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Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung von Blei Die Erfindung
bezieht sich auf die Behandlung metallführender Stoffe, die Blei und Schwefelenthalten.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, ein Sulfiderz, wie Bleisulfid,
einem geschmolzenen Bade von Bleichlorid zuzusetzen und durch Elektrolyse das Metall-und
elementaren Schwefel von den entsprechenden Elektroden zu gewinnen. Es wurde nun
gefunden, daß, um eine konstante Erzeugung von elementarem Blei und Schwefel unter
geringstem Verbrauch elektrischer Energie zu erzielen, eine verhältnismäßig niedrige
Konzentration des Bleisulfids im allgemeinen nötig ist, indes die Konzentration
von der Temperatur der Schmelze und der angewandten Stromdichte abhängt.
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Gemäß vorliegender Erfindung werden Blei und Schwefel aus den metallführenden
Stoffen, die sie enthalten, z. B. Bleiglanz, dadurch .abgeschieden, daß geschmolzenes
Bleichlorid, welches diesen metallführenden Stoff enthält, der Elektrolyse unterworfen
wird, und zwar ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des
Bleisulfids in der Schmelze auf zwischen i % und io% gehalten und die Stromdichte
so für diesen Konzentrationsbereich eingestellt wird, daß, wenn die Konzentration
auf über i wächst, die Stromdichte auf zwischen o,5382 und 1,076 Ampere auf
den Quadratzentimeter verändert wird. Unter diesen Bedingungen wird die Temperatur
des Elektrolyten auf zwischen 500 'und 6oo° C gehalten.
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Durch dieses Verfahren wird die Bildung von Schwefelchlorid einerseits
vermieden und die Wirksamkeit des Stromes andererseits aufrechterhalten, so daß
der Ohmsche Widerstand der Schmelze hinreichend ist, um eine aufgedrückte Spannung
anzulegen, die über der Zersetzungsspannung liegt, die nötig ist, um das Verfahren.
durchzuführen.
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Es wurde gefunden, daß günstige Bedingungen mit diner Konzentration
des Bleisulfids in der Schmelze von 3% bei einer Temperatur von. 55o° C und Anwendung
einer Stromclichte von o,646 bis o,8o7Ampere aufden Quadratzentimeter erreicht werden.
Wird das Verfahren am unteren Ende des angegebenen Bereiches, d.'h. mit einer Stromdichte
von o,538 Amp./qcm einer Temperatur von 5oo bis 6oo° C -und einer Konzentration
des Bleiglanzes von i bis 20/0 durchgeführt, so geht die Elektrolyse normal vor
sich. Wenn indes unter gleichbleibender Stromdichte und Temperatur die Konzentration
des Bleiglanzes allmählich gesteigert wird, sinkt der Ohmsche Widerstand der Schmelze,
bis ein Punkt in der Nachbarschaft eine 3 %ige Bleikonzentration erreicht wird,
an welchem die normale Elektrolyse unterbrochen und der Schwefel von der Schmelze
vermutlich in der
Form eines Di- oder Polysulfids des Bleis zurückgehalten.
wird. über diesen Punkt hinaus muß, wenn die Konzentration des Bleiglanraes--, anwächst,
die Stromdichte entsprechende' steigert werden, bis bei einer Konzentrat' von 5%
die Stromdichte etwa o,8 Amp./ betragen müßte. Mit diesem Ansteigen dei;'
Stromdichte wird natürlich die Temperatur der Schmelze wachsen, indes kann die normale
Elektrolyse der.Zelle: durch Unterbrechung der Zuführuna@'von'Bleisulfid wiederhergestellt
werden. Alsdann wird Schwefel an der Anode freigesetzt und PbS an, der Kathode durch
elektrolytische Zersetzung des Komplexes wieder gebildet, bis unter 'Umständen nur
Bleisulfid (PbS) in der Schmelze verbleibt, worauf die normale Elektrolyse unter
Bildung von Blei an der Kathode und Schwefeldampf an der Anode wiederaufgenommen
wird.
