DE69801662T2 - Verfahren und vorrichtung zur wiedergewinnung von metallen unter verwendung von laugungs-, konzentrierungs- und elektrochemischen abtrennungsmitteln mit rotierender kathode - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur wiedergewinnung von metallen unter verwendung von laugungs-, konzentrierungs- und elektrochemischen abtrennungsmitteln mit rotierender kathode

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wiedergewinnung von Metallen aus einem metallhaltigen Strom, zum Beispiel aus Erzen, metallhaltigen Rückständen und Abfallmaterialien.
  • Mit bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Wiedergewinnung von Metallen aus metallhaltigen Strömen wird viel Energie verbraucht. Besagte metallhaltige Ströme können Ströme aus festen Materialien, zum Beispiel Erze, oder aus flüssigen Materalien, zum Beispiel metallhaltige Aufschlämmungen oder Lösungen, sein. Da die Energie üblicherweise durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt wird, werden große Mengen an Gasen, wie etwa Kohlendioxid, emittiert. Die Emission solcher "Gewächshaus"-Gase beeinträchtigen die Umwelt. Überdies sind solche Verfahren und Vorrichtungen wegen des hohen Energieverbrauches nicht sehr effizient.
  • Die Erfindung stellt eine Lösung für das obige Problem zur Verfügung. Demgemäß betrifft die Erfindung ein Verfahren, wie in der Einführung bezeichnet, bei dem:
  • a. der metallhaltige Strom und ein Lösungsmittel einer Lösungseinheit zugeführt werden, wodurch eine metallhaltige Lösung, die Metallsalze und/oder Metallhydroxide enthält, gebildet wird;
  • b. die metallhaltige Lösung anschließend einer Konzentrationseinheit zugeführt wird;
  • c. die metallhaltige Lösung in der Konzentrationseinheit in einen kleinvolumigen Strom, der eine hohe Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, und einen großvolumigen Strom, der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, aufgetrennt wird;
  • d. der kleinvolumige Strom, der eine hohe Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, einer elektrochemischen Einheit zugeführt wird, wohingegen der großvolumige Strom, der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, zurückgeleitet wird; und
  • e. der kleinvolumige Strom, der eine hohe Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, in besagter elektrochemischen Einheit in einen Strom, der ein oder mehrere Metalle enthält, und einen Strom, der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, aufgetrennt wird, wobei besagter letzterer Strom zurückgeleitet wird.
  • Der Begriff Metallsalze und/oder Metallhydroxide wird so verstanden, daß er anorganische und metallorganische Verbindungen einschließt, die Metall-Kationen enthalten, wobei besagte Verbindungen einfache Salze (zum Beispiel Nickel (II)-chlorid) oder komplexe Salze (d. h. Salze, die dieselben Metalle, die unterschiedliche Oxidationszustände zeigen, oder unterschiedliche Metalle, die dieselbe Oxidationsstufe zeigen können oder nicht) oder einfache Hydroxide (zum Beispiel Zinnhydroxid) oder komplexe Hydroxide (zum Beispiel Borate) sein können und wobei ein oder mehrere Liganden, zum Beispiel Ammoniak, an die Metall-Kationen gebunden sein können.
  • Die Vorteile der Erfindung sind, daß das Verfahren sehr viel weniger Energie benötigt als üblich, daß das Verfahren rasch voranschreitet und daß es möglich ist, Vorrichtungen mit sehr viel kleineren Abmessungen zu verwenden als diejenigen, die bei Verfahren gemäß dem Stand der Technik verwendet werden. Diese Vorteile werden insbesondere deshalb erreicht, weil getrennte Kreisläufe für das Lösungsverfahren und für das elektrochemische Verfahren verwendet werden. Überdies ist es möglich, Teile der Verfahren oder das gesamte Verfahren als solches zur Wiedergewinnung aller Arten von Metallen durchzuführen, insbesondere der Metalle Kupfer, Blei, Zinn, Zink, Antimon, Chrom, Gold, Cadmium, Silber und Nickel, und Legierungen wie etwa Messing. Überdies ist es möglich, Verfahrensparameter, wie etwa den Durchfluß, die Temperatur und dergleichen, an den Bedarf und an die chemischen und/oder physikalischen Anforderungen anzupassen, die an das Rohmaterial und an das Endprodukt gestellt werden.
