DE3313595C2

DE3313595C2 - Verfahren zur Gewinnung von Blei bzw. Beidioxid aus Bleiverbindungen enthaltender Asche

Info

Publication number: DE3313595C2
Application number: DE19833313595
Authority: DE
Inventors: Isao Sakai Osaka Hiraki; Takeo Tsushima Aichi Oki
Original assignee: OSAKA LEAD REFINERY CO Ltd OSAKA JP
Current assignee: OSAKA LEAD REFINERY CO Ltd OSAKA JP
Priority date: 1982-11-08
Filing date: 1983-04-14
Publication date: 1985-10-03
Also published as: DE3313595A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum elektrolytischen Gewinnen von Blei aus Bleiverbindungen enthaltender Asche wird zuerst die Asche einer wäßrigen Lösung von Ätznatron zugeführt und diese Mischung einer zweistufigen Elektrolyse unterworfen, d. h. einer Vorelektrolyse und einer stationären Elektrolyse.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Blei bzw. Bleidioxid aus Bleiverbindungen enthaltender Asche durch Elektrolyse einer Lösung der Asche in 5—20gew.-%iger wäßriger Natronlauge bei Temperatüren zwischen Raumtemperatur und 80° C und Stromdichten von weniger als 200 mA/cm².

Bleihaltige Aschen fallen beim Einschmelzen von Bleischrott, Rohblei, Polplatten verbrauchter Speicherbatterien und dergleichen in Schmelzofen, z. B. einem Reverberierofen, Drehofen oder Vertikalofen, an. Sie liegen im allgemeinen in Form eines äußerst feinen Pulvers vor und enthalten Bleiverbindungen wie Bleisulfid, Bleioxid und Bleisulfat. Auch Elemente wie Antimon, Arsen, Zink, Kupfer und Zinn sind in kleinsten Mengen als Elemente oder Verbindungen enthalten. Man nimmt an, daß die Aschen durch das Verdampfen von Blei oder Bleiverbindungen in der Hochtemperaturatmosphäre des Ofens entstehen. Der Bleigehalt dieser Aschen beträgt bis zu 70 Gew.-% oder mehr der Trockenmasse. Für eine volle Ausnutzung der Rohstoffquellen ist deshalb eine möglichst effiziente Gewinnung von Blei aus diesen Aschen von großer Bedeutung.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 30 43 021 bekannt. Es ist jedoch ein Nachteil derartiger einstufiger Verfahren, die z. B. lediglich als stationäre Elektrolyse durchgeführt werden, daß das Anodenmaterial in den Elektrolyten ausschmelzen und die abgeschiedene Bleidioxidschicht sich abschälen kann.

Gemäß einem weiteren bekannten Verfahren wird die Asche mit Bleierz, Bleischrott, Rohblei oder den

Polplatten von verbrauchten Speicherbatterien gemischt und eingeschmolzen. Es ist auch möglich, die Asche zu granulieren und vor dem mehrfachen Umschmelzen mit einem Lösungsmittel zu mischen. Wenn auch diese Verfahren keine komplizierten Betriebsstufen aufweisen, ist ihr Wirkungsgrad jedoch sehr gering und erfordert die Behandlung von Abfallgas und Schlacke, um Gesichtspunkten des Umweltschutzes Rechnung zu tragen.

Demgemäß ist die Erfindung auf ein Verfahren der eingangs genannten Art gerichtet, das eine effiziente Bleigewinnung gestattet und bei dem insbesondere die vorgenannten Probleme des Ausschmelzens und der Schichtabschälung nicht auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die Elektrolyse in zwei Stufen durchführt, wobei in einer Vorstufe ohne Rühren 10 bis 30 Minuten lang bei einer Stromdichte von 120—200 mA/cm² und in einer zweiten Stufe unter Rühren bei einer Stromdichte von 20—100 mA/cm² elektrolysiert wird.

Durch das in zwei Stufen geführte Verfahren der Erfindung, d. h. durch eine Vorelektrolyse und eine stationäre Elektrolyse, erhält man an der Kathode dichtes Bleimetall und kompaktes Bleioxid an der Anode.
Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Beispiele genauer beschrieben.

Die vorliegende Erfindung benutzt die Tatsache, daß Bleioxid und Bleisulfat, die die Hauptbestandteile der Abfallasche von Bleischmelzöfen sind, in einer wäßrigen Lösung von Ätznatron gut löslich sind und Bleisulfid, welches normalerweise unlöslich ist, ebenso durch die Wechselwirkung zwischen den Elektroden aufgeschlossen werden kann.

Die Asche wird einer wäßrigen Lösung von Ätznatron beigefügt. Die Konzentration des Ätznatrons in der wäßrigen Lösung beträgt zwischen 5 und 20 Gew.-%. Wenn sie geringer als 5% ist, wird nur ein kleiner Teil der Asche in der wäßrigen Lösung aufgelöst. Wenn die Konzentration größer als 20% ist, ist die wäßrige Lösung so zähflüssig, daß die Effizienz und die Sicherheit herabgesetzt wird.

Als Anodenplatte wird eine Blei- oder Eisenplatte verwendet, die durch Eintauchen in eine Schmelze mit Blei oder einer Bleilegierung beschichtet wird. Die Kathodenplatte kann eine Blei- oder Eisenplatte sein, die unbeschichtet oder wie angegeben mit Blei oder einer Bleilegierung beschichtet ist.

