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Verfahren zur Abscheidung von Nickel aus kobalthaltigen Lösungen Die
Erfindung bezieht sich auf die Abscheidung von Nickel aus kobalthaltigen Lösungen.
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Gemäß der Erfindung wird eine Kobalt und Nickel enthaltende Lösung
der Elektrolyse mit einer Quecksilberkathode unterworfen.
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Wenn andere Metalle, wie Kupfer, Kadmium, Zink, zugegen sind, die
ein Kathodenpotential haben, das unter Betriebsbedingungen, das heißt gegenüber
der Quecksilberkathode niedriger ist a1; das von Kobalt, werden auch diese 3letalle
vorzugsweise abgelagert, wobei sie eine gewisse Menge Kobalt mit sich führen, die
entsprechend dem anfänglichen Verhältnis von Kobalt zu Nickel sowie den angeführten
anderen in der Lösung vorhandenen Metallen schwankt. Vorzugsweise wird die Elektrolyse
unter Einhaltung eines bestimmten Kathodenpotentials und bestimmter Kathodenstromdichte
ausgeführt. Je niedriger die Konzentration von Nickel und der anderen Metalle in
der Kobaltlösung ist, um so niedriger ist die für die Elektrolyse angewendete Stromdichte
einzustellen.
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Die Elektrolyse kann mit Vorteil in Stufen ausgeführt werden, wobei
die Stromdichte für jede Stufe der Konzentration, in der Nickel und andere Metalle
mit niedrigem Kathodenpotential als dem von Kobalt in der Lösung vorliegen, angepaßt
wird. Je niedriger diese Konzentration ist, um so geringer ist auch die erforderliche
Stromdichte.
Die Kathode kann aus einer Quecksilberschicht bestehen,
die am Boden der elektrolytischen Zelle angeordnet ist. Es ist auch möglich, eine
Einrichtung zur Vergrößerung der Kathodenoberfläche pro Gewichtseinheit des Quecksilbers
zu verwenden, z. B. drehbare Scheiben, die teilweise in dem flüssigen Quecksilber
eingetaucht sind. Das Quecksilber, das die abgeschiedenen Metalle enthält, kann
während der Elektrolyse abgezogen und durch frisches Quecksilber ersetzt werden.
Dieser Vorgang kann fortlaufend oder in zeitlichen Abständen vorgenommen werden.
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Die der Abscheidung zu unterwerfende Lösung ist vorzugsweise, aber
nicht notwendigerweise von hoher Konzentration, z. B. 50 g Metall pro Liter,,und
enthält Kobalt, Nickel und die anderen obenerwähnten Metalle in Gestalt löslicher
Salze, z. B. als Sulfate, deren Anion keine schädlichen Sekundärreaktionen auslöst.
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Die Anwesenheit der Kationen, die zur Reaktion mit metallhaltigem
Quecksilber in der Lage sind, wird vorzugsweise vermieden.
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Der Elektrolyt und das Quecksilber werden vorzugsweise in Bewegung
gehalten.
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Bei niedrigen Verhältnissen von Nickel sowie anderen Metallen in bezug
auf Kobalt wird die Temperatur vorzugsweise über 5o° C gehalten.
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Die zu behandelnde Lösung wird vorzugsweise sauer gehalten, ihre Azidität
kann in weiten Grenzen schwanken.
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Es kann entweder eine unlösliche Anode, z. B. eine Blei- oder Graphitanode,
oder eine lösliche Anode, die Kobalt und gegebenenfalls auch Nickel und / oder andere
Metalle enthält, verwendet werden. Im letzten Fall kann es notwendig sein, den Anoden-
und den Kathodenraum mittels eines Diaphragmas zu trennen.
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Die Abscheidung der genannten Metalle aus der Kobaltlösung kann nach
Belieben mehr oder weniger vollständig vorgenommen werden. Mit Bezug auf Nickel
kann z. B. ein Verhältnis von Nickel zu Kobalt von 0,05 : ioo oder weniger
erreicht werden. Die Trennung der abgeschiedenen Metalle von der Quecksilberkathode
wird vorzugsweise elektrolytisch ausgeführt, indem das Quecksilber als Anode verwendet
wird und wodurch Quecksilber regeneriert wird.
