DE812722C

DE812722C - Verfahren zur elektrolytischen Raffination von Zink

Info

Publication number: DE812722C
Application number: DEP19778D
Authority: DE
Inventors: Sherwin Pope Lowe
Original assignee: Hudson Bay Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Hudson Bay Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 1948-10-28
Filing date: 1948-10-28
Publication date: 1951-09-03

Description

Verfahren zur elektrolytischen Raffination von Zink Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolytischen Raffination von Zink, und zwar insbesondere von elektrolytisch gewonnenem Zink zur Erzielung eines hohen Reinheitsgrades des Zinks.
Zink von besonders hohem Reinheitsgrad ist auf einer Anzahl von Anwendungsgebieten von großer Wichtigkeit, insbesondere bei der Herstellung von Zinkspritzgußgegenständen. Je reiner das verwendete Zink ist, insbesondere hinsichtlich seines Bleigehaltes, desto besser sind die Gußstücke. Als Beispiel für die hohen Anforderungen an den Reinheitsgrad von Zink soll erwähnt werden, daß für hochwertige Zinkspritzgußteile ein Zink in folgender Zusammensetzung verwendet wird: Zink 99,99°/o min., Blei 0,003°,/o max., Kadmium 0,003°/o max.
Gesamte Verunreinigungen einschließlich Blei und Kadmium o,oi% max. Andere Verunreinigungen als Blei, Kadmium, Eisen und Kupfer nur in Spuren. Wenn Zink elektrolytisch raffiniert wird, wobei Zinksulfatlösung als Elektrolyt und eine Anode aus ziemlich unreinem Zink verwendet wird, weist das raffinierte Zink einen beträchtlich niedrigeren Gehalt an Verunreinigungen, insbesondere von Blei auf, aber es ist noch nicht von wirklich hohem Reinheitsgrad. Die Schwierigkeit besteht darin, daß, wenn ein Versuch zur weiteren elektrolytischen Raffinierung dieses Zinks gemacht wird, ein sehr geringer Nutzeffekt erzielt wird, weil, je reiner das Zink in den Anoden wird, die Raffinierungswirkung sich immer mehr verringert. Daher ist es durch bekannte Verfahren unmöglich, ein Zink von wirklich hoher Reinheit allein durch elektrolytische Verfahren zu gewinnen.
Erfindungsgemäß werden diese Nachteile vermieden und Zink von außerordentlich hohem Reinheitsgrad durch ein Verfahren gewonnen, dessen wesentliches Merkmal darin besteht, daß Kresol und Kienöl einem Zinksulfatelektrolyt zugesetzt werden, der in einem Zustand einer im wesentlichen im Gleichgewicht befindlichen Neutralität vorliegt.
Der in dieser Beschreibung und den Ansprüchen gebrauchte Begriff einer in einem Zustand eines neutralen Gleichgewichts sich befindenden Zinksulfatlösung bedeutet eine Zinksulfatlösung, die die gleiche Wasserstoffionenkonzentration aufweist wie eine, die in Berührung mit einem Überschuß von Zinkoxyd oder geröstetem Zinkerz gestanden hat, bis das Gleichgewicht sich einstellte. Der PH-Grad einer Zinksulfatlösung im Zustand des neutralen Gleichgewichts hängt von der Temperatur und der Konzentration der Lösung ab und auch von den Mengen und der Natur der Zusatzstoffe, welche sie enthält. Bei einem Konzentrationsbereich von 8o bis 150 g Zink je Liter der Lösung liegt der pH-Wert bei neutralem Gleichgewicht zwischen 5,1 und 5,5, bestimmt durch die Glaselektrode. Der verwendete Zinksulfatelektrolyt braucht nicht im Zustand eines genauen neutralen Gleichgewichts zu sein, sondern muß im wesentlichen sich in diesem Zustand befinden, d. h. also sein PH-Grad, bestimmt mittels der Glaselektrode, soll nicht mehr als 0,2 von seinem PH-Grad bei neutralem Gleichgewicht unter den gleichen Bedingungen von Temperatur, Konzentration usw. abweichen. Je näher er dem Zustand des genauen neutralen Gleichgewichts ist, um so besser ist es. Um eine glatte, zusammenhängende Platte zu erzielen, sollte der Elektrolyt ungefähr 9o g oder mehr an Zink im Liter enthalten.
Die Konzentration des Kresols und des Kienöls (Terpentinöls) im Elektrolyt kann innerhalb ziemlich weiter Grenzen sich ändern, aber sollte nicht höher gehen als die Menge, die sich in der Lösung auflöst, da überschüssiges Kresol dazu neigt, das abge3chiel'e :e Zink zu verbrennen, während überschüssiges Terpentinöl die Wirksamkeit des Stromes verringert. Die Menge der verwendeten Reagenzien wird in der Praxis einerseits durch ihre Kosten und andererseits durch die gewünschte Reinheit und die Qualität der Platte bedingt. Eine anfängliche Konzentration von 0,2 bis i g Kresol und 0,i5 bis 0,3 g Kienöl auf den Liter Elektrolytflüssigkeit erwies sich als zweckmäßig mit anschließenden Zugaben von etwa 2,6 kg Kresol und 1,2 kg Kienöl per Tonne abgeschiedenen Zinks. Solche späteren Zugaben können größer und kleiner als diese speziellen Mengen sein, und sie können sich je nach den Umständen zwischen ungefähr o,9 bis 4,5 kg Kresol und bis zu 2,9 kg Kienöl per Tonne abgeschiedenen Zinks verändern, obgleich sie zweckmäßig nicht über annähernd 3,6 kg Kresol und 2,3 kg Kienöl per Tonre abgeschiedenen Zinks gewählt werden.
Eine typische Analyse des Elektrolyts ist in Gramm je Liter folgende: Zink i06,7, Kresol i,o, Kienöl 0,17, Kupfer 0,00070, Kadmium o,ooo22, Blei o,ooo43, Kobalt 0,0002o, neben anderen Elementen, die gewöhnlich in elektrolytischen Zinklösungen der Praxis gefunden werden.
Das Verfahren ,wird zweckmäßig mit verhältnismäßig niedriger Stromdichte von nicht über ungefähr 0,o27 Amp. je cm2 der Kathode durchgeführt. Während der Ausführung der Raffination bildet sich häufig ein Film oder Schlamm auf der Anode, der dann von letzterer auf den Boden der Zelle herabfällt. Dieser Schlamm darf die Kathode nicht berühren, da er verhältnismäßig hohe Anteile der Unreinlichkeiten enthält, von denen das Zink gerade befreit werden soll. Der Elektrolyt wird entsprechend im wesentlichen in Ruhe gehalten. Es ist nur eine Zirkulation gestattet, die ausreicht, um eine völlige Durchmischung aller seiner Bestandteile sicherzustellen.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielten Ergebnisse werden durch die folgende typische Analyse veranschaulicht, in der die erste Spalte die Werte des Zinks vor der erfindungsgemäßen Behandlung mittels Kresol und Kienöl angibt und die zweite Spalte die Zinkwerte nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Vor der Behandlung Nach der Behandlung

Blei ..... 0,00210/, 0,000200/,

Kupfer . . o,ooi5 0/a o,00023

Kadmium o,ooo5 % o,ooo18 %

Eisen .... 0,00020/, Spuren

Der Verbrauch an Kresol und Kienöl bei diesem Versuch war 3,6 bzw. 2,9 kg auf die Tonne abgeschiedenen Zinks.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Zink hohen Reinheitsgrades, dadurch gekennzeichnet, daß zu einem Zinksulfatelektrolyt, der sich im wesentlichen im Zustande neutralen Gleichgewichts befindet, Kresol und Kieröl in Mengen von nicht mehr, als wie sie sich in dem Elektrolyten lösen, zugegeben werden, und daß ein elektrischer Strom von einer Zinkanode zu einer Kathode durch diesen Kresol und . Kienöl enthaltenden Elektrolyt geschickt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt im wesentlichen während des Verfahrens in Ruhe gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Stromdichte nicht über ungefähr 0,027 Amp. je cm2 der Kathode beläuft.
4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Menge des dem Elektrolyt zugegebenen Kresols zwischen o,9 bis 4,5 kg je Tonne abgeschiedenen Zinks und die Menge des zugegebenen Kienöls bis zu 2,9 kg je Tonne abgeschiedenen Zinks beläuft.
5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Elektrolot zugegebene Kresolmenge sich ungefähr auf 2,6 kg je Tonne abgeschiedenen Zinks und die zugegebene Menge Kienöls sich ungefähr auf 1,2 kg je Tonre abgeschiedenen Zinks beläuft.