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VERFSHREN ZUR ELEKTROLYTISCHEN GENINNJJNG VGN ZINN AUS
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ZINNHALTIGEN SEKUNDÄRROHSTOFFEN Ut.D ELEKTROLYSEUR ZU DESSEN DURCHFÜHRUNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gebiet der Buntmetallindustrie und betrifft Verfahren
zur elektrolytischen Gewinnung von Zinn aus zinnhalteigen Sekundärrohstoffen und
dazu verwendete Elektrolyseure.
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Die vorliegende Erfindung kann zur Gewinnung von Zinn aus solchen
ekundarrohstoffen, wie z.B. 'Weißblechabfälle, Schrott, Konservenbüchsen, verzinnte
Kannon usw. verwendet werden.
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Bekannt ist ein Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Zinn
aW bekundärrohstoffen (siehe z.B.
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P:S-PS 44522, "Regenerationsverfahren von Zinn aus Weißblechabfällen
mittels Blektrolyse und dazu verwendete Anlage", veröfrentlicht am 29. Mai 1961).
Dieses Verfahren besteht darin, daß unter Einfluß des elektrischen Stroms der als
Anode dienende zinnhaltiSe Sekundärrohstoff im alkalischen Elektrolyt in Lösung
übergeht und sich das gelöste Zinn an der Kathode niederschlägt, wo es gewonnen
und
anschließend in Metall wmgeschmolzen wird.
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Als Elektrolyt zur Füllung der Warmen verwendet man eine wässerige
Alkohollösung, von allem niederer Alkohole, der zur 'rhöhuns der beitfahigkeit das
IIydroxyd eines Alkalimetalls oder ein Alkalibikarbonat zugesetzt wird. Zu den niederen
Alkoholen gehört z.B. Methylalkohol, Äthyl alkohol, Propylalkohol, am günstigsten
ist jeaoch die Verwendung von ungereinigtem, technischen lMethylalkohol, wie z.B.
methanol. Der Zusatz beträgt 5 bis 20,%' 5%-ine Pottasche und 10S-iges Soda.
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Die elektrolytische Abscheidung des Zinns geschieht bei einer Stromstärke
nicht unter 2500A bei einer Spannung von 2,8 bis 3,0 V und einer Temperatur von
80°C.
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Das nach diesem Verfahren an der Kathode abgesonderte Zinn stellt
jedoch eine schwammige Masse mit pröser Struktur dar, deren Umformung in einen kompakten
metallischen Niederschlag mit komplizierten, von Hand ausgeführten Verarbeitungsmethoden
des schwammigen Zinns und großen Zinnverlusten bei der Spülwlg, Brikettierunb und
Umsclimelzung verbunden ist.
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Die Vielzahl der Arbeitsstufen und die bisher nicht gelösten Schwierigkeiten
bei der Mechanisierung einzelner Arbeitsgänge machen das Verfahren unökonomisch.
Außerdem ist die Gewinnung von schwammigem Zinn mit der Anwendung einer niedrigen
Strom dicht und eines zyklischen Produktions ablaufs verbunden, was die Zinnausbeute
und die Produktivität des gesamten Prozesses verringert.
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Um das zu vermeiden, schlägt man das Zinn an der Kathode
nicht
in schwammiger Form, sondern als kompakte Schicht nieder durch Zusatz von Metanitrobenzoesäure
als oxydierendes uslittel. Metanitrobenzoesäure beschleunigt den Lösungsprozeß des
Zinns aus dem Blech und oxydiert das zweiwertige Zinn zu vierwertigem, wodurch man
einen kompakten Zinniederschlag an der Kathode bekommt.
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Bekannt ist ein Verfahren zur Gewinnung von Zinn aus Weißblech mit
Verwendung von Metanitrobenzoesäure (siehe z.B.
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P.I.Gubenko "Neue Verarbeitungstechnologie von Weißblechabfällen zur
Gewinnung von Zinn", Prospekt der Allunionsausstellung der UdSSR, 1959, russ.).
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Der Prozeß wird in folgender Weise durchgerührt; die Weißblechabfälle
gelangen nach einer Spülung mit heißem Wasser zur Abscheidung des Zinns in eine
Ätznatron und Metanitrobenzoesäure enthaltende Lösung. Anschließend- wird die mit
Zinn gesättigte Lösung einer Elektrolyse unterzogen unter Verwendung von unlöslichen
Anoden aus Eisen bei einer Stromdichte von 200-220 A/m2 und Zirkulation des Elektrolyts.
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Das Zinn löst sich infolGe der Oydation durch Natriummetanitrobenzoat.
