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Publication number: DEE0008667MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 4. März 1954 Bekanntgemacht am 15. September 1955

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf Zellen des sog. Kammertyps für die elektrolytische Gewinnung von Mangan.

Mit keiner der vielen bisher bekannten Zellen ist das Problem der Aufrechterhaltung eines gleichförmigen p_H-Wertes in sämtlichen Katholytkammern bei gleichzeitiger Möglichkeit der wirksamen Entfernung von Anodenschlamm befriedigend zu lösen. Beispielsweise sind bei einer der bekannten Zellen ίο 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 p_H-Wertes im Verlauf der Elektrolyse zu schwanken, auf Grund von örtlichen physikalischen Unterschieden; als Ergebnis treten Schwankungen in der Schichtbildung ao bei den verschiedenen Kathoden in der Zelle auf.

Der Versuch, mit diesem Problem dadurch fertig zu werden, daß 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 daß periodische Ausleerungen erforderlich waren, um den Schlamm zu

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beseitigen, der sonst gegebenenfalls unerwünschte Formänderungen, /.. B. Verdrehungen oder Verwendungen sowie η gel rech te Beschädigungen, wie z. B. ein l'lat/.en oder Reißen des Beutels, verursachen könnte.

Das Ziel der Iu !nulling ist demgemäß auf eine elektrolytisehe Zelle zur Gewinnung von Mangan gerichtet, aus der Anodenschlamm leicht entfernt werden kann und bei welcher der J)₁₁-WVrI der verschiedenen Katliolytkammern ohne weiteres einheitlich gehalten werden kann.

Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf eine elektrolyt isehe Zelle für die Gewinnung von Mangan gerichtet, 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 Katliolytkammern zu schaffen, deren jede von einer gemeinsamen Anolytkammer ge-1 rennt ist. Nach der Erfindung sind die einzelnen Katholyt kammern im Behälter mit verbindenden Kanälen, Leitungen od. dgl. verseilen, mittels denen der Kai holy I zwischen einer gemeinsamen Katholyt-Füllkamnier 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.

Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den Dar-Stellungen sowie aus der folgenden 1 !eschreibung zu entnehmen. ICs zeigt

Fig. 1 eine Aufrißansicht, zum Teil im Schnitt, einer

elektronischen Z(¹IIe nach der vorliegenden Erfindung, !■'ig. 2 einen Endschnitt der Zelle längs der Linie 2-2 der Fig. ι und

Fig. J eine vergrößerte Grundrißdarstellung, zum

Teil im Schnitt, der Zelle nach der Linie 3-3 der !-""ig. 1.

Die Zelle 1 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 1 in zwei Kammern 7 und 8; die verhältnismäßig breite Kaminer 8 ist am Boden mit einem Kammerträgerrahmen () ausgestattet, welcher die Kathodenkaminern trägt. Die Diaphragmen 10 teilen den oberen Teil der größeren Kammer 8 in eine Mehrzahl von einzelnen Katholytkaminern 11, die voneinander so getrennt sind, daß sich Zwischenräume 12 für die Einfügung von Anoden ergeben. Je(U' Katholytkammer steht durch eine vertikale Scheidewand (> mit der Kammer 7 in Verbindung, die als gemeinsame Kalholyt-Füllkanimer dient. Diese Verbindung wird durch mehrere Leitungen 13 und 14 bewirkt, welche den Katholyt zuführen und verbrauchten Katholyt aus jeder Katholytkammer wieder abführen.

Die Mehrzahl der einzelnen Katholytkammern sind geschlossene Kammern, die mit den übrigen Kam-

Ro mern 8 nur durch die Mehrzahl der Diaphragmen in Verbindung stehen. Die Mehrzahl der Anodenzwischenräuine 12 zwischen den einzelnen Katliolytkammern steht an ihren Seiten sowie am Hoden mit dem übrigen Teil der Anolytkammer 8 in freier Verbindung. Infolgedessen wirkt der größere Teil der breiteren Kammer S als eine gemeinsame Anolytkammer, die mit jedem einzelnen Anodenzwischenraum zwischen den einzelnen Katholytkaminern in Verbindung steht. Auf diese Weise kann Anodenschlamm, eier sich an den einzelnen Anoden gebildet hat, frei zum Boden der Kammer 8 gelangen, von wo er leicht durch den unten beschriebenen Anolytabzug entfernt werden kann.

In jeder einzelnen der mehreren Katholytkammern hängt in Blattform eine Kathode 15 aus rostfreiem Stahl oder anderem entsprechendem Werkstoff, die in einem Halter 16 befestigt ist.

In jedem der einzelnen Anodenzwischenräume 12 hängt eine Anode aus einer Legierung aus 99% Blei und ι % 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.

