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DE1038291B - Process for the electrolytic treatment of sulfuric or phosphoric acid salt solutions of ferrous metals, primarily pickling liquids - Google Patents

Process for the electrolytic treatment of sulfuric or phosphoric acid salt solutions of ferrous metals, primarily pickling liquids

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Publication number
DE1038291B
DE1038291B DES36011A DES0036011A DE1038291B DE 1038291 B DE1038291 B DE 1038291B DE S36011 A DES36011 A DE S36011A DE S0036011 A DES0036011 A DE S0036011A DE 1038291 B DE1038291 B DE 1038291B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mercury
electrolysis
cell
cathode
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DES36011A
Other languages
German (de)
Inventor
Dr Phil Hans Hohn
Dipl-Ing Heinrich Mueller
Dipl-Ing Dr Techn Erich Fitzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
Publication of DE1038291B publication Critical patent/DE1038291B/en
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23GCLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C23G1/36Regeneration of waste pickling liquors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C1/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions
    • C25C1/06Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions or iron group metals, refractory metals or manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25FPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F7/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic removal of material from objects; Servicing or operating
    • C25F7/02Regeneration of process liquids

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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Description

Es sind Verfahren bekannt, wonach verbrauchte Beizlösungen, z. B. mehr oder minder schwefelsaure Eisensulfatlösungen, regeneriert werden. Fast alle diese Verfahren bringen zunächst das Metallsalz möglichst weitgehend zur Auskristallisation, indem dessen Löslichkeit in der Beizlösung durch Eindampfen und Abkühlen oder Verdrängen mittels freier Säure und Kühlen \rermindert wird. Einerseits fällt hierbei metallarme, stark saure Restflüssigkeit an, die zum Ansetzen frischer Beizsäure verwendet wird; andererseits fällt festes Metallsalz, z. B. Eisensulfat-Heptahydrat an, welches zumeist ein sehr schlecht verwertbares Produkt darstellt. In neuerer Zeit wurde vorgeschlagen, durch reduzierende Röstung das Eisensulfat in Eisenoxyd und Schwefeldioxyd überzuführen und letzteres anschließend zu Schwefelsäure zu verarbeiten oder nach vorheriger teilweiser Entwässerung mit Schwefelwasserstoff oder Salzsäuregas umzusetzen.There are known methods according to which spent pickling solutions, e.g. B. more or less sulfuric iron sulfate solutions are regenerated. Almost all of these methods involve first the metal salt as much as possible to crystallize by its solubility is ermin changed in the pickling solution by evaporation and cooling, or displacing means of free acid and cooling \ r. On the one hand, this results in low-metal, strongly acidic residual liquid which is used to make up fresh pickling acid; on the other hand, solid metal salt falls, e.g. B. iron sulfate heptahydrate, which is usually a very poorly usable product. Recently it has been proposed to convert the iron sulfate into iron oxide and sulfur dioxide by reducing roasting and then to process the latter into sulfuric acid or, after previous partial dehydration, to convert it with hydrogen sulfide or hydrochloric acid gas.

Es war naheliegend, an eine Elektrolyse der Metallsalze oder der Beizlösungen zu denken. Die Durchführung eines derartigen Verfahrens stößt jedoch auf mannigfache Schwierigkeiten. Es ist wohl möglich, Eisen oder Eisenmetalle an festen Kathoden abzuscheiden, jedoch nur aus neutralen oder sehr schwach sauren Lösungen, da jede Erhöhung der Wasserstoffkonzentration eine Wasserstoffentwicklung an der Kathode und somit eine Verschlechterung der Stromausbeute hervorruft.It was obvious that the metal salts would be electrolysed or think of pickling solutions. However, the implementation of such a method is an issue manifold difficulties. It is probably possible to deposit iron or ferrous metals on solid cathodes, but only from neutral or very weakly acidic solutions, since any increase in the hydrogen concentration an evolution of hydrogen at the cathode and thus a deterioration in the current yield evokes.

