DE2615350A1

DE2615350A1 - Verfahren und elektrodenplatte zur verhinderung der entstehung eines elektrolytnebels bei der elektrolytischen metallgewinnung

Info

Publication number: DE2615350A1
Application number: DE19762615350
Authority: DE
Inventors: Yukio Shinohara; Kuniki Ueno
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Kinzoku Co Ltd
Priority date: 1975-04-10
Filing date: 1976-04-08
Publication date: 1976-10-14
Also published as: ES446819A1; US4075069A; NO142355B; IT1058788B; NO761145L; NO142355C; DE2615350B2; DE2615350C3; GB1513524A; CA1103199A; AU1282876A

Description

\un SfHMI!) STRASIF ^%

i'iitsui i'iining & onielting

Co

ο,

Ltd.

'Tokio, Japan

ill \ ')! N

Verfahren und j^lektrodenplatte zur Verhinderung der Kntstehung eines üjlektrolytnebels bei der elektrolytischen Metallgewinnung

iJie Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung bei der Metallgewinnung nach dem elektrolytischen Gewinnungsverfahren (electrowinning metal recovery method) und betrifft insbesondere ein verbessertes Verfahren, mit dessen Hilfe es möglich ist, ein Zerstreuen bzw.Verteilen eines gebildeten Elektrolytnebels mit den erzeugten Gasen zu verhindern und die erzeugten Gase zurückzugewinnen, sowie eine verbesserte KLektrodenplatte für dieses Verfahren.

Unter der Bezeichnung "elektrolytische i>ietallgewinnung" verstehe man verschiedene Verfahren, bei denen eine elektrolyse unter Verwendung einer wässrigen Lösung eines i-ietallsalzes als Elektrolyt und einer unlös-lichen Elektrode als Anode durchgeführt und dabei ein rietall hohen Reinheitsgrads an einer Kathode abgelagert bzw_o ausgefällt wird₀ Dieses Verfahren wird derzeit verbreitet in verschiedenen Fällen ange-

Ke/iJl/ro

- 2

609842/0703

wandt, ζ_βΒ_ο für die Metallraffinierung, die elektrolytische Metallgewinnung aus Erzen oder das Metallgalvanisieren (metal plating)«, Beispielsweise kann nach diesem Verfahren ein hochreines Metall, wie Zink, Kadmium, Kupfer, Kobalt, Mangan, Chrom oder Mangandioxid gewonnen werden.

Bei diesem Verfahren werden bei der Elektrolyse winzige Bläschen an den Elektroden erzeugt, und es wird ein Elektrolytnebel gebildet, wenn die Bläschen an der Elektrolytoberfläche austreten,» Dieser Nebel zerstreut oder verteilt sich in einem Elektrolysezellenraum, wodurch offensichtlich eine Verschmutzung des Arbeitsbereichs hervorgerufen wird.

Zur Unterdrückung dieser Nebelbildung wurden einem Elektrolyten bisher als Additiv bzw© Zusatz z.B₀ Sojabohnenprotein, Klebstoff, Kresol (Kresylsäure) oder Natriumsilikat zugegeben, um die Zusammensetzung des Elektrolyten zu verändern,, In anderen Fällen wurde die Elektrolysezelle verschlossen, wobei das erzeugte Gas in Verbindung mit dem Nebel über eine zweckmäßige Leitung von der Zelle nach außen abgeführt wurde ο Im ersteren Fall wird zwar dem Elektrolyten ein Zusatz zugegeben, der für die Elektrolyse nicht schädlich ist, doch ist dabei dennoch ein geringer, unmöglich zu vermeidender Einfluß des Zusatzes auf die Elektrolyse zu beobachten, und die Behandlung des Elektrolyten ist komplizierte Zudem wird auch die Nebelbildung nicht ausreichend unterdrückt. Im zweitgenannten Fall wird zwar die Verunreinigung des Arbeitsbereichs durch den Nebel vollständig verhindert, doch besteht dabei der Nachteil, daß die Arbeitsweise beim Anheben der Elektroden und Abstreifen des ausgefällten Metalls kompliziert ist.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines sehr einfachen Verfahrens zur Unterdrückung der Elektrolytnebelbildung unter Vermeidung der Unbequemlichkeiten der Arbeitsweise nebst eines Verfahrens zur Gewinnung eines erzeugten

609842/Ü783

Gases unter Verhinderung der Entstehung eines Elektrolytnebels sowie einer Elektrode zur Verwendung bei diesem Verfahrene

