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Verfahren und Vorrichtung zum elektrolytischen Raffinieren von Eisenschrott
Es ist bereits bekannt, Metalle in der Weise elektrolytisch zu raffinieren, daß
das unreine Metall bei der Elektrolyse als Anode verwendet wird und dabei in Lösung
geht, während das raffinierte Metall sich auf eine Kathode desselben oder eines
anderen Metalls niederschlägt. Es ist auch bereits bekannt, auf diese Weise Eisen
zu raffinieren und dadurch aus Schrott oder einem anderen Eisengut niedrigeren Wertes
Eisen höherer Reinheit bzw. Qualität zu gewinnen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrolytischen
Raffinieren von Eisenschrott; wodurch stückiger Schrott, z. B. Späne, mit Vorteil
als Anodenmaterial verwendet werden kann. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung
besteht darin, daß man zur Durchführung der Elektrolyse eine Zelle verwendet, die
durch den Strom und den Elektrolyt durchlassende; vorzugsweise nichtleitende Zwischenwände
in Anoden- und Kathodenkammern aufgeteilt ist und den Eisenschrott in Form größerer
oder kleinerer Stücke, wie Späne od. dgl., derart in die Anodenkammer einbringt;
daß er mit einem in dieser Kammer befindlichen positiven Stromzuleiter der Zelle
in gute Berührung kommt, wodurch die bei der Elektrolyse erfolgende Anodenumsetzung
im wesentlichen aus einer Ausscheidung des Eisens aus dem Schrott besteht, während
der entstehende Schlamm in der Anodenkammer vorzugsweise zurückgehalten wird.
Wenn
man den freien Raum der Anodenkammer zum größten Teil mit Schrott füllt und während
der Elektrolyse dafür Sorge trägt, daß der Stromzuleiter in guter Berührung mit
dem Schrott bleibt, kann man beim Vorgehen nach der Erfindung ohne Schwierigkeit
erreichen, daß der Stromübergang an den Anolyt zum überwiegenden Teil (9o bis 95%)
durch den Schrott und nur zum geringen Teil (5 bis io°la) durch den Stromzuleiter
vermittelt wird. Die Anodenumsetzung besteht daher hauptsächlich aus einer Ausscheidung
des Eisens aus dem Schrott.
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Empfehlenswert ist es, als positiven Stromzuleiter Eisenschrott in
Form von Stangen oder Platten zu verwenden. Es versteht sich, daß man auch hierzu
Stücke anderen Eisens niedrigerer Qualität als das gewöhnlich als Schrott bezeichnete
verwenden kann. Bei der Elektrolyse löst sich zwar eine Eisenelektrode allmählich
auf, aber da nur ein geringfügiger Teil des Stromes durch diese Elektrode vermittelt
wird, erfolgt die Auflösung sehr langsam. Im übrigen ist es ja für das elektrolytische
Raffinieren an sich belanglos, ob dem Elektrolyt Eisen aus dem Schrott oder aus
dem vorhandenen Stromzuleiter zugeführt wird. Andererseits ist es von großer wirtschaftlicher
Bedeutung, daß der zugeführte Schrott das hauptsächliche Ausgangsmaterial für die
Durchführung des Raffinierens bildet.
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Man kann aber auch Graphit oder ein anderes Material, das sich bei
dem elektrolytischen Prozeß praktisch indifferent verhält, als Werkstoff für den
positiven Stromzuleiter wählen. Ein derartiger Stromzuleiter wird einem sehr kleinem
elektrolytischen Angriff ausgesetzt, und zwar wegen des obenerwähnten Umstandes,
daß nur ein geringer Teil des Stromes unmittelbar vom Stromzuleiter zum Anolyt fließt.
Bei Verwendung einer Graphitelektrode besteht die Anodenumsetzung bei dieser Elektrode
hauptsächlich aus einem Aufoxydieren der zweiwertigen Eisenionen zu dreiwertigen.