  • In der Lösungseinheit wird ein metallhaltiger Strom, zum Beispiel Altmetall, Schlamm und/oder Asche, mit einem oder mehreren Lösungsmitteln zum Beispiel Wasser, vermischt. Die Lösungsmittel können Additive enthalten, die die Lösung der Metalle fördern. Beispiele für solche Additive sind Säuren und Basen. Wenn die Metalle gelöst werden, wird eine Lösung von Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden gebildet, sowie ein Dampf und Gasstrom, der im wesentlichen Lösungsmittel in der Dampfphase, zum Beispiel Wasserdampf, und Reaktionsgase, zum Beispiel Wasserstoff, Kohlendioxid, Ammoniak, Sauerstoff, Stickstoff und Stickoxide, enthält.
  • Die Trennung der Lösung in der Konzentrationseinheit findet vorzugsweise durch Herunterkühlen der Lösung statt, wodurch ein wärmehaltiger Strom und eine heruntergekühlte Lösung gebildet werden. Ein Teil der Wärme, die in der ursprünglichen Lösung enthalten ist, wird als ein Ergebnis der Verdampfung flüchtiger Komponenten, die in der Lösung vorhanden sind, in den wärmehaltigen Strom übertragen, so daß die ursprüngliche Lösung heruntergekühlt wird. Die Wärme wird vorzugsweise als ein Ergebnis der Verdampfung des Lösungsmittels oder der Lösungsmittel, zum Beispiel Wasser oder eine Mischung aus Wasser und einem oder mehreren anderen Lösungsmitteln, aus der Lösung übertragen. Demgemäß besteht der wärmehaltige Strom im wesentlichen aus einem Dampfphasen-Lösungsmittel oder -Lösungsmitteln aus der Lösung und insbesondere im wesentlichen aus Wasserdampf.
  • Der wärmehaltige Strom wird vorzugsweise zu einer Wärmeaustauscheinheit geleitet, so daß die Wärme des wärmehaltigen Stromes in andere Prozeßströme übertragen werden kann, die erhitzt werden sollen. Folglich wird die Wärme weitgehend aus dem wärmehaltigen Strom entzogen, so daß das (die) Dampfphasen-Lösungsmittel kondensieren wird (werden) und ein relativ kalter Strom gebildet wird, der aus einem Lösungsmittel oder Lösungsmitteln besteht. Besagter relativ kalter Strom, der aus einem Lösungsmittel oder Lösungsmitteln besteht, kann anschließend zur Konzentrationseinheit zurückgeleitet werden.
  • Wenn die Lösung auf eine Temperatur unterhalb der Sättigungstemperatur heruntergekühlt wird, werden sich Metallsalze und/oder Metallhydroxide von der Lösung abtrennen, zum Beispiel durch Ausfällen oder Auskristallisieren. Gemäß der Erfindung wird die heruntergekühlte Lösung somit in eine Absetzeinheit geleitet, in der die heruntergekühlte Lösung in einen kleinvolumigen Strom, der eine hohe Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, und einen großvolumigen Strom, der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, getrennt wird.
  • Der großvolumige Strom, der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, kann erneut zurückgeleitet werden, zum Beispiel zur Lösungseinheit oder zur Konzentrationseinheit. Gemäß der Erfindung wird dieser großvolumige Strom, der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, vorzugsweise zur Lösungseinheit zurückgeleitet.
  • Der großvolumige Strom, der die niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, wird vorzugsweise erhitzt, bevor er zur Lösungseinheit oder zur Konzentrationseinheit zurückgeleitet wird. Vorzugsweise wird die Wärme, die über den wärmehaltigen Strom und die Wärmeaustauscheinheit übertragen werden kann, zum Erhitzen besagten großvolumigen Stromes verwendet. Ein wichtiger Vorteil dieser Ausführungsform ist die Tatsache, daß der Energiebedarf dieses Verfahrens sehr viel niedriger ist als der von vergleichbaren, herkömmlichen Verfahren.
  • Der kleinvolumige Strom, der eine hohe Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, wird in eine elektrochemische Einheit geleitet. Der kleinvolumige Strom, der eine hohe Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, wird vorzugsweise erhitzt, bevor er in die elektrochemische Einheit geleitet wird, wobei die erforderliche Wärme aus dem wärmehaltigen Strom entzogen werden kann. Die erforderliche Wärme kann auch durch Verwendung einer Wärmequelle bereitgestellt werden.
  • In der elektrochemischen Einheit wird der kleinvolumige Strom, der eine hohe Konzentration an Metallsalen und/oder Metallhydroxiden enthält, in einen Strom, der ein oder mehrere Metalle enthält, und einem Strom, der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, aufgetrennt.
  • Es ist bevorzugt, einen Teil des Stromes, der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, zur Konzentrationseinheit zurückzuleiten, während ein anderer Teil zur elektrochemischen Einheit zurückgeleitet wird. Insbesondere wird nur ein kleiner Teil des Stromes zur Konzentrationseinheit zurückgeleitet, während der größere Teil besagten Stroms zur elektrochemischen Einheit zurückgeleitet wird. Gemäß der Erfindung ist es im allgemeinen nicht erforderlich, den eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthaltenden Strom, der zur elektrochemischen Einheit zurückgeleitet wird, zu erhitzen. Falls es erforderlich sein sollte, besagten Strom zu erhitzen, wird dies jedoch natürlich möglich sein, zum Beispiel durch Mischen besagten Stroms mit dem kleinvolumigen Strom, der eine hohe Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, vor dem Erhitzen des letzteren Stromes.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung kann diskontinuierlich oder in einem kontinuierlichen Verfahren durchgeführt werden. Es ist bevorzugt, das Verfahren in einem kontinuierlichen Verfahren durchzuführen.
  • Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Wiedergewinnung von. Metallen aus einem metallhaltigen Strom, wie beansprucht in Anspruch 12, wobei diese Vorrichtung eine Lösungseinheit, eine Konzentrationseinheit und eine elektrochemische Einheit umfaßt.
  • Die Konzentrationseinheit umfaßt vorzugsweise eine Wärmeaustauscheinheit und eine Absetzeinheit. Besagte Wärmeaustauscheinheit wird vorzugsweise bereitgestellt zur Übertragung von Wärme aus der Lösung der Metallsalze und/oder Metallhydroxide, über einen wärmehaltigen Strom, in einen anderen Prozeßstrom, der erhitzt werden soll, vorzugsweise den Strom aus der Konzentrationseinheit, der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, wobei dieser Strom vorzugsweise zur Lösungseinheit zurückgeleitet wird. Es ist bevorzugt, eine Absetzeinheit zum Abtrennen von Metallen aus der Lösung bereitzustellen, die in der Wärmeaustauscheinheit heruntergekühlt worden ist, wodurch ein kleinvolumiger Strom, der eine hohe Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, und ein großvolumiger Strom, der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, gebildet werden.
  • Die Wärmeaustauscheinheit umfaßt vorzugsweise eine oder mehrere Verdampfungseinheiten zum Verdampfen des Lösungsmittels oder der Lösungsmittel, die in der Lösung vorhanden sind, und eine oder mehrere Kondensationseinheiten zum Kondensieren des (der) Dampfphasen-Lösungsmittel.
  • Gemäß der Erfindung wird die Verdampfungseinheit bei niedrigem Druck betrieben, und die Kondensationseinheit wird vorzugsweise bei hohem Druck betrieben. Die Kombination von Verdampfungseinheit und Kondensationseinheit oder die Kombinationen von verschiedenen Verdampfungseinheiten und Kondensationseinheiten arbeiten vorzugsweise nach dem sogenannten Wärmepumpenprinzip.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung. Die Bezugszeichen in der Figur bezeichnen die folgenden Komponenten:
  • 1. eine Lösungseinheit
  • 2. eine Konzentrationseinheit
  • 3. eine Wärmeaustauscheinheit
  • 4. eine Absetzeinheit
  • 5. eine elektrochemische Einheit
  • 6. eine Heizeinheit
  • 7. ein metallhaltiger Strom
  • 8. ein Strom aus Lösungsmittel(n), der (ein) Additiv(e) enthalten kann
  • 9. eine Lösung, die Metallsalze und/oder Metallhydroxide enthält
  • 10. ein Dampf und Gasstrom
  • 11. ein wärmehaltiger Strom
  • 12. ein relativ kalter, kondensierter Strom
  • 13. ein großvolumiger Strom, der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält
  • 14. ein kleinvolumiger Strom, der eine hohe Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält
  • 15. ein Strom, der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält
  • 16. ein Strom aus wiedergewonnen Metallen
  • 17. ein Strom, der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, der zur elektrochemischen Einheit zurückgeleitet wird
  • 18. einen Strom, der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhyroxiden enthält, der zur Konzentrationseinheit zurückgeleitet wird.
  • Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind insbesondere geeignet zur Wiedergewinnung von Metallen aus elektrischen und elektronischen Produkten, zum Beispiel gedruckten Schaltungen, aus galvanisiertem Strahl aus elektrischen Geräten, aus Flugasche aus Verbrennungsanlagen und Metallschmelzanlagen, aus Schlamm und Filterkuchen aus Abgas- und Abwasserbehandlungsanlagen und aus galvanisiertem Altmetall.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Kombination aus Konzentrationseinheit, Absetzeinheit und Wärmeaustauscheinheit aus einem Absetzbecken, das an der Oberseite mit einer Verdampfungseinheit, die bei niedrigem Druck arbeitet, und mit einem Dampfkompressor versehen ist. Die Wärme der Lösung von Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden wird über die Verdampfungseinheit, die bei niedrigem Druck arbeitet, und den Dampfkompressor, wobei das Lösungsmittel oder die Lösungsmittel als ein Wärmeübertragungsmedium oder als Wärmeübertragungsmedien wirken, auf den großvolumigen Strom übertragen, der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, der zur Lösungseinheit über den Überlauf des Absetzbeckens zurückgeleitet wird, bevor die Lösung von Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden zum Absetzbecken rückgeführt wird. Diese bevorzugte Ausführungsform ist schematisch in Fig. 2 dargestellt, in der (21) das Absetzbecken ist, (22) die Verdampfungseinheit ist, die bei niedrigem Druck arbeiten, (23) der Verdampfungskompressor ist, (24) die Lösung von Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden ist, (25) der kleinvolumige Strom ist, der eine hohe Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, (26) der großvolumige Strom ist, der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, (27) der wärmehaltige Strom ist und (28) der relativ kalte, kondensierte Strom ist.
  • Gemäß der Erfindung umfaßt die elektrochemische Einheit vorzugsweise eine elektrochemische Zelle. Eine herkömmliche elektrochemische Zelle umfaßt einen elektrochemischen Behälter, in dem eine Reihe von Elektroden angebracht ist, wobei besagte Elektroden, alternierend als Anoden und Kathoden wirken. Wenn Metalle mittels elektrochemischer Umwandlung wiedergewonnen werden, werden das Metall oder die Metalle auf den Kathoden abgeschieden und folglich müssen die Kathoden aus dem elektrochemischen Behälter in regelmäßigen Intervallen entnommen werden, um das Metall zu entfernen, das sich auf den Kathoden abgeschieden hat. Die elektrochemische Zelle, die in der Vorrichtung der Erfindung verwendet wird, umfaßt jedoch Elektroden, insbesondere Kathoden, von der Art, daß sie nicht mehr zur Entfernung des Metalls, das sich darauf abgeschieden hat, entnommen werden müssen. Folglich ist die elektrochemische Zelle, die in der Vorrichtung der Erfindung verwendet wird, mit einem elektrochemischen Behälter versehen, in dem wenigstens eine Elektrode angebracht ist, die um eine Welle drehbar ist, vorzugsweise eine drehbare Kathode.
  • Die Kathode kann jede Form aufweisen, die geeignet ist, zum Beispiel natürlich kreisförmig, oval oder rechtwinklig. Gemäß der Erfindung ist die Kathode vorzugsweise im wesentlichen kreisförmig.
  • Die Kathode ist mit einem Abstreifer versehen, der Metalle, die sich auf der Kathode abgeschieden haben, durch Abstreifen besagter Metalle entfernt. Der Abstreifer umfaßt ein Abstreifelement und eine Fördereinrichtung, die sich aus dem elektrochemischen Behälter herauserstreckt. Die Fördereinrichtung wirkt mit dem Abstreifelement so zusammen, daß Material, das von der drehbaren Kathode abgekratzt wird, zu einer Stelle außerhalb der elektrochemischen Zelle transportiert wird, wo es anschließend durch eine Auslaßöffnung aus dem elektrochemischen Behälter ausgetragen wird.
  • Die Fördereinrichtung ist vorzugsweise aus einem chemisch inerten und abnutzungbeständigen Material hergestellt, sie kann in einer elektrisch neutralen Weise oder in einer anodisch oder kathodisch geschützten Weise bereitgestellt werden.
  • Die Fördereinrichtung umfaßt vorzugsweise eine oder mehrere Förderschnecken oder Schneckenräder, die in einer radialen Richtung mit ihrer Mittelache in Bezug auf die Welle der Kathode ausgerichtet sind. Ein Gehäuse ist um die Förderschnecke(n) vorgesehen, wobei dieses Gehäuse zusammen mit der Oberfläche der Kathode eine Transportkammer, die abgestreift, dargestellt wird. Es wird deutlich sein, daß, wenn die Enden des Gehäuses aus einem harten Material hergestellt sind, zum Beispiel rostfreiem Stahl, besagte Enden nicht so in direkten Kontakt mit der Kathodenoberfläche kommen dürfen, daß dies zu einer Abnutzung der Kathode führen würde. Folglich sind die Enden des Gehäuses vorzugsweise aus einem flexiblen und/oder relativ weichen Material hergestellt, zum Beispiel einer Bürste oder einem Kamm, die (der) aus einem inerten Kunststoffmaterial hergestellt ist, so daß das Gehäuse, zusammen mit der Kathodenoberfläche, über besagte flexible und relativ weiche Enden in solcher Weise eine Transportkammer bildet, daß das abgekratzte Material im wesentlichen nach außen, und vorzugsweise vollständig nach außen, aus der elektrochemischen Zelle ausgetragen wird. Überdies wird es deutlich sein, daß das Gehäuse die Förderschnecke(n) außerhalb des Umfanges der Kathode vollständig umschließen muß, da abgestreiftes Material ansonsten wieder in der elektrochemischen Zelle landen wird.
  • Das Abstreifelement und die Förderschnecke können, falls notwendig, in einer elektrisch isolierten Weise vorgesehen und anodisch oder kathodisch geschützt sein. Die Schneidkante des Abstreifelementes ist vorzugsweise aus einem abnutzugsbeständigen, chemisch resistenten Material hergestellt und sie kann an die Art von Metallabscheidung angepaßt werden, die abgestreift werden soll.
  • Das Abstreifelement wird vorzugsweise von der Förderschnecke dargestellt. Der Vorteil hiervon ist, daß die Kathodenoberfläche durch die Drehbewegung der Förderschnecke abgestreift wird, während das abgestreifte Material gleichzeitig zu einer Stelle außerhalb der elektrochemischen Zelle transportiert wird.
  • Die Seite des Abstreifelementes, die in Kontakt mit dem auf der Kathode abgeschiedenen Material kommt, oder mit der Kathode als solcher, kann scharf sein oder mit Zähnen oder dergleichen versehen, in einer Weise, die es einfacher macht, das abgeschiedene Material abzustreifen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das obenbeschriebene Abstreifelement auf beiden Seiten der Kathode vorhanden, so daß das Abstreifen auf jeder Seite der Kathode stattfinden wird. Der Abstand zwischen der Schneidkante des Abstreifelementes und der Kathode ist einstellbar.
  • Die Drehung der Kathode und die Drehung des Abstreifers werden über unabhängige Antriebseinheiten bewirkt, die außerhalb der elektrochemischen Zelle vorhanden sein können, wobei die Drehung der Kathode gemäß der Erfindung vorzugsweise über eine Antriebseinheit bewirkt wird, die außerhalb der elektrochemischen Zelle vorhanden ist. Sowohl die Kathode als auch das Abstreifelement können kontinuierlich oder intermittierend mit einer Drehgeschwindigkeit und in einem Zeitintervall drehen, die nach Wunsch eingestellt werden können.
  • Der Abstreifer kann in variierenden Winkeln zur Kathodenoberfläche angeordnet werden. Gemäß der Erfindung ist die Auswahl des Winkels zwischen der Mittelachse des Abstreifers und der Senkrechten durch die Welle an der Stelle, wo die Elektrode mit der Welle verbunden ist, eine Konstruktionsangelegenheit.
  • Die Stromzufuhr zur Kathode erfolgt mittels Stromzufuhrmitteln, zum Beispiel Gleitkontakten, wie etwa Kohlebürsten, wobei besagte Stromzufuhrmittel außerhalb der elektrochemischen Zelle arbeiten, über die Welle der Kathode.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der elektrochemischen Zelle, die in der Vorrichtung der Erfindung verwendet wird, wird nunmehr detaillierter unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 erläutert werden.
  • Fig. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht und Fig. 4 ist eine schematische Längsschnittansicht der elektrochemischen Zelle.
  • Die elektrochemische Zelle ist mit einem elektrochemischen Behälter (I) versehen, in dem eine Kathode (2) und eine Anode (3) angebracht sind. Die Kathode (2) dreht sich um eine Welle (4). Die Kathode (2) ist mit einer Einrichtung (S) versehen, die die Kathode abstreift und die auch das abgestreifte Material zur einer Stelle außerhalb der elektrochemischen Zelle transportiert. Einrichtung (5) umfaßt vorzugsweise zwei Förderschnecken oder Schneckenräder (6), die jede(s) auf einer Seite der Kathode arbeiten. Ein Gehäuse (7) umgibt die Einrichtung (S), wobei dieses Gehäuse, zusammen mit der Kathodenoberfläche, eine Transportkammer bildet, wobei das Gehäuse (7) die Einrichtung (S) außerhalb des Umfanges der Kathode vollständig umschließt. Die elektrochemische Zelle ist außerdem mit einem Auslaß (8) versehen, durch den das abgestreifte Material ausgetragen werden kann.
  • Die Welle (4) der Kathode wird über eine variable Antriebseinheit angetrieben. Die Welle (4) ist überdies mit einem oder mehreren Stromzufuhrmitteln (10) versehen, zum Beispiel Gleitkontakten wie etwa Kohlebürsten.
  • Außerdem können eine oder mehrere Membranen (11) in der elektrochemischen Zelle vorhanden sein, wobei diese Membranen den Anodenraum und den Kathodenraum voneinander trennen, was zum Beispiel notwendig ist, wenn selektiver Transport von Ionen gewünscht ist. Geeignete Membranen sind zum Beispiel aus keramischen Materialien oder Kunststoffmaterialien hergestellt, zum Beispiel Perfluorsulfonat-Polymeren, Perfluorcarboxylat-Polymeren oder Kombinationen solcher Polymere, wobei Membranen aus Kunststoffmaterial mit solchen Materialien wie Polytetrafluorethylen-Gewebe verstärkt sein können.
  • Die elektrochemische Zelle ist vorzugsweise mit einem gasdichten Deckel (12) versehen, um eine kontrollierte Dampfabgabe zu ermöglichen, die Umwelt und die Arbeitsumgebung zu schützen und den Verlust von Lösungsmittel(n), Reaktionsprodukten und Wärme zu verhindern. Der Deckel kann auch mit einer oder mehreren Ventilationsöffnungen (13) versehen sein.

Claims (23)

1. Verfahren zur Wiedergewinnung von Metallen aus einem metallhaltigen Strom (7), wobei:
a. der metallhaltige Strom (7) und ein Lösungsmittel (8) einer Lösungseinheit (I) zugeführt werden, wodurch eine metallhaltige Lösung (9), die Metallsalze und/oder Metallhydroxide enthält, gebildet wird;
b. die metallhaltige Lösung (9) anschließend einer Konzentrationseinheit (2) zugeführt wird;
c. die metallhaltige Lösung (9) in der Konzentrationseinheit (2) in einen kleinvolumigen Strom (14), der eine hohe Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, und einen großvolumigen Strom (13), der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, aufgetrennt wird;
d. der kleinvolumige Strom (14), der eine hohe Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, einer elektrochemischen Einheit (5) zugeführt wird, wohingegen der großvolumige Strom (13), der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, zurückgeleitet wird, und e. der kleinvolumige Strom (14), der eine hohe Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, in besagter elektrochemischen Einheit (5) in einen Strom (16), der ein oder mehrere Metalle enthält, und einen Strom (15), der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, aufgetrennt wird, wobei besagter letzterer Strom (15) zurückgeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während Schritt c besagte Lösung (9) heruntergekühlt wird, wodurch ein wärmehaltiger Strom (11) und eine heruntergekühlte Lösung (12) gebildet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß besagter wärmehaltiger Strom (11) im wesentlichen aus dem Lösungsmittel oder den Lösungsmitteln (8) aus der Lösung (9) besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß besagter wärmehaltiger Strom (11) zu einer Wärmeaustauscheinheit (3) geleitet wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während Schritt c besagte Lösung (9) in eine Absetzeinheit (4) geleitet wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß besagter großvolumiger Strom (13), der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, zur Lösungseinheit (1) zurückgeleitet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß besagter großvolumiger Strom (13), der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, erhitzt wird (6).
