Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do elek¬ trolitycznego osadzania metalu z roztworu wodnego i sposób elektrolitycznego osadzania metalu z roz¬ tworu wodnego.W ogólnosci, sposób elektrolitycznego osadzania moze byc sposobem katodowym lub anodowym w zaleznosci od tego na której z elektrod zachodza wazne ze wzgledu ekonomicznego reakcje. Wiek¬ szosc procesów katodowych dotyczy elektrolitycz¬ nego osadzania metali lub elektrolitycznej redukcji skladnika elektrolitu w obecnosci tworzacego sie na katodzie wodoru. Do pierwszej grupy procesów katodowych naleza galwanotechnika, rafinacja elek¬ trolityczna, i elektrolityczne otrzymywanie metali, do drugiej grupy procesów naleza procesy redukcji skladników organicznych i wytwarzania sody kaus¬ tycznej.Wiekszosc procesów katodowych polega na wy¬ tracaniu z roztworu anionów przy zasadniczo stalej anodzie lub tez na rozpuszczaniu samej anody. Do pierwszej grupy procesów naleza wytwarzanie chlo¬ ru i *tlenu, a do drugiej odzysk cennych metali ze zlomu oraz rafinacja i oczyszczanie metali.Szczególy znanych, przemyslowych procesów elek¬ trochemicznych sa miedzy innymi podane w ksiazce pod tytulem Industrial Electrochemical Processes wydanej przez A. Kuhn i opublikowanej w 1971 r. przez Elsevier Publishing Company.W szeregu sposobów elektrochemicznych stosuje sie dwubiegunowe elektrody, na których jednej po- 2 wierzchni odbywaja sie reakcje katodowe, a na dru¬ giej powierzchni reakcje anodowe. Dwubiegunowe elektrody znalazly zastosowanie miedzy innymi w procesach galwanotechnicznych, w których metal 5 jest osadzony na powierzchni katodowej dwubiegu¬ nowej elektrody, a przechodzi do roztworu na jej powierzchni anodowej. W niektórych procesach elektrochemicznych elektrody utrzymuja prawie stale wymiary w trakcie przebiegania reakcji w io ogniwach, na przyklad tam, gdzie zarówno ano¬ dowe, jak i katodowe reakcje polegaja na wydzie¬ laniu gazu na powierzchniach odpowiednich elek¬ trod. W procesach tych dwubiegunowe elektrody sa stosowane jako przegrody oddzielajace od siebie 15 poszczególne elektrolityczne ogniwa, ustawione w szeregu napieciowym. Jednak w procesach, w któ¬ rych wymiary jednej z elektrod zmieniaja sie w miare przebiegania reakcji w ogniwie, na przyklad przy elektrolitycznym osadzaniu jonów metalu na 20 katodzie, zastosowanie dwubiegunowych elektrod jako przegród pomiedzy ogniwami sasiadujacymi ze soba nie bylo praktykowane ze wzgledu na po¬ trzebe okresowego usuwania z ogniw elektrod o zmienionych wymiarach i zastepowania ich nowymi. 25 Ostatnio zostaly opisane rózne uklady urzadzen elektrochemicznych, zawierajacych ogniwo elektro¬ chemiczne, posiadajace przeslone przepuszczalna dla jonów, umieszczona pomiedzy elektrodami ogniwa, w których katode czasteczkowa stanowi wiele drob- 30 nych, przewodzacych elektrycznosc czastek, na któ- 107 640107640 3 rych moze byc osadzony elektrolitycznie na przy¬ klad metal.Urzadzenie tego rodzaju zostalo opisane w bel¬ gijskim opisie patentowym nr 818 453. Urzadzenie to zawiera uklad elektrodowy wspóldzialajacy z przeciwna elektroda anodowa w celu prowadzenia procesu elektrochemicznego. Ten uklad elektrodowym zawiera czasteczkowa katode, przewód pradowy (znany jako doprowadzenie pradu), naczynie zawie¬ rajace katode czasteczkowa i doprowadzenie pradu, ponadto jedna, przepuszczalna dla jonów sciane, której przynajmniej czesc jest nachylona w strone elektrody czasteczkowej nakrywajac ja, oraz srodki slilzjce^Of WYwoW^uflia przeplywu przez naczynie czy kontaktujacej Isie z katoda czasteczkowa, go rodzaju urzadzanie elektrochemiczne, zawie- [j4&&*taatvd$ caastecfekowe, moze byc miedzy in- stdg(5|^e^*»iH procesach elektrolitycznego otrzymywania metalT Ten sam belgijski opis pa¬ tentowy nr 818 453 przedstawia równiez sposób elektrolitycznego otrzymywania metalu z elektro¬ litu, który stanowi wodny roztwór jednej lub wiecej soli tego metalu, w którym to sposobie powoduje sie przeplyw elektrolitu przez przedzial katodowy* ogniwa elektrolitycznego, zawierajacy opisany po¬ wyzej uklad elektrodowy. Male, przewodzace elek¬ trycznosc czasteczki sa wprowadzane do przedzialu katodowego, gdzie tworza czesc czasteczkowej ka¬ tody.Powiekszone czastki, na których zostal osadzony metal, sa odprowadzane z przedzialu katodowego, przy czym roklad czasteczek katody czasteczkowej w przedziale katodowym jest regulowany w czasie prowadzenia procesu w taki sposób, ze wszystkie czasteczki cyrkuluja pomiedzy pierwszym a dru¬ gim obszarem, utworzonym wewnatrz przedzialu katodowego, przy czym w obszarze pierwszym, przy¬ legajacym do przepuszczalnej dla jonów sciany, prawie wszystkie czastki nie kontaktuja sie ze soba przez wiekszosc czasu przebywania ich w tym ob¬ szarze, zas w obszarze drugim, oddalonym od prze¬ puszczalnej dla jonów sciany, czastki przez wieksza czesc czasu przebywania w tym obszarze kontak¬ tuja sie ze soba.Inny sposób jest opisany w opisie patentowym St. Zjedn. Am. nr 3 692 647. W sposobie tym wy¬ korzystuje sie szereg ogniw elektrochemicznych do oczyszczania miedzi. Sposób ten jest typowy dla wielu znanych procesów, w których dla otrzymania danego metalu poddaje sie elektrolizie elektrolit, zawierajacy jony tego metalu. Uklad zastosowanych ogniw elektrochemicznych polega na tym, ze uzyte elektrody nie stanowia elektrod dwubiegunowych, poniewaz zarówno katody, jak i anody pelnia te sama funkcje elektrochemiczna na calej powierz¬ chni. Tym samym miedz jest osadzana po obu stro¬ nach katody. Proces ten jest ograniczony wylacznie do oczyszczania miedzi, oraz jest ograniczony takze poprzez koniecznosc stosowania zwartego^ ukladu ogniw elektrochemicznych. Ponadto stosowane elek¬ trody maja znana postac i nie wystepuja w tym przypadku elektrody czasteczkowe. Oznacza