DE935504C - Kathode und Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Mangan - Google Patents

Description

• Kathode und Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Mangan Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Legierungen des Nickels mit Chrom, Wolfram, Eisen und Molybdän in bestimmten Mengenverhältnissen als Kathode für die elektrolytische Gewinnung von Mangan aus wäßrigen Lösungen und ein Verfahren zur Behandlung der bei der Elektrolyse benutzten Kathoden.
• Werkstoffe für Kathoden für die elektrolytische Abscheidung von Mangan aus wäßrigen Lösungen, die Mangan- und Ammoniumsalze enthalten, müssen neben den entsprechenden elektrischen Eigenschaften nicht nur eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegen die verwendeten Elektrolyten aufweisen, sondern auf Grund ihrer Oberflächeneigenschaften auch eine leichte Entfernung und Gewinnung des abgeschiedenen Manganrnetalls erlauben. Bisher war kein Metall und auch keine Metallegierung bekannt, die diese Voraussetzungen gleichzeitig und in genügendem Maße erfüllen, wenn auch Nickellegierungen mit den eingangs genannten Komponenten bereits für Turbinenschaufeln oder für chirurgische Instrumente benutzt worden sind, also für Zwecke, bei denen es auf eine gewisse chemische Beständigkeit ankommt.
• Es wurde nun gefunden, daß Nickellegierungen mit io bis 30 % Chrom, 0,5 bis io °% Wolfram, q. bis 25 % Eisen und 2 bis 2o0% Molybdän Rest Nickel in Form eines gewalzten, polierten Bleches sich für die Verwendung als Kathode zur elektrolytischen Gewinnung von Mangan aus wäßrigen Lösungen hervorragend eignen. Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn ein Chromgehalt von ro bis 25 % gewählt wird. Die erfindungsgemäß zu verwendenden Nickellegierungen verdanken ihre Eignung nicht nur ihrer hohen Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem Elektrolyten, sondern auch ihrer Oberflächenbeschaffenheit, die bewirkt, daß das abgeschiedene Metall leicht und ohne Beschädigung der Oberfläche abgestreift und gewonnen werden kann. Infolgedessen bleibt die polierte Oberfläche der gewalzten und vergüteten Bleche auch für längere Zeit und bei häufigem Gebrauch erhalten, woraus sich in technisch vorteilhafter Weise eine erhöhte Lebensdauer der Kathoden ohne die Notwendigkeit einer häufigen Nachbehandlung ergibt.
• Auch. wenn die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen neben den schon genannten Elementen noch eines oder mehrere der Metalle Tantal, Niob, Vanadin, Titan und Aluminium in einer Gesamtmenge bis zu 5 % enthalten, werden die guten Eigenschaften nicht beeinträchtigt, so daß sie in gleicher Weise als Kathoden für die Manganelektrolyse brauchbar sind.
• Für die praktische Verwendung der erfindungsgemäß zusammengesetzten Kathoden geht man, wie erwähnt, von einem gewalzten und vergüteten Blech aus, das in geeigneter Weise poliert und vor dem Gebrauch entfettet wird. Es wurde überraschenderweise gefunden, daß das metallische Mangan sich an den Kathoden leicht und glatt abscheidet und nach Beendigung der Elektrolyse auch leicht von der Kathode entfernt werden kann. Es ist dabei empfehlenswert, die Kathode vor dem Einsetzenin das Badmit einer wäßrigen Lösung von Natriumsilikat oder einem für die Bildung eines Überzuges geeigneten ähnlichen Stoff zu überziehen, um das spätere Ablösen des Mangan-Niederschlages zu erleichtern.
• Bei der Gewinnung des Mänganmetalls aus einer wäßrigen Lösung von Mangan- und Ammonium-Mineralsalzen in einer Membranzelle, bei der, wie erwähnt, das Mangan an einer Kathode der oben angegebenen Zusammensetzung auf der polierten und entfetteten Oberfläche niedergeschlagen wird, verfährt man mit Vorteil so, daß die Kathode mit dem niedergeschlagenen Metall nach Beendigung der. Elektrolyse aus der Zelle entfernt und das-Manganmetall mit einer verdünnten Natriumbichromatlösung behandelt wird, um eine Oxydation zu verhindern. Anschließend wird das Mangan von der Kathode entfernt, diese gewaschen, entfettet und wiederum in die Zelle eingesetzt.
• Beispielsweise haben sich Kathoden der folgenden Zusammensetzung im Vergleich mit bekannten Kathoden als besonders geeignet erwiesen.
• Kathode I : 15 0 jo Cr, 17 0% Mo, 5 0% W, 6 0% Fe, Rest Ni; Kathode 11 : 22 0% Cr, 9 0% Mo, 2 % W, 25 °% Fe, 0,1 % Ta, 0,5 % Nb, Rest Ni. Im folgenden wird ein Versuch angegeben, der durchgeführt wurde, um die günstigen Eigenschaften der Kathoden I und II im Vergleich mit Kathoden 'aus rostfreiem Stahl zu ermitteln.
• xoo 1 einer Lösung, die 27,5 gr/1 Mn, 128,5 g/1 (NH4)2S04, o,68 g/1 S02 und etwas Mg enthält, wurden in den Kathodenraum einer elektrolytischen Membranzelle eingeführt, die Blei-Silber-Anoden enthielt sowie eine polierte Kathode, die entfettet und gewaschen war. Die Lösung wurde bei einer Stromdichte von q4z Amp./qm elektrolytisch behandelt, wobei Mangan hoher Reinheit an der Kathode abgeschieden wurde. Die Stromausbeute betrug 64,8 °(o für eine Behandlungszeit von 24 Stunden. Das abgeschiedene Metall ließ sich leicht entfernen, wobei eine spiegelblanke polierte Oberfläche. an der Kathode zurückblieb. Beide Kathoden I und II konnten bis zu fünfzehnmal ohne neues Polieren benutzt werden, während die früher verwendeten Kathoden aus rostfreiem Stahl nach jedem Abstreifen poliert werden mußten. Die Anodenflüssigkeit, die sich in dem Anodenraum bildete, hatte die folgende Zusammensetzung: z2 g/1 Mn, 125 g/1 (NH4)2S04, 29,6 g/1 freie Hz S 04 und etwas Mg.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Verwendung einer Legierung von =o bis 30 %, vorzugsweise zo bis 25 0% Chrom, 0,5 bis ro 0/0 Wolfram, 4 bis 25 % Eisen, 2 bis 2o 0/0 Molybdän, Rest Nickel .in Form eines gewalzten, polierten Bleches als Kathode für die elektrolytische Gewinnung von Mangan aus wäßrigen Lösungen.
2. 2. Verwendung einer Legierung der im Anspruch z angegebenen Zusammensetzung, die jedoch außerdem noch eins oder mehrere der Metalle Tantal, Niob, Vanadin, Titan und Aluminium in einer Gesamtmenge bis zu 5% enthält, für_ den im Anspruch z genannten Zweck.
3. 3. Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Manganmetall aus einer wäßrigen Lösung von mangan- und ammoniumhaltigen Mineralsalzen in einer Membranzelle mit einer Kathode nach Ansprüchen z oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Elektrolyse: die Kathode mit dem auf ihr niedergeschlagenen Mangan aus der Zelle entfernt, mit einer verdünnten Lösung von Natriumbichromat behandelt und sodann das Mangan von der Kathode abgenommen wird. Angezogene Druckschriften: Götze, Nickel-Legierungen, 2. Teil, 1943, S. 862, Nr. r bis 5.