DD150083A5

DD150083A5 - Verfahren zur gewinnung von blei

Info

Publication number: DD150083A5
Application number: DD80220310A
Authority: DD
Inventors: Peter K Everett
Original assignee: Dextec Metallurg
Priority date: 1979-04-09
Filing date: 1980-04-09
Publication date: 1981-08-12
Also published as: RO81242B; CA1148893A; IE800713L; SE8008591L; AR220270A1; IN152888B; MX154261A; DE3041437T1; CS227306B2; YU95880A; NL186021C; PL223225A1; NL8020126A; OA07376A; GR67296B; NO154273C; JPS5832235B2; SE446463B; ZA801861B; RO81242A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen von Blei aus einer bleihaltigen Masse auf elektrolytischem Wege, wobei der Elektrolyt Chlor-Ionen enthaelt, die Temperatur des Elektrolyten kleiner als der Siedepunkt des Elektrolyten ist, der pH-Wert des Elektrolyten kleiner als 7 ist und die Anodenstromdichte niedrig ist, derart, dasz in der bleihaltigen Masse befindlicher Schwefel im wesentlichen in die elementare Form ueberfuehrt wird und Blei in Loesung geht.

Description

Berlin, den 22.9.1980 AP C 25 C/ 220 310 . 57 363 12

Verfahren zur Gewinnung von Blei

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Gewinnen von Blei aus einer bleihaltigen Masse auf elektrolytischem Wege.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Blei wurde bisher aus schwefelhaltigen Mischungen durch Schmelzen gewonnen» Dabei wird Schwefel in Schwefeldioxid umgesetzt» Dieses verunreinigt jedoch die Atmosphäre. Infolgedessen sind laut Gesetz solche Verfahren verboten oder stark eingeschränkt«

Eur Umgehung dieses Verfahrens hat man vorgeschlagen (siehe australische Patentschrift 2 822 92), Schwefel unter Druck und unter Zuhilfenahme von Ammonium zu oxydieren. Dieses Verfahren ist aber sehr kostspielig»

Ferner wurde vorgeschlagen, Bleisulfide in die Form von leitenden Anoden zu bringen und elektrolytisch zu oxydieren. Auch dieses Verfahren ist jedoch teuer und unwirtschaftlich.

Ferner wurden Bleisulfid-Mischüngen ausgelaugt. So 1st im britischen Patent 1 478 571 ein Verfahren geschildert, bei dem NiGhteisenmetalle, die in der SuIfidmischwung enthalten sind, gelöst werden, wobei man die Mischung mit einer wäßrigen Kupferchloridlösung auslaugt und die zweiwertigen Kupferionen von den einwertigen Kupferionen trennt, die während der Reaktion entstehen, wobei man gasförmigen

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Sauerstoff zusammen mit Salzsäure und/oder Eisenchlorid verwendet« Dabei entsteht eine Mischung aus Chloriden. Die Wiedergewinnung der Metalle wird nicht offenbart.

Ein anderes Verfahren (US-PS 3 673 061) verbessert die Oxydation der Sulfide an der Anode im Zusammenhang mit einem elektrolytischen Prozeß. Bei diesem Verfahren wer«, den eine Reihe von Grundmetallen nicht unterscheidbar gewonnen, in dem man stark oxydierende Bedingungen schafft· Es werden Stromdichten von 54 bis 480 A/ft verwendet, was außerordentlich hoch ist. Diese Bedingungen verlangen hohe Zellenspannungen und bedingen eine schnelle Korrosion der Graphitanoden. Wahrscheinlich ist für diese Verhält= nisse ein Film aus elementarem Schwefel auf der Oberfläche des Minerals verantwortlich, der das In-Lösung-Gehen vereitelt. In der Schrift ist erwähnt·, daß dann, wenn die durchschnittliche Korngröße größer als 60 Maschen nach dem US-Standard ist, das Verfahren nicht funktioniert.

Schließlich gibt es eine australische Patentanmeldung (41 938/78, Broken Hill Proprietary Ltd.), die zum Ausdruck bringt, daß ein Partikelkontakt neben oder mit der Anode notwendig ist, damit eine Lösung erfolgt.

Zusammenfassend ergibt sich somit, daß das bedeutsamste bekannte Verfahren hohe Anodenstromdichten in Kombination mit sauren Chlorid-Elektrolyten verlangt, wobei eine erhöhte Ausbeute dadurch möglich ist, daß man die Zusammenstöße zwischen den Partikeln aer Mischung und der Anode maximiert. ·

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Die Erfindung hat das Ziel, das Blei-Herstellungsverfahren billiger zu gestalten« Ferner soll bei Atmosphärendruck ohne den Verbrauch teuerer Reagenzien ausgekommen werden, und es soll auch möglichst kein Abfallprodukt entstehen, dessen Entfernung Probleme aufwirft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Gewinnung von Blei aus einer bleihaltigen Masse auf elektrolytischem W_ege zu entwickeln, bei dem ohne hohe Strorndichten und ohne den Partikelkontakt gearbeitet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Elektrolyt Chlorid-Ionen enthält, daß die Temperatur des Elektrolyten kleiner als der bzw«, gleich dem Siedepunkt des Elektrolyten ist, daß der pH-Wert des Elektrolyten kleiner als bzw. gleich 7 ist und daß die Anodenstromdichte niedrig, vorzugsweise kleiner als 200 A₀ ist,

derart, daß in der Masse befindlicher Schwefel im wesentlichen in die elementare Form überführt wird und Blei in Lösung geht.

