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Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Zinn aus Zinnsalzlösungen
Bei der elektrolytischen Gewinnung von Zinn aus seinen Salzlösungen besteht dx:q
Schwierigkeit, das Zinn in kompaktmetallischer Form an der Kathode abzuscheiden.
Das Zinn hat das Bestreben, die Kathode in schwammiger :oder filziger verästelter
und nadeliger Form zu bedecken., namentlich bei niedriger Temperatur #nnd hoher
Stromdichte. Auch ist die Stromausbeute an Metall wegen der gleichzeitigen Entwicklung
von Wasserstoff mangelhaft.
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Es hat sich nun herausgestellt, daß man bei der elektrolytischen Gewinnung
von Zinn aus den Salzlösungen diesen Übelständen abhelfen kann, wenn man als Kathode
Quecksilber wählt und die Quecksilberkathode durch miechanische Mittel, z. B. durch
Rühren, ständig in starker Bewegung hält.
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Die Verwendung von Quecksilberkathoden ,ist zwar bereits bekannt,
auch die Verwendung von fließenden Quecksilblerkathoden. Bei der Elektrolyse von
Zinnsalzen haben sie sich aber nicht bewährt, weil das Quecksilber bei Zimmertemperatur
nur etwa o, 5 % Zinn löst und hierauf kristallisiert. Dann hört aber auch die Bewegung
der fließenden Kathode auf. Bei eintretender Kristallisation eaiolgt nun die Abscheidung
des Zinns auf der Oberfläche der Kathode, und zwar in der üblichen schwammigen oder
filzig verästelten, nadeligen Form, die zu den bekannten Störungen, der Elektrolyse
führt: Man muß also die Elektrolyse unterbrechen. Eine solche Elektrolyse, bei der
nur o,5% -Zinn vom Quecksilber aufgenommen werden, kann aber wegen ihrer Unwirtschaftlichkeit
nicht als praktisch anwendbar ;angesehen werden, da man zur Gewinnung von i kg Zinn
ungefähr Zoo kg Quecksilber abdestillieren muß.
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Es wurde nun wider alles Erwarten festgestellt, daß cjia.s. Quecksilber
bei der Elektrolyse das ZilÜI_zu einem erheblich höheren Betrage, undF";war bei
Zimmertemperatur bis zu 3o (3l3,n6chtsprozenten und bei höheren Temperaturen noch
bis zu einem wesentlich höheren Prozentsatz, aufnimmt, wenn man für eine
,genübend starke Bewegung des Quecksilbers sorgt, beispielsweise durch ständiges
starkes Rühren des Quecksilbers. Es entsteht dann scheinbar eine homogene, noch
bewegliche Lösung. Hört man aber mit der Bewegung dieser Lösung auf, so erhält man
ein breiiges Gemenge. Eine Wasserstoffentwicklung findet nicht statt.
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Hieraus ergibt sich, daß man an einer bewegten Quecksilberkathode
so lange Zinn unter Amalgambildung abscheiden kann, wie die Masse bewegt werden
kann. Der :erhaltene Brei läßt sich leicht durch Filtrieren, Schleudern a. dgl.
in einen festen Rückstand mit etwa- 700/0 Sn und einen flüssigen Teil mit etwa o,
5 % Zinn zerlegen. Der letztere geht zur Elektrolyse zurück. Aus dem hochprozentigen
Amalgam kann man das Quecksilber
abdestillieren, vorzugsweise im
Vakuum, und von neuem als Kathodenflüssigkeit benutzen. Dabei gewinnt man das Zinn
flüssig.
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Die Verwendung von Quecksilberkathoden ist mit großen Vorteilen verknüpft.
Da man das Quecksilber bewegen kann, und da die überspannung an diesem Metall sehr
groß ist, kann man mit erheblichen Stromdichten und mit ioo% Ausbeute an Zinn selbst
bei starker Verarmung an Zinnsalz elektrolyseren und bei Verwendung von Lösungen,
vierwertiger Zinnsalze unter Umgehung der Bildung zweiwertigen Zinns direkt zu Metall
reduzieren.
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Während man bei der Verwendung fester Elektroden die Elektrolyse unterbrechen
muß, um das abgeschiedene Zinn von den Kathoden zu jentfernen oder das Zinn aus
dein Elektrolyten herauszuholen und zu waschen, ist bei Verwendung von Quecksilberkath3den
-eigne solche Unterbrechung der ElektrAyse -nicht notwendig. Hier führt man das
-elektr3lytisch abgeschiedene Zinn selbsttätig und ahne. Unterbrechung völlig frei
vom Elektrolyten mit dem dauernd durch die elektrolydsche-Zellle oder durch ein
System von Zellen fließenden Quecksilber heraus und scheidet hierdas Zinn aus dem
Amalgam aus.
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Beispiel m einem elektrolytischen Trage wird. der aus Graphit bestehende
Boden von, etwa 6o cxn2, der zugleich als Zuleitung des negativen Stromes dient,-
mit etwa 500g Quecksilber bedeckt. Indem so der ganze Bädern der Zelle als Stromzuleitung
dient, wird auch bei starker Bewegung des Quecksilbers stets Kontakt aufrechterhalten:
Da dieser -den Strom zuleitende Boden außerdem aus Graphit besteht und vom Quecksilber
nicht angegriffen wird, so wird jede Verunreinigung. des Amalgams verrindert.
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Über die Quecksilberfläche des .Bodens wird seine 25%ige, mit Salzsäue
angesäuerte wäBrige_ Lösung von Zinntefraohlorid gebracht. In diese taucht eine
-.stark poröse Ton- I zelle, die mit der gleichen Lösung gefüllt ist und in der
sich eine Graphitanode befindet.
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Nach Einschaltung des Stromes wird das Quecksilber mit einem Flügelrührer
bei ioo bis 30o Umdrehungen in der Minute ununterbrochen in starker Bewegung gehalten.
Frische Zinntetrachloridlösung wird während der Elektrolyse ständig in den. Andenraum
eingeführt. Sie nimmt ihren Weg durch die Tonzelle in den Kathodenraum und von dort
in ein Vorratsgefäß, wo sie mit Zinntetrachlorid wieder auf die Anfangskonzentration
gebracht wird, um dann denselben Kreislauf von neuem anzutreten.
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Die Elektrolyse wird mit einem Strom von i o Amp. begonnen, und diese
Stromstärke wird so lange aufrechterhalten, bis der Rühret infolge der Verdickung
des @entstehenden Amalgams einen zu großen Widerstand findet. Der Strom wird darin
ausgeschaltet. Das Amalgam hat jetzt die Konsistenz eines steifen Breis undenthält
etwa 35% Zinn, das mit -98% Stromausbeute gewonnen wird. Das Amalgam läßt sich durch
Schleudern in einen festen Anteil mit -etwa 69-% Zinn und einen flüssigen mit Q,50/0
Zinn scheiden. Bei der Destillation des .ersteren im Vakuum verbleibt das Zinn.
völlig rein im Rückstand. Das abdestillierte Quecksilber und das beim Schleudern
-.abgeschiedene flüssige -Amalgam wird wieder als Kathodenmaterial verwendet.