Natriummetanitrobenzoat wird über Natriumazoxybenzoat zu Natriumhydrazobenzoat reduziert.
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Das Ausfällen und die Regeneration der Oxydation geschieht unter
Einwirkung von Gleichstrom. An der Kathode wird Zinn in Form einer kompakten Schicht
ausgefällt, an der unlöslichen Anode wird Sauerstoff abgeschieden der das Natriumhydrazobenzoat
(über
Zwischenprodukte) zu Natriummetanitrobenzoat oxydiert.
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Das Verfahren zur Gewinnung von kompakten Zinnschichten aus Weißblechabfällen
unter Verwendung von Metanitrobenzoesäure als oxydierendes Mittel ist vom technologischen
Geaus sichtspunktAunvollkommen.
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Ein Nachteil dieses Verfahrens ist der hohe Verbrauch an teurer und
schwer zu beschaffener Metanitrobenzoesäure. Je nach dem Grad des Verbrauchs des
Elektrolyts sinkt die AktiViti tät des Zusatzes, wodurch die anfängliche Produktivität
des Verfahrens sinkt und die Konzentration des Zusatzes ständig korw rigiert werden
muß. Außerdem verursacht eine überschüssige Menge dieses Oxydationsmittels im Kathodenraum
eine Senkung des AusstoBes an Zinn und eine erhebliche qualitätsverschlechterung
der Niederschläge.
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Bekannt ist ein Elektrolyseur für die elektrolytische Gewinnung von
Zinn aus zinnhaltigen bekundärrohstoffen (siehe z.B. genannte PL-PS IJr.44>22),
der eine Wanne mit dem Elektrolyt, eine Kathode, eine Anode, eine Vorrichtung zum
Anwärmen des Elektrolyts, Stromzuleitungen und Stutzen für die Zu- und Ableitung
des Elektrolyts ent-, hält.
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Die Kathode besteht aus einer oben und unten offenen Trommel. Die
Anode stellt einen Korb dar, der in die Kathodentrommel gestellt und mit zinnhaltigem
Rohstoff gefüllt wird.
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Die Wanne besteht aus einem zylindrischen Gefäß mit einem nach innen
gewölbten Boden, der mit einer Vorrichtung zum Anwärmen des Elektrolyts ausgerüstet
ist. Die Wanne wird durch Heizöl erwärmt, das durch Düsen in den Heizraum eingespritzt
wird. In diesem Elektrolyseur gewinnt man das Zinn jedoch nicht in Porm kompakter
Schichten, an der Kathode, zudem wird eine Kathodenkonstruktion verwendet, die nicht
das Ausfällen des Zinns auf beiden Seiten der Kathode vorsieht, wodurch die aktive
Kathodenoberfläche und damit die Leistungsfähigkeit des Elektrolyseurs gering ist.
Außerdem wird durch die Anwendung der Kathode Xn Form einer oben und unten offenen
Trommel die Wanne in Zellen unterteilt, wodurch eine intensive Zirkulation des gesamten
Elektrolyts und die SchaffurlL einer konstanten 7,u3allmensetzung des SlekLrolyts
im gesamten Voluinen der Wanne nicht möglich ist. Das verringert die Geschwindigkeit
und Vollständigkeit des Auflösens des Zinns aus den zinnhaltigen Abfällen und verschlechtert
die Qualitat des Kathodenniederschlages.
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Ein Nachteil dieses Elektrolyseurs besteht auch darin, daß die Heizvorrichtung
des Blektrolyts im Bodenteil der Wanne untergebracht ist, was aus zwei Hauptgrunden
unerwünscht ist.
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Wahrend des Betriebs des Elekt;rolyseurs setzt sich am Boden der Wanne
ein Schlamm ab, der schädliche Beimischungen enthält, die durch die bei der Erwärmung
des Bodens der Wanne entstehenden Konvektionsströme auf den Kathodenniederschlag
übertragen Werden und die Zinnabscheidungen verunreinigen.
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Zweitens führt das Anheizen des Wannenbodens durch Brenner zur Bildung
von Kesselstein und zur Verringerung der Wärmeübertragung, wodurch eine periodische
Reinigung der Wanne von Kesselstein notwendig wird. Außerdem vermindert das Fehlen
einer intensiven Zirkulation des Elektrolyts die Leistungsfähigkeit des Elektrolyseurs.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt die Gewinnung kompakter Zinnbarren
an der Kathode im alkalischen Elektrolyt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens
zur elektrolytischen Gewinnung von Zinn aus zinnhaltigen dekundärrohstoffen und
eines Elektrolyseurs zu dessen Durchführung,die das Ausfällen von Zinn an der Kathode
im alkalischen Elektrolyt in Form kompakter Barren ohne Zusatz irgendwelcher oxydierender
Mittel gewährleisten.
