DE939955C

DE939955C - Electrolytic cell for the extraction of manganese

Info

Publication number: DE939955C
Application number: DEE8667A
Authority: DE
Inventors: Michael Carl Carosella
Original assignee: Electric Furnace Products Co Ltd
Current assignee: Linde Canada Inc
Priority date: 1953-03-05
Filing date: 1954-03-05
Publication date: 1956-03-08

Description

Elektrolytische Zelle für die Gewinnung von Mangan Die Erfindung bezieht sich auf Zellen des sog. Kammertyps für die elektrolytische Gewinnung von Mängan.Electrolytic Cell for the Extraction of Manganese The invention relates to cells of the so-called chamber type for the electrolytic production of mengan.

Mit keiner der vielen bisher bekannten Zellen ist das Problem der Aufrechterhaltung eines gleichförmigen pH-Wertes in sämtlichen Katholytkammern bei gleichzeitiger Möglichkeit der wirksamen Entfernung von Anodenschlamm befriedigend zu lösen. Beispielsweise sind bei einer der bekannten Zellen lösungsdurchlässige Beutel um die Kathoden vorgesehen. Die Beutel hängen in einer gemeinsamen Anolytkammer und werden durch gesonderte Zellenleitungen mit Katholyt gespeist. Während der Anodenschlamm von allen Anoden am Boden der Anolytkammer anfällt, wo. er leicht entfernt werden kann, zeigt der Katholyt in den verschiedenen Katholytbeuteln das Bestreben, hinsichtlich des pH-Wertes im Verlauf der Elektrolyse zu schwanken, auf Grund von örtlichen physikalischen Unterschieden; als Ergebnis treten Schwankungen in der Schichtbildung bei den verschiedenen Kathoden in der Zelle auf.With none of the many cells known to date is the problem of Maintaining a uniform pH in all catholyte chambers simultaneous possibility of effective removal of anode sludge satisfactory to solve. For example, one of the known cells is solution-permeable Bags are provided around the cathodes. The bags hang in a common anolyte chamber and are fed with catholyte through separate cell lines. During the anode sludge accumulates from all anodes at the bottom of the anolyte chamber, where. it can be easily removed can, the catholyte in the various catholyte bags shows the tendency towards The pH value fluctuates in the course of the electrolysis, due to local physical Differed; as a result, variations in film formation occur among the various Cathodes in the cell.

Der Versuch, mit diesem Problem dadurch fertig zu werden, daB man einen gemeinsamen Katholyten vorsieht, in welchen Anolytbeutel eingetaucht wurden, welche die Anoden umgeben, befriedigte aber nicht, weil der Anodenschlamm das Bestreben zeigte, sich innerhalb der Beutel aufzuhäufen, so daB periodische Ausleerungen erforderlich waren, um den Schlamm zu beseitigen, der sonst gegebenenfalls unerwünschte Formänderungen, z. B. Verdrehungen oder Verwindungen sowie regelrechte Beschädigungen, wie z. B. ein Platzen oder Reißen des Beutels, verursachen könnte.Trying to deal with this problem by provides a common catholyte in which anolyte bags have been immersed, which surround the anodes, however, did not satisfy, because the anode sludge made the effort showed to pile up within the pouches, necessitating periodic emptying were to the mud too Eliminate the otherwise undesirable Shape changes, e.g. B. twisting or twisting as well as regular damage, such as B. may cause the bag to burst or tear.

Das Ziel der Erfindung ist demgemäß auf eine .-elektrolytische Zelle zur- Gewinnung von Mangan gerichtet, aus der Anodenschlamm leicht entfernt werden kann und bei welcher der p11-Wert der verschiedenen Katholytkammern ahne weiteres einheitlich gehalten werden kann.The object of the invention is accordingly to an electrolytic cell directed to the extraction of manganese, from which anode sludge can be easily removed can and at which the p11 value of the various catholyte chambers foreshadowed further can be kept uniform.

Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf eine elektrolytische Zelle für die Gewinnung von Mangangerichtet, bei der ein Behälter vorgesehen ist, in welchem eine Mehrzahl von Anoden und Kathoden hängen und Rahmen vorgesehen sind, die lösungsdurchlässige Diaphragmen tragen, die jede Kathode umgeben, um einzelne Katholytkammern zu schaffen, deren jede von einer gemeinsamen Anolytkarnmer getrennt ist. Nach der Erfindung sind die einzelnen Katholytkammern im Behälter mit verbindenden Kanälen, Leitungen od. dgl. versehen, mittels denen der Katholyt zwischen einer gemeinsamen Katholyt-Füllkammer und jeder einzelnen Katholytkammer umlaufen kann. Die Katholyt-Füllkammer kann entweder innerhalb des--Behälters oder außerhalb angeordnet sein, wobei die Verbindung mit Hilfe von entsprechend angeordneten Leitungen bewirkt werden kann.In particular, the present invention is directed to an electrolytic Cell set up for the extraction of manganese with a container provided, in which a plurality of anodes and cathodes hang and frames are provided, the solution-permeable diaphragms that surround each cathode carry to individual ones To create catholyte chambers, each of which is separated by a common anolyte chamber is. According to the invention, the individual catholyte chambers in the container are connected with each other Channels, lines or the like. Provided, by means of which the catholyte between a common catholyte filling chamber and each individual catholyte chamber can circulate. The catholyte filling chamber can be arranged either inside the container or outside be, the connection being effected with the aid of appropriately arranged lines can be.

Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den Darstellungen sowie aus der folgenden Beschreibung zu entnehmen. Es zeigt Fig. i eine Aufrißansicht, zum Teil im Schnitt, einer elektrolytischen Zelle nach der vorliegenden Erfindung, Fig: 2 einen Endschnitt der Zelle längs der Linie 2-2 der Fig. i und Fig.3 eine vergrößerte Grundrißdarstellung, zum Teil im Schnitt, der Zelle nach der Linie 3-3 der Fig. i. Die Zelle i weist ein kastenartiges Gehäuse mit Seitenrahmen 2 aus Holz oder anderem Werkstoff, Bodenrahmen 3, eine Stütze oder einen Träger 4 und ein Futter oder eine Verkleidung 5 aus geeignetem' Metall oder anderem widerstandsfähigem Werkstoff auf: Die vertikale Scheidewand 6 teilt das Innere der Zelle i in zwei Kammern 7 und 8; die verhältnismäßig breite Kammer 8 ist am Boden mit einem Kammerträgerrahmen 9 ausgestattet, welcher die Kathodenkammern trägt. Die Diaphragmen =o teilen den oberen Teil -der größeren Kammer 8 in eine Mehrzahl von einzelnen Katholytkammern =i, die voneinander so getrennt sind, da.ß sich Zwischenräume 12 für die Einfügung von Anoden ergeben. Jede Katholytkammer steht durch eine vertikale Scheidewand 6 mit der Kammer 7 in Verbindung, die als gemeinsame Katholyt-Füllkammer dient. -Diese Verbindung wird durch mehrere Leitungen 13 und =4 bewirkt, welche den Katholyt zuführen und verbrauchten Katholyt aus jeder Katholytkammer wieder abführen.Further features of the invention are evident from the illustrations as well as from can be found in the following description. It shows Fig. I an elevation view for Part in section, of an electrolytic cell according to the present invention, Fig: 2 shows an end section of the cell along line 2-2 of FIG. 1 and FIG. 3 shows an enlarged Plan view, partly in section, of the cell along the line 3-3 of Fig. i. The cell i has a box-like housing with a side frame 2 made of wood or other material, floor frame 3, a support or support 4 and a lining or a cladding 5 made of suitable metal or other resistant material on: The vertical partition 6 divides the interior of the cell i into two chambers 7 and 8; the relatively wide chamber 8 is at the bottom with a chamber support frame 9 equipped, which carries the cathode chambers. The diaphragms = o divide the upper part of the larger chamber 8 into a plurality of individual catholyte chambers = i, which are separated from each other in such a way that there are spaces 12 for the insertion from anodes. Each catholyte chamber stands through a vertical partition 6 with the chamber 7 in connection, which serves as a common catholyte filling chamber. -These Connection is effected by several lines 13 and = 4, which supply the catholyte and discharge used catholyte from each catholyte chamber.