Nach der Zeichnung ist die Zelle mit einem Speisetrog 19 ausgestattet, durch den frischer Elektrolyt in die Zelle gelangt. Diese Zuleitung zur Zelle setzt sich dann durch Öffnungen 20 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.

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.

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.

Für einen vollständigen Kreislaufvorgang wird die Zellenfüllung zur Zelle 1 durch den Fülltrog 19 bc- 105. wirkt, von wo sie durch Öffnungen 20 in die Katholyt-Füllkammer 7 gelangt. Ein Umlauf des Katholytcn zwischen der Katholyt-Füllkammer und den einzelnen Katholytkammern wird durch die Gruppe der Einlaßöffnungen 13 und Auslaßöffnungen 14 bewirkt. Wenn 11» der elektrolytische Prozeß vor sich geht, läßt man den Katholyten auf das Mangan in der Kathodcnkainmcr 11 fließen, von wo er durch die Diaphragmen 10 zu den Anodenzwischenräumen 12 der Anolytkammer8 fließt. Anolyt läuft zwischen der Gruppe λ'οη Anoden-Zwischenräumen 12 und dem Rest der Kammer 8 um, ausgenommen denjenigen! Teil der Kammer 8, der zur Gruppe der einzelnen Katholytkammern Ii gehört. Anolyt wird aus dem ganzen System durch die vertikale Kammer 23 und Überlaufmittel 22 in Mengen entfernt, welche dem Zellenzufluß äquivalent sind, der ständig der Zelle zugeführt wird. ■■>■■

Es wurde weiter gefunden, daß die oben beschriebene und in den Zeichnungen veranschaulichte Zelle eine einfache Lösung des Problems der Entfernung des Anodenschlammes bei gleichzeitiger einfacher Steue-

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rung des p_H-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 p_H-Wert sowie der Mangangehalt aller Zellenfüllösungen einfach wie eine einzige Lösung gesteuert werden kann.

Im folgenden ist ein Beispiel des Betriebes einer Zelle nach der vorliegenden Erfindung wiedergegeben.

(99% Pb. i%Ag,

.j 9 Stangen, etwa 12 mm χ etwa

Anode < * ^ö

970 mm,

I 5 Anoden je Zelle.

I rostsicherer Stahl,
Kathode < 102 cm χ 56 cm χ i,5 mm,

[ 4 Kathoden je Zelle.
Stromdichte, Anode,. 0,149 Amp/cm².
Stromdichte, Kathode 0,048 Amp/cm².
Zellenspannung 5,5 Volt.

ί Mn: 34 bis 36 g/l,
Füllösung j (NH₄)₂SO₄: 125 bis 145 g/l,

( SO₂: mehr als 0,10 g/l.
Mn: 10 bis 12 g/l,

Katholyt

(NH₄)₂SO₄: 145 bis 165

(errechnet aus dem Ammoniakgehalt),
SO₂: mehr als 0,10 g/l.

IMn: io bis 12 g/l,
H₂SO₄: 39 bis 46 g/l,
(NHJ₂SO₄: 125 bis 145 g/l.

Diaphragma { ^^⁰^ ^Leinwand)

Dauer der Elektrolyse 48 Stunden.
Mn je Kathode .... 13,95 kg.
Stromleistung 65 °/₀.

Es ist selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung auch Einrichtungen umfaßt, bei welchen die gemeinsame Katholyt-Füllkarnrner gesondert und getrennt von dem übrigen Teil der kastenförmigen Zelle angeordnet ist und mit der Gruppe einzelner Katholytkammern über Leitungen in Verbindung steht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrolytische Zelle für die Gewinnung von Mangan, mit einem Behälter, in welchem eine Gruppe von Anoden und Kathoden hängt, und Rahmen zum Tragen von lösungsdurchlässigen Diaphragmen vorgesehen sind, die jede Kathode umgeben, so daß einzelne Katholytkammern gebildet werden, deren jede von einer gemeinsamen Anolytkammer getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Katholytkammern im Behälter mit Verbindungsleitungen versehen sind, die einen Umlauf von Katholyt zwischen einer gemeinsamen Katholyt-Füllkammer und jeder einzelnen Katholytkammer bewirken.

2. Elektrolytische Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Katholyt-Füllkammer durch eine vertikale Scheidewand im Behälter gebildet ist, welche diese Kammer vom übrigen Teil des Behälters trennt, und Verbindungsmittel durch Einlaß und Auslaß in der Scheidewand vorgesehen sind.

3. Elektrolytische Zelle nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Katholyt-Füllkammer gesondert zum Behälter vorgesehen ist und die Verbindungsmittel in Form von Rohrleitungen od. dgl. ausgeführt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen