DE1220137B

DE1220137B - Verfahren zum Umkristallisieren von Kupfer

Info

Publication number: DE1220137B
Application number: DEK56486A
Authority: DE
Inventors: Dr Eberhard Klumpp
Original assignee: Norddeutsche Affinerie AG
Current assignee: Aurubis AG
Priority date: 1965-06-26
Filing date: 1965-06-26
Publication date: 1966-06-30
Also published as: GB1132268A; FR1517724A; BE683141A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

C22b

Deutsche Kl.: 40 a-15/12

Nummer: 1220137

Aktenzeichen: K 56486 VI a/40 a

Anmeldetag: 26. Juni 1965

Auslegetag: 30. Juni 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umkristallisieren von metallischem Kupfer aus Kupfersalzlösungen und kann zur Reinigung und Raffination von Rohkupfer Anwendung finden.

Es ist bekannt, daß heiße Kupfersulfatlösungen nach der Reaktion

Cu + CuSO₄ ^. Cu₂SO₄

geringe Mengen metallisches Kupfer aufnehmen, welches sich beim Erkalten der Lösung wieder abscheidet. Bei dieser Reaktion werden jedoch je nach Kupferkonzentration und angewandter Temperatur nur Ausbeuten an auskristallisiertem Kupfer von 0,7 bis 4 g pro Liter Lösung erzielt, so daß sie technisch nicht verwertbar ist.

Es wurde nun gefunden, daß die Ausbeuten an wieder auskristallisierendem Kupfer wesentlich erhöht werden können, wenn nach vorliegender Erfindung bei der Reaktion gemäß obiger Gleichung an Stelle von Kupfersulfat das Cuprisalz der Methansulfonsäure oder einer anderen aliphatischen oder aromatischen Sulfonsäure oder Disulfonsäure zusammen mit überschüssiger Sulfonsäure in Form einer praktisch wasserfreien Schmelze bei 170 bis 220⁰C mit metallischem Kupfer zur Reaktion gebracht wird, wobei Kupfer aufgenommen und nahezu quantitativ in das Cuprosalz der Sulfonsäure übergeführt wird, welches nach Abgießen von nicht umgesetztem Kupfer und Abkühlen der Schmelze wieder in Cuprisulfonat und metallisches Kupfer disproportioniert. Hierbei können Ausbeuten bis etwa 125 g an kristallisiertem Kupfer pro Liter Schmelze erhalten werden.

Bei hohen Kupfergehalten der Schmelze scheidet sich allerdings unterhalb von etwa 120° C zugleich mit dem Kupfer auch kristallisiertes Cuprisulfonat ab, so daß das metallische Kupfer nicht rein erhalten wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann dieser Nachteil vermieden und die Abscheidung von Cuprisulfonat bis herunter zu einer Temperatur von etwa 60° C dadurch verhindert werden, daß ein Teil der Sulfonsäure, z. B. 40 Volumprozent, durch wasserfreie Phosphorsäure ersetzt wird. Für den gleichen Zweck ist es ferner möglich, die Sulfonsäure teilweise durch niedere, zweiwertige Alkohole, wie z. B. Glykol oder Propylenglykol, oder durch höhere, einwertige Alkohole, z. B. Nonylalkohol, zu ersetzen. Derartige Alkohole können auch die Sulfonsäure und bzw. oder die Phosphorsäure teilweise ersetzen, so daß dann eine Dreierkombination Sulfonsäure— Phosphorsäure—Alkohol zur Durchführung der Er-Verfahren zum Umkristallisieren von Kupfer

Anmelder:

Norddeutsche Affinerie,
Hamburg 36, Alsterterrasse 2

Als Erfinder benannt:

Dr. Eberhard Klumpp, Hamburg

findung mit besonderem Vorteil Verwendung finden kann.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden aliphatische und aromatische Sulfon- und Disulfonsäuren verwendet, die wie beispielsweise

zo die Naphtholsulfonsäuren auch Hydroxylreste enthalten können. Hierbei ist die Methansulfonsäure deshalb besonders vorteilhaft, weil sie, auf ihr Molekulargewicht bezogen, am meisten Kupfer in Lösung bringt.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine solche Erhöhung des Lösevermögens der Sulfonsäuren für die Cuprisulfonate erreicht werden, daß es nunmehr ohne Schwierigkeiten möglich ist, aus 1 1 Lösung zwischen 220 und 60 bis 80° C beispielsweise 120 g metallisches Kupfer auskristallisieren zu lassen.

