DE2232903C3 - Verfahren zur elektrolytischen Raffination von Kupfer unter Verwendung von Titanelektroden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolytischen Raffination von Kupfer aus dessen mit anderen Metallionen verunreinigten Salzlösungen unter Verwendung von Titanelektroden als Elektrolytbleche.

Es sind zahlreiche Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung von Kupfer aus Kupfersalzlösungen an Metallkathoden bekannt Als Kathoden werden hierbei Kupferblechunterlagen, Stahlblechunterlagen, Hartbleiunterlagen oder auch Graphitelektroden verwendet. Aus der Zeitschrift »Technischer Fortschritt«, Herausgeber »Informationsdienst der Handetsblatt GmbH«, Nr. 495, vom 25. Juli 1970, ist ferner bekannt, daß man Massiv-Titanblechunterlagen als Kathoden verwendet. Alle diese Verfahren haben die Herstellung von Blechen oder Blechunterlagen für die elektrolytische Raffination des Kupfers zum Gegenstand. Dies bedeutet, daß das abgeschiedene Metall nach einer gewissen Elektrolytdauer als Blech von dem Mutterblech abgezogen werden muß, um nach Anbringung einer Aufhängung als Unterlage für die weitere Elektrolyse (Kupferkathodenherstellung) zu dienen.

Die auf Kupferunterlagen hergestellten Kupferkathoden können zur Raffination oder zur Herstellung von Pulver nach bekanntem Verfahren anodisch wieder abgelöst werden. Hierbei ist besonders nachteilig, daß nur etwa 70 bis 90% der Kupfermenge ausgenutzt werden, der Rest muß über den Schmelzofen zurückgewonnen werden. Dieses erfordert zusätzliche Energiekosten. Außerdem ist die ständige Neuanfertigung von Kathodenunterlagen notwendig.

Auf fremden Metallen abgeschiedenes Kupfer konnte bisher nicht auf der gleichen Elektrode wieder abgelöst werden, da in allen Fällen das Elektrodenmaterial korrodierte oder sogar aufgelöst wurde.

Außer dem obengenannten Fall, wo Titanblech als Kathode angewandt wird, kennt man die Verwendung von Titanelektroden als Anode. Hierbei kommen immer besonders präparierte Titananoden zur Anwendung. Aus der DE-OS 18 13 944 ist die Verwendung einer Edelmetalloxidaktivierten Titananode bekannt. In der DE-OS 19 37 523 wird eine platinierte Titananode beschrieben, während man — wie aus den DE-OS 19 03 806 und 20 35 929 hervorgeht - dort mit Boriden aktivierten und explosionsplattierten Titananoden arbeitet. Alle diese Titananodenarten finden hauptsächlich bei der anodischen Erzeugung von Gasen wie Sauerstoff und Chlor Verwendung. Bei der Anwendung dieser oben beschriebenen Anoden wird immer eine Aktivierung der Titanoberfläche vorausgesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die einerseits guten Eigenschaften des Titans, sich anodisch zu passivieren und damit korrosionsbeständiger zu sein als viele vergleichbare Metalle, zu nutzen, andererseits die, weil kostspieligen, Aktivierungen der Oberfläche zu umgehen. Dies wird durch das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gelöst, daß die Titanelejctroden zunächst als Kathoden und nach erfolgter Abscheidung des Kupfers auf diesen als Anoden geschaltet werden.

Das kathodisch aws der unreinen Metallsalzlösung im ersten Band abgeschiedene Kupfer wird bei der anodischen Schaltung im reinen Elektrolyt enthaltenden zweiten Bad zu nahezu 100% wieder abgelöst In diesem zweiten Bad kann auf diese Weise entweder ein besonders reines Kathodenkupfer oder Kupferpulver erzeugt werden. Der besondere Vorteil dieses Verfahrens besteht in der Einsparung ständig neu anzufertigender Kathodenunterlagen, da die nach der anodischen Ablösung des Kupfers erhaltenen passivierten Titanelektroden sofort und ohne Zwischenbehandlung wieder als Kathode im ersten Bad eingesetzt werden können, in welchem sie kathodisch geschaltet sofort wieder stromleitend sind.

Die für ein Elektrodenmaterial relativ niedrige Leitfähigkeit des Titans macht sich nachteilig kaum bemerkbar, da die gut leitende Schicht des ,abgeschiedenen Kupfers diese Aufgabe übernimmt Besonders nützlich ist das Verhalten der mit Kupfer beladenen Elektrode, wenn diese zum Ablösen des Kupfers anodisch geschaltet wird.

