DE2428695A1 - Verfahren zur gewinnung von metallen aus ihren sulfiden und anode zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

Description

12. Juni 1974
Gzy/pn

UNION CARBIDE CORPORATION, 270 Park Avenue, New York,

N.Y. 10017, U.S.A.

Verfahren zur Gewinnung von Metallen aus ihren Sulfiden und Anode zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein elektrolytisches Verfahren zur
Gewinnung von Metallen aus ihren Sulfiden. Insbesondere betrifft die Erfindung ein elektrolytisches Verfahren zur Gewinnung von Metallen wie Kupfer, Blei, Zink, Molybdän, Wisrauth, Silber, wobei als Quelle für das zu gewinnende Metall eine Anode dient, die aus fein verteilten Teilchen des Sulfides dieses Metalles besteht.

Es wird zunehmend wichtiger, Metalle aus ihren Sulfiden zu
gewinnen, z.B. aus sulfidischen Erzen und Mineralien, ohne
daß hierbei Schwefeldioxyd entwickelt wird, der bei dem üblichen Schmelzen von sulfidischen Erzen und Mineralien entsteht.

Aufgabe der Erfindung ist ein die Umwelt nicht verunreinigendes und einfaches Verfahren für die Gewinnung von Metallen
aus ihren Sulfiden.

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Die Figuren zeigen beispielsweise einige Ausführungsformen von Vorrichtungen, die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden können.

Fig. 1 zeigt schematisch die Vorrichtung für das erfindungsgemäße Verfahren.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anode·

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man in einer elektrischen Zelle mit einem sauren Elektrolyten Mit einem pH-Wert von etwa 3,5 und darunter, mit einer Anode und mit einer Kathode aus einer zusammenhängenden Hasse von fein verteilten Teilchen der Sulfide oder Mineralien die Kathode zersetzt und das Metall aus seiner Lösung in den Elektrolyten gewinnt.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine übliche elektrolytische Zelle verwendet werden, mit der Ausnahme, daß die Anode verzehrt wird und aus einer zusammenhängenden Masse von fein verteilten Teilchen des Sulfides besteht, aus welchem das Metall gewonnen werden soll. Beispielsweise kann bei Gewinnung von Kupfer aus Kupfersulfid, dem Mineral Chalkopyrit, die feinflockige Form des Minerals verwendet werden, wie sie bei der üblichen Flotation von Erzen gewonnen wird. Dieses Material kann gepresst und zu einer als Anode brauchbaren Form geformt werden. Andere Metallsulfide und Erze und Mineralien aus Sulfiden mit elektrischen Widerstand in dem Bereich von etwa O,0Ol bis 3OOO Ohm~ ca" können in ähnlicher Weise als Anoden vor-

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wendet werden, z.B. die mineralischen Sulfide von Kupfer, Blei, Zink, Molybdän, Wismuth und Silber. Die als Ausgangsstoff dienenden sulfidischen Mineralien sind fein verteilt, vorzugsweise mit einem Teilchendurchmesser von etwa O,15 bis 0,60 ram, und können durch kaltes Pressen bei Raumtemperatur

ο unter einem Druck von etwa 14O bis 350 kg/cm in die gewünschte Form gebracht werden. Eine kleine Menge von beispielsweise bis zu 3% eines als Bindemittel dienenden Harzes oder von Natriumsilikat können verwendet werden, um dem als Anode dienenden Presskörper zusätzliche Festigkeit zu verleihen. Teilchenförmige sulfidische Mineralien können auch zu Schichten verpresst werden, überzogen werden oder sonstwie angeordnet werden in elektrischem Kontakt mit einem Metall oder einem anderen elektrisch leitenden Körper, beispielsweise einem Stab oder einer Platte.