Die Mehrzahl der einzelnen Katholytkammern sind geschlossene Kammern, die mit den übrigen Kammern 8 nur durch die Mehrzahl der Diaphragmen in Verbindung stehen. Die Mehrzahl der Anodenzwischenräume 12 zwischen den einzelnen Katholytkammern steht an ihren Seiten sowie am Boden mit dem übrigen Teil der Anolytkammer 8 in freier Verbindung. Infolgedessen wirkt der größere Teil der breiteren Kammer B als eine gemeinsame Anolytkammer, die mit jedem einzelnen Anodenzwischenraumzwischen den einzelnen Katholytkammern in Verbindung steht. Auf diese Weise kann Anodenschlanin,-der sich an den einzelnen: Anoden gebildet hat, frei zum Boden der Kammer B gelangen, von wo er leicht durch den unten beschriebenen Anolytabzug entfernt werden kann.The majority of the individual catholyte chambers are closed chambers, which communicates with the remaining chambers 8 only through the majority of the diaphragms stand. The majority of the anode spaces 12 between the individual catholyte chambers stands on its sides as well as on the bottom with the remaining part of the anolyte chamber 8 in free connection. As a result, the greater part of the wider chamber B acts as a a common anolyte chamber, which is connected to each individual anode space in between the individual catholyte chambers is in connection. In this way, anode planin, -der has formed on the individual: anodes have freely reached the bottom of chamber B, from where it can be easily removed using the anolyte draw described below.

In jeder einzelnen der mehreren Katholytkammern hängt in Blattform eine Kathode 15 aus rostfreiem Stahl oder anderem entsprechendem Werkstoff, die in einem- Halter 1ö befestigt ist.In each of the several catholyte chambers hangs in the form of a leaf a cathode 15 made of stainless steel or other corresponding material, the is fixed in a holder 1ö.

In jedem der einzelnen Anodenzwischenräume i2 hängt eine Anode aus einer Legierung aus 99 °i, Blei und 10/0 Silber oder aus einem entsprechenden anderen Werkstoff. Diese Anoden können eine beliebige Form, z. B.. die Form einer Stange haben, wie sie in der Zeichnung veranschaulicht wird. Dort ist ersichtlich, daß jede Anode eine Mehrzahl zylindrischer Stangen 17 aufweist, die vereinigt und in Haltern getragen sind und einen einheitlichen Anodenkörper- 18 bilden.In each of the individual anode spaces i2 hangs an anode made of an alloy of 99 ° i, lead and 1 0/0 silver or of a corresponding other material. These anodes can be of any shape, e.g. B. have the shape of a rod, as illustrated in the drawing. There it can be seen that each anode has a plurality of cylindrical rods 17 which are united and carried in holders and form a unitary anode body 18.

Nach der Zeichnung ist die Zelle mit einem Speisetrog i9 ausgestattet, durch den frischer Elektrolyt in die Zelle gelangt. Diese Zuleitung zur Zelle setzt sich dann durch Öffnungen 2o in die gemeinsame Katholyt-Füllkammer 7 fort. Ein Überlauf 21 hält den Katholytspiegel in gewünschter Höhe und sorgt für Umlauf der Katholytlösung, falls dies erwünscht ist.According to the drawing, the cell is equipped with a feeding trough i9, gets into the cell through the fresh electrolyte. This lead to the cell continues then continues through openings 2o into the common catholyte filling chamber 7. An overflow 21 keeps the catholyte level at the desired level and ensures that the catholyte solution circulates, if so desired.

