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Kennwort: "Metallabscheidung"
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Verfahren und Vorrichtung zum Rückgewinnen von Metall auf elektrolytischem
Wege Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum wirksamen Rückgewinnen
oder Entfernen von Metallionen aus Lösungen.
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Beim Platieren von Edelmetallen, wie Gold, Silber u.ä. wertvollen
Metallen, geht viel Edelmetall verloren, indem es mit dem Spülwasser abfließt. Es
sind zahlreiche Verfahren bekannt, mit denen man versucht, einen Teil der Edelmetalle
aus diesen SpUlwässern wiederzugewinnen. Die bekannten Verfahren finden jedoch ihre
Grenze darin, daß die Menge der wiedergewonnenen Edelmetalle begrenzt ist, so daß
immer noch erhebliche Metallanteile verlorengehen. Anders ausgedrückt ist der Wert
des wiedergewonnenen Metalls nicht ausreichend, um die Kosten der Wiedergewinnung
von im wesentlichen der Gesamtheit des Edelmetalles des Spülwassers mit den bekannten
Verfahren zu decken.
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Demgemäß liegt der Erfindung vor allen Dingen die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Rückgewinnen von Metall aus dem Spülwasser
zu schaffen, wobei man wirksamer und wirtschaftlicher alsiseither bekannten Verfahren
und Vorrichtungen arbeiten kann.
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Insbesondere soll die Erfindung eine Metallionen-RUckgewinnungsanlage
schaffen, die einfach im Aufbau und bilLig in der Herstellung ist, und die sich
außerdem auch verhältnismäßig billig betreiben läßt.
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Die Erfindung soll eine Metall-Rückgewinnungsanlage schaffen, die
genügend wirksam arbeitet, so daß sie wirtschaftlich dazu angewandt werden kann,
im wesentlichen die Gesamtheit der in einer Lösung vorliegenden Metalle wiederzugewinnen.
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Es besteht nicht nur die Aufgabe darin, Metall aus ndelmetall-Platier-Prozessen
wiederzugewinnen. Vielmehr geht es auch darum, die Umweltverschmutzung zu verringern
und jegliche Art von Metall, das bei Metallveredelungsverfahren angewandt wird,
aufzubereiten, so daß solches Metall, ungeachtet dessen, ob es Edelmetall oder gewöhnliches
Metall ist, nicht in die Abwasserkanäle gelangt. Wie man weiß, gibt es zahlreiche
Vorschriften, die von der Metallverarbeitungsindustrie zu beachten sind, um die
Menge des in Abwasserkanäle eingeleiteten Metalls auf ein Mindestmaß herabzudrücken.
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Demgemäß liegtder Erfindung die weitere Aufgabe zugrunde, ein Metallrückgewinnungssystem
zu schaffen, das sich für einen weiten Bereich von Metallen, also Edelmetallen und
gewöhnlichen Metallen, anwenden läßt, so daß eine solche Rückgewinnungsanlage nicht
nur zum Wiedergewinnen wertvollen Metalls verwendet werden kann, sondorn auch zum
Entfernen von Metall aus einer Lösung zwecks Verringerung der durch Metallveredelungsanlagen
verursachten Wasserverschmutzung.
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Bei Metallveredelungsverfahren ist es wUnschenswert, die Metallrückgewinnungsanlage
so raumsparend wie möglich zu gestalten. Die Platzverhältnisse der meisten metallverarbeitenden
und metallveredelnden Betriebe verbieten die Anwendung sehr rauulaufwendiger Wiedergewinnungsanlagen.
Demgemäß besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung darin, die Metallrückgewinnungsanlage,
um die es hier geht, so kompakt wie möglich zu gestalten.
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Zusammengefaßt ist es daher wichtig, eine Metallrückgewinnungsanlage
zu schaffen, die so wirkungsvoll wie möglich arbeitet, so raumsparend wie möglich
gestaltet ist, und soviel Metall wie möglich abzuscheiden vermag. Diese drei Betriebsparameter
sind jedoch in gewissem Maße gegenläufiger Natur. So ist es zum Beispiel relativ
aufwendig und mit nur geringem Wirkungsgrad behaftet, den
letzten
Anteil Metalls aus einer Lösung wiederzugewinnen. Ferner ist ein raumsparendes Wiedergewinnungssystem
weniger wirkungsvoll bei der Entfernung von Metall. Im allgemeinen muß man einen
Kompromiß zwischen diesen Forderungen {Rillen.
