DE2515714B2 - Elektrolytisches Verfahren und Elektrolysezelle zur Herstellung eines pulverförmigen Metalls - Google Patents
Elektrolytisches Verfahren und Elektrolysezelle zur Herstellung eines pulverförmigen MetallsInfo
- Publication number
- DE2515714B2 DE2515714B2 DE2515714A DE2515714A DE2515714B2 DE 2515714 B2 DE2515714 B2 DE 2515714B2 DE 2515714 A DE2515714 A DE 2515714A DE 2515714 A DE2515714 A DE 2515714A DE 2515714 B2 DE2515714 B2 DE 2515714B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- metal
- cell
- cathode
- powder
- solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- 239000012255 powdered metal Substances 0.000 title claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 40
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 40
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 36
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 21
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 13
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 7
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 7
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 2
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 claims description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 42
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 150000003752 zinc compounds Chemical class 0.000 description 2
- 241000237858 Gastropoda Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 238000010517 secondary reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C5/00—Electrolytic production, recovery or refining of metal powders or porous metal masses
- C25C5/02—Electrolytic production, recovery or refining of metal powders or porous metal masses from solutions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
- C25C7/002—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells of cells comprising at least an electrode made of particles
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft den in den Patentansprüchen näher gekennzeichneten Gegenstand.
Soll ein Metall in Pulverform verwendet werden, so ist es wirtschaftlich vorteilhaft, es direkt in Form
eines Pulvers zu bereiten oder zumindest in einer Form herzustellen, die ohne weiteres eine Pulverisierung
ermöglicht. Dies trifft insbesondere auf Zinkpulver oder Zinkstaub zu.
Es ist bereits versucht worden, Zinkpulver ausgehend von alkalischen Zinkoxid-Lösungen herzustellen,
doch fällt bei der Elektrolyse dieser Lösungen mit klassischen Kathoden eine schwammige Abscheidung
von verästelten brüchigen Dendriten an, deren Haftung an der Kathode sehr unregelmäßig ist. Zur
Gewinnung der Abscheidung und ihrer Überführung in die Pulverform sind mit einem Abstreifer versehene
rotierende Trommelkathoden eingesetzt worden. Die Abscheidung mit schwammiger Struktur bildet sich
progressiv im Verlaufe des Abkratzens oder Abstreifens in Form von Schichten und jede abgelöste Schicht
wird anschließend zerkleinert. Die Schwammstruktur, die ungleichmäßige Haftung der Abscheidung und die
dadurch bewirkte variable Dicke der Abscheidung sind jedoch weder für einen kontinuierlichen Austrag
ohne Zerbrechen der Schicht noch für ein gleichmäßiges Zerkleinern günstig.
Es ist auch bereits versucht worden, das Zink direkt in pulverförmigem Zustand zu gewinnen durch Abscheidung
desselben auf einer vibrierenden Kathode, von der es sich unter der Einwirkung der Vibration
in Form von Körnern ablöst. Die Struktur der Abscheidung und die ungleichmäßige Haftung an der vibrierenden
Kathode führen jedoch zu zufallsbedingten Ergebnissen und für eine Durchführung in
industriellem Maßstab ergeben sich mechanische Schwierigkeiten in apparativer Hinsicht, wobei auch
die aufzuwendenden Energiemengen eine wirtschaftliche Verfahrensdurchführung ausschließen.
Gemäß der FR-PS 920210 erfolgt die Hersteilung > pulveiförmiger Metalle durch elektrolytische Reduktion
eines Oxids oder einer oxidierten Verbindung dieser Metalle in einem Elektrolyten, der diese oxidierten
Verbindungen praktisch nicht löst und Komponenten enthält, die elektropositiver als das in PuI-
Hi verform abzuscheidende Metall sind und die Reduktion
der Metalloxide bewirken, so daß der Typ der verwendeten Kathode praktisch keine Rolle spielt. Da
die Ausgangsmaterialien in Metalloxide überführt und diese nach der Zerkleinerung reduziert werden müssen,
ist dieses bekannte Verfahren zeit- und kostenaufwendig.
Erfindungsgemäß gelingt demgegenüber die direkte Herstellung eines Metalls in Form eines feinen,
gleichmäßigen Pulvers besonders leicht und wirtschaftlich. Bei dem Metall handelt es sich vorzugsweise
um Zink. Beider ionisierten Lösung einer Zinkverbindung
bzw. einer Lösung, in der die Zinkverbindung in ionisiertem Zustand vorliegt, handelt es sich
vorteilhafterweise um eine alkalische Lösung von
r> Zinkoxid in wäßrigem Medium.
Mit Vorteil enthält diese Lösung pro Liter 10 bis 350 g gelöstes Zinkmetall in Form des Oxids in einer
wäßrigen Kaliumhydroxidlösung mit einer Konzentration von 100 bis 800 g/l.