Die dabei gebildeten Ferrisalze werden dann ihrerseits unter dem Einfluß des vorhandenen
metallischen Eisens in Ferrosalze reduziert: Die negative Elektrode kann aus Eisen
oder einem anderen Metall bestehen, dessen Oberfläche zweckmäßig nach bekannten
Verfahren behandelt wird, so daß das ausgefällte Elektrolytei.sen leicht von der
Unterlage entfernt werden kann.
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Die Zwischenwände zwischen den Anodenr und Kathodenkammern können
aus Gewebe, wie z. B. aus Baumwolle, Leinen oder Jute bestehen. Dieses Gewebe kann
ziemlich grobmaschig sein, da es nicht als Diaphragma im eigentfichenSi.nne, sondern
nur dazu dienen soll, den Schrott und vorzugsweise auch den davon herrührenden Schlamm
in der Anodenkammer zurückzuhalten. Die Zwischenwände verursachen daher nur einen
sehr geringen Spannungsverlust. Selbstverständlich ist der in der Anodenkammer sich
sammelnde Schlamm von Zeit zu Zeit zu entfernen. Dies kann beispielsweise derart
erfolgen, daß man zunächst den Elektrolyt aus der Zelle abfließen läßt und dann
den Schlamm , durch eine Öffnung im Boden der Anodenkammer wegspült.
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Wenn man die Elektrolyse in einer neutralen oder schwach sauren Lösung,
vorzugsweise einer Chloridlösung, und bei nicht zu hoher Temperatur durchführt,
z. B. zwecks Herstellung eines zusammenhängenden, leicht mahlbaren Niederschlages,
kann man mit Vorteil Holz als Baustoff zur Aufteilung der Zelle in getrennte Anoden-
und Kathodenkammern verwenden. Beispielsweise kann man die Aufteilung in der Weise
durchführen, daß man in die Zelle Holzkästen einsetzt, die oben offen sind und an
zwei ihrer Seiten Wände aus Gewebe od. dgl. aufweisen, die durch Holzrippen od.
dgl. abgestützt sein können. Anstatt eines Gewebes aus Textilmaterial kann man auch
ein Gitter oder Gewebe aus einem edleren Metall als Eisen, z. B. Kupfer, wählen.
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Zwecks Erleichterung der Durchführung des Verfahrens empfiehlt es
sich, die Kästen auswechselbar herzustellen.
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In der Zeichnung ist ein Beispiel einer elektrolytischen Zelle zur
Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens dargestellt. Die Zeichnung läßt einen
senkrechten Schnitt eines Teiles der Zelle erkennen.
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In dem oben offenen Gefäß i, das den Elektrolytbehälte:r der Zelle
bildet, sind Kästen oder Körbe :2 eingesetzt, die beispielsweise aus Holz hergestellt
und oben sowie an zwei einander gegenüberstehenden Seiten offen sind. Die beiden
offenen Seiten sind von grobmaschigem Gewebe 3, wie oben beschrieben, bespannt.
In diesen Körben oder Kästen ist der Eisenschrott q. um einen zweckmäßig in der
Mitte des Kastens vorgesehenen positiven Stromzuleiter 5 herum angeordnet, der beispielsweise
aus einem einzigen Stück einer Eisenstange, eines Trägers od. dgl. bestehen kann.
Seitlich zu den Kästen sind Kathodenplatten oder Kathodenbleche 6 in dem Elektrolyt
eingeführt, dessen Oberfläche mit 7 bezeichnet ist. Zu bemerken ist, daB auch Zellen
anderer Ausführungen als die in der Zeichnung beispielsweise dargestellten verwendet
werden können.
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Bei - Versuchen hat es sich herausgestellt, daß man beim Arbeiten
nach dem oben beschriebenen Verfahren eine hohe Reinheit des ausgeschiedenen Eisens
und eine sehr geringe Zellenspannung beim Raffinieren erhalten kann, die nur o,6
bis o,8 Volt beträgt.
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Für die Durchführung des Verfahrens in der Praxis ist schließlich
zu bemerken, daß d?ie Anzahl der Anoden- und Kathodenkammern der Zellenbeliebig
gewählt werden kann, je nach den Anforderungen der einzelnen Fälle.