DE638471C

DE638471C - Process for the electrowinning of zinc

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Publication number: DE638471C
Application number: DEB157405D
Authority: DE
Original assignee: BERGWERKSGESELLSCHAFT GEORG VO
Current assignee: BERGWERKSGESELLSCHAFT GEORG VO
Priority date: 1931-07-04
Filing date: 1931-07-04
Publication date: 1936-11-16

Description

Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Zink Das vorliegende Verfahren bezweckt die Senkung des Kilowattstundenverbrauches"bei der elektrolytischen Gewinnung von Zink aus manganhaltigen Sulfatlösungen durch Einstellung und Aufrechterhaltung eines für die Energieausbeute als günstig ermittelten Verhältnisses von Säure zu Zink im Badeelektrolyten.Process for the electrowinning of zinc The present The aim of the process is to reduce the consumption of kilowatt hours "in the electrolytic Extraction of zinc from manganese-containing sulphate solutions by setting and maintaining it a ratio of acid to which has been determined to be favorable for the energy yield Zinc in the bath electrolyte.

Die heute üblichen Zinkelektrolyseverfahren arbeiten in der Laugerei mit einem Säuregehalt, der im allgemeinen zwischen 9o und 300 g Schwefelsäure im Liter beträgt. Dementsprechend richtet sich der Schwefelsäuregehalt des abgestoßenen Elektrolyten nach diesen zur Lauggung erforderlichen Säuregehalten.The zinc electrolysis processes customary today work in the leaching plant with an acid content that is generally between 90 and 300 g of sulfuric acid per liter. The sulfuric acid content of the rejected electrolyte is accordingly based on the acid content required for leaching.

Es ist bekannt, daß bei den Zinkgewinnungsverfahren mit niedrigen Säuregehalten in Kaskaden gearbeitet wird, während beiden Verfahren mit hohen Säuregehalten eine kaskadenartige Anordnung nicht unbedingt notwendig ist, z. B. beim Tainton-Verfahren. Die Konzentration an Zink im Elektrolyten der einzelnen Bäder derjenigen Verfahren, die in Kaskaden arbeiten, ist von Bad zu Bad abgestuft. Das letzte Bad besitzt die Zinkkonzentration und also auch die Schwefelsäurekonzentratiön; die zum nachfolgenden Laugeprozeß erforderlich ist. Es wurde jedoch auch bei Kaskadenanordnung der Bäder mit annähernder Konstanthaltung und Aufrechterhaltung gleicher Zinkkonzentration innerhalb aller Bäder oder der weitaus meisten Bäder der Kaskade gearbeitet, wobei aber auf die Einstellung undEinhaltung eines bestimmten Verhältnisses von Zink zu freier Säure im Badelektrolyten während der Gesamtdauer der Elektrolyse keine Rücksicht genommen wurde.It is known that in the zinc production process with low Acid levels are worked in cascades, while both processes involve high acid levels a cascade arrangement is not absolutely necessary, e.g. B. the Tainton method. The concentration of zinc in the electrolyte of the individual baths of those processes that work in cascades is graduated from bath to bath. The last bathroom owns the Zinc concentration and therefore also the sulfuric acid concentration; to the following Leaching process is required. However, it was also used when the baths were cascaded with approximately constant maintenance and maintenance of the same zinc concentration worked within all baths or by far most baths of the cascade, being but to the setting and maintenance of a certain ratio of zinc No consideration for free acid in the bath electrolyte during the entire duration of the electrolysis was taken.

Bei den Verfahren, die nicht in Kaskaden arbeiten, muß derselbe Elektrolyt so oft durch die Bäder gegeben werden, bis eine Entzinkung auf den obenerwähnten Punkt erreicht ist. Damit ändert sich die Konzentration des Elektrolyten in den Bädern dauernd, und es tritt in beiden Fällen eine allmähliche Entzinkung ein. Diese Verfahren haben einen Kilowattstundenverbrauch von 32oo bis 3500 Kilowattstunden pro Tonne abgeschiedenen Zinks.The same electrolyte must be used in the processes that do not work in cascades be given through the baths until a dezincification on the above-mentioned Point is reached. This changes the concentration of the electrolyte in the Continuous baths, and in both cases there is gradual dezincification. These Processes have a kilowatt hour consumption of 32oo to 3500 kilowatt hours per ton of zinc deposited.

