(57) Innerhalb des Naßmetallurgischen Verfahrensganges zur Gewinnung von Zink ist eine
wesentliche Stufe dessen elektrolytische Abscheidung. Hierfür sind als Anodenmaterialien
vorwiegend ternäre Bleilegierungen gebräuchlich, die neben Silber in Mengen von 0,5
bis 1,0 Gew.-% als dritte Leigierungskomponente, unterschiedlichste Metalle enthalten
können.
Hinsichtlich der elektrischen und mechanischen Eigenschaften sowie aus Kostengründen
wird für Anoden bei der elektrolytischen Gewinnung von Zink aus sauren Lösungen die
Verwendung einer Blei-Legierung vorgeschlagen, die aus 0,05 bis 0,25 Gew.-%Strontium
und/oder0,05 bis 0,1 Gew.-% Calcium sowie 0,1 bis 0,5 Gew.-% Silber, Rest Blei besteht.
[0001] Die naßmetallurgische Gewinnung von Zink erfolgt üblicherweise nach dem Verfahrensprinzip
Zinkblenderöstung, Laugung des Röstgutes, Laugenreinigung, elektrolytische Abscheidung
von Zink und Umschmelzen des zuvor von den Kathoden abgezogenen Zinks. Die elektrolytische
Abscheidung geschieht dabei praktisch ausschließlich aus schwefelsauren Lösungen mit
Hilfe von Aluminiumkathoden und Bleianoden.
[0002] Anodenmaterialien sind vorwiegend ternäre Blei-Legierungen mit meist Silber-Gehalten,
die zwischen 0,5 bis 1,0 Gew.% liegen. Hinsichtlich der dritten Legierungskomponente
liegen Untersuchungen über Thallium, Tellur, Selen, Wismut, Calzium, Gold, Quecksilber,
Strontium, Barium, Arsen, Zinn und Kobalt vor (The Journal of Applied Chemistry of
the UdSSR -english translation- Vol. 24 (1951) S. 1429 ff) sowie Magnesium und Silizium
(The Journal of Applied Chemistry of the UdSSR -english translation- Vol. 26 (1953)
S. 847 ff).
[0003] Dabei zeigt sich, daß Anoden aus verschiedenen Legierungen während des Elektrolysebetriebes
einen beträchtlichen Gewichtsverlust erleiden, der - abgesehen vom schnellen Verbrauch
des Anodenmaterials - auch insofern nachteilig ist, als sich beträchtliche Schlammengen
bilden können oder aber das kathodisch abgeschiedene Zink stark verunreinigt wird.
Eine zusätzliche Problematik ergibt sich aus dem Umstand, daß verschiedene Legierungen
nicht die erforderliche mechanische Festigkeit aufweisen oder während des Gebrauchs
die anfänglich vorhandene Festigkeit verlieren. Es kann dann zu Verwerfungen und als
Folge hiervon zu Kurzschlüssen und Brennern kommen.
[0004] Wie insbesondere auch die Ausführungen in "Blei und Blei- legierungen" von W. Hofmann,
Springer-Verlag 1962, S. 285 ff zeigen, sind die Einflüsse der von Blei verschiedenen
Legierungskomponenten vielfältig, zum Teil widersprüchlich und praktisch nicht vorhersehbar.
Schließlich sind auch die mit der Herstellung der Legierung verbundenen Kosten von
beträchtlicher Bedeutung, insbesondere wenn man berücksichtigt, daß sich in der Bäderhalle
moderner Zinkelektrolysen Bleilegierungsmengen in der Größenordnung von 1.000 t und
mehr befinden.
[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Legierung für Anoden bei der elektrolytischen
Gewinnung von Zink aus sauren Lösungen bereitzustellen, die die Nachteile der bekannten
Legierungen nicht aufweisen, vorteilhafte elektrische und mechanische Eigenschaften
besitzen und möglichst kostengünstig herstellbar sind.
[0006] Die Lösung der Aufgabe liegt in der Verwendung einer Blei-Legierung, bestehend aus
0,05 bis 0,25 Gew.% Strontium und/oder 0,05 bis 0,1 Gew.% Calzium sowie 0,1 bis 0,5
Gew.% Silber, Rest Blei für Anoden bei der elektrolytischen Gewinnung von Zink aus
sauren Lösungen.
[0007] Sofern strontiumhaltige Legierungen vorgesehen sind, kommen vorzugsweise solche zur
Anwendung, in denen der Strontium-Gehalt 0,05 bis 0,1 Gew.% beträgt.
[0008] Die aus den vorgenannten Legierungen hergestellten Anoden besitzen eine beträchtliche
Härte und eine hohe Elastizität. Sie sind formbeständig, so daß sie - verglichen mit
üblichen Anoden - in geringerer Dicke hergestellt werden können. Hiermit verbunden
ist eine Einsparung an Legierungsmaterial generell und insbesondere an Silber möglich.
Infolge des geringen Gewichtes der Anoden können auch die Anschlußelemente, insbesondere
die Tragestangen, leichter konstruiert werden.
[0009] Die hohe Formbeständigkeit der Anoden läßt es zu, daß der Elektrodenabstand verkleinert
werden kann, so daß eine Verringerung des Energieverbrauchs erzielt wird.
[0010] Aus Gründen der einfacheren Herstellung werden zweckmäßigerweise Legierungen eingesetzt,
die Calzium oder Strontium enthalten. Hinsichtlich ihrer Eigenschaften sind jedoch
auch solche, die beide Legierungsbestandteile aufweisen, gleichwertig.
[0011] Die Herstellung der Anoden kann durch Walzen oder Gießen erfolgen. Insbesondere die
Möglichkeit des Gießens ist insofern vorteilhaft, als die Anoden unmittelbar ihre
endgültigen Abmessungen erhalten und - sofern erwünscht - bereits beim Guß Durchtrittsöffnungen
für den Elektrolyt vorgesehen werden können. Die Festigkeit der Metalllegierung ist
so hoch, daß auch bei der Herstellung von Anoden mit Durchtrittsöffnungen eine größere
Dicke - etwa aus Stabilitätsgründen - nicht erforderlich ist.
[0012] Bei der Herstellung von Gußanoden, die generell eine höhere Härte als Walzanoden
aufweisen, empfiehlt sich eine langsame Abkühlung, weil hierdurch im Vergleich zur
schnellen Abkühlung eine zusätzliche Erhöhung der Härte und der Korrosionsbeständigkeit
erzielt wird.
[0013] Die Korrosionsbeständigkeit der Anoden ist so hoch, daß ein Abtrag selbst nach monatelangem
Betrieb praktisch nicht vorhanden ist. Dies ist insbesondere deswegen überraschend
als zu befürchten war, daß eine Reduktion des Silber-Gehaltes in der Legierung mit
einer Vergrößerung der Korrosion verbunden sein würde.
[0014] Die erhaltenen Anoden werden unter den üblicherweise angewendeten Elektrolysebedingungen
eingesetzt, d.h. beispielsweise
bei einer Stromdichte von 160 bis 630 A/m
2 einer Temperatur von 30 bis 46°C und bei einem Schwefelsäuregehalt des Elektrolyten
von 165 bis 220 g/1 und
einem Zinkgehalt des Elektrolyten von 40 bis 70 g/l.
1. Verwendung einer Blei-Legierung, bestehend aus 0,05 bis 0,25 Gew.% Strontium und/oder
0,05 bis 0,1 Gew.% Calzium sowie 0,1 bis 0,5 Gew.% Silber, Rest Blei für Anoden bei
der elektrolytischen Gewinnung von Zink aus sauren Lösungen.
2. Verwendung gemäß Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß der Gehalt an Strontium 0,05 bis
0,1 Gew.% beträgt.