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Die Abscheidung von Nickel, Kobalt und der anderen Metalle kann auch
durch Regelung des Anodenpotentials selektiv durchgeführt werden. Es ist möglich,
nacheinander Nickel mit geringen mitüberführten Kobaltmengen und dann das verbleibende
Kobalt ohne Wiederabscheidung von Metallen an der Kathode abzuscheiden, wenn Bedingungen,
die für eine Erniedrigung des Abscheidungspotentials von Wasserstoff günstig sind,
aufrechterhalten werden, d. h. indem die Entwicklung von Wasserstoff erleichtert
wird, z. B. durch die Anwendung einer Kupferkathode, die elektrolytisch so verkupfert
wurde, daß sie eine rauhe Oberfläche hat.
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Die Amalgamanode kann am Boden der elektrolytischen Zelle angeordnet
werden. Es ist aber auch möglich, irgendeine Einrichtung zu verwenden, die die Anodenoberfläche
vergrößert, z. B. rotierende Scheiben, die indem flüssigen Quecksilber eingetaucht
sind. Das von den abgeschiedenen Metallen befreite Quecksilber kann abgezogen und
durch zu behandelndes Amalgam ersetzt werden, welcher Vorgang in kontinuierlicher
oder intermittierender Weise erfolgen kann.
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Die Abscheidung der verschiedenen Metalle aus dem Amalgam kann aber
auch so erfolgen, daß das Amalgam durch eine Reihe von Zellen geleitet wird,.deren
jede mit einem bestimmten Anodenpotential und mit bestimmter Stromdichte an der
Anode entsprechend den Abscheidungsbedingungen für das vorliegende Metall betrieben
wird.
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Der Elektrolyt und die obere Schicht des Amalgams werden in Bewegung
gehalten.
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Die Temperatur wird vorzugsweise auf mehr als 75'C eingestellt. Als
Elektrolyt für eine saure Lösung wird N-Schwefelsäure vorgeschlagen. Beispiele i.
Eine o,6 g Ni und 30 g Co als Sulfat im Liter enthaltende Lösung, für die
ein Verhältnis von Ni zu Co von 2 : ioo gegeben ist, wird mit einem PH - 3 mit einer
Quecksilberkathode und mit einer silberhaltigen Bleianode (5°/o Ag) elektrolytisch
gespalten. Der Elektrolyt wird auf 65° C gehalten und kontinuierlich gerührt, ebenso
wie das kathodische Quecksilber. Die Kathodenstromdichte wird auf 27 Amp. pro Quadratmeter
gehalten, und das Verhältnis von Ni zu Co in der Lösung wird auf o,2 : ioo erniedrigt.
Dann wird die Elektrolyse mit dergleichen Stromdichte fortgeführt, bis ein Verhältnis
von Ni zu Co von o,o2 : ioo in der Lösung erreicht ist.
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Die mit dem Ni zusammen abgeschiedene Co-Menge entspricht 3 Teile
Co auf i Teil Ni, sobald das Verhältnis von Ni zu Co auf 0,2 : ioo herabgedrückt
ist, und 6,5 Teile Co auf i Teil Ni, sobald das Verhältnis Ni zu Co von 2 : ioo
auf 0,02 : ioo herabgesetzt ist.
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2. Die Gewinnung von Ni und Co aus einem Amalgam, das o,ii°/o Ni und
o,o9°/o Co enthält, wird elektrolytisch bei 75° C unter kontinuierlichem Rühren
durchgeführt, wobei das Amalgam als Anode und N-Schwefelsäurelösung als Elektrolyt
dient. Die Anodenstromdichte wird auf 12,5 Amp. pro Quadratmeter während der ersten
Elektrolysestufe eingestellt, in deren Verlauf der größere Teil des Ni mit nur 2
Teilen Co auf ioo Teile Ni ausgeschieden wird. Nach der Entfernung der erhältenen
Ni-Lösung und der Entfernung des Elektrolyts wird das Co. praktisch Ni-frei abgeschieden
unter Anwendung einer auf 45 Amp. pro Quadratmeter erhöhten Anodenstromdichte.