Diese Aufgabe wird insbesondere bei einem Verfahren zur Verhinderung der Entstehung eines Elektrolytnebels bei der elektrolytischen Metallgewinnung unter Verwendung einer wässrigen Lösung eines Metallsalzes als Elektrolyt und unlöslicher Elektrodenplatten zur Ablagerung bzw. Ausfällung des Metalls an einer Kathode erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Elektrodenplatte mit einem inerten Gewebesieb in der weise umhüllt oder bedeckt wird, daß sich das Gewebesieb parallel zur Elektrodenplatte und dicht an dieser erstreckt, und daß das Gewebesieb so verlängert bzw. nach oben gezogen wird, daß sich sein oberes Ende über dem Elektrolytspiegel befindete

Bei diesem elektrolytischen Metallgewinnungsverfahren, bei dem die Elektrolyse unter Verwendung einer wässrigen Lösung eines Metallsalzes als Elektrolyt und einer unlöslichen Anodenplatte zur Ablagerung bzw„ zum Ausfällen eines Metalls auf einer Kathode durchgeführt wird, besteht also das Erfinderische darin, daß die Anode von einem inerten Gewebesieb mit einer Öffnungsgröße von etwa 5 - 0,04 mm umgeben und das Sieb parallel zur Elektrodenplatte und dicht an dieser über den Elektrolytspiegel hinaus verlängert ist, wodurch die Nebelbildung verhindert wird. Mit der Erfindung wird hierzu auch eine Anodenplatte für ein solches Verfahren geschaffen, die mit einem inerten Gewebesieb mit einer Öffnungsweite von etwa 5 - 0,04 mm bedeckt ist, das von einer Stelle über dem Elektrolytspiegel bis zum Bodenbereich reicht»

Außerdem werden mit der Erfindung ein Verfahren zur Rückgewinnung des erzeugten Gases sowie eine Anodenplatte für dieses Verfahren geschaffen, wobei die Anodenplatte mit dem vorher erwähnten inerten Gewebesieb bedeckt und wobei weiterhin ein Teil eines Anodenträgers mit Ausnahme eines elektrischen

609842/0783

Kontaktteils sowie ein l'eil der Anodenplatte über dem Elektrolytspiegel durch einen inerten, gasundurchlässigen Film oder Folie in der Iveise bedeckt sind, daß die unteren Enden dieses Films dicht an der von der Anodenplatte abgewandten Fläche des Gewebesiebs unter den Elektrolytspiegel herabgezogen sind, wobei das sich an der Anode bildende Gas an einem am Film vorgesehenen Auslaß wiedergewonnen werden kann.

Im folgenden ist die Erfindung in Verbindung mit der Gewinnung von Zink erläuterte

Als Elektrolyt wird eine wässrige Schwefelsäurelösung mit darin gelöstem Zinksulfat zubereitet. Kathodenplatten aus Aluminium und unlösliche Anodenplatten aus Blei mit etwa Λ% Silber werden einander abwechselnd in eine Elektrolysezelle eingehängte Sodann wird die Elektrolyse bei einer zweckmäßigen Stromdichte durchgeführt, wobei während einer vorgegebenen Zeit metallisches Zink auf den Kathodenplatten abgelagert wird* Hierauf werden die Kathodenplatten aus der Zelle herausgehoben, und das abgelagerte bzw. ausgefällte Zink wird gewonnen, d.h. abgenommen. Während der Elektrolyse entsteht an den Kathodenplatten gasförmiger Wasserstoff und an den Anodenplatten gasförmiger Sauerstoff«, Die gebildeten Gase steigen in Form kleinster Bläschen längs der Elektroden in der Elektrolysezelle hoch, wobei diese Bläschen beim Austritt an der Elektrolytoberfläche aufplatzen und die Gase sich verteilen, so daß die Elektrolytoberfläche getrübt wird_o Das Aufplatzen der Bläschen ist mit einer Nebelbildung verbunden«,

Die Erfindung ist zwar in erster Linie in Verbindung mit einer Anode beschrieben, weil eine Kathode nach jeweils einer vorgegebenen Zeitspanne einer Abstreifbehandlung unterzogen wird, doch ist zu berücksichtigen, daß die Erfindung nicht nur auf die Anode beschränkt ist_o