«ι Erfindungsgemäß werden in vorteilhafter Weise
das pulverförmige Metall in der ionisierten Lösung periodisch in turbulente Suspension gebracht, die Suspension
unter Ersatz durch eine neue ionisierte Lösung entnommen, die Bestandteile der entnommenen
r> Suspension getrennt und einerseits das pulverförmige Metall gewonnen, während andererseits die ionisierte
Lösung im Kreislauf zurückgeführt wird.
Nachdem in der Zelle keine Turbulenz mehr vorliegt, setzt sich das verbleibende Pulver ab und bildet
-to erneut die Kathode. Andererseits kann die Trennung der Bestandteile der entnommenen Suspension in das
Metallpulver und die ionisierte Lösung außerhalb der Zelle erfolgen, währenddem diese sich in Betrieb befindet.
■r, Vorteilhafterweise überführt man das Metall durch
Einfühlen der neuen ionisierten Lösung in eine turbulente Suspension und trennt die Bestandteile der Suspension
durch Absetzen des Pulvers und Abdekantieren der ionisierten Lösung voneinander. In dieser
Vi Weise erfolgen das Suspendieren des pulverförmigen
Metalls und der Ersatz der Suspension mit einer einzigen Maßnahme, während die Trennung der Bestandteile
der Suspension in einfacher Weise erfolgt.
In der erfindungsgemäßen Elektrolysezelle besteht
In der erfindungsgemäßen Elektrolysezelle besteht
-r, die Kathodenstromzuführung vorzugsweise aus dem
gleichen Metall wie das abzuscheidende Metall oder aus einer dieses Metall enthaltenden Legierung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Kathodenstromzuführung mit einer
bo Schicht aus dem gleichen wie dem abzuscheidenden
Metall bedeckt.
Vorteilhafterweise ist die Anode plan, durchbrochen und horizontal angeordnet. Sie besteht vorzugsweise
aus rostfreiem Stahl.
lv-, In der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt mindestenseine
derartige Elektrolysezelle vor und bei den angegebenen Förder- und Saug-Einrichtungen handelt
es sich vorzugsweise um gekoppelte und auf
gleiche Durchsätze angepaßte Pumpen, die mit Hilfe eines Zeitschalters in gleichen Intervallen während
bestimmter Zeitdauern in Betrieb gesetzt werden.
Einer bevorzugten Ausführungsform zufolge umfaßt die Vorrichtung eine zylindrische Elektrolysezelle
mit vertikaler Achse, eine Vielzahl von in regelmäßigen Abständen an dem Umfang der Zelle in der Nähe
der Kathode angebrachte Einspritzeinrichtungen und ein in senkrechter Richtung verlaufendes, von der
Anode ausgehendes und in der Saugeinrichtung endendes Saugrohr.
Durch diese Anordnung erfolgt das Einführen der neuen ionisierten Lösung in den Bereich der Kathode,
in dem sich das pulverförmige Metal! abscheidet, was
zur Folge hat, daß dieses Pulver wirksam in Suspension gebracht und von der Peripherie der Zelle bis
zu der Achse der Zelle überführt wird, von wo aus es über das Saugrohr abgezogen wird.
Vorteilhafterweise sind die Einspritzeinrichtungen tangential zu dem Umfang mit gleicher Winkelstellung
in der Nähe der Kathodenstromzuführung angeordnet. Hierdurch verursacht das Einführen der ionisierten
Lösung einen koaxial zu der Zelle verlaufenden Wirbel, der sowohl den Suspendiervorgang als auch
die gleichmäßige Gesamtbewegung der Lösung von der Peripherie zum Zentrum hin begünstigt.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Anode um eine im Abstand von der Peripherie angeordnete horizontale
Scheibe, die auf ihrer oberen Oberfläche mit einem isolierenden Überzug versehen ist. Das genannte
Saugrohr ist durch eine im Zentrum angeordnete öffnung durch diese Anode hindurchgeführt und
mindestens in jenen Bereichen isoliert, die mit der ionisierten Lösung in Berührung stehen. Die Anode
ist im Abstand von dem Umfang angeordnet und stört die Strömung der Fluide beiderseits der Anode nicht.
Der isolierende Überzug der oberen Oberfläche der Anodenscheibe unterdrückt einen Stromfluß von dieser
oberen Oberfläche und führt eine gleichmäßige Stromdichte der Anode und damit gleichmäßige
Elektrolysebedingungen herbei. An der isolierenden Wandung des Saugrohres erfolgen keine Sekundärreaktionen.
Vorteilhafterweise umfaßt die Zelle auf der Oberfläche ihres Umfangs mindestens eine vertikal verlaufende
Rinne, in der eine isolierte Verbindungsleitung für die Kathodenstromzuführung angeordnet ist. Auf
Grund dieser Anordnung ragen die Verbindungen der Kathodenstromzuführungen nicht in die zylindrische
Zelle hinein und stören die Wirbeibewegung der Suspension nicht, wenn die frische ionisierte Lösung eingespritzt
wird.
