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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrolytischen Gewinnen
von Blei aus Aschen, die erzeugt werden beim Einschmelzen von Bleischrott, Bleirohmetall,
Polplatten leerer Speicherbatterien usw. in einem Schmelzofen, wie z. B. einem Reverberierofen,
einem Drehofen oder einem Vertikalofen.
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Im allgemeinen treten solche Aschen in der Form eines äußerst feinen
Pulvers auf und enthalten Blei verbindungen, wie z. B. Bleisulfid, Bleioxid und
Blei sulfat. Auch Elemente wie Antimon, Arsen, Zink, Kupfer und Zinn sind in kleinsten
Mengen in der Form von Einfachsubstanzen oder Verbindungen enthalten. Man nimmt
an, daß die Aschen durch das Verdampfen von Blei oder Bleiverbindungen entstehen,
das in der Hochtemperatur-
atmosphäre des Ofens auftritt. Der Bleigehalt
dieser Aschen geht bis zu 70 oder mehr Gew.-% der Trockenmasse. Im Sinne einer vollen
Ausnutzung der Rohstoffquellen ist deshalb eine möglichst effiziente Gewinnung von
Blei aus diesen Aschen von größter Bedeutung.
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Es wurden eine Reihe von Verfahren zur Behandlung der Asche vorgeschlagen.
In einem typischen herkömmlichen Verfahren wurde die Asche mit Bleierz, Bleischrott,
Rohblei oder den Polplatten von verbrauchten Speicherbatterien gemischt, oder alternativ
wurde die Asche granuliert und mit einem Lösungsmittel gemischt, woraufhin sie wiederholt
geschmolzen wurde. Auch wenn diese herkömmlichen Verfahren keine komplizierten Betriebs
stufen aufweisen, ist die Gewinnungseffizienz sehr niedrig und erfordert die Behandlung
von Abfallgas und Schlacke, um keine Probleme mit der Umweltverschmutzung zu verursachen.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu
schaffen, das die oben erwähnten Nachteile vermeidet und keine Probleme mit der
Umweltverschmutzung schafft.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird die bleihaltige Asche einer wässrigen
Lösung von Ätznatron zugeführt und daraufhin diese Mischung einer Elektrolyse unterworfen,
um Blei an der Kathode und Bleiperoxid an der Anode abzulagern.
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Vorzugsweise liegt dabei die Ätznatron-Konzentration in der wässrigen
Lösung bei 5 bis 20 Gew.-%, während die Temperatur der Mischung während der Elektrolyse
zwischen Raumtemperatur und 800 C liegt und die Stromdichte während der Elektrolyse
weniger als 200 mA/cm2 beträgt.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Beispiele genauer
beschrieben.
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Die vorliegende Erfindung benutzt die Tatsache, daß Bleioxid und
Bleisulfat, die die Hauptbestandteile der Abfallasche von Bleischmelzöfen sind,
leicht in einer wässrigen Lösung von Ätznatron lösbar sind und daß Bleisulfid, welches
normalerweise als unlöslich angenommen wird, ebenso durch die Wechselwirkung zwischen
den Elektroden aufgeschlossen werden kann.
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Die Asche wird einer wässrigen Lösung von Ätznatron beigefügt. Die
Konzentration des Ätznatrons in. der wässrigen Lösung sollte vorzugsweise zwischen
5 und 20 Gew.-% betragen. Wenn sie geringer als 5 56 ist,wird nur ein kleiner Teil
der Asche in der wässrigen Lösung aufgelöst. Wenn die Konzentration größer als 20
56 ist, ist die wässrige Lösung so zähflussig, daß die Effizienz und die Sicherheit
herabgesetzt wird.
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Die Temperatur der der Elektrolyse unterworfenen wässrigen Lösung
sollte vorzugsweise im Bereich zwischen Raumtemperatur und ungefähr 800 C liegen.
Wenn sie höher als 800 C beträgt, wird die Wasserverdampfung des Elektrolyten zu
groß und verursacht verschiedene Schwierigkeiten.
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Auch wenn eine größere Stromdichte eine bessere Wirkung erzeugt,
sollte sie vorzugsweise geringer als 200 mA/cm2 betragen, da eine zu große Stromdichte
die Erzeugung von Gas verursachen würde. Die Stromdichte kann entweder durch Einstellung
der Gesamtstromaufnahme oder durch Änderung der Oberflächengröße der Elektroden
verändert werden. Die Oberflächengröße der Elektroden kann durch Veränderung der
Form der Polplatten erzielt werden.
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Die Asche kann entweder schubweise oder kontinuierlich dem elektrolytischen
Bad zugeführt und der Elektrolyse unterworfen werden. Eine kontinuierliche Betriebsweise
ist allerdings für die Behandlung von großen Aschenmengen in industriellem Maßstab
vorzuziehen.
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Die folgenden Beispiele zeigen bevorzugte Bedingungen für das erfindungsgemäße
Verfahren. Wenn nicht anders gesagt, sind Mengen in Gew.-56 angegeben.
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BEISPIEL I (1) Aschenprobe a. Zusammensetzung Blei: 78,9 % Schwefel:
6,2 56 Wasser: 1,9 56 Antimon, Zinn, Arsen, Kupfer, Zink, Aluminium, Silber und
Wismut: In geringen Mengen.
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b. Teilchengröße Klein genug zum Passieren durch ein 325-Maschensieb.