609842/0783

~₅- 261535Π

Das spezielle Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Effektiv- bzw. Wirkfläche der Anode mit einem Sieb aus einem Gewebe, im folgenden einfach als "Gewebesieb" bezeichnet, bedeckt ist, das sich dicht an der Anode und parallel zu dieser zwischen ihr und der Kathode erstreckt, wodurch die freigesetzten Gasbläschen zu Blasen mit vergrößertem Volumen vereinigt werden, die dann im Zwischenraum zwischen dem Gewebesieb und der Anode hochsteigen und auf das über den Elektrolytspiegel hinaus verlängerte obere Ende des Gewebesiebs auftreffen, wo diese Gasblasen ohne weiteres zerplatzen und eine Verteilung des freigesetzten Gases auf der Elektrolytoberfläche verhindert wird₀ Hierbei ist weder eine Trübung, noch eine Nebelbildung zu beobachten,,

Das Gewebesieb kann aus einem beliebigen Material bestehen, das gegenüber dem Elektrolyten inert ist, d₀h_o nicht mit ihm reagiert» Da die üblichen Elektrolyten, einschließlich derjenigen für die elektrolytische Zinkgewinnung, mit Schwefelsäure gesäuert sind, können hydrophobe Polymere, wie Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid und Polyvinylidenchlorid verwendet werden« Die Maschenweite des Gewebesiebs variiert in Abhängigkeit von der Art des freigesetzten Gases, der erzeugten Gasmenge und davon, ob an den Elektroden Elektrolyseniederschläge anderer Metalle, d_oh. Verunreinigungen (zoBo in einem elektrolytisch verarbeiteten Zinkerz enthaltenes Mangan), auftreten, die sich an der Anode niederschlagen«, Der Maschenweitebereich liegt jedoch bei 4,7 bis 0,04 mm (4 bis 325 Tyler mesh), und diese Maschenweite wird je nach Fall entsprechend gewählte Wenn die Maschenweite zu groß ist, vergrößert sich im allgemeinen das Volumen der sich vereinigenden Blasen nicht ausreichend, so daß die Blasen durch die Maschen zur Seite der Kathode hindurchtreten und dabei zu einer Oberflächentrübung des Elektrolyten führen«. In diesem Fall wird die Nebelbildung nicht zufriedenstellend unterdrückt» Ist dagegen die Maschenweite zu klein, so steigt

&09842/0783

die Zellenspannung während einer längeren BetriebsZeitspanne an, wodurch der Stromwirkungsgrad herabgesetzt wird und die Maschen durch Oxyde der verschiedenen, während der Elektrolyse ausgefällten Metalle zugesetzt werden. Die kleinste Maschenweite ist daher auf etwa 0,04 mm (325 mesh) begrenzte Vorzugsweise reicht die Maschenweite innerhalb des angegebenen Bereichs von etwa 0,3 bis 0,074 mm (48 bis 200 Tyler mesh)₀ Unter Berücksichtigung der Ablagerung einer Kruste aus Mangan, Kalzium oder Magnesium an einer Anode wird vorzugsweise ein Gewebesieb mit einer vergleichsweise groben Maschenweite im Inneren des Elektrolyten verwendet, während ein anderes Gewebesieb mit einer vergleichsweise feinen Maschenweite in der Nähe der Oberfläche des Elektrolyten zum erstgenannten Gewebesieb hinzugefügt oder auf dieses aufgebracht wird. Auf diese »veise kann die Aufgabe der Erfindung höchst wirksam gelöst werden, ohne daß der 3tromwirkungsgrad herabgesetzt wird, weil diese Gewebesiebe die Blasen nicht austreten lassen_o überraschenderweise hat es sich erfindungsgemäß herausgestellt, daß bei der elektrolytischen Zinkgewinnung ein Gewebesieb mit einer Maschenweite von etwa 0,074 mm oder mehr praktisch keine Verringerung des Stromwirkungsgrads zur Folge hat» Hierbei kann selbst ein Gewebesieb mit einer solchen Maschenweite, daß ein Teil der Blasen der freigesetzten Gase durch die Maschen hindurchtreten kann, verwendet werden, sofern die durch die Maschen hindurchdringenden Blasen in einer solchen Menge vorliegen, daß sie keine Trübung der Elektrolytoberfläche verursachen«.

