Pierwszenstwo: 19.III. 1964 Niemiecka Republika Federalna Opublikowano: 28.X.1966 52144 KI. 40 c, 1/16 MKP C22d dUó UKD 669.337 ftlftl lOTClf Twórca wynalazku: dr inz. Klaus Emicke Wlasciciel patentu: Norddeutsche Affinerie, Hamburg (Niemiecka Repu¬ blika Federalna) Urzedu Patentowego Polsfcfej BiaczyBosBBlilej Ludowej Sposób elektrolitycznego otrzymywania i rafinacji metali, zwlaszcza miedzi Wynalazek dotyczy sposobu elektrolitycznego otrzymywania i rafinacji metali, zwlaszcza metali ciezkich, takich jak na przyklad miedz, w kapielach elektrolitów cieklych na zimno. Kapiele tego rodza¬ ju elektrolitów na ogól otrzymuje sie w ten sposób, ze pomiedzy elektrolizujace plyty anodowe wpro¬ wadza sie cienkie plyty, blachy lub folie katodowe jako kladki". Blachy rozruchowe, które otrzymuje sie róznymi metodami, dobiera sie z jednej strony we¬ dlug wlasciwosci wydzielanego metalu, z drugiej zas strony równiez z punktu widzenia ekonomii.Tak wiec na przyklad do elektrolizy miedzi stosuje sie podkladki miedziane otrzymane równiez na dro¬ dze elektrolitycznej. Do elektrolizy olowiu okazaly sie jako uzyteczne blachy katodowe odlewane w cienkie plyty z olowiu, przy elektrolizie zlota walcowane folie ze zlota. Od rodzaju elektrokrysta- lizacji osadzonego metalu zalezy równiez to, czy wybiera sie blachy katodowe tego samego lub od¬ miennego metalu. Z drugiej strony na przyklad okazalo sie, ze srebro latwo odpada i odlupuje sie od podkladek wykonanych ze srebra tak, ze stosuje sie do tego celu stalowe blachy. Oczywiscie, jeszcze inne czynniki oddzialy wuja na rodzaj osadzania, jak na przyklad gestosc pradu, sklad elektrolitu lub temperatura.Równiez grubosc blach rozruchowych odgrywa doniosla role zwlaszcza przy kapielach elektroli¬ tycznych o duzej objetosci, poniewaz w jednako- 10 15 25 30 wych warunkach mozna na kazdym zawieszeniu o tyle mniej rafinowac im ciensze moga byc otrzy¬ mane elektrody osadzajace.Znany jest sposób elektrolitycznego otrzymywa¬ nia miedzi z odpadów miedzi, rud i tym podobnych, w którym jako katody stosuje sie elektrody osa¬ dzajace o grubosci 0,2 mm. W celu unikniecia rzu¬ cania tych folii wewnatrz kapieli, ich krawedzie wzdluzne sa wprawione w rowki drewnianych li¬ stew. Niezaleznie od tego, ze otrzymywanie tych cienkich folii jest w rzeczywistosci pracochlonne i kosztowne, stosowanie ram drewnianych w spo¬ sób oczywisty okazalo sie nieskuteczne tak, ze w praktyce stosuje sie grubsze blachy metalowe jako elektrody osadzajace.Inne rozwiazanie przewiduje usztywnienie katod z metalowych arkuszy przez nadanie im postaci pofalowanej. Jezeli przez to jest rozwiazany pro¬ blem rzucania tych folii metalowych w kapieli elek¬ trolitycznej, to otrzymywanie tych folii na drodze elektrolitycznej wymaga specjalnych urzadzen i wiecej biegów roboczych a przez to otrzymuje sie stosunkowo wysoki wskaznik kosztów przy elektrorafinacji.Stosowania katod z blach takiego samego metalu jak elektrolitycznie na nich osadzajacy sie, unika sie dotychczas w ten sposób, ze stosuje sie nosnik elektrody z materialu obojetnego na dzialanie elek¬ trolitu i osadzajacego sie metalu, jak na przyklad polimer winylowy lub inne organiczne lub nieorga- 521443 52144 4 niczne tworzywo