NO762381L - - Google Patents

Abstract

Elektrolysecelle.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en elektrolysecelle for behandling i cellens anodekammer av et fast, oppdelt reaksjonsmateriale, særlig et pulver eller biter, særlig til fremstilling av metallisk mangan av ferromangan.

Formålet med oppfinnelsen er særlig å frembringe en elektrolysecelle som kan anvendes ved en fremgangsmåte som foruten elektrolyse også omfatter trinn for forbehandling av produkter som deltar i elektrolysen.

Cellen ifølge oppfinnelsen muliggjør utførelse av i det minste noen av disse forbehandlingstrinn i selve cellen.

For dette formål omfatter cellen ifølge oppfinnelsen en anode som er dannet av det faste materiale som står i direkte berøring med- en anodestrømtilførsel av stort sett inert materiale, idet cellen er oppdelt i minst ett anodekammer og minst ett katodekammer ved hjelp av organer som tillater strømning av elektrolytt fra katodekammeret til anodekammeret, men som derimot hindrer passasje av det faste materialet fra ett kammer til et annet og idet andre organer er anordnet for å frembringe en stort sett kontinuerlig strømning av elektrolytt fra katodekammeret til anodekammeret .

Ifølge en første utførelsesform av oppfinnelsen omfatter cellen en skillevegg som er anbrakt mellom anodekammeret og katodekammeret .

Ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen er anodekammeret avgrenset av veggene i en beholder hvor i det minste én sidevegg er perforert og fremstilt av et elektrisk ledende materiale og forbundet med en anodestrømtilførselsledning og er elektrisk isolert fra katodekammeret, idet beholderen er'anordnet. slik at den også kan inneholde det faste materiale som skal behandles.

Oppfinnelsen vedrører også den spesielle fremgangsmåte for anvendelse av denne elektrolysecelle for fremstilling av mangan-

metall fra ferromangan.

Ifølge en første utførelsesform av denne fremgangsmåte inn-føres det i anodekammeret en fast fase som stammer fra angrep på ferromangan med jernklorid i smeltete klorider og i katodekammeret innføres det elektrolytt som er dannet av væskefasen fra dette angrep i et bad av smeltet klorid, idet denne væskefase deretter underkastes rensing med et overskudd av ferromangan for fjerning av ureagert jernklorid, mens manganfattig elektrlytt som igjen er tilført jernklorid, trekkes ut fra anodekammeret, mens manganmetall, som er blitt avsatt på katoden, fjernes fra katodekammeret.

Ifølge en annen anvendelse av elektrolysecellen for fremstilling av manganmetall fra ferromangan innføres ferromangan direkte i anodekammeret mens det til katodekammeret tilføres en elektrolytt som stammer fra anodekammeret og som er renset for jernklorid med et overskudd av ferromangan, idet elektrolytten som inneholder manganklorid og jernklorid, trekkes ut av anodekammeret og renses for fjerning av jernklorid, noe som tillater ny innføring i katodekammeret, mens manganmetall, som er avsatt på katoden, fjernes fra katodekammeret.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i det etterfølgende under henvisning til den medfølgende tegning, hvori: Fig. 1 viser skjematisk et tverrsnitt langs linjen I-l i fig. 2 av en del av en første utførelsesform av elektrolysecellen ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser et snitt langs linjen II-II i fig. 1.

Fig. 3 viser et snitt langs linjen III-III i fig. 4 av en del av en andre utførelsesform av en celle ifølge oppfinnelsen.

Fig. 4 viser et snitt langs linjen IV-IV i fig. 3.

I de ulike figurer betegner samme henvisningsbetegnelse analoge eller like elementer.

Elektrolysecellen ifølge oppfinnelsen er beregnet for bruk ved behandling ved i det minste én av elektrodene av et fast materiale som ikke kan komme i berøring med den andre elektrode.

For dette formål er cellen delt i minst ett anodekammer 1 og minst ett katodekammer 2 ved hjelp av organer som muliggjør passasje av elektrolytt fra det ene kammer til det andre, men derimot hindrer passasje av fast materiale fra det ene kammer til det andre.

