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Elektrolytische Zelle für die Gewinnung von Mangan Die Erfindung bezieht
sich auf Zellen des sog. Kammertyps für die elektrolytische Gewinnung von Mängan.
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Mit keiner der vielen bisher bekannten Zellen ist das Problem der
Aufrechterhaltung eines gleichförmigen pH-Wertes in sämtlichen Katholytkammern bei
gleichzeitiger Möglichkeit der wirksamen Entfernung von Anodenschlamm befriedigend
zu lösen. Beispielsweise sind bei einer der bekannten Zellen lösungsdurchlässige
Beutel um die Kathoden vorgesehen. Die Beutel hängen in einer gemeinsamen Anolytkammer
und werden durch gesonderte Zellenleitungen mit Katholyt gespeist. Während der Anodenschlamm
von allen Anoden am Boden der Anolytkammer anfällt, wo. er leicht entfernt werden
kann, zeigt der Katholyt in den verschiedenen Katholytbeuteln das Bestreben, hinsichtlich
des pH-Wertes im Verlauf der Elektrolyse zu schwanken, auf Grund von örtlichen physikalischen
Unterschieden; als Ergebnis treten Schwankungen in der Schichtbildung bei den verschiedenen
Kathoden in der Zelle auf.
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Der Versuch, mit diesem Problem dadurch fertig zu werden, daB man
einen gemeinsamen Katholyten vorsieht, in welchen Anolytbeutel eingetaucht wurden,
welche die Anoden umgeben, befriedigte aber nicht, weil der Anodenschlamm das Bestreben
zeigte, sich innerhalb der Beutel aufzuhäufen, so daB periodische Ausleerungen erforderlich
waren, um den Schlamm zu
beseitigen, der sonst gegebenenfalls unerwünschte
Formänderungen, z. B. Verdrehungen oder Verwindungen sowie regelrechte Beschädigungen,
wie z. B. ein Platzen oder Reißen des Beutels, verursachen könnte.
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Das Ziel der Erfindung ist demgemäß auf eine .-elektrolytische Zelle
zur- Gewinnung von Mangan gerichtet, aus der Anodenschlamm leicht entfernt werden
kann und bei welcher der p11-Wert der verschiedenen Katholytkammern ahne weiteres
einheitlich gehalten werden kann.
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Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf eine elektrolytische
Zelle für die Gewinnung von Mangangerichtet, bei der ein Behälter vorgesehen ist,
in welchem eine Mehrzahl von Anoden und Kathoden hängen und Rahmen vorgesehen sind,
die lösungsdurchlässige Diaphragmen tragen, die jede Kathode umgeben, um einzelne
Katholytkammern zu schaffen, deren jede von einer gemeinsamen Anolytkarnmer getrennt
ist. Nach der Erfindung sind die einzelnen Katholytkammern im Behälter mit verbindenden
Kanälen, Leitungen od. dgl. versehen, mittels denen der Katholyt zwischen einer
gemeinsamen Katholyt-Füllkammer und jeder einzelnen Katholytkammer umlaufen kann.
Die Katholyt-Füllkammer kann entweder innerhalb des--Behälters oder außerhalb angeordnet
sein, wobei die Verbindung mit Hilfe von entsprechend angeordneten Leitungen bewirkt
werden kann.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den Darstellungen sowie aus
der folgenden Beschreibung zu entnehmen. Es zeigt Fig. i eine Aufrißansicht, zum
Teil im Schnitt, einer elektrolytischen Zelle nach der vorliegenden Erfindung, Fig:
2 einen Endschnitt der Zelle längs der Linie 2-2 der Fig. i und Fig.3 eine vergrößerte
Grundrißdarstellung, zum Teil im Schnitt, der Zelle nach der Linie 3-3 der Fig.
i. Die Zelle i weist ein kastenartiges Gehäuse mit Seitenrahmen 2 aus Holz oder
anderem Werkstoff, Bodenrahmen 3, eine Stütze oder einen Träger 4 und ein Futter
oder eine Verkleidung 5 aus geeignetem' Metall oder anderem widerstandsfähigem Werkstoff
auf: Die vertikale Scheidewand 6 teilt das Innere der Zelle i in zwei Kammern 7
und 8; die verhältnismäßig breite Kammer 8 ist am Boden mit einem Kammerträgerrahmen
9 ausgestattet, welcher die Kathodenkammern trägt. Die Diaphragmen =o teilen den
oberen Teil -der größeren Kammer 8 in eine Mehrzahl von einzelnen Katholytkammern
=i, die voneinander so getrennt sind, da.ß sich Zwischenräume 12 für die Einfügung
von Anoden ergeben. Jede Katholytkammer steht durch eine vertikale Scheidewand 6
mit der Kammer 7 in Verbindung, die als gemeinsame Katholyt-Füllkammer dient. -Diese
Verbindung wird durch mehrere Leitungen 13 und =4 bewirkt, welche den Katholyt zuführen
und verbrauchten Katholyt aus jeder Katholytkammer wieder abführen.
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Die Mehrzahl der einzelnen Katholytkammern sind geschlossene Kammern,
die mit den übrigen Kammern 8 nur durch die Mehrzahl der Diaphragmen in Verbindung
stehen. Die Mehrzahl der Anodenzwischenräume 12 zwischen den einzelnen Katholytkammern
steht an ihren Seiten sowie am Boden mit dem übrigen Teil der Anolytkammer 8 in
freier Verbindung. Infolgedessen wirkt der größere Teil der breiteren Kammer B als
eine gemeinsame Anolytkammer, die mit jedem einzelnen Anodenzwischenraumzwischen
den einzelnen Katholytkammern in Verbindung steht. Auf diese Weise kann Anodenschlanin,-der
sich an den einzelnen: Anoden gebildet hat, frei zum Boden der Kammer B gelangen,
von wo er leicht durch den unten beschriebenen Anolytabzug entfernt werden kann.
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In jeder einzelnen der mehreren Katholytkammern hängt in Blattform
eine Kathode 15 aus rostfreiem Stahl oder anderem entsprechendem Werkstoff, die
in einem- Halter 1ö befestigt ist.
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In jedem der einzelnen Anodenzwischenräume i2 hängt eine Anode aus
einer Legierung aus 99 °i, Blei und 10/0 Silber oder aus einem entsprechenden
anderen Werkstoff. Diese Anoden können eine beliebige Form, z. B.. die Form einer
Stange haben, wie sie in der Zeichnung veranschaulicht wird. Dort ist ersichtlich,
daß jede Anode eine Mehrzahl zylindrischer Stangen 17
aufweist, die vereinigt
und in Haltern getragen sind und einen einheitlichen Anodenkörper- 18 bilden.
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Nach der Zeichnung ist die Zelle mit einem Speisetrog i9 ausgestattet,
durch den frischer Elektrolyt in die Zelle gelangt. Diese Zuleitung zur Zelle setzt
sich dann durch Öffnungen 2o in die gemeinsame Katholyt-Füllkammer 7 fort. Ein Überlauf
21 hält den Katholytspiegel in gewünschter Höhe und sorgt für Umlauf der Katholytlösung,
falls dies erwünscht ist.
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Ein Überlauf 22 dient der Entfernung von verbrauchtem Anolyt aus der
Anolytkammer. Dies wird dadurch bewirkt, daß der überfließende Anolyt aus dem Boden
der Anolytkammer durch die vertikale Leitung 23 abgezogen wird, welche den Boden
der Anolytkammer 8 und den Überlauf 22 verbindet.
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Falls es erwünscht ist, den Anolyt oder den Anodenschlamm und den
Katholyt aus der Zelle zu entfernen, ist dies durch die Benutzung des Abzugsrohres
24 für den Anolyt und des Rohres 25 für den Katholyt am Boden der Zelle möglich.