Ein Überlauf 22 dient der Entfernung von verbrauchtem Anolyt aus der Anolytkammer. Dies wird dadurch bewirkt, daß der überfließende Anolyt aus dem Boden der Anolytkammer durch die vertikale Leitung 23 abgezogen wird, welche den Boden der Anolytkammer 8 und den Überlauf 22 verbindet.An overflow 22 is used to remove used anolyte from the Anolyte chamber. This is caused by the overflowing anolyte from the soil the anolyte chamber is withdrawn through the vertical conduit 23 which runs the bottom the anolyte chamber 8 and the overflow 22 connects.

Falls es erwünscht ist, den Anolyt oder den Anodenschlamm und den Katholyt aus der Zelle zu entfernen, ist dies durch die Benutzung des Abzugsrohres 24 für den Anolyt und des Rohres 25 für den Katholyt am Boden der Zelle möglich.If desired, the anolyte or the anode sludge and the Removing catholyte from the cell is done through the use of the exhaust pipe 24 for the anolyte and the tube 25 for the catholyte at the bottom of the cell possible.

Für einen vollständigen Kreislaufvorgang wird die Zellenfüllung zur Zelle i durch den Fülltrog i9 bewirkt, von wo sie durch Öffnungen 2ö in die Katholyt-Füllkammer 7 gelangt. Ein Umlauf des Katholyten zwischen der Katholvt-Füllkammer und den einzelnen Katholytkammern wird durch die Gruppe der Einlaßöffnungen 13 und Auslaßöffnungen =4 bewirkt. Wenn der elektrolytische Prozeß vor sich geht, läßt man den Katholyten auf das Mangan in -der Kathodenkammer== fließen, von wo er durch die Diaphragmenio zu den Anodenzwischenräumen 12 der Anolytkammer 8 fließt. Anolyt läuft zwischen der Gruppe von Anoden- 1 zwischenräumen 12 und dem Rest der Kammer 8 um, ausgenommen denj enigem Teil der Kammer 8, der zur Gruppe der einzelnen - Katholytkammern =i gehört. Anolyt wird aus dem ganzen System durch die vertikale Kammer 23 und Überlaufmittel 22 in Mengen j entfernt, welche dem Zellenzufliffi äquivalent sind, der ständig der Zelle zugeführt wird.For a complete circulatory process, the cell filling becomes Cell i caused by the filling trough i9, from where it through openings 2ö into the catholyte filling chamber 7 arrives. One circulation of the catholyte between the catholyte filling chamber and the individual Catholyte chambers are formed by the group of inlet ports 13 and outlet ports = 4 causes. When the electrolytic process goes on, the catholyte is left on the manganese in the cathode chamber == flow, from where it flows through the diaphragm flows to the anode spaces 12 of the anolyte chamber 8. Anolyte runs between the group of anode 1 spaces 12 and the rest of the chamber 8 µm, except that part of the chamber 8 that belongs to the group of the individual - catholyte chambers = i heard. Anolyte is drawn from the whole system through the vertical chamber 23 and overflow means 22 are removed in quantities j which are equivalent to the number of cells that is constantly is supplied to the cell.

Es wurde weiter gefunden, da.ß die oben beschriebene und in den Zeichnungen veranschaulichte Zelle eine einfache Lösung des Problems der Entfernung des Anodenschlammes bei gleichzeitiger einfacher Steuerung des pg-Wertes und der Mangankonzentration des Katholyten verwirklicht. Ersteres wird besonders einfach durch eine breitere Kammer unterhalb der Anodengruppe erreicht, während letzteres dadurch erreicht wird, daß eine gemeinsame Katholyt-Füllkammer vorgesehen wird, in welcher der pg-Wert sowie der Mangangehalt aller Zellenfüllösungen einfach wie eine einzige Lösung gesteuert werden kann.It was further found that the above described and in the drawings illustrated cell provides a simple solution to the problem of anode sludge removal with simple control at the same time the pg value and the manganese concentration of the catholyte realized. The former is made particularly easy by a wider one Chamber below the anode group, while the latter is achieved by that a common catholyte filling chamber is provided in which the pg value as well as the manganese content of all cell filling solutions are easily controlled as a single solution can be.