Ifølge den i fig. 1 og 2 viste utførelsesform omfatter cellen anode- og katodekamre som ligger inntil hverandre. Hvert anodekammer er avgrenset av vegger i en beholder 3 hvis sidevegger er utformet med perforeringer 4. Disse vegger er dannet av karbon, grafitt eller et annet elektrisk ledene materiale som er edlere enn materialrestene som skal fjernes av anodekammeret etter elektrolysen. Beholderen 3 er anordnet slik at den inneholder et fast materiale 5 som skal behandles under elektrolysen, og er derfor utstyrt med en innløpsåpning 20.

Beholderen 3 danner følgelig i virkeligheten en hul anode

med huller 4.

Hver katode 6 er anbrakt slik at den er neddykket i en elektrolytt 7, og den samvirker med skrapeorganer 8 som muliggjør fjerning av avsetninger som er dannet på elektrodens overflate.

Katoden 6 består av en plate som i det minste delvis er neddykket i elektrolytten 7. Skrapeorganene 8 er dannet av kniver 8 som er fast anbrakt på begge sider av platen over elektrolyttnivået og som er anbrakt mot platen, idet denne er anbrakt slik at den er bevegelig stort sett vertikalt, slik som vist med piler 9, ut av elektrolytten for derved å gjøre det mulig for knivene 8 å skrape av avsetningene som er dannet på platen. Katodene består av tykke plater av stål eller et annet elektrisk ledende materiale som er mekanisk sterkt og edlere enn metallene som er avsatt på den.

På grunn av denne skraping faller de på katoden avsatte avsetninger til katodekammerets bunn hvorfra de kan fjernes.

Katodekammerets 2 bunn 10 er traktformet og skråner i en bestemt retning, mens anodekammerets bunn 14, eller i det foreliggende tilfelle beholderens 3 bunn, skråner i motsatt retning.

En uttaksåpning 11 er anordnet i den nederste del av katodekammeret for fjerning av avsetninger som er dannet på denne bunn, ved hjelp av en egnet, ikke vist anordning, mens en tilsvarende uttaksåpning 12 er anordnet på den nederste del av beholderens 3 bunn for fjerning av faste rester som dannes i anodekammeret 1.

Hvert katodekammer 2 er utstyrt med en innløpsåpning 15 for elektrolytt. Denne åpning ligger over elektrolyttnivået i dette kammer. Anodekammeret er utstyrt med en utløpsåpning 16 som er anordnet stort sett på samme nivå som elektrolytten i dette kammer. På denne måte oppnås en forflytning av elektrolytt fra katodekammeret til anodekammeret.

Anodekamrene 1 og katodekamrene 2 er anordnet ved siden av hverandre, og på denne måte oppnås det en rekke av alternerende anodekamre og katodekamre. Katodekamrene er elektrisk isolert fra anodekamrene med tetningselementer 17 slik at alle disse kamre er omgitt av en isolerende, ildfast vegg og eventuelt en oppvarmingsanordning som ikke er vist på tegningen.

Katodekamrene 2 er dannet av kar 18 som er sammenføyet med anodekamrene og gjennombrutt på disses side slik at passasje av elektrolytt fra et kammer til ett annet blir mulig.

Fig. 3 og 4 viser en annen utførelsesform av elektrolysecellen ifølge oppfinnelsen.

Denne celle avviker fra cellen ifølge fig. 1 og 2 vesentlig ved at anodekamrene 1 og katodekamrene 2 er atskilt med skille-vegger 19 som er slik at de muliggjør passasje av elektrolytt,

men holder tilbake faste partikler. Skilleveggen 19 består av et ikke-ledende, porøst materiale med, tilstrekkelig mekanisk styrke, eller av et ledende materiale som er, edlere enn den rest som stammer fra det faste materiale 5 som føres inn i anodekammeret 1.

Hvert anodekammer 1 er i sin øvre del over elektrolyttnivået utstyrt med en innløpsåpning 20 som muliggjør innføring av det faste materiale i dette kammer.

Karbon- eller grafittstaver 21, som anvendes for tilførsel av anodestrøm til det faste materiale, er dessuten anbrakt i anodekamrene slik at det oppnås kontakt med det faste materiale.

Katodekammeret har en konstruksjon som likner den som er vist for katodekammeret i fig. 1 og 2.

Tetningen og den elektriske isolasjon mellom anode- og katodekamrene foretas med pakninger 17 som er anbrakt på begge sider av skilleveggene 19.

På samme måte som ved den i fig. 1 og 2 viste utførelsesform kan elektrolysecellen ifølge den i fig. 3 og 4 viste utførelsesform bestå av en alternerende rekke anode- og katodekamre, idet hele enheten er omgitt av en isolerende, ildfast vegg og eventuelt av en oppvarmingsanordning.

Som nevnt ovenfor er cellen ifølge oppfinnelsen særlig egnet for fremstilling av manganmetall fra ferromangan, særlig ved ut-øvelse av den fremgangsmåte til fremstilling av manganmetall fra ferromangan som er beskrevet i norsk patentsøknad 761768.

Ifølge en første anvendelsesmåte av elektrolysecellen ifølge oppfinnelsen innføres det i anodekammeret 1 den faste fase fra

angrepet på ferromangan av jernklorid i et smeltet kloridbad,

mens det i katodekammeret 2 innføres elektrolytten 7 som er dannet av væskefasen fra angrepet og som på forhånd er underkastet rensing med et overskudd av ferromangan for fjerning av ureagert jernklorid. Denne faste fase innføres følgelig gjennom åpningene 20 i anodekammeret, mens væskefasen innføres i katodekammeret gjennom åpningene 15. Elektrolytten strømmer gjennom katodekammeret til anodekammeret enten gjennom hullene 4, dersom elektrolysecellen ifølge fig. 1 og 2 anvendes, eller gjennom skilleveggen 19 dersom en celle ifølge den i fig. 3 og 4 viste utførelsesform anvendes. Denne elektrolytt, som er utarmet på mangan under elektrolysen, men som igjen har tatt opp jernklorid, fjernes fra anodekammeret gjennom utløpsåpningene 16.

En dendrittisk eller pulverformet manganavsetning 23 dannes på katoden under elektrolysen, og ved skrapingen på grunn av elektrodens vertikale forflytning frigjøres denne avsetning og avsettes på den skrånende bunn 10 for oppsamling ved utløpet 11 hvorfra den kan tømmes ved hjelp av en egnet anordning.

I en annen utførelsesform ifølge ovennevnte norske patent-søknad 761768 innføres det direkte i anodekammeret ferromangan gjennom åpningene 20, og i katodekammeret 2 innføres det gjennom åpningene 15 en elektrolytt som kommer fra anodekammeret og som er dannet av et smeltet kloridbad som inneholder manganklorid, mens elektrolytten på forhånd er renset for jernklorid med et overskudd av ferromangan. Denne elektrolytt strømmer gjennom katodekammeret for å komme inn i anodekammeret og for etter ut-arming å fjernes fra dette kammer. Den utarmete elektrolytt inneholder manganklorid og jernklorid, og den underkastes deretter utenfor eller i cellen en rensing ved tilsetning av et overskudd av ferromangan.for fjerning av jernkloridet, mens den således rensete elektrolytt på nytt innføres i katodekammeret gjennom åpningene 15. Under elektrolysen avsettes mangan på katoden og fjernes fra cellen på den ovenfor beskrevne måte.

For utøvelse av fremgangsmåten ifølge ovennevnte norske patentsøknad anvendes det katoder som er fremstilt av tykke stål-plater eller et annet elektrisk ledende materiale som er mekanisk sterkt og er edlere enn mangan, mens det som anode anvendes karbon, grafitt eller et annet ledende materiale som er edlere enn jern.

Dersom det anvendes en hul anode, slik som den i fig. 1 og

2, har hullene 4 som er anordnet i denne anodes vegger, en tilstrekkelig liten diameter til at jern eller ferromangan, som inn-føres i anoden, ikke skal strømme gjennom hullene. Piler 22 viser den bane elektrolytten følger. Tilført elektrolytt til katodekammeret strømmer gjennom hullene 4 i anoden og krysser deretter jernet eller ferromanganet som finnes i denne til utløpsåpningen 16.

Elektrolysecellen ifølge oppfinnelsen muliggjør med fordel utøvelse av fremgangsmåten ifølge ovennevnte norske patentsøknad på helt kontinuerlig måte.

Det er også klart at elektrolysecellen ifølge oppfinnelsen

kan anvendes på andre områder enn for fremstilling av manganmetall fra ferromangan.

Claims (15)

1. Elektrolysecelle for behandling" i cellens anodekammer av et fast, oppdelt reaksjonsmateriale, særlig et pulver eller biter, karakterisert ved at den omfatter en anode som er.dannet av det faste materiale som står i direkte berøring med en anodestrømtilførsel av stort sett inert materiale, idet cellen er oppdelt i minst ett anodekammer og minst ett katodekammer ved hjelp av organer som tillater strømning av elektrolytt fra katodekammeret til anodekammeret, men derimot hindrer passasje av det faste materiale fra ett kammer til et annet idet andre organer er anordnet for å frembringe en stort sett kontinuerlig strømning av elektrolytt fra katodekammeret til anodekammeret.