Das wieder auskristallisierende Kupfer läßt sich durch Beeinflussung der Abkühlungsgeschwindigkeit in verschiedenen Formen gewinnen. So entstehen bei langsamer Abkühlung der Lösung durch Kühlung der Gefäßwand mit Wasser von 90 bis 70⁰C glänzende dünne Plättchen in Form von überwiegend regelmäßigen Sechsecken oder von gleichseitigen Dreiecken mit Durchmessern bis zu 2 mm. Diese Plättchen können als Pigment in geeigneten Bindemitteln für kupferglänzende Anstriche oder in Kunstharzen als farbgebendes oder elektrisch leitendes Füllmittel verwendet werden.

Bei rascher Abkühlung der Lösung unter Rühren entstehen dagegen dreidimensionale Kupferkristalle mit hohem Schüttgewicht, die sich zu Formkörpern pressen oder leicht einschmelzen lassen.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann aus Rohkupfer ein Kupfer mit gegenüber dem Ausgangsmaterial verbesserter Leitfähigkeit und auch besseren mechanischen Eigenschaften dadurch erhalten werden, daß die heiße Lösung des

609 587/363

Cuprosalzes vor dem Abkühlen durch Filtration von unlöslichen Bestandteilen des Rohkupfers befreit wird.

In den nachfolgenden Beispielen sind praktische Ausführungsformen des Verfahrens der Erfindung beschrieben.

Beispiel 1 einer wasserfreien,

Wasser wird das Kupfer unter Luftabschluß getrocknet.

Die Ausbeute an reinem, sandigem Kupfer beträgt 125 g.

Beispiel 3

Es wird wie nach Beispiel 2 verfahren, nur daß als Reaktionsmedium eine Mischung von 60 Volumprozent Methansulfonsäure und 40 Volumprozent

1050 ml einer wasserfreien, 140 g zweiwertiges

Kupfer enthaltenden Mischung von 60 Volumprozent io Glykol verwendet wird. Methansulfonsäure und 40 Volumprozent Phosphor- Die Ausbeute entspricht in qualitativer und quanti-

säure werden bei 200 bis 220° C unter Rühren mit tativer Hinsicht derjenigen des Beispiels 2. etwa 300 g kleinstückigem Kupfer zur Reaktion gebracht und nach 30 Minuten heiß von unumgesetztem Kupfer abgesaugt. Dieses nicht in Lösung gegangene 15 Kupfer kann ohne weitere Behandlung für die gleiche Reaktion wieder eingesetzt werden.

Die tiefgelbe Lösung wird anschließend ohne Rühren durch Kühlung der Gefäßwand mit Wasser von 80 bis 60° C innerhalb einer Stunde auf 60 bis ao 80° C abgekühlt, wobei sich das wieder auskristallisierende Kupfer in glänzenden Plättchen absetzt. Die Lösung, deren Volumen etwa 1000 ml beträgt, wird dann unter Luftausschluß auf einem keramischen Filter von dem ausgeschiedenen Kupfer abgesaugt. Die anhaftende Lösung wird mit Methansulfonsäure ausgewaschen, worauf mit destilliertem Wasser nachgewaschen wird.

Die Ausbeute beträgt 115 g in Plättchen kristallisiertes Kupfer.

Beispiel 2

1050 ml einer wasserfreien, 140 g zweiwertiges Kupfer enthaltenden Mischung von 60 Volumprozent Methansulfonsäure, 20 Volumprozent Phosphorsäure und 20 Volumprozent Glykol werden unter Rühren bei 200 bis 220⁰C mit 300 g kleinstückigem Rohkupfer 30 Minuten reagieren gelassen. Anschließend wird die Lösung zur Abtrennung der ungelösten Bestandteile des Rohkupfers ohne Temperaturabfall durch ein keramisches Filter in ein mit Rührwerk versehenes Gefäß abgesaugt und unter Rühren rasch auf 80° C abgekühlt.

Dann wird das ausgeschiedene Kupfer unter Luftabschluß auf einer Nutsche abgesaugt und die anhaftende Lösung mit Methansulfonsäure ausgewaschen. Nach Nachwaschen mit destilliertem

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Umkristallisieren von metallischem Kupfer, dadurch gekennzeichnet, daß Kupfer in einer annähernd wasserfreien Lösung von zweiwertigem Kupfer in überschüssiger organischer Sulfonsäure bei Temperaturen um 200° C gelöst und — erforderlichenfalls nach Filtration — durch Abkühlen auf 70 bis 90° C wieder ausgeschieden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß kurzkettige aliphatische oder aromatische Sulfon- oder Disulfonsäuren verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Methansulfonsäure verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung von 140 g zweiwertigem Kupfer in etwa 11 Methansulfonsäure verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sulfonsäure teilweise durch wasserfreie Phosphorsäure ersetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sulfonsäure teilweise durch niedere zweiwertige oder höhere einwertige Alkohole ersetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sulfonsäure und bzw. oder die Phosphorsäure teilweise durch niedere zweiwertige oder höhere einwertige Alkohole ersetzt wird.