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Die wesentlichen Kennzeichen der Erfindung bestehen in der Verwendung
eines wasserdichten, zylindrischen Behälters, der einen 3inlaß an seinem einen Ende
und einen Auslaß an seinem anderen Ende hat, ferner in einer Anzahl von zylindrischen,
zueinander konzentrischen Elektroden-Elementen> die innerhalb dieses Behälters
angeordnet sind. Die verschiedenen Elemente sind elektrisch leitend miteinander
verbunden, um eine Anode und eine Kathode zu bilden.
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Diese Elektroden sind innerhalb des vorzugsweise kreisförmigen Behälters
derart angeordnet, daß der Behälter zusammen mit dem Satz der zueinander konzentrischen,
zylindrischen Elektroden-Elementen ebenfalls konzentrisch ist. Die Lösung wird der
Einlaßöffnung zugeführt, die sich im Zentrum des Behälters befindet, strömt sodann
im Behälter zwischen den Elektroden nach oben. Einander benachbarte Elektroden bilden
somit ringförmige Kanäle, zwischen denen die Lösung strömt.
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Zwischen Anode und Kathode wird eine Gleichspannung angelegt, um das
Metall an der Kathode auszufällen. Die Lösung fließt im oberen Bereich des Behälters
aus diesem aus, nachdem sie durch die Kanäle nach oben zwischen den Elektroden-Elementen
hindurchgeströmt ist.
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Da eine Mehrzahl oder Vielzahl von Kathoden-Elementen und ebenso eine
Mehrzahl oder Vielzahl von Anoden-Elementen vorgesehen sind, gibt es auch eine Vielzahl
von Kanälen, durch welche die Lösung fließt und die Oberflächen auf beiden Seiten
der Kathoden-Elemente werden dazu verwendet, die Kathodenfläche auf ein Höchstmaß
zu vergrößern und den Wirkungsgrad des Rückgewinnungsprozesses in kleinstmöglichem
Raume so groß wie möglich zu gestalten.
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Die Elektroden-Elemente sind stark perforiert, wozu man vorzugsweise
ein Siebgewebe als Kathode benutzt, um eine ganz große Kathodenoberfläche zu gewinnen.
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Es ist besonders wichtig, daß die Kathodenoberfläche so groß wie möglich
ist. Demgemäß werden die Siebgewebe vorzugsweise noch sandgestrahlt, um die Kathodenoberfläche
abermals zu vergrößern.
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Die Elektroden-Elemente sind auf einer aus Plastik gefertigten Grundplatte
abgestützt. Diese befindet sich in einem gewissen Abstand oberhalb des Behälterbodens,
um eine Kammer zwischen der Grundplatte und dem Behälterboden zu schaffen. Die Unterkanten
der zylindrischen Elektroden-Elemente sind in kreisförmigen Rillen in der Grundplatte
eingelassen und hierdurch in ihrer Lage fixiert.
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Die Grundplatte weist ferner Öffnungen auf, durch welche die Lösung
aus der Kammer zwischen Grundplatte und Behälterboden hindurch in die Kanäle zwischen
den Elektroden-Elementen einströmt.
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Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung den Zusammenhang zwischen
einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Metall-Ruckgewinnungsanlage und Zubehör
hierzu, wie einem Uberlaufbehälter, der Energiezufuhr, eine Einlaßpumpe und Regelventilen.
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Figur 2 zeigt die Wiedergewinnungsanlage gemäß Fig. 1 in einem Längsschnitt,
der durch eine senkrechte Ebene in Fig. 1 gelegt wurde.
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Figur 3 zeigt die Wiedergewinnungsanlage gemäß der Figuren 1 und 2
in perspektivischer Ansicht bei abgenommenem Behälter.
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Figur 4 gibt einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie 4-4 von Fig.
3 wieder.
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Figur 5 zeigt den in Fig. 3 wiedergegebenen Gegenstand in Explosionsdarstellung.
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Sämtliche Figuren betreffen somit ein und dieselbe Aus ftlhrungs form
der Erfindung. Wie man aus Fig. 1 erkennt, ist die eigentliche Ruckgewinnungsanlage
10 innerhalb eines größeren Uberlaufbehälters 12 angeordnet. Eine Energieversorgung
14 fUhrt der Rückgewinnungsanlage
10 Gleichstrom zu. Eine Pumpe
16 fördert eine Lösung aus einem nicht dargestellten Spülbehälter in den Bodenteil
der Rückgewinnungsanlage 10. Die Rückgewinnungsanlage 10 hat eine einzelne, zentrale
Öffnung 54, durch welche die Metallionen enthaltende Lösung ihr zugeführt wird.
Nachdem die Lösung durch die Rückgewinnungsanlage hindurchgefilhrt worden ist, fließt
sie über eine im oberen Bereich der Rückgewinnungsanlage 10 befindliche Uberlaufkante
in den Uberlauftank 12. Die Lösung 18 kann dann im Spülbehälter wieder verwendet
werden; hierzu öffnet man das Ventil 20 im unteren Teil des Uberlauftanks 12. Ein
Einlaßventil 22 wird dann geöffnet, wenn die Rückgewinnungsanlage 10 in Betrieb
gesetzt wird.
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Wie sich am besten aus den Figuren 2 bis 5 erkennen läßt, umfaßt die
Rückgewinnungsanlage 10 einen Behälter 24, innerhalb welchem Elektroden vorgesehen
sind. Behälter 24 ist bei dieser AusfUhrung ebenso zylindrisch, wie die Elektroden-Elemente.
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Bei der dargestellten Ausführungsform sind drei zylindrische, zueinander
konzentrische, siebförmige Kathoden 26, 27, 28 elektrisch leitend miteinander verbunden,
und zwar über sechs Metallkonsolen 30, sechs Metallbolzen 31, zwei Metallstreifen
52 und einen Verteilerdraht 53, der die beiden Streifen 32 miteinander verbindet.
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Das ganze Gebilde arbeitet als Kathode und ist an einer isolierenden
Trägerscheibe 55 montiert. Als Anode dienen zwei zueinander konzentrische, zylindrische
Körper 38 und 59 aus Streckmetall oder Siebgewebe. Diese beiden Elemente sind elektrisch
leitend miteinander verbunden durch vier Metallkonsolen 40, vier Metallbolzen 41,
zwei Metallstreifen 42 und einen Verteilerdraht 43, der die beiden Streifen 42 miteinander
verbindet.
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Die Elektroden sind sodann durch Leitungen 46 und 47 an die Gleichstromquelle
14 angeschlossen.
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Eine aus Kunststoff bestehende, elektrisch isolierende Grundplatte
50 hat eine Reihe von konzentrisch zueinander angeordneten
Rillen
52 auf ihrer Oberseite. Diese Rillen dienen dazu, die Unterkanten der insgesamt
fünf Elektroden-Elemente 26, 27, 28, 58 und 59 aufzunehmen. Diese Srundplatte 50
hat einen Außenrand 51, der sich etwas nach unten erstreckt, so daß zwischen dem
Behälter 24 und dem übrigen Teil der Grundplatte 50 ein gewisser Abstand herrscht.
Dies hat zur Folge, daß sich durch den Einlaß 54 herangeförderte Lösung unterhalb
der Grundplatte 50 ausbreitet und durch die zahlreichen, in dieser Grundplatte 50
befindliche Öffnun#56 nach oben steigt. Die Oberplatte 55 besteht gleich der Grundplatte
50 aus plastischem, elektrisch isolierendem Werkstoff; sie dient dazu, die Lage
der Oberkanten der fünf Elektroden-Elemente zu fixieren. Diese Oberplatte 55 wird
getragen und gehalten von einer aus Plastik bestehenden, elektrisch isolierenden
Mittelsäule 58, die die Oberplatte 35 an der Grundplatte 50 befestigt, wie auch
deren Abstand hierzu bestimmt.