Zwischen Anode und Kathode ist ein Gewebesieb in der Nähe der Anode vorgesehen, wobei jedoch vorzugsweise ein kleiner Zwischenraum vorhanden ist» Die maximale Größe dieses Zwischenraums beträgt 15 mm, und sie liegt vorteilhaft bei 1 bis 2 mm. Ein solcher Zwischenraum ermöglicht eine Vereinigung der Blasen zu größerem Volumen sowie ein gleichmäßiges bzw_o ungestörtes Hochsteigen der Gasblasen in diesem Zwischenräume

6098A2/0783

Wenn das Gewebesieb mit seinem oberen Ende über die Elektrolytoberfläche hinausgezogen bzw. verlängert wird, kann eine noch größere Wirkung bezüglich des Auffangens von Elektrolytnebel erwartet werden» Durch diese Verlängerung des Gewebesiebs über den Elektronenspiegel hinaus wird eine Verteilung der vereinigten ßlasen auf der Oberfläche des Elektrolyten verhinderte Die Blasen treffen dabei auf das Gewebesieb auf, so daß sie ohne weiteres aufplatzen und sich die Gase ohne Nebelbildung in der Luft verteilen«, Selbst wenn bei dieser Diffusion bzw. Verteilung eine geringe Elektrolytmenge mitgerissen wird, prallt dieser Elektrolytanteil gegen das hochgezogene Gewebesieb, wo er durch Absorption aufgefangen wird«,

Zur Anordnung eines Gewebesiebs zwischen einer Anode und einer Kathode kann dieses Gewebesieb mittels zweckmäßiger, an der Elektrolysezelle befestigter Montagemittel bzw₀ Halterungen parallel zur Anode montiert werden, so daß zwischen Anode und Gewebesieb ein zweckmäßiger Zwischenraum gebildet wird. Vorzugsweise wird jedoch eine Anode in einen Sack aus dem Gewebesiebmaterial eingesetzte Vorzugsweise wird ein zylindrisches Gewebesieb, dessen gegenüberliegende leiten offen sind, verwendet, wobei der überteil des Gewebesiebs fixiert wird, um sein Herabfallen zu verhindern«, Das Gewebesieb kann auf beliebige Weise an der Anode angebracht werden, beispielsweise durch Befestigung des Oberteils des Gewebesiebs mittels einer Schnur oder durch Festlegung des Gewebesiebs in Ausnehmungen in der Anode„

Ein anderes kennzeichnendes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ein über dem Elektrolytspiegel befindlicher Anodenabschnitt mittels eines Films bzw..einer Folie abgeschlossen ist, wodurch die hauptsächlich aus dem Zwischenraum zwischen dem Gewebesieb und der Anode in die Luft eintretenden Gase aufgefangen werdeno Diese Gase können dann an einem Gasauslaß abgezogen werden. Diese Abdeckung erfolgt praktisch über die ge-

609842/0783

samte Fläche der Anodenplattenanordnung oberhalb des Elektrolytspiegels, wobei jedoch ein Teil dieser Fläche, einschließlich eines elektrischen Kontaktteils eines Anodenträgers, abdeckungsfrei bleibte Als Film oder Folie für diesen Abschluß bzw» diese Abdeckung können Folien aus einem gasundurchlässigen und gegenüber dem Elektrolyten inerten Material verwendet werden, Z₀B₀ Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinyliden-oder Polyvinylchlorid. Zur Abdeckung einer über dem Slektrolytspiegel befindlichen Anodenplattenanordnung kann eine in eine spezielle Form gebrachte Folie verwendet werden, doch kann auch einfach der überteil einer Anodenplatte mit einer Folie bedeckt werden, die dann mit Hilfe eines Klebmittels befestigt wirdo Diese Folie ist längs der Außenfläche eines Gewebesiebs verlängert bzw_o hinausgezogen, so daß ihre Unterkanten in den Elektrolyten hineinreichen,, Auf diese Weise können die Gase der vergrößerten, durch den Zwischenraum zwischen dem Gewebesieb und der Anode hochsteigenden Blasen, die nicht mit Elektrolytnebel begleitet sind, in einer durch die Folie und die Oberfläche des Elektrolyten zwischen den Außenflächen des Gewebesiebs festgelegten Kammer aufgefangen werden₀ Außerdem können die an der !Cathode gebildeten Gase durch die Folie daran gehindert werden, in den Anodenbereich einzutreten«, Die aufgefangenen Gase werden an einem Auslaß unter ihrem Eigendruck oder durch Absaugen abgezogen und einem an sich bekannten Reinigungsverfahren zügeführt₀