Dieses dauernde Ändern des Verhältnisses von Zink zu Säure im Badelektrolyten sowie auch die annähernde Konstanthaltung des Zinkgehaltes ohne Berücksichtigung des günstigsten Verhältnisses von Zink zu freier Säure hat auf die Badspannung und die Stromausbeute einen ungünstigen Einfluß, der sich letzten Endes in einem hohen Kilowattstundenverbrauch pro Tonne Zink auswirkt.This constant change in the ratio of zinc to acid in the bath electrolyte as well as keeping the zinc content almost constant without taking into account the most favorable ratio of zinc to free acid has on the bath voltage and the current yield has an unfavorable influence, which ultimately results in a high Kilowatt hour consumption per tonne of zinc.

Gemäß vorliegender Erfindung hat inan durch umfangreiche und eingehende Untersuchungen im Gebiete von i 8o bis 72o Amp.Im2 gefunden, daß nur dann ein Höchstmaß an Energieausbeute zu erreichen ist, wenn für eine bestimmte Stromdichte ein ganz bestimmtes Verhältnis von Säure zu Zink im Badelektrolyten eingestellt und dauernd aufrechterhalten wird.In accordance with the present invention, it has been extensively and extensively Investigations in the range from i 8o to 72o Amp. Im2 found that only then a maximum in terms of energy yield can be achieved if for a certain current density a whole certain ratio of acid to zinc in the bath electrolyte set and permanent is maintained.

Dabei ist innerhalb des untersuchten Gebietes von 23 bis 173 9 Zink und 40 bis ago 9 Säure nicht die absolute Höhe des Zink- und Säuregehaltes, sondern die Wahrung des. Verhältnisses Säure-zu - Zink maßgebend.Within the examined area from 23 to 173 9 zinc and 40 to ago 9 acid, it is not the absolute level of the zinc and acid content, but the maintenance of the acid-to-zinc ratio that is decisive.

Die Versuche wurden mit reinen Zin sulfatlösungen durchgeführt und die V@ suchsbedingungen den Erfordernissenfe Großbetriebes angepaßt. Die Badtemperätür betrug 35° C -I- i ° C, der Abstand von Anode zu Kathode 42 min. Die Elektrolysendauer wurde der im Großbetrieb üblichen. angepaßt.The experiments were carried out with pure zinc sulfate solutions and the search conditions adapted to the requirements of a large company. The bath temperature door was 35 ° C.-1 ° C., the distance from anode to cathode was 42 minutes became the usual in large-scale operations. customized.

Die erzielten Versuchsergebnisse wurden in einer Betriebsanlage mit einer täglichen Leistung von 2 t überprüft und bestätigt gefunden.The test results achieved were in a plant with a daily output of 2 t checked and confirmed.

Die mathematische Fassung der Erfindung hat im untersuchten Stromdichte- und Hon-' zentrationsbereich für die Energieausbeute folgende Form ergeben: Es bedeutet in der Formel (ia) E - Energieausbeute in Prozenten, q = Verhältnis von Zink in Prozenten der vorhandenen Schwefelsäure, z. B. bei ioo g H2 S 04 im Liter und 5o g Zink im Liter Elektrolyt ist ioo = theoretische Stromausbeute in 41 Prozenten, igo = experimentell gefundene Größe, 2,35 = theoretische Zersetzungsspannung von Zinksulfat, a +. q' b = Badspannung für ein Konzentrationsverhältnis q und eine bestimmte Stromdichte. a und b sind Größen, die aus der Bordspannung, Zink- und Säurekonzentration bei bestimmten Stromdichten ermittelt wurden; z. B. für qz mm Elektrodenabstand und 35° C: Stromdichte a b z80 Amp./m2 . . . . . . . . 3,00 0,00115 Zoo ' - ........ 3,o6 o,ooi26 25o ' - ........ 3,I45 0,00158 36o - - ........ 3,2o 0,00210 60o - ........ 3,265 o,oo296 72o - ........ 3,3 0,00340 Bei einer Arbeitsweise mit engeren Elektrodenabständen als 42 mm oder höheren Bordtemperaturen als 35' C wird nur die Bordspannung geringer. Die Stromausbeute bleibt innerhalb des technisch in Frage kommenden Bereiches praktisch die gleiche. Hinsichtlich der beanspruchten Maßnahme behält die angeführte Formel daher ihre Gültigkeit, da eine. Verschiebung der Lage des Energieausbeutemaximums bezüglich des Verhälthi#ses Zink zu Säure bei verändertem Elek-5Uenabstand bzw. veränderter Temperatur j- -h t erfolgt.The mathematical version of the invention has shown the following form for the energy yield in the current density and honing concentration range examined: In formula (ia) it means E - energy yield in percent, q = ratio of zinc in percent of the sulfuric acid present, e.g. B. with 100 g H2 S 04 per liter and 50 g zinc per liter electrolyte ioo = theoretical current yield in 41 percent, igo = experimentally determined size, 2.35 = theoretical decomposition voltage of zinc sulfate, a +. q 'b = bath voltage for a concentration ratio q and a certain current density. a and b are variables that were determined from the on-board voltage, zinc and acid concentration at certain current densities; z. B. for qz mm electrode spacing and 35 ° C: Current density from z80 amp./m2. . . . . . . . 3.00 0.00115 Zoo '- ........ 3, o6 o, ooi26 25o ' - ........ 3, I45 0.00158 36o - - ........ 3.2o 0.00210 60o - ........ 3.265o, oo296 72o - ........ 3.3 0.00340 When working with electrode spacings closer than 42 mm or board temperatures higher than 35 ° C, only the on-board voltage is lower. The current yield remains practically the same within the technically feasible range. With regard to the claimed measure, the cited formula therefore retains its validity, since one. Shifting of the position of the maximum energy yield with respect to the ratio of zinc to acid with a changed electrode distance or a changed temperature j- -ht takes place.

?' Die Berechnung der geringeren Badspannung und der erhöhten Energieausbeute erfolgt unter Benutzung der Größen a und b für 42 mm Abstand und 35° C. Die Spannungsformel für geringere Elektrodenabstände lautet V(42-d) - a42+ b42 ' q C'd. c ist jener Spannungswert, um den sich die Badspannung bei Verkleinerung des Abstandes um je r mm senkt.? ' The calculation of the lower bath voltage and the increased energy yield is carried out using the quantities a and b for a distance of 42 mm and 35 ° C. The voltage formula for smaller electrode distances is V (42-d) - a42 + b42 'q C'd. c is the voltage value by which the bath voltage decreases when the distance is reduced by r mm.

d ist die Anzahl der Millimeter, um die der Elektrodenabstand verkleinert wird.d is the number of millimeters by which the electrode gap is reduced will.

Die Größe von c ist von der Höhe der verwendeten Stromdichte abhängig; sie beträgt für i80 Amp.Im2 0,025 Volt, für 36o Amp./m2 o,oo5o Volt und für 7.20 Amp.jm2 o,ioi Volt.The size of c depends on the level of the current density used; it is for i80 Amp.Im2 0.025 volts, for o o 36o Amp./m2, oo5o volts and 7.20 Amp.jm2, ioi volts.

Für dazwischenliegende Stromdichten können die dazugehörigen Spannungswerte leicht graphisch ermittelt werden, da sämtliche Spannungswerte auf einer geraden Linie liegen.The associated voltage values can be used for current densities in between can easily be determined graphically, since all voltage values are on a straight line Line lie.

Die Höhe der bei vermindertem Abstand resultierenden Energieausbeute ergibt sich aus der Formel (i a) der Beschreibung, indem an Stelle des Wertes für den Ausdruck a -f- b q, der die Badspannung bedeutet, der für den speziellen Fall nach der Formel V(42-d) - G142 + b42 - q-cd ermittelte Wert gesetzt wird.The level of the energy yield resulting from a reduced distance results from the formula (ia) of the description, in that instead of the value for the expression a -f- bq, which means the bath voltage, the value for the special case according to the formula V (42- d) - G142 + b42 - q-cd determined value is set.

