DE401917C - Vorrichtung zur elektrolytischen Behandlung geschmolzener Metallsalze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine besondere Ausführung der Vorrichtung zur elektrolytischen Behandlung geschmolzener Metallsalze behufs Wiedergewinnung der Metalle und Säureradikale gemäß dem Hauptpatent 399693, nach welchem eine Mehrzahl von hintereinander geschalteten Zellen durch doppelpolige Elektroden gebildet werden und zeichnet sich dadurch aus, daß mehrere Vielfachzellen-Elektrolysiereinheiten von der in dem Hauptpatent beschriebenen Art in ein und demselben Behälter zu einem Verbund-Elektrolysierzellengebilde zusammengruppiert sind. Diese Einrichtung soll im Betrieb mit unreinen Elektrolyten zur reinen Aufarbeitung derselben hervorragend geeignet sein.

Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.

Abb. ι ist ein senkrechter Längsschnitt und Abb. 2 ein Grundriß eines derselben mit übereinanderliegenden Elektroden;

Abb. 3 ist ein Querschnitt (in größerem Maßstabe) durch ein Bruchstück der übereinanderliegenden Elektroden;

Abb. 4 ist ein Grundriß einer zweiten Ausführungsform, bei welcher die Elektroden senkrecht stehen;

Abb. 5 ist ein senkrechter Längsschnitt nach Linie x-x und

Abb. 6 ein senkrechter Querschnitt nach Linie x²-x² von Abb. 4.

Wie aus Abb. 1 bis 3 ersichtlich ist, besitzt die Vorrichtung mehrere Vielfachzellen-Elektrolysiereinheiten, die je aus der gewünschten Anzahl Elektrodenplatten B, B¹, B² bestehen und deren es im gezeichneten Beispiel zwölf sind mit je 21 Elektrodenplatten bzw. 20 Elektrolysierelementen oder -zellen. Alle diese Vielfachzellen-Elektrolysiereinheiten sind gruppenweise, in drei Gruppen zu je vier, in einem gemeinsamen Behälter A angeordnet und unter sich sowohl als auch von dem Boden und den Seitenwänden des Behälters durch Isolierplatten α isoliert, wobei die seitlichen Isolierplatten α durch körniges oder stückiges Isoliermaterial α² (Abb. 1) gegen die Ränder der Elektrodenplatten gepreßt werden. Die Elektrodenplatten, die in jeder Gruppe stapelweise übereinanderliegen, bestehen vorteilhaft aus gepreßter Kohle oder gepreßtem Graphit und sind voneinander durch Isolierstäbe b getrennt. Sie haben in jeder Gruppe einen zentralen Anschlußstab E² aus Graphit, der von der untersten Elektrodenplatte B² aus durch ein Isolierrohr e nach oben geführt und durch ein Brückenstück aus Kohle oder Graphit B³ mit der oberen Elektrodenplatte B¹ des benachbarten Stapels verbunden ist. Der erste zentrale Kopfelektrodenstab E (positiver Pol) und letzte Bodenelektrodenstab E² (negativer Pol) werden vom Behälter A getragen und sind an die Stromquelle angeschlossen.

Durch eine Füllöffnung F am Oberteil des Behälters A wird der Elektrolyt eingegossen. Am Boden des Behälters A ist die Sammelkammer α·^τ für das geschmolzene Metall mit Auslaß H und Abstichhahn h vorgesehen. Die Gase entweichen durch den oberen Stutzen A³. Der Behälter A besteht am einfachsten aus innen emailliertem Eisen, das außen mit Kieselgur oder anderem wärmedichten Material ίο bekleidet oder von außen her beheizbar ist. Er steht durch eine leitende Verbindung e~ mit der letzten negativen Elektrode in Verbindung, so daß im Falle eines Stromverlustes | nur Kathoden- und keine Anodenwirkung auftreten kann.

Die Elektrodenplatten B, B¹, B², die bei diesemBeispiel wagerechtliegen, aber auch schrägliegend angeordnet sein könnten, sind oben und unten mit Rillen und ferner mit senkrecht durchgehenden Löchern b¹, b² für den Abzug der Gase nach oben bzw. das Niederfließen des Aletalls versehen. Die Elektrodenplatten könnten auch mit zueinander passenden Vorsprüngen und Vertiefungen irgendwelcher Form auf : ihren einander zugekehrten Flächen versehen sein, so daß die Vorsprünge der einen Fläche auf eine bestimmte Tiefe in die \~ertiefungen der gegenüberliegenden Fläche hineindringen und dadurch eine äußerst ausgedehnte Oberfläche für die elektrolytische Wirkung erhalten wird. So könnten z. B. Elektrodenplatten von , 5 cm Dicke und 78,5 qcm Flächenausdehnung je mit etwa 124 solcher Vertiefungen von 2,5 cm Tiefe auf der oberen Fläche und mit ebenso vielen Vorsprüngen von 2,5 cm Höhe auf der unteren Fläche ausgestattet sein, und die Form der Vertiefungen und Vorsprünge könnte z. B. diejenige eines Pyramiden- ; stumpfes sein. An der Scheitelstelle dieser ^; Vorsprünge und im Grunde der Vertiefungen würden die senkrechten Löcher für das niederfließende Metall und an den Eckkanten der Vorsprünge würden die Löcher für den Gasabzug vorgesehen sein.