Die Elektrolyse wird in zwei Stufen durchgeführt, d. h. in einer Vorelektrolyse und einer stationären Elektrolyse. In der ersten oder Vorelektrolysestufe wird der Elektrolyt still oder stagnierend gehalten, d. h. ohne Brodeln oder Rühren, was ein An- oder Auflösen der Anode durch das Blei verhindert. Ferner wird in der Vorelektrolysestufe eine hohe Stromdichte verwendet, die ein Vielfaches der Stromdichte der stationären Stufe zur Abscheidung einer kompakten Bleioxidschichl auf der Anode ist.

In der stationären Elektrolysestufe wird der Elektrolyt genügend umgerührt, um eine weitere Abscheidung von kompaktem Bleiperoxid an der Anode zu bewirken.

Die Temperatur der der Elektrolyse unterworfenen wäßrigen Lösung beträgt während der gesamten Elektrolyse zwischen Raumtemperatur und ungefähr 80⁰C. Wenn sie höher als 80°C ist, verdampft zuviel Wasser aus dem Elektrolyten.

AucH wenn eine größere Stromdichte eine bessere Wirkung erzeugt, ist sie geringer als 200 mA/cm², da eine zu gro, .■ Stromdichte eine Gasbildung ergibt. 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 eingestellt werden.

Die Asche kann entweder chargenweise oder kontinuierlich dem Bad zugeführt und elektrolysiert werden. Die kontinuierliche Betriebsweise ist für die Behandlung von großen Aschenmengen in industriellem Maßstab vorzuziehen.

	Beispiel I	Aschenprobe	Stromdichte, mA/cm² Vorstufe Stationär	50 35 50 100	Aschenprobe	I	10	I	20
33 13 595	a. Zusammensetzung Blei: 78,9% Schwefel: 6,2% Wasser: 1,9% Antimon, Zinn, Arsen, Kupfer, Zink, Aluminium, Silber und Wismut: In geringen Mengen, b. Teilchengröße Klein genug zum Passieren durch ein 0,044 mm-Maschensieb.	170 150 180 190		Die gleiche Asche wie in Beispiel I.				25
	Elektrolysebedingungen:		a. Stromausbeute: 107,8% an der Kathode 73,5% an der Anode b. Gehalt von Verunreinigungen in abgelagertem Blei auf der Kathode: Antimon: Weniger als 0,1 % Zinn, Arsen und Kupfer: Weniger als 0,01 % jedes c. Gehalt von Verunreinigungen im an der Anode abgelagerten Bleidioxid: Eine Röntgenstrahlen-Beugungsanalyse zeigte, daß die Ablagerung des Bleiperoxids an der Anode vom Λ-Typ war. Antimon: Weniger als 0,2% Zinn, Arsen und Kupfer Weniger als 0,01 % jedes	Elektrolysebedingungen		30
	Gemäß Tabelle 1.	Beispiel Il	Gemäß Tabelle 1.		35 40
Die folgenden Beispiele zeigen bevorzugte Bedingungen für das erfindungsgemäße Verfahren. Wenn nicht anders gesagt, sind Mengen in Gew.-°/o angegeben.	Tabeile 1	Ergebnisse.	45
	Beispiel Elektrolyt Nr. NaOH-Gehalt Temperatur Zugeführte ⁰C Aschenmenge g/i	a. Stromausbeute: 102,4% an der Kathode 98,8% an der Anode b. Ergebnisse der Analyse der Ablagerungen: Die gleichen wie in Beispiel I.
0)	1 5Gew.-% 50 14,1 2 10Gew.-% 50 26,7 3 10Gew.-% 20 25,6 4 20Gew.-% 50 33,7
	Ergebnisse.		50
(2)
			55
			60


(3)


(1)

(2)

(3)

Beispiel III

(1) Aschenprobe

5 Die gleiche wie in Beispiel

(2) Elektrolysebedingungen Gemäß Tabelle

(3) Ergebnisse.

a. Strtimausbeute: 99,4% an der Kathode

15 71,3% an der Anode

b. Ergebnisse der Analyse der Ablagerungen: Die gleichen wie in Beispiel

Beispiel IV

(1) Aschenprobe

Die gleiche wie in Beispiel 25 (2) Elektrolysebedingungen

Gemäß Tabelle (3) Ergebnisse.

a. Stromausbeute: 95,2% an der Kathode 51,6% an der Anode

b. Ergebnisse der Analyse der Ablagerungen: 35 Die gleichen wie in Beispiel

Die Beispiele zeigen, daß sowohl das an der Kathode abgelagerte Blei als auch das an der Anode abgelagerte Bleidioxid von hoher Reinheit sind und die Stromausbeute 1,5- bis 2mal so höher als bei herkömmlichen Verfahren ist.

40 Das während der Elektrolyse gebildete Nebenprodukt, Natriumsulfat, kann durch Abkühlen des Bades leicht auskristallisiert und abgetrennt werden. Da dieses Sekundärprodukt unschädlich ist, müssen keine Maßnahmen gegen Umweltverschmutzung getrofffen werden.

Während der Elektrolyse gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden keine schädlichen Produkte, z. B. Schwefeloxide, gebildet.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Gewinnung von Blei bzw. Bleidioxid aus Bleiverbindungen enthaltender Asche durch Elektrolyse einer Lösung der Asche in 5—2Ogew.-°/oiger wäßriger Natronlauge bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur unc¹ 80°C und Stromdichten von weniger als 200 mA/cm², dadurch gekennzeichnet, daß man die Elektrolyse in zwei Stufen durchführt wobei in einer Vorstufe ohne Rühren 10 bis 30 Minuten lang bei einer Stromdichte von 120 bis 200 mA/cm² und in einer zweiten Stufe unter Rühren bei einer Stromdichte von 20 bis i 00 mA/cm² elektrolysiert wird.