Anstatt die Höhe der Energieausbeute auf diese Art zu berechnen, kann man auch. auf Grund folgender Überlegungen die Werte a und b für den jeweiligen Elektrodenabstand auf Grund der Werte a und b für 4a mm Abstand errechnen und mit Hilfe dieser Werte die Höhe der Energieausbeute bestimmen.Instead of calculating the amount of energy yield in this way, one can also. Based on the following considerations, calculate the values a and b for the respective electrode spacing on the basis of the values a and b for 4a mm spacing and use these values to determine the level of energy yield.

Der effektive Wert der Bordspannung für einen beliebigen Elektrodenabstand ergibt sich aus der Beziehung V(42-d) = a42 -t- b42 - q- cd . Der hieraus resultierende Wert ist gleich a(42-d) ,+ b(42-d). q. Da bei einer Veränderung des Elektrodenabstandes die Badspannungskurven um einen bestimmten Betrag parallel zueinander verschoben werden, so bleibt bei gleicher Stromdichte das Verhältnis von a zu b in allen Fällen gleich. Es gilt somit die Beziehung Der absolute Wert von C ist durch. die Werte von a und b für q.2 mm Elektrodenabstand bestimmt. Aus diesen beiden Gleichungen kann a und b für jeden beliebigen. Elektrodenabstand, jede beliebige Stromdichte und jedes beliebige Verhältnis von Zink zu Säure innerhalb des angegebenen Bereiches errechnet werden. Das gleiche gilt für veränderte Badtemperaturen. -Bei einer Steigerung der Badtemperatur über 35° C nimmt die Badspannung um 0,01q. Volt pro, Grad Celsius ab, während sie bei Senkung der Temperatur unter 35° C um 0,01q. Volt pro Grad Celsius zunimmt. Mit Hilfe dieses Temperaturkoeffizienten läßt sich die Badspannung sowie der Wert der Größen a und b für jede beliebige Temperatur im Bereich von ao bis 5o° C errechnen.The effective value of the on-board voltage for any electrode spacing results from the relationship V (42-d) = a42 -t- b42 - q-cd . The resulting value is equal to a (42-d), + b (42-d). q. Since the bath voltage curves are shifted parallel to one another by a certain amount when the electrode spacing changes, the ratio of a to b remains the same in all cases for the same current density. So the relationship applies The absolute value of C is through. the values of a and b are determined for q.2 mm electrode spacing. From these two equations, a and b can be for any. Electrode spacing, any current density and any ratio of zinc to acid within the specified range can be calculated. The same applies to changed bath temperatures. -When the bath temperature rises above 35 ° C, the bath voltage decreases by 0.01q. Volts per, degrees Celsius, while when the temperature is reduced below 35 ° C by 0.01q. Volts per degree Celsius increases. With the help of this temperature coefficient, the bath voltage and the value of the variables a and b can be calculated for any temperature in the range from ao to 50 ° C.

Die Formel (i b) ergibt sich aus (i a) durch Multiplikation des Klammerausdruckes mit dem Bruch. Zur näheren Erläuterung dieser Formel wird ein Beispiel angeführt. Beispiel Es soll die Energieausbeute berechnet werden für eine neutrale Lauge mit 16o g Zink im Liter bei 1309 freier H2 S O4 im Elektrolyten und einer Stromdichte von 36o. Amp./m2 bei q:2 mm Elektrodenabstand und 35° C.The formula (i b) results from (i a) by multiplying the expression in brackets with the break. An example is given to explain this formula in more detail. Example The energy yield is to be calculated for a neutral lye with 16o g zinc per liter with 1309 free H2 S O4 in the electrolyte and a current density from 36o. Amp./m2 at q: 2 mm electrode gap and 35 ° C.

Bei der elektrolytischen Abscheidung von Zink aus Zinksulfat werden auf 65,38 Gewichtsteile 98,o8 Gewichtsteile Schwefelsäure (H2 S 04) frei. Wenn der Schwefelsäuregehalt des Elektrolyten bei Verwendung einer neutralem. Lauge von 16o g Zink im Liter auf 1309 Schwefelsäure konstant gehalten werden soll, darf auf ein Liter neutraler Lauge nur so viel Zink abgeschieden werden, als 130 g Schwefelsäure entspricht, d. i. Es beträgt der Zinkgehalt des Elektrolyten daher 16o - 86,7 = 73,3 g Zink und 1309 freie Säure. Für 36o Amp./m2, 4o mm Elektrodenabstand und 35° C ist a = 3,20 und b = o,oo21 (s. Tabelle).During the electrolytic deposition of zinc from zinc sulfate, 98.08 parts by weight of sulfuric acid (H2 S 04) are released for every 65.38 parts by weight. If the sulfuric acid content of the electrolyte when using a neutral. Alkali of 16o g zinc per liter is to be kept constant at 1309 sulfuric acid, only as much zinc may be deposited on one liter of neutral alkali as 130 g sulfuric acid corresponds, ie The zinc content of the electrolyte is therefore 16o - 86.7 = 73.3 g zinc and 1309 free acid. For 36o Amp./m2, 40 mm electrode spacing and 35 ° C, a = 3.20 and b = o, oo21 (see table).

