EP0034391A1 - Verwendung einer Blei-Legierung für Anoden bei der elektrolytischen Gewinnung von Zink - Google Patents
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- C25C7/02—Electrodes; Connections thereof
Definitions
- the wet metallurgical extraction of zinc usually takes place according to the process principle of zinc blende roasting, leaching of the roasted material, lye cleaning, electrolytic deposition of zinc and remelting of the zinc previously drawn off from the cathodes. Electrolytic deposition takes place practically exclusively from sulfuric acid solutions with the help of aluminum cathodes and lead anodes.
- Anode materials are primarily ternary lead alloys with mostly silver contents that are between 0.5 and 1.0% by weight.
- the third alloy component studies are available on thallium, tellurium, selenium, bismuth, calcium, gold, mercury, strontium, barium, arsenic, tin and cobalt (The Journal of Applied Chemistry of the USSR -english translation- Vol. 24 (1951) P. 1429 ff) and magnesium and silicon (The Journal of Applied Chemistry of the USSR -english translation- Vol. 26 (1953) p. 847 ff).
- the object of the invention is to provide an alloy for anodes in the electrolytic extraction of zinc from acidic solutions which do not have the disadvantages of the known alloys, have advantageous electrical and mechanical properties and can be produced as inexpensively as possible.
- the solution to the problem lies in the use of a lead alloy consisting of 0.05 to 0.25% by weight of strontium and / or 0.05 to 0.1% by weight of calcium and 0.1 to 0.5% by weight. % Silver, balance lead for anodes in the electrolytic extraction of zinc from acidic solutions.
- strontium-containing alloys those in which the strontium content is 0.05 to 0.1% by weight are preferably used.
- the anodes made from the aforementioned alloys have considerable hardness and high elasticity. They are dimensionally stable, so that they can be produced in a smaller thickness than conventional anodes. This saves alloy material in general and silver in particular. Due to the low weight of the anodes, the connection elements, in particular the support rods, can also be constructed more easily.
- the high dimensional stability of the anodes allows the electrode spacing to be reduced, so that a reduction in energy consumption is achieved.
- Alloys containing calcium or strontium are expediently used for reasons of simpler production. With regard to their properties, however, those that have both alloy components are also equivalent.
- the anodes can be produced by rolling or casting.
- the possibility of casting is advantageous insofar as the anodes are immediately given their final dimensions and - if desired - passage openings for the electrolyte can already be provided during the casting.
- the strength of the metal alloy is so high that even in the manufacture of anodes with through openings, a greater thickness - for reasons of stability, for example - is not necessary.
- the corrosion resistance of the anodes is so high that there is practically no removal even after months of operation. This is particularly surprising because there was a fear that a reduction in the silver content in the alloy would be associated with an increase in corrosion.
- the anodes obtained are used under the usual electrolysis conditions, ie for example at a current density of 160 to 630 A / m 2, a temperature of 30 to 46 ° C and a sulfuric acid content of the electrolyte of 165 to 220 g / 1 and a zinc content of the electrolyte of 40 to 70 g / l.
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Abstract
Description
- Die naßmetallurgische Gewinnung von Zink erfolgt üblicherweise nach dem Verfahrensprinzip Zinkblenderöstung, Laugung des Röstgutes, Laugenreinigung, elektrolytische Abscheidung von Zink und Umschmelzen des zuvor von den Kathoden abgezogenen Zinks. Die elektrolytische Abscheidung geschieht dabei praktisch ausschließlich aus schwefelsauren Lösungen mit Hilfe von Aluminiumkathoden und Bleianoden.
- Anodenmaterialien sind vorwiegend ternäre Blei-Legierungen mit meist Silber-Gehalten, die zwischen 0,5 bis 1,0 Gew.% liegen. Hinsichtlich der dritten Legierungskomponente liegen Untersuchungen über Thallium, Tellur, Selen, Wismut, Calzium, Gold, Quecksilber, Strontium, Barium, Arsen, Zinn und Kobalt vor (The Journal of Applied Chemistry of the UdSSR -english translation- Vol. 24 (1951) S. 1429 ff) sowie Magnesium und Silizium (The Journal of Applied Chemistry of the UdSSR -english translation- Vol. 26 (1953) S. 847 ff).
- Dabei zeigt sich, daß Anoden aus verschiedenen Legierungen während des Elektrolysebetriebes einen beträchtlichen Gewichtsverlust erleiden, der - abgesehen vom schnellen Verbrauch des Anodenmaterials - auch insofern nachteilig ist, als sich beträchtliche Schlammengen bilden können oder aber das kathodisch abgeschiedene Zink stark verunreinigt wird. Eine zusätzliche Problematik ergibt sich aus dem Umstand, daß verschiedene Legierungen nicht die erforderliche mechanische Festigkeit aufweisen oder während des Gebrauchs die anfänglich vorhandene Festigkeit verlieren. Es kann dann zu Verwerfungen und als Folge hiervon zu Kurzschlüssen und Brennern kommen.
