DE2435206C3

DE2435206C3 - Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Kupfer aus Feststoffen, die fein verteiltes Kupfer enthalten

Info

Publication number: DE2435206C3
Application number: DE2435206A
Authority: DE
Inventors: Charles William Wojcik
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-07-24
Filing date: 1974-07-22
Publication date: 1978-12-14
Also published as: CA1045579A; OA04748A; GB1462917A; AU7057674A; IL45125A; JPS5044115A; DE2435206A1; JPS552478B2; ZM11274A1; ZA744155B; PH10263A; IL45125A0; DE2435206B2; US3853724A

Description

J5

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Kupfer aus Feststoffen, die feinverteiltes Kupfer enthalten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Das übliche elektrolytische System zur Kupfergewinnung geht von einer klaren CuSO₄-Lösung aus, wie sie durch Reaktion von H₂SO₄ mit Kupferoxid gebildet wird. Bei der direkten elektrolytischen Kupfergewinnung wird ein Schlamm aus gemahlenen Kupferoxiderzen unmittelbar in der Zelle behandelt. Trotz sorgfältig überwachter und gesteuerter Rühr-, Temperatur- und Strombedingungen können nach diesem Verfahren Zementkupfer und Kupfersulfide nicht behandelt werden.

Bei den bekannten elektrolytischen Verfahren wird der Gehalt an gelösterr Eisen in dem Elektrolyt unter 2 g/l gehalten, um einen scharfen Abfall der Stromausbeute zu vermeiden. Auf jeden Fall wird der Eisengehalt unter 9 g/l gehalten, um die Kathode und das gegebenenfalls abgelagerte Kupfer gegen Angriff durch dreiwertiges Eisen zu schützen.

Bekannt ist weiterhin, elektrolytisch Kupfer aus kupferhaltigen Feststoffen dadurch zu gewinnen, daß to zwischen der Kathode und der Anode eine Spannung von 0,85 und 1,2 V anliegt, wobei mit Stromdienten von 0,01 bis 0,03 A/cm² gearbeitet wird. Dem Elektrolyten wird dabei außer den kupferhaltigen Feststoffen noch gelöstes Eisen in einer Menge von weniger als 10 g/l (,5 zugesetzt (US-PS 27 92 342). Die Kupferausbeute nach diesem Verfahren ist bezogen auf den Energieaufwand pro Zeii gering.

Die der Erfindung"zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, das Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so zu gestalten, daß sich mit ihm Kupfer hoher Reinheit mit hohen Stromdichten und hoher Stromausbeute gewinnen läßt, wobei die Kathode gegen Angriffe durch dreiwertiges Eisen geschützt und kein überschüssiges H₂SO₄ erzeugt wird.

Die zur Lösung dieser Aufgabe erforderlichen Maßnahmen sind im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 zusammengefaßt

Die Erfindung beruht darauf, daß dann, wenn in dem Elektrolyt ein hoher Gehalt an gelöstem Eisen (über 10 g/l) aufrechterhalten und gleichzeitig mit hohen Stromdichten in der Größenordnung von mindestens 0,064 A/cm² gearbeitet wird, zwei zusammenhängende Ereignisse stattfinden. Zum einen wird an der Kathode genügend H₂ frei, um in der Umgebung der Kathode kontinuierlich dreiwertiges Eisen zu zweiwertigen Eisen zu reduzieren und dadurch zu vermeiden, daß das an der Kathode abgelagerte Kupfer angegriffen wird. Das lösliche Eisen ermöglicht eine direkte Gewinnung von reinem Kupfer aus einem Schlamm aus Zementkupfer oder Kupfersulfid-Konzentraten.

Die genaue Funktion des gelösten Eisens ist nicht bekannt. Man nimmt an, daß bei den erfindungsgemäß verwendeten hohen Stromstärken zweiwertiges Eisen zu dreiwertigem Eisen oxidiert, das dann elementares Zementkupfer oxidiert oder ionisiert, wobei das Kupfer, nachdem es in Lösung gegangen ist, wieder durch Elektrolyse zu elementarem Kupfer reduziert wird, das sich an der Kathode niederschlägt. Das Eisen muß in ausreichender Konzentration vorhanden sein, um das Kupfer zu oxidieren sowie einen Vorrat an zweiwertigem Eisen zu bilden, das gleichzeitig an der Anode zu dreiwertigem Eisen oxidiert wird, so daß ein Verfahren kontinuierlich ablaufen kann, indem dreiwertiges Eisen in Lösung bei der Oxidation von Kupfer verbraucht wird, während ionisiertes Kupfer im gleichen Maße, wie zweiwertiges Eisen an der Anode oxidiert wird, reduziert und an der Kathode abgelagert wird.

Nimmt man an, daß die Reaktion wie beschrieben verläuft, so geht das Zementkupfer gemäß der Gleichung

Cu°

2Fe⁺

• Cu^{+ +} +2 Fe⁺

in Lösung, was jedoch in einem praktisch brauchbaren Maße nur dann erfolgt, wenn Spannung und Stromdichte sowie die Konzentration von H₂SO₄ und CuSO₄ ausreichend hoch sind.

Untersuchungen haben gezeigt, daß im Falle von Zementkupfer die Reaktion mit brauchbarer Geschwindigkeit abläuft, wenn die Konzentration an gelöstem Eisen 20 bis 40 g/l beträgt, die Anfangskonzentration von H₂SO₄ 200 bis 240 g/l, die Temperatur der Lösung über 6O⁰C liegt, die Gleichspannung zwischen 2 und 5 V (gemessen zwischen Anode und Kathode) und die Stromdichte über 0,064 A/cm² jedoch unter demjenigen Wert liegt, bei dem der Elektrolyt siedet und/oder spröde Platten gebildet werden, wobei der letztere Wert empirisch bestimmt wird. Der bisher beobachtete obere Grenzwert liegt bei etwa 0,33 A/cm². Damit die Reaktion ordnungsgemäß abläuft, muß der Zementkupfer-Schlamm in dem Elektrolyt heftig umgerührt werden. Ferner sollte die Konzentration an gelöstem Kupfer in dem Elektrolyt im Bereich von 20 bis 40 g/l gehalten werden. Unter 20 g Cu pro 1 bildet sich eine brüchige und/uüer pulverariige Platte; die obere

Grenze ist unwichtig. Diese Konzentration erhält man bequemerweise beim Beginn durch Zugabe von Kupfersulfat; sie baut sich jedoch auch von selbst auf, wenn der Zelle Energie zugeführt wird.

Unbedingt erforderlich ist die Anwesenheit von mindestens 10 g gelöstem Eisen pro Liter. Im Falle von Zementkupfer beträgt der Mindestgehalt etwa 20 g/l. Um die Vorgänge einzuleiten, ist gewöhnlich die Zugabe von Eisen erforderlich. Bequemerweise geschieht dies durch Zugabe von Eisen(III)-sulfat Zweckmäßig ist es auch, am Anfang lösliches Kupfersalz (CUSO4) zuzugeben; ist jedoch Eisen vorhanden, so baut sich, wie erwähnt, die Kupferkonzentration auf und wird dann auf einem gewählten Wert gehalten.

Im Falle von Sulfid-Konzentraten können die speziellen Arbeitsbedingungen von denjenigen Werten, wie sie für Zementkupfer erforderlich sind, abweichen; die grundsätzlichen Erfordernisse von gelöstem Eisen und hohen Stromstärken bleiben jedoch bestehen.

Im Falle von Q12S läuft eine grundsätzliche Reaktion offenbar folgendermaßen ab:

Cu₂S + 2Fe+ + +

CuS + 2 Fe⁺ + +Cu+

10

15

20

wobei das Cu ⁺ + danach reduziert wird und an der Kathode niederschlägt während das zweiwertige Eisen an der Anode wieder oxidiert wird.

CuS ist in dem sauren Elektrolyt nur schwer löslich; unter den Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Erz jedoch verhältnismäßig leicht jo ausgebeutet, was bedeutet, daß ein bestimmter Mechanismus tätig ist, der das Kupfer löst Es hat sich gezeigt, daß die Geschwindigkeit der Kupfergewinnung direkt vom Eisengehalt in dem Elektrolyt abhängt. Man nimmt daher an, daß das Eisen direkt in die Auflösung des Kupfers eingeht oder vielleicht als Katalysator für die rasche Auflösung wirkt.