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Bei einer Art der Ausführung des Verfahrens der Erfindung wird Bleichlorid
geschmolzen und in einer Zelle beliebiger Art, wie sie für die Elektrolyse geschmolzener
Salze bekannt ist, in geschmolzenem Zustände erhalten und Bleiglanz von Zeit zu
Zeit zugesetzt, so daßeine Konzentration von etwa 3 bis 5% aufrechterhalten. wird.
Die für diese Konzentration verwendete Stromdichte beträgt etwa 0,65 bis
o,8i Amp./qcm der Elektrodenoberfläche. Vorzugsweise wird eine Säule von bipolaren
Elektroden mit einem Spalt von 427 cm verwendet. Der Spannungsabfall in jedem Spalt
beträgt 1,2 bis 1,q.. Die Zuführung von Bleiglanz zur Zelle wird entsprechend der
in der Zelle herrschenden Spannung geregelt, während die Temperatur konstant ist:
Bei einer bestimmten Temperatur dient .die Spannung in der Zelle als An-Leitung
für die Bemessung der Konzentration des Bleiglanzes in der Schmelze, und diese kann
durch entsprechende Zusätze des Bleierzes während des Betriebes annähernd konstant
gehalten werden. Wenn auf diesem Wege zu viel Bleierz zugefügt wird, macht sich
dies schnell durch die Abnahme oder das Aufhören der Schwefelbildung an der Anode
infolge der Bildung kompletter Sulfide in der Schmelze bemerkbar, und diesem Zustand
kann durch Unterbrechung der Beschickung oder Steigerung der-Stromdichte abgeholfen
werden. Es ist erwünscht, ein mechanisches Umrühren anzuwenden, um: die Zusammensetzung
des Elektrolyten konstant zu halten, weil die infolge der Wärmeübertragungsströme
auftretende Umrührung allein nicht für diesen Zweck hinreicht. Unter diesen Umständen
wird Blei mit einem Stromverbrauch von 750
bis 8oo kW/Std. für die Tonne Blei
und der Schwefel in -elementarem Zustande gewonnen.
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Weiterhin kann das Gemisch .einer Vor-«ektrolys-e unterworfen werden,
um Metalle, edler als Blei sind, insbesondere Silber, t `iu entfernen.
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Es hat sich als erwünscht herausgestellt, die Zusätze an Bleierz in
einer inneren Abteilung vorzunehmen, die von der eigentlichen Elektrolyse abgeschlossen
werden kann. In dieser inneren Abteilung kann der bei .dem Zusatz von Bleiglanz
gebildete Gesteinsrückstand leicht von der Schmelze abgeschöpft werden. Die Vorelektrolyse
kann auch in der inneren Abteilung ausgeführt werden, während sie von der eigentlichen
Elektrolyse abgesperrt isst, oder es kann eine Reinigung vorgenommen werden, indem
man das Gemisch durch einen Abschluß von geschmolzenem Blei zwischen der inneren
Abteilung und der eigentlichen Zelle hindurchtreten läßt.
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Bei Verwendung bipolarer Elektroden verursacht der Durchgang des Stromes
eine Abscheidung von geschmolzenem Blei an den Kathodenoberflächen und von. gasförmigem
Schwefel an oder nahe an der Anode. Der Schwefel wird mittels .eines geeigneten
Rückflußkondensators gesammelt und das Blei in geschmolzenem Zustand aus der Zelle
mittels eines geeignet konstruierten Hebers entfernt.
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Der aus der Schmelze entfernte Gesteinsrückstand enthält etwas Bleichlorid,
und dies kann durch Verflüchtigung des Bleichlorids entfernt und durch Kondensation
des Rauches auf Bleiglanz mit diesem in die Zelle zuTückgebracht werden. -