to, ze wydajnosc tego sposobu jest stosunkowo nieduza.W brytyjskim opisie patentowym nr 1 229 642 jest przedstawiony sposób i ogniwo elektrochemiczne do otrzymywania metali w drodze osadzania elektro¬ litycznego, z wykorzystaniem katody czasteczkowej.Niedogodnoscia ukladu przedstawionego w tym opisie jest to, ze kazdy przedzial ogniwa elektro- 5 chemicznego musi posiadac wlasna elektrode zasi¬ lajaca, poniewaz sa tu zastosowane znane elek¬ trody, kontaktujace sie z materialem czasteczkowym w obrebie ogniwa elektrochemicznego.Urzadzenie wedlug francuskiego opisu patento- 10 wego nr 2 020 055 jest podobne do urzadzenia zna¬ nego z opisu brytyjskiego nr 1 229 642 z tym wy¬ jatkiem, ze masa czasteczek znajduje sie tylko w przedziale katodowym ogniwa. W urzadzeniu nie stosuje sie elektrod dwubiegunowych, przez co wy- 15 kazuje ono te sama wade co urzadzenie powyzsze, mianowicie kazdy przedzial ogniwa musi posiadac wlasna elektrode zasilajaca.We francuskim opisie patentowym nr 2 029 723 jest przedstawiony sposób i urzadzenie do otrzy- 20 mywania chloranów metali alkalicznych z halogen¬ ków metali alkalicznych. Zakres zastosowania tego rodzaju sposobu i urzadzenia jest zatem ograni¬ czony, nie nadaje sie do przeprowadzania elektro¬ litycznego osadzania metalu z wodnego elektrolitu, 25 a ponadto nie wykorzystuje sie w tym przypadku katody czasteczkowej, co wplywa na stosunkowo nieduza wydajnosc.Urzadzenie do elektrolitycznego osadzania metalu z roztworu wodnego, posiadajace dwa ogniwa elek- 30 trochemiczne, przy czym kazde z ogniw stanowi przynajmniej jedna elektroda czasteczkowa i elek¬ troda przeciwna, wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze dwa ogniwa sa oddzielone od siebie dwubiegunowym elementem, który zapewnia elek- 35 tryczne polaczenie pomiedzy elektroda czasteczkowa jednego ogniwa i przeciwna elektroda drugiego ogniwa, przy czym w trakcie pracy co najmniej czesc dwubiegunowego elementu znajduje sie w kontakcie elektrycznym z elektroda; czasteczkowa, 40 stanowiac doprowadzenie pradu do-tej elektrody.Chociaz urzadzenie wedlug niniejszego wynalazku moze skladac sie tylko z dwóch ogniw elektro¬ chemicznych, to jednak w przemyslowym zastoso¬ waniu , wynalazku jest korzystne stosowanie urza- 45 dzenia zawierajacego wiecej niz dwa ogniwa, pola¬ czone w szeregu napieciowym, przy czym sasiadu¬ jace ogniwa sa oddzielone od siebie dwubieguno¬ wym elementem. Korzystna ilosc ogniw w urza¬ dzeniu tego typu wynosi od 5 do 100, a najbardziej 50 korzystnie od 10 do 30.Dwubiegunowy element stosowany w urzadzeniu wedlug niniejszego wynalazku zawiera na ogól podobna do plyty czesc, która w czasie pracy urza¬ dzenia sluzy do rozdzielania dwóch lub kazdych 55 dwóch sasiadujacych ze soba ogniw urzadzenia.Plytowa czesc dwubiegunowego elementu posiada dwie glówne powierzchnie, z których jedna w czasie pracy urzadzenia kontaktuje sie z elektroda cza¬ steczkowa, podczas gdy druga kontaktuje sie lub 60 sama tworzy przeciwna elektrode sasiedniego ogni¬ wa. Co najmniej czesc tej piwierzchni dwubiegu¬ nowego elementu, która kontaktuje sie z elektroda czasteczkowa, jest przystosowana do doprowadza¬ nia lub odprowadzania pradu elektrycznego do lub 65 od czastek elektrody czasteczkowej, czyli stanowi107 640 6 ona przewód pradowy zasilajacy lub i odprowa¬ dzajacy elektrody czasteczkowej.Dwubiegunowy element, zastosowany w urzadze¬ niu Wedlug niniejszego wynalazku, rózni sie od zna¬ nych dwubiegunowych elektrod tym, ze co najmniej 5 czesc jednej powierzchni dwubiegunowego elementu sluzy jako przewód pradu elektrycznego, dopro¬ wadzajacy lub odprowadzajacy prad do lub od cza¬ stek elektrody czasteczkowej, z która jest w kon¬ takcie. W znanych dwubiegunowych elektrodach, 10 obie ich powierzchnie sluza jako elektrody, na któ¬ rych zachodza reakcje elektrodowe. W wielu za¬ stosowaniach znanych dwubiegunowych elektrod jest wiec rzecza wazna zapewnienie mozliwie duzej powierzchni elektrod wewnatrz ogniwa. Natomiast, 15 przy stosowaniu dwubiegunowych elementów we¬ dlug niniejszego wynalazku co najmniej jedna, lub tylko czesc jednej powierzchni dwubiegunowego elementu sluzy jako przewód pradowy, którego aktywna powierzchnia stanowi jedynie niewielki ^ ulamek powierzchni elektrody czasteczkowej, z która jest w kontakcie. Powodem tego jest to, ze reakcje elektrodowe zachodza na czastkach elektrody cza¬ steczkowej lub w ich sasiedztwie, a celem prze¬ wodu pradowego jest jedynie przewodzenie pradu 25 elektrycznego do lub od czastek elektrody czastecz¬ kowej. Chociaz na powierzchni doprowadzenia pradu moga zachodzic pewne reakcje, gdy elektroda cza¬ steczkowa nie pracuje w sposób wydajny, to jest ogólnie korzystne, zeby na powierzchni doprowa- ^ dzajacej prad reakcje nie zachodzily.Uklad zasilania pradem powinien byc tego ro¬ dzaju, zeby dzialal z wysoka sprawnoscia, jednakze zbadano, ze przy elektrodzie czasteczkowej bedacej zlozem czastek miedzi moze to byc uzyskane tylko 35 wówczas, gdy aktywna powierzchnia doprowadze¬ nia pradu zajmuje jedynie niewielki; .procent, na przyklad 5 do 20 procent pionowego przekroju elek¬ trody czasteczkowej. Jezeli jednak czastki elektrody czasteczkowej sa z materialu o gorszej przewód- 40 nosci elektrycznej niz miedz, to aktywna powierz¬ chnia doprowadzenia pradu powinna wynosic do 50 procent pionowego przekroju elektrody. Ogólnie, doprowadzenie pradu nie powinno siegac do tych czesci przedzialów elektrodowych, w których rpz- ^ klad czastek i pola elektrycznego jest taki, ze po¬ woduje znaczne osadzanie na nich metalu.W elektrodzie czasteczkowej powierzchnia, na której odjbywaja sie reakcje elektrodowe, jest na ogól o rzad wielkosci wieksza od powierzchni plas- 50 kiej elektrody w ogniwie o takich samych wymia¬ rach. W ogniwie posiadajacym jedna