Der Elektrolyt für Sulfid-Konzentrate enthält während des Verfahrens 10 bis 25 g gelöstes Eisen pro Liter und mindestens 25 g gelöstes Kupfer pro Liter. Die Elektrolyttemperatur liegt über 6O⁰C aber unter dem Siedepunkt der Lösung, die Spannung über 2,5 V. Die Stromdichte beträgt mehr als 0,064 A/cm² Kathodenfläche und reicht bis zu einem Maximum, bei dem brüchige Platten auftreten oder der Elektrolyt siedet.

Der Schlamm wird während des Verfahrens in der Zelle heftig gerührt. Dadurch werden zwischen den Feststoffen und dem Elektrolyt ein maximaler Kontakt gewährleistet, eine unkontrollierte Polarisierung an den Elektroden vermieden und ein Kontakt zwischen dem freigesetzten Wasserstoff und dem dreiwertigen Eisen an der Kathode gesichert, wodurch die Kathode und das abgelagerte Kupfer gegen den Angriff durch das dreiwertige Eisen geschützt sind. Erfolgt das Rühren durch Bewegen der Zielkathode, so wird die Plattenqualität weiter verbessert

Umfangreiche Versuche wurden mit Zementkupfer und Kupferglanz-Konzentraten verschiedener Herkunft durchgeführt.

Die verwendete Ausrüstung umfaßte einen achtecki- e>o gen Behälter, dessen Wand als Anode diente. In dem Behälter war eine hin und her bewegbare Kathode montiert. Die Kathode war mit mehreren herausnehmbaren Platten aus nichtrostendem Stahl versehen, mit denen sich die Kathodenfläche verändern ließ, um eine b5 große Änderung der Stromdichte bei gegebener Energiequelle zu gestatten. An dem Kathodenaufbau

nOntiCrt, viiC ViCn oCinaiTiiTl LfCi ι ιϊΓί- und Herbewegung der Kathode umrührten. Energie wurde aus einer konventionellen Energiequelle mit Zweiweg-Gleichrichter zugeführt Der Zellenbehälter war so aufgebaut, daß er Schlamm mit einer Höhe von etwa 51 cm aufnahm, wobei die Kathoden so angeordnet waren, daß sie bis auf eine maximale Tiefe von etwa 46 cm eintauchten. Jede Kathodenplatte wies daher eine wirksame einseitige Oberfläche von etwa 288 cm² auf. Bei den Versuchsanordnungen bildete sich auf beiden Seiten eine Kupferschicht. Jede Platte hatte somit eine wirksame Gesamtfläche von 576 cm².

Die Zelle wurde manuell gefüllt und entleert. Während des Betriebs wurden nach Belieben zusätzliches kupferhaltiges Material zugeführt und Proben entnommen. Zur abschließenden Analyse des Rückstandes wurde der Behälter vollständig geleert. Sämtliche Tests und Proben wurden nach anerkannten Verfahren durchgeführt

In den Beispielen wird der Säuregehalt des Elektrolyts bei Versuchsbeginn angegeben; er beruht auf den bekannten Materialien, die zur Herstellung der Lösung verwendet werden. Die Säurebedingungen bestehen einfach darin, daß genügend Säure erforderlich ist um die Reaktion mit annehmbarer Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Zu viel Säure verlangsamt die Reaktionsgeschwindigkeit. Die Stromdichte beeinflußt die Säurekonzentraiion. Eine zu geringe Stromdichte verursacht unerwünschte Säurezunahme in dem System, was die Geschwindigkeit der Kupfergewinnung reduziert. Bei zunehmendendem Strom hört die Säurebildung auf oder nimmt sogar ab. Daher sollte der Strom so eingestellt werden, daß die Säure auf dem richtigen Wert gehalten wird, um eine optimale Geschwindigkeit der Kupfergewinnung ohne übermäßige Freisetzung von Gas zu erzielen.