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Die Kathoden- und Anoden-Elemente sind abwechselnd derart angeordnet,
daß ein gleichförmiger Feldgradient und damit eine gleichförmige Stromdichte erzeugt
wird. Da das äußerste Element 26 bei dieser Ausrührungsfomn der Erfindung von fünf
Elementen ein Kathoden-Element ist, bietet somit die Kathode die größte mögliche
Oberfläche. Je größer die Oberfläche der Kathode ist, umso wirksamer ist das gesamte
System.
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Unter dem Ausdruck Wirkungsgrad wird der Kathoden-Wirkungsgrad verstanden;
diese Größe bezieht sich auf die Menge des entfernten Metalles. Der Kathoden-Wirkungsgrad
wird normalerweise in Gramm pro Amperestunden gemessen. Je größer der Kathoden-Wirkungsgrad
ist, umso größer ist die Metallmenge, die aus einer Lösung ausgeschieden wird. Bei
dieser gewerblichen Anwendung ist der Kathoden-Wirkungsgrad eine Funktion des aus
der Lösung ausgeschiedenen Metalls; er hängt sehr stark von der Metallkonzentration
ab. So kann z.B. der Kathoden-Wirkungsgrad bei Gold einen Wert von 7,2 g pro Amperestunden
erreichen, wenn die Konzentration wesentlich über 1000 Teilen pro Million liegt.
Sie kann hingegen den Wert 0,07 erreichen, wenn die Konzentration sehr gering ist
und sich in der Größenordnung von lo Teilen pro Million bewegt. Auch andere Betriebsgrößen,
wie
z.B. die Durchsatztrenge, beeinflußen den Kathoden-Wirkungsgrad. Eine weitere Größe,
die man Kathoden-Wirkungsgrad-Faktor nennen könnte, hängt von der Konfiguration
der Elektroden ab, von dem Abstand zwischen den Elektroden, von Gestalt und Oberrlchengröße
der Elektroden und von der geometrischen Anordnung der Elektroden im Behälter, in
dem sie angeordnet sind. Je höher der Kathoden-Wirkungsgrad-Faktor ist, umso höher
kann bei gegebenen Betriebsbedingungen, wie Durchsatz, Konzentration und Art der
in Lösung befindlichen Metallionen, der Kathoden-Wirkungsgrad sein.
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Im Gegensatz zu der obigen Definition ist der Kathoden-Wirkungsgrad
in der wissenschaftlichen Literatur als Prozentzahl angegeben, die das Verhältnis
zwischen der tatsächlichen Ausscheidungsmenge (plating output) zu der durch das
Faraday'sche Gesetz definierten, theoretischen Höchstmenge wiedergibt. Im Rahmen
dieser Anmeldung soll der Begriff "Kathoden-Wirkungsgrad" jedoch in dem oben definierten,
wirtschaftlichen Sinne verstanden werden.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform werden mehrere Elektroden-Elemente
verwendet, wobei jedes Element parallel (im vorliegenden Falle konzentrisch) zu
dem benachbarten Elektroden-Element angeordnet ist. Hierdurch wird eine Anzahl von
Kanälen 60 geschaffen, die allesamt parallel zueinander sind, und die sich alle
zwischen dem Boden des Behälters 24 und dessen Deckel erstrecken. Der Einlaß 54
befindet sich im Boden des Behälters 24, während der Auslaß aus dem Behälter 24
in dessen oberen Bereich liegt. Die Metallionen enthaltende Lösung muß somit vom
Boden des Behälters 24 zu dessen oberen Bereich fließen. Sie strömt zu diesem Zweck
durch die genannten Kanäle 60,und zwar entlang sämtlicher Elektroden-Elemente.
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Somit ist diese strömende Lösung zu einem höchstmöglichen Maße der
Berührung mit den Elektroden ausgesetzt. Die durch den beschriebenen Elektrodenaufbau
geschaffenen Kanäle tragen somit dazu bei, die Ionendiffusion zu steigern durch
Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit in der Lösung. Dies führt zu einem verbesserten
Kathoden-Wirkungsgrad.
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Ein Hauptvorteil der sehr kompakten Ausführungsform besteht darin,
das Verhältnis der Kathodenfläche zu dem Volumen der behandelten Lösung auf ein
Höchstmaß zu steigern und somit weiterhin den Kathoden-Wirkungsgrad zu verbessern.
