EP1932951A1 - Electrode basket with pulsed current supply - Google Patents
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- EP1932951A1 EP1932951A1 EP06450168A EP06450168A EP1932951A1 EP 1932951 A1 EP1932951 A1 EP 1932951A1 EP 06450168 A EP06450168 A EP 06450168A EP 06450168 A EP06450168 A EP 06450168A EP 1932951 A1 EP1932951 A1 EP 1932951A1
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
- C25C7/002—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells of cells comprising at least an electrode made of particles
-
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- C25C7/06—Operating or servicing
Definitions
- the invention relates to a device for the electrolysis of at least one anodic or cathodic, preferably anodic, soluble and at least one insoluble component containing bulk material, comprising at least one power supply and at least one electrode, preferably anode, basket and per basket at least one provided outside of the basket Counter electrode, preferably cathode, wherein the electrode basket comprises: a bulk material space for filling with bulk material, an adjoining sludge space for receiving emerging electrode sludge, an electrode, preferably an anode, and arranged between these spaces, preferably via a drive mechanism movable separating element.
- AT 407 996 B describes an apparatus for the electrolysis of bulk material with anodically soluble constituents, wherein each anode is accommodated in an anode housing. There is an upper bulk material space and a lower sludge space available, which are separated by a separating element, which also serves as the sole anode and as a friction element for crushing the bulk material.
- the current flow is continuous with an amplitude.
- the object of the invention is now to provide a device for the electrolysis of bulk material, which prevents clumping of the bulk material and the formation of deposits on the electrodes and allows a uniform electrolysis of larger amounts of bulk material.
- the power supply a current with a periodically variable current intensity and / or a periodically reversible current flow direction at at least one of the electrodes.
- variable current intensity and / or the periodic reversal of the current flow direction on at least one of the electrodes causes bulk material clumped on or in the vicinity of the electrode to be dissipated and / or dissolved by varying the current intensity and / or by reversing the current.
- the separator when used as the anode, cathodically soluble residue is deposited on the anode, which can be easily detached and / or dissolved in this way. As a result, less residues are deposited on the electrode, and the electrolysis can proceed unhindered.
- the separating element simultaneously serves as an electrode, preferably an anode. This is advantageous because no electrode, so no additional component, must be provided in the electrode basket. The design effort is considerably reduced.
- the current flow direction is reversible after a period of about 1 ⁇ s to about 10,000 s for a period of about 0.01 ⁇ s to about 5 s.
- a residue may have deposited on the electrode (s), which residue can be removed and / or dissolved by reversing the current flow direction.
- the duration of the reversal of the current flow direction from about 0.01 ⁇ s to about 5 s is sufficient to dissipate and / or dissolve the residue, but at the same time the reversal time is so short that the overall reaction is not seriously disturbed.
- the current flow direction is reversible after a period of about 10 ⁇ s to about 1,000 s for a period of about 0.1 ⁇ s to about 1 s.
- This duration of electrolysis or the duration of the reversal of the current flow direction is generally sufficient to dissolve and / or dissolve residues on the electrode (s) and to continue the electrolysis as originally planned.
- the current intensity can be switched between at least two values. Thereby, a pulsation can be carried out, which causes a dissolution of the soluble component (s) and / or of deposits.
- a pulsation can be carried out, which causes a dissolution of the soluble component (s) and / or of deposits.
- a higher current a larger amount of bulk material can be better electrolyzed, as well as, if the electrolysis is already more advanced, the remaining bulk material with a high proportion of insoluble components are better electrolyzed.
- the power supply to at least one of the electrodes is periodically interruptible. By interrupting the power supply, the continuous deposition of residues on the electrodes is prevented.
- the power supply is interruptible after a period of about 1 ⁇ s to about 10,000 s for a period of about 0.01 ⁇ s to about 5 s. This duration is generally sufficient to prevent deposition of residues.
- the power supply is interruptible after a period of about 10 ⁇ s to about 1,000 s for a period of about 0.1 ⁇ s to about 1 s. This duration of the interruption is sufficient to prevent deposits, at the same time the entire electrolysis is not disturbed by it.
- At least one further electrode preferably anode, with the same polarity as the electrode, preferably anode, is provided in the electrode basket.
- the current flowing to or from the electrode decreases with increasing distance from the electrode; It thus creates a current gradient.
- the current therefore does not reach the entire bulk material with the same current.
- the attachment of at least one further electrode has the advantage that at a further point, preferably at several other locations, the bulk material is supplied to electricity and the electrolysis there can take place at a higher current than that was possible with conventional electrolysis.
- At least one of the further electrodes in the bulk material space normally bounded by a wall or a frame may be attached to this wall or to the frame of the bulk material space. Such an attachment ensures that the electrodes are present in the vicinity of the bulk material without great constructive effort and can contact this well.
- At least one of the further electrodes may be attached to the drive mechanism of the movable separating element. As a result, the at least one further electrode is moved along with the movement of the separating element. The movement of the electrodes makes a better contact with the bulk material, furthermore, the bulk material is thereby also mixed and, if appropriate, comminuted and therefore subjected to a better electrolysis reaction.
- At least one of the further electrodes may be attached to the movable separator.
- Embodiments in which a plurality of electrodes are attached to the frame as a function of the amount of the insoluble portion and the amount of the bulk material are preferred.
- the or each electrode basket is in two parts in the form of an inner and an outer basket, wherein the inner basket is accommodated in and removable from the outer basket and the two baskets are in fluid communication with each other through an electrolyte solution.
- This separate construction of inner and outer basket allows easy removal, cleaning, filling, etc., as well as multiple use of the baskets.
- the inner basket is relative to outer basket movably arranged and movable during the electrolysis.
- This movable arrangement is used for movement, for example, for shaking or shaking, possibly also for pivoting, the inner basket containing the bulk material.
- a mixing of the bulk material is achieved, whereby the bulk material is brought into better contact with the electrodes.
- agglomeration of the bulk material can be prevented or dissolved again by moving the inner basket.
- the movable separating element serves as a friction element for comminution and / or disintegration of agglomerations of the bulk material.
- the bulk material space, the movable separating element and the drive mechanism are housed in the inner basket.
- the inner basket can be easily removed for repair in case of any mechanical affliction.
- the drive mechanism of electrically conductive material protrudes beyond the upper edge of the inner basket, is connected to an external power source and is used to supply power to the movable separating element and optionally to one or more of the additional electrodes.
- an effective power supply to the separator serving as an electrode and any additional electrodes provided thereon or on the drive mechanism is possible.
- Separate power supply lines can be omitted, which simplifies the construction of the entire device.
- the drive mechanism is used to supply power to the movable Separating element and at least one further, attached to the drive mechanism and / or on the separator electrode. As a result, a plurality of electrodes is supplied with current by a power supply line. This is a structurally simple solution that helps to avoid additional power lines in the electrolysis device.
- the mechanism is preferably substantially covered or coated towards the counter electrode, preferably cathode, by electrically non-conductive material. This directs the flow of current from the mechanics to the bulk material and prevents direct flow of current from the mechanics to the counter electrode. This ensures that the electricity flows through the bulk material and can perform its work in the bulk material.
- the wall or frame of the bulk material space is made of electrically conductive material, e.g. Titanium, and is used to supply power to at least one other electrode attached thereto.
- electrically conductive material e.g. Titanium
- several electrodes are in turn supplied with power with only one power supply line.
- the wall or frame is substantially covered or coated toward the counter electrode, preferably cathode, by electrically non-conductive material.
- the power supply is enabled again only at the desired locations and efficiently prevents corrosion of the wall or the frame.
- the inner basket is open at the top for inserting the movable partition member and for filling the bulk material and downwardly for discharging the electrode slurry. Due to this open design bulk material can be easily refilled and the electrode sludge can be easily removed, without having to resort to a complicated mechanism, which is defective prone. By simply refilling the bulk material and removing the electrode slurry, the device can be operated continuously.
- the inner basket is surrounded by a filtering membrane permeable to cations and anions. As a result, coarse filtration is achieved.
- the mud room is housed in the outer basket. This separation of the sludge space from the inner basket allows a better separation of the electrode sludge from the bulk material.
- the outer basket is made of an electrically non-conductive material, e.g. Plastic or ceramic.
- the outer basket does not participate in the electrolysis and remains unaffected by electrochemical contamination.
- plastic and ceramic are chemically inert materials that do not react with the electrolyte. Likewise, unwanted reactions are withheld, for example, half-full basket.
- the outer chamber harboring the mud chamber is conically tapered downwardly to collect the electrode mud in the lower region of the outer basket.
- the electrode slurry thus falls into this conical taper and is collected there. The removal of the sludge in the course of the electrolysis reaction is thereby very easily possible.
- a suction opening for connecting a suction tube is provided at the lower end of the outer basket. Through this suction tube, the resulting electrode sludge can be easily, quickly and inexpensively removed from the electrolysis reaction.
- a sedimentation and / or filtration device is connected to the suction tube, wherein a return line for clarified liquid is provided in the electrode basket at the end of the sedimentation and / or filtration device.
- the return can be done in the cathode compartment and / or in the anode compartment.
- the outer basket is surrounded by an electrolyte solution penetrable and solid particles non-penetrable membrane or diaphragm. This allows collection of all sludge in the sludge compartment. It is therefore ensured that no electrode slurry passes into the construction surrounding the outer basket and the entire sludge can be removed from the electrolysis basket in order to then possibly further treat it and to extract valuable substances contained therein.
- the outer basket is surrounded by a cation or anion permeable membrane.
- a cation or anion permeable membrane By this design measure either only cations or only anions can penetrate the membrane. This enables "re-salting", i. in the outer basket, a cation or anion prevails, while outside of the outer basket prevails another cation or anion.
- a salt soluble in the outer basket may therefore form an insoluble salt outside the outer basket.
- windows are provided in the outer basket at least on one of the counter-electrode, preferably cathode, facing side, which are about the same size as or larger than the bulk material space and completely lined with a membrane.
- the electrolyte liquid can move freely from the outer basket to the counter electrode and thus produce a charge balance. Sludge leakage, however, is prevented by this window; he remains in the outer basket.