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Für einen vollständigen Kreislaufvorgang wird die Zellenfüllung zur
Zelle i durch den Fülltrog i9 bewirkt, von wo sie durch Öffnungen 2ö in die Katholyt-Füllkammer
7 gelangt. Ein Umlauf des Katholyten zwischen der Katholvt-Füllkammer und den einzelnen
Katholytkammern wird durch die Gruppe der Einlaßöffnungen 13 und Auslaßöffnungen
=4 bewirkt. Wenn der elektrolytische Prozeß vor sich geht, läßt man den Katholyten
auf das Mangan in -der Kathodenkammer== fließen, von wo er durch die Diaphragmenio
zu den Anodenzwischenräumen 12 der Anolytkammer 8 fließt. Anolyt läuft zwischen
der Gruppe von Anoden- 1 zwischenräumen 12 und dem Rest der Kammer 8 um, ausgenommen
denj enigem Teil der Kammer 8, der zur Gruppe der einzelnen - Katholytkammern =i
gehört. Anolyt wird aus dem ganzen System durch die vertikale Kammer 23 und Überlaufmittel
22 in Mengen j entfernt, welche dem Zellenzufliffi äquivalent sind, der ständig
der Zelle zugeführt wird.
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Es wurde weiter gefunden, da.ß die oben beschriebene und in den Zeichnungen
veranschaulichte Zelle eine einfache Lösung des Problems der Entfernung des Anodenschlammes
bei gleichzeitiger einfacher Steuerung
des pg-Wertes und der Mangankonzentration
des Katholyten verwirklicht. Ersteres wird besonders einfach durch eine breitere
Kammer unterhalb der Anodengruppe erreicht, während letzteres dadurch erreicht wird,
daß eine gemeinsame Katholyt-Füllkammer vorgesehen wird, in welcher der pg-Wert
sowie der Mangangehalt aller Zellenfüllösungen einfach wie eine einzige Lösung gesteuert
werden kann.
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Im folgenden ist ein Beispiel des Betriebes einer
| Zelle nach der vorliegenden Erfindung wiedergegeben. |
| 99 % Pb, 1% Ag, |
| g Stangen, etwa 12 mm X etwa |
| Anode.............. 970 mm, |
| 5 Anoden je Zelle. |
| rostsicherer Stahl, |
| Kathode . . . . . . . . . . . . zog cm X 56 cm X 1,5 mm, |
| q. Kathoden je Zelle. |
| Stromdichte, Anode.. 0,1q.09 Amp/cm2. |
| Stromdichte, Kathode 0,048 Amp/cm2. |
| Zellenspannung ..... 5,5 Volt. |
| Mn: 34 bis 36 g/1, |
| Füllösung . . . . . . . . . . . (NH4)2S01: 125 bis 145
g/1, |
| S02: mehr als 0,1o g/1. |
| Mn : 1o bis .12 g/1, |
| (N H4) 2 S 04 : 145 bis 165 g/1, |
| Katholyt . . . . . . . . . . . (errechnet aus dem Ammo- |
| niakgehalt), |
| . S02: mehr als 0,1o g/1. |
| Mn: 1o bis 12 g/1, |
| Anolyt . . . . . . . . . . . . . H2 S 04: 39 bis 46
g/l, |
| (NH4)2S0,: 125 bis 145 9/1. |
| Segeltuch (oder Leinwand) |
| Diaphragma ........ |
| # bog 9/m2. |
| Dauer der Elektrolyse 48 Stunden. |
| Mn je Kathode .... 13,95 kg. |
| Stromleistung ...... 650/,. |
Es ist selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung auch Einrichtungen umfaßt,
bei welchen die gemeinsame Katholyt-Füllkammer gesondert und getrennt von dem übrigen
Teil der kastenförmigen Zelle angeordnet ist und mit der Gruppe einzelner Katholytkammern
über Leitungen in Verbindung steht.