Zusammen mit der beschriebenen verzehrbaren Anode wird ein Elektrolyt verwendet, der im wesentlichen aus einer starken Säure mit einem pH-Wert von etwa 3,5 und darunter besteht, z.B. aus Schwefelsäure oder Salzsäure. Weiter verwendet wird eine übliche praktisch nicht korrodierende Kathode, z.B. aus Kupfer, rostfreiem Stahl, Graphit, Edelmetallen und ihren Legierungen. In dem Elektrolyten hat die Säure vorzugsweise eine 0,2 bis 1,O normale Konzentration. Ein Gleichstrom wird durch die Zelle geleitet, vorzugsweise mit einer anodischen

ο Stromdichte von mehr als 0,2 Ampere je cm . Hierbei oxydiert das Sulfid der Anode unter Bildung von elementarem Schwefel, welcher in Form von fein verteilten unlöslichen Feststoffen in den Elektrolyten gelangt. Aus diesem kann er leicht durch übliche Verfahren entfernt werden, z.B. durch Filtrieren,

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Abschleudern oder Erhitzen unter Druck unter Koaleszieren. Der metallische Bestandteil des Sulfides, beispielsweise Kupfer, wird gelöst, ionisiert und an der Kathode niedergeschlagen. Etwa in der Anode enthaltendes Eisen wird gleichermaßen ionisiert und verbleibt in Lösung in dem Elektrolyten. Das anodisch gelöste Metall kann aber auch ohne kathodische Ablagerung gewonnen werden, und zwar nach bekannten Verfahren durch Abziehen des Anolyten aus der eiektrolytischen Zelle und Gewinnung der metallischen Bestandteile, wie Kupfer, durch bekannte Verfahren, z.B. durch Ausfällen mit Eisen oder Wasserstoff.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens fällt praktisch der gesamte Schwefel in der Form von elementarem Schwefel an, und es entsteht kein Schwefeldioxyd. Die Arbeitstemperatur des Elektrolyten ist nicht kritisch, und man kann bei Raumtemperaturen von etwa 20°C arbeiten. Auch Temperaturen bis hinauf zu etwa 90°C sind geeignet.

Die Figur 1 zeigt beispielsweise eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Eine elektrolytische Zelle 10 enthält einen sauren Elektrolyten, in welchen eine korrosionsbeständige Kathode 30 eingetaucht ist. Die Kathode ist umgeben von einem Rohr 40 mit offenen Enden, welches den Katholyten 5O enthält. Oben wird das kathodische Abgas, Wasserstoff, zu einer Sammelvorrichtung 60 abgeleitet. Ein Diaphragma 70 aus einer Glasfritte trennt den Katholyten und den Anolyten. Die !«ritte verhindert, daß elementarer Schwefel, der sich im Elektrolyten befindet, die metallische Kathode durch Niederschlagen verunreinigt. Die Zelle 10 ist gegen die Atmosphäre bei 80 abgedichtet. Die Anode 90 besteht aus zusammengepressten fein verteilten Teilchen eines Sulfides,

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aus dem das Metall gewonnen werden soll, z.B. aus Chalkopyrit in dem Falle von Kupfer. Die Anode 90 ist befestigt in einem korrosionsbeständigen, elektrisch leitendem Halter 100 aus z.B. Kautschuk. Der Halter ist hohl und enthält Quecksilber 110, das einen elektrischen Kontakt zu der Oberfläche 120 der Anode 90 hat. Das Quecksilber hat einen elektrisch leitenden Vorsprung 130 in dem Rohr 140. Elektrische Energie gelangt aus der Quelle 150 für Gleichstrom zu der Anode 90 durch den Leiter 160. Zu der Kathode 3O gelangt die elektrische Energie durch den Leiter 170. Beim Betrieb strömt der Strom durch die Zelle und die metallischen Bestandteile der sulfidischen Anode 90, z.B. Kupfer, werden freigesetzt und auf der Kathode 30 niedergeschlagen. Der Schwefel der sulfidischen Anode wird zu elementarem Schwefel oxydiert und gelangt in den Elektrolyten, aus welchem er leicht durch übliche Verfahren entfernt werden kann. Andere aus der Anode freigesetzte Metallionen, z.B. Eisen, verbleiben in Lösung in dem Elektrolyten bei den Verfahrensbedingungen gemäß der Erfindung.