Es wurde eine Reihe von Versuchen mit Zementkupfer durchgeführt um die Wirkung des gelösten Eisens auf den Ablagerungsprozeß zu zeigen. Das Zementkupfer enthielt etwa 90% Kupfer (Trockensubstanz). Beim Start enthielt der Elektrolyt 200 g/l H₂SO₄. Der Eisengehalt des Elektrolyt wurde durch schrittweise Zugabe von Eisen(III)-sulfat erhöht. Der Gehalt an gelöstem Kupfer nahm infolge des Verfahrens mit steigendem Eisengehalt zu.

Ver	Gehalt an	Gelöstes	Span	Strom	Tempe
such	gelöstem	Cu + +	nung	dichte	ratur
Nr.	Eisen g/l	g/l	V	A/cm*	⁰C
1	1,6	10,6	2,8	0,048	43
2	13,1	19,7	3,0	0,060	55
3	13,4	23,6	3,4	0,060	40
4	13,4	23,5	3,4	0,072	52
5	13,8	23,9	3,0	0,048	51
6	25,4	24,4	3,7	0,072	54

Das in den obigen Versuchen an der Kathode in der im folgenden jeweils angegebenen Zeit niedergeschlagene Kupfer hatte folgende Eigenschaften:

Versuch 1: Nach 45 Minuten war nur unbrauchbares Pulver niedergeschlagen;

Versuch 2: nach 60 Minuten waren brüchige Platten gebildet, die gesamte gewonnene Kupfermenge betrug 399 g. Der Energieverbrauch betrug dabei 1,88 kWh/kg gewonnenes

Versuch 3: nach 60 Minuten wurde eine Platte mit verbessertem Aussehen, die aber immer noch etwas brüchig war, abgenommen; das Gesamtgewicht des gewonnenen Kupfers betrug 358,4 g, der Energieverbrauch 2,40 kWh/kg gewonnenes Kupfer;

Versuch 4: nach 60 Minuten wurden glänzende flexible Platten abgenommen; das Gesamtgewicht des gewonnenen Kupfers betrug 479 g, der Energieverbrauch 2,13 kWh/kg gewönnenes Kupfer;

Versuch 5: nach 60 Minuten wurden dichte, glänzende, flexible Platten abgenommen; das Gesamtgewicht des gewonnenen Kupfers betrug 304 g, der Energieverbrauch 2,04 kWh/kg gewonnenes Kupfer;

Versuch 6: nach 60 Minuten hatten sich dichte, glänzende, flexible Platten gebildet; das Gesamtgewicht des gewonnenen Kupfers betrug 407 g, der Energieverbrauch 2,74 kWh/kg gewonnenes Kupfer.

Die Versuche zeigen, daß sich die Fähigkeit des Systems, Kupfer aufzulösen und abzulagern, direkt mit dem Gehalt an gelöstem Eisen ändert, und daß ferner die Qualität der abgelagerten Kupferplatte mit zunehmendem Gehalt an gelöstem Eisen steigt. Die Plattenqualität wird gesteigert durch die Fähigkeit von H2, korrodierendes dreiwertiges Eisen in der Nähe der Kathode zu reduzieren, sowie durch das ständige Vorhandensein von Eisen(III)-Ionen an sonstigen Stellen des Systems, durch die elementares Kupfer in Lösung oxidiert wird.

Mit der gleichen Versuchsausrüstung wurden weitere Durchführungsversuche an verschiedenen Proben von Zementkupfer- und Kupferglanz-Konzentrat vorgenommen. Sämtliche Versuche wurden unter heftigen Rühren durchgeführt, und es wurde stets mit Gleichstrom gearbeitet.

Beispiel I

40

Ein nasses Kupferglanz-Konzentrat mit einem Kupfergehalt von 37,2 Gewichtsprozent (in Form von Cu₂S), das auf eine Korngröße von 325 Mesh (Tyler) gemahlen war, wurde in dem Behälter mit 45 1 eines Elektrolyts gemischt, der anfänglich 100 g/l H₂SO₄,15 g/l dreiwertiges Eisen und 30 g/l Kupfer in Lösung enthielt.