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bei Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, da1 einem Verfahren zur elektrolytischen
Gewinnung von Zinn aus zinnhaltigen Sekundärrohstoffen durch Auflösen dieser Rohstoffe
an der Anode im alkalischen Elektrolyt und gleichzeitiges Ausfällen des gelösten
Zinns an der Kathode, gemäß der Erfindung eine Strömung des alkalischen Elektrolyts
geschaffen wird, die von dem zinnhaltigen Rohstoff zur Kathode gerichtet ist und
auf dem Abschnitt der Strömung zwischen der Anode und der Kathode ein elektrisches
Gleichstromfeld erzeugt wird, dessen Spannung gradient in Richtung von der Anode
zunimmt, Vorteilhaft besitzt der
Elektrolyseur zur burchführung
des Verfahrens zur elektrolytischen C;ewinnun von Zinn aus zinnhaltigen Sekundärrohstofren,
der aus einer Wanne mit dem Elektrolyt, die mit Stutzen für den Zu- und Abfluß des
lektrolyts, einem koaxial zur Wanne gelegenen Gefaß tür die Aufnahme des zinnhaltiQen
nekundarrohstoffs, das als Anode dient, und einer Kathode besteht, gemäß der Erfindung
eine Vorrichtung zur erzeugung eines elektrischen Gleichstromteldes, die zwischen
der Anode und der Kathode liegt, wobei wenigstens ein Stutzen für den Zufluß des
Elektrolyts im Bodenteil der Wanne und wenigstens ein Stutzen für den Abfluß des
Elektrolyts im oberen Teil der Wanne angebracht sind.
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Dadurch wird die Gewinnung von Zinn in Form kompakter, feixilristailiner
Niederschläge an der Kathode ermöglicht.
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's ist ratsam, eine stetige zirkulierende Strömung des alkalischen
Elektrolyts zu erzeugen.
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Dadurch werden günstigste Vorraussetzungon für die Gewinnung stabiler,
qualitativ hochwertiger Zinnabscheidungen bei hohen Stromdichten an der Kathode
und die Möglichkeit einer effektiven Nutzung des elektrischen Gleichstromfeldes
im vor-Bereich gesehenen geschaffen, wodurch der Lösungsprozeß des Zinns aus den
zinnhaltigen Abfällen beschleunigt und die Unveränderlichkeit des Elektrolyts im
gesamten Volumen des Elektrolyseurs gewährleistet wird.
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Die Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Gleichstromfeldes
kann in Form eines an eine Stromquelle angeschlossenen
perforierten
Netzes aus einem leitenden Material ausgeführt werden.
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Die besten Ergebnisse erzielt man, wenn die Höhe des perforierten
Netzes der Länge der Kathode entspricht.
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Eine derartige konstruktive Lösung ermöglicht eine intensive Oxydation
des zweiwertigen Zinns zu vierwertigem Zinn und dadurch die Bildung kompakter Zinnabscheidungen
an der Kathode.
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Die Anode wird in Fefm eines auseinandernehabaren, gelochten Korbs
aus leitendem Material angefertigt.
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Das gewährleistet einen höchstmöglichen Kontakt des zinnhaltigen
Rohstoffs mit dem Elektrolyt und verringert dessen Verluste. Durch die Möglichkeit
des Auseinandernehmens des Korbes läßt sich das Entleeren des Korbes von zinnhaltigem
Rohstoff mechanisieren.
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Die Kathode kann in Form einzelner, um die Anode gelegener Platten
angefertigt werden. Man kann sie auch zu einer komplizierteren Form anordnen oder
in Gruppen einteilen.
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Eine derartige Konstruktion der Kathoden ermöglicht es, die aktive
Ksthodenoberfläche zu vergrößern und eine hohe Beistllng des Elektrolyseurs zu gewährleisten.
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Es ist ratsam, im Elektrolyseur im Bodenteil der Wanne eine Schutzwand
anzubringen, die die Form der beitenoberfläche der Wanne wiederholt.
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Dadurch wird im Elektrolyseur ein ausreichender Raum für die Ansammlung
des bei der Verarbeitung verschiedenartiger zinnhaltiger Abfälle anfallenden Schlammes
geschaffen.
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Die Schutzwand bringt man in 1/3 der itöhe der Wanne an.
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Das verbessert die Qualität der Kathodenniederschläge und ermöglicht
eine intensive Zirkulation des Elektrolyts.
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Die Schutzwand kann aus einem nichtleitenden Material angefertigt
werden. Dadurch werden Stromverluste verhindert.