Mit der Erfindung wird also eine Anodenplatte für die elektrolytische Metallgewinnung geschaffen, deren Besonderheit darin besteht, daß die Effektivflächen der Anodenplatte, einschließlich des über dem Elektrolytspiegel befindlichen Teils, mit einem Gewebesieb mit einer Öffnungsgröße von etwa 5 bis 0,04 mm bedeckt sind, wobei dieses Gewebesieb gegenüber dem Elektrolyten inert ist. Dabei ist weiterhin die über dem Elektrolytspiegel befindliche Anordnung aus der Anodenplatte und dem Gewebesieb mit Ausnahme des elektrischen Kontaktabschnitts des

609842/0783

Anodenträgers mit einer inerten, gasundurchlässigen Folie bedeckt, die sich dicht an der Außenfläche des Gewebesiebs befindet, und die unter Bildung einer geschlossenen Kammer unter den Elektrolytspiegel herabgezogen bzw₀ verlängert ist, wobei die Folie mit einem Gasauslaß versehen ist„

Erfindungsgemäß kann ein Metall auf sehr einfache Weise durch Elektrolyse unter Vermeidung einer Nebelbildung und einer Verringerung des Stromwirkungsgrads gewonnen werden,. Gleichzeitig kann ein Nebenprodukt in Form von Gasen gewonnen und verwendet werden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann elektrische Energie für die Elektrolyse mit hohem Wirkungsgrad bzw_e hoher Wirtschaftlichkeit eingesetzt werden, so daß dieses Verfahren eine ausgezeichnete Wirtschaftlichkeit gewährleistete

Die erfindungsgemäße Anodenplatte ist in der beigefügten Zeichnung näher veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 eine Vorderansicnt bzw. eine Seitenansicht im Schnitt durch eine Elektrodenplattenanordnung gemäß der Erfindung,

Fig. J5 eine teilweise weggebrochene perspektivische Darstellung der mit einer Folie abgedeckten Anodenplattenanordnung gemäß Fig. 1 und

Fig. 4 und 5 eine Schnitt-Vorderansicht bzw₀ eine Schnitt-Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 3°

Eine übliche Anodenplatte besteht aus einer Anode 1 und einem Anodenträger 2, welcher die Anode 1 für die Aufhängung in einer Elektrolysezelle haltert und der an seinem einen Ende einen elektrischen Kontaktteil 3 aufweist_e Die Anodenplattenanordnung gemäß der Erfindung weist eine Anode 1 auf, deren gegenüberliegenden Seiten über eine Fläche von einer Stelle 5

B098A2/Ü7 83

etwas oberhalb des Elektrolytspiegels 4 bis zur Anodenunterseite mit einem inerten Gewebesieb 6 bedeckt bzw₀ überzogen sind, das eine Öffnungsgröße bzw. Maschenweite von etwa 5 bis 0,04 mm besitzt, wobei dieses Gewebesieb in der Weise angebracht ist, daß zwischen ihm und der Anodenoberfläche ein Zwi schenraum 7 mit einer Weite von etwa 1 bis 2 mm festgelegt wird,, Außerdem sind die Anode, der Anodenträger mit Ausnahme des elektrischen Anschlußteils und das Gewebesieb mit einem inerten, gasundurchlässigen Film bzw. Folie 8 überzogen, der bzw» die unter Bildung einer geschlossenen Kammer 9 unter den Elektrolytspiegel 4 hinaus herabgezogen ist, so daß ein Lufteinschluß in den gebildeten Gasen verhindert wird. An der Oberseite der Folie ist ein Gasauslaß 10 vorgesehen, über den die in der Kammer 9 angesammelten Gase abgezogen werden kön-

Obgleich die Erfindung vorstehend in Verbindung mit einer Anode für die elektrolytische Gewinnung von Zink beschrieben ist, gelten die gleichen Ausführungen für das Auffangen eines an einer !Cathode gebildeten Wasserstoffgases „

Im folgenden ist die Erfindung anhand einiger Beispiele näher beschrieben«,

Beispiel 1

Vier Anodenplatten aus Blei mit 1% Silber und drei Kathodenplatten aus Aluminium wurden einander abwechselnd in einem Abstand von 37,5 mm in eine Elektrolysezelle eingehängt_o Die Elektrolyse wurde dabei unter den unten angegebenen Bedingungen durchgeführt. Die Anodenplatten waren mit einem Netzbeutel aus Polyäthylen mit einer Maschenweite von 0,074 mm (200 Tyler mesh) derart überzogen, daß der Zwischenraum zwischen Anode und Netzbeutel 3 + 2 mm betrug«, Die öffnung des Netzbeutels wurde über dem Elektrolytspiegel an der Anode festgelegt,, Nach 24-stündiger Elektrolyse konnte nur eine geringe Änderung