Die mittlere Spannung betrug 3,5 V, und es wurde mit einer gleichmäßigen' Stromdichte von 0,081 A/cm² gearbeitet. Die Temperatur lag ständig bei 61°C Nach zwei Stunden wurde eine 447,5 g schwere Platte aus hochwertigen Kupfer von der Kathode abgestreift. Der Energieverbrauch betrug 3,84 kWh/kg gewonnenes Kupfer. Die Ausgangsmenge betrug 2419 2 und enthielt 900 g Kupfer, wovon 447 g oder etwa 50% an der Kathode gewonnen wurde.

Beispiel II

Es wurde mit den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 gearbeitet, jedoch zusätzlich 2419 g Konzentrat zugeführt, das System mit durchschnittlich 3,6 V und einer gleichmäßigen Stromdichte von 0,080 A/cm² vier Stunden lang betrieben. Die Temperatur lag ständig bei etwa 6I⁰C. Nach vier Stunden wurden die Platten wieder abgestreift. Sie waren von hoher Qualität und _b-, hatten ein Gewicht von 919 g. Nach vier Stunden enthielt ferner der Elektrolyt 33,0 g Kupfer und 13,8 g zweiwertiges Eisen in Lösung. Zu Beginn dieses Versuchs enthielt das System etwa 1353 g Kupfer als G12S, und davon wurden 919 g oder 68% an der Kathode bei einem Energieverbrauch von 3,80 kWh/kg Kupfer gewonnen.

Beispiel III

Eine Probe von 1880 g nassem Kupferglanz, der etwa 46,8% Kupfer als G12S enthielt und auf eine Korngröße von 200 Mesh (Tyler) gemahlen war, wurde mit 44 1 eines Elektrolyts gemischt, der 200 g/l H₂SO₄, 27,4 g/l gelöstes Eisen und 39,3 g/l gelöstes Kupfer enthielt Das System wurde 4V₂ Stunden lang betrieben, wobei die Spannung zwischen 3,9 V während der ersten vier Stunden auf 335 V während der letzten Stunde geändert wurde. Die Stromdichte betrug konstant 0,072 A/cm²; die Temperatur lag im Bereich von 47 bis 64" C

Am Ende des Versuchs enthielt der Elektrolyt noch 32,7 g/l Kupfer im Vergleich zu 39, g/l beim Beginn. Das Gewicht des an der Kathode gewonnenen Kupfers betrug 1179 g. Davon waren 291 g aus dem Elektrolyt entnommen, während der Rest aus dem Konzentrat gewonnen war. Vernachlässigt man experimentelle Fehler, so war die Gewinnung im wesentlichen 100%ig.

Die folgenden Versuche wurden in einer kleineren Zelle als die anderen Versuche ausgeführt. Die Zelle hatte im wesentlichen den gleichen Aufbau, war jedoch flacher und wies eine kleinere Kathodenfläche auf.

Beispiel IV

Eine 1691 g schwere Probe aus nassem Zementkupfer mit einem Kupfergehalt von etwa 47,9% wurde mit 27 1 eines Elektrolyten gemischt, der 200 g/l H₂SO₄, 30 g/l gelöstes dreiwertiges Eisen und 30 g/l gelöstes Kupfer enthielt. Das System wurde insgesamt vier Stunden lang betrieben. In Abständen von etwa einer halben Stunde wurden weitere Mengen an Zementkupfer, insgesamt 3182 g, hinzugefügt. Das angesammelte Gesamtgewicht an in der Zelle verarbeitetem nassem Gesamtkupfer betrug also 4873 g mit einem Gehalt von 2335 g Kupfer. Die Spannung reichte von einem hohen Wert von 4,9 V bis zu einem niedrigen Wert von 3,7 V, und die Stromdichte an der Kathode schwankte zwischen einem hohen Wert von 0,270 A/cm² und einem niedrigen Wert von 0,162 A/cm². Diese Werte sind in Tabelle A zusammengestellt.

Tabelle A

Zeit Span- Gesamt- Strom- Tempe-

nung Stromstärke dichte ratur

h VA A/cm^{2 0}C

0 (Start)	4,3	320
1	3,9	320
IV₂	3,9	320
2	3,8	320
2»)	4,9	430
2V2	4,2	430
3	3,7	430
3·)	4,5	535
3V₂	4,2	535

C.162	59
0,162	69
0,162	70
0,162	71
0,255	71
0,215	76
0,215	78
0,270	78
0,270	82

*) Die Stromumschaltung erfolgte in diesem Zeitpunkt.