Vorzugsweise ist die Dekantiereinrichtung mit einer Austragvorrichtung versehen, mit der das am Boden
der Dekantiereinrichtung abgesetzte pulverförmige Metall nach oben gefördert wird. In dieser Weise
kann das Pulver kontinuierlich aus der Dekantiereinrichtung ausgetragen werden.
Einer bevorzugten Ausführungsform zufolge ist der
Boden der Dekantiereinrichtung V-förmig mit geneigter Kante gestaltet, in der eine die Austragvorrichtung
bildende Archimedische Schnecke angeordnet ist. Das sich absetzende Pulver sammelt sich in
dem Bereich der Kante des V-förmig gestalteten Bodens und wird dort mit Hilfe der Archimedischen
Schnecke aufgenommen.
Vorteilhafterweise besitzt die Dekantiereinrichtung einen Überlauf, der sich in den genannten Behälter
entleert. In dieser Weise wird das Rückführen der ionisierten Lösung erleichtert.
Um zu vermeiden, daß auf der Oberfläche schwimmendes pulverförmiges Metall unter der Einwirkung
> von Gasblasen aus der Dekantiereinrichtung in den
Behälter überführt wird, kann die Dekantiereinrichtung mit einem an der Oberfläche und in der Nähe
des Überlaufs angeordneten Rührer versehen sein, der das an der Oberfläche schwimmende Pulver unter
ι» die Oberfläche treibt.
Mit Vorteil ist der Behälter mit Einrichtungen zur Einstellung der Konzentration der genannten ionisierten
Lösung versehen. Die ionisierte Lösung, die wegen der Bildung des Pulvers an MetaHionen ver-
ir' armt ist, kann wieder auf ihre ursprüngliche Konzentration
gebracht werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Vorrichtung eine Vielzahl von
Elektrolysezellen, die eine Einrichtung zur Zuführung der ionisierten Lösung und eine Einrichtung zum Abziehen
der Suspension umfassen, wobei die Fördereinrichtungen und die Saugeinrichtungen in zyklischer
Folge mit den entsprechenden Einrichtungen der anderen Zellen der Vielzahl der Zellen in Verbindung
2ri stehen.
In dieser Weise wird der Wirkungsgrad der Fördereinrichtungen
und Saugeinrichtungen gesteigert, indem die Förderleistung der Zellen und das Abziehvermögen
der Abzieheinrichtungen ausgeglichen
jo werden.
Vorteilhafterweise sind die genannten Zellen übereinander angeordnet und bilden mindestens eine vertikale
Säule. Diese Gruppierung der Zellen in Form einer Säule stellt eine platzsparende Anordnung dar.
s"> Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung.
Die Fig. 1 zeigt eine vertikale Schnittansicht durch
eine Elektrolysezelle der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
die Fig. 2 gibt eine Draufsicht auf diese Elektrolysezelle
wieder;
die Fig. 3 verdeutlicht in schematischer Weise die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Elektrolysezelle;
die Fig. 4 gibt schematisch eine Vorrichtung an,
die eine Säule aus vier Zellen umfaßt.
Gemäß der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform umfaßt die Elektrolysezelle 1 mit zylindrischer
Form in einem Behälter 11 aus isolierendem Material eine Kathode 12, die aus einer Schicht IZa
■in aus einem Pulver des abzuscheidenden Metalls und
einer in diese Pulverschicht 12a eingebetteten Kathodenstromzuführung 12b besteht, die aus einem Netz
mit quadratischen Maschen aufgebaut ist. Kathodenstromverbindungsleitungen
13, die in den vertikal verlaufenden Rinnen 14 auf der inneren Oberfläche
des Umfangs des Behälters 11 angeordnet sind, verbinden die Kathode 12 mit dem negativen Pol einer
(nicht dargestellten) Stromquelle für die Elektrolyse. Die Deckel 14a verschließen die Rinnen 14 und stel-
bo len die Kontinuität der Zylinderform des inneren Bereiches
des Behälters 11 wieder her. Die in Form einer in bezug auf die Achse des Behälters zentrierten horizontalen
Scheibe vorgesehene Anode 15 trägt auf ihrer oberen Oberfläche einen isolierenden Überzug
h5 15a. Diese Scheibe ist im Abstand von der Wandung
des Behälters angeordnet und ermöglicht ein Durchströmen des Elektrolyten 16 oder der sich bildenden
Gase. Über Verbindungsleitungen 15&, die an den
Stellen, an denen sie mit dem Elektrolyten 16 in Berührung kommen, isoliert sind, ist die Anode 15 mit
dem positiven Pol der Stromquelle für die Elektrolyse verbunden. Im Bereich der Kathode 12 etwas unterhalb
der Kathodenstromzuführung 126 enden vier Einspritzvorrichtungen 17, die im Winkel von 90° zueinander
tangential an der Peripherie des Behälters 11 in der gleichen Winkelrichtung angeordnet sind.
Ein aus isolierendem Material bestehendes Saugrohr 18 verläßt den Behälter 11 in axialer Richtung dieses
Behälters und ist über eine zentrale Öffnung durch die Anode 15 hindurchgeführt. Dieses Rohr ist anschließend
gekrümmt und verläuft dann horizontal.
Wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist, endet dieses Rohr im Inneren einer Saugpumpe 20, die das Material in
eine Dekantiereinrichtung 2 überführt. Diese Dekantiereinrichtung 2 umfaßt einen Behälter 21, der einen
V-förmigen Boden mit geneigter Rinne oder Kante aufweist. In dieser Rinne oder Kante ist eine Archimedische
Schnecke 22 angeordnet, die das am Boden der Dekantiereinrichtung abgesetzte Pulver in einen
äußeren Behälter 25 fördert. Mit Hilfe eines Überlaufs 23 wird das Flüssigkeitsniveau in der Dekantiereinrichtung
gesteuert. In der Nähe des Überlaufs ist ein langsam laufender Rührer 24 angeordnet, der die
Oberfläche der Flüssigkeit durchrührt. Die aus der Dekantiereinrichtung 2 überströmende Flüssigkeit
wird mit Hilfe des Überlaufs 23 in einen Lagerbehälter 3 überführt und kann von diesem Behälter 3 über
eine Förderpumpe 30 mit Hilfe der Einspritzvorrichtungen 17 in die Elektrolysezelle 1 eingeführt werden.
Der Behälter 3 ist mit Einrichtungen zum Einstellen der Konzentration des Elektrolyten ausgerüstet, die
schematisch eine Mischeinrichtung 32 mit Zuführungsleitungen für das Einführen der Bestandteile des
Elektrolyten, eine Förderpumpe 33 und einen Beschickungsbehälter 34 umfassen, aus dem ständig über
die Leitung 35 ein Strom des Elektrolyten mit wieder eingestellter Konzentration in die Zelle 1 eingeführt
wird, während über die Leitung 19 das aus dieser Zelle überlaufende Material in die Dekantiereinrichtung 2
zurückgeführt wird.
Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Man bildet eine experimentelle Elektrolysezelle in einem großen Behälter, auf dessen Boden man ein
Netz aus galvanisiertem Eisen mit quadratischen Maschen mit einer Seitenlänge von 12 mm anordnet.
Dieses Netz ist über eine Leitung mit dem negativen Pol einer Gleichstromquelle verbunden. Dann bedeckt
man den Boden des Behälters mit einer Schicht aus Zinkpulver, das man schwach feststampft und an
der Oberfläche ausgleicht, um eine homogene Pulverschicht zu bilden, die das Netz vollständig umhüllt.
Anschließend ordnet man parallel zu der Kathodenschicht und einige Zentimeter oberhalb davon eine
Anode an, die aus einer durchbrochenen Scheibe aus rostfreiem Stahl besteht und mit dem positiven Pol
der Stromquelle verbunden ist.
Dann bereitet man durch Auflösen einer abgemessenen Menge Zinkoxid in einer wäßrigen Kaliumhydroxidlösung
mit einer Konzentration von 675 g pro Liter einen Elektrolyt, der 30 g Zink pro Liter enthält.
Dieser Elektrolyt wird derart in die genannte Zelle eingegossen, daß die Anode bedeckt ist. Die Elektrolyse
erfolgt ohne künstliches Erhitzen oder Kühlen
mit einer scheinbaren Kathodenstromdichte von
12 A/dm2. Diese Kathodenstromdichte wird als scheinbar bezeichnet, da sie auf die makroskopische
Oberfläche der Pulverschicht und nicht auf die wirksame Oberfläche der Pulverkörner bezogen ist.
Nach einer ausreichenden Zeit wird das auf der Kathode abgeschiedene Pulver gewonnen und hinsichtlich
der Korngrößenverteilung analysiert.
Analysenergebnis: Korngröße 100 μπι 70%
Korngröße 40 μηι 19%
Es ist festzustellen, daß der Aufbau des abgeschiedenen Pulvers identisch ist mit dem Pulver, das ursprünglich
zur Bildung der Kathodenschicht verwendet wurde, so daß diese auch aus einem Pulver hergestellt
werden kann, das bei einem vorhergehenden Betrieb der Zelle erhalten wurde. Es ergibt sich daraus, daß
die Natur der Kathode sich nach der Abscheidung nicht verändert und daß das sich bscheidende Pulver
entweder intermittierend oder kontinuierlich gewonnen werden kann, ohne daß die Verfahrensbedingungen
geändert werden müssen.