Es wäre wohl auch möglich, mit Hilfe von Flüssigkeitsschichtung und Strömung einen neutralen Katholyten und sauren Anolyten aufrechtzuerhalten, doch erhält man in diesem Falle, z. B. bei der Eisensulfatelektrolyse, an der Anode statt neu gebildeter Schwefelsäure lediglich Eisen(III)-sulfat, da in Gegenwart von Eisen (II)-Salzlösungen an der Anode praktisch kein Sulfation entladen und demnach auch keine Säure gebildet wird (vgl. in diesem Zusammenhang die USA.-Patentschrift 2 389 691). Eine Eisen (III)-Salzlösung nun wirkt wohl lösend auf metallisches Eisen beim Beizen, doch ohne die sehr notwendige Entwicklung von Wasserstoff. Die Bildung von Ei sen (III)-ionen an der Anode führt allgemein zu einer weiteren Schwierigkeit in der Durchführung der Elektrolyse von Eisensalzlösungen, da bei gemeinsamem Elektrolysenraum die unvermeidliche Mischung des Katholyten mit dem Anolyten, etwa durch aufsteigende Gasblasen oder thermisch bedingte Strömungen, immer an der Anode Eisen (II)-ionen und an der Kathode Eisen(III)-ionen vorhanden sind und hierdurch an ersterer die Bildung von Sauerstoff, an letzterer die Abscheidung des Metalls weitgehend verhindert wird.It would also be possible to create a neutral catholyte with the help of liquid stratification and flow and acidic anolytes, but in this case one obtains e.g. B. in iron sulfate electrolysis, at the anode instead of newly formed sulfuric acid, only iron (III) sulfate, since it is present of iron (II) salt solutions at the anode, practically no sulfate ion is discharged and therefore also no acid is formed (cf. in this connection US Pat. No. 2,389,691). One Iron (III) salt solution has a dissolving effect on metallic iron during pickling, but without the very necessary development of hydrogen. The formation of iron (III) ions on the anode generally leads to another difficulty in carrying out the electrolysis of iron salt solutions, there if the electrolysis room is shared, the unavoidable mixture of the catholyte and the anolyte, for example through rising gas bubbles or thermally induced currents, always iron (II) ions at the anode and iron (III) ions are present at the cathode and thereby the formation of Oxygen, on the latter, the deposition of the metal is largely prevented.

Es ist bekannt, daß man Eisen an Quecksilberkathoden bei Verwendung unlöslicher Anoden ab-Verfahren It is known that iron can be removed from mercury cathodes when using insoluble anodes

zur elektrolytischen Aufbereitungfor electrolytic processing

von schwefel- oder phosphorsaurenof sulfuric or phosphoric acids

Salzlösungen der Eisenmetalle,Ferrous metal salt solutions,

vornehmlich Beizflüssigkeitenprimarily pickling liquids

Anmelder:Applicant:

Siemens & Halske Gesellschaft m.b.H.,
Wien
Siemens & Halske Gesellschaft mbH,
Vienna

Vertreter: Dipl.-Ing. C. Wallach, Patentanwalt,
München 2, Kaufingerstr. 8
Representative: Dipl.-Ing. C. Wallach, patent attorney,
Munich 2, Kaufingerstr. 8th

Beanspruchte Priorität:
Österreich, vom 24. Oktober 1952
Claimed priority:
Austria, October 24, 1952

Dr. phil. Hans Hohn,Dr. phil. Hans Hohn,

Dipl.-Ing. Dr. techn. Erich FitzerDipl.-Ing. Dr. techn. Erich Fitzer

und Dipl.-Ing, Heinrich Müller, Wien,and Dipl.-Ing, Heinrich Müller, Vienna,

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

scheiden kann. Nach der deutschen Patentschrift 545 130 wird neutraler Elektrolyt verwendet und die Kathode bewegt, um einer Wasserstoffmitabsdheidung entgegenzuarbeiten. Nach der deutschen Patentschrift 692 992 sucht man das gleiche Ziel zu erreichen, indem man die ruhende Quecksilberkathode der Einwirkung eines starken Magneten aussetzt und hierdurch das abgeschiedene Eisen zum Boden des Elektrolysegefäßes herabzieht, um es dort zu beträchtlicher Konzentration anzureichern. Nach beiden Verfahren arbeitet man mit mäßiger kathodischer Stromdichte, und zwar mit 300 bzw. 200 Amp./m2. Der Wirkung der Anode wird in beiden Fällen keine Beachtung geschenkt.can divorce. According to German patent specification 545 130, neutral electrolyte is used and the cathode is moved in order to counteract hydrogen deposition. According to German patent specification 692 992 one tries to achieve the same goal by exposing the resting mercury cathode to the action of a strong magnet and thereby pulling the separated iron down to the bottom of the electrolysis vessel in order to enrich it there to a considerable concentration. Both processes work with a moderate cathodic current density, namely with 300 or 200 amps / m 2 . In both cases, no attention is paid to the effect of the anode.

Die Notwendigkeit, bei der Elektrolyse von Eisensalzlösungen den Anodenraum von der Kathode abzutrennen, wurde bereits erkannt und durch eigene Versuche bestätigt gefunden. Hierfür wurde gemäß derThe need to separate the anode compartment from the cathode during the electrolysis of iron salt solutions, has already been recognized and confirmed by our own tests. For this purpose, according to the

809 600/413809 600/413

3 43 4

deutschen Patentschrift 526 777 ein keramisches Dia- Säuregehalt fällt, wird dieser Verlust wettgemacht phragma vorgeschlagen, demäß der deutseihen Patent- durch die mit dem steigenden Säuregehalt gleichfalls schrift 823 939 ein thermisch behandeltes Kunststoff- steigende Leitfähigkeit des Elektrolyten und die dafiltertuch. durch bedingte verbesserte Energieausbeute. DieGerman Patent 526 777 a ceramic dia acid content falls, this loss is made up for Phragma proposed, according to the German patent, by the increasing acidity as well Scripture 823 939 a thermally treated plastic- increasing conductivity of the electrolyte and the filter cloth. due to the improved energy yield. the

Überraschenderweise wurde nun im Gegensatz zu 5 Temperaturabhängigkeit der kathodisdhen Stromden bekannten Verfahren gefunden, daß es sehr gut ausbeute ist unbeträchtlich, solange mit genügend möglich ist, auch stark schwefel- oder phosphorsaure hohen kathodischen Stromdichten gearbeitet wird.
Salzlösungen der Eisenmetalle mit guten Stromaus- Um vor allem bei der elektrolytischen Aufarbeitung
Surprisingly, in contrast to the temperature dependency of the cathodic currents, it has now been found that the known method has a very good yield, insignificant as long as it is possible to work with cathodic current densities that are high enough with high sulfuric or phosphoric acid.
Salt solutions of ferrous metals with good power output, especially in electrolytic processing

beuten elektrolytisch zu verarbeiten, wenn das Eisen- der Salzlösungen von Metallen, die in mehreren metall an einer Quecksilberkathode mit Stromdichten io Wertigkeiten auftreten können (z. B. Fe oder Cr), die oberhalb 500 Amp./m2, vorzugsweise oberhalb störende anodische Bildung von höherwertigen Ionen 1500Amp./m2 und mehr abgeschieden und dabei die (z.B. FeIII) auszuschalten, wird der Anodenraum vom Konzentration der Metallionen im Kathodenraum Kathodenraum vorteilhaft durch ein geeignetes Dianicht unter 0,2 Mol Fe oder äquivalenter Mengen an- phragma geschieden. Das Diaphragma hat in erster derer Eisenmetalle absinken gelassen wird. So erhält 15 Linie die Aufgabe, ein Eindringen von z.B. Eisen(II)-man z. B. unter Verwendung einer Lösung von 540 g/l ionen in den Anolyten durch Diffusion oder Strömung FeSO4 · 7 H2O und 1,5 Volumprozent H2SO4 unter weitgehend zu verhindern. Vorteilhafterweise werden gleichen Elektrolysebedingungen und Variation der hierzu Filtertücher aus säurebeständigem Kunststoff kathodischen Stromdichte bei oder dünne, gut durchlässige keramische DiaphragmenBooty to be processed electrolytically if the iron or salt solutions of metals that can occur in several metals on a mercury cathode with current densities io valencies (e.g. Fe or Cr) that are above 500 Amp./m 2 , preferably above disturbing anodic Formation of higher valued ions 1500Amp./m 2 and more separated and thereby switching off (eg FeIII), the anode compartment is advantageously separated from the concentration of metal ions in the cathode compartment cathode compartment by a suitable diaphragm not below 0.2 mol Fe or equivalent amounts of an- phragm. The diaphragm has the first of which ferrous metals are allowed to sink. 15 line is given the task of preventing the penetration of, for example, iron (II) -man z. B. using a solution of 540 g / l ions in the anolyte by diffusion or flow FeSO 4 · 7 H 2 O and 1.5 percent by volume of H 2 SO 4 under largely prevent. Advantageously, the same electrolysis conditions and variations of the filter cloths made of acid-resistant plastic are used for cathodic current density or thin, well-permeable ceramic diaphragms

300 Amp./m* 80 °/o Stromausbeute ao verwendet, die dem Stromdurchgang keinen beträcht-300 Amp./m * 80% current efficiency ao used, which does not allow the passage of current

800 Amp./m* 89 »/0 Stromausbeute hchen Widerstand entgegensetzen. Das Diaphragma800 amp./m * 89 »/ 0 current yield oppose high resistance. The diaphragm

2400 Amp./m* 97 V» Stromausbeute kann so angeordnet sein, daß es im Schnitt längs der2400 Amp./m * 97 V »Current output can be arranged so that it is cut along the

Stromungsriohtung des Quecksilbers zur Kathoden-Flow direction of the mercury to the cathode

Die günstigen Stromausbeuten bei hohen Strom- oberfläche des jeweiligen Zellenabsdhnittes parallel dichten sinken mit fallendem Metallgehalt des Elektro- 25 oder in Strömungsrichtung des Quecksilbers leicht lyten. Eine wirtschaftliche elektrolytische Auf- ansteigend verläuft.The favorable current yields with a high current surface of the respective cell section parallel densities decrease slightly with falling metal content of the electrical 25 or in the direction of flow of the mercury lyten. An economical electrolytic ascending progresses.

arbeitung von Lösungen unter 0,2 Mol/l Eisen- bzw. Bei der praktischen Ausführung des erfmdungsge-processing of solutions below 0.2 mol / l iron or in the practical execution of the invention

Äquivalentengehalt anderer Metalle ist kaum möglich. mäßen Verfahrens werden vorteilhaft folgende Bedin-Equivalent content of other metals is hardly possible. According to the method, the following conditions are advantageously

Weiterhin wurde gefunden, daß, solange eine gungen eingehalten: Verwendet man eine schnell flüssige Quecksilberoberfläche als Kathode vorliegt, 30 fließende Quecksilberkathode, so wird das gebildete bei den beschriebenen hohen Stromdichten die Amalgam aus der Zelle hinausbefördert und dadurch kathodische Stromausbeute nicht verbessert wird, die Quecksilberoberfläche ständig erneuert. Im Falle wenn die abgeschiedenen Metalle, soweit sie ferro- einer nicht störenden Quecksilberkathode kann bei magnetisch sind, während der Elektrolyse mit Hilfe ferromagnetischen Amalgamen ein unter oder neben eines Magneten zum Boden des Elektrolyseurs ge- 35 der Zelle angeordnetes wanderndes Magnetfeld den zogen werden. Jedoch ist es vorteilhaft, die Amalgam- Transport des Eisenamalgams aus der Zelle besorgen, oberfläche in ständiger leichter Bewegung zu halten, Auch können magnetische Förderung und strömende wie dies z. B. bei den üblichen Horizontalzellen für Quecksilberkathode beliebig kombiniert werden. Im die Alkalichloridelektrolyse durch das schnelle Durch- Anschluß daran kann das Amalgam in an sich befließen des Quecksilbers gegeben ist. 40 kannter Weise z. B. durch Filtration, ZentrifugierenIt has also been found that as long as one is observed: One uses one quickly liquid mercury surface is present as cathode, 30 flowing mercury cathode, then the formed at the high current densities described, the amalgam is transported out of the cell and thereby cathodic current yield is not improved, the mercury surface is constantly renewed. In the event of if the deposited metals, insofar as they can be ferro- a non-interfering mercury cathode with are magnetic, during the electrolysis with the help of ferromagnetic amalgams one below or next to a magnet to the bottom of the electrolyzer ge 35 the cell arranged moving magnetic field be pulled. However, it is advantageous to arrange the amalgam transport of the iron amalgam out of the cell, To keep the surface in constant slight movement, Also can be magnetic conveying and flowing how this z. B. in the usual horizontal cells for mercury cathode can be combined as desired. in the the alkali chloride electrolysis through the rapid connection to it can flow into the amalgam itself of mercury is given. 40 known way z. By filtration, centrifugation

Zur elektrolytischen Abscheidung von Nickel aus und/oder Abpressen angereichert werden; das reine Salzlösungen hat es sich z. B. als besonders vorteil- Quecksilber oder verarmte Amalgam wird der Elekhaft erwiesen, wenn die Elektrolyse in Horizontal- trolyse wiederum zugeführt.Be enriched for the electrolytic deposition of nickel from and / or pressing; the pure Salt solutions it has z. B. as a particularly advantageous mercury or impoverished amalgam is the elec- tric proven when the electrolysis is fed into horizontal trolysis again.

zellen durchgeführt wird, und zwar mit einer Min- Die Trennung des im Kreislauf geführten Queck-cells is carried out, with a min- The separation of the circulated mercury

destströmungsgeschwindigkeit des Quecksilbers bzw. 45 silbers bzw. des angereicherten Amalgams vom aufAmalgams von 2 cm/sec. genommenen Metall kann zweckmäßig durch Ab-Minimum flow velocity of the mercury or 45 silver or the enriched amalgam from the amalgam of 2 cm / sec. removed metal can expediently by removing

In Quecksilber schwer lösliche Schwermetalle, vor- dampfen in nicht oxydierender Atmosphäre vorgenehmlich die Eisenmetalle, können an strömenden nommen werden. Dabei kann das flüssige oder Quecksilberkathoden in Horizontalzellen mit relativ plastische Amalgam bzw. die Mischung verschiedener geringen Quecksilberfüllungen dadurch vorteilhaft 50 Amalgame kontinuierlich der Heizzone zugeführt abgeschieden werden, daß die Elektrolyse bei kas- werden. Dadurch läßt sich mit einfachen Vorrichtunkadenförmig verlaufender Kathodenoberfläche erfolgt. gen die Wirtschaftlichkeit des Abdampfens außer-Den kaskadenförmigen Verlauf der Kathodenober- ordentlich erhöhen. Eine weitere Verbesserung dieses fläche kann man durch eine oder mehrere Stufen im Verfahrens läßt sich dadurch erzielen, daß der Ab-Zellenboden erreichen, die quer zur Strömungsrich- 55 Schluß der Schutzgasatmosphäre bzw. des,Vakuums getung des Quecksilbers verlaufen. Es hat sich gezeigt, gen die Luft an der Stelle des Materialeintrages durch daß besonders günstige Verhältnisse erhalten werden, den Amalgamfluß selbst, bzw. der Abfluß an der wenn die Abstände der Stufen in der Kathodenober- Materialausgangsstelle durch das kondensierte Queckfläche von Stufe zu Stufe in der Strömungsrichtung silber erfolgt.Heavy metals that are sparingly soluble in mercury, pre-evaporate in a non-oxidizing atmosphere the ferrous metals, can be taken from pouring. The liquid or Mercury cathodes in horizontal cells with relatively plastic amalgam or a mixture of different low mercury fillings, 50 amalgams are advantageously continuously fed to the heating zone be deposited that the electrolysis at kas. As a result, it can be in the form of a simple device running cathode surface takes place. gen the economic viability of the evaporation Increase the cascade course of the cathodes above the normal level. Another improvement on this surface can be achieved through one or more stages in the process that the ab-cell bottom reach that transversely to the flow direction, the protective gas atmosphere or the vacuum getung of the mercury. It has been shown that the air flows through at the point where the material is introduced that particularly favorable conditions are obtained, the amalgam flow itself, or the outflow at the when the spacing of the steps in the cathode surface material exit point by the condensed mercury takes place from stage to stage in the direction of flow silver.

des Quecksilbers gegen das Zellenende zu abnehmen 60 Zur Gewinnung von nicht pyrophorem feinem bis und eventuell zunehmendes Gefälle haben. Die Anoden- grobkörnigem Metall- bzw. Legierungspulver kann so oberfläche kann zweckmäßig ebenfalls gestuft ausge- vorgegangen werden, daß die Abdampfung des Queckführt sein, vorteilhaft so, daß der Elektrodenabstand silbers bei steigender Temperatur, jedoch unterhalb durchgehend praktisch derselbe ist. Nach jeder der Schmelztemperatur des betreffenden Metalles bzw. Anodenstufe wird zweckmäßig eine Vorrichtung zur 65 der betreffenden Legierung ohne Anwendung mecha-Sammlung und Ableitung des kathodisch gebildeten nischen Druckes stattfindet. Es ist auch möglich, das Wasserstoffs angeordnet. vom Quecksilber zu trennende Metall in Form ge-of the mercury towards the end of the cell to be removed 60 To obtain non-pyrophoric fine to and possibly have an increasing gradient. The anode coarse-grained metal or alloy powder can so surface, it is also expedient to proceed in stages so that the evaporation of the mercury leads be advantageous so that the electrode spacing silver with increasing temperature, but below is practically the same throughout. After each of the melting temperatures of the respective metal resp. Anode stage is expediently a device for collecting the alloy in question without using mecha and dissipation of the cathodically formed niche pressure takes place. It is also possible that Arranged hydrogen. metal to be separated from mercury in the form

Es wurde auch gefunden, daß die Säurekonzen- sinterter oder vorgesinterter poröser bis vollkommen tration im Elektrolyten eine untergeordnete Rolle dichter Metall- oder Legierungspulver in der Weise spielt. Obwohl die Stromausbeute mit steigendem 70 weiterzubehandeln, daß die Formgebung durch mecha-It has also been found that the acid concentrations of sintered or presintered are more porous to completely Tration in the electrolyte plays a minor role in the way of dense metal or alloy powder plays. Although the current yield has to be treated further with increasing 70, that the shaping by mechanical

nische Druckbehandlung in an sich bekannter Weise (ζ. B. Statischpressen, Strangpressen, Walzen usw.) während und/oder anschließend an den Abdampfvorgang im Abdampfraum selbst stattfindet, derart, daß vorzugsweise mit fortschreitender Abdampfbehandlung der angewendete Druck gesteigert wird.Niche pressure treatment in a manner known per se (e.g. static pressing, extrusion, rolling, etc.) takes place during and / or after the evaporation process in the evaporation space itself, in such a way that that the pressure used is preferably increased as the evaporation treatment progresses.

Der Elektrolyt kann in den Kathodenraum kontinuierlich oder diskontinuierlich eingespeist und aus diesem mit rückgebildeter Säure angereichert wieder entnommen werden. Im Anodenraum wird gleichzeitig der Anolyt weitgehend metallsalzfrei und sauer gehalten. Bei genügender Dichte des Diaphragmas verläuft die Diffusion von Metallionen in den Anodenraum infolge ihrer elektrischen Ladung sehr langsam, und die bei der Elektrolyse von Salzlösungen der Metalle mit mehreren Wertigkeiten im Anolyten erzeugten und zur Kathode rückwandernden geringen Mengen an höherwertigen Metallionen sind auf die Stromausbeute ohne wesentlichen Einfluß. Bei Verwendung von sehr durchlässigen Diaphragmen mit ao einem Minimum an Spannungsabfall kann durch periodische oder kontinuierliche Säure- und/oder Wasserzugaben zum Anolyten eine ständige, geringe Flüssigkeitsströmung vom Anolyten zum Katholyten aufrechterhalten werden, wodurch der Diffusion von Metallionen in den Anodenraum erfolgreich begegnet wird. Bei Regenerierung von Beizflüssigkeiten sollen Wasserzugaben nicht wesentlich über den Wasserverlust bei der Aufarbeitung hinausgehen, um die Beizsäure nicht unnötig zu verdünnen.The electrolyte can be fed into and out of the cathode compartment continuously or discontinuously This can be removed again enriched with re-formed acid. In the anode compartment is at the same time the anolyte was largely kept free of metal salts and kept acidic. If the diaphragm is dense enough, it will run the diffusion of metal ions into the anode compartment is very slow due to their electrical charge, and that in the electrolysis of salt solutions of the metals with several valencies in the anolyte generated and migrating back to the cathode small amounts of higher-valued metal ions are on the Current yield without any significant influence. When using very permeable diaphragms with ao a minimum of voltage drop can be achieved by periodic or continuous acid and / or Additions of water to the anolyte result in a constant, low flow of liquid from the anolyte to the catholyte be maintained, thereby successfully countering the diffusion of metal ions into the anode compartment will. When pickling liquids are regenerated, the addition of water should not significantly increase the loss of water go out during work-up so as not to unnecessarily dilute the pickling acid.

Bei der elektrolytischen Aufarbeitung von schwefel- oder pihosphorsauren Salzlösungen der Eisenmetalle mit unlöslichen Anoden und Quecksilberkathoden kann trotz der Möglichkeit, den kathodisch mitabgeschiedenen Wasserstoff nur an eng begrenzten Stellen aufsteigen zu lassen und zweckmäßiger Anordnung der Diaphragmen eine teilweise elektrische Sperrung der Diaphragmenoberfläche durch Wasserstoffblasen eintreten. Dies kann dadurch vermieden werden, daß der Elektrolyt und die Quecksilberkathode in gleicher Richtung strömen und die Strömungsgeschwindigkeit des Elektrolyten mindestens nahezu gleich groß, vorteilhaft jedoch größer ist als die der Quecksilberkathode. Das hat zugleich den weiteren Vorteil, daß der Abstand zwischen Diaphragma und Kathode bis auf wenige Millimeter verringert werden kann. Dadurch können die Anoden gesenkt werden, wodurch die Zellenspannung auf die anzustrebenden kleinstmöglichen Werte vermindert werden kann. Zur Steigerung der Stromausbeute hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Elektrolyten während und/oder nach dem Durchlauf durch die Elektrolysezellen in geeigneter Weise laufend mit Metallsalzen nachzusättigen. Die elektrolytische Regenerierung der Beizlösung wird vorteilhafterweise mit dem Beizvorgang gekoppelt, indem kontinuierlich die säurearme Beizlösung der Beizapparatur entzogen und ihre frische, säurereiche Beizlösung von der Elektrolyse zugeführt wird. So hat sich z. B. der Abzug von Beizlösung aus dem Beizbad mit einer Konzentration an Schwefel- und/oder Phosphorsäure von 6 bis 8%> und die elektrolytische Regenerierung derselben bis zu einem Säuregehalt von 10 bis 14% bewährt. Im Falle der Möglichkeit, billigen Nachtstrom zu benutzen, kann während des Tages verbrauchte Beizlösung gespeichert bzw. aus dieser z. B. Eisensulfat-Heptahydrat ausgeschieden und während der Nacht regeneriert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur elektrolytischen Aufarbeitung sämtlicher rein oder gemischten Salzlösungen der Eisenmetalle, vor allem von Fe, Ni, Co, Cr und anderen mit Schwefel- und/oder Phosphorsäure anwendbar.In the electrolytic processing of sulfuric or phosphoric acid salt solutions of the ferrous metals with insoluble anodes and mercury cathodes, despite the possibility of the cathodically co-deposited Allow hydrogen to rise only in very limited places and expedient arrangement of the diaphragms a partial electrical blocking of the diaphragm surface by hydrogen bubbles enter. This can be avoided by keeping the electrolyte and the mercury cathode in the same Direction of flow and the flow velocity of the electrolyte at least almost the same, advantageous however, is larger than that of the mercury cathode. This also has the further advantage that the distance between the diaphragm and cathode can be reduced to a few millimeters. Through this the anodes can be lowered so that the cell voltage is as low as possible Values can be decreased. To increase the current yield has been found to be advantageous proved to be suitable for the electrolyte during and / or after passage through the electrolytic cells Way to continuously replenish with metal salts. The electrolytic regeneration of the pickling solution is advantageously coupled with the pickling process by continuously adding the low-acid pickling solution withdrawn from the pickling apparatus and fed its fresh, acid-rich pickling solution from the electrolysis will. So has z. B. the withdrawal of pickling solution from the pickling bath with a concentration of sulfur and / or phosphoric acid from 6 to 8%> and the electrolytic regeneration thereof up to one Proven acid content of 10 to 14%. In the case of the possibility of using cheap night electricity, can pickling solution consumed during the day stored or from this z. B. excreted iron sulfate heptahydrate and regenerated during the night. The inventive method is for electrolytic Processing of all pure or mixed salt solutions of ferrous metals, especially Fe, Ni, Co, Cr and others applicable with sulfuric and / or phosphoric acid.