Hierbei wird die Lösbarkeit der anderen Basismetalle, die möglicherweise in der Mischung sind, herabgesetzt. Überraschenderweise ist dieses Verfahren sehr Wirtschaftlich bezüglich aer Bleigewinnung. Es wird also aus Pb-Zn-Cu-SuIfiden das Blei gewonnen. Die Nachteile dor bekannten Verfahren treten nicht auf. Es ist außerdem bei Bleiminera» lien anwendbar, die nicht Sulfide sind und unter den Prozeßbedingungen lösbar sind. Auch ist das· erfindungsgemäße

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- 4 Verfahren bei komplexen Mischungen anwendbar.

Der Erfolg des erfindungsgeraäßen Verfahrens leitet sich letztlich davon ab, daß sich aufgrund der Verfahrensbedingungen nicht ein Film aus elementarem Schwefel bildet, so daß niedrige Zellenspannungen und Graphit-Elekr-oden verwendet werden.können · Auf diese Weise ist es dann möglich, sehr selektiv Blei aus Mischungen von Blei-, Zink«·, Eisen- und Kupfersulfiden zu gewinnen. Die erfindungsgemäßen Bedingungen, nämlich niedriges Anodenpotential und niedriges Lösungsoxydationspotential, führen dazu, daß eine anfängliche Dissoziation von Bleisulfid in ionisches Blei und Schwefelzwischenprodukten erfolgt, was eine Diffusion des Schwefels von der Oberfläche de3 Minerals weg bewirkt, bevor es in die elementare Form überführt wird» Die Schwefelzwischenprodukte können durch I-US dargestellt werden.

Der Ausdruck "hohe Anodenstromdichte" bedeutet Stromdichten über 100 A/m"«, Der Ausdruck "niedrige Anodenstromdichte" bedeutet eine Stromdichte im allgemeinen kleiner als ca. 200 A/m².

Um zu Beginn des Verfahrens Bleiplatten als Kathoden verwenden zu können, sollte der Elektrolyt anfänglich etwas anionisches Blei enthalten. So sollte beispielsweise Bleichlorid in den Elektrolyten eingeführt werden.

Die bleihaltigen Mineralien sollten im Anodenraum in Bewegung versetzt werden, wobei eine Diaphragma-Zelle verwendet werden kann. Durch dieBewegung kann der Elektrolyt überall angreifen.

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Dem Verfahren liegt folgende Gleichung zugrunde:

PbS + 2H⁺ —>· Pb*¹'* .'+ H₀S

Die Schwofelverbindung wird weiter an der Anode oxydiert zu elementarem Schwefel:

H₂S —> 2H⁺ + 3 + 2e Die Gesamtgleichung ist somit: PbS ——* Pb + S

Im "Gegensatz zu dem Verfahren gemäß dem australischen Patent 41 938/78 ist es nicht notwendig, daß das Mineral der Anode eng benachbart ist» Eine vergrößerte Selektivität wird bei leichter Bewegung am Boden des Anodenraumes erzielt, weil eine verstärkte Oxydation unmittelbar neben den Anoden eintritt« Diese verursacht ein In-Lösung-Gehen der anderen Mineralien, was unerwünscht ist. '.Vie weiter oben erwähnt, ist es erwünscht, daß das Mineral überall angegriffen wird, und dafür zu sorgen, daß ein Fluß entsteht, derart, daß Schwefelmischungen von der Mineraloberfläche zu der Anode fließen,

Aue f üh r u rip s bei spiel

Das folgende Beispiel zeigt die hohe Selektivität des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei von komplexen Mischungen auf Pb-, Zn-, Cu--, Fe-SuIfiden ausgegangen wird« Bisher konnte Blei nicht aus diesen Schwefelmischungen ökonomisch mittels üblicher Schaumflotations-Methoden gewonnen werden.

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Beispiel 1

1 kg je einer Sulfid-Mischung wurde am Boden eines Anodenraumes einer 5-Liter-Diaphragma-Zelle in langsame Bewegung versetzte Die Zelle enthielt einen Elektrolyten, bestehend aus 30 % w/v NaCl und 4 % Blei-Chlorid mit einem pH-Wert zwischen 1,5 und 2,5. Der Strom lief zwischen den Graphit-Elektroden mit einer Dichte von 90 A/m , die Kathodenstromdichte war geeignet für eine Blei-Pulverproduktion an der Kathode 5 Stunden bei 80 ⁰C, wobei die folgenden Resultate erzielt Wurden. Eine· Kathoden-Zirkulationspumpe pumpte während des Versuches das Blei-Pulverprodukt in eine Absetzkammer.

Ausgangsprodukt 1 (Spanisch) 8,0 Rückstand 1 Produkt 1

Ausgangsprodukt 2 (australisch) Rückstand 2 Produkt 2

Die Stromausbeute war in beiden Fällen über 90 % bei einer Zellenspannung von weniger als 2,0 Volt und einem Leistungs· verbrauch von 1 KWH/kg. Die Ergebnisse zeigen die hervorragende Selektivität der Trennung und den hohen Reinheitsgrad des Bleiproduktes. Die Extraktionsausbeuten sind 97 % und 99 % für Blei mit nur sehr wenig Zn und Cu in Lösung.

Das folgende Beispiel zeigt die Anwendung der Erfindung auf handelsübliche Bleiverbindungen.

	ZnJb	Cu y	Fe ^n/
8,0	24,0	10,1	18,8
0,21	26,7	10,9	20,6
99+	0,018	0,090	0,003
11,6	18,4	10,2	15,2
0,14	18,8	11,0	17,0
99+	0,007	0,017	0,0032

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Beispiel 2

10Ö g Bleiverbindung mit 70 % Pb, 1,0 % Cu und 1,9 % Fe wurden leicht bewegt in einer 5-Liter-Diaphragma-Zelle mit einem sauren Elektrolyten aus 30 % NaCl und 4 % PbCl₂ bei 70 ⁰C. Der Strom floß zwischen Graphitelektroden mit 5 A 5 Stunden lang. Die Zellenspannung betrug 1,9 Volt,

o"' und die Anodenstromdichte war 90 A/m ·

Der Rückstand^enthielt 0,9 % Pb, 4,9 Fe und 3,2 % Cu. Die Pb-Ausbeute ist somit 99,5 %. Cu und Fe befanden sich also im Rückstand»

Auch dieses Beispiel zeigt die hohe Selektivität des Verfahrens , die geringen Kosten und die Ausheutungs« rate«

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Fig. 1 der Zeichnung.

Diese zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Mit 1 ist eine elektrolytische Zelle bezeichnet, die auf einem Heizelement 2 steht* Dieses erwärmt einen Elektrolyten 3 und eine Bleimischung 4. In die Zelle ragen ein Rührer 5, eine Anode 6 und eine Kathode 7. Die Kathode ist von einem porösen Sack bzw. einem Diaphragma 8 umgeben«

Die Bleimischung wird dissoziiert in Blei-Ionen und Schwefelzwischenprodukte (HpS), welche eine Diffusion des Schwefels von der Oberfläche des Minerals vor Umwandlung in die elementare Form gestatten. Die Schwefelstoffe wandern zur Anode, während dis Blei-Ionen zur Kathode wandern.

Claims

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- 8 Erfindunqsanspruch
1. Verfahren zum Gewinnen von Blei aus einer bleihaltigen Masse auf elektrolytischem Wege, gekennzeichnet dadurch, daß der Elektrolyt Chlorid-Ionen enthält, daß die Temperatur des Elektrolyten kleiner als der bzw.gleich dem Siedepunkt des. Elektrolyten ist, daß der pH-Wert des Elektrolyten kleiner als bzw. gleich 7 ist und daß die Anodenstrom-Dichte niedrig,

A
- vorzugsweise kleiner als 200 —^ ist, derart, daß in der Masse befindlicher Schwefel im wesentlichen in die elementare Form überführt wird und Blei in Lösung geht.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß

die Anodenstrom-Dichte kleiner als 130 —s· ist.
3. Verfahren nach.Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß

A die Anodenstrom-Dichte zwischen 50 und 100 —s·

liegt. ^m
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der pH-Wert zwischen 0,5 und 7 liegt.
5. Verfahren nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß aer pH-Wert zwischen 1,5 und 2,5 liegt.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Temperatur des Elektrolyten zwischen 30 und 110 ⁰C liegt.

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7* Verfahren nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Temperatur zwischen 50 und 80 C liegt.

8» Verfahren nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß der Elektrolat anfangs ionisches Blei enthält.

9« Verfahren nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß der Elektrolyt ein Alkali-Metallchlorid und/oder ein Erdalkali-Metallchlorid ist.

10_e Verfahren nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß der Elektrolyt und die Mischung einer Bewegung unterworfen sindc.
11. Verfahren nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Bewegung derart gesteuert wird, daß sich im Nahbereich der Elektrode(n) möglichst wenig von der Mischung befindet.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß die eine Elektrode^ insbesondere die Kathode, von einem Diaphragma umgeben ist.

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