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Es empfielt sich, im oberen Teil der Wanne eine in sich geschlossene
Isolierwand anzubringen, die die Anode umschließt und aus einem nichtleitenden Material
besteht, wobei der obere Rand der Isolierwand über den Flüssigkeitsspiegel der Wanne
hinausragen soll.
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Das verbessert die Betriebsbedingungen des Elektrolyseurs und die
Qualität der Zinnabscheidungen.
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Weiterhin empfielt es sich, die Schutzwand und die Isolierwand unten
bzw. oben mit der Vorrichtung zur Erzeugung em des elektrischen Gleichstromfeldes
zu ein Ganzen zu verbinden.
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Dadurch werden die Beding wen für eine bessere Ausnutzung des elektrischen
Gleichstromfeldes und die Bildung kompakter Zinnabscheidungen an der Kathode ohne
Zusatz irgendwelcher Zusätze zum Elektrolyt geschaffen.
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Es ist ratsam, den Stutzen für den Zufluß des Elektrolyts und den
stutzen für den Abfluß des Elektrolyts miteinander über eine Pumpe zu verbinden
und so ein Zirkulationssystem zu bilden. Dadurch wird eine intensive Durchmischung
des Elektrolyts im gesamten Volumen des Elektrolyseurs erreicht, wodurch die Möglichkeit
besteht, eine hohe Stromdichte an der
Kathode wilrend der iSlektrolyse
zu Verwende.
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iss empfielt sich, den Stutzen für den Zufluß des Elektrolyts in
die Wanne unmittelbar unter der Anode anzubringen und mit einem Zerstäuber für die
Zufuhr des Elektrolyts auszustatten.
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Das gewährleistet ein gleichmäßiges Auflösen der zinntialtigen Abräiie
und die Bildung qualitativ hochwertiger Zinnabscheidungen.
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Falls für die Ableitung des Elektrolyts aus der Wanne mehrere Stutzen
vorgesehen sind, werden sie gleichmäßig entlang dem Umfang der Wanne verteilt und
mit einem Kollektor verbunden. Die Stutzen können unterschiedliche Querschnitte
haben.
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Das ermöglicht eine gleichmäßige Ableitung des Elektrolyts entlang
dem Umfang der Wanne und die Auflösung der zinn tigen Abfälle bei starker Belastung
der Anode Der Elektrolyseur wird zweckmäßig mit einer Heizvorrichtun; in dorm einer
Rohrschlange, die die Seitenoberfläche der Wanne umfaßt, ausgerüstet. Dadurch wird
die Qualität der Z4at abscheidungen verbessert und die Leistungsfähigkait dar Wai.
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erhöht.
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Der Elektrolyseur mit einer Haube bedeckt werden, die den Flüssigkeitsspiegel
der Wanne über der Anode abschließt. Dadurch werden die Betriebsbedingungen des
Elektroltseurs verbessert und die Verdunstungsverluste des Elektrolyts verringert.
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Aus demselben Grund empfielt es sich, entlang der oberen
Kante
dcr Wanne über dem Elektrolyt Absaugvorrichtungen anzubringen. Dadurch werden optimale
Bedi£ungen für die Entfernung der gasförmigen Nebenprodukte des Prozesses und eine
normale Atmosphäre in der Betriebshalle geschaffen.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführ;sbeispielen mit
Bezug auf die Zeichnungen erläutert; es zeigt.
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eines Fig. 1 - die schematische Gesamtansicht erfindung gemäßen Elektrolyseurs
zur elektrolytischen Gewinnung von Zinn aus zinnhaltigen Sekundärrohstoffen im Schnitt
; Fig. 2 - die schematische Draufsicht Fig. 1, einer Fig. 3 - die schematische Seitenansicht
erfindungsgemäßen Kathode in Form von Platten; Fig. 4 - schematisch die Ansicht
der Kathode (im Profil) von Fig. 3, Fig. 5 - schematisch den Querschnitt der Kathode
von Fig. 3 einer Fig. 6 - schematisch die Ansicht erfindungsgemaßen Kathode, in
Form eines Winkels; Fig. 7 - schematisch eine wellenförmige Kathode gemäß der Erfindung;
eine Fig. 8 - schematisch erfindungsgemäße Kathode in Form eines Netzes;
eine
Fig. 9 - schematisch erfindungsgemäße Kathode in Form von zu einer Gruppe vereinigten
Platten.
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Das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in folgendem.
Der entfettete, gespülte zinnhaltige Rohstoff als Anode löst sich in der Wanne 1
(Fig. 1) im gerichteten Strom eines alkalischen Elektrolyts 2 auf. Die Konzentration
des Ätznatrons wird in den Grenzen zwischen 30 und 70 g/l gehalten.
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Die Stromdichte an der Anode bei Auflösung zinnhaltiger Abfälle beträgt
etwa 3-8 A/m2, die Temperatur des Elektrolyts 80-950C. Auf dem Abschnitt des mit
Zinn nach der Auflösung der als Anode dienenden Abfälle angereicherten Elektrolytstroms
2 wird zwischen der Anode 3 und der Kathode 4 ein elektrisches Gleichstromfeld erzeugt,
dessen Spannungsgradient in Richtung von der Anode 3 zunimmt. Sobald das Zinn in
das elektrische Gleichstromfeld gelangt, wird es vom zweiwertigen Zustand in den
vierwertigen oxydiert. Das angereicherte zinnhaltige Elektrolyt enthält 8,0-20,0
g/l Zinn. Nach dem Durch lauf des Elektrolyts 2 durch das elektrische Gleichstromfeld
befinden sich in der Lösung praktisch keine zwetwertigen Zinnionen. Durch den ununterbrochenen,
zirkulierenden, die Kathode 4 umspülenden Rlektrolytstrom kommt es zur elektrolytischen
Absonderung von Zinn bei einer Stromdichte an der Kathode von 450-650 ihm2. Dabei
entsteht an der Kathode 4 ein kompakter, feinkristalliner Niederschlag- ein Zinnbarren,
der
im folgenden geschmolzen wird. Die .Dauer der Zinnabscheide an der Kathode 4 hant,t
von dem attigungrsgrad des Elektrolyts 2 mit Zinn und von der angewendeten Stromdichte
ab. Der Elekt;rolyt 2 gelangt nach der Abscheidung des Zinns an der Kathode 4 wieder
zur Auflösung der als Anode dienenden zinnhaltigen Abfälle.
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Der Elektrolyseur (Fig. 1,2) zur Durchführung des Verfahrens der
elektrolytischen Gewinnung von Zinn aus zinnhalt igen Sekundärrohstoffen enthält
eine Wanne 1 mit vorwiegend zylindrischer Form, die mit alkalischem Elektrolyt 2
gefüllt ist. Als Elektrolyt 2 benutzt man eine rein alkalische Lösung ohne irgendwelche
Zusätze. In den Elektrolyt wird ein Behälter rür den zinnhaltigeii bekundärrohstoff
getaucht, der als Anode 3 dient. Als Behälter benutzt man einen durchlöcherten Korb
aus leitendem Material, wodurch die Stromzuführung und der Kontakt des zinnhaltigen
Rohstoffs mit dem Elektrolyt 2 gewährleistet ist. Der als Anode dienende Korb ist
auseinandernehmbar, wodurch die Bedienung des Elektrolyt seurs mechanisiert und
der Arbeitsaufwand des Prozesses gesenkt werden kann. Der d'lektrolyseur enthält
eine in den Elektrolyt 2 getauchte Kathode 4. Als kathode können Eisen-- oder Zinnmatrixen
verwendet werden. Die Kathode 4 kann beliebige Form besitzen, sie kann z.B. in Form
einzelner, koaxial in der Wanne 1 aufgestellter Platten (Fig. 3,4) konstruiert werden.
Die optimale Form der Kathode 4 sind entlang dem Umfang der Wanne um die Anode 3
herum angebrachte
Platten tvMig. 1,2). Eine derartige Konstruktion
der Kathoden ermöglicht es, die Kathoden aus der Wanne 1 zur Abnahme der Zinnabscheidung
in einzelnen Sektionen ohne Stromabschaltung zu entnehmen. Man kann die Kathoden
4 in Form von Profilstahlsegmenten, z.B. in Form von Winkeln oder wellenförmigen
Netzen (Fig. 5, 6, ?, 8) herstellen, wodurch die Kathodenoberfläche mit maximaler
Effektivit-ät zur Zinngewinnung ausgenutzt wird.
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Es empfiehlt sich auch, die Kathoden in Form von in Gruppen vereinigter
Pl-åtten(Fig. 9), die um die Anode 3 herum angeordnet sind, herzustellen. Eine derartige
Kathode 4 ermöglicht eine intensive Zirkulation des gesamten Elektrolyts 2 und eine
konstante Zusammensetzung des Elektrolyts 2 im gesamten Volumen der Wanne 1, wodurch
die maximale Leistungsfähigkeit des Elektrolyseurs und die Durchführung der Elektrolyse
des Zinns bei hoher Kathodenstromdichte gewährleistet ist.