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(2) Elektrolysebedingungen Wie in Tabelle 1 gezeigt.
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Tabelle 1 Beispiel Elektrolyt Strom-Nr. dichte NaOH Temperatur Zugeführte
mA/cm2 Gehalt C Aschenmenge g/l 1 5 Gew.-56 50 14,1 50 2 10 Gew.-56 50 26,7 35 3
10 Gew.-% 20 25,6 50 4 20 Gew.-% 50 33,7 100 5 10 Gew.-56 50 32,6 50 6 10 Gew.-%
50 29,1 50 7 10 Gew.-% 50 17,2 50
(3) Ergebnisse a. Stromausbeute
107,8 56 an der Kathode 73,5 56 an der Anode b. Gehalt von Verunreinigungen in abgelagertem
Blei auf der Kathode Antimon: Weniger als 0,1 56 Zinn, Arsen und Kupfer: Weniger
als 0,01 56 jedes c. Gehalt von Verunreinigungen im an der Anode abgelagerten Bleiperoxid
Eine Röntgenstrahl-Beugungsanalyse zeigte,daß die Ablagerung des Bleiperoxids an
der Anode vom a-Typ war.
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Antimon: Weniger als 0,2 56 Zinn, Arsen und Kupfer: Weniger als 0,01
% jedes BEISPIEL II (1) Aschenprobe Die gleiche Asche wie in BEISPIEL 1.
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(2) Elektrolysebedingungen Wie in Tabelle 1 gezeigt.
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(3) Ergebnisse a. Stromausbeute 102,4 56 an der Kathode 98,8 56 an
der Anode b. Ergebnisse der Analyse der Ablagerungen Die gleichen wie in BEISPIEL
I.
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BEISPIEL III (1) Aschenprobe Die gleiche wie von BEISPIEL I.
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(2) Elektrolysebedingungen Wie in Tabelle 1 gezeigt.
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(3) Ergebnisse a. Stromausbeute 99,4 56 an der Kathode 71,3 56 an
der Anode b. Ergebnisse der Analyse der Ablagerungen Die gleichen wie in BEISPIEL
I.
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BEISPIEL IV (1) Aschenprobe Die gleiche wie von BEISPIEL I.
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(2) Elektrolysebedingungen Wie in Tabelle 1 gezeigt.
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(3) Ergebnisse a. Stromausbeute 95,2 56 an der Kathode 51,6 56 an
der Anode b. Ergebnisse der Analyse der Ablagerungen Die gleichen wie in BEISPIEL
1.
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BEISPIEL V (1) Aschenprobe a. Zusammensetzung Blei: 52,9 56 Schwefel:
7,3 56 Wasser: 20,5 56 Antimon, Zinn, Arsen, Kupfer, Zink, Aluminium, Silber und
Wismut: In geringen Mengen.
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b. Teilchengröße Klein genug zum Passieren durch ein 325-Maschensieb.
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(2) Elektrolysebedingungen Wie in Tabelle 1 gezeigt.
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(3) Ergebnisse aO Stromausbeute 103,7 56 an der Kathode 92,3 56 an
der Anode b. Ergebnisse der Analyse der Ablagerungen Die gleichen wie in BEISPIEL
1.
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BEISPIEL VI (1) Aschenprobe a. Zusammensetzung Blei: 88,7 56 Schwefel:
1,5 56 Wasser: 0,5 56 Antimon, Zinn, Arsen1 Kupfer, Zink, Aluminium, Silber und
Wismut: In geringen Mengen.
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b. Teilchengröße Klein genug zum Passieren durch ein 325-Maschensieb.
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(2) Elektrolysebedingungen Wie in Tabelle 1 gezeigt.
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(3) Ergebnisse a. Stromausbeute 106,8 56 an der Kathode 94,1 56 an
der Anode b. Ergebnisse der Analyse der Ablagerungen Die gleichen wie in BEISPIEL
I.
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BEISPIEL VII (1) Aschenprobe a. Zusammensetzung Blei: 73,6 56 Schwefel:
10,4 56 Wasser: 7,3 56 Antimon, Zinn, Arsen, Kupfer, Zink, Aluminium, Silber und
Wismut: In geringen Mengen.
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b. Teilchengröße Klein genug zum Passieren durch ein 325-Maschensieb.
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(2) Elektrolysebedingungen Wie in Tabelle 1 gezeigt.
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(3) Ergebnisse a. Stromausbeute 105,7 56 an der Kathode 54,3 56 an
der Anode
b. Ergebnisse der Analyse der Ablagerungen Die gleichen
wie in BEISPIEL I.
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Die oben beschriebenen Beispiele ergeben, daß sowohl das an der Kathode
abgelagerte Blei als auch das an der Anode abgelagerte Bleiperoxid von hoher Reinheit
sind und daß die Stromausbeute 1,5 bis 2mal so groß ist wie in herkömmlichen Verfahren.
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Das während der Elektrolyse gebildete Sekundärprodukt, Natriumsulfat,
kann durch Abkühlen des Bades leicht auskristallisiert und getrennt werden. Da dieses
Sekundärprodukt unsc}iädlich ist, ndlssen keine Maßnahmen getroffen werden gegen
Umweltverschmutzung.
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Während der Elektrolyse gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden
keine schädigenden Produkte, wie z. B.
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Schwefeloxide gebildet.