DE878279C

DE878279C - Verfahren zur Herstellung von pulverfoermigem Eisen durch Elektrolyse einer eisensulfathaltigen Loesung

Info

Publication number: DE878279C
Application number: DES22928A
Authority: DE
Inventors: Johannes Dipl-Ing Elze; Heinz Dr Phil Gruess
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1951-04-28
Filing date: 1951-04-28
Publication date: 1953-06-01

Description

Verfahren zur Herstellung von pulverförmigem Eisen durch Elektrolyse einer eisensulfathaltigen Lösung Es ist bekannt, aus eisensulfathaltigen Lösungen das Eisen elektrolytisch in Pulverform abzuscheiden. Die Feinkörnigkeit des Erzeugnisses, die dessen Wert sehr wesentlich bestimmt, ist bisher nur dadurch erreicht worden, daß das Eisensulfat möglichst ahne nennenswerte Zusätze von Leitsalzen elektrolysiert wurde. Dies bedingt eine sehr hohe Elektrolysespannung, die .das Verfahren sehr wenig wirtschaftlich macht. Nun ist versucht worden., durch Zusätze von Leitsalzen diesen Mangel zu beheben. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein Zusatz einer genügend 'hohen Leitsalzkon.zentration, z. B. von Ammonsul:fat, nur dann möglich ist, wenn die Eisen.sulfatkonzentration etwa drei- bis viermal höher als die Ammonsulfatkonzentration ist. Andererseits läßt sich aus Eisensulffatlösungen, die eine bestimmte Konzentration überschreiten, das Eisen nicht in der gewünschten Pulverform abscheiden.
Zur wirtschaftlichen elektrolytischen. Herstellung von Eisenpulver ist es daher gemäß der Erfindung zweckmäßig, dem Elektrolyt im Fließprozeß, nach Maßgabe der erfolgten Eisenabscheidung das kristallwasserhaltige Eisensulfat laufend durch Auflösung in .den umlaufenden Elektrolyt in det gewünschten Konzentration zuzuführen, Des weiteren ist es notwendig, daß dem Elektrolyt als Leitsalz das Ammonsalz nach Maßgabe der durch Diffusion, zurr Anode eintretenden Verluste laufend ergänzt wird.
Gemäß der Erfindung wird ferner der pH-Wert im Kathodenraum durch laufende Zufuhr der anodenseitig gewonnenen verdünnten Schwefelsäure auf den zur pulverförmigen Abschedung des Eisens erforderlichen Bestwert gebracht, der verhindert"daß Eisenhydroxyd an der Kathode gebildet wird und,daß sich das Diaphragma durch Abscheidung von Eisenhydroxyd verstopft.
Zur Aufrechterhaltung der optimalen Abseheidungsbedingungen ist im Fließverfahren fernerhin notwendig, @daß die aus dem Eisensulfat in der Lösung aufgenommenen Kristallwassermengen mittels eines Druckgefälles durch das Diaphragma zur Anode befördert werden.
Zur Verwirklichung der gemäß der Erfindung notwendigen strengen Einhaltung der Arbeitsbedingungen werden elektrolytische Zellen i entsprechend der Zeichnung antigeordnet, die eine konzentrische Anordnung der zentralen Kathode 2 eines sie dicht umscihließenden rohrförmigen Diaphragmas 3 und eines mantelförmigen Anodengefäßes g. aufweisen: Der Kathodenraum 5 mit einem am unteren Ende vorgesehenen Eisenpulverabscheider 6 ist mit einer Umlaufl@eiturng 7 versehen, durch die mittels einer Pumpe 8 der Katholyt durch einen Kühler g und einen Auf sättiger io gefördert wird. Es ist dies, ein offenesi Gefäß, in das Eisensulfat nach Maßgabe des ständigen Verbrauches nachgefüllt wird. Um die Konzentration, des Eisensulfats unabhängig von äußeren Bedingungen. konstant zuhalten, strömt der Katholyt durch einen, Nebenschluß ii zum Sättiger i o,. Der Durch fluß durch diesen Nebenschluß wird mittels eines Ventils iz derart geregelt, daß der in das ElektrolyGegefäß eintretende Katholyt die vorgesehene Eisenkonzentration aufweist. Durch eine Leitfähigkeitsmessung mittels der Elektroden 13 und 1q. in, ,den beiden Teilströmen läßt sich. die Einstellung des Regelrventils 12 in dem gewünschten Sinne durchführen. Durch. unterschiedliche Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsstandes im Anoden- und Kathodenraum läßt sich der Transport des bei der Elektrolyse anfallenden Wassers in den Anodenrauen durchführen. Die auf diese Weise anodisch erzeugte verdünnte