elektrode cza¬ steczkowa i jedna elektrode plaska moze okazac sie wygodne zwiekszenie aktywnej powierzchni plas¬ kiej elektrody, tak zeby mogla ona lepiej kontak- 55 towac sie z elektroda czasteczkowa. Jezeli reakcje elektrodowe powoduja wydzielanie sie gazu na plaskiej elektrodzie, to jest rzecza wazna zapewnie¬ nie szybkiego odprowadzania pecherzyków wydzie¬ lajacego sie gazu z powierzchni elektrody. Jednym 60 ze sposobów zwiekszenia powierzni plaskiej elek¬ trody i szybkiego odprowadzania wydzielajacego sie na niej gazu jest tworzenie elektrody w postaci siatki lub kraty. Dwubiegunowy element, stano¬ wiacy czesc urzadzenia wedlug niniejszego wyna- ^ lazku i posiadajacy pierwsza powierzchnie, której co najmniej czesc sluzy jako doprowadzenie pradu i druga powierzchnie, której co najmniej czesc slu¬ zy jako elektroda przeciwna, jest normalnie zbudo¬ wany w taki sposób, ze stosunek aktywnej elek¬ trycznie pierwszej powierzchni do aktywnej elek¬ trycznie drugiej powierzchni wynosi od 1:2 do 1 : 10, a najczesciej 1 : 5.W znanych dwubiegunowych elementach stosu¬ nek tych aktywnych elektrycznie powierzchni zbliza sie normalnie do wartosci 1:1. Konstrukcja dopro¬ wadzenia pradu czesto w sposób istotny rózni sie od konstrukcji elektrody, która ma zapewnic staly przebieg reakcji elektrodowych na jej powierzchni.Jest to osiagniete przez wykonanie elektrody o du¬ zej powierzchni ¦- i czesto poprzez powlekanie jej aktywna substancje elektrokatalityczna. Powierz¬ chnia musi wytrzymywac dzialanie korozyjne i na¬ prezenia zwiazane z reakcjami elektrodowymi.Z drugiej strony, konstrukcja doprowadzenia pradu ma za zadanie zapewnic dobry kontakt elektryczny pomiedzy tym doprowdzeniem a czastkami elek¬ trody, do której (lub od której) jest przewodzony prad elektryczny. Taki dobry kontakt elektryczny zmniejsza róznice potencjalów pomiedzy doprowa¬ dzeniem pradu a sasiadujacymi z nim czasteczkami do nieznacznego poziomu, co pomaga w zmniejsze¬ niu tendencji do zachodzenia reakcji elektrodowych na powierzchniach doprowadzajacych prad. Dobry kontakt elektryczny pomiedzy doprowadzeniem pra¬ du a czasteczkami elektrody moze zostac osiagniety droga wpuszczenia doprowadzenia pradu do sciany przedzialu elektrodowego, w którym znajduje sie elektroda czasteczkowa, dzieki czemu powierzchnia doprowadzenia pradu pokrywa sie ze sciana prze¬ dzialu elektrodowego. Dzieki temu, równiez ruch czastek elektrody czasteczkowej nie jest zaklócony przez wpuszczone w ten sposób doprowadzenie pradu, a przypuszcza sie, ze zaklócenie ruchu cza¬ stek powoduje przyleganie i gromadzenie sie cza¬ stek na powierzchni doprowadzenia pradu.W urzadzeniu wedlug niniejszego wynalazku elektrody kazdego ogniwa sa oddzielone od siebie przepuszczalna dla jonów przeslona, dzieki czemu w kazdym ogniwie jest utworzony przedzial Kato¬ dowy i przedzial anodowy. Przeslona taka sluzy do niedopuszczenia do kontaktu czastek elektrody cza¬ steczkowej z druga elektroda ogniwa, powodujac skrócenie ogniwa. Przepuszczalna dla jonów prze¬ slona moze byc przepuszczalna równiez dla cieczy wzglednie moze byc zasadniczo nieprzepuszczalna dla cieczy a selektywnie przepuszczalna dla jonów.Przeslony nieprzepuszczalne dla cieczy sa odpo¬ wiednie do stosowania w procesach elektrochemicz¬ nych, w których jest korzystne zeby otaczajacy anode elektrolit nie kontaktowal sie z elektrolitem otaczajacym katode.W jednym z zastosowan urzadzenia wedlug ni¬ niejszego wynalazku, zawieralo ono wiele ogniw, z których kazde posiadalo katode czasteczkowa i stala anode, oddzielone od siebie przepuszczalna dla jonów przeslona. Urzadzenie to zostalo uzyte do elektrolizy wodnego roztworu zawierajacego jonjr siarki i jony metalu. W tym przypadku na anodzie wytwarzany byl tlen, podczas gdy na czasteczkach7 katody osadzony byl metal. Urzadzenie wedlug niniejszego wynalazku moze byc zatem zastosowane w procesie elektrolitycznego otrzymywania metalu z wodnego roztworu siarczanu, uzyskanego na przy¬ klad z raldymetalu.Urzadzenie wedlug niniejszego wynalazku moze posiadac wiele elektrochemiczych ogniw, przy czym sasiadujace ze soba Qgniwa sa od siebie oddzielone podobnymi do plyt elementami, z których kazdy posiada pierwsza powierzchnie, mogaca sluzyc jako anoda w jednym ogniwie i druga powierzchnie, której przynajmniej czesc moze sluzyc jako dopro¬ wadzenie pradu do elektrody czasteczkowej znaj¬ dujacej sie w sasiednim ogniwie. Te dwie powierz¬ chnie kontaktuja sie elektrycznie ze soba poprzez material plytowego elementu, który w ten sposób sluzy jako element dwubiegunowy. Korzystnie liczne ogniwa sa ustawione w ukladzie podobnym do ukla¬ du plytowej prasy filtracyjnej. Przewody pradowe prowadzace do zewnetrznego zródla mocy elektrycz¬ nej przylaczone sa do kazdego z konców ukladu og¬ niw. Plytowe elementy sluza zasadniczo do niedo¬ puszczania do przeplywu elektrolitu, jonów lub cza¬ stek elektrody czasteczkowej pomiedzy sasiaduja¬ cymi ze soba ogniwami.Odpowiednim materialem do wytwarzania ply¬ towych elementów dwubiegunowych stosowanych w procesach elektrolitycznego osadzania jest tytan, poniewaz jest on wzglednie obojetny w specjal¬ nych warunkach, panujacych w tego rodzaju pro¬ cesach. Inne niz tytan materialy moga byc tez sto¬ sowane z tym, ze powinny byc obojetne w warun¬ kach tworzonych przez zasadnicze reakcje procesu.Do anodowej strony plyty tytanowej moze byc przyspawany szereg pretów lub siatka z drutu, korzystnie pokryte aktywna elektrokatalitycznie powloka, przy czym powleczone powierzchnie pre¬ tów i siatki sluza jako powierzchnie anodowe, podczas gdy ich niepowleczone powierzchnie oraz inne powierzchnie anodowej strony plyty tytanowej pozostaja obojetne. Korzystne jest powleczenie po¬ wierzchni anodowej strony plyty tytanowej, która ma pozostac