Solange Kupfer auf der Titananode haftet, verhält sich diese wie eine Kupferanode mit dem Vorteil, daß die letzten Reste nicht abfallen. Erst nach Auflösung des gesamten Kupfers tritt innerhalb weniger Minuten durch die Passivierung des Titans starker Stromabfall und Spannungsanstieg auf.

Diese Erscheinung kann gut zur automatischen Überwachung des Elektrolysevorganges benutzt werden.

Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren kann man von der Verwendung von normalen, nichtaktiviertem Titan, wobei dessen hohe Festigkeit und geringe Dichte ausgenutzt werden, ausgehen. Ferner wird vermieden, daß sich Reste auf den Anoden absetzen, da die dort abgeschiedenen Kupfermengen restlos abgelöst werden. Außerdem ist durch die Wiederverwendung der gleichen Elektrodeneinhängung keine Neuanfertigung von Elektrodenunterlagen notwendig. Weiterhin ist die Möglichkeit der automatischen Anzeige des Endes der Metallablösung durch deutliche Änderung des Stromstärke-Spannungs-Verhältnisses ohne die Gefahr eines Kurzschlusses durch Abfallen der Metallreste gegeben. Da das Titan als Kathodenunterlage schon zu Beginn der Elektrolyse maßhaltiger ist, somit mit geringen Elektrodenabständen gearbeitet werden kann, und da beim Ablösen des Metalls von der Titananode keine Kurzschlüsse mehr auftreten, wird weniger Elektrizität verbraucht. Dadurch ergibt sich ein weiterer wirtschaftlicher Vorteil.

An Hand des folgenden Beispiels wird das erfindungsgemäße Verfahren noch weiter erläutert:

Beispiel

Dem mit einer Pumpe durch das erste Bad gepumpten Elektrolyt-Kreislauf der Elektrolyseanlage werden mil einer zweiten Pumpe 35,5 l/h konzentrierte unreine Elektrolytlösung mit der Zusammensetzung 62,3 g Cu/I, 71,2 g Zn/I, 1,5 g Ni/I, 0,005 g Pb/I, 0,01 g Cd/l, 0,02 g Co/1,1,2 g Fe/1,0,4 g Mn/I und 20,8 g HSO«/I zudosiert.

Das erste Bad enthält sieben lose eingehängte Anoden aus Hartblei und sechs lose eingehängte Kathoden aus Titanblcch mit der Größe 90 χ 70 cm und dem Gewicht von 4,5 kg, dessen eingetauchte

Flächen je I m* betragen. Per lichte Abstand der Elektroden beträgt 30 mm.

Die während insgesamt 157 Elektrolysestunden gemessene Stromstärke beträgt im Mittel 1480A, bei einer Zellenspannung von 2,1 Volt und einer Temperatur von 50 bis 55° C

Das Gewicht aller gezogenen Kathoden beträgt nach der Elektrolyse 294 kg, demnach werden an 6 Kathoden 267 kg Kupfer abgeschieden.

Von den mit Kupfer beladenen Kathoden werden zunächst 3 im zweiten Bad der Anlage als Anode eingehängt Zwischen zwei Anoden befindet sich je eine Stabkathode mit einer wirksamen Fläche von '/β m². In diesem Bad wird mit Bedingungen gearbeitet, die bekannterweise zur Abscheidung von Kupferpulver an Stabkathoden führen und von denen das Pulver periodisch abgerüttelt wird.

IO

Die mittlere Stromstärke im zweiten Bad beträgt 1016 A, Sie schwankt je nach Beladung der Kathodenstäbe zwischen 840 und 1080 A, Nach 75 Stunden sinkt die Stromstärke innerhab 30 Minuten auf ca, 30 A ab, danach wird die Elektrolyse unterbrochen und die mittlere Anode gezogen, gewaschen und gewogen. Die beiden äußeren Anoden werden gedreht ucd die mittlere durch eine neue Anode aus dem ersten Bad ersetzt Nach weiteren 75 Stunden Elektrolysendauer sinkt die Stromstärke innerhalb 30 Minuten auf ca. 10 A ab. Die drei Anoden werden gewaschen und zusammen mit der nach 75 h gezogenen Anode gewogen. Ihr Gesamtgewicht beträgt 18,2 kg, die abgelöste Kupfermenge damit 176 kg, dies sind 99% der im ersten Bad an 4 Kathoden abgeschiedenen Menge.

Danach können die passivierten Anoden direkt wieder als Kathoden im ersten Bad eingesetzt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur elektrolytisches Raffination von Kupfer aus dessen mit anderen Metallionen verunreinigten Salzlösungen unter Verwendung von Titanelektroden als Elektrolytbleche, dadurch gekennzeichnet, daß die Titanelektroden zunächst als Kathoden und nach erfolgter Abscheidung des Kupfers auf diesen als Anoden geschaltet werden.