sztuczne, który przez naniesienie warstwy takiego metalu jak metal powodujacy przewodzenie elektryczne i metal osadzany z kapieli elektrolitycznej, usuwa sie nastepnie z nosnika elek¬ trody aby nosnik na nowo stosowac.Tego rodzaju elektrody osadzajace musza byc znacznie grubsze niz uzywane blachy metalowe wzglednie folie metalowe. Oprócz tego, odlaczenie uzyskanego metalu z materialu nosnika nastrecza dodatkowej pracy.Wedlug wynalazku sposób elektrolitycznego otrzy¬ mywania lub rafinacji metali zwlaszcza miedzi, zna¬ mienny jest tym, ze stosuje sie do elektrod osadza¬ jacych (katod) nosnik z papieru lub podobnego elek¬ trycznie nie przewodzacego materialu nie tworza¬ cego zanieczyszczen przeszkadzajacych przy dalszej obróbce metalu z katody, który to nosnik staje sie przewodzacy za pomoca materialu elektrycznie przewodzacego nie przeszkadzajacego przy dalszej obróbce katody, jak na przyklad grafit metal tego samego rodzaju jak ten, który powinien byc osadzo¬ ny i tym podobne i dalej przerabia sie katody razem z tymi elektrodami osadzajacymi.Jaka nieprzewodzace nosniki elektrod osadzaja¬ cych moga miec zastosowanie rozmaite rodzaje pa¬ pieru, filce i wlókna drzewne i tym podobne, tak ze równiez z tego powodu otrzymywanie elektrod osa¬ dzajacych jest bardzo juproszczone i niekosztowne.Otrzymywanie elektrycznie przewodzacej warstwy równiez mozna osiagnac w sposób prostszy. Obok grafitowania, stosuje sie do tego zwlaszcza metali¬ zowanie. To ostatnie mozna osiagnac przez napyla¬ nie proszku metalowego lub przez domieszanie go do masy papierowej lub tym podobnie, z której ma byc otrzymana folia katodowa. Dalej mozna meta¬ lizowanie warstwy nosnika przewodzacego osiagnac przez naniesienie na niego cienkiej warstwy me¬ talu za pomoca naparowania w prózni, rozpylenia, metalizacji natryskowej i chemiczne wytracenie me¬ talu. Samo nanoszenie metalu na papier lub tym podobny material przez elektrolityczne osadzenie metalu przed zawieszeniem elektrod osadzajacych w kapieli rafinacyjnej przynosi korzysci obok zwy¬ klego otrzymywania folii katodowych, poniewaz przy otrzymywanych wedlug wynalazku elektro¬ dach osadzajacych nanoszone sa tylko cieniutkie warstwy metalu tak, ze oszczedza sie znacznie na czasie i odpada praca oddzielania tak utworzonej warstwy metalu na nosniku.Przy praktycznym prowadzeniu elektrolizy we¬ dlug przedlozonego sposobu nalezy zwrócic uwage na dwa momenty mianowicie wykonanie podkladek i ich zawieszenie.Pierwszy moment jest wazny aby zachowac do¬ kladne stosunki gestosci pradu a zwlaszcza, aby uniknac krótkich spiec.Równolegle usytuowanie podkladek wzgledem sa¬ siednich anod nastrecza tym wieksze trudnosci im sa one ciensze w tych samych warunkach.Zwiekszenie sztywnosci metalizowanych papierów wzglednie folii osiaga sie w ten sposób, ze nadaje im sie postac pofaldowana, przy czym zagieciami ustawia sie je korzystnie pionowo, co z jednej stro¬ ny daje moznosc dogodniejszego regulowania usztywnienia, jak równiez z drugiej strony nie ha¬ muje to sciekania szlamu.Niebezpieczenstwo rzucania elektrod z nosnikiem papierowym i tym podobnych w kapieli elektrolitu 5 pochodzi glównie od strumienia elektrolitu. Mozna dlatego w celu wyeliminowania falistego uksztalto¬ wania elektrod postapic tak, ze pozwala sie cyrku- lowac elektrolitowi dopiero wtedy, gdy niefaliste katody juz osiagna pewna grubosc i tak unika sie io ewentualnego poruszania ich przez przeplyw stru¬ mienia elektrolitu.W celu zawieszenia papierów elektrycznie prze¬ wodzacych lub folii, laczy sie je w znany sposób na przyklad nakladkami lub sciska sie pomiedzy bla- 15 chami, równiez mozna te obie metody kombinowac ze soba.Istotnym jest, zeby elementy bedace nosnikiem posiadaly odpowiednia wytrzymalosc, aby mogly uniesc ogólny ciezar stalych katod. Przy tym nalezy ao zwrócic uwage, zeby na poczatku elektrolizy wy¬ tworzylo sie stale polaczenie miedzy czesciami no¬ snymi i podkladkami, to daje sie najlepiej zrealizo¬ wac, gdy elektrolityczne osadzanie metalu naste¬ puje co najmniej poczatkowo przy stanie lustra 25 elektrolitu, który pokrywa miejsca polaczen.Korzysc sposobu wedlug wynalazku polega na tym, ze mimo stosowania nosnika nieprzewodzacego do elektrod osadzajacych, uksztaltowanego cienko jak papier, pomieszczenie kapieli elektrolitycznych so moze byc bardzo dokladnie wykorzystane. Dalsza korzysc wynalazku polega na tym, ze do nieprze- wodzacych nosników katod mozna stosowac mozli¬ wie tanie materialy.Przyklad I. Papier z wartwa Cu naparowa- 85 nej o grubosci 1,1 |i zastosowano jako nosnik (pod¬ kladke) katody do elektrorafinacji miedzi prowa¬ dzonej w zwykly sposób. Katody mialy wielkosc 125 mm X 130 mm. Zawieszono kazda na dwu uchach z blachy miedzianej, które siegaly w glab 4o elektrolitu a podczas elektrolizy obrastaly osadem katodowym. Obiegu elektrolitu nie stosuje sie przez pierwsze 6 godzin aby uniknac silnego rzucania ka¬ todami wzglednie krótkiego spiecia.Przy gestosci pradu 190 A/m1 i okolo 1200 Ah, wy- 45 dzielilo sie na kazdej katodzie okolo 1415 g miedzi co odpowiada wydajnosci pradowej bliskiej 100°/o.Napiecie spadlo z poczatkowo 200 mV na 130 mV.Analiza osadu z katody odpowiadala wlasciwej jakosci miedzi elektrolitycznej. 50 Przyklad II. W bardzo podobny sposób jak w przykladzie I pracowano z podkladkami papiero¬ wymi jako katodami, których pomiedziowanie osiagnieto przez natrysk plomieniowy miedzia.Nalozenie miedzi, odpowiadalo 1,2 kg/m2 katody. 55 Katody o wymiarach 15 cm X 15,5 cm zawieszono w kapieli w taki sam sposób jak w przykladzie I.Przy gestosci pradu 194 A/m2 osadzilo sie w ciagu 216 godzin na kazdej katodzie po 2 270,5 g miedzi, co odpowiada wydajnosci pradowej 28,5*/o. Napiecie so w kapieli bylo przy tym równomierne przy okolo 200 mV.Przyklad III. Jako podkladki katod przy elektrolizie cynku wstawiono papier, który sposo¬ bem wtryskania plomieniowego dwustronnie nalo- 65 zono cynkiem w ilosci 440 g/m2.5 52144 6 Katode papierowa zawieszono w kapieli elektro¬ litycznej na dwóch uchach z cienkiej blachy cynko¬ wej za pomoca sztaby nosnej pokrytej miedzia. Po¬ czatkowy elektrolit zawieral 95 g Zn na litr, 40 g H2SO4 na litr i 250 mg kleju na litr. Powierzchnia kazdej katody wynosila 3,65 dcm2. Przy gestosci pradu okolo 495 A/m* wydzielil sie cynk w postaci zbitej w ciagu 24 godzin 443 g na jedna katode, co odpowiada wydajnosci pradowej 84%.Ucha z blachy cynkowej sluzace do zawieszania katod byly obrosniete osadem katodowym. PL