- the membrane is made of electrically conductive material.
- an additional current can be applied to the electrolysis process to support.
- counter electrodes preferably cathodes
- the outer basket has a membrane-clad window on both sides. This arrangement of electrodes on both sides of the outer basket causes more effective electrolysis because the current is not concentrated on one side. As a result, a more uniform electrolysis is achieved.
- collecting devices for collecting electrode sludge are provided on the counter electrodes, preferably cathodes. As a result, a sludge produced at the counter electrodes is collected directly and can be supplied from there to a further treatment.
- a plurality of electrode baskets are connected in series.
- only one current source is needed to supply the electrode baskets with a constant voltage.
- Only one rectifier is needed for all electrode baskets.
- a plurality of electrode baskets are connected in parallel.
- a parallel connection of electrode baskets only one current source is needed to supply the electrode baskets with a constant voltage, but a rectifier must be provided for each electrode basket.
- Figures 1a to 1i show various pulse patterns used in the present invention.
- Fig. 1a shows a pulse pattern in which the inversion takes place with the same amplitude.
- Fig. 1b shows a pulse pattern in which the inversion occurs with low amplitude.
- Fig. 1c shows a pulse pattern in which the reversal takes place with a higher amplitude.
- Fig. 1d shows a pulse pattern in which an interruption of the power supply takes place before the reversal.
- Fig. 1e shows a pulse pattern in which the Power supply is discontinuous.
- Fig. 1f shows a pulse pattern in which the power supply oscillates between two values.
- Fig. 1g shows a pulse pattern in which the power supply is discontinuous with two different amplitudes.
- Fig. 1h shows a pulse pattern in which the power is supplied with two different amplitudes, then interrupted and then takes place with a negative amplitude.
- Fig. 1i shows a pulse pattern in which the power
- Figures 2a and 2b show a side view and a top view, respectively, of one embodiment of an inner basket of the invention in which another electrode is attached to a wall or to the frame.
- Figs. 3a and 3b show a side view and a plan view of an embodiment of an inner basket of the invention, in which a further electrode is attached to the drive mechanism of the movable separating element.
- Figs. 4a and 4b show a side view and a plan view of an embodiment of an inner basket of the invention, in which a further electrode is attached to the movable partition.
- a bulk material containing an anodic or cathodic, preferably anodic, soluble and an insoluble component is introduced into a bulk material space.
- the bulk material space can be accommodated in two-part design of the electrode basket in the inner basket.
- the inner basket is surrounded by a filtering membrane permeable to cations and anions.
- the membrane can form together with existing support ribs or the wall or the frame the receiving basket for the bulk material.
- the bulk material may for example consist of granules or a powder or Zementationsniederellen and has a particle size of about 5 microns to about 15 mm, preferably about 50 microns up to about 10 mm, on.
- the bulk material consists of an Ag / Cu matrix with a ratio Ag: Cu of about 70:30, but it can also be a ratio Ag: Cu of about 60:40 to about 80:20 or in a ratio of about 50:50 to about 90:10.
- the remaining portion of the bulk material in about 18%, preferably 10 to 30%, consists of insoluble metals such as Au or platinum group metals and optionally of insoluble metal oxides or metal oxides which form in the anodic reaction, such as PbO 2 , however Other insoluble metal oxides or other insoluble or sparingly soluble substances, such as chlorides, and optionally also soluble compounds such as the metals Fe, Ni, etc. Amphoteric metals may also be present, which are first dissolved and subsequently form insoluble oxides ,
- a separating element 3 is present, which simultaneously serves as an electrode and preferably extends over substantially the entire width of the basket.
- the bulk material migrates from above in the direction of gravity down, while the current flows from the separator 3 upwards, so opposite to the bulk material.
- at least one further electrode 4 is present in the bulk material space, wherein the arrangement and / or the length are not essential to the invention. It can be arranged parallel to the separating element 3 but also at any angle thereto. Preferably, the at least one further electrode 4 is formed parallel to the separating element 3.
- the length may be shorter or longer than the separating element 3. Preferably, it is approximately the same length as the separating element 3.
- the at least one further electrode 4 may be attached to the frame of the inner basket 1, but also on the drive mechanism 2 for the movable separating element or even on the separating element 3 itself, as described above and shown in the figures.
- the number of additional electrodes varies and is adjusted to the amount of the insoluble portion or the amount of the bulk material. Also, in the lower region of the bulk material space, the distance between the electrodes may be smaller than in the upper region.
- an electrode is also arranged in the mud room.
- the inner basket 1 is preferably arranged movably relative to the outer basket.
- the connection can be made for example via joints, hinges or flexible connections.
- the inner basket 1 can thus be moved during the electrolysis by means of an external drive, e.g. shaken or pivoted, which allows a thorough mixing of the bulk material and at the same time prevents clumping of both the bulk material and the resulting reaction products. Furthermore, so come the electrically conductive particles repeatedly in contact and allow a continuous power line through the entire bulk material, whereby the entire bulk material acts as an anode.
- the bulk material is supplied power.
- the applied voltage and the applied current about 0.1 to about 30 V or> 1000 A can be specified, but other voltages and currents can be used, depending on the composition of the bulk material and the element to be separated. It is also possible to use potentiometric control of the electrolysis. Also, the current can be varied.
- the voltage can be adjusted so that Cu goes into solution, but Ag does not. There remains a framework of Ag over. The tension can then be changed so that Ag also goes into solution. In this so-called "skeletal electrolysis", the electrode diameter is up to 5 mm.
- the electrolyte used in the example is a sulfuric acid solution with a content of H 2 SO 4 of ⁇ 12 M in order to deliberately bring CuSO 4 into solution. Cu is then cathodically deposited in a purity of> 99% Cu.
- the temperature may for example be -5 ° C, but other temperature ranges are applicable, for example -10 ° C, 0 ° C, 5 ° C, 10 ° C, room temperature but also temperatures up to about 50 ° C or even about 90 ° C.
- a nitric acid electrolyte may be used, or even a hydrochloric acid electrolyte.
- the concentration of acids is generally about 12 M, but may be less be.
- the bulk material can also consist of> 60% platinum group metals. However, it is also possible to use another current-conducting or non-conducting electrolyte.
- the applied current is preferably reversed for a short time, ie, the cathode becomes a cathode for a short time and an anode for a short time.
- This can be provided, for example, after an electrolysis period of about 1 ⁇ s to about 10,000 s for a period of about 0.01 ⁇ s to about 5 s.
- a preferred range is the reversal after a period of about 10 ⁇ s to about 1,000 s for a duration of about 0.1 ⁇ s to about 1 s.
- the turnaround time may be, for example, 100 ⁇ s, 200 ⁇ s, 500 ⁇ s, 700 ⁇ s, 1 s, 2 s, 3 s, 4 s, or 5 s, but is not limited thereto and may take any other value.
- This allows the dissolution and / or dissolution of originally deposited at the anode cathodic soluble deposits and vice versa.
- the electrode is thus freed from deposits. A formation of larger impurities at the respective electrodes can thus be avoided.
- the current flow can be interrupted after an electrolysis period of about 1 ⁇ s to about 10,000 s for a period of about 0.01 ⁇ s to about 5 s.
- a preferred range is the interruption after a period of about 10 ⁇ s to about 1,000 s for a duration of about 0.1 ⁇ s to about 1 s.
- the interruption duration may be, for example, 100 ⁇ s, 200 ⁇ s, 500 ⁇ s, 700 ⁇ s, 1 s, 2 s, 3 s, 4 s or 5, but is not limited thereto and may also assume any other value. This also allows the dissolution and / or dissolution of originally deposited at the anode cathodic soluble deposits and vice versa.
- Fig. 1 exemplary pulse patterns are shown schematically. 1a shows a pulse pattern in which the reversal of the current flow direction is carried out with the same amplitude as before the electrolysis.
- FIG. 1b shows a pulse pattern in which the reversal of the direction of current flow is carried out with a lower amplitude than the electrolysis.
- Fig. 1c a pulse pattern is shown in which the reversal of the direction of current flow is made with a higher amplitude than the electrolysis.
- Fig. 1d again shows a pulse pattern in which there is a power supply break between the polarity reversal. This break can be like be stated above.
- Fig. 1e a pulse pattern is shown in which the power supply is interrupted.
- Fig. 1f shows a pulse pattern in which the power supply oscillates between two values.
- Fig. 1g shows a pulse pattern in which the power supply is discontinuous with two different amplitudes.
- Fig. 1h shows a pulse pattern in which the power is supplied with two different amplitudes, then interrupted and then takes place with a negative amplitude.
- Fig. 1i shows a pulse pattern in which the power supply oscillates between two values and is then interrupted.
- the invention is not limited to those enumerated.
- the times for a pulse train can be chosen arbitrarily, but are preferably as stated above. With a higher current, a larger amount of bulk material can be better electrolyzed, as well as, if the electrolysis is already more advanced, the remaining bulk material with a high proportion of insoluble components are better electrolyzed.
- the separating element 3 is also preferably moved, which in such cases is movably arranged via a drive mechanism 2.
- Moving the separating element 3, which simultaneously serves as a friction element here, causes comminution and / or disintegration of the bulk material and thus contributes significantly to improved electrolysis.
- Any additional electrodes 4 of the present invention attached to the drive mechanism 2 (FIGS. 3 a, 3 b) or to the separation element 3 itself (FIGS. 4 a, 4 b) are simultaneously moved along and can thus contribute to mixing and comminution.
- the power supply may in this case preferably take place via the drive mechanism 2, the drive mechanism 2 being particularly preferably substantially covered or coated towards the counterelectrode by electrically non-conductive material. This keeps unwanted reactions behind.
- the power supply can, especially in cases where at least one additional electrode 4 is attached to the frame, also on this take place, which for this purpose consists of electrically conductive material and also preferably to the counter electrode out with electrically non-conductive Material is covered or coated. This also prevents unwanted electrolysis elsewhere.
- the separating element 3 may, for example, have openings with a size of about 20 ⁇ m to about 2 mm, preferably about 50 ⁇ m to about 1 mm, through which the insoluble particles may fall into the mud space underneath.