609842/0783

^₁₁, 26Ί5350

der Zellenspannung festgestellt werden* Die Zellenspannung lag hierbei im Bereich von 3,48 bis 3,50 V₀ Dabei lagerte sich Zink an den Kathodenplatten ab» Der Stromwirkungsgrad wurde mit 92,0% berechnete

Stromdichte an der Anode: 800 A/m Elektrolysedauer: 24 Std„

Zusammensetzung des Elektrolyten: 60+2 g/l Zn

118 + 2 g/l H₂SO₄

Elektrolyttemperatur: 35 1 2 C

Größe (und Zahl) der Anoden: 240 mm (breit) χ 340 mm

(lang) χ 10 mm (dick) (4 Stück)

Größe (und Zahl) der Kathoden: 270 mm (breit) χ 410 mm

(lang) χ 5 mm (dick) (3 Stück)

(Die Maße beziehen sich auf die in den Elektrolyten eingetauchte Fläche.)

Blasen des während der Elektrolyse an der Anodenfläche freigesetzten Sauerstoffgases stiegen dabei durch einen Zwischenraum zwischen dem Polyäthylennetz und der Anode hoch, wobei die Blasen allmählich immer größer wurden,, Diese Blasen führten zu keiner Trübung der Elektrolytoberfläche, sondernzerplatzten. Das aus den Blasen freigesetzte Gas verteilte sich am oberen Ende des Polyäthylennetzes über der Elektrolytoberfläche in der Luft. Die Umgebungsatmosphäre wurde hierauf mittels einer Saugpumpe in einer Position 10 cm über der Elektrolytoberfläche unter Adsorbierung eines Nebels auf einem Filterpapier geprüft. Das Filterpapier wurde 24 Stunden lang in destilliertes Wasser gelegt« Das destillierte Wasser wurde hierauf einer quantitativen Analyse durch Atomabsorptionsspektroskopie unterzogene Als Ergebnis wurde hierbei eine Nebelmenge von 37 mg/Nm festgestellt.

609842/0783

Beispiel 2

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch anstelle des Netzbeutels mit einer Maschenweite von 0,074 mm ein Netzbeutel aus Polyäthylen mit einer Maschenweite von ungefähr 0,70 mm (24 mesh) verwendet wurde₀ Die Zellenspannung lag während der Elektrolyse ungefähr konstant innerhalb eines Bereichs von 3»48 bis 3>50 V, Der Stromwirkungsgrad bei der Zinkausfällung betrug 92%.

Die Größe der Blasen des freigesetzten Gases nahm bei ihrem Hochsteigen im Zwischenraum zwischen der Anode und dem Netzbeutel zu. Der größte Teil der Blasen stieg in diesem Zwischenraum hoch, während ein Teil der Blasen durch den Netzbeutel hindurch an der Kathodenseite in den Elektrolyten eintrat und längs des Netzbeutels hochstiege Die längs der Außen- und Innenseite des Netzbeutels hochsteigenden Blasen zerplatzten ohne Trübung der Elektrolytoberfläche. Von der Umgebungsatmosphäre wurde in einer Position 10 cm über der Elektrolytoberfläche mittels einer Säugpumpe eine Probe entnommen«. Die in der Atmosphärenprobe enthaltene Elektrolytnebelmenge wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise bestimmt, wobei sich eine Menge von 38 mg/Nm ergab.

Beispiel 5

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde erneut wiederholt, jedoch mit dem Unterschied, daß anstelle des Netzbeutels mit einer Maschenweite von 0,074 mm ein solcher Netzbeutel aus Polyäthylen mit einer Maschenweite von 0,3 mm (48 mesh) verwendet wurde ο Die Zellenspannung lag innerhalb eines Bereichs von 3»48 bis 3»50 V₉ und der elektrische Stromwirkungsgrad betrug 92%α Der größte Teil des erzeugten bzw, freigesetzten Gases stieg im genannten Zwischenraum hoch. Es wurde keine Elektrolytnebelbildung festgestellte

609842/0783

Vergleichsbeispiel

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde erneut wiederholt, wobei jedoch die Anode nicht mit einem Netz bzw. Gewebesieb überzogen war_o Die Zellenspannung war wiederum ungefähr konstant innerhalb eines Bereichs von 3»48 bis 3,50 V, wobei Zink mit einem Stromwirkungsgrad von 92% ausgefällt wurde„

Kleine Bläschen eines an der Überfläche einer Anode freigesetzten Bauerstoffgases stiegen in unveränderter Form längs der Anode zur Elektrolytoberfläche auf und verteilten sich rasche Diese Bläschen führten, zu einer Trübung der Oberfläche zwischen der Anode und der Kathode. Von der Umgebungsatmosphäre wurde in einer Position 10 cm über der Elektrolytoberfläche mittels einer Saugpumpe eine Probe entnommen, um einen Elektrolytnebel auf einem Filterpapier zu absorbieren. Das Filterpapier wurde anschließend 24 Std. lang in destilliertes Wasser gelegt_e Durch quantitative Analyse mittels Atomabsorptionsspektroskopie wurde eine Elektrolytnebelmenge von 390 mg/Nnr⁵ festgestellt.

Beispiel 4

Eine Anode 1 aus Blei mit Λ% Silber wurde mit einem Polyäthylen-Gewebesieb 6 mit einer Maschenweite von 0,074 mm derart überzogen, daß der Zwischenraum 7 zwischen Anode und Gewebesieb eine Weite von 2 mm besaß. Oberhalb des Elektrolytspiegels wurde die Anordnung mittels einer Folie 8 aus Polyvinylchlorid mit einer Dicke von 0,2 mm gegenüber der Atmosphäre abgeschirmt. Die so gebildete Kammer 9 wurde an der Oberseite mit einem Gasauslaß 10 versehen. Bei diesem Beispiel wurden vier Anodenplatten und drei Kathodenplatten in einander abwechseInder Anordnung in eine Elektrolysezelle eingehängt, in welcher Zink unter den im folgenden angegebenen Bedingungen elektrolytisch gewonnen wurde:

609842/0 783

Stromdichte an der Anode: 700 A/m Elektrolysezeit: 24 Std₉

Elektrolytzusammensetzung: 60 +, 2 g/l Zn

118 + 2 g/l ?I₂£0₄

Temperatur des Elektrolyten: 35 + 2°C Anodengröße: 240 mm (breit) χ 340 mm

(lang) χ 10 mm (dick) Kathodengröße: 280 mm (breit) χ 410 mm

(lang) χ 5 mm (dick)

(Diese Maße beziehen sich auf die in den Elektrolyten eingetauchte Fläche«)

Bei diesem Verfahren wurde Zink auf den Kathodenplatten mit einem Stromwirkungsgrad von 92?o abgelagert. Am Gasauslaß 10 wurde gasförmiger Sauerstoff (Reinheitsgrad 96%) abgezogen· Die Verunreinigungen des Sauerstoffgases betrugen 2,4 Vol-% Wasserstoff und 1,6 Vol-Jö Stickstoff, Die Zellenspannung lag ungefähr konstant bei 3>40 V₀

Zusammenfassend wird mit der Erfindung also ein Verfahren zur Verhinderung der Bildung eines Elektrolytnebels bei der elektrolytischen Metallgewinnung geschaffen, das unter Verwendung einer wässrigen Lösung eines Metallsalzes als Elektrolyt und einer unlöslichen Elektrode durchgeführt wird, wobei die Besonderheit des Verfahrens darin besteht, daß die Elektrode über eine Fläche von oberhalb des Elektrolytspiegels bis zu ihrer Unterseite von einem inerten Gewebesieb umschlossen ist, das sich parallel zur Elektrodenplatte und dicht an dieser erstreckt. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Elektrode zur Verwendung bei der elektrolytischen Metallgewinnung« Außerdem wird mit der Erfindung eine Einrichtung zur Gewinnung eines an der Elektrode erzeugten bzw_o freigesetzten Gases geschaffen, die sich dadurch auszeichnet, daß ein Teil eines Elektrodenträgers mit Ausnahme eines elektrischen Kontaktteils und die mit dem inerten Gewebesieb umhüllte Elektrodenplatte,

6Ü9842/0783

doh. die Elektrodenplattenanordnung, unter Abschluß mit einem inerten, gasundurchlässigen Film bzw«, einer Folie in der Weise bedeckt sind, daß die Folie dicht an den gegenüberliegenden bzw. äußeren Seiten des Gewebesiebs anliegt und ihre unteren Ränder unter den Elektrolytspiegel herabgezogen sind, wobei die an der Elektrode freigesetzten Gase über einen Gasauslaß gewonnen werden können. Schließlich bezieht sich die Erfindung noch auf ein Verfahren unter Verwendung einer solchen Einrichtung.