Claims (14)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Aufarbeitung von sauren Lösungen der Sulfate und/oder Phosphate der Metalle Eisen, Nickel und/oder Kobalt oder eines dieser Metalle mit einem oder mehreren entsprechenden Salzen ihrer Legierungsmetalle, z. B. der Sulfate von Fe mit Cr und/oder Ni und/oder Mn, insbesondere von verbrauchten Beizflüssigkeiten durch Elektrolyse an bewegten Quecksilberkathoden, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyse mit einer kathodisdhen Stromdichte über 1500 Amp./m2 durchgeführt und ein Elektrolyt verwendet wird, der in Liter mindestens 0,2 Mol Eisen oder eine dem Eisengehalt äquivalente Menge eines der genannten Metalle oder einer oder mehrerer der Legierungskomponenten enthält.1. Process for working up acidic solutions of the sulfates and / or phosphates of the metals iron, nickel and / or cobalt or one of these metals with one or more corresponding salts of their alloy metals, e.g. B. the sulfates of Fe with Cr and / or Ni and / or Mn, in particular of spent pickling liquids by electrolysis on moving mercury cathodes, characterized in that the electrolysis is carried out with a cathodic current density over 1500 Amp./m 2 and an electrolyte is used containing at least 0.2 mol of iron in liters or an amount equivalent to the iron content of one of the metals mentioned or one or more of the alloy components. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyse bei getrennten Kathoden- und Anodenräumen durch Anwendung eines Diaphragma, das in erster Linie die Diffusion der anodisch zu einer höheren Wertigkeitsstufe oxydierbaren Ionen in den Anodenraum praktisch verhindert, durchgeführt wird und der Elektrolyt in den Kathodenraum eingespeist und ebenfalls aus dem Katihodenraum entnommen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the electrolysis at separate Cathode and anode compartments by using a diaphragm, which primarily facilitates diffusion the anodically oxidizable ions to a higher valency level in the anode compartment practically prevented, is carried out and the electrolyte is fed into the cathode compartment and is also taken from the cathode space. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eindringen von Kathodenflüssigkeit in den Anodenraum dadurch verhindert wird, daß der aus einer wäßrigen Schwefel- bzw. Phosphorsäurelösung bestehende Anolyt in dem Maß der anodischen Sauerstoffentwicklung mit Wasser ergänzt wird, daß eventuell durch Mehrzugabe von Flüssigkeit zum Anolyt eine zusätzliche Flüssigkeitsströmung vom Anolyten zum Katholyten aufrechterhalten wird, wobei in dem Maße der eventuellen Abströmung zum Kathodenraum der Anolyt mit verdünnter Säure ergänzt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that a penetration of catholyte is prevented in the anode compartment that the from an aqueous sulfur or phosphoric acid solution existing anolyte is supplemented with water to the extent of the anodic oxygen evolution that possibly by adding more from liquid to anolyte an additional flow of liquid from anolyte to catholyte is maintained, with the extent of the possible outflow to the cathode compartment the anolyte is supplemented with dilute acid. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder den folgenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyse in Horizontalzellen und mit einer Mindestströmungsgeschwindigkeit des Quecksilbers bzw. Amalgams von 2 cm/sec durchgeführt wird.4. The method according to claim 1 or the following claims, characterized in that the Electrolysis in horizontal cells and with a minimum flow rate of mercury or amalgam of 2 cm / sec is carried out. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder den folgenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyse in einer Horizontalzelle bei kaskadenförmig verlaufender Kathodenoberfläche erfolgt.5. The method according to claim 1 or the following claims, characterized in that the Electrolysis takes place in a horizontal cell with a cascading cathode surface. 