nieaktywna, nieprzewodzaca powloka z tlenku tytanu. Sklad aktywnej, elektrokatalitycz- nej powloki anodowej jest dobierany w zaleznosci od warunków pracy ogniwa, na przyklad w zalez¬ nosci od gestosci pradu, okreslonych reakcji ano¬ dowych i skladu elektrolitu.Dobrany material powinien posiadac znaczna od¬ pornosc na korozje, tak zeby wymiary anody byly stale w warunkach procesu. Powloka anodowa moze zawierac jeden lub wiecej metali szlachetnych, szczególnie odpowiednia jest do tego celu platyna, tlenki metali szlachetnych, mieszaniny tlenków me¬ tali szlachetnych z tlenkami metalu podstawowego, metale przejsciowe, stopy i tlenki metali takich jak olów, stale kwasoodporne, dwutlenki olowiu lub manganu. Przyklady takich powlok podano na przy¬ klad w opisach patentowych USA nr 3 616 445, 3 632 498 i 3 711 385.Plytowy element dwubiegunowy, stosowany w urzadzeniu wedlug niniejszego wynalazku, moze byc wykonany z dwóch metali i posiada powierzchnie anodowa o konstrukcji takiej jak opisana powyzej oraz czesc strony przewodzacej prad, wykonana na 640 8 przyklad z miedzianej plyty. Przewodzaca prad strona elementu dwubiegunowego moze byc jeszcze ulepszona w celu powiekszenia sprawnosci jej dzia¬ lania poprzez takie izolowanie czesci plyty, zeby 5 nie miala ona kontaktu z elektroda czasteczkowa.Czesci plyty moga byc izolowane przez polozenie na ich powierzchni warstwy na przyklad tlenków tytanu, farby izolacyjnej, powloki z tworzywa sztucznego lub folii z tworzywa sztucznego. Od- 10 wrotnie, powierzchnia doprowadzajaca prad moze byc powiekszona poprzez wprowadzenie na przy¬ klad pionowych zeber przewodzacych elektrycznosc, prostopadlych do tej powierzchni i posiadajacych z nia kontakt elektryczny. Stwierdzono jednak, ze 15 w niektórych przypadkach zadowalajace okazalo sie doprowadzenie pradu o malej stosunkowo po¬ wierzchni i nie posiadajace zeber.Obecnosc zeber na doprowadzeniu pradu moze byc niekorzystna ze wzgledu na zaklócenie prze- 20 .plywu czastek po powierzchni doprowadzajacej prad i powodowanie wzrostu gromadzenia sie czastek na doprowadzeniu pradu. Stosowanie zeber moze byc korzystne lub konieczne w tych procesach elektro¬ chemicznych, w których kontakt elektryczny po- 25 miedzy czastkami przy doprowadzeniu pradowym jest gorszy, na przyklad gdy czastki elektrody cza¬ steczkowej sa rozmieszczone rzadziej lub gdy ich powierzchnie sa utworzone z materialu o zlej prze¬ wodnosci elektrycznej. 30 W opisanym ponizej przykladzie, elektrody cza¬ steczkowe znajdujace sie w urzadzeniu, posiadaly w zasadzie konstrukcje opisana w opisie patentu belgijskiego nr 818 453, czyli taka, w której kazda elektroda czasteczkowa stanowi czesc ukladu elek- 35 trodowego zawierajacego wiele przewodzacych elek¬ trycznosc czastek oraz przewód pradowy znajdujacy sie w naczyniu, posiadajacym przepuszczalna dla jonów przeslone, której przynajmniej jedna czesc jest nachylona w kierunku elektrody czaasteczko- 40 wej nakrywajac ja od góry. W dolnej czesci na¬ czynia znajduje sie rozdzielacz przeplywu, przez który w czasie pracy urzadzenia jest przepuszczalny elektrolit w taki sposób, zeby kontaktowal sie z elektroda czasteczkowa i powodowal cyrkulacje 45 poszczególnych czastek dookola naczynia w kie¬ runku w zasadzie pionowym do góry w sasiedztwie przepuszczalnej dla jonów przeslony oraz w dól w sasiedztwie doprowadzenia pradu. Ustalenie tego typu cyrkulacji czastek powoduje to, ze objetosc 50 zloza czastek cyrkulujacych jest wieksza od obje¬ tosci zloza nieruchomego.Zbadano, ze tego rodzaju elektrody z czastek cyrkulujacych, zastosowane w urzadzeniu wedlug niniejszego wynalazku, pracuja wlasciwie wówczas, gdy calkowite powiekszenie zloza wynosi od 5 do 10% Przy pochyleniu przepuszczalnej dla jonów przeslony, pod katem od 5° do 40°, a korzystnie od 10° do 30° wzgledem kierunku pionowego do góry dla pokrycia elektrody czasteczkowej. 60 Sposób elektrolitycznego osadzania metalu z roz¬ tworu wodnego na czasteczkach dwóch lub wiecej elektrod czasteczkowych, umieszczonych w przy¬ leglych ogniwach elektrochemicznych, polegajacy na powodowaniu przeplywu roztworu wodnego przez 65 przedzialy ogniw, i przykladaniu pomiedzy elek-107 640 9 10 trode czasteczkowa a przeciwna elektrode kazdego ogniwa róznicy potencjalów tak, aby elektroda czasteczkowa kazdego ogniwa stanowila katode wzgledem odpowiedniej elektrody przeciwnej, przez co metal jest wytracony z elektrolitu i osadzany na czasteczkach kazdej elektrody czasteczkowej, wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze two¬ rzy sie elektryczne polaczenie pomiedzy czastecz¬ kowa elektroda jednego ogniwa a przeciwna elek¬ troda drugiego ogniwa poprzez powodowanie kon¬ taktu czasteczek elektrody czasteczkowej z dwubie¬ gunowym elementem, umieszczonym pomiedzy dwo¬ ma ogniwami.Urzadzenie i sposób wedlug wynalazku wykorzy¬ stuja elektrode czasteczkowa, co znacznie zwieksza wydajnosc procesu w porównaniu z rozwiazaniami, wykorzystujacymi elektrody zwykle.Ponadto przez zastosowanie elementów dwubie¬ gunowych, umieszczonych pomiedzy przyleglymi ogniwami uzyskuje sie mozliwosc stosowania tylko dwóch elektrod zasilajacych, niezaleznie od liczby przedzialów w ogniwie.Dodatkowo do powyzszych zalet, urzadzenie i spo¬ sób wedlug wynalazku maja szerokie zastosowanie do otrzymywania rozmaitych metali w drodze elek¬ trolizy.