Proben der Kupfei ablagerung wurden von einer Kathodenplattc nach zwei Stunden (47,6 g) sowie von der gleichen Kathodenplaite nach drei Stunden (57.5 g abgenommen. Am hnde des Versuchs wurden sämtliche

Kathodenplatten abgestreift, die sich ergebenden Folien gewogen und mit den während des Versuchs abgenommenen Produkten verglichen. Insgesamt wurden an der Kathode 2150 g Kupfer gewonnen. Sämtliche Platten waren von hoher Qualität, dicht und flexibel. Am Schluß enthielt der Elektrolyt 40,4 g/l zweiwertiges Eisen und 40,7 g/l Kupfer. Sowohl die 2150 g an abgelagertem Kupfer als auch die 288 g an Zunahme des Gehalts an gelöstem Kupfer in dem Elektrolyt während des Versuchs waren aus den Zementkupfer-Feststoffen entnommen worden. Auf der Grundlage des Gewichts an Kupfer, das an der Kathode gewonnen wurde, betrug dei Gewinnung etwa 92%; betrachtet man das zusätzliche Kupfer in der Lösung als effektiv gewonnen und berücksichtigt man experimentelle Fehler, so lag die Gewinnung bei 100%.

Beispiel V

Eine 1480 g schwere Probe von nassem Kupferglanz-Konzentrat mit einem Kupfergehalt von 38,7% (573 g) und einer Korngröße von 325 Mesh (Tyler) wurde mit 27 1 eines Elektrolyten gemischt, der anfänglich 100 g/I H2SO4, 30 g/l Kupfer und 30 g/l Eisen in Form von Eisen(III)-sulfat enthielt. Der Versuch wurde insgesamt

Tabelle B

sechs Stunden lang durchgeführt. Während des Versuchs wurden schrittweise zusätzliche Mengen von Konzentrat, die weitere 2074 g Kupfer enthielten, zugegeben. Somit wurde eine Gesamtmenge von 2674 g Kupfer als Sulfid verarbeitet. Die Spannung reichte von einem hohen Wert von 5,2 V bis zu einem niedrigen Wert von 4,2 V. Die Stromdichte an der Kathode betrug während der ersten Stunden 0,162 A/cm² und während der restlichen Dauer des Versuchs 0,215 A/cm². Die Temperatur begann bei 6O⁰C und stieg während der letzten drei Stunden auf 79°C. Insgesamt wurden 2645 g Kupfer an der Kathode gwonnen, während der Elektrolyt einen Verlust von 10 g Kupfer aufwies. Somit wurden 2635 g Kupfer aus dem Konzentrat gewonnen. Dies stellt eine Gewinnung von 99,55% des verarbeiteten Konzentrats dar. Der gesamte Energieverbrauch betrug 11,249 kWh und 2470 Ah, was einen Energieverbrauch von 4,25 kWh/kg kathodisches Kupfer entspricht. Die Stromausbeute betrug 90,4%, berechnet auf der Grundalge, daß bei einer 100%igen Ausbeute 1 Ah eine Menge von 1,185 g Kupfer ergibt.

Aus dem Elektrolyt wurde in Abständen von einer Stunde Proben entnommen und hinsichtlich ihres Kupfer- und Eisengehalts analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle B zusammengefaßt.

Verstrichene Zeit

Kupfer Eisen*)

g/l

g/l Stromdichte
an der
Kathode

Gleichspannung

0 (Start)

1")

30 39,8 39,8 39,8

37,4

35,7 36,5 30,2

30*) 25,1 25,1 28,1 29,9

30,5 32,4 30,1

0,162	4,9
0,162	4,4
0,215	4,4
0,215	5,2
0,215	5,0
0,215	4.3
0,215	4,2
0,215	4,2

Beim Start war das Eisen dreiwertig. Zu allen anderen Zeitpunkten stehen die Werte für zweiwertiges Eisen.

**) Die Stromstärke wurde am Ende der ersten Stunde erhöht

***) Am Ende von drei Stunden wurden 500 ml H2SO4 zugegeben. (Während der gesamten Arbeit wurde eine Säure von 60° gemäß der Baume-Skala verwendet)

Gemäß visueller Prüfung war das Produkt an der Kathode von hoher Qualität.