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß besagter kleinvolumiger Strom (14), der eine hohe Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, erhitzt wird (6).
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß während Schritt e ein Teil (17) von besagtem Strom (15), der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, zur elektrochemischen Einheit (5) zurückgeleitet wird.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß während Schritt e ein Teil (18) von besagtem Strom (15), der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, zur Konzentrationseinheit (2) zurückgeleitet wird.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in einem kontinuierlichen Prozeß durchgeführt wird.
12. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 11, wobei die Vorrichtung umfaßt:
(a) eine Lösungseinheit (I) zum Vermischen eines metallhaltigen Stromes (7) und eines Lösungsmittels (8), so daß eine metallhaltige Lösung (9), die Metallsalze und/oder Metallhydroxide enthält, gebildet wird;
(b) eine Konzentrationseinheit (2), die mit der Lösungseinheit (1), in Richtung des Durchflusses gesehen, verbunden ist, zum Trennen der metallhaltigen Lösung (9) in einen kleinvolumigen Strom (14), der eine hohe Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, und einen großvolumigen Strom (13), der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält;
(c) eine elektrochemische Einheit (5), die mit der Konzentrationseinheit (2), in Richtung des Durchflusses gesehen, verbunden ist, zum Trennen des kleinvolumigen Stromes (14), der eine hohe Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält, in einen Strom (16), der ein oder mehrere Metalle enthält, und einen Strom (15), der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder Metallhydroxiden enthält;
(d) wobei besagte Konzentrationseinheit (2) zwischen der Lösungseinheit (I) und der elektrochemischen Einheit (5) angeordnet ist, besagte elektrochemische Einheit (5) mit einer Rückleitung zum Leiten des Stromes (18), der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder -hydroxiden enthält, zur Konzentrationseinheit (2) versehen ist und besagte Konzentrationseinheit (2) eine Rückleitung zum Leiten des Stromes (13), der eine niedrige Konzentration an Metallsalzen und/oder -hydroxiden enthält, zur Lösungseinheit (I) aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Konzentrationseinheit (2) eine Wärmeaustauscheinheit (3) und eine Absetzeinheit (4) umfaßt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Wärmeaustauscheinheit (3) eine oder mehrere Verdampfungseinheiten (22) und eine oder mehrere Kondensationseinheiten einschließt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Verdampfungseinheit (22) bei niedrigem Druck arbeitet.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Kondensationseinheit bei hohem Druck arbeitet.
17. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüchen 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß besagte elektrochemische Einheit (5) eine elektrochemische Zelle umfaßt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrochemische Zelle einen elektrochemischen Behälter (1) umfaßt, wobei wenigstens eine Elektrode (2), die um eine Welle (4) drehbar ist, in besagtem elektrochemischen Behälter (1) angebracht ist, wobei diese Elektrode (2) mit einem Abstreifer (5) versehen ist, der sich in radialer Richtung in Bezug auf besagte Welle (4) erstreckt, wobei dieser Abstreifer (5) ein Abstreifelement und eine Fördereinrichtung (6), die damit zusammenwirkt, umfaßt, wobei die Fördereinrichtung (6) sich aus dem elektrochemischen Behälter (1) herauserstreckt, wobei die Fördereinrichtung (6) das Material, das von der Elektrode (2) abgestreift worden ist, zu einer Stelle außerhalb des elektrochemischen Behälters (1) transportiert, und die wenigstens eine Förderschnecke umfaßt, deren Mittelachse sich in radialer Richtung in Bezug auf besagte Welle (4) erstreckt, sowie ein Gehäuse (7), das sich entlang der Förderschnecke erstreckt, wobei das Gehäuse zusammen mit der Oberfläche der Elektrode (2) eine Transportkammer darstellt und welches besagte Förderschnecke außerhalb des Umfanges besagter Elektrode (2) umschließt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Fördereinrichtung (6) besagtes Abstreifelement bildet.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Abstreifer (5) auf beiden Seiten der Elektrode (2) vorhanden ist.
21. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebseinheit, die für die Drehung des Abstreifelementes sorgt, unabhängig von der Drehung der Elektrode (2) arbeitet.
22. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Mittelachse besagten Abstreifers (5) und der Senkrechten durch die Welle (4) an der Stelle, an der die Elektrode (2) mit der Welle (4) verbunden ist, einstellbar ist.
23. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle mit einem gasdichten Deckel (12) versehen ist.
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