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie elektrochemiczne w sche¬ matycznym rzucie z góry, fig. 2 — proces prowa¬ dzony w urzadzeniu elektrochemicznym w ujeciu schematycznym, fig. 3, 4, 7, 8 i 9 — urzadzenie elektrochemiczne w przekroju pionowym, prosto¬ padlym do plaszczyzny plytowego elementu dwu¬ biegunowego, znajdujacego sie w urzadzeniu, fig. 5a—5b — powierzchnie czolowa i krawedz bocz¬ na plytowego elementu dwubiegunowego w pier¬ wszej postaci,,fig. 6 — krawedz boczna plytowego elementu wdubiegunowego w drugiej postaci, a fig. lOa i lOb i 10c — plytowy element dwubie¬ gunowy w trzeciej postaci, odpowiednio w widoku od strony pierwszej powierzchni czolowej, w prze¬ kroju bocznym i w widoku od strony drugiej po¬ wierzchni czolowej.W celu objasnienia wynalazku na fig. 1 rysunku przedstawiono schematycznie urzadzenie elektroche¬ miczne 1, zawierajace dwa ogniwa elektrolityczne 2 i 3, zbudowane z materialu izolacyjnego. Ogniwa 2 i 3 sa oddzielone od siebie plytowym elementem dwubiegunowym 4, posiadajacym dwie glówne po¬ wierzchnie boczne 15 i 18. Znaczna czesc powierz¬ chni 15 jest powleczona farba izolacyjna 16, cho¬ ciaz umieszczony centralnie obszar 17 powierzchni 15 nie jest pokryty farba. Kazde ogniwo posiada przepuszczalna dla jonów przegroda 5, rozdzielajaca je na dwa przedzialy. Ogniwo 2 posiada przedzialy 6 i 7, a ogniwo 3 — przedzialy 8 i 9. W przedzialach 6 i 9 polozonych przy obu koncach urzadzenia umieszczone sa elektrody 10 i 11, przylaczone odpo¬ wiednio do przewodów 12 i 13 pradu elektrycznego.Przedzialy 7 i 9 zawieraja wiele przewodzacych elektrycznosc czastek.W czasie pracy urzadzenia elektrolit jest dostar¬ czany do wszystkich czterech przedzialów od 6 do 9 za posrednictwem nie pokazanych na rysunku prze- 10 15 20 25 35 45 50 55 60 65 wodów i rozdzielacza przeplywu, umieszczonych przy podstawie kazdego z przedzialów. Do przewo¬ dów pradu elektrycznego 12 i 13 przylozona jest róznica potencjalów elektrycznych w taki sposób, ze elektroda 11 jest katoda wzgledem elektrody 10.Plytowy element dwubiegunowy 4 posiada potencjal elektryczny posredni pomiedzy potencjalem elek¬ trody 10 i elektrody 11, jest wiec w stosunku do elektrody 10 katoda, a wzgledem elektrody 11 anoda.W czasie pracy, odsloniety obszar 17 powierzchni 18 dziala jak element doprowadzajacy prad do czastek tworzacych katode czasteczkowa 14. Powierzchnia 18 sluzy jako miejsce reakcji katodowej w ogniwie.Na fig. 2 przedstawiono schematycznie instala^ cje, zawierajaca urzadzenie przedstawione na fig. 1 do ciaglego prowadzenia procesu osadzania elektro¬ litycznego. Przedzialy katodowe 7 i 9 urzadzenia znajduja sie w obiegu 20 cieczy katodowej C.Obieg 20 zawiera tez zbiornik obiegowy 21 i pom¬ pe 22. Zbiornik obiegowy 21 posiada dwa przewody 21a i 21b. W podobny sposób przestrzenie anodowe 6 i 8 urzadzenia sa wlaczone w obieg 23 cieczy ano¬ dowej A. Obieg 23 zawiera tez zbiornik obiegowy 24 i pompe 25. Zbiornik obiegowy 24 posiada prze¬ wody 24a i 24b oraz odpowiednio 24c. Polaczone z dolna czescia kazdego zloza czastek odgalezienie 26 laczy przedzialy 7 i 9 z oddzielaczem 27 czastek.Oddzielacz 27 czastek posiada wylot 28 i przewód 29 posiadajacy odgalezienia prowadzace do prze¬ dzialów katodowych 7 i 9. Przewód 29 posiada jeszcze odgalezienie 30 laczace sie z dozatorem 31 swiezych czastek.Dzialanie urzadzenia przedstawionego na fig. 2 jest takie samo jak urzadzenia przedstawionego na fig. 1. Ciecz anodowa A jest wprowadzana do prze¬ dzialów anodowych 6 i 8 ze zbiornika 24 za pomoca pompy 25, a ciecz katodowa C jest wprowadzana do przedzialów 7 i 9 ze zbiornika obiegowego 21 za pomoca pompy 22. W czasie trwania procesu, znajdujaca sie w zbiornikach obiegowych 24 i 21 mieszanina cieczy anodowej A i katodowej *C ma utrzymywany staly sklad przez upuszczanie wyczer¬ panego roztworu ze zbiorników obiegowych poprzez przewody 24b i 21b i zastepowanie go swiezym roztworem, doprowadzanym do zbiorników obiego¬ wych odpowiednio przez przewody 24a i 21a. Znaj¬ dujace sie w zbiorniku obiegowym 24 cieczy ano¬ dowej odpowietrzenie pozwala na wydobywanie sie z przewodu 23 gazu wytwarzanego na anodach.W procesach, w których przeslona jest przepusz¬ czalna dla jonów, lecz nieprzepuszczalna dla cieczy, ciecz anodowa i katodowa moga miec zupelnie rózne sklady. Gdy jednak przeslona posiada znacz¬ na przepuszczalnosc dla cieczy, wówczas ciecz ano¬ dowa i katodowa maja czesto zasadniczo ten sam sklad i moga przechodzic przez wspólny zbiornik obiegowy. W czasie prowadzenia procesu, czastki na których powierzchni zostala osadzona elektroli¬ tycznie ilosc metalu, wystarczajaca do takiego ich powiekszenia, aby nie mogly kontynuowac wlacza¬ nia sie w elektrody czasteczkowe, sa usuwane z urzadzenia i zastepowane przez swieze, male cza¬ steczki. Jest to wykonywane przez odprowadzanie w sposób ciagly niewielkich ilosci czastek z prze-11 dzialów katodowych 7 i 9 niewielkim odplywem lub tez przez okresowe spuszczanie odpowiednich porcji. Czastki odprowadzone z przedzialów kato¬ dowych 7 i 9 przechodza przewodem 26 do sepa¬ ratora czastek 27. Czastki, które urosly do zbyt duzych rozmiarów, sa doprowadzane z separatora czastek przewodem wylotowym 28, podczas gdy male czastki sa zawracane do przedzialów kato¬ dowych przewodem 29. Swieze, male czastki, w ilosci dostatecznej do utrzymywania w zlozu od¬ powiedniej granulacji sa wprowadzane równiez przewodem 29.Na fig. 3 przedstawiono w przekroju pionowym konstrukcje urzadzenia wedlug niniejszego wyna¬ lazku, które moze byc . korzystnie zastosowane w instalacji przedstawionej na fig. 2. Zespoly urza¬ dzenia przedstawionego na fig. 3 w zasadzie odpo¬ wiadaja zespolom opisanego powyzej urzadzenia przedstawionego na fig. 2, przy czym urzadzenie jest zbudowane w wiekszosci' z przezroczystych tworzyw sztucznych. Na fig. 3 zasadniczo srodkowa czesc powierzchni 18 na plytowym elemencie dwu¬ biegunowym 4 posiada przyspawana siatke, wyko¬ nana z pretów tytanowych 32 i 33. siatka posiada nalozona na nia elektrokatalityczna powloke, o której wspomniano powyzej.Siatka z pretów tytanowych 32 i 33 znajduje sie w najblizszym sasiedztwie przeslony 5 w celu pod¬ trzymywania tej przeslony w