Es ergibt sich also nach Formel (1 b) Der Kilowattstundenverbrauch auf die Tonne Zink ergibt sich aus folgender Formel: Kilowattstundenverbrauch für wobei 1927 den theoretischen "T@ilowattstundenverbrauch auf die Tonne Zink und ., die Energieausbeute in Prozenten bedeutet. Es ergibt sich daher der Kilowattstundenverbrauch für das angeführte Beispiel zu Kilowattstunden auf 1 ooo kg Zink.It follows from formula (1 b) The kilowatt hour consumption per tonne of zinc results from the following formula: Kilowatt hour consumption for where 1927 means the theoretical "T @ ilowatt hour consumption per tonne of zinc and., the energy yield in percent. The result is the kilowatt hour consumption for the example given as Kilowatt hours on 1,000 kg of zinc.

Die graphische Auswertung der Formel (1 b) kann dazu benutzt werden, jene Konzentration des Elektrolyten an Zink und Schwefelsäure zu ermitteln, die bei einem gewählten Zinkgehalt der neutralen Lauge und bei einer bestimmten Stromdichte das Maximum an Energieausbeute liefern.The graphic evaluation of formula (1 b) can be used to to determine the concentration of zinc and sulfuric acid in the electrolyte with a selected zinc content of the neutral lye and with a certain current density deliver the maximum in energy yield.

Wenn man die Säuregehalte verändert und als Abszisse die dazugehörigen, aus Formel (1 b) errechneten Energieausbeuten als Ordinate aufträgt, erhält man eine Kurve, die ein Maximum aufweist. - Der zu diesem Maximum gehörige Säurewert und der sich auf Grund des Zinkgehaltes des neutralen Elektrolyten ergebende Zinkwert stellen jene Werte dar, die während der Elektrolyse konstant gehalten werden müssen, damit das Maximum an Energieausbeute erreicht wird.If you change the acid content and the associated, plots energy yields calculated from formula (1 b) as the ordinate, one obtains a curve that has a maximum. - The acid value associated with this maximum and the zinc value resulting from the zinc content of the neutral electrolyte represent those values that have to be kept constant during electrolysis, so that the maximum energy yield is achieved.

Die rein rechnerische Auswertung der Fermel (1 b) für E.", ergibt die allgemeine I Form Beispiel Es soll der Zink-und Schwefelsäuregehalt bestimmt werden, der unter Verwendung einer Stromdichte von 36o Amp./m2 bei 42 mm Elektrodenabstand und 35° C und unter Verwendung einer neutralen Lauge von 16o g Zink im Liter die beste Energieausbeute liefert. . Freie Säure: Zink = ioo :4954 = 2,o18: i. - (A) Da 1 g Zink = 1,5 g H2 S 04 entsprechen, ergibt sich der Gesamtsäuregehalt der neutralen Lauge ' mit r 6o g Zink im Liter zu r 6o X 1;5 = 2,4(>-g .H2 S 04 pro Liter.The purely computational evaluation of Fermel (1 b) for E. "gives the general I form EXAMPLE The zinc and sulfuric acid content is to be determined which delivers the best energy yield using a current density of 36o Amp./m2 at 42 mm electrode spacing and 35 ° C and using a neutral alkali of 160 g zinc per liter. . Free acid: zinc = 100: 4954 = 2, o18: i. - (A) Since 1 g zinc = 1.5 g H2 S 04, the total acid content of the neutral lye 'with r 60 g zinc per liter results in r 60 X 1; 5 = 2.4 (> - g .H2 S 04 per liter.

Gesamtsäure - freie Säure -r- 1,5 # Zink (B) 24o = freie Säure -E- 1,5 - Zink freie Säure - 240 - 1,5 - Zink-. (B1) In Gleichung (A) freie Säure durch den Ausdruck (.Bi) ersetzt, ergibt 240 -1,5 - Zink: Zink = 2,o : 1. Daraus ergibt sich Zink zu 68,5.Total acid - free acid -r- 1.5 # zinc (B) 24o = free acid -E- 1.5 - zinc free acid - 240 - 1.5 - zinc-. (B1) Replacing free acid in equation (A) with the expression (.Bi) gives 240 -1.5 - Zinc: Zinc = 2, o: 1. This gives zinc to 68.5.

Diel maximale Energieausbeute beträgt Der Kilowattstundenverbrauch beträgt Beispiel Es ist die Badspannung und der Wert für a und b für eine Stromdichte von 36o Amp./m@ und.q = 4953 bei 2o mm Elektro:denabstand und 35° C zu berechnen; hieraus ist. die Energieausbeute zu bestimmen. Y20 --- a + b q - c.. 22 3,2 + 0,0021 - 49,53 - 0,005 - 22 3,2 + 0,r04 - 0,ii V@o - 3,i94.The maximum energy yield is The kilowatt hour consumption is Example The bath voltage and the value for a and b for a current density of 36o Amp./m@ and.q = 4953 with 2o mm electrode distance and 35 ° C are to be calculated; from this is. to determine the energy yield. Y20 --- a + bq - c .. 22 3.2 + 0.0021 - 49.53 - 0.005 - 22 3.2 + 0, r04 - 0, ii V @ o - 3, i94.

3,194 = a20 -I-' 52o - 49,53-, (I) Aus (II) folgt a20. 1523 b20. Hieraus und aus Gleichung (I) ergibt sich . Vergleicht man die im vorhergehenden Beispiel errechnete Energieausbeute mit der bei 2o mm Elektrodenabstand unter sonst gleichen Bedingungen erhaltenen, so sieht man, daß sich die Verringerung des. Elektrodenabstandes in einer Erhöhung der Energieausbeute von 68,98 auf 71,40 °j, auswirkt. Beispiel .-Es ist die Badspannung und der Wert für a und b für eine Stromdichte von 36o Amp.1m2 _und q.= 49,53 bei 2o mm Elektrodenabstand -und So' C zu berechnen und hieraus die Die freie Säure errechnet sich aus Gleichung (Bi) freie Säure 9,40 - 1,5 X 68,5 13,7,25 .3.194 = a20 -I- '52o - 49.53-, (I) From (II) follows a20. 1523 b20. From this and from equation (I) results. If one compares the energy yield calculated in the previous example with that obtained with an electrode spacing of 20 mm under otherwise identical conditions, it can be seen that the reduction in the electrode spacing results in an increase in the energy yield from 68.98 to 71.40.degree. Example.-The bath voltage and the value for a and b for a current density of 36o Amp. 1m2 _ and q. = 49.53 with a 20 mm electrode spacing -and So 'C are to be calculated and from this the free acid is calculated from the equation (Bi) free acid 9.40-1.5 X 68.5 13.7.25.

Es ist somit im Badelektrolyten eine Konzentration von 68,5 g Zink im Liter und 137,25 g Säure im Liter einzustellen und aufrechtzuerhalten. Energieausbeute zu bestimmen. Die Badspannung für 2o mm Elektrodenabstand und 3 5 ° C beträgt V20 = a + b q - c - 22. Durch die Temperatursteigerung um 15' C auf 5o° C wird die Badspannung um 15 X 0,014 Volt gesenkt. Es beträgt somit die Badspannung für 2o mm Abstand und 5o° C Weiter gilt- das Verhältnis Der untere Index bedeutet den.Elektrodenabstand in Millimeter, der obere die- Temperatur in Grad Celsius.A concentration of 68.5 g zinc per liter and 137.25 g acid per liter must therefore be set and maintained in the bath electrolyte. Determine energy yield. The bath voltage for 2o mm electrode gap and 3 5 ° C V20 = a + bq - c - 22. Due to the temperature increase of 1 5 'C to 5o ° C, the bath voltage of 15 X 0.014 volts is lowered. It is therefore the bath voltage for a distance of 20 mm and 50 ° C The relationship also applies The lower index means the electrode spacing in millimeters, the upper one the temperature in degrees Celsius.

Aus Gleichung (Ia) und (Ih) ergibt sich Für die Energieausbeute ergibt sich Die Temperaturerhöhung von 35 auf So' C steigert die- Energieausbeute von 7440 auf 76,68 Die Aufrechterhaltung des Zink- und Säuregehaltes in den Bädern während der Elektrolyse ergibt sich aus folgendem Beispiel Wenn der Zinkgehalt 5o g im Liter und der Säuregehalt 105 g im Liter für eine Stromdichte von 35o Amp./m2 betragen soll, füllt man die Bäder vorerst mit einem Elektrolyten dieser Zusammensetzung.From equations (Ia) and (Ih) results For the energy yield results The temperature increase from 35 to So 'C increases the energy yield from 7440 to 76.68 The maintenance of the zinc and acid content in the baths during the electrolysis results from the following example when the zinc content is 50 g per liter and the acid content is 105 g per liter for a current density of 35o Amp./m2, the baths are first filled with an electrolyte of this composition.

Aus vorstehenden Zahlen ergibt sich, daß der neutrale Elektrolyt 12o g Zink im Liter enthalten muß.From the above figures it follows that the neutral electrolyte 12o g zinc per liter must contain.

Aus dem Badelektrolyten werden durch einen Strom von 35o Amp.%m2, entsprechend einer Belastung von 7 46o Amp./Bad, bei einer Stromausbeute von 96,9 0/0 147 g Zink in der Minute niedergeschlagen. Da der neutrale Elektrolyt mit i2og Zn/1 nur bis auf 5ogZn/1 entzinkt werden darf, stehen pro Liter Elektrolyt 709 Zink zur Verfügung.From the bath electrolyte, a current of 35o amp.% M2, corresponding to a load of 7460 amp./bath, with a current yield of 96.9 0/0, 147 g zinc precipitated per minute. Since the neutral electrolyte with i2og Zn / 1 can only be dezincified up to 5ogZn / 1, 709 zinc are available per liter of electrolyte.

Entsprechend der sich niederschlagenden Menge von 147 g Zink in der Minute wird nun jedem einzelnen Bad für sich ununterbrochen aus einer gemeinsamen Zuflüßleitung 147 :70=2"I 1 neutralen Elektrolyt in der Minute zugegeben, der in dieser Zeit bis auf 50 g Zink im Liter entzinkt wird.Corresponding to the precipitating amount of 147 g of zinc per minute, each individual bath is now continuously added from a common feed line 147: 70 = 2 "I 1 neutral electrolyte per minute, of which up to 50 g of zinc per liter during this time is dezinced.

Die aus dem Überlauf des Bades - abfließende Zellensäure mit 50 g Zink und 1o5 g Säure im Liter wird in der Laugerei wieder auf 12o g Zink angereichert und kehrt so in den Prozeß zurück. The cell acid with 50 g zinc and 1o5 g acid per liter, which flows off from the overflow of the bath, is enriched again in the leaching plant to 12o g zinc and thus returns to the process.

Die nach diesem Verfahren im Großbetrieb erhaltenen Energieausbeuten unterscheiden sich von den nach Formel (i b) berechneten Energieausbeuten durchschnittlich um o,5 0/0. Die im Großbetrieb erhaltenen Werte liegen günstiger, da durch die Anwesenheit von Mangan infolge niedrigerer Sauerstoffüberspannung die Badspannung etwas gesenkt wird.The energy yields obtained by this process in large-scale operations differ on average from the energy yields calculated according to formula (i b) at 0.50 / 0. The values obtained in large farms are more favorable because of the presence The bath voltage is somewhat lowered by manganese due to the lower oxygen overvoltage will.

