AT113308B - Verfahren und Vorrichtung zur elektrolytischen Raffination von Kupfer oder Kupferlegierungen. - Google Patents

Description

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  Verfahren und Vorrichtung zur elektrolytischen Raffination von Kupfer oder   Kupferlegierungen.   
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 Elektrolyten gelöste Menge an Verunreinigungen entarmt der Elektrolyt während des Betriebes an der chemisch äquivalenten Menge Kupfer. Diese Erscheinung fällt bei dem üblichen Handelskupfer der Kupferraffinerien, welche mit einem vorraffinierten Material von 98% arbeiten, verhältnismässig wenig 
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 gungen enthalten, zu raffinieren, so kommt man bald auf Verhältnisse, bei welchen das ganze Raffinationsverfahren samt den anschliessenden Nebenarbeiten der Laugenverarbeitung   umständlich   und unbequem wird.

   Würde man also beispielsweise in schwefelsaurer Lösung eine Kupfer-Zink-Legierung mit 60 Teilen Kupfer und 40 Teilen Zink elektrolytisch raffinieren, so würden von einer an der Kathode abgeschiedenen Kupfermenge von 100 Teilen 60 Teile aus der Anode stammen, während die übrigen 40 Teile dem kupfersulfathaltigen Elektrolyten entzogen sein würden. Es würde sehr bald der Punkt erreicht sein, wo der Elektrolyt an Kupfer so weit entarmt ist, dass an der Kathode sich das Kupfer nur noch pulverig oder schwammig abscheidet. Um die Kupferkonzentration im Elektrolyten einigermassen konstant zu halten, müsste man andauernd Kupfersulfat dem Elektrolyten zusetzen.

   Eine solche Arbeitsweise ist aber nur in solchen Betrieben wirtschaftlich, in denen das Kupfersulfat als Nebenprodukt gewonnen wird. Ähnlich liegen die Verhältnisse auch bei Kupferlegierungen, welche grössere Mengen an andern löslichen Metallen enthalten, wie Nickel, Kobalt usw. Werden unter Verwendung des üblichen kupferhaltigen Elektrolyten Kupferbronzen, d. h.   zinnreichere   Legierungen verarbeitet, so geht zwar das Zinn als Zinnsäure in den Anodenschlamm, so dass die erwähnte Entarmung an Kupfer an sich nicht eintritt. Die sich abscheidende Zinnsäure gibt jedoch zu weiteren Störungen Veranlassung. Es ist bekannt, dass sich diese Zinnsäure zum grössten Teil sehr leicht in kolloidaler Form abscheidet.

   Man hat zur Ausflockung der Zinnsäure verschiedene Verfahren ausgearbeitet, welche in einem Erhitzen und folgenden Abschrecken der Lauge ausserhalb der Bäder bestehen oder in der Zugabe gewisser Zusätze zur Lauge selbst usw. ; d. s. durchwegs Verfahren, die den Betrieb komplizieren. 



   Man hat nun schon längst versucht, auf anderem Wege den Kupfergehalt der Lauge zu erhöhen bzw. konstant zu erhalten. Als solcher Versuch ist die Verwendung von   kupferchloriirhaltigem   Elektrolyten zu nennen, wobei jedoch zu bemerken ist, dass es sich bei den bekannten Versuchen darum handelt, durch Verwendung eines einwertigen Kupfers die Amperestundenausbeute zu verdoppeln und dadurch die Grösse der Anlage zu verringern. 



   Es ist weiter bekannt, Kupfer und Nickel enthaltendes Rohmaterial mit Salzwasser und Chlor zu behandeln und die entstehende   Kupferchlorür   und Nickelchlorid enthaltende Lösung in einen Elektrolyseur einzubringen. Hier wird diese Lösung dann so lange elektrolysiert, bis das in Lösung befindliche Kupfer praktisch vollständig kathodisch niedergeschlagen ist. Darauf wird die restliche Nickel-   chloridlösung   in einen anderen Behälter abgezogen und nach einer Erhitzung zwecks Verstärkung der Konzentration elektrolysiert. Dabei wird das Nickel elektrolytisch abgeschieden, während das entstehende Chlor für die Herstellung von neuem Kupferchlorür und Nickelchlorid in den Laugenbehälter zurückgeleitet wird. Dieses bekannte Verfahren erfordert einerseits eine ständige Überwachung und ausserdem eine Erhitzung. 



   Das Verfahren gemäss der Erfindung vermeidet diesen Nachteil dadurch, dass die Lauge in dem Elektrolyseur nicht vollständig, sondern nur teilweise entkupfert wird. Die Lauge läuft so lange um, bis ihre Konzentration an anderen Komponenten, insbesondere an Nickel, sich hinreichend erhöht hat. 



  Dieser Vorteil wird gemäss der Erfindung dadurch ermöglicht, dass die aus dem Elektrolyseur ständig abgezogene   Kupferchloriirlösung   im Laugebehälter durch Einblasen von gasförmigen Oxydationsmitteln in   Kupferchloridlösung   umgewandelt und in dieser Form auf die zu lösenden kupferhaltigen Rohmaterialien unter Bildung von Kupferchlorür zur Einwirkung gebracht wird. Zweckmässig wird für die Behandlung der aus dem Elektrolyseur abfliessenden   Kupferchlorürlösung   ein kombiniertes   Oxydations-und Reduk-   tionsgefäss benutzt, welches in an sich bekannter Weise ein oxydierendes Gas und einen Teil des zu raffinierenden Rohmaterials enthält.

   Ausserdem empfiehlt es sich, in dem   Rücklauf,   der von diesem Gefäss zurück zum Elektrolyseur führt, einen zusätzlichen Behälter einzuschalten, der Kupfer-oder Kupferlegierungen enthält. 