czasie pracy urza¬ dzenia. Przewód 24 polaczony jest z dolna czescia przedzialów katodowych 7 i 9, a przewód 35 jest polaczony z dolna czescia przedzialów anodowych 6 i 8. Przewody 36 i 37 sa polaczone z górnymi czesciami przedzialów katodowych i anodowych.Przewód 34 wchodzi dó czesci dolnych przedzialów katodowych 7 i 9 przez rozdzielacze przeplywu 38, zawierajace wiele kanalów 39 umieszczonych u pod¬ stawy klinowych elementów 40.W czasie pracy urzadzenia, ciecz katodowa C jest zmuszana do przeplywu do góry przez przewody 34 i kanaly 39 z natezeniem wystarczajacym do poru¬ szania czastek, znajdujacych sie w przedzialach katodowych 7 i 9, powodujac ich cyrkulacje w kie¬ runku do góry przy przeslonach 5 i do dolu przy doprowadzeniu pradu. Ciecz katodowa C wyplywa z przedzialów katodowych przewodami 36, które za¬ zwyczaj posiadaja nie pokazane na rysunku urza¬ dzenie, sluzace do odseparowania z katolitu i do zawrócenia do przedzialów katodowych wszystkich malych czastek, niesionych wraz z katolitem. Na fig, 3 nie sa pokazane równiez inne srodki, sluzace do usuwania czastek z elektrod czasteczkowych w celu ich segregacji i do zawracania z powrotem cza¬ stek malych. Ciecz anodowa A jest wprowadzana do przedzialów anodowych 6 i 8 przewodami 35. Ano- lit oraz jakiekolwiek gazy wydzielajace sie na po¬ wierzchni anod wychodza z przedzialów anodowych przewodem 37. Natezenie przeplywu anolitu, plyna¬ cego przez przedzialy anodowe, na ogól nie jest tak duze jak natezenie przeplywu przez przedzialy ka¬ todowe, zawierajace katody czasteczkowe. W pro¬ cesie elektrolitycznego osadzania miedzi z kwasnego roztworu siarczanu miedziowego natezenie przeply¬ wu anolitu w przedzialach anodowych jest zupelnie 640 12 wystarczajace wówczas, gdy cala aktywna po¬ wierzchnia anod jest stale zwilzana anolitem.Na fig. 4 przedstawiono czesc innej postaci urza¬ dzenia elektrochemicznego wedlug wynalazku, któ- 5 re moze byc korzystnie zastosowane w instalacji przedstawionej na fig. 2. Ta postac urzadzenia po¬ siada co najmniej piec ogniw elektrolitycznych, zbudowanych z przezroczystych tworzyw sztucz¬ nych i polaczonych elektrycznie szeregowo. Czesc 0 urzadzenia przedstawionego na fig. 4 nie zawiera ogniw koncowych, a wiec nie pokazano tu sposobu doprowadzenia potencjalu elektrycznego do konco¬ wych czesci urzadzenia. Kazde ogniwo urzadzenia jest podobne w budowie i dzialaniu do ogniw, 15 wchodzacych w sklad urzadzenia przedstawionego " na fig. 3.Glówna róznica w budowie polega na odmiennym ksztalcie elementu klinowego 40, znajdujacego sie w dolnej czesci kazdego z przedzialów katodowych. 20 Ogniwa w urzadzeniu przedstawionym na fig. 4 zachodza jedno na drugie,-tak ze gdy zespól ogniw jest usytuowany w zasadzie poziomo, to poszcze¬ gólne ogniwa sa nachylone w taki sposób, ie prze¬ slony 5 znajduja sie pod^katem 30 stopni do pionu. 25 Na fig. 5a przedstawiono powierzchnie czolowa 18, a na fig. 5b widok z boku plytowego elementu z pretów tytanowych, który moze byc korzystnie zastosowany jako element dwubiegunowy w posta¬ ciach urzadzenia, przedstawionych na fig. 3 i 4. Po- 80 wierzchnia czolowa 18 posiada przyspawana do jej srodkowej czesci siatke z pretów tytanowych 32 i 33. Prety tytanowe 32 i 33 sa pokryte elektroka¬ talityczna powloka.Druga powierzchnia czolowa 15 tytanowego ele- 35 mentu dwubiegunowego 4 jest pokryta w calosci powloka z farby izolacyjnej za wyjatkiem czesci srodkowej.Na fig. 6 przedstawiono widok boczny innego 40 plytowego tytanowego elementu dwubiegunowego 4, który moze byc korzystnie stosawany w urzadzeniu posiadajacym ogniwa elektrolityczne, w których przeslony sa usytuowane pionowo, i w których poszczególne elektrody znajduja sie w przedzialach 45 elektrodowych o ksztalcie scietego klina. Powierz¬ chnia czolowa 18 dwubiegunowego elementu tyta¬ nowego 4 posiada przymocowana siatke z pretów tytanowych 32 i 33 tak usytuowanych, ze prety 33 leza w plaszczyznie nierównoleglej do plaszczyzny dwubiegunowego elementu 4. Do drugiej powierz¬ chni czolowej 15 elementu dwubiegunowego 4 jest przyspawane wiele zeber 41, odchodzacych prosto¬ padle od powierzchni dwubiegunowego elementu tytanowego 4. 55 W czasie pracy plytowego elementu dwubieguno¬ wego 4 przedstawionego na fig. 6, zebra 41 dzialaja czesciowo jako doprowadzenie pradu do elektrody czasteczkowej, stykajacej sie z powierzchnia czo¬ lowa 15. Powierzchnia czolowa 15 elementu dwu- 60 biegunowego 4 moze byc niepowleczona, dzieki cze¬ mu w czasie pracy wieksza czesc jego powierzchni moze byc aktywna elektrycznie. Powierzchnia czo¬ lowa 15 elementu dwubiegunowego 4 moze byc tez powleczona farba izolacyjna za wyjatkiem obszaru 65 lezacego dookola zeber 41. W tym przypadku jedy-107 ( 13 nie obszar lezacy dookola zeber 41 dziala jako do¬ prowadzenie pradu do elektrody czasteczkowej.Na fig. 7 przedstawiono inne rozwiazanie, które moze byc korzystnie zastosowane w urzadzeniu przedstawionym na fig. 3. Podobnie jak na fig. 4 5 nie sa pokazane ogniwa umieszczone na koncach urzadzenia. Budowa i dzialanie ogniw przedstawio¬ nych na fig. 7 jest zupelnie podobne do ogniw przed¬ stawionych na fig. 4, z tym wyjatkiem, ^e w ogni¬ wach przedstawionych na fig. 7 plaszczyzny, w io których leza przeslony 5 i dwubiegunowe elemen¬ ty 4, sa calkowicie pionowe w odróznieniu od urza¬ dzen przedstawionych na fig. 3 i 4, w których plasz¬ czyzny te sa odchylone od pionu. Rozdzielacze prze¬ plywu 38 ogniw przedstawionych na fig. 7 posiadaja 15 wzglednie male elementy klinowe 40 w sasiedztwie przeslon 5, lecz posiadaja wieksze elementy kli¬ nowe 42, sasiadujace z dwubiegunowymi elemen¬ tami 4. W wyniku doswiadczenia stwierdzono, ze w procesach elektrolitycznego osadzania metali z 20 wodnych roztworów siarczanów metali takie uksztaltowanie ogniw