- the mud room is preferably mounted in an outer basket and tapers conically at the bottom.
- the outer basket is usually made of electrically non-conductive material, such as plastic. As a result, an undesirable reaction is avoided with a half-full basket.
- the conical taper at the bottom allows a simplified removal of the mud.
- the suction tube may be connected to a sedimentation and / or filtration device as mentioned above, it being possible for a return line for clarified liquid to be provided in the electrode basket at the end of the sedimentation and / or filtration device.
- a return line for clarified liquid is preferred when the electrolyte is to be circulated.
- the separation of the sludge takes place outside the electrode basket. It can be done for example by a filter, a centrifuge or other suitable means.
- the outer basket is surrounded by a membrane permeable only to the electrolyte solution.
- a membrane permeable only to the electrolyte solution This avoids sludge leakage.
- the membrane is designed to be penetrated either by cations or by anions only, salification may also take place.
- a soluble component, for example a cation can then go into solution, for example as sulfate, and be precipitated in the space separated by the membrane with another anion, for example nitrate.
- another anion for example nitrate.
- an anion can also be dissolved, penetrate the membrane and then precipitate with another cation or otherwise undergo a reaction.
- this or any other membrane mentioned herein may also be Diaphragm or ionic conductor such as a solid membrane or a gel or any other material can be used, which has the same effect as the membrane.
- the outer basket has windows through which electrolyte solution can pass.
- the counter electrodes for example, collecting devices for collecting reaction products that arise at this electrode are provided.
- reaction products can be easily recovered.
- gaseous reactants such as hydrogen, are formed at the counter electrode. This is advantageous because a costly further treatment or disposal of solid and / or liquid and / or dissolved reaction products is eliminated since gaseous products escape from the device. Gaseous reaction products can also be utilized energetically.
- the electrode baskets are preferably connected in series.
- a constant voltage can be applied to a power supply line and only one rectifier is required for the entire electrode basket arrangement.
- Pt Pt ⁇ Pt 4+ + 4 e -
- a serial circuit with the same current, a higher yield can be achieved.
- a parallel circuit of the electrode baskets is also possible.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Elektrolyse von zumindest eine anodisch oder kathodisch, vorzugsweise anodisch, lösliche und zumindest eine unlösliche Komponente enthaltendem Schüttgut, umfassend zumindest eine Stromversorgung sowie zumindest einen Elektroden-, vorzugsweise Anoden-, Korb und pro Korb zumindest eine außerhalb des Korbs vorgesehene Gegenelektrode, vorzugsweise Kathode, wobei der Elektrodenkorb Folgendes umfasst: einen Schüttgutraum zur Befüllung mit Schüttgut, einen darunter anschließenden Schlammraum zur Aufnahme von entstehendem Elektrodenschlamm, eine Elektrode, vorzugsweise Anode, und ein zwischen diesen Räumen angeordnetes, vorzugsweise über eine Antriebsmechanik bewegliches Trennelement.The invention relates to a device for the electrolysis of at least one anodic or cathodic, preferably anodic, soluble and at least one insoluble component containing bulk material, comprising at least one power supply and at least one electrode, preferably anode, basket and per basket at least one provided outside of the basket Counter electrode, preferably cathode, wherein the electrode basket comprises: a bulk material space for filling with bulk material, an adjoining sludge space for receiving emerging electrode sludge, an electrode, preferably an anode, and arranged between these spaces, preferably via a drive mechanism movable separating element.
Werden Vorrichtungen nach dem Stand der Technik zur Elektrolyse von größeren Mengen an Schüttgut verwendet, kommt es zu Verklumpungen des Schüttguts sowie zu Ablagerungen an der Elektrode. Der Stromfluss von der Anode durch das Schüttgut wird erschwert. Auch wird oft das nicht gesamte Schüttgut gleichmäßig Elektrolyse unterzogen.If devices according to the prior art are used for the electrolysis of larger quantities of bulk material, clumping of the bulk material occurs and deposits on the electrode. The flow of current from the anode through the bulk material is made more difficult. Also often not the entire bulk material is uniformly subjected to electrolysis.
Aufgabe der Erfindung ist nun, eine Vorrichtung zur Elektrolyse von Schüttgut bereitzustellen, die ein Verklumpen des Schüttguts und die Bildung von Ablagerungen an den Elektroden verhindert sowie eine gleichmäßige Elektrolyse von größeren Mengen an Schüttgut ermöglicht.The object of the invention is now to provide a device for the electrolysis of bulk material, which prevents clumping of the bulk material and the formation of deposits on the electrodes and allows a uniform electrolysis of larger amounts of bulk material.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Stromversorgung einen Strom mit einer periodisch variablen Stromstärke und/oder einer periodisch umkehrbaren Stromflussrichtung an zumindest einer der Elektroden bereitstellt.According to the invention this is achieved in that the power supply a current with a periodically variable current intensity and / or a periodically reversible current flow direction at at least one of the electrodes.
Die variable Stromstärke und/oder die periodische Umkehrung der Stromflussrichtung an zumindest einer der Elektroden bewirkt, dass an oder in der Nähe der Elektrode verklumptes Schüttgut durch Variieren der Stromstärke und/oder durch Umkehrung des Stroms ab- und/oder aufgelöst wird. Beispielsweise setzt sich bei Verwendung des Trennelements als Anode kathodisch lösbarer Rückstand an der Anode an, der auf diese Weise einfach ab- und/oder aufgelöst werden kann. Dadurch lagern sich an der Elektrode weniger Rückstände an, und die Elektrolyse kann ungehindert ablaufen.The variable current intensity and / or the periodic reversal of the current flow direction on at least one of the electrodes causes bulk material clumped on or in the vicinity of the electrode to be dissipated and / or dissolved by varying the current intensity and / or by reversing the current. For example, when the separator is used as the anode, cathodically soluble residue is deposited on the anode, which can be easily detached and / or dissolved in this way. As a result, less residues are deposited on the electrode, and the electrolysis can proceed unhindered.
In einer Ausführungsform dient das Trennelement gleichzeitig als Elektrode, vorzugsweise Anode. Dies ist von Vorteil, da keine Elektrode, also kein zusätzliches Bauelement, im Elektrodenkorb vorgesehen werden muss. Der konstruktive Aufwand ist beträchtlich vermindert.In one embodiment, the separating element simultaneously serves as an electrode, preferably an anode. This is advantageous because no electrode, so no additional component, must be provided in the electrode basket. The design effort is considerably reduced.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist dabei die Stromflussrichtung nach einer Dauer von etwa 1 µs bis etwa 10.000 s für eine Dauer von etwa 0,01 µs bis etwa 5 s umkehrbar. Nach einer Elektrolysendauer von etwa 1 µs bis etwa 10.000 s kann sich an der bzw. den Elektrode(n) ein Rückstand abgelagert haben, der sich durch Umkehrung der Stromflussrichtung ab- und/oder auflösen lässt. Die Zeitdauer der Umkehrung der Stromflussrichtung von etwa 0,01 µs bis etwa 5 s reicht aus, um den Rückstand ab- und/oder aufzulösen, gleichzeitig ist die Umkehrdauer aber so kurz, dass die Gesamtreaktion nicht ernsthaft gestört wird.In one embodiment of the invention, the current flow direction is reversible after a period of about 1 μs to about 10,000 s for a period of about 0.01 μs to about 5 s. After an electrolysis period of about 1 .mu.s to about 10,000 s, a residue may have deposited on the electrode (s), which residue can be removed and / or dissolved by reversing the current flow direction. The duration of the reversal of the current flow direction from about 0.01 μs to about 5 s is sufficient to dissipate and / or dissolve the residue, but at the same time the reversal time is so short that the overall reaction is not seriously disturbed.
Vorzugsweise ist die Stromflussrichtung nach einer Dauer von etwa 10 µs bis etwa 1.000 s für eine Dauer von etwa 0,1 µs bis etwa 1 s umkehrbar. Diese Elektrolysedauer bzw. Dauer der Umkehrung der Stromflussrichtung ist im Allgemeinen ausreichend, um Rückstände an der bzw. den Elektrode(n) ab- und/oder aufzulösen und die Elektrolyse wie ursprünglich geplant fortzusetzen.Preferably, the current flow direction is reversible after a period of about 10 μs to about 1,000 s for a period of about 0.1 μs to about 1 s. This duration of electrolysis or the duration of the reversal of the current flow direction is generally sufficient to dissolve and / or dissolve residues on the electrode (s) and to continue the electrolysis as originally planned.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Stromstärke zwischen zumindest zwei Werten umschaltbar. Dadurch kann ein Pulsen durchgeführt werden, das ein Auflösen der löslichen Komponente(n) und/oder von Ablagerungen bewirkt. Mit einer höheren Stromstärke kann eine größere Menge Schüttgut besser elektrolysiert werden, ebenso kann, wenn die Elektrolyse schon weiter fortgeschritten ist, das verbleibende Schüttgut mit einem hohen Anteil an unlöslichen Komponenten besser elektrolysiert werden.In one embodiment of the invention, the current intensity can be switched between at least two values. Thereby, a pulsation can be carried out, which causes a dissolution of the soluble component (s) and / or of deposits. With a higher current, a larger amount of bulk material can be better electrolyzed, as well as, if the electrolysis is already more advanced, the remaining bulk material with a high proportion of insoluble components are better electrolyzed.
In einer Ausführungsform ist die Stromzufuhr zu zumindest einer der Elektroden periodisch unterbrechbar. Durch die Unterbrechung der Stromzufuhr wird das kontinuierliche Ablagern von Rückständen an den Elektroden verhindert.In one embodiment, the power supply to at least one of the electrodes is periodically interruptible. By interrupting the power supply, the continuous deposition of residues on the electrodes is prevented.
In einer anderen Ausführungsform ist die Stromzufuhr nach einer Dauer von etwa 1 µs bis etwa 10.000 s für eine Dauer von etwa 0,01 µs bis etwa 5 s unterbrechbar. Diese Dauer ist im Allgemeinen ausreichend, um eine Ablagerung von Rückständen zu verhindern.In another embodiment, the power supply is interruptible after a period of about 1 μs to about 10,000 s for a period of about 0.01 μs to about 5 s. This duration is generally sufficient to prevent deposition of residues.
