CH283826A - Verfahren zur Ausfällung von Metallen aus metallhaltigen Lösungen. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Ausfällung von Metallen aus metallhaltigen Lösungen.    Die Erfindung betrifft ein Verfahren  zur Ausfällung von Metallen aus metallhalti  gen     Lösungen    unter Verwendung von Elek  troden unterschiedlicher elektrochemischer Po  tentiale. Bei den bekannten     Gleichstrom-Elek-          trolvse-Verfahren    werden die für den Strom  eintritt in den Elektrolyten bzw. den Strom  austritt aus dem Elektrolyten verwendeten  Elektroden mit einer äussern Stromquelle in  Verbindung gebracht, wobei der Elektrolyt  durch den elektrischen Strom zersetzt wird.  



  Die Erfindung bezweckt, die Ausfällung  von Metallen aus metallhaltigen Lösungen  ohne Verwendung einer solchen äussern Strom  quelle durchzuführen. Sie besteht darin, dass  die Elektroden innerhalb des Elektrolyts  durch ein     Diaphragma,    das zur Trennung  des Elektrolyts in     Anolyt    und     Katholyt    dient,  getrennt und ausserhalb des Elektrolyts mit  einander elektrisch verbunden werden, wobei  an diese Verbindung keine äussere Strom  quelle angeschlossen ist. Die als Elektrolyt  verwandte Lösung kann ein oder mehrere  Metalle enthalten.

   Als Metalle kommen nicht  nur Gold, Silber, Quecksilber, Kupfer und  dergleichen in Betracht, sondern auch weni  ger edle Metalle, wie     Wismuth,    Antimon, Zinn,  Blei,     Nickel,    Kobalt, Zink usw. Mit dem Ver  fahren nach der Erfindung lässt sich die  Ausfällung der Metalle aus dem Elektrolyt  zwecks     Raffination    in der Form durchfüh  ren, dass die betreffenden Metalle sich an der       Fällungselektrode    als lockerer und leicht zu  entfernender Ansatz niederschlagen. Man    kann aber auch durch entsprechende Wahl  geeigneter Metalle im Elektrolyt und der       Fällungselektrode    diese galvanisieren, also mit  einem festhaftenden metallischen Überzug  versehen.  



  Durch die Erfindung wird der wesentliche  Vorteil erreicht, dass die beabsichtigten elek  trolytischen Reaktionen ohne eine äussere  Stromquelle durchgeführt werden können. Da  durch ergibt sich die Möglichkeit, die Elek  trolyse unter den jeweils günstigsten Bedin  gungen und in den meisten Fällen auch in  wesentlich kürzerer Zeit als bei dem bekann  ten Verfahren vor sich gehen zu lassen. Ein  weiterer Vorteil kann auch in der Ersparnis  an unangreifbaren Anoden liegen.  



  Die Elektroden können entweder unmittel  bar oder über regelbare Widerstände     undloder          Messinstrumente    mittelbar ausserhalb des Elek  trolyts miteinander elektrisch verbunden wer  den. Durch Einschaltung     soleher    Widerstände  kann man durch stufenweise Änderung der  elektrischen 'Spannung zwischen Elektrode  und     Katholyt    bei der Elektrolyse einer meh  rere Metalle enthaltenden Lösung aus dieser  die einzelnen Metalle nacheinander abschei  den, da sich die Fällungen in Abhängigkeit.  von der Zusammensetzung der Lösung und  der Stromspannung vollziehen.

   Die benötigte       Spannung    ergibt sich durch Auswahl der  Elektroden aus der elektrochemischen Span  nungsreihe und die erforderliche Stromdichte  aus der Grösse und Ausbildung der aktiven       Elektrodenoberflächen.    Der innere Wider-      stand kann durch Erhöhung der Diffusions  geschwindigkeit, beispielsweise durch mecha  nisches Bewegen des Elektrolyts oder durch  Temperaturerhöhung, erniedrigt werden.

   Die  elektrolytische Zersetzung der als     Katholyt     dienenden metallhaltigen Lösung kann man  durch geeignete     Zusätze;besehleunigen.    Welche  Metalle sich als Elektroden am besten bewäh  ren sowie die Art und die Konzentration der  Elektrolyte ist empirisch in einfacher Weise       ermittelbar.    Nach der Art des Elektrolyts  richtet sich auch die Beschaffenheit der ge  nannten Zusätze, für die nicht nur einfache  Säuren oder Basen, sondern auch komplexe  Salze verwendbar sind.  



  Da     Anoly    t und     Katholyt    durch ein Dia  phragma getrennt sind, können beide Lösun  gen nach erfolgter     Abscheidung    nahezu restlos  isoliert wiedergewonnen und gegebenenfalls  von neuem aufgearbeitet werden.  



  Das Verfahren nach der Erfindung kann  für     analytische.    Bestimmungen im Laborato  rium dienen oder auch für galvanische  Zwecke, insbesondere auch zur     Metallraffina-          tion,    zum Beispiel zur Herstellung von Elek  trolytkupfer, angewandt werden.  



  Für Bestimmungen im Laboratorium eignet  sich zum Beispiel ein Gerät, das eine zylin  drische bzw. polygonale Elektrode aus un  edlem Metall besitzt, dessen elektrische Zu  leitung durch einen isolierenden Träger ge  führt ist. Über diesen und die Elektrode wird  ein     Diaphragma    gestülpt und um das Dia  phragma eine Elektrode aus edlem Metall  bzw. unangreifbaren Stoffen, gelegt. Beide  Elektroden sind ausserhalb des Elektrolyten  durch Leiter elektrisch verbunden. Die Aussen  elektrode wird vorteilhaft als Korbgefäss aus  gebildet. Der     Diaphragmaträger    kann als Ge  fäss mit Boden und Deckel ausgebildet sein  und mit Bodenöffnungen zum Einfüllen des       Anolyten    zwischen Innenelektrode und Dia  phragma versehen sein.

   Die beiden Elektroden  können zur Beschleunigung der Elektrolyse  durch einen Motor gedreht werden, wobei es  zweckmässig ist, die Gefässöffnung des     Dia-          phra.gmaträgers    so zu     hinterdrehen,    dass der       Anolyt    nicht durch den Deckel nach aussen    spritzen kann.     Um    ein     Rand-Hochsteigen    des       Katholyts    bei der gegebenenfalls gegenläufi  gen Drehung des     Katholytgefässes    zu verhin  dern, wird vorteilhaft als feststehender,     plat-          tenförmiger    Abstreifer im     L:

  mlaufweg    der  Flüssigkeit angeordnet, der     gleiehzeit.ig    eine  stetig gute     Durehmisehung    des     Katholyts    be  wirkt.  



  Der     Diaphragmaträger    kann vorteilhaft  über der     Gefässausbildun        g-    eine Scheibe tra  gen, welche die     Kurzsehlussbrücke    der Elek  troden gegen die Säure- bzw.     Basendämpfe     der Elektrolyte abschirmt..  



  Es hat sieh als     zweelzmässi-    erwiesen, den       :lnolyten        bzw.        Katholyten    oder beide wäh  rend des Verfahrens zu bewegen und ausser  dem     anzuwärmen,    wodurch die Zeitdauer der  Elektrolyse wesentlich     tierabsetzbar    ist. Hier  bei ist es beispielsweise möglich, einen     Elek-          trolysevorgang    in nur einem Fünftel der Zeit  durchzuführen, die das bisherige Elektrolyse  verfahren erfordert.

   Dabei ist. es möglich,       Rührer    anzuwenden, die Elektroden zu dre  hen oder das     Katholytgefäss    in.     Umdrehung     zu versetzen bzw. gegenläufige Bewegungen  hervorzurufen.  



  Auf. der Zeichnung sind als Ausführungs  beispiele Geräte zur Durchführung des Ver  fahrens im Laboratorium im Schnitt darge  stellt  In     Fig.1    der Zeichnung besteht die Lö  sungselektrode 1 in voll     zylinderförmiger     Ausbildung, beispielsweise aus     Zink-    oder Ma  gnesium bzw. einem sonstigen unedlen Metall,  und ist mit dem     Messingleiter        ''    verschraubt.  Der Kopf der Elektrode trägt, den     säure-          bzw.        basenfesten    Träger 3 aus Kunstharz  masse, durch dessen Bohrung der Leiter  geführt ist.