Im folgenden ist ein Beispiel des Betriebes einer Zelle nach der vorliegenden Erfindung wiedergegeben. 99 % Pb, 1% Ag, g Stangen, etwa 12 mm X etwa Anode.............. 970 mm, 5 Anoden je Zelle. rostsicherer Stahl, Kathode . . . . . . . . . . . . zog cm X 56 cm X 1,5 mm, q. Kathoden je Zelle. Stromdichte, Anode.. 0,1q.09 Amp/cm2. Stromdichte, Kathode 0,048 Amp/cm2. Zellenspannung ..... 5,5 Volt. Mn: 34 bis 36 g/1, Füllösung . . . . . . . . . . . (NH4)2S01: 125 bis 145 g/1, S02: mehr als 0,1o g/1. Mn : 1o bis .12 g/1, (N H4) 2 S 04 : 145 bis 165 g/1, Katholyt . . . . . . . . . . . (errechnet aus dem Ammo- niakgehalt), . S02: mehr als 0,1o g/1. Mn: 1o bis 12 g/1, Anolyt . . . . . . . . . . . . . H2 S 04: 39 bis 46 g/l, (NH4)2S0,: 125 bis 145 9/1. Segeltuch (oder Leinwand) Diaphragma ........ # bog 9/m2. Dauer der Elektrolyse 48 Stunden. Mn je Kathode .... 13,95 kg. Stromleistung ...... 650/,. Es ist selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung auch Einrichtungen umfaßt, bei welchen die gemeinsame Katholyt-Füllkammer gesondert und getrennt von dem übrigen Teil der kastenförmigen Zelle angeordnet ist und mit der Gruppe einzelner Katholytkammern über Leitungen in Verbindung steht.The following is an example of the operation of a Cell reproduced according to the present invention. 99% Pb, 1% Ag, g bars, about 12mm X about Anode .............. 970 mm, 5 anodes per cell. rustproof steel, Cathode. . . . . . . . . . . . drew cm X 56 cm X 1.5 mm, q. Cathodes per cell. Current density, anode .. 0.1q.09 Amp / cm2. Current density, cathode 0.048 amps / cm2. Cell voltage ..... 5.5 volts. Mn: 34 to 36 g / 1, Filling solution. . . . . . . . . . . (NH4) 2S01: 125 to 145 g / 1, S02: more than 0.1o g / 1. Mn: 1o to .12 g / 1, (N H4) 2 S 04: 145 to 165 g / 1, Catholyte. . . . . . . . . . . (calculated from the ammo niac content), . S02: more than 0.1o g / 1. Mn: 1o to 12 g / 1, Anolyte. . . . . . . . . . . . . H2 S 04: 39 to 46 g / l, (NH4) 2S0 ,: 125-145 9/1. Canvas (or canvas) Diaphragm ........ # curved 9 / m2. Electrolysis time 48 hours. Mn per cathode .... 13.95 kg. Current output ...... 650 / ,. It goes without saying that the present invention also comprises devices in which the common catholyte filling chamber is arranged separately and separately from the remaining part of the box-shaped cell and is in communication with the group of individual catholyte chambers via lines.

Claims

CLAIMS: 1. Electrolytic cell for the production of manganese, having a container in which a group of anodes and cathodes hangs, and frames for supporting solution-permeable diaphragms are provided which surround each cathode, so that individual catholyte chambers are formed, each of which is separated from a common anolyte chamber, characterized in that the individual catholyte chambers are seen in the container with connecting lines --- which cause a circulation of catholyte between a common catholyte filling chamber and each individual catholyte chamber.

2. Electrolytic cell according to claim 1, characterized in that the common catholyte filling chamber by a vertical Partition wall is formed in the container, which this chamber from the rest of the container separates, and connecting means are provided through inlet and outlet in the septum are.

3. Electrolytic cell according to claims 1 and 2, characterized in that the common catholyte filling chamber is provided separately from the container and the Connection means in the form of pipes or the like. Are executed.