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eine Der Elektrolyseur hat Vorrichtung 5 (Fig. 1) zur Erzeugung eines
elektrischen Gleichstromfeldes, dessen Spannungsgradient in absoluten Werten in
Richtung von der Anode 3 zunimmt, wodurch die Bildung kompakter Niederschläge -Zinnbarren,
anstelle schwammiger Abscheidungen an der Kathode 4 ermöglicht wird. Die Vorrichtung
5 zur erzeugung eines elektrischen Gleichstromfeldes befindet sich im Raum zwischen
der Anode 3 und der Kathode 4 und kann die verschiedensten Formen annehmen. Am günstigsten
ist es jedoch, für die Vorrichtung 5 ein perforiertes Netz 6 aus einem leitenden
Material
zu verwenden, das an eine individuelle Gleichstromquelle
7 angeschlozsen wird. Das perforierte Netz 6 kann die Form der Anode 3 nachbilden.
Als Material zur Herstellung des Netzes kann z.B. ein nichtrostender stahl verwendet
werden. Die besten Ergebnisse erzielt man, wenn die Höhe des perforierten Netzes
der Länge der Kathode 4 entspricht.
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Zum Auffangen des Schlammes, der bei der Verarbeitung verschiedenartiger
zinnhaltiger Abfälle entsteht, und zur Bildung qualitativer Zinnabsoheidungen ist
im Bodenteil eine des Elektrolyseurs Schutzwand 8 (Fig. 1) angebracht, die die Form
der inneren Seitenoberfläche der Wanne nachbildet. Die Höhe der Schutzwand 8 beträgt
ungefähr 1/3 der Höhe der Wanne. Die Schutzwand d besteht aus einem Dielektrikum,
z.B. einem Gummiring oder einem Stück Transportband, das einerseits im unteren Teil
der Wanne den Anodenraum vom Kathodenraum abtrennt und einen Schlammauffänger unter
der Anode 3 bildet und andererseits die möglichkeit schafft, den gesamten Elektrolytstrom
2 über den Schlamm durch das perforierte Netz 6 zu lenken. Außerdem stellt die Schutzwand
8 gleichzeitig einen Isolator dar, wodurch Stromverluste vermieden werden. Zur Befestigung
der Schutzwand 8 ist in der Wanne 1 ein am Boden der Wanne befestigter ringförmiger
Fixator 9 vorgesehen. Der Elektrolyseur hat im oberen Teil eine der Wanne 1 in sich
geschlossene Isolierwand 10 (Fig.10), die um die Anode herum angebracht ist und
aus einem Dielektrikum besteht. Dabei ragt der obere Rand der Isolierwand 10
über
den Flüssigkeitsspiegel in der Wanne hinaus, wodurch die Möglichkeit des Eindringens
des ElektroLyts 2 in den Raum autierhalb des perforierten Netzes 6 ausgesctllossen
wird und dadurch die Bildung stabiler, kompakter Zinnabscheidingen an der Kathode
4 gesichert ist. Die Schutzwand 8 und die Isolierwand 10 sind in der hier beschriebenen
Ausführungsvariante der erfindung unten bzw. oben mit dem em' perforierten Netz
6 zu ein Ganzen verbunden, obwohl sie auch getrennt voneinander funktionieren. Auf
diese Weise gewährleistet die ununterbrochene Schutzwand 8 im unteren Teil der Wanne,
durch die der verunreinigte Elektrolyt nicht hindurch dringen kann, und die in sich
geschlossene Isolierwand 10 im oberen Teil der Wanne, die den Durchgang des Elektrolyts
2 nur durch das perforierte Netz 6 sichert, den Zutritt von ausschließlich reinem,
durch die Einwirkung des elektrischen Gleichstromfeldes oxydierten Elektrolyt in
den Kathodenraum. Gleichzeitig verringert die im mittleren Teil gelegene, aus einem
leitenden Material, das gleichzeitig als Filter dient, angefertigte Vorrichtung
5 zur Erzeugung des elektrischen Gleichstromfeldes, die das zwetwertige Zinn in
die vierwertige Modifikation oxydiert, wodurch an der Kathode 4 kompakte Zinnabscheidungen
entstehen, in gewissem Grad den Elektrolytfluß, wodurch schwebende sich Verunreinigungen
des ilektrolytsAschneller am durch die Schutzwand 8 begrenzten Bodenteil der Wanne
absetzen und Bedingungen zur besseren Ausnutzung des elektris¢hen Gleichstromfeldes
und
zur Gewinnung kompakter Zinnabscheidungen an der Kathode 4 ohne Anwendung irgendwelcher
Zusätze zum Elektrolyt geschaffen werden.