Vorzugsweise ist die Stromzufuhr nach einer Dauer von etwa 10 µs bis etwa 1.000 s für eine Dauer von etwa 0,1 µs bis etwa 1 s unterbrechbar. Diese Dauer der Unterbrechung ist zur Verhinderung von Ablagerungen ausreichend, gleichzeitig wird die Gesamtelektrolyse nicht dadurch gestört.Preferably, the power supply is interruptible after a period of about 10 μs to about 1,000 s for a period of about 0.1 μs to about 1 s. This duration of the interruption is sufficient to prevent deposits, at the same time the entire electrolysis is not disturbed by it.
In einer Ausbildung der Erfindung ist zur Unterstützung der Elektrolyse zumindest eine weitere Elektrode, vorzugsweise Anode, mit derselben Polung wie die Elektrode, vorzugsweise Anode, im Elektrodenkorb vorgesehen. Der von bzw. zur Elektrode fließende Strom nimmt mit zunehmendem Abstand von der Elektrode ab; es entsteht somit ein Stromgradient. Der Strom erreicht daher nicht das gesamte Schüttgut mit derselben Stromstärke. Die Anbringung zumindest einer weiteren Elektrode bietet den Vorteil, dass an einer weiteren Stelle, vorzugsweise an mehreren weiteren Stellen, dem Schüttgut Strom zugeführt wird und die Elektrolyse dort mit höherer Stromstärke stattfinden kann, als das mit herkömmlichen Elektrolysevorrichtungen möglich war.In one embodiment of the invention, to support the electrolysis, at least one further electrode, preferably anode, with the same polarity as the electrode, preferably anode, is provided in the electrode basket. The current flowing to or from the electrode decreases with increasing distance from the electrode; It thus creates a current gradient. The current therefore does not reach the entire bulk material with the same current. The attachment of at least one further electrode has the advantage that at a further point, preferably at several other locations, the bulk material is supplied to electricity and the electrolysis there can take place at a higher current than that was possible with conventional electrolysis.
Zumindest eine der weiteren Elektroden in dem normalerweise von einer Wand bzw. einem Rahmen begrenzten Schüttgutraum kann an dieser Wand bzw. am Rahmen des Schüttgutraums angebracht sein. Eine solche Anbringung stellt sicher, dass die Elektroden ohne großen konstruktiven Aufwand in der Nähe des Schüttguts vorhanden sind und dieses gut kontaktieren können.At least one of the further electrodes in the bulk material space normally bounded by a wall or a frame may be attached to this wall or to the frame of the bulk material space. Such an attachment ensures that the electrodes are present in the vicinity of the bulk material without great constructive effort and can contact this well.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann zumindest eine der weiteren Elektroden an der Antriebsmechanik des beweglichen Trennelements angebracht sein. Dadurch wird mit dem Bewegen des Trennelements auch die zumindest eine weitere Elektrode mitbewegt. Die Bewegung der Elektroden stellt einen besseren Kontakt mit dem Schüttgut her, weiters wird dadurch auch das Schüttgut durchmischt und gegebenenfalls zerkleinert und deshalb einer besseren Elektrolysereaktion unterzogen.Alternatively or additionally, at least one of the further electrodes may be attached to the drive mechanism of the movable separating element. As a result, the at least one further electrode is moved along with the movement of the separating element. The movement of the electrodes makes a better contact with the bulk material, furthermore, the bulk material is thereby also mixed and, if appropriate, comminuted and therefore subjected to a better electrolysis reaction.
Wiederum alternativ oder zusätzlich zu den beiden obigen Ausführungsformen kann zumindest eine der weiteren Elektroden am beweglichen Trennelement angebracht sein. Durch diese Konstruktionsweise ist es sehr einfach, die zusätzliche Elektrode gemeinsam mit dem Trennelement zu bewegen, um so einen größeren Anteil des Schüttguts mit der Elektrode direkt zu kontaktieren.Again alternatively or in addition to the above two embodiments, at least one of the further electrodes may be attached to the movable separator. By this design, it is very easy to move the additional electrode together with the separator, so as to contact a larger proportion of the bulk material with the electrode directly.
Bevorzugt sind Ausführungsformen, in denen mehrere Elektroden in Abhängigkeit von der Menge des unlöslichen Anteils und der Menge des Schüttguts am Rahmen angebracht sind.Embodiments in which a plurality of electrodes are attached to the frame as a function of the amount of the insoluble portion and the amount of the bulk material are preferred.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der oder jeder Elektrodenkorb zweiteilig in Form eines inneren und eines äußeren Korbs ausgeführt, wobei der innere Korb im äußeren Korb untergebracht und aus diesem entnehmbar ist und die beiden Körbe miteinander durch eine Elektrolytlösung in Flüssigkeitskommunikation stehen. Diese getrennte Konstruktion von innerem und äußerem Korb ermöglicht ein einfaches Entnehmen, Reinigen, Befüllen usw. sowie eine mehrfache Verwendung der Körbe.In one embodiment of the invention, the or each electrode basket is in two parts in the form of an inner and an outer basket, wherein the inner basket is accommodated in and removable from the outer basket and the two baskets are in fluid communication with each other through an electrolyte solution. This separate construction of inner and outer basket allows easy removal, cleaning, filling, etc., as well as multiple use of the baskets.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der innere Korb relativ zum äußeren Korb beweglich angeordnet und während der Elektrolyse bewegbar. Diese bewegliche Anordnung dient der Bewegung, beispielsweise zum Rütteln oder Schütteln, gegebenenfalls auch zum Schwenken, des inneren Korbs, der das Schüttgut enthält. Dadurch wird eine Vermischung des Schüttguts erreicht, wodurch das Schüttgut in besseren Kontakt zu den Elektroden gebracht wird. Weiters kann durch das Bewegen des inneren Korbs eine Agglomeration des Schüttguts verhindert bzw. wieder aufgelöst werden.In a preferred embodiment of the invention, the inner basket is relative to outer basket movably arranged and movable during the electrolysis. This movable arrangement is used for movement, for example, for shaking or shaking, possibly also for pivoting, the inner basket containing the bulk material. As a result, a mixing of the bulk material is achieved, whereby the bulk material is brought into better contact with the electrodes. Furthermore, agglomeration of the bulk material can be prevented or dissolved again by moving the inner basket.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung dient das bewegliche Trennelement als Reibelement zur Zerkleinerung und/oder zur Desintegration von Agglomerationen des Schüttguts. Durch die Ausbildung des Trennelements als Mittel zur Zerkleinerung und/oder Desintegration von Agglomerationen des Schüttguts kann ein zusätzliches Zerkleinerungsmittel vermieden werden, was die Vorrichtung konstruktionstechnisch vereinfacht. Das Zerkleinern bewirkt das Freisetzen von löslichen Einschlüssen in beispielsweise unlöslichem Material, das sonst einer Elektrolyse nicht zugänglich gewesen wäre. Dadurch wird die Ausbeute erhöht.In particularly preferred embodiments of the invention, the movable separating element serves as a friction element for comminution and / or disintegration of agglomerations of the bulk material. By forming the separating element as a means for comminution and / or disintegration of agglomerations of the bulk material, an additional comminuting agent can be avoided, which simplifies the construction of the device. The mincing causes the release of soluble inclusions in, for example, insoluble material which otherwise would have been inaccessible to electrolysis. This increases the yield.
In einer anderen Ausbildung der Erfindung ist im inneren Korb der Schüttgutraum, das bewegliche Trennelement sowie die Antriebsmechanik dafür untergebracht. Durch die Anbringung dieser Elemente im inneren Korb kann bei einem etwaigen mechanischen Gebrechen der innere Korb einfach zur Reparatur entnommen werden.In another embodiment of the invention, the bulk material space, the movable separating element and the drive mechanism are housed in the inner basket. By attaching these elements in the inner basket, the inner basket can be easily removed for repair in case of any mechanical affliction.
In wiederum einer anderen Ausbildung der Erfindung besteht die Antriebsmechanik aus elektrisch leitendem Material, z.B. Titan, ragt über den oberen Rand des inneren Korbs hinaus, ist an eine äußere Stromquelle angeschlossen und dient zur Stromzufuhr an das bewegliche Trennelement und gegebenenfalls zu einer oder mehreren der zusätzlichen Elektroden. Durch diese einfache Konstruktion ist eine effektive Stromzuleitung zum als Elektrode dienenden Trennelement und etwaigen daran oder an der Antriebsmechanik vorgesehenen zusätzlichen Elektroden möglich. Gesonderte Stromzuleitungen können entfallen, was die Konstruktion der ganzen Vorrichtung vereinfacht. Vorzugsweise dient die Antriebsmechanik zur Stromzufuhr an das bewegliche Trennelement und zumindest eine weitere, an der Antriebsmechanik und/oder am Trennelement angebrachte Elektrode. Hierdurch wird mit einer Stromzuleitung gleich mehrere Elektroden mit Strom versorgt. Dies ist eine konstruktiv einfach realisierbare Lösung, die zusätzliche Stromleitungen in der Elektrolysevorrichtung vermeiden hilft.In yet another embodiment of the invention, the drive mechanism of electrically conductive material, such as titanium, protrudes beyond the upper edge of the inner basket, is connected to an external power source and is used to supply power to the movable separating element and optionally to one or more of the additional electrodes. By this simple construction, an effective power supply to the separator serving as an electrode and any additional electrodes provided thereon or on the drive mechanism is possible. Separate power supply lines can be omitted, which simplifies the construction of the entire device. Preferably, the drive mechanism is used to supply power to the movable Separating element and at least one further, attached to the drive mechanism and / or on the separator electrode. As a result, a plurality of electrodes is supplied with current by a power supply line. This is a structurally simple solution that helps to avoid additional power lines in the electrolysis device.