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Es muß nochmals betont werden, daß größter Wert auf die Vergrößerung
der Kathoden-Oberfläche gelegt werden muß. Es ist jedoch bekannt, daß die Größe
der Anodenfläche der Größe der Kathodenfläche nicht allzusehr nachstehen darf. Im
Gegensatz zu Parallelplatten-Elektroden (die nicht konzentrisch zueinander angeordnet
sind), erlauben konzentrisch zueinander angeordnete Elemente eine wesentliche Verringerung
der Anodenfläche und somit der Anodengröße unter Beibehaltung desselben Kathoden-Wirkungsgrades.
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Es ist ferner zweckmäßig und wünschenswert, eine Anode aus Siebgewebe
zu verwenden, wo immer möglich, damit die gesamte Anode so klein wie möglich gehalten
werden kann.
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Für die Kathode ist es wesentlich, ein recht feines Siebgewebe zu
verwenden, um somit eine große Kathodenfläche zu erhalten. Da das Ausscheiden hauptsächlich
an Kanten stattfindet, hat ein Siebgewebe vor allem den Vorteil, daß das Platieren
einer Seite der Kathode in einem wirkungsvollen Platieren der anderen Fläche des
Siebgewebes resultiert. Auf diese Weise werden die jeweils nach außen und nach innen
gerichteten Flächen der äußeren und inneren Kathoden-Elemente 26 und 28 platiert,
wie auch die einer Anode zugewandte Fläche, und zwar einfach wegen der Siebanordnung.
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Die Verwendung eines Siebgewebes erzeugt nicht nur automatisch eine
größere Oberfläche, sondern erlaubt es auch, die äußeren und inneren Elektroden-Elemente
als Teil der Kathode zu schaffen, und dennoch beide Seiten dieser Elemente als Platierungsflächen
wirken zu lassen. Das Platieren der äußeren und inneren Elemente 26 und 28 trägt
wesentlich zu der gewUnsohten Kombination von hohem Wirkungsgrad und geringen Abmessungen
bei.
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Der RUckgewinnungs-Wirkungsgrad wird dadurch verbessert, daß man ein
hohes Verhältnis zwischen Kathodenfläche und in der Anlage enthaltene Menge schafft.
Demgemäß sind die Kanäle 60 im Verhältnis
zu ihrer Länge so eng
wie möglich zu bemessen. Insbesondere ist es vom Gesichtspunkt des Wirkungsgrades
her gesehen wichtig, daß die axiale Länge dieser Kanäle 60 wenigstens eine Größenordnung
größer als die Breite eines jeden Kanales ist. Die Verwendung der Grundplatte 50
trägt dazu bei, dieses Ziel zu verwirklichen; die Rillen 52 dienen dem Tragen und
Positionieren der Maschensieb-Elektroden-Elemente und erlauben es hierdurch, die
Elektroden-Elemente so dicht wie möglich aneinanderzusetzen, ohne daß ein elektrisch
leitender Kontakt befürchtet werden müßte.
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Die Grundplatte 50 trägt durch ihren Aufbau zu einem gleichförmigen
Verteilen der Strömung der Lösung durch die Rückgewinnungsanlage bei. Die gleichförmige
Verteilung des Lösungsstromes ist aber ein weiterer Faktor, der den Wirkungsgrad
beeinflußt. Die Grundplatte 50 dient nicht nur dem Einstellen der Breite der Kanäle
60 - durch Positionieren der Elektroden - , sondern gewährleistet auch durch die
in ihrer Größe abgestuften Öffnungen 56, daß der Mengendurchsatz in den einzelnen
Kanälen von Kanal zu Kanal im wesentlichen einheitlich ist. So sind die Öffnungen
56, die den inneren Kanälen zugeordnet sind, kleiner, als die Öffnungen, die den
äußeren Kanälen zugeordnet sind. Hierdurch wird ein annähernd konstantes Verhältnis
von Öffnungsquerschnitt zu Kanalquerschnitt erzielt und eine gleichmäßige Stromverteilung
durch die gesamte Rückgewinnungsanlage gewbhrleistet.
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Wie sich am besten noch aus Figur 2 erkennen läßt, erstreckt sich
ein mittlerer Bereich 53 der Grundplatte 50 weiter nach unten, als die übrige Platte.
