AT402509B

AT402509B - Verfahren zur herstellung von hochreinem kupfer durch elektrolytische raffination

Info

Publication number: AT402509B
Application number: AT85591A
Authority: AT
Original assignee: Linde Ag
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1991-04-24
Publication date: 1997-06-25
Also published as: DE4013551A1; ATA85591A

Description

AT 402 509 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hochreinem Kupfer durch elektrolytische Raffination.

Zur Herstellung von hochreinem Kupfer wird die elektrolytische Raffination weltweit angewandt. Zu diesem Zweck werden durch Verhüttung gewonnene Kupfer-Platten in einem sauren Elektrolytbad mittels Gleichstrom anodisch aufgelöst und auf dafür vorgesehene Kathodenbleche abgeschieden. Neben den Hauptbestandteilen (ca. 195 g/l H2SO4, ca. 43 bis ca. 45 g/l Cu, ca. 15 bis ca. 18 g/l Ni und ca. 0,03 g/l CI) enthält der Elektrolyt in Abhängigkeit von der angewandten Technologie, der Analyse der Einsatzstoffe und der Betriebszeit der Anlage eine Vielzahl von Zusätzen und Verunreinigungen, deren Konzentration sich wesentlich auf den wichtigsten Wirtschaftlichkeitsfaktor, die Stromausbeute, auswirkt. Eine Optimierung der Prozeßführung erfordert unter anderem eine ständige Überwachung der Elektrolytzusammensetzung. In einem Elektrolytbad nachgeschalteten Aufbereitungs- und Pufferbehälter werden durch Filtrieren, chemische Zusätze, Reinigungselektrolyse und teilweise Erneuerung des Elektrolyten vorgegebene Sollwerte im Elektrolyten eingestellt.

Zur Reduzierung des Energieverbrauchs bei der elektrolytischen Umsetzung von Metallen wird in der US-A-3 793 165 vorgeschlagen, die mit einem Katalysator versehene Anode mit Wasserstoff zu beaufschlagen. Eine Diffusionsbarriere zwischen Katalysator und Elektrolyten, durch die eine saure Lösung von der Katalysatorseite aus in den Elektrolyten fließt, verhindert eine Anlagerung von Metallionen an dem Katalysator.

In der US-A-4 367 128 wird ein Verfahren zur Gewinnung von Kupfer aus wässrigen Lösungen beschrieben, bei dem eine poröse, katalytische Anode vorgesehen ist, durch die Wasserstoff geleitet wird. Auch bei diesem Verfahren wird ein Kontakt zwischen dem Wasserstoff und dem Elektrolyten vermieden. Beide Verfahren beruhen auf dem Prinzip, die Anodenfunktion durch Beaufschlagen mit Wasserstoff zu beeinflussen und so den Stromverbrauch zu senken.

Die bislang angewandte Aufbereitungsmethode ist jedoch nicht in der Lage, gelöste, oftmals die Elektrolyse behindernde Gase aus dem Elektrolyten auszutreiben. Obwohl die bekannte Aufbereitungsmethode aufwendig ist, muß etwa ein Zehntel der Gesamtelektrolytmenge ständig erneuert werden. Ein relativ hoher Kupferanteil, der sich nicht an den Kathodenblechen abscheiden läßt, bleibt im Elektrolyten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Stromausbeute bei der Elektrolyse und die Reinheit des abgeschiedenen Kupfers zu erhöhen sowie eine Verlängerung der Lebensdauer des Elektrolyten zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Elektrolyten gasförmiger Stickstoff oder ein Gasgemisch von gasförmigem Stickstoff mit einem anderen Gas oder von gasförmigem Argon und/oder gasförmigem Helium eingeleitet wird.

Das Gas bzw. Gasgemisch wird über Spülrohre, Sparger, gasdurchlässige Sinterkörper oder ähnliche Begasungssysteme in das Elektrolytbad eingeleitet. Dies hat zur Folge, daß gasförmige Verunreinigungen, wie z.B. Sauerstoff, und Schwebeteilchen, wie z.B. Anodenschlamm, aus dem Elektrolyten ausgetragen werden.

Wie bereits erwähnt, ist dem Elektrolytbad üblicherweise ein Aufbereitungs- und Pufferbehälter nachgeschaltet, in dem durch Filtrieren, chemische Zusätze und Reinigungselektrolyse bestimmte Sollwerte des Elektrolyten eingestellt werden. Hiezu wird der Elektrolyt aus dem Elektrolytbad abgepumpt, über den Aufbereitungs- und Pufferbehälter geleitet und danach dem Elektrolytbad wieder zugeführt. Der erfindungsgemäß vorgesehene Gaseintrag kann nun in die Abzugsleitung, in den Aufbereitungs- und Pufferbehälter, in die Zuleitung zum Elektrolytbad oder auch direkt in das Elektrolytbad erfolgen. Vorzugsweise wird das Gas bzw. Gasgemisch in den Aufbereitungsbehälter geleitet.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird gasförmiger Stickstoff in den Elektrolyten eingeleitet. Stickstoff ist gegenüber dem Elektrolyten inert, beeinflußt also die chemische Beschaffenheit der Elektrolytbestandteile nicht. Stickstoff ist leicht zu handhaben und kann vorort beispielsweise in Flüssiggastanks gespeichert werden. Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, den gasförmigen Stickstoff mit einem anderen Gas zu mischen und das Gasgemisch in den Elektrolyten einzutragen. Die im Elektrolyten enthaltenen gasförmigen Verunreinigungen bzw. Schwebeteilchen lassen sich besonders leicht durch ein Gasgemisch aus Stickstoff und Wasserstoff, Stickstoff und Ammoniak, Stickstoff und Chlor oder Stickstoff und Kohlenwasserstoff austreiben. Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, gasförmiges Argon und/oder gasförmiges Helium in den Elektrolyten einzutragen.

Durch die Wahl der Gasart, die Gasmenge und die Art des Gaseintragssystems läßt sich die Restverunreinigung des Elektrolyten einstellen. Vorzugsweise wird die Menge und/oder Zusammensetzung des einzutragenden Gases oder Gasgemisches in Abhängigkeit von der Elektrolytzusammensetzung automatisch gesteuert. Zweckmäßigerweise wird aus dem Elektrolyten austretendes Abgas nachbehandelt. 2

Claims

AT 402 509 B Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Stromausbeute verbessert und eine wesentliche Erhöhung der Lebensdauer des Elektrolyten erreicht. Es muß weniger neuer Elektrolyt nachgesetzt werden. Außerdem wird eine höhere Reinheit des abgeschiedenen Kupfers erreicht. Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von hochreinem Kupfer durch elektrolytische Raffination, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einleiten von gasförmigem Stickstoff oder eines Gasgemisches von gasförmigem Stickstoff mit einem anderen Gas oder von gasförmigem Argon und/oder gasförmigem Helium in den Elektrolyten gasförmige Verunreinigungen und Schwebeteilchen aus dem Elektrolyten ausgetrieben werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasgemisch aus Stickstoff und Wasserstoff in den Elektrolyten eingeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasgemisch aus Stickstoff und Ammoniak in den Elektrolyten eingeleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasgemisch aus Stickstoff und Kohlenwasserstoffen in den Elektrolyten eingeleitet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Elektrolyten austretendes Abgas katalytisch behandelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge und/oder Zusammensetzung des einzuleitenden Gases oder Gasgemisches in Abhängigkeit von der Elektrolytzusammensetzung automatisch gesteuert wird. 3