Die Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der verzehrbaren erfindungsgemäßen Anode. Eine zusammenhängende Masse 180 aus fein verteilten Sulfidteilchen, beispielsweise Chalkopyrit, mit einer praktisch gleichmäßigen Dicke wird, z.B. durch Schichtpressen, mit einer elektrisch leitenden Metallplatte verbunden, so daß ein elektrischer Kontakt zwischen der Sulfidmasse 180 und der Platte 190 besteht. Die Metallplatte 190 sollte eine sehr viel höhere elektrische Leitfähigkeit haben als die sulfidische Masse 180, so daß die Platte 190 beispielsweise aus Kupfer bestehen kann. Bei einer solchen Anordnung gelangt der elektrische Strom durch den Leiter

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2SU der Platte 190 und wird praktisch gleichmäßig über die sulfidische Hasse 180 verteilt, so daß eine gleichmäßige anodische Stromdichte erreicht wird und die sulfidische Anode gleichmäßig verzehrt wird.

Beispiel

Eine Vorrichtung gemäß der Zeichnung wurde verwendet« Als Anode wurde ein Pellet aus Chalkopyrit verwendet. Das Chalkopyrit wurde in Form von feinen Flocken Bit Durchmessern von 0,15 mm und darunter durch Flotation des Erzes gewonnen und unter einem Druck von 140 bis 350 kg/cm kalt zu einem Körper von etwa 22 χ 13 mm zusammengepresst. Als Elektrolyt wurde eine 0,2 bis 1,0 normale Schwefelsäure verwendet. Der verwendete Gleichstrom hatte eine anodische Stromdichte von

ο
0,25 bis O,40 Ampere je cm . Kupfer wurde kontinuierlich während der ganzen Dauer des Versuches von etwa 6 Stunden auf der Kathode niedergeschlagen. Elementarer Schwefel wurde in Form einer feinen Dispersion in dem Elektrolyten abgeschieden. Die Berührung des Schwefels mit der Kathode wurde durch eine mikroporöse Glasfritte verhindert. Die durchschnittliche Stromausbeute bei diesem Versuch lag bei 42,8%.

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Claims (8)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Gewinnung von Metallen aus ihren Sulfiden, sulfidischen Mineralien oder Gemischen von Sulfiden, wobei diese Sulfide eineelektrische leitfähigkeit von etwa

   -1 —1

   0,0001 "bis etwa 3000 0hm cm haben, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer elektrischen Zelle mit einem sa^oren Elektrolyten mit einem pH-Wert von etwa 3>5 und darunter, mit einer Kathode und mit einer Anode aus einer zusammenhängenden Masse von fein verteilten Teilchen der Sulfide oder Mineralien die Anode zersetzt und das Metall aus seiner Lösung in dem Elektrolyten gewinnt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Material der Kathode Sulfide von Blei, Zink, Molybdän, Wismuth oder Silber, vorzugsweise von Kupfer, verwendet.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

   daß man mit einer anodischen Stromdichte von wenigstens

   ρ
   etwa 0,2 Ampere je cm arbeitet.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß man den bei der Elektrolyse abgeschiedenen elementaren Schwefel mittels eines Diaphragmas an der Berührung mit der Kathode hindert.

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5. 5. Anode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, die Anode aus einer zusammenhängenden Masse von fein verteilten Teilchen des Sulfids oder des Minerals besteht.
6. 6. Anode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie in elektrischem Kontakt mit einem metallischen Körper niedriger elektrischer Leitfähigkeit steht, der mit der Stromquelle verbunden v/erden kann.
7. 7. Anode nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenhängende Masse der Sulfide oder Mineralien zwei etwa parallel verlaufende Oberflächen hat, von welchen die eine mit dem metallischen Körper elektrisch verbunden sein kann.
8. 8. Anode nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenhängende Masse der Sulfide oder Mineralien mit dem metallischen Körper fest verbunden ist.

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