Die in bezug auf die Fig. 1, 2 und 3 beschriebene Vorrichtung funktioniert wie folgt: Wie in dem obigen
Beispiel beschrieben, erfolgt die Elektrolyse in der Weise, daß sich auf der Kathode 12 pulverförmiges
Metall abscheidet, das die Dicke der ursprünglichen Pulverschicht 12a erhöht. Periodisch werden die mechanisch
oder elektrisch gekoppelten Pumpen 20 und 30 in Betrieb gesetzt, wobei die Durchsätze dieser
Pumpen unter Berücksichtigung der Beschickungsverluste und der Dichten der geförderten Fluide derart
gesteuert werden, daß sie im wesentlichen gleich sind. Die Zuführung des Elektrolyten über die tangential
angeordneten Einspritzvorrichtungen 17 in die Zelle 1 in den Bereich der Pulverschicht 12o bringt
den Zelleninhalt in eine Rotationsbewegung, wodurch das Pulver 12a auf Grund der Turbulenz in dem Elektrolyten
16 suspendiert wird. Diese Drehbewegung wird durch die mit den Deckeln 14a abgedeckten Kathodenverbindungsleitungen
13 nicht gestört. Durch das gleichzeitige Absaugen der Suspension mit Hilfe
der Pumpe 20 über das Rohr 18 wird zuzüglich zu der Rotationsbewegung eine Bewegung der gesamten
Suspension von der Peripherie zu der Achse hin bewirkt. Die in den Behälter 21 der Dekantiereinrichtung
2 eingebrachte Suspension beruhigt sich, wobei das Metallpulver sich am Boden des Behälters 21 absetzt,
von wo aus es über die Archimedische Schnecke 22 in den Behälter 25 überführt wird. Auf Grund der
Freisetzung von Gasen während der Elektrolyse kann ein Teil des Pulvers durch das Anhaften an den Gasbläschen
an der Oberfläche schwimmen. Das langsame Rühren der Oberfläche mit Hilfe des Rührers
24 unterbricht die Verbindung zwischen den Gasbläschen und den Pulverkörnern, die dann wieder in
die Flüssigkeit eingebracht werden und sich absetzen. Der abdekantierte überschüssige Elektrolyt strömt
über den Überlauf 23 in den Behälter 3.
Wie schematisch aus der Fig. 4 zu ersehen ist, sind vier Elektrolysezellen 101,102, 103 bzw. 104 unter
Bildung einer Säule 100 aufeinandergestapelt. Jede Zelle umfaßt eine Pulvermetallkathode 121,122,123
und 124, eine Scheibenanode 151,152,153 und 154,
Einspritzvorrichtungen 171, 172, 173 und 174 und Absaugrohre 181, 182, 183 und 184. Eine Förderpumpe
30 ist mit dem Lagerungsbehälter 3 und einem Verteilerrohr 300 verbunden, das getrennt über die
Ventile 301, 302, 303 bzw. 304 mit den Einspritzvorrichtungen
171,172,173 bzw. 174 verbunden werden kann. In analoger Weise bewirkt eine mit der Dekantiereinrichtung
2 verbundene Saugpumpe 20 einen Unterdruck in der Sammelleitung 200, die über die
Ventile 201, 202, 203 bzw. 204 getrennt mit den Saugrohren 181, 182, 183 bzw. 184 in Verbindung
gebracht werden kann. Die Ventile 201 und 301 sind gekoppelt, ebenso wie die Ventile 202 und 302, 203
und 303 und 204 und 304. Ein nicht gezeigtes Programmiergerät
betätigt in regelmäßigen Intervallen und in zyklischer Folge die Ventilpaare 201-301,
202-302,203-303,204-304 derart, daß nacheinander
das in jeder Zelle abgeschiedene Pulver suspendiert und entnommen und in die Dekantiereinrichtung
überführt wird.
Durch diese Anordnung von mehreren Zellen mit einer Dekantiereinrichtung und einem Lagerbehälter,
bei der das Pulver in zyklischer Abfolge aus jeder Zelle entnommen wird, werden die Produktionskapazität
der Gesamtheit der Zellen und die Extraktionskapazität der Dekantiereinrichtung ausgeglichen.
In typischer Weise wurde eine Vorrichtung zur Herstellung und Extraktion von Zinkpulver, ausgehend
von einer Lösung von Zinkoxid in Kaliumhydroxidlösung mit folgenden Eigenschaften hergestellt:
Anzahl der Zellen in der
Säule: 4
Durchmesser der Zellen: etwa 0,4 m
Elektrolytvolumen in jeder
Zelle: etwa 181
Kathodenstromzuführung:
Abstand der Anode von
der Kathode:
Art des Elektrolyten:
Elektrolysestromstärke
pro Zelle:
pro Zelle:
Dauer der Suspensionsentnahme pro Zelle:
Entnahmeperiode pro Zelle:
Entnahmeperiode pro Zelle:
Gitter aus galvanisiertem Eisen mit quadratischen Maschen
12 mm Seitenlänge
12 mm Seitenlänge
etwa 8 cm
Lösung von Zinkoxid
mit einem Gehalt von
30 g Zink pro Liter in
Kaliumhydroxidlösung
mit einer Konzentration
von 675 g/l.
etwa 150 A
15 bis 20 Sekunden
etwa eine halbe Stunde.
etwa eine halbe Stunde.