Dies hat zur Folge, daß hereinströmende Lösung auf eine Wand 53a auftrifft und somit
in den Raum 55 unter der Grundplatte 50 radial abgelenkt wird. Dies wiederum führt
dazu, daß die Strömung mehr oder minder gleichmäßig sämtlichen Öffnungen 56 und
damit sämtlichen Kanälen 60 zugeführt wird.
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Es sind Anwendungsfälle denkbar, in denen die Rückgewinnungsanlage
gemäß dieser Erfindung unter Herausnahme einer gewissen Anzahl von Elektroden-Elementen
verwendet wird. In einem solchen Falle empfiehlt es sich, daß zwischen den Elektroden
blinde (d.h. undurohlässige) Plastikelemente eingesetzt werden, um eine starke Strömung
entlang
der Kanäle 60 zu gewährleisten.
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Die Kanäle 60 können beispielsweise bei einer Aus führungs form der
Erfindung etwa 2,5 cm breit und 30 cm lang sein. Die enge Kanalausführung erzeugt
eine hohe Strömungsgeschwindigkeit, so daß auch eine hohe lonendiffusion entsteht,
was wiederum zu einer hohen Ionentransportgeschwindigkeit rührt.
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Die wichtigste Wirkung der Grundplatte 50 besteht darin, eine möglichst
raumsparende AusfUhrungsform zu schaffen. Der Sinn einer solchen raumsparenden Ausbildung
ist wiederum darin zu sehen, ein größtmöglichstes Verhältnis zwischen Kathodenfläche
und behandelter Menge zu schaffen. Das letztere rührt zu einem hohen Wirkungsgrad.
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Wie gezeigt, verläuft der Auslaß aus der Rückgewinnungsanlage 10 durch
eine ringförmige, radial nach außen gerichtete Öffnung 62 im oberen Bereich der
Anlage 10. Der Vorteil einer solchen Anordnung besteht darin, daß das System ein
Minimum an hydraulischem Strömungswiderstand bietet und damit das gesamte System
nicht besonders dazu ausgelegt werden muß, höhere Drücke zu erzeugen.Dies könnte
statt dessen dann der Fall sein, wenn man zwar höhere Durchsatzmengen erzielen möchte,
aber nur eine einzige, zentrale Auslaßöffnung zur Verfügung hat.
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Die Metallkonsolen, Bolzen und Streifen, an welchen die Elektroden-Elemente
angeschlossen sind, sollten mit einem Metall überzogen sein, das für den Betrieb
in dem vorliegenden System geeignet ist. Insbesondere sollten diese Teile von einem
solchen Metall überzogen sein, das von dem Elektrolyten nicht angegriffen wird.
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Metalladhäsion und Kathoden-Wirkungsgrad werden im allgemeinen verbessert,
wenn die Kathode besteht aus oder beschichtet ist mit demjenigen Material, das wiedergewonnen
werden soll. Bei einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung wurde die Kathode
zuvor mit Gold platiert, bevor sie zur Rückgewinnung von Gold eingesetzt wurde.
Desgleiohen waren die Konsolen 30, die Bolzen 31 und die Streifen 32 mit Gold platiert
worden.
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Bis zu einem gewissen Punkt ist der Wirkungsgrad und die Menge des
ausgeschiedenen Metalls um so größer je schneller die Lösung über die Elektrodenflächen
hinweg strömt. Dies geht teilweise darauf zurück, daß die in Bewegung befindliche
Lösung kleine Gasblasen abbürstet und im allgemeinen die Depolarisierung der Elektroden
verhindert. Ein anderer Grund für das genannte Ergebenis besteht darin, daß das
Ausfällen eine diffusionsgesteuerte Reaktion darstellt, und daß die Arbeitsweise
um so wirkungsvoller ist, je schneller die Schicht des Wassers, aus welcher Metall
entfernt wurde, an den Kathodenflächen ersetzt wird. Bei der offenbarten Ausführungsform
ist eine Pumpe vorgesehen, die einen Durchsatz von 5 bis 6 Gallonen pro Minute förderte,
was zu einem sehr günstigen Ergebnis führte.
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Bei dem in den Figuren wiedergegebenen Ausführungsbeispiel war es
möglich, eine Konzentration von 540 Teilen Goldionen pro Million Lösung zu verringern
auf etwas weniger als ein Teil pro Million, und zwar bei einer ständigen Umwälzung
der Lösung durch die Wiedergewinnungsanlage über Nacht. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wurden ungefähr 30 Gallonen Lösung verwendet. Die Rückgewinnungsanlage hatte eine
Kapazität von 5 Gallonen, und die Durchsatzmenge war so bemessen, daß die gesamten
30 Gallonen etwa alle 6 Minuten durch die Rückgewinnungsanlage durchgesetzt waren.
Demgemäß ging die Verminderung der Konzentration auf einen vernachlässigbaren Wert
in weniger als 120 Zyklen durch die Rückgewinnungsanlage vor sich.
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Die Stromstärke betrug bei diesem Versuch etwa 2 Ampere.
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Wendet man die gleiche Rückgewinnungsanlage bei einer typischen Goldplatierungseinrichtung
an, so wird der Inhalt des am Ende befindlichen, 30-Gallonen-großen Spültanks im
kontinuierlichen Betrieb während des Arbeitstages durch die Anlage durchgesetzt.
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Messungen bei einem solchen Experiment zeigten, daß nahezu 5 g Gold
pro Stunde dem Spültank zugeführt wurden. Dennoch hielt die Rückgewinnungsanlage
10 die Goldkonzentration im Spültank bei einem Wert von weniger als 1 Teil pro Million
zu jedem Zeitpunkt während des Arbeitstages. Auch hier wiederum betrug die Stromstarke
2
Ampere. Wurde der Strom auf 1 Ampere vermindert, so traten zeitweise Konzentrationen
im 3pültank von annähernd 10 Teilen pro Million auf, während der Spültank sehr stark
im Einsatz war, Während der Mittagspause und während weniger starker Beanspruchungen
im Verlaufe des Tages ank die Konzentration im Spültank ab auf unter 1 Teil Gold
pro Million Lösung.
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Durch Steigerwlg der Stromdichte läßt sich das aus der Lösung zu entfernende
Metall mit höherer Geschwindigkeit abscheiden. Dies führt jedoch zu einer pulverartigen
Ablage, die an der Kathode ausflockt, und die bezüglich der Wiedergewinnung schwierig
ist. Es ist daher wünschenswert, die Stromdichte relativ gering zu halten, anstatt
zu versuchen, die Wiedergewinnungsmenge durch Steigerung der Stromdichte zu steigern.
Will man als Hauptziel das Metall rückgewinnen und nicht lediglich entfernen, so
sollte die Stromdichte unterhalb gewisser Werte gehalten werden, um sicherzustellen,
dass eben nur das wiederzugewinnende Metall ausgefällt wird.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung, die gebaut und geprüft wurde,
waren die Durchmesser-Werte wie folgt: Der Tank 24 hatte 11,5 Zoll, das Elektroden-Element
26 10,5 Zoll, das Elektroden-Element 38 8,5 Zoll, das Elektroden-Element 27 6,5
Zoll, das Elektroden-Element 39 4,5 Zoll, und das Elektroden-Element 28 2,5 Zoll.
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Die Kanäle 60 hatten somit eine Weite von etwas weniger als 1 Zoll,
unter Berücksichtigung der tatsächlichen Wandstärke der einzelnen Elektroden-Elemente.
Der Überlauftank 12 war im Querschnitt quadratisch und übrigen so klein wie möglich.
Seine lichte Weite betrug 11,5 Zoll. Der Ringflansch von Behälter 24 ruhte auf der
quadratischen Schulter von Tank 12. Figur 1 zeigt das Verhältnis zwischen dem Behälter
24 und dem Tank 12, so wie dies sich etwa bei einem Längsschnitt durch die Ecken
von Tank 12 ausnahm. Hierbei sieht man den Raum, durch welchen die Lösung in den
Tank 12 hinabfließt.
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Es sei darauf verwiesen, daß die perforierten Elektroden-Elemente
eine Strömung der Lösung an jeder einzelnen Stelle erlauben. Da die Elektroden-Elemente
perforiert sind, vermag die Lösung somit
von Kanal zu Kanal zu
fließen. Es kann unterstellt werden, daß die Siebmaschenstruktur der Kathoden den
Kathoden-Wirkungsgrad wenigstens teilweise steigern, da die Lösung durch die Maschenöffnungen
hindurchzuströmen vermag. Die Hauptrichtung der Strömung verläuft jedoch entlang
den Oberflächen der Elektroden. Bei der vorliegenden Ausführungsform betrug die
Elektrolenlänge etwa 12 Zoll.
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Das Elektrodenmaterial ist wenigstens teilweise eine Funktion der
Art der Lösung, eingeschlossen deren p11-Wert> und die Art von Metall, das aus
der Lösung entfernt werden soll. Bei der gebauten und als Gold-Rückgewinnungsanlage
betriebenen Einrichtung bestanden die Anoden aus mit Platin versehenem Titan. Sie
wurden aus Streckmetall hergestellt, um die notwendige Porosität zu schaffen; ein
Siebgewebe aus platiniertem Titan war nicht erhILltlich. Die Kathode bestand aus
goldbeschichtetern Edelstahl von o x o Maschen (was bedeutet mit O Drängen pro Zoll),
wobei die Drähte 0,047 Zoll im Durchmesser maßen.
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Es ist bekannt, die Kathode sandzustrahlen, um eine größere Kathoden-Oberfläche
zu erzielen. Hierzu verwendet man zweckmäßigerweise sowohl feinkörnigen als auch
grobkörnigen Sand (No. 00 und No. 1).
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Der grobkörnige Sand erzeugt tiefe Eingrabungen. Der feine Sand hingegen
erzeugt wiederum Eingrabungen zwischen den tieferen Scharten; er erfaßt also jene
Bereiche, die der grobe Sand verfehlt. Vorzugsweise sandstrahlt man derart, daß
eine matte Oberfläche ohne jegliche Glanzpunkte erzielt wird. Durch Sandstrahlen
läßt sich etwa eine Verdoppelung der Oberfläche und damit des Kathoden-Wirkungs
grades erzielen.
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In jenen Fällen, bei denen der Hauptzweck der Anlage darin besteht,
ein Edelmetall, wie z.B. Gold, aus einem Spültank wiederzugewinnen und den Verlust
dieses Goldes zu vermeiden, der dann an sich auftrits wenn das goldplatierte Erzeugnis
aus dem Spültank genommen wird und abtropft, kann die Lösung, die aus der Rückgewinnungsanlage
überströmt, zum Spültank zurückgeführt und wiederverwendet werden. Wird der zu platierende
Gegenstand aus dem Spültank herausgezogen und zwecks weiterer Behandlung weitergereicht,
so tropft
etwas Spültanklösung unweigerlich auf den Fußboden, so
daß jegliches darin enthaltene Gold verloren ist und einen wirtschaftlichen Verlust
für den Betreiber der Anlage darstellt. Außerdem vermag dieses Gold eine Verunreinigung
des Abwassersystemes zu erzeugen. Durch Anwendung der Rückgewinnungsanlage kann
jedoch die Metallkonzentration im Spültank derart gering gehalten werden (deutlich
unter 1 ppm), so daß das erwähnte abtropfende Wasser praktisch für alle Anwendungsfälle
frei von Verschmutzung und frei von Goldverlust ist.
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In jenen Fällen, bei denen die Anlage weniger dem Wiedergewinnen von
Metall, sondern mehr der Vermeidung von Verschmutzung und Verunreinigung dient,
steht es einem frei, die Lösung von der Rückgewinnungsanlage der letzten Behandlungsstufe
zuzuführen. In vielen Fällen kann man die Lösung verwerfen. Da die Lösung jedoch
im wesentlichen frei von bei der Wendelung anwesendem Metall ist, genügt sie den
Umweltschutzvorschriften und kann bei minimalem Verunreinigungseffekt abgelassen
werden.
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In anderen Fällen, wo die Ionenkonzentration sehr niedrig ist oder
niedrig wird, muß ein Salz, wie beispielsweise Natriumbiphosphat, zur Erhaltung
einer gewissen Leitfähigkeit zugesetzt werden.
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