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Zur Schaffung einer intensiven, gerichteten Zirkulation des Elektrolyts
2 im gesamten Volumen der Wanne 1 sind der Stutzen 11 für den Zufluß des Elektrolyts
und der Stutzen 12 für den Abfluß des Elektrolyts miteinander durch eine lampe 13
verbunden, wodurch ein Zirkulationssystem für den Elektrolyt 2 entsteht. Der Stutzen
11 für den Zufluß des elektrolyts befindet sich unmittelbar unter der Anode 3 und
ist mit einem Zerstäuber 14 für die Zufuhr des Elektrolyts 2 versehen. Der Zerstäuber
14 liegt über der Ebene, in der sich der Schlamm absetzt, und unter der Anode 3,
wodurch ein Aufrühren des Schlammes vermieden wird und gleichzeitig Bedingungen
für die Verteilung des Elektrolyts 2 im gesamten Raum der Anode 3 geschaffen werden,
wodurch ein höchstmöglicher Kontakt des zinnhaltigen Rohstoffes mit dem Elektrolyt
entsteht und die Lösungsgeschwindigkeit des Zinns erhöht wird. Der Elektrolyseur
hat im oberen Gehäuseteil der Wanrie mehrere Stutzen 12 zum Abfluß des Elektrolyts
2, die gleichmäßig längs des Umfangs der Wanne 1 ani;eordnet und mit einem Kollektor
15 verbunden sind. Die Stutzen haben unterschiedliche Querschnitte, um einen gleichmäßigen
Abfluß des Elektrolyts 2 zu sichern. Die Stutzen können unmittelbar in der Seitenoberfläche
des Wannengehäuses oder in einem Ring angebracht sein, der z.B. aus einem Rohr
angefertigt
ist, und sich innerhalb oder außerhalb der Wanne 1 befindet. Das ermöglicht eine
£rleichmäßige Ableitung des Elektrolyt 2 entlang dem Umfang der Wanne 1 und dadurch
eine einheitliche Zusammensetzung des Elektrolyts 2 an den Kathoden 4, was eine
Voraussetzung für die Gewinnung von Zinn bei hohen Stromdichten darstellt. Ein solches
Zirkulations system des Elektrolyts 2 gewährleistet eine effektive Ausnutzung des
elektrischen Gleichstromfeldes, wodurch das Verarbeitungsverfahren von zinnhaltigen
Abfällen bei hoher Belastung der Anode 3 möglich ist.
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Der Elektrolyseur hat außerdem eine Heizvorrichtung 16 in Form einer
Rohrschlange, die die Seitenoberfläche der Wanne 1 umgibt. Die Heizvorrichtung 16
kann sowohl einstückig mit dem Wannengehäuse sein als auch an die äußere oder innere
Oberfläche des Wannengehäuses angeschweißt sein. Eine derartige Konstruktion und
die seitliche Anbringung der Heizvor richtung 16 gewährleisten einen hohen Nutzkoeffizienten
der einer Heizvorrichtung und die Aufrechterhaltung maximalerLlemperatur des Elektrolyts
2 im Kathodenraum, was ebenfalls zur Bildung hochwertiger Zinnabscheidungen beiträgt.
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Zur Verbesserung der Betriebsbedingungen des Elektrolyeeurs und zur
Verringerung der Verluste an Elektrolyt 2 durch Verdunstung ist der Elektrolyseur
mit einer Haube 17 ausgerüstet, die aus zwei oder mehr Sektoren besteht und etwa
2/3 des Spiegels der Wanne bedeckt. Zum gleichen Zweck hat der Elektrolyseur seitliche
Absaugstutzen 18, die am oberen
bis Rand der Wanne 1 über dem Elektrolyt
2 wenigstens an 243 Stellen angebracht sind. Die seitlichen Absaugstutzen 18 können
z.B. einen Kastenquerschnitt haben. Damit werden optimale Bedingungen zur Entfernung
der gasförmigen Nebenprodukte des Prozesses geschaffen.
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ser Elektrolyseur ist mit einem System zur Gleichstromversorgung
versehen, das aus einem Paket ringförmiger Kathodenschienen 19 (Fig. 1) und Anodenschienen
20 (Fig. 2) und aus stufenförmigen z.B. aus Hartgummi hergestellten Isolierunterlagen
21 zur Befestigung der Kathoden- und Anodenschienen besteht. Die Stromzuführung
stellt einen Auflagesockel 22 (Fig.l) dar, der ebenfalls zur Befestigung der Anode
3 in der Warule 1 und der Haube 17 dient. Der Sockel 22 hat einen Stromabnehmer
23, der z.B. aus einer Kupferplatte angefertigt ist.