Obwohl das obige Beispiel die Herstellung von Zink durch die Elektrolyse einer Lösung von Zinkoxid
in konzentrierter Kaliumhydroxidlösung beschreibt, kann das erfindungsgemäße Verfahren auf die Herstellung
anderer Metalle angewendet werden.
Vorzugsweise wählt man als Kathodenstromzuf ührung ein Gitter aus dem gleichen Metall wie dem abzuscheidenden
oder eine dieses Metall enthaltenden Legierung an oder man setzt ein Gitter ein, das mit
einer Schicht des abzusch ödenden Metalls bedeckt ist, wodurch störende Berührungspotentialdifferenzen an
der Grenze der Schicht aus dem Kathodenpulver und der Kathodenstromzuführung vermindert oder unterdrückt
werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (24)
1. Elektrolytisches Verfahren zur Herstellung eines pulverf örmigen Metalls aus der Lösung einer ϊ
ionisierten Verbindung dieses Metalls solchen Typs, wie sie auch zur bekannten Herstellung
massiver Metallabscheidungen dient, bei dem die Elektrolyse in an sich bekannter Weise unter Bedingungen
durchgeführt wird, die eine pulverför- i<> mige Abscheidung begünstigen, worauf das abgeschiedene
Metallpulver gewonnen wird, d a d u r c h gekennzeichnet, daß man als Kathode eine
Schicht aus einem Pulver des abzuscheidenden Metalls verwendet. is
2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß man als Metall Zink herstellt
und verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als ionisierte Lösung eine -"
alkalische Lösung von Zinkoxid in wäßrigem Medium einsetzt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine ionisierte Lösung verwendet,
die pro Liter 10 bis 350 g Zinkmetall enthält, das in Form des Oxids in einer wäßrigen
Kaliumhydroxidlösung mit einer Konzentration von 100 bis 800 g/l gelöst ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das pulverförmige Metall i<
> periodisch turbulent in der ionisierten Lösung suspendiert, die Suspension unter Ersatz durch eine
frische ionisierte Lösung entnimmt, die Bestandteile der entnommenen Suspension trennt und das
pulverförmige Metall einerseits gewinnt, während ι man die ionisierte Lösung andererseits im Kreislauf
zurückführt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das pulverförmige Metall
durch Einführen von frischer, ionisierter Lösung turbulent suspendiert und die Bestandteile der
Suspension durch Sedimentieren des Pulvers und Dekantieren der ionisierten Lösung voneinander
trennt.
7. Elektrolysezelle zur Durchführung des Ver- ·\>
fahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Kathode (12) aus einer
Schicht (12a) eines Pulvers dieses Metalls mit einer Kathodenstromzuführung (12b) in Form eines
in die Schicht (12a) eingebetteten Netzes oder ><i
Gitters und eine oberhalb der Kathode angeordnete beständige Anode (15).
8. Elektrolysezelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenstromzuführung
(12b) aus dem gleichen Metall wie dem ab- » zuscheidenden Metall oder einer dieses Metall
enthaltenen Legierung besteht.
9. Elektrolysezelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenstromzuführung
mit einer Schicht aus dem gleichen Metall wi wie dem abzuscheidenden Metall bedeckt ist.
10. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anode (IS) eben, durchbrochen und horizontal angeordnet ist. h r,
11. Elektrolysezelle nach Anspruch K), dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (15) aus
rostfreiem Stahl besteht.
12. Vorrichtung zur elektrolytischen Herstellung und Gewinnung eines pulverförmigen Metalis
zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, umfassend mindestens eine Elektrolysezelle
(1) mit einer Kathode (12) aus einer Schicht (12e) eines Pulvers des abzuscheidenden Metalls
und einer Kathodenstromzuführung (12i>) aus einem horizontal angeordneten, in die Schicht (12 a)
aus dem Kathodenpulver eingebetteten Gitter, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Kombination
mit der genannten Zelle (1) eine Einrichtung zur Zuführung der ionisierten Lösung, die einen Lagerbehälter
(3) und eine Einrichtung (30) zum Fördern der ionisierten Lösung aus diesem Behälter
(3) über mindestens eine Einspritzvorrichtung (17) in die Zelle (1) umfaßt, und eine Einrichtung
zum Abziehen der Suspension mit einer Einrichtung (18,20) zum Absaugen und Überführen der
Suspension aus der Zelle (1) in eine Dekantiereinrichtung (2) aufweist, wobei die Fördereinrichtung
und die Saugeinrichtung gleichzeitig periodisch und mit im wesentlichen gleichen Durchsätzen betrieben
werden können.
Ij. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Förder- und Saug-Einrichtungen
gekoppelte Pumpen (20,30) umfassen, die auf im wesentlichen gleiche Durchsätze eingestellt
sind und während gleicher Zeitintervalle während einer vorherbestimmten Zeit mit Hilfe
eines Zeitschalters in Betrieb gesetzt werden.
14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 und 13, gekennzeichnet durch eine zylindrische Elektrolysezelle
(1) mit vertikaler Achse, einer Vielzahl von regelmäßig an dem Umfang der Zelle (1)
in der Nähe der Kathode (12) angeordnete Einspritzvorrichtungen (17) und ein Saugrohr, das aus
der vertikalen Achse der Anode (15) austritt und in der Saugeinrichtung (20) endet.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzvorrichtungen
(17) tangential an dem Umfang der Zelle (1) in der Nähe der Kathodenstromzuführung (12ft) und
in gleicher Winkelrichtung angeordnet sind.
16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 14 oder 15, gekennzeichnet durch eine Anode (15) aus einer
horizontal und im Abstand zu dem Umfang angeordneten Scheibe, die an ihrer oberen Oberfläche
mit einem isolierenden Überzug (15a) versehen ist und durch die über eine mittlere öffnung
das Saugrohr (18) hindurchgeführt ist, das mindestens in jenen Bereichen, die mit der ionisierten
Lösung in Berührung stehen, isoliert ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle (1)
auf mindestens einer Oberfläche ihres Umfangs eine vertikale Rinne (14) aufweist, in der ein isolierter
Verbindungsleiter für die Kathodenstromzuführung angeordnet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekantiereinrichtung
(2) mit einer Pulveraustragvorrichtung (22) ausgerüstet ist, über die das am Boden
abgesetzte pulverförmige Metall aus der Dekantiereinrichtung ausgetragen wird.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekantiereinrichtung einen
V-förmigen Boden mit geneigter Kante oder Rinne und eine in der Rinne oder Kante angeord-
nete Archimedische Schnecke als Austragvorrichtung
(22) aufweist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekantiereinrichtung
(2) einen mit dem Behälter (3) verbundenen Überlauf (23) aufweist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekantiereinrichtung in
der Nähe des Überlaufs mit einem an der Oberfläche wirkenden Rührer ausgerüstet ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter
(3) mit Einrichtungen (32) zur Einstellung der Konzentration der ionisierten Lösung ausgerüstet
ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vielzahl
von Elektrolysezellen in Kombination mit Einrichtungen zur Zuführung der ionisierten Lösung
und zum Abziehen der Suspension aufweist, wobei die Fördereinrichtungen (30, 300) und die
Saugeinrichtungen (18,20 und 200) nacheinander mit sämtlichen Zellen der Vielzahl in Verbindung
stehen.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen übereinandergestapelt
sind und mindestens eine vertikale Säule bilden.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7412912A FR2267383A1 (en) | 1974-04-12 | 1974-04-12 | Electrolytic mfr of metal powder esp zinc - usigg powder anode and electrolyte of zinc oxide in potassium hydroxide soln |
| FR7418539A FR2273076A2 (en) | 1974-05-29 | 1974-05-29 | Electrolytic mfr of metal powder esp zinc - usigg powder anode and electrolyte of zinc oxide in potassium hydroxide soln |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2515714A1 DE2515714A1 (de) | 1975-10-16 |
| DE2515714B2 true DE2515714B2 (de) | 1980-01-03 |
| DE2515714C3 DE2515714C3 (de) | 1980-09-04 |
Family
ID=26218275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2515714A Expired DE2515714C3 (de) | 1974-04-12 | 1975-04-10 | Elektrolytisches Verfahren und Elektrolysezelle zur Herstellung eines pulverförmiger! Metalls |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4064033A (de) |
| JP (1) | JPS542181B2 (de) |
| CA (1) | CA1070639A (de) |
| DE (1) | DE2515714C3 (de) |
| ES (1) | ES436432A1 (de) |
| GB (1) | GB1500314A (de) |
| IT (1) | IT1032650B (de) |
| LU (1) | LU72200A1 (de) |
| NL (1) | NL7504158A (de) |
| NO (1) | NO148818C (de) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4193859A (en) * | 1978-08-31 | 1980-03-18 | King Arthur S | Selective multiple electrode waste water treating system |
| CH649789A5 (de) * | 1980-09-29 | 1985-06-14 | Sandoz Ag | Elektrolytische zelle. |
| US4724051A (en) * | 1985-03-25 | 1988-02-09 | The Dow Chemical Company | Impure zinc powder, preparation thereof, and use as a selective reductant for pentachloropyridine |
| JP2925141B2 (ja) * | 1988-03-25 | 1999-07-28 | 三菱マテリアル株式会社 | 銀の電解精錬装置 |
| US5687197A (en) * | 1995-07-07 | 1997-11-11 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for detecting data symbols in a diversity communication system |
| NL1004552C2 (nl) * | 1996-11-18 | 1998-05-19 | Europ De Dezingage Sa Comp | Elektrolytische zinkwinning uit een zinkaatoplossing. |
