DE538865C - Elektrolysiereinrichtung zum Faellen von Metallen aus Halogensalzloesungen ohne Diaphragma - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen neuen Apparat, der die elektrolytische Gewinnung sämtlicher Metalle aus chloridhaltigen bzw. halogenhaltigen Lösungen ohne Diaphragma gestattet.

Das elektrolytische Niederschlagen von Metallen aus Chloridlösungen bzw. Halogenlösungen geschah bekanntlich früher in besonderen Behältern mit Diaphragmen. Sa wurden einige Verfahren bekannt, nach denen, insbesondere durch die Fällung des Zinks aus Chloridlaugen, diese mittels Diaphragma elektrolysiert wurden. Die maßgebenste Elektrolyse war bekanntlich die von Höpfner. Es bestand dabei z. B. das Bad für die Elektrolyse von Chlorzinklaugen aus einer Anzahl gesonderter Räume, die mittels Diaphragmen getrennt waren. Durch diese Anordnung wurden Anodenräume geschaffen, die behufs gasdichten Abschlusses von oben mit Teerpech usw. vergossen werden mußten. Durch die Kathodenräume, die von zwei Anodenzellen umgeben waren, wurde nun eine runde Kathode (aus Zink- oder Aluminiumblech usw.), die mit einem reichlichen Drittel ihrer Gesamtoberfläche in der Kathodenflüssigkeit tauchte, auf einer Welle in rotierende Bewegung gesetzt.

Auch die Elektrolyse des Nickels aus ChIoridlösungen erfolgte nach Höpfner und vielen anderen in- und ausländischen Patenten ausnahmslos mittels Diaphragmen. Vorschläge, Metallchloridlösungen ohne Diaphragmen technisch zu elektrolysieren, sind nicht gemacht worden. Dasselbe ist über die Elektrolyse von Co, Cd, Bi, Cu, Sn usw. aus Chloridlösungen usw. gesagt. Nur ein Vorschlag befaßt sich damit, Zinkchloridlösungen ohne Anwendung eines Diaphragmas zu elektrolysieren, ohne jedoch die Apparatur so zu gestalten, daß man großtechnisch darnach arbeiten könnte.

Alle Vorschläge, Metallchloridlösungen des Ni, Co, Zn, Cu usw. zu elektrolysieren, befassen sich ausnahmslos mit der Anwendung eines Diaphragmas. Abgesehen von den dadurch bedingten hohen Stromverlusten ist aber eine derartige Anordnung infolge der komplizierten Bauart der Bäder und der damit zwangsläufig vermehrten Aufwartung sehr kostspielig. Dann trat auch häufig ein starker Chlorgeruch auf, dessen Beseitigung nie gelang. Alle diese Nachteile verdrängten die erwähnten Verfahren in neuerer Zeit wegen der größeren Einfachheit des Betriebes zugunsten der Sulfatelektrolyse.

Die neue Elektrolysiereinrichtung betrifft nun wieder, wie oben schon gesagt, eine Chloridelektrolyse, jedoch unter Vermeidung der angeführten Nachteile.

Zunächst wird zwecks Vermeidung jeglichen Chlorgasaustrittes usw. der Badbottich oben mit einer herumlaufenden Flüssigkeitsrinne versehen, in die sich der Deckel des Bades mit dem Rande einsetzt, wobei aber insbesondere der innere Ansatz etwas niedri-

ger gehalten ist als der äußere. Hierdurch wird eine eventuelle Anreicherung der in der Rinne befindlichen Lösung mit'Chlorgas usw. und eine damit verbundene unliebsame Betriebsstörung vermieden, weil man dauernd von außen nach .innen frische Lösung, und zwar eine solche, die gerade elektrolysiert werden soll, hindurch zirkulieren lassen kann. Zweitens wird ein innerer geringer Uberdruck .dadurch ausgeglichen, daß der Flüssigkeitsspiegel an dem äußeren Rande der Flüssigkeitsrinne steigt, während er am inneren Rande fällt. Dasselbe wird natürlich erreicht, wenn man den inneren Rand durch Rohre niedriger hält. Die Lösung fließt dann ohne Anreicherung mit Chlorgas usw. nach innen in das Bad ab. Selbstverständlich kann die Flüssigkeitsrinne auch mit Wasser oder einer sonstigen Flüssigkeit gefüllt werden, das eventuell auf der einen Seite zufließen und auf der anderen Seite der Flüssigkeitsrinne abfließen kann, ohne in den Bottich selbst hineinzufließen.

Die Verwendung eines Flüssigkeitsver-Schlusses ist an und für sich eine bekannte Maßnahme, nicht jedoch hierbei die Anordnung eines inneren niedrigeren Randes.

Die Kathoden werden bei dieser Deckelabdichtung nach einem weiteren Erfindungsgedanften mit besonderen Ansatzarmen, die einen nicht leitenden und säurefesten Überzug haben, durch die Flüssigkeitsrinne-hindurchgeführt, wobei sich die Arme mit ihren Enden auf Stromzuführungsschienen aufsetzen, die außerhalb des Bades, d. h. ohne mit der Lauge irgendwie in Berührung zu kommen, vorgesehen sind. Diese Art der Kathodenanordnung ermöglicht ein ebenso leichtes Ausheben der Kathodenplatten wie bei der Sulfatelektrolyse. Ähnlich vorteilhaft sind nach dem Erfindungsgedanken auch die Graphitanodenplatten in das Bad leicht herausnehmbar eingehängt. Diese Platten sind nämlich an den Seitenrändern mit Nasen versehen, mit denen sie sich auf Graphitstäbe aufsetzen, die beiderseits seitlich durch den Bottich gelegt und mit den Enden aus dessen Wandung herausstehen, um erst außerhalb des Bottichs mit der Stromzuführung in Verbindung gebracht zu werden. Es sind also bei den Anodenplatten ebenfalls jegliche Metallstromzuleitungen in das Bad selbst vermieden. Außerdem wird durch das Aufhängen der Anodenplatten mit den Nasen auf die Graphitstäbe eine äußerst gleichmäßige Stromverteilung und damit eine vorzügliche Stromausnutzung erreicht. Natürlich kann auch die Stromzuleitung zu den Anoden durch den Boden des Bottichs oder wie bei der Kathode oder in einer anderen gleichwertigen Weise ohne Veränderung des Erfindungsgedankens erfolgen.

Neu ist dann ferner noch bei der Elektrolysiereinrichtung der Gedanke, den Boden des Bades mit porösen Filtersteinen auszulegen, um durch diesen Belag während und eventuell auch nach der Elektrolyse erwärmte oder gegebenenfalls kalte Luft durch das Bad zu blasen, wobei dann das frei ,werdende Chlor usw. durch die in den Wänden des Bades angebrachten Rohre ausgetrieben und ein gutes Niederschlagen des Metalles erzielt wird. Selbstverständlich kann auch hier anstatt Filterstein ein gleichartiges Material, z. B. Filtergummi (poröser Gummi) ohne Veränderung des Erfindungsgedankens verwendet werden.

Die Austreibung des Chlors aus Zinkchloridlösungen während der Elektrolyse durch Einblasen von Luft ist zwar schon vorgeschlagen worden, jedoch ist die Anordnung hiernach zum Austreiben des Chlors derart untauglich, daß von einer wirklichen Entchlorung der Lauge überhaupt keine Rede sein kann.

Die vorliegende Einrichtung kann nun nicht nur für Zink, sondern auch für die Elektrolyse von Co, Ni, Bi, Pb, Cu, Cd, Hg, As, Sb, Sn, Fe, Mn der Edelmetalle Pt, Ag und Au, sowie für alle weiteren Metalle, die sich aus wässerigen Lösungen durch die Elektrolyse als Metalle niederschlagen lassen, mit bestem Erfolge Anwendung finden. Insbesondere scheiden sich Kobalt und Nickel in sehr glatter Form ab. Auch die Edelmetalle, wie Silber, wenn das Chlorsilber z. B. in einem entsprechenden Lösungsmittel wie Chlornatrium gelöst wird, lassen sich nach der vorliegenden Erfindung in glatter Form erhalten. Die Elektrolyse zeichnet sich besonders durch den äußerst niedrigen Kraftverbrauch und durch die glatte Abscheidung der Metalle aus. Die Zeichnung veranschaulicht eine Ausführungsform der neuen Elektrolysiereinrichtung, und zwar zeigt

Abb. ι einen Vertikal schnitt durch den Badbottich, während

Abb. 2 einen Horizontalschnitt durch denselben gemäß Schnittlinie A-B nach Abb. 2 erkennen läßt.

Der Bottich α zeigt zunächst oben die Flüssigkeitsrinne b, die einen höheren Außen- als Innenrand hat. In diese Rinne setzt sich der Deckel d mit seinem Rand dicht ein. Die Kathode e greift mit ihren Armen / durch die Rinne b unter dem Deckelrand her, ohne den Boden der Flüssigkeitsrinne b zu berühren, wobei sich dann die Arme durch ihr Eigengewicht auf die Stromzuleitungsschiene aufstützen. Die Graphitanode h zeigt an den beiden Seiten die Nasen i, mit denen sich die Anode auf die Graphitstäbe / aufstützt, die, wie in der Einleitung schon gesagt, an ihren

aus dem Bottich herauskommenden Enden mit der Stromzuführung verbunden sind. L^Tnten in dem Bottich ist der aus porösen Filtersteinen bestehende Belag k eingesetzt, durch den die erwärmte oder gegebenenfalls kalte Luft in das Bad geblasen wird, wobei diese Luft durch einen Anschluß m in den Raum unterhalb des Belages k eintritt. Soweit die Laugenzufuhr nicht durch die Flüssigkeitsrinne b erfolgt, können die Ein- und Auslaßöffnungen für die Lauge in den Wänden des Bottichs vorgesehen sein. In der Zeichnung sind für diesen Zweck zwei Öffnungen η und ο vorgesehen, während die öffnung«! für den Chlorgasaustritt bestimmt sein soll.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ι. Elektrolysiereinrichtung zum Fällen von Metallen aus -Halogensalzlösungen ohne Diaphragma, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenplatten (e) und die Anodenplatten [Ji) Aufhängearme (/) haben, die durch die Flüssigkeitsrinne (b) unterhalb des Deckelrandes hindurchgeführt sind, und zwar in einer Weise, daß sie den Boden der Flüssigkeitsrinne (b) nicht berühren, damit sie frei schwebend sich mit ihren Enden auf Stromzuführungsschienen durch ihr Eigengewicht aufsetzen lassen.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsrinne (b) derart gestaltet ist, daß der äußere Rand höher liegt als der innere.
3. 3. Abänderung der Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenplatten (h), zu dem Zweck, sie außerhalb· des Bades an die Stromleitung anzuschließen, seitlich mit Nasen (i) versehen sind, mit denen sich die Platten auf Graphitstäbe (/) aufstützen, die an der Innenwand des Bottichs entlang und außerdem durch die Wand des Bottichs nach außen geführt sind.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Gefäßes (α) mit einem Belag (k) aus porösen Filtersteinen versehen ist, um eine feine Verteilung des zum Austreiben des Chlors in bekannter Weise verwendeten kalten oder erwärmten Luftstromes zu erzielen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen