DE81640C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 40:^Hüttenwesen. . ^/

Patentirt im Deutschen Reiche vom 11. November 1894 ab.

Die elektrolytische Gewinnung des Zinks aus seinen Salzlösungen war bislang mit Schwierigkeiten verbunden, und man erhielt in der Regel nur zu Anfang der Versuche eine feste, zusammenhängende, aber äufserst dünne Metallschicht an der Elektrode, während die späteren Niederschläge meist locker und dunkel gefärbt waren, oder bei grofser Stromdichte auch wohl bleibaumähnliche, dendritische Auswüchse bildeten, in welcher Form das Metall für technische Zwecke keine Verwendung finden konnte. Durch fortgesetzte Versuche im Kleinen ist es dem Erfinder gelungen, das in Rede stehende Metall in brauchbarer, compacter Form und von einem hohen Grad der Reinheit mittels des elektrischen Stromes wie folgt darzustellen:

Eine concentrate, wässrige Zinkvitriollösung von 37 bis 38⁰ B., entsprechend 50 pCt. ZnSOi + 71?» welche keine durch metallisches Zink fällbaren Metalle enthalten darf bezw. von diesen zuvor befreit werden mufs, wird in einem mit Blei ausgekleideten, cubischen Holzgefäfs, das später auch als Zersetzungszelle dienen kann, zunächst mit Schwefelwasserstoff gründlich gesättigt, wodurch ein beträchtlicher weifser Niederschlag von Schwefelzink entsteht, welcher sich nach einiger Zeit zu Boden setzt. Sobald das Volumen dieses Niederschlages sich nicht mehr merklich verändert und etwa Y₄ bis Y₃ vom Rauminhalte des Behälters einnimmt, hebert man die über demselben befindliche saure Lauge ab und neutralisirt sie später auf bekannte Weise mit zinkoxydhaltigen Nebenproducten aus dem Schmelzhüttenprocefs, wie zinkische Ofenansätze (Ofengalmei) oder Flugstaub. Hierbei ist nicht aufser Acht zu lassen, dafs schädliche Bestandtheile von der Lauge aufgenommen werden können, welche vor dem Gebrauch durch Zink wieder zu entfernen sind; denn von der Reinheit der Zinksulfatlauge ist auch die Reinheit des elektrolytischen Productes abhängig. Geringe Mengen von Eisen-, Mangan-, Nickel- und Kobaltvitriol wirken jedoch bei der Elektrolyse nicht nachtheilig und sind ohne Einfiufs auf die Qualität des Zinks.

Auf den Schwefelzinkniederschlag in der Zelle bringt man nun neutrale Zinkvitriollösung von obiger Concentration, welche immer in genügender Menge vorhanden sein mufs, und vertheilt den Niederschlag durch Umrühren gleichmäfsig in der Flüssigkeit. Alsdann hängt man in das so vorbereitete Bad die aus gewalztem Raffinatblei zugeschnittenen Elektroden. Dieselben sind mit schmalen, bandförmigen Bleistreifen versehen, um sie mit der Stromleitung in Contact bringen zu können. Die Anoden sind aus, stärkerem, etwa 4 mm dickem Blei hergestellt und mit dem positiven Pol der Dynamomaschine leitend verbunden; ihre Entfernung von einander beträgt 10 cm. In den Zwischenräumen, möglichst gleich weit von jeder Anode entfernt, hängen die aus schwächerem Blei hergestellten, mit dem negativen Pol der Maschine in Contact gebrachten Kathoden, deren Ränder vor dem Einhängen zweckmäfsig mit Asphaltlack bestrichen sind, um den Zinkniederschlag, nachdem derselbe eine Stärke von 1 bis 1,5 mm erreicht hat, bequemer abnehmen zu können. Später werden die Bleikathoden durch die elektrolytischen, an den Rändern gleichmäfsig beschnittenen Zinkniederschläge ersetzt.

Während der Elektrolyse mufs der Niederschlag im Bade bisweilen. aufgewirbelt werden, was im Grofsbetriebe wohl am besten durch Circulation der Lauge zu erreichen ist; denn ;

die gute Beschaffenheit der Zinkausscheidungen wird vorzugsweise bedingt von dem im Elektrolyt suspendirten Schwefelzink.

Die Anoden werden bei diesem Procefs allmälig an der Oberfläche in Bleisuperoxyd verwandelt, welches von selbst abblättern würde, wenn man es nicht vorzieht, sie von Zeit zu Zeit aus dem Bade zu nehmen, mit Wasser abzuspülen und von der dunklen lockeren Oxydschicht zu befreien, eventuell sie durch neue Bleiplatten zu ersetzen.

Wie bereits erwähnt, ist das in der Lauge fein vertheilte Schwefelzink von wesentlichem Einflufs auf die Beschaffenheit des ausgeschiedenen Metalls und bewirkt, dafs sich dasselbe in tadelloser, fester Form niederschlägt; es verhindert jedoch nicht, dafs während des elektrolytischen Processes der Gehalt des Bades an freier Schwefelsäure beständig zunimmt, bis schliefslich eine Grenze erreicht ist, bei welcher kein Zink mehr ausgeschieden wird, weil durch den in der Zelle auftretenden Polarisationsstrom die Wirkung des Hauptstromes geschwächt wird. Dieser Punkt trat ein, als das Bad im Liter 55 bis 56 g freie Säure [H₂SO^ enthielt, und zwar bei einer Stromdichte von 108,5 Ampere pro Quadratmeter Kathodenfläche. Bevor diese äufserste Grenze jedoch erreicht ist, nimmt man sämmfliche Kathoden aus dem Bade und bringt sie unter Wasser, um sie von der Lauge und anhängendem Schwefelzink zu reinigen.

Die saure Lauge läfst man zum Absetzen des Niederschlages in ein Klärbassin fliefsen, beschickt die Zelle wieder mit neutraler Zinksulfatlösung und Schvvefelzink und läfst bei eingehängten Elektroden den Strom aufs Neue wirken.

Nach und nach erleidet auch das Schwefelzink im Bade und zwar infolge der Einwirkung der frei gewordenen Säure eine Zersetzung, ohne dafs dabei jedoch nennenswerthe Mengen von Schwefelwasserstoff in die Luft entweichen, welche die Gesundheit der Arbeiter schädigen könnten. Der Niederschlag verändert zunächst seine physikalischen Eigenschaften, er nimmt eine gelbliche Färbung an, wird dichter und schwerer und setzt sich infolge dessen auch rascher zu Boden. Bei fortgesetzter Elektrolyse wird schliefslich alles Schwefelzink verbraucht unter Zurücklassung einer schmutzig gelb gefärbten Schicht von Schwefel auf der Oberfläche des Bades.

Das Auftreten des Schwefels erklärt sich aus dem Umstände, dafs bei der Elektrolyse mit unlöslichen Anoden an diesen stets activer (ozonisirter) Sauerstoff auftritt, welcher zum Theil das Blei der Anode oberflächlich in Superoxyd verwandelt, zum Theil auf den aus der Zersetzung des Schwefelzinks hervorgehenden Schwefelwasserstoff wirkt und Schwefel abscheidet.

Man mufs daher dem Bade von Zeit zu Zeit frisches Schwefelzink zusetzen oder kann auch den elektrischen Strom auf die anfangs schwach saure Zinkvitriollösung nur so lange wirken lassen, als der Widerstandsfähigkeit des Schwefelzinks gegenüber der in der Lauge frei werdenden Säure entspricht. Für diese ergiebt sich ein Anhaltspunkt bei der Darstellung des Niederschlages durch Einleiten von Schwefelwasserstoff in eine 5oproc. Zinksulfatlösung. Die Fällung hört auf, wenn in der abfiltrirten Flüssigkeit circa 18 g freie Säure im Liter enthalten sind; dieselben entsprechen aber rund 12 g Zink, mithin wird ■ man aus 1 cbm neutraler, mit Schwefelzink gemengter Lauge dieselbe Anzahl Kilogramm Zink durch Elektrolyse gewinnen können, bevor man nöthig hat, die Lauge zu wechseln. Setzt man aber den Procefs weiter fort, so läfst sich — allerdings auf Kosten des beigemengten Schwefelzinks — aus ι cbm neutraler Lauge mindestens die dreifache Menge Metall reduciren, da nach Obigem die äufserste Grenze der Acidität erst bei 56 g im Liter erreicht ist.

Entscheidet man sich für das letztere, so ist es nöthig, immer einen genügenden Vorrath von Schwefelzink zu haben, zu dessen Darstellung man auch vortheilhaft schwächere Laugen verwenden kann, wie solche durch Nachlaugung zinkarmer Rückstände erfolgen, nur müssen dieselben ebenfalls durch Behandlung mit metallischem Zink von etwa darin enthaltenen schädlichen Metallen der Schwefelwasserstoffgruppe zuvor gereinigt werden.

Bezüglich der Reinheit des elektrolytischen Products wird bemerkt, dafs durch die chemische Analyse aufser Spuren von anhaftendem Schwefelzink, dessen Fernhaltung durch gründliches Bürsten und Abspülen der Platten jedenfalls auch zu ermöglichen sein wird, keine fremden Bestandtheile darin nachgewiesen werden konnten, ein Umstand, welcher die Rentabilität des Verfahrens im Grofsbetriebe sicher noch erhöhen würde.

Die Stromdichte bei den Versuchen betrug, wie bereits oben bemerkt, 108,5 Ampere pro Quadratmeter.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Zink, dadurch gekennzeichnet, dafs der zweckmäfsig aus Zinksulfatlösung bestehende Elektrolyt Schwefelzink in suspendirtem Zustande enthält.