| US11306405B2 (en) | 2016-09-23 | 2022-04-19 | Zinc8 Energy Solutions, Inc. | Apparatus, systems and methods for high efficiency metal particle regeneration |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US521991A (en) * | 1894-06-26 | Metallic powder | ||
| US3141840A (en) * | 1960-04-06 | 1964-07-21 | Philips Corp | Device for producing ferromagnetic particles |
| US3194749A (en) * | 1960-12-09 | 1965-07-13 | Kennecott Copper Corp | Electrolytic method of making cupric hydroxide |
| US3428543A (en) * | 1964-05-09 | 1969-02-18 | Starck Hermann C Fa | Composite powders and apparatus for the production of the same |
| US3577324A (en) * | 1968-01-24 | 1971-05-04 | Sondell Research Dev Co | Process of coating particles with metals |
| US3703446A (en) * | 1968-02-08 | 1972-11-21 | Shell Oil Co | Method of carrying out electrochemical processes in a fluidized-bed electrolytic cell |
-
1975
- 1975-04-03 LU LU72200A patent/LU72200A1/xx unknown
- 1975-04-08 NL NL7504158A patent/NL7504158A/xx active Search and Examination
- 1975-04-08 US US05/566,111 patent/US4064033A/en not_active Expired - Lifetime
- 1975-04-09 ES ES436432A patent/ES436432A1/es not_active Expired
- 1975-04-10 DE DE2515714A patent/DE2515714C3/de not_active Expired
- 1975-04-10 NO NO751259A patent/NO148818C/no unknown
- 1975-04-11 CA CA224,577A patent/CA1070639A/en not_active Expired
- 1975-04-11 IT IT67926/75A patent/IT1032650B/it active
- 1975-04-11 GB GB15020/75A patent/GB1500314A/en not_active Expired
- 1975-04-12 JP JP4475375A patent/JPS542181B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS50137857A (de) | 1975-11-01 |
| ES436432A1 (es) | 1977-04-16 |
| NO148818C (no) | 1983-12-21 |
| NO751259L (de) | 1976-01-06 |
| GB1500314A (en) | 1978-02-08 |
| LU72200A1 (de) | 1976-03-02 |
| DE2515714A1 (de) | 1975-10-16 |
| US4064033A (en) | 1977-12-20 |
| CA1070639A (en) | 1980-01-29 |
| AU8003075A (en) | 1976-10-14 |
| IT1032650B (it) | 1979-06-20 |
| DE2515714C3 (de) | 1980-09-04 |
| JPS542181B2 (de) | 1979-02-03 |
| NO148818B (no) | 1983-09-12 |
| NL7504158A (nl) | 1975-10-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1166186A (zh) | 制造金属铜粉、铜氧化物和铜箔的方法 | |
| DE2818971C2 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur elektrochemischen Gewinnung von Alkalimetall aus einem elektrisch dissoziierbaren Salz desselben und dessen Verwendung | |
| DE3837572A1 (de) | Verfahren zur elektroraffinierung und vorrichtung zur wiedergewinnung von uran sowie mischung von uran und plutonium aus verbrauchten brennstoffen | |
| DE2635201A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur wiedergewinnung von metall aus abfaellen, insbesondere zur wiedergewinnung des grundmetalls aus isolierdrahtabfaellen | |
| DE2445058A1 (de) | Elektrolysezelle zur erzeugung von chlorgas | |
| DE2515714C3 (de) | Elektrolytisches Verfahren und Elektrolysezelle zur Herstellung eines pulverförmiger! Metalls | |
| DE2208076A1 (de) | Verfahren zur elektrolytischen Behandlung von Industrieabwässern und Vorrichtung zur Durchführung desselben | |
| DE2924251C2 (de) | ||
| DE2150596A1 (de) | Vorrichtung zur elektrolytischen Niederschlagsbildung | |
| DE4318168C2 (de) | Verfahren zum direkten elektrochemischen Raffinieren von Kupferabfällen | |
| DE3046913C2 (de) | ||
| DE3784868T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur elektrolytischen Herstellung von Metallfolien. | |
| DE701771C (de) | chwefelsaeure durch Elektrolyse von Natriumsulfatloesung | |
| DD216050A5 (de) | Elektrolytzelle zur gewinnung eines metalls aus einem erz oder konzentrat | |
| DE2457660B2 (de) | Vorrichtung zum kontinuierlichen Ausfällen von Zementkupfer aus einer mit Eisenstücken versetzten Kupferlösung | |
| DE2507492C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum elektrolytischen Entfernen von Metallionen aus einer Lösung | |
| DE2543847A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur elektrolyse von buntmetallen | |
| DE2308188C2 (de) | Vorrichtung zum kontinuierlichen Zementieren von Metallen aus Lösungen | |
| US4175027A (en) | Apparatus for recovering zinc from residues | |
| DE4235834C2 (de) | Vorrichtung zur Behandlung von Abwässern | |
| DE2345532A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur elektrolytischen metallgewinnung | |
| DE10164300A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Regenerierung von Zink-Elektroden | |
| DE4235833C2 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Wasserreinigung | |
| DE4343077A1 (de) | Elektrolysegerät mit Partikelbett-Elektrode(n) | |
| EP0429748A1 (de) | Elektrode für das Austragen von Metallen aus Metallionen enthaltender Lösung |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |