eine oder mehrere
mit Ventilen versehene Zweigleitungen 91,92 und 93 in die Zelle eingeleitet. Die Zweigleitung 91 ist mit dem
Kanal 61 im Schaft 58 verbunden, so daß der Elektrolyt durch die Anodenfläche ins Gehäuse gelangt. Die
Zweigleitung 92 ist durch die Wand direkt ins Innere des Gehäuses geführt. Die Zweigleitung 93 ist an eine
besondere Leitung 75 an der Schaberanordnung geführt.
Die in der Zelle entstehenden Gase, insbesondere Sauerstoff werden durch die Leitung 68 abgezogen, die
an den Kanal 63 im Schaft 58 angeschlossen ist.
Bei dem gezeigten Ausführiingsbeispici wird der
Elektrolyt normalerweise durch die Zweigleitung 91 und 92 eingeleitet, so daß das Gehäuse einschließlich
des Zwischenraums zwischen den Elektroden gefüllt bleibt, ohne daß sich die Flüssigkeit zu stark über die
Elektrodenflächen bewegt. Im Normalbetrieb tritt also der frische Elektrolyt durch die Anodenfläche und
durch die Gehäusewand ein. Durch die Anodenfläche wird ein Teil des Elektrolyten zusammen mit dem Gas
abgezogen. Der Rest wird zusammen mit dem gewonnenen Metall durch die Spülleitung abgeführt.
Zur Anpassung an spezielle Bedingungen, beispielsweise an den schädlichen hohen Säuregehalt bei der
Zinkgewinnung, kann eine weitere Einlaßleitung 75 vorgesehen sein, durch die in den Bereich des Abnahmeschabers Elektrolyt mit niedrigem Säuregehalt zugeführt wird. Hie. durch wird einerseits der Säuregehalt
des abgeführten Elektrolyten verringert, mit dem das Metall aus der Zelle gespült wird. Ferner wird hierdurch das Ausspülen des gelösten Metalls unterstützt.
Zur kontinuierlichen Abnahme des abgelagerten Mctalls von den Kathodenspitzen dient eine Abnahmeeinrichtung 72 (F i g. 6 bis 8) mit einem teilweise von einer
Haube 82 umschlossenen Schaber oder Messer 73. das an einem hin- und herbeweglichen Arm 74 befestigt ist.
Dicker bewegt den Schaber 73 und die zugehörige
Haube innerhalb eines Schlitzes 76 mit fcsicn Wänden
in Radialrichtimg hin und her, der in der Anodenfläche 53 ausgebildet ist (Fig. 6). Der in I i g. 8 vergrößert
gezeigte Schaber ist wesentlich kürzer als der Schiit/ 76. Der Schaber ragt zur Kalhodenfläche und endet
dicht an der Kathoclcnflächc. so daß, wenn sich die K;i
lhodc 13 dreht, die Kante des Schabers 73 die Metallablagcrungcn
von den Kathodcnspitz.cn abschabt. Gleichzeitig bewegt der Arm 74 den Schaber langsam
zur Mitte der Elektrode. Der Schaber beschreib) also
eine spiralförmige Bahn. Am Ende der Bcwcgiingsstrecke
kehrt der Schaber schnell in die Ausgangsstellung in der Nähe der Kante zurück und der Zyklus wird
wiederholt. Abstandhalter 73;) dienen zur Trennung des Schabers 73 vom Boden der Haube, so daß Flüssigkeit
und Metall um den Schaber strömen können. Sie gehingen über ein Rohr 81 zum Auslaß, das den Innenraum
der Haube mit einer entfernten Stelle außerhalb der Zelle verbindet. Das Gemisch aus abgeführtem Elektrolyt
und Mctalltcilchen kann also dauernd aus dem Schabcrbcrcich gespült werden, so daß das Metall aus
der Zelle entfernt wird, sobald es von der Kathode abgeschabt wurde. Die Strömung durch die Auslaßleitung
wird durch den Druck des eintretenden frischen Elektrolyten erzeugt, der durch die Spcisclcilungcn eintritt.
Das Gemisch aus Metallteilchcn und Elektrolyt wird zur endgültigen Gewinnung des Metalls zu einem Filter
oder zu einer anderen Trenneinrichtung geleitet.
Zwar können auch andere Schaberanordnungen /um Abschaben des Metalls von der Kathode verwendet
werden, wichtig ist jedoch, daß jeweils nur ein verhältnismäßig
geringer Anteil der reinen Kathodenspitzen frcilicgt, und daß der Hauptteil der gesamten Kathode
normalerweise mit abgelagertem Metall bedeckt ist. Liegt eine zu große Kathodcnspitzcnfläche frei, ohne
daß der Gesamtstrom entsprechend verringert wird, so
entstehen an den Kathodenspitzen unerwünscht hohe Spannungen mit dem Ergebnis, daß sich statt dem Metall
in verstärktem Maße Wasserstoff an der Kathode absetzt und so der Betrieb ernstlich gestört wird.
Außerhalb des Gehäuses liegende Teile der Abnahmeeinrichtung
sind in den F i g. 1 und 2 gezeigt. Ein hin- und hcrbewcglichcr hydraulischer Stößel 78 treib»
einen auf Schienen 80 befestigten Schlitten 79 an. Das zweite Ende des Arms 74, der an seinem ersten Ende
den Schaber 73 trägt, ist mit dem Schlitten verbunden und mit diesem hin- und herbeweglich. Der Arm 74 ist
über eine flexible Manschette 83 ins Gehäuse geführt. Nichtgezeigtc Steuereinrichtungen dienen /ur zeitlichen
Steuerung der Bewegung des Arms.
Der Elektrolyt, beispielsweise eine Säurclaugcnlösung,
wird über die Hauptleitung 90 und die Zweiglei tung 91 und 92 ins Gehäuse geleitet, so daß er durch die
Anodenfläche und durch die Gehäusewand in die Zelle gelangt und diese ständig mit Elektrolyt gefüllt ist.
Die Durehflußgeschwindigkeit des Elektrolyten, die
angelegte Spannung und der Abstand zwischen den Elektrodenflächen werden so eingestellt, daß sich die
gewünschte Ablagcrungsgeschwindigkcit und -gute er
gibt. Typische Stromdichten liegen, bezogen auf die
Gesamtfläche der Elektrode, nicht auf die Fläche dct
Spitzen, zwischen etwa 0.5 bis etwa 2.0 A/cm-. Die
Form der Metallablagerungen äst in F i g. 5 gezeigt. Bc
hohen Stromdichten ergeben sich sehr weiche Ablage rungcn.
Während der Zufuhr von Gleichstrom wird die Ka
lhodc gedreht und der Schaber der Abnahmecinrich· lung betätigt. Die Drehzahl der Kathode und die An
zahl der Hin- und Herbewegungen ties Schabers wer
den so eingestellt, daß das Metall so schnell von den Kathodenspitzen geschaht wird, daß eine Brückenbildung
/wischen den nebeneinander liegenden Ablagerungen verhindert wird. Das abgenommene Metall und
der Elektrolyt werden dann über die Leitung 81 aus der Zelle abgezogen. Die gewonnenen Metallleiiehen werden
filtriert und gegebenenfalls zu Pulver mit hoher Dichte verdichtet oder gemahlen.
Bei Verwendung einer Kupfersulfatlösung wird an der Anode 14 Sauerstoff frei. Ein Gemisch aus Sauerstoff
und Elektrolyt wird durch die poröse Anodenfläche 53 und durch die Leitung 68 zu einer nichtge/eigten
Trenn- und Sammeleinrichtung geführt. Der aufgefangene Sauerstoff kann als Oxidationsmittel bei der Laugenherstellung
verwendet oder komprimiert und verkauft werden. Bei dauernder Gasentfernung wird eine
Polarisation vermieden, so daß die Elektrolyse bei minimalem Leistungsverbrauch ablaufen kann.
Ein im wesentlichen gemäß der Zeichnung aufgebautes Modell wurde zu Untersuchungen verwendet. Der
Durchmesser der Modellkathode betrug etwa 15 cm.
Die Kathode bestand aus nichtrostenden Stahldrähten mit einem Durchmesser von 0,075 bis 0.125 mm und
einer Länge von 2,5 mm, die in einer flammgcsprühten Keramikmasse mit einem mittleren Abstand von 0.38
mm befestigt waren. Die Gesamt-Kathodcnflärhe betrug
einschließlich der Keramikmasse 147 cm2.
Die Anode war entsprechend F i g. 6 und 7 aufgebaut.
Die Anodenfläche bestand aus zwei Schichten aus perforiertem Titanblech mit Perforationen von 1.5 mm.
Der Abstand der Platten betrug etwa 1 mm und die Perforationen waren so gegeneinander versetzt, daß
sich ein gewundener Pfad durch die Fläche ergab. In der Anodenfläche waren 12 Zuführleitungen 59 vorgesehen.
Bei den Versuchen wurde der Zelle eine gereinigte Elektrolytlösung mit einem Kupfer-Gehalt von 10 bis
35 g/l und einem LbSOt-Gehait von i0 bis 150 g/l zugeführt.
Der Gesamt-Strom betrug 120 A (0.82 A/cm-) bei einer Spannung von 2182 V. Die Temperatur wurde auf
860C gehalten. Die Lösung enthielt 130 g/l H2SO4 und
15 g/l Kupfer in Form von CuSO-t. Die frische Lösung
wurde so zugeführt, daß diese Bedingungen aufrechterhalten wurden. Während der Testzeit von 37 Minuten
wurden 79,6 g Kupfer mit einer mittleren Teilchengröße von 4 bis 100 μ Durchmesser gesammelt. Das Kupfer
halte eine Schüttdichte von 3,74 g/cm3. Die verbrauchte Leistung betrug 0,338 kW, der spezifische Leistungsverbrauch 2, 68 kW/h/kg Cu. Der Stromwirkungsgrad betrug 90,8 %.
Demgegenüber beträgt bei der herkömmlichen elektrolytischen Metallgewinnung der Stromwirkungsgrad
72 % und der Leistungsverbrauch 2,96 kW/h/kg Cu bei einer Stromdichte von etwa 0,012 A/cm2.
Unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen wurden mit der erfindungsgemäßen Zelle etwa 8800 g
Cu/tn- und Tag gewonnen.
Die Erfindung ist nicht auf permanente Elektroden beschränkt. Beispielsweise können auch sogenannte
verlorene Anoden verwendet werden. Die erfindungsgemäße Zelle kann auch zur elektrolytischen Raffination
und zur Gewinnung jedes anderen Metalls verwendet werden, das auf elektrolytischem Weg gewonnen
werden kann.
Das gezeigte Ausführungsbeispiel der Zelle enthält zwar nur eine einzige Anode und eine einzige Kathode.
Es können jedoch auch Zellen mit mehreren Paaren von Anoden und Kathoden verwendet werden. Die Anoden-Kathoden-Paare
der Zelle können in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sein, wobei die Reihenschaltung
wirtschaftlicher ist.
Die Zelle kann /war in einem offenen Behälter ausgebildet sein, bei vollständig geschlossener Zelle kann
jedoch bei erhöhter Temperaturen gearbeitet werden, ohne daß Dampf frei wird. Dies ist vorteilhaft, weil bei
hoher Temperatur der Elektrolyt-Widerstand und somit der Leistungsverbrauch verringert wird. Auch ergeben
sich bei konstanter Stromdichte und konstanter
2<i Elektrolytzusammensetzung sowie bei höherer Temperatur
Metallprodukte mit höherer Schüttdichte und verbesserter Fließfähigkeit.
Bei Verwendung eines offenen Behälters sind Einlaß und Auslaß so aufgebaut, daß kontinuierlich Elektrolyt
zugeführt und abgeführt wird, wobei ein konstantes Lösungsvolumen aufrechterhalten wird, damit die Elektroden
im gewünschten Maße eintauchen.
Die Gcsamtgröße der Elektroden ist veränderlich. Abmessungen und Querschnitte der einzelnen Kathodenleiter
sowie der Spitzenabstand sollten jedoch innerhalb der genannten Grenzen liegen, um die gewünschten
Ergebnisse zu erzielen.
Statt flacher Kathoden- und Anodenflächen können auch andere Formen angewandt werden. Bcispiclswctse
kann die leitende Kathodenfläche zylindrisch sein, sofern sie glatt ist und mehrere kleine Leiter enthält,
die durch eine nichtleitende Masse in einem Abstand voneinander gehalten werden. Ähnliches gilt für die
Anode.
Wie bei jeder elektrischen Vorrichtung muß gewährleistet sein, daß die verschiedenen Elemente voneinander
isoliert sind, um Beschädigungen durch Stöße. Kurzschlüsse u. dgl. zu vermeiden. Beispielsweise muß
der Schaber von dem hin- und herbeweglichen Schaft 74 isoliert sein.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß die Erfindung neue Wege und Einrichtungen zur kontinuierlichen Metallgewinnung ohne Unterbrechung des
Prozesses erschließt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
609 652/292
■V.
Claims (12)
1. Vorrichtung zur elektrolylisehen Gewinnung
von Memll aus einer Metall enthaltenden Elcktrolytlösung.
mit wenigstens einer Anode und wenigstens einer Kathode, auf deren aktiver Oberfläche
leitfähige, gegeneinander isolierte Inseln ausgebildet sind, dadurch gekenn/, eich net, daß
die Oberfläche der Kathode (13) glatt ist. und daß die leitfähigen Inseln aus dem Endquerschnitt verhältnismäßig
dünner elektrischer Leiter (31) bestehen, die in eine plcktrisch isolierende Masse eingebettet
sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter aus Drähten (31) bestehen,
deren Durchmesser im Bereich zwischen 0.025 bis
0,15 mm und deren Abstand an den engsten Stellen zwischen 0,25 und 0,6 mm liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (31) einen rechteckigen
Querschnitt im Bereich zwischen 0.025 bis 0.1 mm χ 0,5 bis 2,5 mm haben und ihr minimaler Abstand
zwischen 0,25 und 0,6 mm liegt.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden An- »s
sprüche, gekennzeichnet durch Einrichtungen (73) zur Entfernung der auf den Spitzen (30) der Leiter
(31) gebildeten Teilchen (41) von der leitenden Fläche der Kathode (13).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- y>
zeichnet, daß die Einrichtung zur Entfernung des Metalls von der leitenden Oberfläche der Kathode
(13) einen Schaber (73) und eine Einrichtung (78)
enthält, die eine relative Bewegung zwischen der Kathodenoberfläche und dem Schaber bewirkt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaber (73) zwischen den leitenden
Flächen der Anode (14) und der Kathode (13) angeordnet ist, und daß eine Auslaßleitung ,(8t) zum
Abziehen eines Gemischs aus der Lösung und entferntem Metall aus dem an den Schaber angrenzenden
Bereich vergesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch b, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (75) zur Einleitung von zusatzlichen
Elektrolyten in den Tank, die angrenzend an den Einlaß zur Produkt-Auslaßleitung (81) angeordnet
ist, so daß wenigstens ein Teil der das Gemisch bildenden Lösung zugeführt wird, die aus
dem an den Schaber (73) angrenzenden Bereich abgeführt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die leitende Oberfläche der Anode
(14) porös ist, daß unterhalb der Oberfläche eine Kammer (56) angeordnet ist, und daß die Kammer
über eine Leitung (63) an eine Unterdruckquelle angeschlossen ist, so daß die gasförmigen Elcktrolyseprodukte
durch die Anodenfliiche abgezogen werden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß Einrichtungen (61, 57. 59) zur Hinleilung von Lösung in den Zwischenraum zwischen
den leitenden Oberflächen der Anode (14) und der Kathode (13) vorgesehen sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch b, gekennzeichnet durch einen in der leitenden Oberfläche der Anode
(14) vorgesehenen Schlitz (76) mit festen Wänden, wobei der Schaber (73) in dem Schlitz angeordnet
ist, und durch eine hin- und herbewegliche Einrichlung (78), die mit dem Schaber verbunden ist. im
diesen im Schlitz hin- und hcr/ubewegen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 5. dadurch gc
kennzeichnet, daß die Einrichtung, die eine ReIaii\
bewegung zwischen der Kathode (13) und den Schaber (73) bewirkt, eine mit der Kathode (13) ver
bundene, drehbar gelagerte Welle (46) enthält, so wie einen außerhalb des Behälters (12) angcordnc
ten Antrieb für die Welle und die Kathode.
12. Vorrichtung nach Anspruch b. dadurch gekennzeichnet,
daß der Behälter (12) geschlossen is und der Einlaß und Auslaß so angeordnet sind. dal.
der Behälter im wesentlichen mit Lösung gefiill· bleibt.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US334157A US3860509A (en) | 1973-02-20 | 1973-02-20 | Continuous electrowinning cell |
US33415773 | 1973-02-20 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2406473A1 DE2406473A1 (de) | 1974-09-05 |
DE2406473B2 DE2406473B2 (de) | 1976-05-06 |
DE2406473C3 true DE2406473C3 (de) | 1976-12-23 |
Family
ID=
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