2. Celle i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den omfatter en skillevegg som er anbrakt mellom anodekammeret og katodekammeret.

3. Celle i samsvar med krav 1, karakterisert ved at anodekammeret er avgrenset av beholdervegger hvor i det minste én sidevegg er perforert og fremstilt av elektrisk ledende materiale og forbundet med en anodestrømtilførselsledning og er elektrisk isolert fra katodekammeret, idet beholderen er anordnet slik at den også kan inneholde det faste materiale som skal behandles.

4. Celle i samsvar med krav 3, karakterisert ved at beholderen danner en hul anode som er utstyrt med huller. -

5. Celle i samsvar med krav 4, karakterisert ved at den hule anode er fremstilt av ett av materialene karbon, grafitt og elektrisk ledende substanser som er edlere enn resten av det faste materiale som skal behandles, idet resten blir dannet av anodekammeret.

6. Celle i samsvar med et av kravene 1-5, karakterisert ved at katoden er slik anbrakt at den er neddykket i elektrolytten og samvirker med skrapeorganer som muliggjør fjerning av avsetninger som er dannet på katoden.

7. Celle i samsvar med krav 6, karakterisert ved at katoden er en stort sett vertikal plate som i det minste delvis er neddykket i elektrolytten, at skrapeorganene omfatter kniver som er fast anbrakt på begge sider av platen over elektrolyttnivået og anbrakt mot platen idet denne er anbrakt slik at den kan underkastes stort sett vertikal forflytning utenfor elektrolytten hvorved det derved oppnås avskraping av avsetninger som er dannet på platen.

8. Celle i samsvar med et av kravene 1-7, karakterisert ved at katoden er dannet av et edlere materiale enn produktene som avsettes på katoden.

9. Celle i samsvar med et av kravene 1-8, karakterisert ved at hvert av kamrene er utformet med skrånende bunn som muliggjør fjerning av faste avsetninger som er dannet på de respektive bunner.

10. Celle i samsvar .med et av kravene 1-9, karakterisert ved at katodekammeret er utstyrt med innløp for elektrolytt anbrakt over elektrolyttnivået i dette kammer, mens anodekammeret er utstyrt med innløp for elektrolytt anbrakt stort sett i nivå med elektrolytten i dette kammer.

11. Celle i samsvar med et av kravene 1-8, karakter isert ved at katodekammeret og anodekammeret ligger ved siden av hverandre.

12. Celle i samsvar med krav 11, karakterisert ved at katodekammeret er en beholder som er tett sammenføyet med anodekammeret og med åpning'på dens side slik at passasje av elektrolytt muliggjøres fra et kammer til neste.

13. Celle i samsvar med krav 10 eller 11, karakterisert ved at den omfatter en alternerende rekke anode- og katodekamre.

14. Fremgangsmåte for anvendelse av elektrolysecellen ifølge et av kravene 1-13, for fremstilling av manganmetall fra ferromangan, karakterisert ved at det i anodekammeret innfø res en fast fase som stammer fra angrep på ferromangan med jernklorid i smeltete klorider, at det i katodekammeret innføres en elektrolytt som er dannet av den væskefase som stammer fra angrepet i kloridsmelten og som_er underkastet rensing med et overskudd av ferromangan for fjerning av ureagert jernklorid, at det fra anodekammeret fjernes manganfattig elektrolytt som er anriket med jernklorid, samt at det fra katodekammeret fjernes manganmetall som er avsatt på katoden.

15. Fremgangsmåte for anvendelse av elektrolysecellen ifølge et av kravene 1-13, for fremstilling av manganmetall fra ferromangan, karakterisert ved at det i anode kammeret innfø res ferromangan og i katodekammeret en elektrolytt som stammer fra anodekammeret og som er renset for jernklorid med overskudd av ferromangan, at det fra anodekammeret fjernes elektrolytt som inneholder manganklorid og jernklorid og som underkastes rensingen og som 'gjeninnføres i katodekammeret, samt at det fra katodekammeret fjernes manganmetall som er avsatt på katoden.