Schwefelsäure fließt in einen Reaktionsturm 15, in .dem es mit ammoniakhaltigem Koksofengas zur Reaktion gebracht wird. Das Koksofengas wird vorher in einem Teerabscheider 16 von Teer befreit und in einem Rekuperatör 17 auf mindestens 2oo°' wiedererwärmt. Auf diese Weise wird die gebildete verdünnte Ammonsulfatlösung durch Verdampfen des Wassers so weit konzentriert, daß nach einer Kühlung im Kühler i 8 das Ammonsulfat auskristallisiert. Die Mutterlauge wird - dem Reaktionsturm 15 wieder zugeführt. Von diesem Kreislauf des Ammonsulfats wird ein-Teil über Leitung ig, abgezweigt, der dem umlaufenden Katholyt wieder zugeführt wird zwecks Ergänzung der durch Diffusion zur Anode eintretenden Verluste an dem als Leitsalz dienenden, Ammonsulfat. Die Menge des laufend zugeführten Ammonsulfats, wird mittels eines Leitfähigkeitsmessers (Elektroden) z3, der ein Ventil 2o in der Zuführungsleitung steuert, auf den Sollwert geregelt. Zur Aufrechterhaltung des günstigsten pH-Wertes wird ein Teil des Anolyts mittels einer Pumpe 21, gesteuert durch ein Ventil 22, in den Kathodenrauen gefördert. Ein pg-Meßbgerät 23. im Kathodenrauen, übernimmt die Steuerung des Ventils 22. Zweckmäßig wird das wasserdampfhaltige Koksofengas in einem Reingastrockner 2q. getrocknet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung vorn pulverförmigem Eisen durch Elektrolyse einer eisensulfathaltigen Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösung im Fließprozeß nach. Maßgabe der Eisenabscheidung kristallwasserhaltiges Eisensulfat durch Auflösung im umlaufenden Katholyt zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß: dem Katholyt als Leitsalz ein Ammonsalz nach Maßgabe der -durch Diffusion zur Anode eintretenden Verluste laufend zugeführt wird. 3: Verfahren nach Anspruch i und 2', dadurch gekennzeichnet, daß die Eisensulfatkonzentration an der Kathode zwischen io und i,5% und die Ammonsulfatkonzentration zwischen 3 und 5% gehalten wird. q.. Verfahren nach Anspruch i bis 3,, dadurch gekennzeichnet, daß der p11-Wert an der Kathode durch Zufuhr von anodenseitig gewonnener verdünnter Schwefelsäure laufend auf mindestens 6 erniedrigt wird. 5. Verfahren nach Anspruch i bis q., dadurch ,gekennzeichnet, daß die aus dem Eisensulfat in die Lösung -aufgenommenen Kristallwassermengen mittels eines Druckgefälles durch ein Diaphragma zur Anode vorzugsweise durch Niveauregelungen gepumpt werden. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeidhnet, daß mittels einer Leitfä`higkeits-,differenzmessung vor und hinter dem mit kristallisiertem Eisensulfat gefüllten Sätti.ger und durch einen Nebenschlu3 zum Sättiger die Eisensulfatkonzentration ard Eintritt in den Kathodenraum auf einen konstanten Wert geregelt wird. 7. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, .daß durch eine I.eitfähigkeitsmessung im umlaufenden Katholyt beim Austritt aus dem Kathodenraum .die Zuspeisung eines Ammonsulfatstromes auf einen konstanten Ammonsulfatglehalt geregelt wird. B. Verfahren, nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, @daß durch eine pH-Wertregelun,g der Zulauf von verdünnter Schwefelsäure am Eintritt des Katholyts in den Kathodenraum gesteuert wird. 9. Verfahren nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die anodenseitig anfallende verdünnte Schwefelsäure mit heißem ammonialchaltigem Koksofengas in Stoff- und Wärmeaustausch gebracht wird und -die dadurch entstehende und eingedampfte ammonsulfathaltige Lösung im Umlaufverfahren zur Kristallisation des Salzes gebracht wird bei Zuführung der Mutterlauge zu der anodisch anfallenden verdünnten Säure, io. Verfahren nach Anspruch i bis g, dadurch aelcennzeichnet, daß die Stromdichte des Elektrolyseprozesses selbsttätig@demAmmoniak-Behalt und der Menge des Koksofengases angepaßt wird. ii. Verfahren nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß die als Leitsalz dem Katholyt zugeführte Ammonsulfatlösung aus der Umlaufmenge des Koksgassättigers abgezweigt wird.