In diesen Ausführungsformen ist die Mechanik vorzugsweise zur Gegenelektrode, vorzugsweise Kathode, hin durch elektrisch nicht leitendes Material im Wesentlichen abgedeckt oder beschichtet. Dadurch wird der Stromfluss von der Mechanik zum Schüttgut gelenkt und ein direkter Stromfluss von der Mechanik zur Gegenelektrode verhindert. Somit wird sichergestellt, dass der Strom durch das Schüttgut fließt und seine Arbeit im Schüttgut verrichten kann.In these embodiments, the mechanism is preferably substantially covered or coated towards the counter electrode, preferably cathode, by electrically non-conductive material. This directs the flow of current from the mechanics to the bulk material and prevents direct flow of current from the mechanics to the counter electrode. This ensures that the electricity flows through the bulk material and can perform its work in the bulk material.
In einer anderen Ausbildung der Erfindung besteht die Wand bzw. der Rahmen des Schüttgutraums aus elektrisch leitendem Material, z.B. Titan, und dient zur Stromzufuhr an zumindest eine weitere, daran angebrachte Elektrode. Hierdurch werden wiederum mit nur einer Stromzuleitung gleich mehrere Elektroden mit Strom versorgt. Wiederum ist in solchen Ausführungsformen die Wand bzw. der Rahmen zur Gegenelektrode, vorzugsweise Kathode, hin durch elektrisch nicht leitendes Material im Wesentlichen abgedeckt oder beschichtet. Dadurch wird erneut die Stromzuleitung nur an den gewünschten Stellen ermöglicht und eine Korrosion der Wand bzw. des Rahmens effizient vermieden.In another embodiment of the invention, the wall or frame of the bulk material space is made of electrically conductive material, e.g. Titanium, and is used to supply power to at least one other electrode attached thereto. As a result, several electrodes are in turn supplied with power with only one power supply line. Again, in such embodiments, the wall or frame is substantially covered or coated toward the counter electrode, preferably cathode, by electrically non-conductive material. As a result, the power supply is enabled again only at the desired locations and efficiently prevents corrosion of the wall or the frame.
In einer Ausbildung der Erfindung ist der innere Korb nach oben hin zum Einsetzen des beweglichen Trennelements und zum Einfüllen des Schüttguts und nach unten hin zur Abgabe des Elektrodenschlamms offen. Durch diese offene Ausführung kann Schüttgut einfach nachgefüllt werden und der Elektrodenschlamm einfach entfernt werden, ohne auf eine komplizierte Mechanik zurückgreifen zu müssen, die defekt anfällig ist. Durch das einfache Nachfüllen des Schüttguts und Entnehmen des Elektrodenschlamms kann die Vorrichtung kontinuierlich betrieben werden.In one embodiment of the invention, the inner basket is open at the top for inserting the movable partition member and for filling the bulk material and downwardly for discharging the electrode slurry. Due to this open design bulk material can be easily refilled and the electrode sludge can be easily removed, without having to resort to a complicated mechanism, which is defective prone. By simply refilling the bulk material and removing the electrode slurry, the device can be operated continuously.
In wiederum einer anderen Ausbildung der Erfindung ist der innere Korb von einer Filtrierwirkung aufweisenden Membran, die für Kationen und Anionen durchdringbar ist, umgeben. Dadurch wird eine Grobfiltration erreicht.In yet another embodiment of the invention, the inner basket is surrounded by a filtering membrane permeable to cations and anions. As a result, coarse filtration is achieved.
In einer anderen Ausbildung der Erfindung ist im äußeren Korb der Schlammraum untergebracht. Diese Trennung des Schlammraums vom inneren Korb ermöglicht eine bessere Trennung des Elektrodenschlamms vom Schüttgut.In another embodiment of the invention, the mud room is housed in the outer basket. This separation of the sludge space from the inner basket allows a better separation of the electrode sludge from the bulk material.
In einer Ausführungsform der Erfindung besteht der äußere Korb aus einem elektrisch nicht leitenden Material, z.B. Kunststoff oder Keramik. Der äußere Korb nimmt dadurch nicht an der Elektrolyse teil und bleibt von elektrochemisch bedingter Verunreinigung unberührt. Weiters sind Kunststoff und Keramik chemisch inerte Materialien, die mit dem Elektrolyt nicht reagieren. Ebenfalls werden unerwünschte Reaktionen bei beispielsweise halbvollem Korb hintangehalten.In one embodiment of the invention, the outer basket is made of an electrically non-conductive material, e.g. Plastic or ceramic. The outer basket does not participate in the electrolysis and remains unaffected by electrochemical contamination. Furthermore, plastic and ceramic are chemically inert materials that do not react with the electrolyte. Likewise, unwanted reactions are withheld, for example, half-full basket.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der den Schlammraum beherbergende äußere Korb nach unten hin konisch verjüngt, um den Elektrodenschlamm im unteren Bereich des äußeren Korbs zu sammeln. Der Elektrodenschlamm fällt somit in diese konische Verjüngung hinein und wird dort gesammelt. Die Entnahme des Schlamms im Verlauf der Elektrolysenreaktion ist dadurch sehr einfach möglich.In a further embodiment of the invention, the outer chamber harboring the mud chamber is conically tapered downwardly to collect the electrode mud in the lower region of the outer basket. The electrode slurry thus falls into this conical taper and is collected there. The removal of the sludge in the course of the electrolysis reaction is thereby very easily possible.
In wiederum einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist am unteren Ende des äußeren Korbs eine Absaugöffnung zum Anschluss eines Absaugrohrs vorgesehen. Durch dieses Absaugrohr kann der entstehende Elektrodenschlamm einfach, rasch und kostengünstig aus der Elektrolysenreaktion entfernt werden.In yet another embodiment of the invention, a suction opening for connecting a suction tube is provided at the lower end of the outer basket. Through this suction tube, the resulting electrode sludge can be easily, quickly and inexpensively removed from the electrolysis reaction.
In einer Ausbildung der Erfindung ist am Absaugrohr eine Sedimentations- und/oder Filtriervorrichtung angeschlossen, wobei am Ende der Sedimentations- und/oder Filtriervorrichtung eine Rückleitung für geklärte Flüssigkeit in den Elektrodenkorb vorgesehen ist. Die Rückleitung kann in den Kathodenraum und/oder in den Anodenraum erfolgen. Durch diese Anordnung kann der Schlamm kontinuierlich aus dem Schlammraum entfernt werden, von dem Elektrolyt abgetrennt werden und der geklärte Elektrolyt wieder rückgeführt werden. Die kontinuierliche Betriebsweise erfordert daher keine Unterbrechung des Betriebs durch Auswechseln des äußeren Korbs zur Entfernung des Elektrodenschlamms, wodurch natürlich das Schüttgut ebenfalls kontinuierlich zugeführt werden kann.In one embodiment of the invention, a sedimentation and / or filtration device is connected to the suction tube, wherein a return line for clarified liquid is provided in the electrode basket at the end of the sedimentation and / or filtration device. The return can be done in the cathode compartment and / or in the anode compartment. By this arrangement, the sludge can be continuously removed from the sludge room, be separated from the electrolyte and the clarified Electrolyte be recycled. The continuous operation therefore requires no interruption of operation by replacing the outer basket to remove the electrode slurry, whereby of course the bulk material can also be supplied continuously.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist der äußere Korb von einer/m von Elektrolytlösung durchdringbaren und Feststoffteilchen nicht durchdringbaren Membran bzw. Diaphragma umgeben. Dadurch wird ein Sammeln des gesamten Schlamms im Schlammraum ermöglicht. Es wird daher sichergestellt, dass kein Elektrodenschlamm in die den äußeren Korb umgebende Konstruktion übertritt und der gesamte Schlamm aus dem Elektrolysenkorb entfernt werden kann, um ihn anschließend eventuell noch weiterzubehandeln und darin enthaltene Wertstoffe zu extrahieren.In a further embodiment of the invention, the outer basket is surrounded by an electrolyte solution penetrable and solid particles non-penetrable membrane or diaphragm. This allows collection of all sludge in the sludge compartment. It is therefore ensured that no electrode slurry passes into the construction surrounding the outer basket and the entire sludge can be removed from the electrolysis basket in order to then possibly further treat it and to extract valuable substances contained therein.
In einer wiederum anderen Ausbildung der Erfindung ist der äußere Korb von einer von Kationen oder Anionen durchdringbaren Membran umgeben. Durch diese konstruktive Maßnahme können entweder nur Kationen oder nur Anionen die Membran durchdringen. Dadurch wird ein "Umsalzen" ermöglicht, d.h. im äußeren Korb herrscht ein Kation bzw. Anion vor, während außerhalb des äußeren Korbs ein anderes Kation bzw. Anion vorherrscht. Ein im äußeren Korb lösliches Salz kann daher außerhalb des äußeren Korbs ein unlösliches Salz bilden. So kann eine Trennung der elektrolytisch gelösten Stoffe vorgenommen werden.In yet another embodiment of the invention, the outer basket is surrounded by a cation or anion permeable membrane. By this design measure either only cations or only anions can penetrate the membrane. This enables "re-salting", i. in the outer basket, a cation or anion prevails, while outside of the outer basket prevails another cation or anion. A salt soluble in the outer basket may therefore form an insoluble salt outside the outer basket. Thus, a separation of the electrolytically dissolved substances can be made.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind im äußeren Korb zumindest an einer der Gegenelektrode, vorzugsweise Kathode, zugewandten Seite Fenster vorgesehen, die etwa gleich groß wie oder größer als der Schüttgutraum ausgebildet und mit einer Membran vollständig ausgekleidet sind. Durch diese Membran kann die Elektrolytflüssigkeit ungehindert vom äußeren Korb zur Gegenelektrode wandern und so einen Ladungsausgleich herstellen. Ein Austreten von Schlamm hingegen wird durch dieses Fenster verhindert; er verbleibt im äußeren Korb.In one embodiment of the invention, windows are provided in the outer basket at least on one of the counter-electrode, preferably cathode, facing side, which are about the same size as or larger than the bulk material space and completely lined with a membrane. Through this membrane, the electrolyte liquid can move freely from the outer basket to the counter electrode and thus produce a charge balance. Sludge leakage, however, is prevented by this window; he remains in the outer basket.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung besteht die Membran aus elektrisch leitendem Material. Hier kann zusätzlich ein Strom angelegt werden, um den Elektrolyseprozess zu unterstützen.In another embodiment of the invention, the membrane is made of electrically conductive material. Here, an additional current can be applied to the electrolysis process to support.
In weiterer Ausbildung der Erfindung sind an beiden Seiten des äußeren Korbs Gegenelektroden, vorzugsweise Kathoden, vorgesehen, und der äußere Korb weist an beiden Seiten jeweils ein membranverkleidetes Fenster auf. Diese Anordnung von Elektroden an beiden Seiten des äußeren Korbs bewirkt eine effektivere Elektrolyse, da der Strom nicht an einer Seite konzentriert wird. Dadurch wird eine gleichmäßigere Elektrolyse erreicht.In a further embodiment of the invention, counter electrodes, preferably cathodes, are provided on both sides of the outer basket, and the outer basket has a membrane-clad window on both sides. This arrangement of electrodes on both sides of the outer basket causes more effective electrolysis because the current is not concentrated on one side. As a result, a more uniform electrolysis is achieved.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind an den Gegenelektroden, vorzugsweise Kathoden, Auffangvorrichtungen zum Auffangen von Elektrodenschlamm vorgesehen. Dadurch wird ein an den Gegenelektroden entstehender Schlamm direkt aufgefangen und kann von dort einer Weiterbehandlung zugeführt werden.In a further embodiment of the invention, collecting devices for collecting electrode sludge are provided on the counter electrodes, preferably cathodes. As a result, a sludge produced at the counter electrodes is collected directly and can be supplied from there to a further treatment.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Elektrodenkörbe seriell geschaltet. Durch eine serielle Schaltung von Elektrodenkörben wird nur eine Stromquelle benötigt, um die Elektrodenkörbe mit konstanter Spannung zu versorgen. Es wird nur ein Gleichrichter für alle Elektrodenkörbe benötigt.In a further embodiment of the invention, a plurality of electrode baskets are connected in series. By a serial connection of electrode baskets, only one current source is needed to supply the electrode baskets with a constant voltage. Only one rectifier is needed for all electrode baskets.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Elektrodenkörbe parallel geschaltet. Durch eine parallele Schaltung von Elektrodenkörben wird nur eine Stromquelle benötigt, um die Elektrodenkörbe mit konstanter Spannung zu versorgen, jedoch muss für jeden Elektrodenkorb ein Gleichrichter bereitgestellt werden.In another embodiment of the invention, a plurality of electrode baskets are connected in parallel. By a parallel connection of electrode baskets, only one current source is needed to supply the electrode baskets with a constant voltage, but a rectifier must be provided for each electrode basket.
Die Fig. 1a bis 1i zeigen verschiedene Pulsmuster, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Fig. 1a zeigt ein Pulsmuster, bei dem die Umkehrung mit gleicher Amplitude erfolgt. Fig. 1b zeigt ein Pulsmuster, bei dem die Umkehrung mit niedriger Amplitude erfolgt. Fig. 1c zeigt ein Pulsmuster, bei dem die Umkehrung mit höherer Amplitude erfolgt. Fig. 1d zeigt ein Pulsmuster, bei dem vor der Umkehrung eine Unterbrechung der Stromzufuhr stattfindet. Fig. 1e zeigt ein Pulsmuster, bei dem die Stromzufuhr diskontinuierlich erfolgt. Fig. 1f zeigt ein Pulsmuster, bei dem die Stromzufuhr zwischen zwei Werten oszilliert. Fig. 1g zeigt ein Pulsmuster, bei dem die Stromzufuhr diskontinuierlich mit zwei unterschiedlichen Amplituden erfolgt. Fig. 1h zeigt ein Pulsmuster, bei dem die Stromzufuhr mit zwei unterschiedlichen Amplituden erfolgt, dann unterbrochen wird und dann mit negativer Amplitude erfolgt. Fig. 1i zeigt ein Pulsmuster, bei dem die Stromzufuhr zwischen zwei Werten oszilliert und dann unterbrochen wird.Figures 1a to 1i show various pulse patterns used in the present invention. Fig. 1a shows a pulse pattern in which the inversion takes place with the same amplitude. Fig. 1b shows a pulse pattern in which the inversion occurs with low amplitude. Fig. 1c shows a pulse pattern in which the reversal takes place with a higher amplitude. Fig. 1d shows a pulse pattern in which an interruption of the power supply takes place before the reversal. Fig. 1e shows a pulse pattern in which the Power supply is discontinuous. Fig. 1f shows a pulse pattern in which the power supply oscillates between two values. Fig. 1g shows a pulse pattern in which the power supply is discontinuous with two different amplitudes. Fig. 1h shows a pulse pattern in which the power is supplied with two different amplitudes, then interrupted and then takes place with a negative amplitude. Fig. 1i shows a pulse pattern in which the power supply oscillates between two values and is then interrupted.
Die Fig. 2a und 2b zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht einer Ausführungsform eines inneren Korbs der Erfindung, in dem eine weitere Elektrode an einer Wand bzw. am Rahmen angebracht ist.Figures 2a and 2b show a side view and a top view, respectively, of one embodiment of an inner basket of the invention in which another electrode is attached to a wall or to the frame.
Die Fig. 3a und 3b zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht einer Ausführungsform eines inneren Korbs der Erfindung, in dem eine weitere Elektrode an der Antriebsmechanik des beweglichen Trennelements angebracht ist.Figs. 3a and 3b show a side view and a plan view of an embodiment of an inner basket of the invention, in which a further electrode is attached to the drive mechanism of the movable separating element.
Die Fig. 4a und 4b zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht einer Ausführungsform eines inneren Korbs der Erfindung, in dem eine weitere Elektrode am beweglichen Trennelement angebracht ist.Figs. 4a and 4b show a side view and a plan view of an embodiment of an inner basket of the invention, in which a further electrode is attached to the movable partition.
In einem Beispiel für die vorliegende Erfindung wird ein eine anodisch oder kathodisch, vorzugsweise anodisch, lösliche und eine unlösliche Komponente enthaltendes Schüttgut in einen Schüttgutraum eingebracht. Der Schüttgutraum kann bei zweiteiliger Ausführung des Elektrodenkorbs im inneren Korb untergebracht sein. Vorzugsweise ist der innere Korb mit einer Filtrierwirkung aufweisenden Membran, die für Kationen und Anionen durchdringbar ist, umgeben. Die Membran kann gemeinsam mit vorhandenen Stützrippen oder der Wand bzw. dem Rahmen den Aufnahmekorb für das Schüttgut bilden. Das Schüttgut kann beispielsweise aus Granalien oder einem Pulver oder auch Zementationsniederschlägen bestehen und weist eine Teilchengröße von etwa 5 µm bis etwa 15 mm, vorzugsweise etwa 50 µm bis etwa 10 mm, auf. Beispielsweise besteht das Schüttgut aus einer Ag/Cu-Matrix mit einem Verhältnis Ag:Cu von ca. 70:30, es kann aber auch ein Verhältnis Ag:Cu von ca. 60:40 bis ca. 80:20 oder in einem Verhältnis von ca. 50:50 bis ca. 90:10 vorliegen. Der restliche Anteil des Schüttguts, in etwa 18 %, vorzugsweise 10 bis 30 %, besteht aus unlöslichen Beimetallen wie beispielsweise Au oder Platingruppenmetallen sowie gegebenenfalls aus unlöslichen Metalloxiden bzw. solchen Metalloxiden, die sich bei der Anodenreaktion bilden, wie beispielsweise PbO2, jedoch können auch andere unlösliche Metalloxide vorhanden sein oder auch andere unlösliche oder schwer lösliche Substanzen, wie beispielsweise Chloride, sowie gegebenenfalls auch lösliche Verbindungen beispielsweise der Metalle Fe, Ni usw. Amphotere Metalle können ebenfalls vorhanden sein, die zuerst aufgelöst werden und in weiterer Folge unlösliche Oxide bilden.In one example of the present invention, a bulk material containing an anodic or cathodic, preferably anodic, soluble and an insoluble component is introduced into a bulk material space. The bulk material space can be accommodated in two-part design of the electrode basket in the inner basket. Preferably, the inner basket is surrounded by a filtering membrane permeable to cations and anions. The membrane can form together with existing support ribs or the wall or the frame the receiving basket for the bulk material. The bulk material may for example consist of granules or a powder or Zementationsniederschlägen and has a particle size of about 5 microns to about 15 mm, preferably about 50 microns up to about 10 mm, on. For example, the bulk material consists of an Ag / Cu matrix with a ratio Ag: Cu of about 70:30, but it can also be a ratio Ag: Cu of about 60:40 to about 80:20 or in a ratio of about 50:50 to about 90:10. The remaining portion of the bulk material, in about 18%, preferably 10 to 30%, consists of insoluble metals such as Au or platinum group metals and optionally of insoluble metal oxides or metal oxides which form in the anodic reaction, such as PbO 2 , however Other insoluble metal oxides or other insoluble or sparingly soluble substances, such as chlorides, and optionally also soluble compounds such as the metals Fe, Ni, etc. Amphoteric metals may also be present, which are first dissolved and subsequently form insoluble oxides ,
Im Schüttgutraum ist ein Trennelement 3 vorhanden, das gleichzeitig als Elektrode dient und sich vorzugsweise über im Wesentlichen die gesamte Breite des Korbs erstreckt. Das Schüttgut wandert von oben in Schwerkraftrichtung nach unten, während der Strom vom Trennelement 3 nach oben fließt, also entgegengesetzt zum Schüttgut. Zusätzlich ist zumindest eine weitere Elektrode 4 im Schüttgutraum vorhanden, wobei die Anordnung und/oder die Länge nicht erfindungswesentlich sind. Sie kann parallel zum Trennelement 3 angeordnet sein aber auch in einem beliebigen Winkel dazu. Vorzugsweise ist die zumindest eine weitere Elektrode 4 parallel zum Trennelement 3 ausgebildet. Die Länge kann kürzer oder länger sein als das Trennelement 3. Vorzugsweise ist sie in etwa gleich lang wie das Trennelement 3. In einer Ausführungsform können zwei Elektroden 4, die an den jeweils gegenüber liegenden Stellen in den Schüttgutraum ragen, zusammen in etwa die Länge des Trennelements 3 ergeben. Beispielsweise kann die zumindest eine weitere Elektrode 4 am Rahmen des inneren Korbs 1 angebracht sein, aber auch an der Antriebsmechanik 2 für das bewegliche Trennelelement oder aber auch am Trennelement 3 selbst, wie eingangs beschrieben und in den Figuren dargestellt. Die Anzahl der zusätzlichen Elektroden variiert und wird der Menge des unlöslichen Anteils bzw. der Menge des Schüttguts angepasst. Auch kann im unteren Bereich des Schüttgutraums der Abstand zwischen den Elektroden geringer sein als im oberen Bereich.In the bulk material space, a separating
Gegebenenfalls ist eine Elektrode auch im Schlammraum angeordnet.Optionally, an electrode is also arranged in the mud room.
Der innere Korb 1 ist vorzugsweise relativ zum äußeren Korb beweglich angeordnet. Die Verbindung kann beispielsweise über Gelenke, Scharniere oder biegsame Verbindungen erfolgen. Der innere Korb 1 kann somit während der Elektrolyse mittels eines äußeren Antriebs bewegt, z.B. geschüttelt oder geschwenkt, werden, was ein Durchmischen des Schüttguts ermöglicht und gleichzeitig ein Verklumpen sowohl des Schüttguts als auch der entstandenen Reaktionsprodukte verhindert. Weiters kommen so die elektrisch leitenden Teilchen immer wieder in Kontakt und ermöglichen eine kontinuierliche Stromleitung durch das gesamte Schüttgut, wodurch das gesamte Schüttgut als Anode wirkt.The
Über das Trennelement 3 und die zumindest eine weitere Elektrode 4 wird dem Schüttgut Strom zugeführt. Als Beispiel für die angelegte Spannung und den angelegten Strom kann ca. 0,1 bis ca. 30 V bzw. > 1000 A angegeben werden, jedoch können auch andere Spannungen und Stromstärken verwendet werden, je nach Zusammensetzung des Schüttguts und des zu trennenden Elements. Es kann auch eine potentiometrische Steuerung der Elektrolyse angewandt werden. Auch kann die Stromstärke variiert werden. Bei Verwendung einer Cu/Ag-Matrix kann die Spannung so eingestellt werden, dass Cu in Lösung geht, Ag jedoch nicht. Es bleibt ein Gerüst aus Ag über. Die Spannung kann in weiterer Folge so verändert werden, dass auch Ag in Lösung geht. Bei dieser so genannten "Skelettelektrolyse" beträgt der Elektrodendurchmesser bis zu 5 mm.Via the separating
Der im Beispiel verwendete Elektrolyt ist eine schwefelsaure Lösung mit einem Gehalt an H2SO4 von < 12 M, um CuSO4 gezielt in Lösung zu bringen. Cu wird dann kathodisch in einer Reinheit von > 99 % Cu abgeschieden. Die Temperatur kann beispielsweise -5 °C betragen, jedoch sind auch andere Temperaturbereiche anwendbar, beispielsweise -10 °C, 0 °C, 5 °C, 10 °C, Raumtemperatur aber auch Temperaturen bis ca. 50 °C oder sogar ca. 90 °C. In einem anderen Beispiel kann auch ein salpetersaurer Elektrolyt verwendet werden oder auch ein salzsaurer Elektrolyt. Die Konzentration der Säuren beträgt im Allgemeinen etwa 12 M, kann aber auch weniger betragen. Das Schüttgut kann aber auch aus > 60 % Platingruppenmetallen bestehen. Es kann aber auch ein anderer stromleitender oder nicht stromleitender Elektrolyt verwendet werden.The electrolyte used in the example is a sulfuric acid solution with a content of H 2 SO 4 of <12 M in order to deliberately bring CuSO 4 into solution. Cu is then cathodically deposited in a purity of> 99% Cu. The temperature may for example be -5 ° C, but other temperature ranges are applicable, for example -10 ° C, 0 ° C, 5 ° C, 10 ° C, room temperature but also temperatures up to about 50 ° C or even about 90 ° C. In another example, a nitric acid electrolyte may be used, or even a hydrochloric acid electrolyte. The concentration of acids is generally about 12 M, but may be less be. The bulk material can also consist of> 60% platinum group metals. However, it is also possible to use another current-conducting or non-conducting electrolyte.
Während der Elektrolyse wird der angelegte Strom vorzugsweise kurzzeitig umgekehrt, d.h. aus der Anode wird kurzzeitig eine Kathode und aus der Kathode kurzzeitig eine Anode. Dies kann beispielsweise nach einer Elektrolysendauer von etwa 1 µs bis etwa 10.000 s für eine Dauer von etwa 0,01 µs bis etwa 5 s vorgesehen werden. Ein bevorzugter Bereich ist die Umkehr nach einer Dauer von etwa 10 µs bis etwa 1.000 s für eine Dauer von etwa 0,1 µs bis etwa 1 s. Die Umkehrdauer kann beispielsweise 100 µs, 200 µs, 500 µs, 700 µs, 1 s, 2 s, 3 s, 4 s oder 5 s betragen, ist aber nicht darauf beschränkt und kann auch jeden beliebigen anderen Wert annehmen. Dies ermöglicht die Ab- und/oder Auflösung von ursprünglich an der Anode abgelagerten kathodisch löslichen Ablagerungen und umgekehrt. Die Elektrode wird also von Ablagerungen befreit. Eine Bildung von größeren Verunreinigungen an den jeweiligen Elektroden kann so vermieden werden. Ebenfalls kann der Stromfluss nach einer Elektrolysendauer von etwa 1 µs bis etwa 10.000 s für eine Dauer von etwa 0,01 µs bis etwa 5 s unterbrochen werden. Ein bevorzugter Bereich ist die Unterbrechung nach einer Dauer von etwa 10 µs bis etwa 1.000 s für eine Dauer von etwa 0,1 µs bis etwa 1 s. Die Unterbrechungsdauer kann beispielsweise 100 µs, 200 µs, 500 µs, 700 µs, 1 s, 2 s, 3 s, 4 s oder 5 betragen, ist aber nicht darauf beschränkt und kann auch jeden beliebigen anderen Wert annehmen. Dies ermöglicht ebenfalls die Ab- und/oder Auflösung von ursprünglich an der Anode abgelagerten kathodisch löslichen Ablagerungen und umgekehrt. In Fig. 1 sind beispielhafte Pulsmuster schematisch dargestellt. Fig. 1a zeigt ein Pulsmuster, bei dem die Umkehrung der Stromflussrichtung mit derselben Amplitude vorgenommen wird wie vorher die Elektrolyse. In Fig. 1b ist ein Pulsmuster dargestellt, bei dem die Umkehrung der Stromflussrichtung mit einer geringeren Amplitude vorgenommen wird als die Elektrolyse. In Fig. 1c ist ein Pulsmuster dargestellt, bei dem die Umkehrung der Stromflussrichtung mit höherer Amplitude vorgenommen wird als die Elektrolyse. Fig. 1d zeigt wiederum ein Pulsmuster, bei dem zwischen dem Umpolen eine Stromzufuhrpause liegt. Diese Pause kann wie oben angegeben sein. In Fig. 1e ist ein Pulsmuster dargestellt, bei dem die Stromzufuhr unterbrochen wird. Fig. 1f zeigt ein Pulsmuster, bei dem die Stromzufuhr zwischen zwei Werten oszilliert. Fig. 1g zeigt ein Pulsmuster, bei dem die Stromzufuhr diskontinuierlich mit zwei unterschiedlichen Amplituden erfolgt. Fig. 1h zeigt ein Pulsmuster, bei dem die Stromzufuhr mit zwei unterschiedlichen Amplituden erfolgt, dann unterbrochen wird und dann mit negativer Amplitude erfolgt. Fig. 1i schließlich zeigt ein Pulsmuster, bei dem die Stromzufuhr zwischen zwei Werten oszilliert und dann unterbrochen wird. Es können jedoch auch andere Pulsmuster eingesetzt werden, die dem Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung bekannt sind. Die Erfindung ist nicht auf die aufgezählten beschränkt. Die Zeiten für eine Pulsfolge können beliebig gewählt werden, sind jedoch vorzugsweise so wie oben angeführt. Mit einer höheren Stromstärke kann eine größere Menge Schüttgut besser elektrolysiert werden, ebenso kann, wenn die Elektrolyse schon weiter fortgeschritten ist, das verbleibende Schüttgut mit einem hohen Anteil an unlöslichen Komponenten besser elektrolysiert werden.During the electrolysis, the applied current is preferably reversed for a short time, ie, the cathode becomes a cathode for a short time and an anode for a short time. This can be provided, for example, after an electrolysis period of about 1 μs to about 10,000 s for a period of about 0.01 μs to about 5 s. A preferred range is the reversal after a period of about 10 μs to about 1,000 s for a duration of about 0.1 μs to about 1 s. The turnaround time may be, for example, 100 μs, 200 μs, 500 μs, 700 μs, 1 s, 2 s, 3 s, 4 s, or 5 s, but is not limited thereto and may take any other value. This allows the dissolution and / or dissolution of originally deposited at the anode cathodic soluble deposits and vice versa. The electrode is thus freed from deposits. A formation of larger impurities at the respective electrodes can thus be avoided. Likewise, the current flow can be interrupted after an electrolysis period of about 1 μs to about 10,000 s for a period of about 0.01 μs to about 5 s. A preferred range is the interruption after a period of about 10 μs to about 1,000 s for a duration of about 0.1 μs to about 1 s. The interruption duration may be, for example, 100 μs, 200 μs, 500 μs, 700 μs, 1 s, 2 s, 3 s, 4 s or 5, but is not limited thereto and may also assume any other value. This also allows the dissolution and / or dissolution of originally deposited at the anode cathodic soluble deposits and vice versa. In Fig. 1 exemplary pulse patterns are shown schematically. 1a shows a pulse pattern in which the reversal of the current flow direction is carried out with the same amplitude as before the electrolysis. FIG. 1b shows a pulse pattern in which the reversal of the direction of current flow is carried out with a lower amplitude than the electrolysis. In Fig. 1c, a pulse pattern is shown in which the reversal of the direction of current flow is made with a higher amplitude than the electrolysis. Fig. 1d again shows a pulse pattern in which there is a power supply break between the polarity reversal. This break can be like be stated above. In Fig. 1e, a pulse pattern is shown in which the power supply is interrupted. Fig. 1f shows a pulse pattern in which the power supply oscillates between two values. Fig. 1g shows a pulse pattern in which the power supply is discontinuous with two different amplitudes. Fig. 1h shows a pulse pattern in which the power is supplied with two different amplitudes, then interrupted and then takes place with a negative amplitude. Finally, Fig. 1i shows a pulse pattern in which the power supply oscillates between two values and is then interrupted. However, other pulse patterns known to those skilled in the art may be used. The invention is not limited to those enumerated. The times for a pulse train can be chosen arbitrarily, but are preferably as stated above. With a higher current, a larger amount of bulk material can be better electrolyzed, as well as, if the electrolysis is already more advanced, the remaining bulk material with a high proportion of insoluble components are better electrolyzed.
