Herstellung von Zinkamalgam Es ist bekannt, daß man auf elektrolytischem
Wege aus Zinksalzlösungen Zinkamalgameherstellenkann. Meist sindhierfür ruhende
Quecksilberkathoden verwendet worden, die in Form eines Sumpfes den Boden der Elektrolysezellen
bedecken und von Zeit zu Zeit abgelassen werden, wenn sie eine entsprechende Menge
Zink aufgenommen haben. Diese Arbeitsweise hat den Nachteil der Diskontinuität.
Man hat darum auch versucht, das Amalgam kontinuierlich; also mit fließenden Kathoden
herzustellen; zu diesem Zweck sind senkrechte Eisenbleche vorgeschlagen worden,
an welchen das kreislaufgeführte Kathodenquecksilber in Form eines zusammenhängenden
Films herabläuft. Auch steilwinkelig aufgestellte Platten, welche mit Führungsrinnen
versehen waren und vom Kathodenquecksilber überrieselt wurden, kamen zur Verwendung.
Man hat auch senkrechte oder schräge Metallplatten vorgeschlagen, die vor der Inbetriebnahme
amalgamiert werden; sie werden vom Kathodenquecksilber in zusammenhängender Schicht
überrieselt. Die mit solchen Kathoden hergestellten Amalgame sind häufig unrein;
es sind beträchtliche Energien aufzubringen, da die Stromausbeuten tief liegen,
besonders in korrodierenden Elektrolyten.Manufacture of zinc amalgam It is known that electrolytic
Ways to produce zinc amalgams from zinc salt solutions. Usually dormant for this purpose
Mercury cathodes have been used, the bottom of the electrolytic cells in the form of a sump
cover and drain from time to time if they have an appropriate amount
Ingested zinc. This way of working has the disadvantage of discontinuity.
It has therefore also been attempted to keep the amalgam continuously; so with flowing cathodes
to manufacture; vertical iron sheets have been proposed for this purpose,
on which the circulating cathode mercury in the form of a coherent
Film comes down. Also steep-angled plates, which with guide troughs
were provided and were trickled over by the cathode mercury, were used.
Vertical or inclined metal plates have also been proposed to be placed before commissioning
be amalgamated; they are made of the cathode mercury in a coherent layer
trickled over. The amalgams produced with such cathodes are often impure;
Considerable energies have to be raised, as the current yields are low,
especially in corrosive electrolytes.
Demgegenüber wurde nun gefunden, daß man dann ausgezeichnete Stromausbeuten
und besonders reine Zinkamalgame erhält, wenn man Quecksilberkathoden benutit, deren
dem Elektrolyten zugewendete Oberfläche bei sich kontinuierlich erneuernder Elektrodensubstanz
in sich nicht oder nur möglichst langsam bewegt wird. Dabei ist es gleichgültig,
ob die Kathodenoberfläche als Ganzes relativ zur Zelle oder zum Elektrolyten bewegt
wird,
auch die Bewegungen des Elektrolyten selbst sind ohne Einfluß.
Derartige Kathoden lassen sich auf den verschiedensten Wegen erhalten, beispielsweise
mit Zellen, die einen tiefen Amalgamsumpf besitzen; die Zu- und Abführungen liegen
zweckmäßig unterhalb der Amalgarnoberfläche, und es wird nur so viel Quecksilber
bztv. Amalgam zugespeist und wieder abgenommen, daß sich zwar die Substanz der Kathode
stetig erneuert, die Kathodenoberfläche aber nicht oder zumindest kaum bemerkbar
bewegt wird. Es ist weiter zweckmäßig, quer zu der Richtung, in der das Amalgam
den Sumpf passiert, und in kurzen Abständen über die ganze Zelle Stege einzubauen,
die einige Millimeter unter das Amal-;am tauchen und die Oberfläche ruhig halten.In contrast, it has now been found that excellent current yields are then obtained
and particularly pure zinc amalgams are obtained if mercury cathodes are used, their
Surface facing the electrolyte with continuously renewing electrode substance
is not moved in itself or only as slowly as possible. It doesn't matter
whether the cathode surface as a whole moves relative to the cell or to the electrolyte
will,
the movements of the electrolyte itself are also without influence.
Such cathodes can be obtained in a variety of ways, for example
with cells that have a deep amalgam swamp; the supply and discharge are located
expediently below the surface of the amal yarn, and there will only be so much mercury
bztv. Amalgam added and removed again, that although the substance of the cathode
constantly renewed, but the cathode surface is not or at least barely noticeable
is moved. It is also useful transversely to the direction in which the amalgam
Passing the swamp, and building bridges over the whole cell at short intervals,
which dip a few millimeters below the Amal-; am and keep the surface calm.
Eire bevorzugte Ausführungsform der Kathoden besteht darin, daß man
auf dem völlig ebenen Boden einer ganz schwach geneigten Rinne das Kathodenquecksilber
mit nicht zu "roßer Geschwindigkeit in Form eines Films unter dem Einfluß der Schwere
unter dein Elektrolyten her strömen läßt, wobei das Amalgam durch eine Rohrleitung
oder auf eine andere geeignete Weise zum Zellenanfang zurückgeführt und dort wieder
auf sein ursprüngliches Niveau z. B. mittels einer Pumpe gehoben wird, so daß es
sich im dauernden Kreislauf befindet. Erfindungsgemäß wird die in der Zelle befindliche
Quecksilbermenge durch einen einstellbaren überlauf automatisch konstant gehalten.
Eine der Stromleistung entsprechende Menge Quecksilber wird kontinuierlich
zufließen gelassen, während eine äquivalente 1\Ieiige Amalgam gleichzeitig durch
den Überlauf aus der Zelle austritt. Derartige Zellen benötigen nur geringe Wartung
und gestatten eine sehr genaue Einstellung der für die gute Fließfähigkeit des Amalgams
wichtigen Zinkkonzentration. Es ist -jedoch technisch von größter Bedeutung, das
Kathodenquecksilber gegen die Erde und das übrige im Betriebe befindliche Amalgam
elektrisch gut zu isolieren; insbesondere das in dünnem Strahl zu- bzw. abfließende
Metall kann infolge seiner hohen Leitfähigkeit zu Kurzschlüssen Anlaß geben. Erfindungsgemäß
wird darum der Zu- bzw. Ablauf elektrisch unterbrochen durch Pilztropfer. L1berraschendcriveise
Iäßt sich so 'eine vorzügliche Isolation erreichen, ohne daß Lichtbogenbildung,
Verstzuben des Quecksilbers oder andere Störungen auftreten, insbesondere wenn man
dafür Sorge trägt, daß auch das eintretende Quecksilber einen geringen Zinkgehalt
besitzt.A preferred embodiment of the cathodes consists in that the cathode mercury is allowed to flow on the completely flat bottom of a very slightly inclined channel at not too great a speed in the form of a film under the influence of gravity under the electrolyte, the amalgam through a pipe or returned to the beginning of the cell in some other suitable way and raised there to its original level, e.g. by means of a pump, so that it is in constant circulation A quantity of mercury corresponding to the current output is allowed to flow in continuously, while an equivalent single amalgam at the same time escapes from the cell through the overflow. Such cells require little maintenance and allow very precise adjustment of the values that are important for the good flowability of the amalgam nk concentration. It is, however, of the greatest importance from a technical point of view to insulate the cathode mercury from the earth and the rest of the amalgam in the plant with good electrical properties; In particular, the metal flowing in or out in a thin stream can give rise to short circuits due to its high conductivity. According to the invention, the inflow or outflow is therefore electrically interrupted by mushroom drippers. In this way, surprisingly, excellent insulation can be achieved without arcing, mercury deterioration or other disturbances occurring, especially if care is taken that the incoming mercury also has a low zinc content.
Bei nicht zu großen Strömungsgeschwindigkeiten ist in derartigen Zellen
die Kathodenoberfläche in sich fast unbewegt; man kann den Bewegungszustand der
Filmob°rfläche beispielsweise dadurch überprüfen, daß man etwas Sand aufstreut,
wobei die vom Sand bedeckte Fläche in unveränderter oder nahezu unveränderter Gestalt
durch die ganze Rinne «andern soll. Einen solchen mit in sich unbewegter Oberfläche
fließenden Film kann man als starrfließend bezeichnen. Die bisher vorgeschlagenen
kontinuierlichen Kathoden zeigen infolge ihrer Steilheit und großen Strömungsgeschwindigkeit
stets eine turbulente Oberflächenbewegung; auch an fast horizontalen Quecksilberfilmen
tritt Turbulenz auf, wenn die Strömungsgeschwindigkeit über ein gewisses Maß gesteigert
wird oder wenn durch Vorsprünge, Unebenheiten u. dgl. eine Rührwirkung hervorgerufen
wird. Ein üLerraschend starker Abfall der Stromausbeuten, unter Umständen bis zu
50%, und eine beträchtliche Verunreinigung des Zinkamalgams aus nicht hochgereinigten
Elektrolyten ist die Folge. Durch die Einführung kontinuierlicher Amalgamkathoden
mit in sich möglichst unbewegter Oberfläche werden beträchtliche technische Fortschritte
erzielt; so müssen bei der elektrolytischen Aufarbeitung von Chlorzinklaugen mit
senkrechten oder anderweitig turbulenten Amalgamkathoden Diaphragmen zur Anwehdung
kommen, während Kathoden mit ruhiger Oberfläche ohne Diaphragma nahezu die theoretische
Stromausbeute ergeben. Zinklangen, welche beispielsweise die schwer zu entfernenden
Verunreinigungen Nickel und Kobalt enthalten, liefern an turbulent ströknenden Kathoden
Amalgame, die alles Nickel und den größten Teil des Kobalts enthalten, während beim
Arbeiten mit in sich bewegungsarmen Kathoden diese Verunreinigungen größtenteils
in der Lauge verbleiben. Beispiel i In einer waagerechten, 6 m langen und 6o cm
breiten Rinne i von rechteckigem Querschnitt, die aus gummiertem Eisen besteht und
einen völlig ebenen Boden besitzt, fließt Amalgam 2 unter dem Evifluß der Schwere
in der Richtung von 3 nach 3'. Die Rinne hat ein Gefälle von 1,8 inm;'m, die Strömungsgeschwindigkeit
beträgt io m/Minute; es bildet sich ein starr fließender Film von ungefähr 3 mm
Dicke aus. In dem durch die Eintauchwehre 3 und 3' begrenzten Raum befindet sich
eine Zinkchloridlösung q. als Elektrolyt über dem Amalgam sowie die Graphitanoden
j. Nach dem Passieren der Rinne r wird das Amalgam durch die Rücklaufleitung 6 wieder
zum Rinnenanfang zurückgeführt und durch die Pumpe 7 auf das ursprüngliche Niveau
zurückgehoben, worauf es den Kreislauf von neuem durchmacht. In der Leitung b darf
das Amalgam turbulent strömen, ohne daß dadurch ein nachteiliger Effekt auftritt.
Nach dem Einschalten des Stromes wird bei 8
über einen Pilztropfer
i o in dünnem Strahl Quecksilber zugegeben, während eine äquivaliente Menge Amalgam
durch den Überlauf 9 und ebenfalls über einen Pilztropfer io' und die anschließende
Leitung i i abfließt. Mit dieser Kathode lassen sich Stromausbeuten. von fast iooo/o
:erzielen; das Amalgam besitzt hervorragende Reinheit (Abb. i bis 3). Beispiel 2
In dem i o m langen und i m breiten Zellentrog i befindet sich ein 6 cm tiefer Amalgamsumpf
2. Der Elektrolyt q., der aus einer Zinksalzlösung besteht, bedeckt das Amalgam
innerhalb des -durch die Eintauchwehre 3 und 3' begrenzten Raumies; hier sind auch
die Anoden 5 leingebaut. Durch den Einlauf 8 strömen stetig 61iMinute Zinkamalgam
zu, die unter dem Wehr 3 in die eigentliche Zelle gelangen. Hier wird durch die
nur zum Teil gezeichneten Querleisten 12, die 5 mm unter den Amalgamspiegel tauchen,
einten Abstand von je 2o cm haben und quer durch die ganze Zelle reichen, eine praktisch
unbewegte Kathodenoberfläche ierzielt. Das aufkonzentrierte Amalgam passiert das
Wehr 3' und v erläßt die Zelle durch den Überlauf 9. Auch - diese Zelle liefert
sehr reine Amalgame mit hohen Stromausbeuten (Abb. q. und 5).When the flow velocities are not too high, such cells are present
the cathode surface in itself almost immobile; one can see the state of motion of the
Check the surface of the film, for example, by sprinkling some sand on it,
where the surface covered by the sand in unchanged or almost unchanged shape
through the whole channel. One with an inherently immobile surface
flowing film can be described as rigidly flowing. The previously proposed
continuous cathodes show due to their steepness and high flow velocity
always a turbulent surface movement; also on almost horizontal mercury films
Turbulence occurs when the flow velocity increases beyond a certain extent
or if a stirring effect is caused by projections, unevenness and the like
will. A surprisingly sharp drop in power yields, possibly up to
50%, and a considerable contamination of the zinc amalgam from not highly purified
Electrolytes are the result. By introducing continuous amalgam cathodes
With a surface that is as motionless as possible, there are considerable technical advances
achieved; so must with the electrolytic processing of zinc chloride liquor
vertical or otherwise turbulent amalgam cathode diaphragms for application
come, while cathodes with a calm surface without a diaphragm are almost the theoretical
Yield current yield. Zinc lengths, which, for example, are difficult to remove
Contaminants containing nickel and cobalt are delivered to cathodes with a turbulent flow
Amalgams, which contain all of the nickel and most of the cobalt, while the
Most of these impurities work with immobile cathodes
remain in the lye. Example i In a horizontal, 6 m long and 6o cm
wide channel i of rectangular cross-section, which consists of rubberized iron and
has a completely flat floor, Amalgam 2 flows under the Evi flow of gravity
in the direction from 3 to 3 '. The gutter has a gradient of 1.8 inches, the flow velocity
is 10 m / minute; a rigidly flowing film of approximately 3 mm is formed
Thickness from. In the space delimited by the immersion weirs 3 and 3 'is located
a zinc chloride solution q. as an electrolyte over the amalgam and the graphite anodes
j. After passing through the channel r, the amalgam is returned through the return line 6
returned to the beginning of the channel and by the pump 7 to the original level
lifted back, whereupon it goes through the cycle again. In line b is allowed
the amalgam flow in a turbulent manner without any adverse effect occurring.
After switching on the power, at 8
via a mushroom dropper
i o in a thin stream of mercury added while an equivalent amount of amalgam
through the overflow 9 and also via a mushroom dropper io 'and the subsequent
Line i i flows off. Current yields can be achieved with this cathode. of almost iooo / o
:achieve; the amalgam has excellent purity (Figs. i to 3). Example 2
In the i o m long and i m wide cell trough i there is a 6 cm deep amalgam sump
2. The electrolyte q., Which consists of a zinc salt solution, covers the amalgam
within the space delimited by the immersion weirs 3 and 3 '; are here too
the anodes 5 built in. 61minutes of zinc amalgam flow steadily through the inlet 8
to, which get under the weir 3 in the actual cell. This is where the
only partially drawn transverse strips 12, which dip 5 mm below the amalgam mirror,
Have a distance of 20 cm each and extend across the whole cell, one that is practical
unmoved cathode surface is aimed. The concentrated amalgam does that
Weir 3 'and v leave the cell through overflow 9. Also - this cell delivers
very pure amalgams with high current yields (Fig. q. and 5).