   Der Träger 3 ist. als doppelwan  diges Gefäss 4 ausgebildet, dessen Boden 5  Bohrungen 6     aufweist    und dessen obere Öff  nung durch einen Deckel 7 abgedeckt ist,  der so hochgehoben werden kann,     da.ss    ein       Anolyt    bequem einzufüllen ist. Die Wandung  des Trägers 3 kann oberhalb der Bohrungen  so     hinterdreht,    werden, wie     Fig.    3 zeigt, dass  beim Drehen der     Elektröde    Flüssigkeit nicht  hinausgeschleudert werden kann, sich ent-      wickelnde Gase aber zwischen Deckel 7 und  Träger 3 entweichen können, während Dämpfe  im Trägerkopf kondensiert werden.

   Der Trä  ger besitzt auf seiner Oberfläche eine Rille 8  zum dichten Anlegen des über die Elektrode 1  gestülpten     Diaphragmas    9. Der Träger 3 trägt  des weiteren die säure- und hasenfeste Scheibe  10. Auf der Scheibe 10 sitzt die     Kurzschluss-          brücke    12, in der die     Platin-Netzelektrode    13  als Füllungselektrode mit ihren beiden Lei  tern 17 ebenso lösbar befestigt ist wie der  Messingleiter 2 der Lösungselektrode 1. Die       Platin-Netzelektrode    13 hat die Ausbildung  eines Korbes, dessen Korbboden 11 und Korb  wand 14 das     Diaphragma    9 umschliessen. Der  Kurzschluss erfolgt über die Brücke 12.  



  Nach     Fig.2    ist auf das     Becherglas    a die  Scheibe 10 aus Kunststoff gelegt, die an ihrer  Unterfläche mittels des Halters 16 das Dia  phragma 9 trägt und auf ihrer Oberfläche die       Kurzschlussbrücke    12 aufweist. An der Kurz  schlussbrücke 12 sind mittels elektrischer Lei  tungen 2 und 17 die Elektroden 1 und 13 be  festigt. Die Elektrode 1 aus unedlem Metall  ist als Hohl-Elektrode mit     Wanddurchbre-          ehungen    18 ausgebildet, während die Elek  trode 13 als     Korbnetz-Fällungs-Elektrode    aus  edlerem Metall hergestellt ist.

   In die     Hohl-          Elektrode    1 greift der     Rührer    19 ein, der mit  tels der Welle 20 vom an einem Stativ be  festigten Motor 21 angetrieben wird. Mit 15  ist eine Heizplatte bezeichnet.  



  Wenn zum Beispiel eine Kupferbestim  mung mit Hilfe des beschriebenen Gerätes  nach     Fig.1    durchgeführt werden soll, wird  nach Aufheben des Deckels 7 durch den Ge  fässraum 4 und die Bohrungen 6 Salzsäure  als     Anolyt    in den Raum zwischen Zinkelek  trode und innerer     Diaphragmawand    zuge  führt, und eine Kupferlösung, zum Beispiel       CuS04,    als     Katholyt    ausserhalb des     Diaphrag-          mas    so benutzt, dass die Platin-Elektrode um  spült ist.

   Sobald die Elektroden miteinander  verbunden werden, erfolgt eine     Kupferab-          scheidung    an der Platin-Elektrode 13 so lange,  bis das gesamte Kupfer aus dem     Katholyt    ab  geschieden ist. Durch Zuführung von Wärme  zum Elektrolyten und durch ein Rührwerk    zur Unterstützung der     Ionenwanderung    kann  das Verfahren beschleunigt werden.     .Der    Nie  derschlag an der Kathode kann ebenso weiter  bearbeitet werden wie das im     Anolyt    aufge  löste Metall.  



       Fig.    4 und 5 lassen in Seitenansicht und  Aufsicht eine Klemmanordnung zur Durch  führung des Verfahrens erkennen, wobei an  genommen ist, dass das     Elektrolysegefäss    samt  der als Unterlage benutzten Heizplatte ge  dreht werden und die Leiter 2 und 17 zur  Einklemmung rechtwinklig abgebogen werden.  Der gebogene Messingträger 24 trägt eine  Öffnung 23 zum Durchstecken eines recht  winklig abgebogenen Abstreifers. Auf dem       ?dessingträger    liegt die Isolierplatte 25, welche  drei Klemmkörper aus Metall trägt, in die die  Elektroden-Leiter 2 und 17 sowie die Leiter  22 der zwischen dem     Elektrodenkurzschluss     zwischengeschalteten, nicht dargestellten Re  gelwiderstände     einklemmbar    sind.

   Mit 26 ist  eine     Stativschelle    bezeichnet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Ausfällung von Metallen aus metallhaltigen Lösungen unter Verwen dung von Elektroden unterschiedlicher elek- troehemisclier Potentiale, dadurch gekenn zeichnet, dass die Elektroden innerhalb des Elektrolyts durch ein Diaphragma, das zur Trennung des Elektrolyts in Anolyt und Ka- tholyt dient, getrennt und ausserhalb des Elektrolyts miteinander elektrisch verbunden werden, wobei an diese Verbindung keine äussere Stromquelle angeschlossen ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass zwecks Erhöhung der Diffusionsgeschwindigkeit die Tempera tur erhöht wird. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Anolyt eine andersartige Lösung verwandt wird wie als Katholyt. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass in die elektrische Verbindung zwischen den Elektroden ausser- halb des Elektrolyts Messinstrumente einge schaltet _werden. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch I, un ter Verwendung einer mehrere Metalle ent haltenden Lösung als Katholyt, dadurch ge kennzeichnet, dass durch stufenweise Ände rung der Spannung zwischen Elektrode und Kathoht infolge Einschaltens von Regelwider ständen in die elektrische Verbindung ausser halb des Elektrolyts die einzelnen Metalle des Katholvts nacheinander ausgefällt werden.

   PATENTANSPRUCH II: Elektroly segerät zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines Behälters ein Diaphragma (9), das zur Trennung der Lösungselektrode (1) und der Fällungselek- trode (13) dient, und ausserhahb des Behälters eine elektrische Verbindung (12) zwischen den Elektroden vorgesehen ist. UNTERANSPRÜCHE: 5.

   Gerät nach Patentanspruch II, ge kennzeichnet durch einen aus Isolierstoff her gestellten Träger (3) für das Diaphragnia (9), der als Gefäss (4) mit Boden (5) und Deckel (7) ausgebildet ist und dessen Boden öffnungen (6) zum Einfüllen des Anolyts in den Raum zwischen Lösungselektrode (1) und Diaphragma dienen. 6.

   Gerät, nach Patentanspruch II und Un teranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Diaphragmaträger (3) eine Absehluss- scheibe (10) zur Abschirmung der elektri schen Verbindung zwischen der Lösungs- und Fällungselektrode gegen Elektrolytdä.mpfe aufweist. 7.

   Gerät nach Patentanspruch II, da durch ge1_iennzeichnet, dass die Fällungselek- trode (13) als Korb mit Boden (11) und Wand (14) ausgebildet und durch elektrisch leitende Halter (17) getragen ist, die lösbar an die elektrische Verbindung (12) ange schlossen sind. B. Gerät nach Patentanspruch II, gekenn zeichnet durch ein Stativ zeit Motor (21) und Rührwelle (20), eine Abschlussscheibe (10) und die zum Halten der konzentrisch zuein ander angeordneten Fällungselektrode (13) und Lösungselektrode (1) dienende elektrische Verbindung (12). 9.

   Gerät nach Patent.ansprtieh TI, gekenn zeichnet durch eine hohle Lösungselektrode (1) mit Rührer (19). 10. Gerät nach Patentanspruch II, ge kennzeichnet durch eine Heizv or riehtung (15) unter dem Elektrolysiergefäss (a).