- Wie insbesondere auch die Ausführungen in "Blei und Blei- legierungen" von W. Hofmann, Springer-Verlag 1962, S. 285 ff zeigen, sind die Einflüsse der von Blei verschiedenen Legierungskomponenten vielfältig, zum Teil widersprüchlich und praktisch nicht vorhersehbar. Schließlich sind auch die mit der Herstellung der Legierung verbundenen Kosten von beträchtlicher Bedeutung, insbesondere wenn man berücksichtigt, daß sich in der Bäderhalle moderner Zinkelektrolysen Bleilegierungsmengen in der Größenordnung von 1.000 t und mehr befinden.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Legierung für Anoden bei der elektrolytischen Gewinnung von Zink aus sauren Lösungen bereitzustellen, die die Nachteile der bekannten Legierungen nicht aufweisen, vorteilhafte elektrische und mechanische Eigenschaften besitzen und möglichst kostengünstig herstellbar sind.
- Die Lösung der Aufgabe liegt in der Verwendung einer Blei-Legierung, bestehend aus 0,05 bis 0,25 Gew.% Strontium und/oder 0,05 bis 0,1 Gew.% Calzium sowie 0,1 bis 0,5 Gew.% Silber, Rest Blei für Anoden bei der elektrolytischen Gewinnung von Zink aus sauren Lösungen.
- Sofern strontiumhaltige Legierungen vorgesehen sind, kommen vorzugsweise solche zur Anwendung, in denen der Strontium-Gehalt 0,05 bis 0,1 Gew.% beträgt.
- Die aus den vorgenannten Legierungen hergestellten Anoden besitzen eine beträchtliche Härte und eine hohe Elastizität. Sie sind formbeständig, so daß sie - verglichen mit üblichen Anoden - in geringerer Dicke hergestellt werden können. Hiermit verbunden ist eine Einsparung an Legierungsmaterial generell und insbesondere an Silber möglich. Infolge des geringen Gewichtes der Anoden können auch die Anschlußelemente, insbesondere die Tragestangen, leichter konstruiert werden.
- Die hohe Formbeständigkeit der Anoden läßt es zu, daß der Elektrodenabstand verkleinert werden kann, so daß eine Verringerung des Energieverbrauchs erzielt wird.
- Aus Gründen der einfacheren Herstellung werden zweckmäßigerweise Legierungen eingesetzt, die Calzium oder Strontium enthalten. Hinsichtlich ihrer Eigenschaften sind jedoch auch solche, die beide Legierungsbestandteile aufweisen, gleichwertig.
- Die Herstellung der Anoden kann durch Walzen oder Gießen erfolgen. Insbesondere die Möglichkeit des Gießens ist insofern vorteilhaft, als die Anoden unmittelbar ihre endgültigen Abmessungen erhalten und - sofern erwünscht - bereits beim Guß Durchtrittsöffnungen für den Elektrolyt vorgesehen werden können. Die Festigkeit der Metalllegierung ist so hoch, daß auch bei der Herstellung von Anoden mit Durchtrittsöffnungen eine größere Dicke - etwa aus Stabilitätsgründen - nicht erforderlich ist.
- Bei der Herstellung von Gußanoden, die generell eine höhere Härte als Walzanoden aufweisen, empfiehlt sich eine langsame Abkühlung, weil hierdurch im Vergleich zur schnellen Abkühlung eine zusätzliche Erhöhung der Härte und der Korrosionsbeständigkeit erzielt wird.
- Die Korrosionsbeständigkeit der Anoden ist so hoch, daß ein Abtrag selbst nach monatelangem Betrieb praktisch nicht vorhanden ist. Dies ist insbesondere deswegen überraschend als zu befürchten war, daß eine Reduktion des Silber-Gehaltes in der Legierung mit einer Vergrößerung der Korrosion verbunden sein würde.
- Die erhaltenen Anoden werden unter den üblicherweise angewendeten Elektrolysebedingungen eingesetzt, d.h. beispielsweise
bei einer Stromdichte von 160 bis 630 A/m2 einer Temperatur von 30 bis 46°C und bei einem Schwefelsäuregehalt des Elektrolyten von 165 bis 220 g/1 und
einem Zinkgehalt des Elektrolyten von 40 bis 70 g/l.
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