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   Vornehmlich ist dieses Verfahren geeignet zur Raffination von Legierungen des Kupfers, welche grössere Mengen Nickel, Kobalt, Zinn, Zink usw. enthalten, also Beimengungen, welche im   Chlorür-Elek-   trolyten ebenfalls   löslich   sind. 



   Als oxydierende Mittel für die Oxydation des Kupferchlorürs zu Kupferchlorid verwendet man vorzugsweise ein gasförmiges Mittel, wie z. B. Luft oder Chlor. Zur Reduktion der entstandenen Kupferchloridlösung ist es am zweckmässigsten, an Stelle von metallischem reinen Kupfer das zu raffinierende Schwarzkupfer oder die zu raffinierende Kupferlegierung selbst zu verwenden. 



   Selbstverständlich wird sieh der Elektrolyt im Laufe des Arbeitsganges mit den löslichen Bei- 
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 anreichern, und es muss daher von Zeit zu Zeit eine Reinigung des Elektrolyten von diesen Verbindungen vorgenommen werden. Diese Reinigung kann nach einem der allgemein bekannten chemischen Verfahren vorgenommen werden. Man kann aber auch für diesen Zweck ein elektrochemisches Verfahren anwenden. Dieses besteht darin, dass nach Entfernung der letzten Reste Kupfer aus dem Elektrolyten die übrigen Komponenten, beispielsweise Nickel, Zinn oder Zink, entsprechend ihren Abscheidung- 
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   Es hat sich für die   Durchführung   des vorgenannten Prozesses als   zweckmässig   erwiesen, von Zeit zu Zeit eine geringe Menge Salzsäure während des Oxydationsprozesses dem Elektrolyten zuzusetzen ; ebenso ist es vorteilhaft, um einen guten   kathodisehen     Kupferniederschlag zu   erhalten, ein Kolloid dem Elektrolyten beizufügen. 



   Als Ausführungsbeispiel der Erfindung sei angenommen, eine Kupfer-Nickel-Zinklegierung, welche etwa 70% Kupfer,   20%   Nickel und 10% Zink enthält, soll raffiniert werden. Als Elektrolyseur wird eine der bekannten üblichen Anordnungen verwendet, bei welcher sich Anode und Kathode ohne Zwischenschaltung eines Diaphragmas gegenüberstehen. Als Kathode kann ein Elektrolytkupferblech verwendet werden, während als Anode entsprechende Stücke der zu raffinierenden Legierungen dienen. Die Raffination lässt sich beispielsweise mit der üblichen Stromdichte, d. h.   100 Amp/m2 durchführen   und einer der üblichen Spannungen, d. h. etwa   0'3   Volt bei etwa 5 cm Elektrodenabstand. Die Temperatur wird   zweckmässig   auf   45-50  C   gehalten.

   Die Raffination vollzieht sieh in der Weise, dass der Elektrolyt, welcher Kupfer als   Kupferehlorar   neben etwas freier Salzsäure und etwas Kochsalz enthält, dem Bade in der   üblichen   Weise zufliesst und nach Durchfluss durch das Bad dieses in der bei Raffinationsbädern üblichen Weise verlässt. Der an Kupfer entarmte Elektrolyt wird nun in kontinuierlichem Kreislauf zunächst dem Oxydationsgefäss zugeführt, in welches Luft oder Chlor eingeblasen wird und in dem sich ausserdem Kupfer, u. zw. zweckmässig das zu raffinierende Kupfer, in Form von Granalien, Blechstreifen oder einer beliebig andern Form befindet, damit gleich nach der erfolgten Oxydation die Reduktion des Chlorides   zuChlorür durch dieses Metall   vorgenommen wird.

   Um auch die letzten Reste etwa noch nicht reduzierten Kupferchlorids zu beseitigen, wird zweckmässig der Elektrolyt noch in ein mit gleichen Kupferteilen beschicktes Gefäss geleitet, ehe er in das Bad fliesst. Statt ein einziges Bad zu verwenden, wird man in grösseren Anlagen natürlich zweckmässigerweise kaskadenförmig aufgestellte Bäder benutzen. Von Zeit zu Zeit wird der mit   Nickel-und Zinkchloriden   angereicherte Elektrolyt von diesen nach einem der üblichen chemischen Verfahren befreit. 



   Auch Kupfer-Zinn-Legierungen können nach dem vorstehenden Verfahren raffiniert werden, da Zinn ebenfalls in salzsaurer Lösung   löslich   ist. 



   PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur elektrolytisehen Raffination von Kupfer oder Kupferlegierungen unter Verwendung 
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 Anoden aus dem zu raffinierenden Rohmaterial und unter Vermeidung eines Diaphragmas, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Elektrolyseur ständig abgezogene   Kupferchlorurlösung   im Laugebehälter durch Einblasen von gasförmigen Oxydationsmitteln in Kupferchlorid umgewandelt und in dieser Form auf die zu lösenden kupferhaltigen Rohmateriallien unter Bildung von   Kupferehlorür   zur Einwirkung gebracht wird.

Claims (1)

1. 2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Behandlung der aus dem Elektrolyseur abfliessenden Kupferchlorurlösung ein kombiniertes Oxydations-und Reduktionsgefäss vorgesehen ist, das in an sich bekannter Weise ein oxydierendes Gas und einen Teil des zu raffinierenden Rohmaterials enthält, und dass in den Rücklauf, der von diesem Gefäss zurück zum Elektrolyseur führt, ein zusätzlicher Behälter eingeschaltet ist, der Kupfer-oder Kupferlegierungen enthält.