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder den folgenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Stufen in der Kathodenoberfläche von Stufe zu Stufe in Strömungsrichtung des Quecksilbers gegen das Zellenende zu abnehmen.6. The method according to claim 1 or the following claims, characterized in that the Distances of the steps in the cathode surface from step to step in the direction of flow of the Of mercury towards the end of the cell. 7. Horizontalzelle zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Stufen im Zellenboden quer zur Strömungsrichtung des Quecksilbers.7. Horizontal cell for performing the method according to claim 5 or 6, characterized through one or more steps in the cell bottom transversely to the direction of flow of the mercury. 8. Horizontalzelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte zwischen den einzelnen Stufen im Zellenboden gegen das Zellenende zu zunehmendes Gefälle haben.8. Horizontal cell according to claim 7, characterized in that the sections between the individual steps in the cell floor have increasing incline towards the end of the cell. 9. Horizontalzelle zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5 oder 6 bzw. nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenoberfläche ebenfalls in ihrer Höhe versetzt angeordnet ist, vorteilhaft so, daß der Elektrodenabstand durchgehend praktisch derselbe ist.9. Horizontal cell for performing the method according to claim 5 or 6 or according to claim 7 or 8, characterized in that the anode surface is also offset in height is arranged, advantageously so that the electrode spacing is practically the same throughout. 10. Horizontalzelle zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5 oder 6 bzw. nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach jeder Anodenstufe eine Vorrichtung zur Sammlung und Abteilung des kathodisch gebildeten Wasserstoffes angeordnet ist.10. Horizontal cell for performing the method according to claim 5 or 6 or according to one of claims 7 to 9, characterized in that after each anode stage a device for Collection and division of the cathodically formed hydrogen is arranged. 11. Zelle zur Durchführung des Verfahrens nadh Anspruch 2 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Diaphragma im Schnitt längs der Strömungsricihtung des Quecksilbers zur Kathodenoberfläche des jeweiligen Abschnittes parallel oder horizontal oder in Strömungsrichtung des Quecksilbers leicht ansteigend angeordnet ist.11. Cell for performing the method nadh claim 2 or the following, characterized in that that the diaphragm in section along the flow direction of the mercury to the cathode surface of the respective section is arranged parallel or horizontally or slightly rising in the direction of flow of the mercury. 12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung des im Kreislauf geführten Quecksilbers vom aufgenommenen Metall durch Abdampfen in nichtoxydierender12. The method according to claim 1, characterized in that the separation of the circuit guided mercury from the absorbed metal by evaporation in non-oxidizing Atmosphäre vorgenommen wird und das flüssige oder plastische Amalgam bzw. die Mischung verschiedener Amalgame kontinuierlich der Heizzone zugeführt wird.Atmosphere is made and the liquid or plastic amalgam or the mixture of different Amalgam is continuously fed to the heating zone. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß während des Abschwelens des Quecksilbers gegebenenfalls eine Formgebung zu einem Halb- oder Vorfabrikat erfolgen kann.13. The method according to claim 12, characterized in that during the decay of the Mercury can optionally be shaped into a semi-finished or prefabricated product. 14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der laufend aus dem Elektrolyseraum entnommene Elektrolyt mit festen Metallsalzen aufgesättigt wird bzw. als Lösesäure bzw. Beizsäure im Kreislauf verwendet wird, um neuerlich der Elektrolyse zugeführt zu werden.14. The method according to claim 1, characterized in that the continuously from the electrolysis room removed electrolyte is saturated with solid metal salts or as dissolving acid or pickling acid is used in the circuit to be re-fed to the electrolysis. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 545 130.
Considered publications:
German patent specification No. 545 130.
809 600/413 9.5S809 600/413 9.5S
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DE545130C (en) * 1928-08-28 1932-02-25 Knut Wilhelm Palmaer Process for removing iron and other metals of the iron group from solutions by electrolysis using a cathode consisting of moving mercury

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