609842/0783

Claims

Patentansprüche

(1J Verfahren zur Verhinderung der Entstehung eines Elektrolytnebels bei der elektrolytischen Metallgewinnung unter Verwendung einer wässrigen Lösung eines Metallsalzes als Elektrolyt und unlöslicher Elektrodenplatten zur Ablagerung bzw. Ausfällung des Metalls an einer Kathode, dadurch gekennzeichnet , daß jede ülektrodenplatte mit einem inerten Gewebesieb in der V/eise umhüllt oder bedeckt wird, daß sich das Gewebesieb parallel zur Elektrodenplatte und dicht an dieser erstreckt, und daß das Gewebesieb so verlängert bzw. nach oben gezogen wird, daß sich sein oberes Ende über dem Elektrolytspiegel befindet.

2ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Gewebesieb eine Öffnungsgröße bzw_e Maschenweite von etwa 5 bis 0,04 mm besitzt₀

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein inertes Gewebesieb aus Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid oder Polyvinylidenchlorid verwendet wird.

4„ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen jeder Slektrodenplatte und dem inerten Gewebesieb auf weniger als 15 mm, vorzugsweise auf 1 bis 2 mm,eingestellt wird.

5« Elektrodenplatte zur Vervrendung beim Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß sie über eine Plattenfläche, die von einer Stelle über dem Elektrolytspiegel bis zur Unterseite reicht, mit einem Gewebesieb (6) überzogen ist.

6ο Elektrodenplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebesieb (6) eine Öffnungsgröße bzw« Maschenweite von etwa 5 bis 0,04 mm besitzt_o

609842/Q783

Elektrodenplatte nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (7) zwischen der Elektrode und dem inerten Gewebesieb weniger als 15 mm, vorzugsweise 1 bis 2 mm, berägt.

Verfahren zur Gewinnung der freigesetzten Gase bei einem elektrolytischen Metallgewinnungsverfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, unter Verwendung einer wässrigen Lösung eines Metallsalzes als Elektro^t und einer oder mehrerer unlöslicher Elektrodenplatten zur Ablagerung bzw. Ausfällung des Metalls an einer Kathode, dadurch gekennzeichnet , daß parallel zur Elektrodenfläche und dicht an dieser ein inertes Gewebesieb so angeordnet wird, daß sich dessen oberes Ende über dem Elektrolytspiegel befindet, daß die Elektrodenplatte, das Gewebesieb und ein Teil eines Elektrodenträgers mit Ausnahme eines elektrischen Kontaktteils desselben zwischen der Elektrolytoberfläche und einer dem Elektrolyten gegenüber inerten und gasundurchlässigen Folie abgeschlossen werden und daß die Folie über dem Elektrolytspiegel mit einem Gasauslaß versehen wird, über den die an der Elektrodenplatte freigesetzten Gase gewonnen werden.

9« Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein inertes Gewebesieb mit einer Offnungsgröße bzw» Maschenweite von etwa 5 bis 0,04 mm verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein inertes Gewebesieb aus Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid oder Polyvinylidenchlorid verwendet wird.

ο Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen jeder Elektrodenplatte und dem inerten Gewebesieb auf weniger als 15 mm, vorzugsweise auf 1 bis 2 mm, eingestellt wird_o

609842/0 783

12ο Elektrodenplatte zur Verwendung bei der elektrolytischen Metallgewinnung, insbesondere nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 4 oder 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie über ihre Effektiv- bzw„ Wirkfläche hinweg von einer Stelle über dem Elektrolytspiegel mit einem dem Elektrolyten gegenüber inerten Gewebesieb umhüllt ist, daß die Elektrodenplatte, einschließlich eines Elektrodenträgers mit Ausnahme eines elektrischen Kontaktteils, oberhalb des Elektrolytspiegels mit einer gasundurchlässigen und gegenüber dem Elektrolyten inerten Folie in der Weise bedeckt ist, daß sich die Folie dicht an der Außenseite des Gewebesiebs befindet und es unter die Oberfläche des Elektrolyten herabgezogen ist, so daß eine von der Folie und der Elektrolytoberfläche umgrenzte, geschlossene Kammer gebildet wird, und daß die Folie mit einem Gasauslaß versehen ist.

13. Elektrodenplatte nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebesieb (6) eine Öffnungsgröße bzw. Haschenweite von etwa 5 bis 0,04 mm besitzt«

14o Elektrodenplatte nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (7) zwischen der Elektrodenplatte und dem Gewebesieb weniger als 15 mm, vorzugsweise 1 bis 2 mm, beträgt „

609842/0783

Leerseite