Mit der gleichen Einrichtung wurden viele weitere Versuche an Zementkupfer und Kupferglanz-Konzentraten verschiedener Herkunft durchgeführt. Die Arbeitsbedingungen lagen innerhalb der in den obigen Beispielen und in der generellen Beschreibung angegebenen Grenzen. In allen Fällen war es möglich, eine gute Kupferablagerung zu erzielen, wenn der Gehalt an in dem Elektrolyt gelöstem Eisen und die Stromdichte in den angegebenen Bereichen lagen.

Aus Kostengründen wurde nur ein Teil des Kupferproduktes der labormäßigen Untersuchung auf Reinheit unterworfen. Dagegen wurde das Kupfer analysiert, das in zwei weiteren Durchgängen gemäß der Erfindung erzeugt wurde. Dabei wurde ein Durchgang mit Anaconda-Zementkupfer mit einem Kupfergehalt von etwa 85% (Trockensubstanz) durchgeführt, wobei für die sich ergebende Ablagerung formell ein Wert von 99,9965% Kupfer analysiert wurde. Ein weiterer Durchgang wurde mit einem Kupferglanz-Konzentrat mit einem Gehalt von nur 26,4% Kupfer durchgeführt Für die sich ergebende Ablagerung wurde formell ein Wert von 99,9942% Kupfer analysiert. Dies stellt eine bemerkenswerte Reinheit dar und zeigt deutlich die Fähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens, hochqualitatives Kupfer direkt aus bisher schwierig zu behandelnden Materialien zu gewinnen.

Tatsächlich durchgeführte Versuche sind zwar nur mit Zementkupfer und Kupferglanz-Sulfiden wiedergegeben worden; offensichtlich läßt sich das Verfahren jedoch auf alle beliebigen kupferhaltigen Sulfid-Konzentrate anwenden.

Im vorliegenden Zusammenhang ist mit Zementkupfer jenes feinverteilte Kupfer gemeint das in bekannter Weise dadurch gebildet wird, daß Kupferlösungen auf

Stahl einwirken, wobei das Kupfer das Eisen ersetzt und gewonnen wird.

Zu kupferhaltigen Sulfiden, die der Verarbeitung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zugänglich sind, gehören die gewöhnlich natürlich vorkommenden Erze oder Konzentrate davon wie etwa Bornit (Cu^FeSa), Kupferglanz (CU2S), Kupferkies (CuFeS2) und Covellin (CuS). Praktische Versuche wurden ferner an Kupfer-

grün (CuSiCh · 2 H2O) unter den für Sulfide angegebenen Bedingungen durchgeführt; dieses Material verhielt sich ähnlich wie Kupferglanz-Konzentrat und ergab hochqualitatives Kupfer.

Ein wichtiges Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Tatsache, daß es ohne unerwünschtes Freisetzen von Gasen wie O2, H2, HjS oder dergleichen aus der Zelle arbeitet.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Kupfer aus Feststoffen, die feinverteiltes Kupfer enthalten, wie Zementkupfer und/oder Kupfersulfide, wobei ein H₂SO₄-Elektrolyt mit den kupferhaltigen Feststoffen und mindestens 10 g/l gelöstem Eisen in einer Elektrolysezelle mit einer Kathode und einer Anode kontinuierlich gerührt wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Elektrolyt zwischen der Kathode und der Anode kontinuierlich ein Gleichstrom mit einer Stromdichte über 0,064 A/cm² Kathodenfläche bei einer Gleichspannung zwischen der Anode und Kathode von 2 bis 5 V geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Elektrolyt eine Konzentration des gelösten Kupfers von wenigstens 20 g/l aufrechterhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zementkupfer als Feststoff ein Eisengehalt im Elektrolyten zwischen 20 und 40 g/l eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisengehalt des Elektrolyten, wenn das Kupfer als Cu₂S vorliegt, zwischen 10 und 35 g/l eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der jo Schwefelsäuregehalt des Elektrolyten durch Verminderung der Stromdichte erhöht und durch Erhöhen der Stromdichte vermindert wird.