Während der Elektrolyse wird besonders bevorzugt auch das Trennelement 3 bewegt, das in solchen Fällen über eine Antriebsmechanik 2 beweglich angeordnet ist. Das Bewegen des Trennelements 3, das hier gleichzeitig als Reibelement dient, verursacht eine Zerkleinerung und/oder Desintegration des Schüttguts und trägt so wesentlich zu einer verbesserten Elektrolyse bei. Etwaige an der Antriebsmechanik 2 (Fig. 3a, 3b) oder am Trennelement 3 selbst (Fig. 4a, 4b) angebrachte zusätzliche Elektroden 4 der vorliegenden Erfindung werden dabei gleichzeitig mitbewegt und können somit zur Durchmischung und Zerkleinerung beitragen.During the electrolysis, the separating
Die Stromzufuhr kann hierbei vorzugsweise über die Antriebsmechanik 2 erfolgen, wobei die Antriebsmechanik 2 besonders bevorzugt zur Gegenelektrode hin durch elektrisch nicht leitendes Material im Wesentlichen abgedeckt oder beschichtet ist. Dies hält unerwünschte Reaktionen hintan. Die Stromzufuhr kann aber, speziell in Fällen, bei denen zumindest eine zusätzliche Elektrode 4 am Rahmen angebracht ist, auch über diesen erfolgen, der hierfür aus elektrisch leitendem Material besteht und ebenfalls vorzugsweise zur Gegenelektrode hin mit elektrisch nicht leitendem Material abgedeckt oder beschichtet ist. Dies verhindert ebenfalls eine unerwünschte Elektrolyse an anderen Stellen.The power supply may in this case preferably take place via the
Während der Elektrolyse löst sich der elektrolytisch lösbare Anteil des Schüttguts auf, während der elektrolytisch unlösliche Anteil am Trennelement 3 vorbei in den Schlammraum fällt. Das Trennelement 3 kann beispielsweise Öffnungen mit einer Größe von etwa 20 µm bis etwa 2 mm, vorzugsweise etwa 50 µm bis etwa 1 mm, aufweisen, durch die die unlöslichen Teilchen in den darunter befindlichen Schlammraum fallen können. Der Schlammraum ist vorzugsweise in einem äußeren Korb angebracht und unten konisch verjüngt. Der äußere Korb besteht üblicherweise aus elektrisch nicht leitendem Material, etwa Kunststoff. Dadurch wird bei halbvollem Korb eine unerwünschte Reaktion hintangehalten. Die konische Verjüngung am unteren Ende ermöglicht eine vereinfachte Entnahme des Schlamms. Dies wird umso mehr erleichtert, wenn eine Absaugöffnung am unteren Ende vorhanden ist, an die ein Absaugrohr angeschlossen werden kann. Das Absaugrohr kann wie eingangs erwähnt mit einer Sedimentations- und/oder Filtriervorrichtung verbunden sein, wobei am Ende der Sedimentations- und/oder Filtriervorrichtung eine Rückleitung für geklärte Flüssigkeit in den Elektrodenkorb vorgesehen sein kann. Diese Anordnung wird bevorzugt, wenn der Elektrolyt im Kreis geführt werden soll. Die Abtrennung des Schlamms erfolgt außerhalb des Elektrodenkorbs. Sie kann beispielsweise durch einen Filter, eine Zentrifuge oder ein anderes geeignetes Mittel erfolgen.During the electrolysis, the electrolytically soluble portion of the bulk material dissolves, while the electrolytically insoluble portion of the separating
In einem Beispiel ist der äußere Korb mit einer nur für die Elektrolytlösung durchdringbaren Membran umgeben. So wird ein Austreten von Schlamm vermieden. Wenn die Membran in bevorzugten Ausführungsformen so ausgeführt ist, dass sie entweder nur von Kationen oder nur von Anionen durchdrungen werden kann, kann auch eine Umsalzung stattfinden. Eine lösliche Komponente, beispielsweise ein Kation, kann dann beispielsweise als Sulfat in Lösung gehen und im von der Membran getrennten Raum mit einem anderen Anion, beispielsweise Nitrat, gefällt werden. Umgekehrt kann auch ein Anion gelöst werden, die Membran durchdringen und dann mit einem anderen Kation gefällt werden oder eine andere Reaktion damit eingehen. Anstelle dieser oder auch einer anderen hierin erwähnten Membran kann auch ein Diaphragma oder Ionenleiter wie beispielsweise eine Feststoffmembran oder ein Gel oder jedes andere Material verwendet werden, das dieselbe Wirkung wie die Membran aufweist.In one example, the outer basket is surrounded by a membrane permeable only to the electrolyte solution. This avoids sludge leakage. If, in preferred embodiments, the membrane is designed to be penetrated either by cations or by anions only, salification may also take place. A soluble component, for example a cation, can then go into solution, for example as sulfate, and be precipitated in the space separated by the membrane with another anion, for example nitrate. Conversely, an anion can also be dissolved, penetrate the membrane and then precipitate with another cation or otherwise undergo a reaction. Instead of this or any other membrane mentioned herein may also be Diaphragm or ionic conductor such as a solid membrane or a gel or any other material can be used, which has the same effect as the membrane.
In einem anderen Beispiel für die Erfindung weist der äußere Korb Fenster auf, durch die Elektrolytlösung hindurchtreten kann. An den Gegenelektroden sind beispielsweise Auffangvorrichtungen zum Auffangen von Reaktionsprodukten, die an dieser Elektrode entstehen, vorgesehen. So können Reaktionsprodukte einfach gewonnen werden. Gegebenenfalls entstehen an der Gegenelektrode gasförmige Reaktanten, wie beispielsweise Wasserstoff. Dies ist von Vorteil, weil eine aufwendige Weiterbehandlung bzw. Entsorgung von festen und/oder flüssigen und/oder gelösten Reaktionsprodukten entfällt, da gasförmige Produkte aus der Vorrichtung entweichen. Gasförmige Reaktionsprodukte können auch energetisch verwertet werden.In another example of the invention, the outer basket has windows through which electrolyte solution can pass. At the counter electrodes, for example, collecting devices for collecting reaction products that arise at this electrode are provided. Thus, reaction products can be easily recovered. Optionally, gaseous reactants, such as hydrogen, are formed at the counter electrode. This is advantageous because a costly further treatment or disposal of solid and / or liquid and / or dissolved reaction products is eliminated since gaseous products escape from the device. Gaseous reaction products can also be utilized energetically.
In einem Beispiel für diese Erfindung sind die Elektrodenkörbe vorzugsweise seriell geschaltet. So kann mit einer Stromzuleitung eine konstante Spannung angelegt werden, und es ist nur ein Gleichrichter für die ganze Elektrodenkorbanordnung erforderlich. So kann bei der anodischen Auflösung von Pt (Pt → Pt4+ + 4 e-) mit einer seriellen Schaltung mit gleichem Strom eine höhere Ausbeute erreicht werden. Aber eine parallele Schaltung der Elektrodenkörbe ist ebenfalls möglich.In one example of this invention, the electrode baskets are preferably connected in series. Thus, a constant voltage can be applied to a power supply line and only one rectifier is required for the entire electrode basket arrangement. Thus, with the anodic dissolution of Pt (Pt → Pt 4+ + 4 e - ) with a serial circuit with the same current, a higher yield can be achieved. But a parallel circuit of the electrode baskets is also possible.
Claims (36)
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stromversorgung einen Strom mit einer periodisch variablen Stromstärke und/oder einer periodisch umkehrbaren Stromflussrichtung an zumindest einer der Elektroden bereitstellt.Device for the electrolysis of at least one anodic or cathodic, preferably anodic, soluble and at least one insoluble component containing bulk material comprising at least one power supply and at least one electrode, preferably anode, basket and per basket at least one provided outside the basket counter electrode, preferably cathode wherein the electrode basket comprises: a bulk material space for filling with bulk material, an adjoining sludge space for receiving resulting electrode sludge, an electrode, preferably an anode, and a separating element (3) arranged between these spaces, preferably via a drive mechanism (2),
characterized in that
the power supply provides a current having a periodically variable current intensity and / or a periodically reversible current flow direction at at least one of the electrodes.
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EP06450168A EP1932951A1 (en) | 2006-11-17 | 2006-11-17 | Electrode basket with pulsed current supply |
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Citations (3)
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WO1999024646A1 (en) * | 1997-11-06 | 1999-05-20 | Prior Engineering Ag | Silver refining installation |
US6261433B1 (en) * | 1998-04-21 | 2001-07-17 | Applied Materials, Inc. | Electro-chemical deposition system and method of electroplating on substrates |
WO2001055483A2 (en) * | 2000-01-28 | 2001-08-02 | Prior Engineering Ag | Device and method for carrying out the electrolysis of bulk material comprising anodically soluble constituents |
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2006
- 2006-11-17 EP EP06450168A patent/EP1932951A1/en not_active Withdrawn
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