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Verfahren zur Behandlung metallhaltiger Materialien.
Es sind Verfahren zur Behandlung von Zink-Bleisulfiderzen, Konzentraten, Lechen, oxydierten oder sulfatisiertes Erzen u. dgl. metallhaltigen Materialien, welche wesentliche Mengen von Zink neben Blei, Eisen und geringen Mengen anderer Metalle enthalten, bekannt, welche darin bestehen, solche Materialien zu chlorieren, die Begleitmetalle mit Zink auszufällen und die gewonnene Schmelze zu elektrolysieren.
Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bilden Verbesserungen der oberwähnten Verfahren, im Wesen darin bestehend, solche Mengen von Zink zu verwenden, die gerade ausreichen, um das Eisen mit dem gesamten oder einem Teil des Bleies und der in geringen Mengen vorhandenen Bestandteile (Silber, Kupfer usw.) aus der Schmelze in Form einer körnigen Legierung auszufallen.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet die Ausgestaltung des Verfahrens in der Weise, dass der freiwerdende Schwefel gewonnen wird.
Die Chlorierung des metallhaltigen Ausgangsmaterials kann je nach seiner Natur entweder mittels Chlors oder mittels Chlorschwefels in einem Konverter bei einer Temperatur von ungefähr 600-700 C in bekannter Weise ausgeführt werden. Bei oxydierten oder sulfatisierten Erzen wird Chlor verwendet, wobei diese Erze vor der Behandlung im Konverter vorteilhaft mit einer genügenden Merge von Kohle gemischt werden, um die Entfernung des gesamten Sauerbtoffes zu sichern, der nicht schon in Verbindung mit Schwefel als Schwefeldioxyd ausgetrieben wird. Etwa in dem Beschickungmaterial für den Konverter enthaltenes Arten, Antimon oder Zinn wird in Form von Chlorid ausgetrieben, das gewünschtenfalls kondensiert und gewonnen werden kann.
Die Behandlung der erhaltenen geschmolzenen Chloride mit Zink wird vorzugsweise bei einer Temperatur von ungefähr 400-500 C durchgefübrt, indem man Zink in geschmolzenem oder körnigem Zustande langsam und in solchen Mengen in die Schmelze einrührt, die ausreichen, um das Eisen nebst dem gesamten oder dem erforderlichen Teil von Blei und dem gesamten oder einem Teil von etwa vorhandenem Silber und Kupfer auszufällen. Unter diesen Verhältnissen werden Eisen, Blei und andere Metalle in Form einer körnigen, bei der angegebenen Temperatur unschmelzbaren Legierung abgeschieden,
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kalischen Eigenschaften bei der Trennung von der Schmelze und bei der folgenden Behandlung besondere Vorteile bietet.
Die Eigenschaften derartiger Legierungen schwanken bis zu einem gewissen Grad mit ihrer Zusammensetzung ; vorteilhaft wird die Ausfällung derart geleitet, dass das Verhältnis von Eisen zu Blei in der Legierung innerhalb der Grenzen von 1 Teil Eisen zu 3 Teilen Blei und 1 Teil Blei zu 3 Teilen Eisen zu liegen kommt ; eine vorzügliche Legierung wird aus ungefähr gleichen Teilen von Blei und Ei-en gebildet.
Die gereinigte Schmelze kann von der abgeschiedenen körnigen Legierung durch Absetzen und Dekantieren oder in anderer Weise getrennt werden und ist dann für die Elektrolyse gebrauchsfertig.
Die körnige Legierung wird zur Entfernung löslicher Chloride mit Wasser gewaschen und zur Gewinnung des Bleies, Silbers und anderer metallischer Bestandteile geschmolzen.
