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Verfahren zur nassen Aufarbeitung von Kupfer und Nickel enthaltenden Materialien, insbesondere Legierungen.
Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur nassen Aufarbeitung von Kupfer und Nickel enthaltenden Materialien, insbesondere Legierungen, speziell solchen, die neben diesen Metallen und ausser sonstigen Verunreinigungen noch Eisen und Blei enthalten ; derartige Legierungen spielen unter anderem als Zwischenprodukte und als Altmaterialien (Altmetalle) industriell eine bedeutsame Rolle, ihre rationelle Verarbeitung auf ihre wertvollen Bestandteile Kupfer und Nickel ist aber bekanntlich bisher bchwer möglich gewesen, u. zw. vornehmlich infolge der Schwierigkeiten der Scheidung von Kupfer und Blei auf der einen, von Nickel und Eisen auf der ändern Seite, die sich technisch bisher nicht überwinden liessen.
Dem Gegenstande vorliegender Erfindung liegt zunächst die Erkenntnis zugrunde, dass behufs Gewinnung von Kupfer und Nickel im erforderlichen hohen Reinheitsgrade die Aufschliessung der genannten Materialien (Legierungen) derart erfolgen muss, dass das Kupfer in möglichst weitem Ausmasse zur Oxydulstufe (Cuproverbindung) oxydiert wird. Die Eigenschaft der Cuprosalze, einerseits schwer löslich zi ! sein, andererseits auf dem Wege ihres Komplexbildungsvermögens dennoch gelöst werden zu
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liche Aufarbeitung zu Reinmetall besonders geeignet.
Versuche führten zu dem Ergebnisse, dass diese Cuprosalzbildung sich technisch durch Behandlung der betreffenden Materialien (Legierungen) mittels Salzsäure in der Hitze durchführen lässt, sofern. für geeignete beschränkte Luftzufuhr Sorge getragen wird. Hiebei lösen sich Nickel, Blei, Eisen und Kupfer, vom letzteren aber nur ein Teil als Chlorid, während dessen restlicher Anteil, dem Mangel an Sauerstoff entsprechend, nur zu Chlorür aufgeschlossen wird, das in der heissen Chloridlösung reichlich löslich ist.
Beim Erkalten scheidet sich die grösste Menge des Kupferchlorürs in fester Form aus, gemeinsam mit Bleichlorid. Es wurde nun gefunden, dass sich aus diesem Erkaltungsniederschlage so gut wie bleifreies, also weiterhin auf Raffinadekupfer verarbeitbare Kupfer überraschend glatt und quantitativ gewinnen lässt, u. zw. auf folgendem Wege :
Der Kristallbrei, von der Mutterlauge beispielsweise durch Zentri-
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behandelt ; hiebei wird aus dem Bodenkörper vorzugsweise Kupferehlorür herausgelöst, u. zw. nicht nur dank des viel grösseren Komplexbildungsbestrebens des Cuproions gegenüber dem Plumboion, sondern auch, wie spezielle Versuche zeigten, infolge der bedeutend schnelleren Auflösungsgeschwindigkeit, die Kupferehlorür gegenüber Bleichlorid aufweist ; diese wird noch wesentlich durch die grosse Verschiedenheit der spez.
Gewichte der beiden Salze unterstützt, die bei der Autwi,'belung durch das Lösungsmittel eine räumliche Scheidung des schwereren Bleisalzes vom leichteren Kupiersalz und dadurch eine bedeutend ausgedehntere Einwirkungsmöglichkeit auf dieses letztere bewirkt. Aus der erhaltenen heissen Kupfer- chlorürlösung wird Kupfer mittels Eisens praktisch bleifrei zementiert, wobei die Einwertigkeit, in der Kupfer vorliegt, noch den Vorteil in sich schliesst, nur die Hälfte des bei der Zementation sonst erforderlichen Eisens zu beanspruchen.
Die Zementationsablauge (Eisenchlorürlösung) hat sieh als ganz vorzügliches Lösungsmittel für Kupferchlorür erwiesen, die nach dem geschilderten Verfahren eine besonders glatte Trennung von Blei durchzuführen erlaubt ; zur Behandlung weiterer Niederschlagsmengen geht
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unvermeidliche Verluste bei weitem überdeckenden Masse, so dass von dieser Seite her dem Verfahren keinerlei Chemikalienverbrauch erwächst. Das abgeschiedene kupferfreie Bleichlorid kann in bekannter Weise auf Blei oder Bleiverbindungen verarbeitet werden.
Die vornehmlich Kupfer-, Eisen- und Nickelchlorid, sowie Kupferchlorür enthaltende Mutterlauge stellt eine unter. den obwaltenden Verhältnissen an Bleichlorid und Kupferehlorür gesättigte Lösung dar. Eingehende Versuche lehrten, dass sich auch der in dieser Lösung enthaltene Anteil des Kupfers in weitestgehende Masse entbleien lässt.
Solche Lösungen haben nämlich, wie gefunden wurde, die Eigenschaft, bei einer ganz bestimmten, jeweils ein für allemal festlegbaren Chlorid- (Chlorion-) Konzentration ein Minimum an Bleichloridlöslichkeit aufzuweisen, so dass bei Schaffung dieser Konzentration-im allgemeinen durch Verdünnung-die Lösung sich so weitgehend entbleit, dass die darauffolgende
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phase zusammenziehen, also die Erkaltung der Lauge mit ihrer optimalen Verdünnung vereinen und letztere ohne vorherige Abscheidung des Erkaltungsniederschlages voi nehmen.
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Die entkupferte Lauge enthält Nickel neben viel-zum Teil dem Ausgangsmaterial, jedenfalls aber dem Zementationsprozesse entstammendem-Eisen. Die quantitative Scheidung des Nickels aus solchen Lösungen war technisch bisher schwer durchführbar. Sie gelingt nach vorliegender Erfindung auf Grund der gewonnenen Erkenntnis, dass Nickel aus Nickelsalzlösungen mittels der äquivalenten Menge Eisensulfids quantitativ ausfällbar ist, sofern das Fällungsmittel und der Fällungsprozess der Einwirkung von Luft entzogen sind ; andernfalls bleibt die Fällung unvollkommen und wird erst dann eine quantitative, wenn die Nickellösung der gleichzeitigen Einwirkung von Eisensulfid und Schwefelwasserstoff ausgesetzt wird, während Schwefelwasserstoff allein naturgemäss keine Fällung hervorzubringen vermag.
Diese überraschenden und eigenartigen Verhältnisse erfuhren in ausführlichen Versuchsreihen dahin ihre Aufklärung, dass einerseits Nickel durch Eisensulfid, aber anderseits Eisen durch Nickeloxydul (-hydroxydul) gefällt wird, so dass jeder, etwa auf gelinde Oxydation unter Polysulfidbildung zurückzuführende Sauerstoff- (Hydroxyl-) Gehalt des Schwefeleisens für die Nickelfällung verloren geht ; Schwefelwasserstoff bildet Schwefeleisen zurück und macht daher die Fällung wieder vollständig.
In
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naturgemäss einfacher nicht mittels eigens zugesetzten, sondern mittels intermediär gebildeten Eisensulfids durch Zusatz der dem Nickelgehalt äquivalenten Menge eines löslichen Sulfids oder Sulfhydrats, wieder unter gleichzeitiger und unausgesetzter Einleitung von Schwefelwasserstoff, der dabei nicht nur jede Hydroxylierung des zwischenzeitlich ausfallenden Schwefeleisens rückgängig zu machen, sondern insbesondere auch den sehr beträchtlichen Nickelverlust zu verhindern hat, den sonst der unvermeidliche und stets vorhandene Hydroxylgehalt der fällenden SuUidlösung durch M'fällung von Oxydul nach obigem notwendig bewirken würde.
Will man bei Verwendung von Sulfhydratlösungen, die bei der Fällung einen Teil ihres Schwefelwasserstoffes entwickeln, an eigens zugeführten Schwefelwasserstoff während des Fällungsprozesses sparen, so muss die Fällung unter Vorkehrungen vorgenommen werden, die den in Freiheit gesetzten Schwefelwasserstoff noch vor dessen Entweichen im Sinne der vorstehenden Beschreibung nutzbar machen ; äusserst heftige Durchführung der Lösung unter portionsweisem, langsamem Zu-
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vom Eisen, so zwar, dass das schliesslich gefällte Schwefelnickel so gut wie völlig eisenfrei, die Ablauge so gut wie völlig niekelfrei ist. Eine Anwendungsgrenze ist diesem Verfahren nicht gesetzt ; selbst aus noch sehr nickelarmen eisenreichen Laugen lässt sich auf dem beschriebenen Wege Schwefelnickel restlos und eisenfrei abscheiden.
Das gewonnene Produkt wird in bekannter Weise weiter verarbeitet, sei es z. B. auf Reinnickel, sei es, am besten nach vorausgehender Röstung, auf chemisch-reinen Niekelvitriol.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur nassen Aufarbeitung von Kupfer und Nickel enthaltenden Materialien, insbesondere Legierungen, dadurch gekennzeichnet, dass deren Aufschliessung in der Hitze mittels Salzsäure unter möglichst reichlicher Bildung von Kupferchlorür erfolgt, welch letzteres aus den Erkaltungs-und Konzentrationsniederschlägen mittels einer Chloridlösung herausgelöst wird, wonach aus der gewonnenen Chlorürlösung Kupfer durch Eisen zementiert wird, während aus der erhaltenen Nickeleisenlauge das Nickel vom Eisen durch Fällung mittels Sulfid-oder Sulfhydratlösungen unter gleichzeitigem Einleiten von Schwefelwasserstoff getrennt wird.
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