elektrolitycznych nie jest tak korzystne, jak przedstawione na fig. 3 uksztalto¬ wanie ogniw z pochyleniem.Na fig. 8 przedstawiono ulepszona postac urza- 25 dzenia przedstawionego na fig. 7. Urzadzenie przed¬ stawione na fig. 8 jako dwubiegunowe elementy 4 posiada plytowe elementy, pokazane na fig. 6.Ogniwa posiadaja pionowe przeslony i przedzialy katodowe o przekroju w ksztalcie stozka scietego, 30 zawierajace elektrody czasteczkowe. Kazdy z roz- dzielaczjf przeplywu 38 posiada pojedynczy kanal 39, który biegnie przez prawie cala szerokosc prze¬ dzialu elektrodowego. Jedna sciana kanalu 39 jest utworzona przez przeslone 5. Ponad rozdzielaczami 35 przeplywu 38 umieszczone sa duze, posiadajace ksztalt klina elementy 42, znajdujace sie w sasiedz¬ twie dwubiegunowych elementów 4.Na fig. 9 przedstawiono rozwiazanie, korzystne do zastosowania na przyklad w urzadzeniu przed- 40 stawionym na fig. 3, w którym kazde ogniwo po¬ siada dwie elektrody czasteczkowe, oddzielone pio¬ nowa przeslona. Dwubiegunowe elementy 4, roz¬ dzielajace kazde ogniwo sa utworzone z blachy tytanowej, do której kazdej strony przyspawane sa 45 zebra 41.W czasie pracy takiego urzadzenia, obie glówne powierzchnie czolowe dwubiegunowych elementów 4 pelnia role doprowadzenia pradu do odpowiednich elektrod czasteczkowych, z którymi sie kontaktuja. 50 Rozwiazania przedstawione^ na fig. 8 i 9 moga miec zastosowanie w takich procesach elektrochemicz¬ nych, w których stosowane sa zle przewodzace elektrycznosc czasteczki, stanowiace elektrode cza¬ steczkowa o malej gestosci w porównoniu z wiek- 55 szoscia metali. Jednak doswiadczenia wykazaly, ze powyzsze rozwiazanie jest mniej korzystne od roz¬ wiazania przedstawionego na przyklad na fig. 3 przy procesach osadzania elektrolitycznego na me¬ talowych elektrodach utworzonych z czasteczek. eo Na fig. 10 przedstawiono nastepne rozwiazanie plytowego elementu dwubiegunowego 4, który moze byc korzystnie zastosowany na przyklad w urzadze¬ niu przedstawionym na fig. 3 i 4 w procesie osa¬ dzania elektrolitycznego miedzi z wodnego roztworu es 14 soli miedzi. Plytowy element dwubiegunowy 4 jest utworzony z arkusza materialu izolacyjnego, do którego srodkowej czesci jest przymocowana tasma tytanowa 43, do której z kolei jest przyspawana tasma miedziana 44. Tasma miedziana 44 posiada powierzchnie^ 45, lezaca w tej samej plaszczyznie co powierzchnia czolowa 15 elementu dwubiegu¬ nowego 4. Tasma tytanowa 43 wystaje z powierzchni czolowej 18 elementu dwubiegunowego 4. Do niej jest przyspawane wiele pretów tytanowych 33, two¬ rzacych siatke pretów tytanowych z innymi pretami tytanowymi 32, do których sa przyspawane. Siatka utworzona z pretów 32 i 33 jest pokryta opisana wyzej powloka elektrokatalityczna.Gdy plytowy element dwubiegunowy 4, przedsta¬ wiony na fig. 10 jest zastosowany w urzadzeniu takim jak przedstawione na fig. 3 lub fig. 4, to jest on zamontowany w taki sposób, ze jego powierz¬ chnia czolowa 15 znajduje sie w kontakcie z elek¬ troda czasteczkowa, podczas gdy siatka z pretów tytanowych 32 i 33 sluzy jako anoda w sasiednim ogniwie.Wynalazek zostanie objasniony w nastepujacym przykladzie.Przyklad 1. Zespól dwóch ogniw elektroli¬ tycznych, takich jak przedstawione w urzadzeniu pokazanym schematycznie na fig. 3, zostal zasto¬ sowany do elektrolitycznego osadzania miedzi z roztworu siarczanu miedzi i kwasu siarkowego w procesie okresowym trwajacym okolo 10 godzin.Wyposazenie zastosowane w tym procesie bylo takie samo jak przedstawione schematycznie na schema¬ cie instalacji, pokazanym na fig. 2.Kazde z ogniw elektrolitycznych posiadalo we¬ wnetrzna szerokosc 450 milimetrów, wysokosc 640 milimetrów i grubosc 50 milimetrów. Dwubiegu¬ nowy element znajdujacy sie miedzy dwoma ogni¬ wami zostal wykonany z plyty tytanowej. Fowierz- nia katodowa elementu dwubiegunowego w wiekszej czesci zostala pokryta nieprzewodzaca powloka z tlenków metali, friewielka jej czesc zostala nie- powleczona, sluzac, jako doprowadzenie pradu do elektrody czasteczkowej. Do powierzchni anodowej dwubiegunowego elementu o wymiarach 160 razy 160 milimetrów zostala przyspawana siatka z pozio¬ mych i pionowych pretów tytanowych. Nastepnie ten obszar powierzchni anodowej zostal pokryty powloka elektrokatalityczna. Przeslony oddzielajace przedzialy anodowe od katodowych w kaidym z ogniw,byly wykonane z materialu Darak 5000,. wy¬ twarzanego przez W.R. Grace Go. Zespól ogniw byl ustawiony skosnie, tak ze przeslony byly na¬ chylone pod katem okolo 28 stopni do pionu i na¬ krywaly katody czasteczkowe, z którymi pozosta¬ waly w kontakcie. Czastki tworzace katody byly utworzone z miedzi i posiadaly srednice w zakresie od 200 do 800 mikrometrów.Anolit i katolit posiadaly zasadniczo taki sam sklad.Warunki, w których pracowal zespól ogniw byly nastepujace: Natezenie przeplywu katolitu — 2,5 metra szescien¬ nego na godzine, na ogniwo Natezenie przeplywu anolitu — okolo 200 litrów na godzine, na (ogniwo /107 640 15 16 Calkowite powiekszenie objetosci zloza czastek sta¬ nowiacych katode — okolo 5% Temperatura elektrolitu — 35°C Poczatkowy sklad elektrolitu — koncowe warunki w podwieszeniu ^ Ou — 25—0,5 grama na litr H2S04 — 100—138 (grama na litr Gestosc pradu, w odniesieniu do bedacej do dyspo¬ zycji powierzchni przeslony — 1000 A/m2 Napiecie na kazdym ogniwie — 1,7 V Calkowita sprawnosc katod — powyzej 95% Przyklad 2. Zespól dwóch ogniw elektroli¬ tycznych, zastosowanych w procesie opisanym w przykladzie 1, pracowal w sposób ciagly przez okres 100 godzin. Do zbiornika obiegowego byly dodawane odmierzone ilosci nasyconego roztworu katolitu, a roztwór zuzyty byl doprowadzany ze zbiornika w ilosciach wystarczajacych do utrzymania w zbior¬ niku obiegowym zasadniczo stalego skladu katolitu.Warunki ciaglego procesu byly nastepujace: Natezenie przeplywu katolitu — 2,5 metra szescien¬ nego na godzine, ma ogniwo Natezenie przeplywu anolitu — okolo 200 litrów na godzine, na ogniwo Calkowite powiekszenie objetosci zloza czastek sta¬ nowiacych katode — okolo 5% Temperatura elektrolitu — 35°C Sklad nasyconego roztworu Cu — 25 gramów na litr H2S04 — 100 gramów na litr Sklad roztworu zuzytego Cu — 5 gramów na litr H2S04 — 131 gramów na litr Natezenie przeplywu, dodawanego roztworu nasy¬ conego — 19 litrów Gestosc pradu — 1000 A/m2 Napiecie na kazdym ogniwie — 1,7 V Calkowita sprawnosc katodowa wieksza od 95% Osadzanie miedzi — 180 gramów na godzine, na ogniwo.Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do elektrolitycznego osadzania me¬ talu z roztworu wodnego, posiadajace dwa ogniwa elektrochemiczne, przy czym kozde z ogniw sta¬ nowi przynajmniej jedna elektroda czasteczkowa i elektroda przeciwna, znamienne tym, ze dwa ogniwa <2), (3) sa oddzielone od siebie dwilbiegu- nowym elementem (4), który zapewnia elektryczne polaczenie pomiedzy elektroda czasteczkowa (14) jednego ogniwa i przeciwna elektroda drugiego ogniwa, przy czym w trakcie pracy co najmniej czesc dwubiegunowego elementu (4) znajduje sie w kontakcie elektrycznym z elektroda czasteczko¬ wa (14), stanowiac doprowadzenie pradu do tej elektrody. 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze kazde z ogniw (2), (3) posiada dwa przedzialy elektrodowe (6, 7), (8, 9), przedzielone przepuszczalna dla jonów przeslona (5). 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ie przepuszczalna dla jonów przeslona (5) jest za¬ sadniczo nieprzepuszczalna dla cieczy, a selektyw¬ nie przepuszczalna dla jonów. 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 albo 2 albo 3, zna¬ mienne tym, ze dwubiegunowy element (4) posiada 5 ksztalt plyty. 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze dwubiegunowy element (4) jest umieszczony w obrebie urzadzenia zasadniczo równolegle do prze¬ puszczalnych dla jonów przeslon (5). 10 6. Urzadzenie wedlug zastrz. 5, znamienne tym, ze przeciwna elektroda nie jest zbudowana z czastek. 7. Urzadzenie wedlug zastrz, 6, znamienne tym, 15 ze stosunek powierzchni (17) dwubiegunowego ele¬ mentu (4), sluzacej V czasie pracy urzadzenia jako doprowadzenie pradu, do powierzchni przeciwnej elektrody wynosi od 1: 2 do 1:10. 8. Urzadzenie wedlug zastrz. 6 albo 7, znamienne 20 tym, ze w czasie pracy elektrody czasteczkowe sa katodami. 9. Urzadzenie wedlug zastrz. 8, znamienne tym, ze przepuszczalne dla jonów przeslony (5), sa na¬ chylone wzgledem pionu przykrywajac od góry 25 elektrody czasteczkowe (14), z którymi pozostaja w kontakcie, przy czym urzadzenie posiada ponadto srodki sluzace do wymuszania cyrkulacji czastek kazdej elektrody czasteczkowej w odpowiednich przedzialach elektrodowych (7), (9). 30 10. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze przepuszczalne dla jonów przeslony (5) sa nachy¬ lone wzgledem kierunku pionowego do góry pod katem od 5 do 40°. 35 11. Urzadzenie wedlug zastrz. 9 albo 10, znamien¬ ne tym, ze dwubiegunowy element (4) zawiera krate wzglednie siatke pretów tytanowych (32, 33), która przynajmniej w czesci sluzy jako anoda w czasie pracy urzadzenia. 40 12. Urzadzenie wedlug zastrz. 11, znamienne tym, ze co najmniej czesc kraty wzglednie siatki z pre¬ tów tytanowych (32, 33) jest pokryta materialem elektrokatalitycznym. 13. Urzadzenie wedlug zastrz. 11, znamienne tym, 45 ze ta czesc dwubiegunowego elementu (4), która w czasie pracy urzadzenia sluzy jako doprowadzenie pradu, posiada powierzchnie stanowiaca nie wie¬ cej niz 50% powierzchni dwubiegunowego elemen¬ tu (4), bedacej w kontakcie z elektroda czastecz- 50 kowa (14). 14. Urzadzenie wedlug zastrz. 13, znamienne tym, ze ta czesc dwubiegunowego elementu (4), która w czasie pracy urzadzenia sluzy jako doprowadzenie pradu, jest zbudowana z metalu, którego sklad jest 55 zasadniczo taki sam jak sklad powierzchni zasad¬ niczo wszystkich czastek elektrody czasteczkowej (14), z którymi sie kontaktuje. 60 15. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 5 albo 6 albo 7 albo 9 albo 10 albo 12 albo 13 albo 14, znamienne tym, ze zawiera od 5 do 100 ogniw elektrochemicznych. 16. Urzadzenie wedlug zastrz. 15, znamienne tym, ze jego uklad jest podobny do ukladu plytowej 65 prasy filtracyjnej.107 640 17 17. Sposób elektrolitycznego osadzania metalu z roztworu wodnego na czasteczkach dwóch lub wie¬ cej elektrod czasteczkowych, umieszczonych w przy¬ leglych ogniwach elektrochemicznych, polegajacy na powodowaniu przeplywu roztworu wodnego przez przedzialy ogniw i przykladaniu pomiedzy elektroda czasteczkowa a przeciwna elektroda kazdego ogni¬ wa róznicy potencjalów tak, aby elektroda cza¬ steczkowa kazdego ogniwa stanowila katode wzle- 18 10 dem odpowiedniej elektrody przeciwnej, przez co metal jest wytracany z elektrolitu i osadzany na czasteczkach kazdej elektrody czasteczkowej, zna¬ mienny tym, ze tworzy sie elektryczne polaczenie pomiedzy czasteczkowa elektroda jednego ogniwa a przeciwna elektroda drugiego ogniwa poprzez po¬ wodowanie kontaktu czasteczek elektrody czastecz¬ kowej z dwubiegunowym elementem, umieszczonym pomiedzy dwoma ogniwami. \_J_V_A [W )v sfy,/.?. n FlGl " M i-30 24c 24b \2S 24 24a ± T7T . \ I:/.-::'-: 3 Cl *P $$4 [-26 27 hss FlG.2. 21b 21 21a FlG.3.107 640 ml f FlG.5a f -^— i «4 33- 32 J ,75 »JU5 F/G.Sb. F/G.6.FIG. 7107 640 37^ H i 3eJ .K £Z^' 36-^ 1 5^ \ w K - i k\ i i« ° i o| o o 0| \-+-41 °l 4?4J I ° 1° ° H 1 ° 1 ° 1 ° ° 1 ° U 1 o °| o io I4 ° 1 ° v ^7v ° .A/r V_S IN 35- V M|IV V P hs k 34A M iN 3< N o- Ki j 74 Hi - ° o ^ S^ H '• ? LI i° i j i o 'u U°dK r 1 H ° J i 0 1 1 o 1 • o 1 //^\° 1 n ~J a ° b B P U o°!_l o o <^n °S\ -** \H Fig. 9.FigDo. Fig.Dc. PL