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Das perforierte Netz 6 hat zusammen mit der Isolierwand eiwcn.
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8 A Halter 24 (Fig. 2), der z.B. aus Hartgummi besteht.
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Das dient als Schutz der Vorrichtung gegen mechanische Beschädigungen
und Kurzschlüsse bei der Be- und Entladung des Anodenkorbs. Von außen ist der Elektrolyseur
mit einer Wärmeisolationsschicht bedeckt, um den Wärmeverbrauch zu verringen.
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Der Elektrolyseur funktioniert in folgender Weise: In der Wanne 1
wird auf dem Sockel 22 die Anode 3 befertigt, die einen mit zinnhaltigem Rohstoff
gefüllten perforierten Korb aus leitendem Material darstellt. Die Kathoden
4
in Form von Platten ordnet man entlang dem Umfang der Wanne 1 um die Anode 3 an
und befestigt sie an der Kathodenscniene 19. Zwischen der Anode 3 und der Kathode
4 wird die mit der Schutzwand 8 und der Isolierwand 10 verbundene Vorrichtung 5
zur Erzeugung eines elektrischen Gleichstromfeldes in Form eines perforierten Netzes
6 angebracht.Auf den sockel 22 stellt man die Haube 1? auf. Den Schienen 19 und
20 wird Gleichstrom zugeführt. An das perforierte Netz 6 schließt man eine individuelle
Stromquelle 7 an.
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Gleichzeitig wird die Pumpe 13 eingeschaltet und ein gericnteter
Elektrolytfluß 2 durch den Stutzen 11 für den Zufluß des Elektrolyts geschaffen,
der mit Hilfe des Zerstäubers 14 im gesamten Raum des Anodenkorbes, in dem sich
das Zinn des zinnhaltigen Rohstoffes auflöst, verteilt wird.
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Der mit Zinn infolge der Auflösung des Rohstoffes an der Anode angereicherte
Elektrolyt, derzweiwertiges und vierwertiges Zinn enthält, strömt mit grober Geschwindigkeit
als geordneter Strom durch das von dem perforierten Netz 6 erzeugte elektrische
Gleichstromfeld. IJnter der Einwirkung des elektrischen Gleichstromfeldes findet
die Oxydation der zweiwertigen Zinnionen zu vierwertigen Ionen statt.
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Der mit vierwertigem Zinn angereicherte Elektrolyt wird gleichmäßig
über den gesamten Umfang der Wanne 1 mit Hilfe.
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der Stutzen 12 für den Abfluß des Elektrolyts abgesaugt, was eine
einheitliche Zusammensetzung des Elektrolyts 2 an den
Kathoden
4 bewirkt. Im Kathodenraum wird gieichzeitig der Elektrolyt 2 durch die an den Seitenflachen
der Wanne 1 gelegene lieizvorrichtung 16 auf die maximale Temperatur erwärmt. Das
alles schafft die Voraussetzungen für die Zinnelektrolyse bei hoher Kathodenstromdichte.
Unter Einwirkung des Gleichstroms werden an der Kathode 4 die vierwertigen Zinkionen
zum Metall entladen, wobei kompaktes feinkristalline Zinnbarren entstehen. Dank
der Konstruktion der Kathode 4 in Forla von Platten setzt sich dabei das Zinn auf
den beiden Seiten der Kathode 4 ab. bei der Vcrarbeitungr verschiedenartiger zinnhaltiger
AbfäLle sammelt sich am Boden der Wanne 1 Schlamm an, der gewdiinlich die Abscheidingen
an der Kathode verunreinigt. Durch die Schutzwand 8 bildet sich der Schlamm nur
am Boden der Wanne 1 unter der Anode 3 und wird gleichzeitig eine Zirkulation des
Elektrolyts 2 außerhalb des perforierten Netzes 6 ausgeschaltet, was in Verbindung
mit der in sich geschlossenen Lsolierwand 10 die Voraussetzungen Sür die Gewinnung
kompakter, qualitativer Niederschläge an der Kathode unter Verwendung eines elektrischen
Gleichstromfeldes schafft.
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Bei Anwachsen der Niederschläge werden die Kathoden aus der Wanne
entnommen.
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Nach der Auflösung des zinnhaltigen Rohstoffes wird der Anodenkorb
herausgenommen und neu mit Rohstoff gefüllt. Der nach der Abscheidung des Zinns
an der Kathode 4 verarmte Elektrolyt 2 gelangt durch den Stutzen 11 für den Zufluß
des Elektrolyts mit Hilfe der Pumpe 13 von neuem in den Anodenraum zur Auflösung
des zinnhaltigen Rohstoffs.
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L e e r s e ì t e