Um elektrische Energieverluste zu vermei- ^: den, sollen sich die Isolierplatten α allseitig dicht an die Elektrodenplattenstapel anschließen. Aus demselben Grunde sollen die Löcher b² in den Elektrodenplatten und die unteren Metallablaufröhrchen b^s an der isolierenden Bodenplatte α einen möglichst geringen Querschnitt haben. Andererseits sind die Elektrodenplatten verhältnismäßig dick, etwa S cm stark, mit Bezug auf die Weite des Zwischenraumes zwischen ihnen, die etwa 0,95 cm betragen kann, während die Löcher für das niederfließende Metall etwa 0,6 cm und diejenigen für den Gasabzug etwa 0,3 cm weit sein können. Mit derartigen Abmessungen erhält man eine sehr hohe Stromwirkung bei geringstem Verbrauch elektrischer Energie.

Bei der Vorrichtung gemäß Abb. 4, S und 6 sind die Elektrodenplatten B senkrecht stehend in vier Reihen angeordnet zu vier Vielfachzellen-Elektrolysiereinheiten vereinigt. Diese Platten könnten indessen auch zur Senkrechten mehr oder weniger geneigt sein, um besser ein Niederfließen des Metalls und ein Aufsteigen der Gase in getrenntem Laufe zu sichern.

Die Elektrodenplatten B sind in Rinnen ar der seitlichen Isolierwände α und in Rinnen α⁴ des aus Glas-, Prozellan- und ähnlichen dicht zusammengefügten Stücken bestehenden Bodenfutters α⁵ eingepaßt, während oben zwischen den Isolierwänden α und den Behälterseitenwänden isolierende Querstäbe B⁴ über den Elektrodenplatten B trennend eingefügt sind, so daß, während die letzteren völlig in den Elektrolyten eingetaucht werden können, die durch die Linie c angedeutete Niveaufläche desselben nicht so hoch steigen kann, daß eine elektrische Verbindung zwischen den Zellen stattfindet. Die Elektrodenplatten B besitzen unterhalb der Linie b* ein im wesentlichen dreieckiges Ansatzstück B^s aus nicht leitendem Material, mit dem sie zum Schütze gegen Verstopfen der Metallabflußrinnen in die nach der Mitte zu schräg abfallenden Bodenrinnen a* eingreifen. Jede Elektrodenreihe besteht beispielsweise aus 60 Platten von einer Stärke von 1,2 bis 2,5 cm und in einem gegenseitigen Abstand von 0,95 cm. Der Zwischenraum zwischen je zwei benachbarten Platten bildet hier eine Elektrolytzelle, deren Boden von beiden Seiten her nach dem Metallabflußloch' a⁶ hin geneigt ist. Aus den im Bodenfutter α⁵ vorgesehenen Abflußlöchern a^e gelangt das Metall in jeder Elektrodenreihe in eine unter derselben im Bodenfutter α·⁵ hinziehende Längsrinne a⁷, die nach dem einen Ende hin geneigt ist und in einen Sammelschacht D mündet. Die Elektrodenplatten B sind wechselweise im oberen und unteren Teile mit Löchern b", £>⁷ versehen, welche eine gegenseitige Verbindung unter den einzelnen Zellen herstellen. Dabei können diese Löcher auch nach der Seite hin von Elektrode zu Elektrode versetzt angeordnet sein, so daß, wenn in einer Elektrodenplatte das obere Loch b^a nach links verlegt ist, das untere Loch b⁷ der nächsten Elektrodenplatte n₀ nach rechts versetzt ist (Abb. 6).

Jeder Sammelschacht D, in den sich die Metallabflußrinne a^r ergießt, reicht in der aus Abb. 5 ersichtlichen Weise im Behälter A bis oben hin und kann auch zum Einfüllen des geschmolzenen Elektrolyten dienen, wobei die benachbarte Zellenendplatte B² mit einer Durchgangsöffnung α⁸ für den Elektrolyten nach der ersten Zelle ausgestattet ist.

