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Verfahren und Vorrichtung zur elektrolytischen Gewinnung von. 1Vletallen
in Pasten- oder Breiform. Die Erfindung betrifft die elektrolytische Herstellung
von Metallen oder Legierungen in der Form einer Paste oder eines Breis und bezweckt
die Gewinnung der Metalle in der gewünschten physikalischen Beschaffenheit entsprechend
den Zwecken, für welche sie benutzt werden sollen.
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Für .manche Zwecke ist es erforderlich, daß die an derKathode niedergeschlagenen
Metallpartikel eine möglichst gleichmäßige Größe besitzen, beispielsweise für die
Herstellung der sogenannten Zinnpaste. Sind hier die Zinnpartikel zu fein oder zu
grob, so zeigt ein damit überzogenes Papier nicht das verlangte Aussehen. Das Poliervermögen
eines solchen Papiers hängt unmittelbar von der Größe der Partikel ab.
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Bei der elektrolytischen Herstellung von Zinnpaste pflegt man den
Elektrolyten in Bewegung zu setzen, um die Konzentration der elektrolytischen (Zinnchlorid)
Lösung im ganzen Bereiche des Gefäßes oder der Gefäße ständig gleichförmig zu halten.
Die Bewegung oder der Umlauf hat dann auch zur Folge, daß der Elektrolyt stets in
allen Teilen eine gleichmäßige Temperatur besitzt. Aber selbst bei solcher Vorsicht
kann sich die Temperatur, des Elektrolyten von Zeit zu Zeit ändern, wie auch: der
Gehalt an Zinnchlorid im Elektrolyten allmählich infolge des Umstandes von dem normalen
Betrag abweicht, d'aß sich an der Kathode zugleich mit dem Zinn Wasserstoff bildet
und an der Anode .eine größere Menge Zinn in Lösung geht, als an der Kathode niedergeschlagen
wird. Dieser in Lösung gehende Zinnüberschuß entspricht im chemischen Sinne ungefähr
der an der Kathode frei werdenden Wasserstoffmenge. Der Charakter des an der Kathode
niedergeschlagenen Zinns entspricht genau der Menge des erzeugten Wasserstoffs,
so daß alle Versuche, die frei werdende Wasserstoffmenge zu vermindern, auch Änderungen
im Charakter des Zinnniederschlags herbeiführen. Im-allgemeinen kann man sagen,
je weniger Wasserstoff entwickelt wird, um so gröber fallen die Zinnpartikel aus.
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Gemäß vorliegender Erfindung werden zur elektrolytischen Herstellung
von Metallen oder Metallegierungen in. Pasten- oder Breiform Anoden verwendet, die
teilweise aus dem aktiven Metall und teilweise aus einem Stoff; z. B. hartem Graphit;
gebildet werden,
welcher der elektrochemischen Wirkung widersteht
und nicht zerfällt oder in Lösung geht.
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Wenn nur Anoden von Zinn benutzt werden und eine für die Gewinnung
eines Kathodenniederschlages von gewünschtem Feinheitsgrade passende Stromdichte
aufrechterhalten wird, so wächst die Konzentration der Metallionen in der Lösung,
und infolge davon wird der Kathodenniederschlag allmählich gröber. Durch Benutzung
von Kohleanoden in Verbindung mit Zinnanoden kann man die nötige Stromdichte an
der Kathode, ohne jene Steigerung der Konzentration der Metallionen in der Lösung
über das erforderliche Maß hinaus aufrechterhalten. Wenn eine solche elektrolytische
Zelle oder ein Zellensystem derart arbeitet, daß eine unveränderliche Konzentration
der Metallionen. in der Lösung gesichert ist, so werden Wasserstoff undZinn an derKathode
inMengen frei, die dem an den Zinnteilen der Anode als Zinnchlorid in Lösung gehenden
Zinn zuzüglich des an den Kohlenteilen der Anode frei werdenden Chlors entsprechen.
Das angemeldete Verfahren: bezweckt die Herbeiführung eines Gleichgewichts dieser
Art, so daß die Art des Zinniederschlags an der Kathode während einer andauerndenElektrolyse
gleichförmig gehalten wird.
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Die Erfindung betrifft auch Mittel zur Änderung und Regulierung des
Flächenverhältnisses zwischen den aktiven und den -widerstehenden oder inaktivem
Teilen der im Elektrolyten befindlichen Gesamtanode.
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Weiter können gemäß der Erfindung eine Gruppe von Gefäßen (Trögen,
Wannen) für den Elektrolyten benutzt werden, von denen der eine Teil die aktiven
Anoden, der andere die inaktiven beherbergt.
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Lösliche und unlösliche Anoden hat man zwar bei der galvanischen Erzeugung
von Metallüberzügen und von Elektroden mit Metallschwamm, beispielsweise für die
Tragplattem oder Gitter von Sammlerbatterien oder bei der elektrolytischen Herstellung
zusa#mmenhängender Metalldrähte oder Bleche, in Verbundwirkung benutzt; mach vorliegender
Erfindung handelt es sich aber um: etwas davon wesentlich verschiedenes, nämlich
um die Gewinnung einer pastösen Metallmasse, deren Partikel eine nur geringe oder
gar keine Kohäsion untereinander oder zur Kathode zeigen.
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Bei der Ausführung der Erfindung wird das Verhältnis der aktiven zur
nichtaktiven Fläche der Anode so gehalten, daß auf dem Versuchswege eine konstante
Konzentration des Metallsalzes im Elektrolyten unter den Erfordernissen des Falls
gesichert wird. Dies kann in der-Weise bewirkt werden, daß man einen aktiven Teil
der Anode entfernt und (oder) einen inaktiven Teil zufügt, oder umgekehrt, wie dies
von Zeit zu Zeit nötig wird, um die Änderungen in der Konzentration in den; erlaubten
Grenzen zu halten, oder aber daß man die Bewegung der elektrolytischen Lösung oder
des elektrischen Stroms in einer Gefäßgruppe so leitet und überwacht, daß das wirksame
Verhältnis der aktiven zur inaktiven (widerstehenden) Anodenfläche, entsprechend
einer erforderlichen Verstärkung oder Herabsetzung der Konzentration des Metallsalzes,
im Elektrolyten vergrößert oder verkleinert wird. Eine solche Überwachung des elektrischen
Stroms kann mittels eines geeigneten Systems von Drahtleitungen .und Schaltern herbeigeführt
werden, die der Fließbewegung des Elektrolyten mittels eines geeigneten Systems
von Rohrleitungen und Ventilren. Auch kann eine Vorrichtung zum Heben und Senken
der aktiven und inaktiven (widerstehenden) Teile der Anode in bezug auf das Niveau
des Elektrolyten in den Gefäßen vorgesehen werden, damit sich: das Flächenverhältnis
der beiden Teile der Anode schnell auf eine erforderliche Werthöhe regeln läßt.
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Die sich an der.Kathode absetzendeMetallpaste oder der Metallbrei
besitzt nur eine geringe oder gar keine Kohäsion in sich oder gegenüber der Kathode,
und sie wird von Zeit zu Zeit, nachdem sich eine genügende Menge gebildet hat, durch
Abschaben oder in sonst geeigneter Weise abgenommen.
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Als ein weiteres Mittel zur Regelung der Konzentration des Metallsalzes
im Elektrolyten kann das aktive Metall in Platten oder in sonst geeigneter Form
von Zeit zu Zeit in den Elektrolyten eingehängt werden, damit sich ein Teil löse,
ohne daß das Metall mit den Anoden unmittelbar verbandern wird.
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Der Elektrolyt wird durch eine Heiz- oder Kühlschlange in Umlaufbewegung
versetzt, wobei die Temperatur während der ganzen Dauer des, elektrolytischen Niederschlags
konstant gehalten wird.
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Beispielsweise känn man in der angegebenen Weise zur Herstellung einer
Zinnpaste mit folgenden Verhältnissen arbeiten: Zinn 2,5 g pro Liter, Gesamtazidität
bei Salzsäure 50 g pro Liter, Stronndichte o,6 Ampere pro Quadratzentimeter
Kathodenfläche.
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Flächenverhältnis der aktiven (Zinn) Anode zur inaktiven (Kohle) Anode
2 : 4, Temperatur nicht über 28° C, vorzugsweise 2o° bis 2i° C.
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Die Herstellung von Zinnpaste gilt nur als r Ausführungsbeispiel der
Erfindung. In gleicher Weise können andere Metalle oder
Legierungen,
Kupfer, Bronze o. dgl. in Form einer Paste oder eines Breis erhalten werden.