Die Elektrolyse der gereinigten Schmelze kann in einem Arbeitsgang oder vorteilhafter fraktioniert
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die in der Schmelze vorhandenen geringen Mengen von Blei, Kupfer und anderen Verunreinigungen enthält, als Niederschlag erreicht worden ist ; erst hierauf wird ein Zink von einem sehr hohen Reinheitsgrad niedergeschlagen. Wenn die gereinigte Schmelze einen bedeutenden Teil an Bleiehlorid enthält, können die aufeinanderfolgenden Abschnitte aus Fraktionen bestehen, von denen die erste Blei, Silber und Verunreinigungen, die zweite reines Blei, die dritte eine Legierung von Blei und Zink und die vierte reines Zink enthält.
Vorzugsweise wird bei einer Temperatur von ungefähr 400-450 C in allen der Chlorierung folgenden Stadien des Verfahrens dann gearbeitet, wenn geschmolzenes Zinkchlorid behandelt wird, da gefunden wurde, dass die Schmelzen, unter Aufrechterhaltung eines ausreichend flüssigen Zustandes und einer Reaktion in der erforderlichen Weise, keine Dämpfe entwickeln, wenn sie der Atmo- sphäre ausgesetzt werden. Sie können freier Luft ausgesetzt werden und greifen Eisen oder Stahl nicht an. Unter diesen Umständen sind daher ei-erne oder stählerne Behälter und Rührvorriehtungen dauernd verwendbar, ohne dass die Schmelzen verunreinigt werden.
Beispiel : Das Verfahren nach der Erfindung ist insbesondere für die Behandlung von Erzen u. dgl. geeignet, in welchen da'3 Zink das vorherrschende Metall ist, z. B. zur Behandlung des unter dem Namen Zinkkonzentrat"bekannten Handelsproduktes, das aus Blei-Zinksulfiderzen erhalten wird und im Wesen aus einem Gemenge von Metallsulfiden besteht. Die typische prozentische Zusammensetzung solcher Konzentrate ist folgende : Zink 47-7, Blei 7-5, Eisen S-7, Schwefel 26-1, Silber 0-043 und Kupfer 0-4 ; der Rest ist Gangart u. dgl.
Dieses Ausgangsmaterial wird mit Hilfe von Chlor in einem Konverter bei ungefähr 600-700 C in bekannter Weise chloriert und der in Gasform abgeriebene Schwefel kondensiert und gewonnen.
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Vorzugsweise wird der gasförmige Schwefel, der während der Chlorierung aus den Konzentraten abgetrieben wird, auf der Oberfläche einer starken Lösung von Zinkchlorid kondensiert, die ein spezi- fisches Gewicht von ungefähr 2-2 hat und auf einer Temperatur von ungefähr 1300 C gehalten wird. Alle mit dem Schwefel überdestillierendenMetallchloride (insbesondere Zinkchlorid) lösen sich in der Lösung auf, während der kondensierte Schwefel als eine auf der Oberfläche schwimmende Schicht zurückbleibt und periodisch oder kontinuierlich entfernt wird.
Von Zeit zu Zeit werden Teile der konzentrierten Lösung von rohem Zinkchlorid aus dem Kondensator abgezogen und durch die etwas schwächere Lösung von rohem Zinkchlorid ersetzt, die beim Waschen der körnigen Legierung, wie vorhin beschrieben, erhalten wird, von welcher das geschmolzene Zinkchlorid abgegossen worden ist. Die vom Kondensator abgezogenen Mengen an konzentrierter roher Zinkehloridlösung werden mit den Konzentraten vermischt, bevor diese in den Konverter eingebracht werden, und der entstandene Brei wird durch Erhitzen auf etwa 150 C in einem geeigneten Mischer getrocknet. Das gesamte Wasser wird, ohne dass ein Zerfall des
Zinkchlorids eintreten würde, rasch abgetrieben, wodurch ein körniges staubfreies Produkt erhalten wird, das für die Chlorierung im Konverter sehr geeignet ist.
Die an der körnigen Legierung haftende und nach der Dekantierung ausgewaschene Menge an Zinkchlorid ist beträchtlich, doch ist sie nicht verloren, da sie im Wege über den Schwefelkondensator und Trockner zum Konverter zurückkehrt und tatsächlich kontinuierlich in dem Verfahren kreist. Diese Art der Aufarbeitung von Lösungen von rohem Zinkchlorid durch Vermengen derselben mit der Erzbeschickung o. dgl. und durch Trocknen des Gemenges bei mässiger
Temperatur unter Erzeugung eines trockenen, staubfreien und körnigen Materials, da-) für die Chlorierung im Konverter be : onders geeignet ist, kann mit grossem Vorteil in vielen Fällen verwendet werden, wo rohes Zinkchlorid oder eine Lösung desselben gewonnen werden soll.
Die Zeichnung zeigt in einem Schema die Abführung des Verfahrens zur Behandlung von Zink- konzentraten gemäss dem vorstehenden Beispiel.
Bei einem Ausgangsmaterial, da1 eine beträchere Menge an Blei enthält, als in den vorhin erwähnten Zinkkonzentraten vorhanden ist, kann das Behandlungsverfahren für den Fall, dass genügend
Zink vorhanden ist, in gleicher Weise ausgeführt werden. Bei grösseren Mengen an Blei kann es zweck- mässig werden, beim Ausfällen der körnigen Legierung von Eisen und Blei eine Menge von Zink zu ver- wenden, die nur ausreicht, um einen Teil des Bleies auszufäl1en, und die gereinigte, sowohl Blei-und Zink- chlorid enthaltende Schmelze kann dann zur Herstellung einer Legierung oder fraktioniert elektrolysiert werden. In letzterem Falle können die Abschnitte aus einer Anzahl von Fraktionen, wie vorhin beschrieben, bestehen.
Die Menge von Eben, Kupfer und anderer Bestandteile in der Schmelze, welche in die Elektroly-
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Es wurde gefunden, dass Manganchlorid, wenn es in dem Ausmasse von 1-5% in der Schmelze vorhanden ist, einen günstigen Einfluss während der Elektrolyse ausübt, da es scheinbar bestrebt ist, das Blei-und Zinkchlorid neutral zu erhalten und die Bildung basischer Verbindungen und von Silikaten dieser Metalle zu verhindern. Deshalb können, wenn nicht schon in den behandelten Materialien vor-
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Stadium des Verfahrens zugesetzt werden.
Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung wird das metallhaltige Ausgangsmaterial (u. zw. ein anderes als ein oxydiertes oder sulfatisiertes Erz) auswählend mittels Chlorschwefels bei einer verhältnismässig niedrigen Temperatur chloriert und das ganze Produkt, welches den Rückstand an Schwefel und Chlorschwefel enthält, in geschmolzenes Zinkchlorid bei ungefähr 400-4500 C eingebracht. Die erhaltene"Sulfo-Chloridschmelze"kann dann mit metallischem Zink behandelt werden, um das Blei und Eisen in Form der vorerwähnten körnigen, ungeschmolzenen Legierung auszufällen, wobei eine für die Elektrolyse geeignete Schmelze zurückbleibt. In diesem Falle enthält das gasförmige, während der Elektrolyse gewonnene Produkt sowohl Chlor, als auch Chlorschwefel.
Man kann aber auch die Sulfo- Chloridschmelze auf ungefähr 600-700 C beispielsweise etwa dadurch erhitzen, dass man sie in eine vorher erhaltene Schmelze einträgt, welche auf dieser Temperatur gehalten wird. Es findet eine exo-
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welche nach Ausfällung von Blei und Eisen mit Hilfe von Zink der Elektrolyse unterworfen wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Behandlung metallhaltige Materialien, welche Zink nebst Blei, Eisen und geringen
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Ausfällung der Begleitmetalle mit Zink und Elektrolyse der Schmelze, gekennzeichnet durch die Anwendung solcher Mengen von Zink, die gerade ausreichen, um Eisen und Blei, nebst Silber und Kupfer usw. aus der Schmelze in Form einer körnigen Legierung auszufällen.