Die nachstehenden Zahlen wurden im Dauerbetrieb in einer Anlage mit einer Leistung von 2 t täglich erreicht. Elektrodenabstand 42 mm, Badtemperatur 35"C Zinkgehalt Freie Kilowatt- des Elektro- Schwefel- Stromdichte Bad- Strom- Energie- stunden- 1 ten säure des spannung ausbeute ausbeute verbrauch y Elektrolyten auf die g/1 /1 m2 Volt Tonne Zink 73 139 36o 3,30 q8,08 69,84 2759 69 152 36o. 3,24 9547 ' 69,22 2783 70 14o 36o 3,26 9570 6991 2756 70 132 36o 3,30 9643 68,66 28o6 73 133 360 3,24 9444 68,47 2814 65 14o 36o 3,31 9745 69.19 2785 70 135 360 3,23 95,96 69,86 2758 70 135 36o 3,26 9594 69,o8 2789 Bad Stromdichte Badspannung Stromausbeute Energieausbeute kWh Am ./m2 Volt 0/0 % pro Tonne Zink 1 72o 3,2o1 96,5 7o,8 2721 2 72o 3,266 95,8 68,9 2796 3 ' 72o 3,221 96,3 70,3 2741 4 720 3195 95,9 - 70,5 2733 5 720 3209 95,9 70,2 - 2745 6 72o 3,232 96,4 70,1 2748 7 720 3257 97,4 70,3 2741 8 720 3,224 962 70,1 2748 Säuregehalt : 1509 freie Schwefelsäure pro 1, Zinkgehalt : 6o g/1, Elektrodenabstand : 2o mm, Badtemperatur : 35°C. Sie zeigen deutlich, daß es bei Einhaltung des vorliegenden Verfahrens gelingt, den Kilowattstundenverbrauch pro Tonne Zink auf das praktisch zu erreichende Mindestmaß herabzudrücken.The following figures were achieved in continuous operation in a plant with a capacity of 2 t per day. Electrode spacing 42 mm, bath temperature 35 "C Zinc content free kilowatt of the electric sulfur current density bath current energy hours 1 th acid of the voltage yield yield consumption y electrolytes on the g / 1/1 m2 volt ton zinc 73 139 36o 3.30 q8.08 69.84 2759 69 152 36o. 3.24 9547 '69.22 2783 70 14o 36o 3.26 9570 6991 2756 7 0 132 36o 3.30 9643 68.66 28o6 73 133 360 3.24 9444 68.47 2814 65 14o 36o 3.31 9745 69.19 2785 70 135 360 3.23 95.96 69.86 2758 70 135 36o 3.26 9594 69, o8 2789 Bath current density Bath voltage Current yield Energy yield kWh Am ./m2 volt 0/0% per ton of zinc 1 72o 3.2o1 96.5 7o.8 2721 2 72o 3.266 95.8 68.9 2796 3 '72o 3.221 96.3 70.3 2741 4,720 3,195 95.9-70.5 2,733 5 720 3209 95.9 70.2 - 2745 6 72o 3.232 96.4 70, 1 2748 7 720 3257 97.4 70.3 2741 8 720 3.224 962 70, 1 2748 Acid content: 1509 free sulfuric acid per liter, zinc content: 60 g / 1, electrode spacing: 20 mm, bath temperature: 35 ° C. They clearly show that if the present method is followed, it is possible to reduce the kilowatt hour consumption per tonne of zinc to the practically achievable minimum.

Während bei den üblichen Verfahren, z. B. Ana,conda-Verfahren, der- Kilöwattstündenverbrauch pro Tonne Zink zwischen 3500 und 4ooo liegt, kommt das vorliegende'.Ve%-fahren mit einem durchschnittlichen Kilowattstundenverbrauch von 28oo kWh pro Tonnen, Zink aus.While in the usual procedures, e.g. B. Ana, conda method, the kilowatt-hour consumption per tonne of zinc is between 3,500 and 4,000 the present'.Ve% driving with an average kilowatt hour consumption of 28oo kWh per ton, zinc.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the electrolytic production of zinc from manganese-containing zinc sulphate liquors with current densities of 18o to 720 Amp./m 'while keeping the zinc and acid content constant or approximately constant in all electrolytic baths, characterized in that, depending on the current density, taking into account the Total concentration of the original electrolyte a ratio of free acid to zinc '- (e.g. 1.56: z at i So Amp. / M2, 2: r at 36o Amp./m2, 2.5: z at 72o Amp ./mz) according to the maximum value for- E of the formula is set in the bath electrolyte and maintained for the entire duration of the electrolysis.