Die Endplatten B¹, B² der Elektrodenreihen werden mit den Polen der Stromquelle verbunden, so daß der Strom von Zelle zu Zelle

durch die ganze Zellenreihe hindurchströmt, j Die Schaltungen der Zellenreihen kann ver- ! schieden sein. So z. B. kann die Endplatte B¹ j am einen Ende der ersten Zellenreihe seitlich j so weit verlängert werden, daß sie zugleich eine \ Endplatte für eine nächste Zellenreihe bildet, ■ und in ähnlicher Weise kann die Endplatte B² ' dieser letzteren nach der Seite hin bis in die ! dritte Zellenreihe verlängert werden, usf., so ι ίο daß der elektrische Strom längs jeder Zellen- ; reihe und von Reihe zu Reihe fließt, während der Elektrolyt durch die Öffnungen b^a von Zellenreihe zu Zellenreihe gelangen kann. Dieser Betrieb kann mit irgendeiner Anzahl Zellen pro Reihe vorgenommen und bei beispielsweise j vier Zellenreihen von je 60 Zellen mit etwa 400 bis 500 Volt durchgeführt werden.

Statt je eines Sammelschachtes /) für jede

Elektrodenreihe ließe sich auch nur ein gemeinsamer Sammelschacht anwenden. In bei- j

den Fällen kann, wie gesagt, der Elektrolyt | oben in den oder die Schächte eingeleitet wer- j

den, und zwar durch die Leitung F, die ihn i

auf das gesammelte Metall fließen läßt, von wo j

_2g er durch die Öffnung b^s in das Zellengebilde j

gelangt und durch die Löcher b^e, &^T im Zick- ; zacklauf die Zellenräume nacheinander erfüllt. '

Der Gasraum G über den Zellen ist nach oben durch den Behälterdeckel A² abgeschlossen. Aus ihm entweichen die Gase durch den Stutzen A³. Isolierwände g rahmen die Zellenreihen ein und isolieren sie gegen den Behälter A.

Das durch elektrolytische Wirkung aus-3,5 geschiedene Metall fließt zwischen den Elektroden nieder und gelangt durch die Löcher a^B und die Abflußrinnen a' in die Schächte D, aus denen es mittels der Ventile h' durch die Abstichöffnungen H abgelassen werden kann. Die beschriebenen Vorrichtungen haben den \*orteil, daß bei Verwendung eines mit Bezug auf das zu gewinnende Produkt etwas verunreinigten Elektrolyten dieser bei seinem Lauf durch die Vielfachzellen-Elektrolysiereinheiten in hervorragender Weise gereinigt wird. Bei der zweiten Ausführungsform kann das Metall aus den einzelnen Schächten in mehr oder weniger reinem Zustande abgelassen werden. In beiden Fällen ist durch die Isolierwände an g₀ und zwischen den Zellengruppen dafür Sorge getragen, daß keine oder nur sehr geringe Stromverluste auftreten, so daß bei geringer Spannung eine hohe Stromwirkung erzielt werden kann. Diese Wirkung wird noch dadurch erhöht, daß der Elektrolyt in den engen Zellen nur nach und nach durchzirkulieren kann.

Die Zahl der Elektrolysiereinheiten als Ganzes und die Zahl der Elektroden in jeder derselben sowie deren Form und Größe können natürlich beliebig gewählt werden. 6c

Claims (6)

Patent-Ansprüche:

1. -Vorrichtung zur elektrolytischen Behandlung geschmolzener Metallsalze behufs Wiedergewinnung der Metalle und Säureradikale mit mehreren hintereinander geschalteten, durch doppelpolige Elektroden gebildeten Zellen nach dem Patent 399693, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Vielfachzellen-Elektrolysiereinheiten von der in dem Hauptpatent beschriebenen Art in ein und demselben Behälter (A) zu einem Verbund-Eektrolysierzellengebilde zusammengruppiert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zellen bildenden Elektroden der Elektrolysiereinheiten auf den einander zugekehrten Seitenflächen gerillt und außerdem mit Zirkulationsöffnungen versehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zellen bildenden Elektroden der Elektrolysiereinheiten auf den einander zugekehrten Seitenflächen zur Vergrößerung der. Flächenausdehnung mit Erhöhungen bzw. Vertiefungen versehen sind und dabei die Erhöhungen der. einen Elektrodenfläche bis zu einer bestimmten Tiefe in die Vertiefungen einer benachbarten Elektrodenfläche _go eindringen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielfachzellen-Elektrolysiereinheiten durch Isolierwände (a bzw. g) gegen den Behälter isoliert eingerahmt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierwände (a) auf den Seiten des Behälters (A) in dichtem Schluß an den Elektrolysiereinheiten dadurch gehalten werden, daß zwischen sie und die Behälterwände stückiges Füllmaterial (ar) eingefüllt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zellen bildenden Elektroden bei senkrechter oder annähernd senkrechter Anordnung mit einem unteren nicht leitenden Ansatzstück (B⁵) in nach der Mitte zu schräg abfallende Bodenrinnen des Behälters, die mit den Auslässen für das Metall in Verbindung stehen, eingreifen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.