DE245198C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

■- M 245198 -KLASSE 40«. GRUPPE

und Fällungsarbeiten.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 23. März 1911 ab.

Die Verarbeitung weniger reichhaltiger kupferführender sulfidischer Nickelerze nach den bisher bekannten Verfahren ist bei bestimmten Grenzen nicht mehr lohnend. So gelten beispielsweise Erze mit weniger als 2 Prozent Nickel nach Ansicht mehrerer Metallurgen als nicht mehr wirtschaftlich schmelzwürdig.

Das Problem der nutzbringenden Verarbeitung solcher Erze ist bei der wachsenden

ίο Nachfrage für Nickelmetall schon mehrfach Gegenstand von Versuchen gewesen, welche zum Teil auch unter gewissen Voraussetzungen mit Erfolg durchführbar waren. So hätte sich für kobaltführende Nickel-Kupfererze das Verfahren von Borchers und Warlimont (Patent 200467 vom 18. Mai 1907) anwenden lassen, wenn nicht die Kobaltpreise inzwischen auf etwa den dritten Teil ihrer bisherigen Höhe gefallen wären. Die Nickel-Kupferscheidung allein war, wo weniger reichhaltige Erze in Frage kamen, nicht vollkommen genug; denn beim sulfatisierenden Rösten des rohen Erzes, wie es dieses Verfahren vorschrieb, wurde entweder das Kupfer nicht vollständig aufgeschlossen, oder es wurde zuviel Nickel mit aufgeschlossen. Mit anderen Worten, der Grundgedanke des Patentes 200467 ließ sich praktisch nicht unter allen Umständen mit Sicherheit verwirklichen.

Dieser Grundgedanke: Ausziehen des Kupfers (eventuell auch des Kobalts) durch sulfatisierendes Rösten und Laugen vor dem zunächst im Erz bleibenden Nickel mußte aufgegeben werden.

Es ist den Erfindern nun gelungen, die Nickel-Kupferscheidung und die Gesamtmetallausbeute auf eine praktisch vollkommene Stufe zu bringen, indem sie im Gegensatz zu dem aufgegebenen Verfahren Nickel und Kupfer gemeinschaftlich als Stein erschmolzen, beide Metalle wiederum gemeinschaftlich bei einer gegenüber der früheren Arbeitsweise höheren Temperatur in Sulfate überführten, dann als solche gemeinschaftlich auslaugten und erst aus dieser Lösung scharf getrennt voneinander ausfällten. Die Unvollkommenheit des Ausbringens von Nickel und Kupfer durch sulfatisierendes Rösten führt bei dieser Arbeitsweise dadurch zu keinerlei Metallverlusten im Endergebnis, weil die Laugereirückstände als wertvoller, die Steinkonzentration und die Schmelzbarkeit der Schlacke begünstigender Zuschlag beim Erzschmelzen verwendbar sind. Das Verfahren setzt sich aus folgenden Einzelarbeiten zusammen:

i. Je nach der Beschaffenheit der Gangart wird das Erz am zweckmäßigsten in einem elektrischen Ofen mit oder ohne Zuschläge so verschmolzen, daß ein nahezu alles Nickel und Kupfer und einen großen Teil Eisen und Schwefel enthaltender Rohstein und eine saure Schlacke entsteht, welch letztere abgesetzt oder

auf Baustein und andere Schlackenfabrikate verarbeitet werden kann.

2. Der Rohstem wird sulfatisierend so geröstet, daß nicht nur das Kupfer, sondern auch das Nickel zum größeren Teil in Sulfate übergehen, das Eisen aber in Oxyd übergeführt wird. Man erreicht dies durch Aufrechterhai tung einer in der Nähe von 6oo° C. liegenden Rösttemperatur.

ίο 3. Durch Laugerei mit saurem Wasser, erhältlich aus Rieseltürmen, durch welche die Abgase der Röstofen einer Wasserberieselung entgegengeleitet werden, führt man nun die bei 2. entstandenen Kupfer- und Nickelsulfate in eine wäßrige Lösung über.

4. Der ausgelaugte Rückstand, welcher vorwiegend aus Eisenoxyd besteht, aber noch unaufgeschlossene Kupfer- und. Nickelverbindungen enthält, wird beim Erzschmelzen (1) zugeschlagen. Dadurch wird das nicht aufgeschlossene Kupfer und Nickel wieder dem Rohstein zugeführt, während das Eisenoxyd durch Oxydation von Eisensulfid:

3Fe₂O₃+FeS = ₇FeO + SO₂

tax Verschlackung von mehr Eisen und dadurch zum Ausbringen eines kupfer- und nickelreicheren Steines beiträgt.

5. Aus der nach 2. erhaltenen Lauge wird durch Schwefelcalcium oder besser durch Schwefelnatrium zuerst das Kupfer als Sulfid, dann das Nickel als Sulfur gefällt.

6. Die so erhaltenen Sulfide werden, jedes für sich natürlich, nach dem Filtrieren und Trocknen mit Kalkstein und Kohle, am zweckmäßigsten wieder im elektrischen Ofen, auf Kupfer und Nickel verschmolzen, wobei als Schlacke Schwefelcalcium entsteht.

7. Da sich Schwefelcalcium zur Fällung der Kupfer- und Nickelsulfatlaugen nicht gut eignet, weil mit den Kupfer- und Nickelsulfiden zuviel Gips mit niederfällt, so setzt man das bei 6. erhaltene Schwefelcalcium mit geeigneten Natriumverbindungen, z. B. Natriumsulfat, in wäßrigen Lösungen nötigenfalls unter Druck um und benutzt die dabei entstehende Natriumsulfidlösung als Fällungsmittel bei 5. Hierbei entsteht dann Natriumsulfatlösung, welche wieder mit Schwefelcalcium zu Natriumsulfidlösung regeneriert werden kann. Die Erfinder stellen der besseren Übersichtlichkeit wegen die Einzelarbeiten des Verfahrens noch in Stammbaumform zusammen (s. S. 3).

Die Erfinder sind sich wohl bewußt, daß keine der Einzelarbeiten, aus denen sich ihr Verfahren zusammensetzt, für sich betrachtet, etwas Neues bietet: Das Verschmelzen eines sulfidischen Erzes auf Stein, das sulfatisierende Rösten von Erz oder Stein, die Laugerei von Röstprodukten, die Fällung von Einzelbestandteilen aus Lösungen, das elektrische Verschmelzen von Nickelsulfid mit Kalk und Kohle auf Nickelmetall, jede dieser Arbeiten für sich ist wohl jedem Elektrometallurgen bekannt. Ebenso ist der Ersatz des Schwefelcalciums durch Schwefelnatrium in dem Fall, daß das Niederschlagen von Gips vermieden werden soll, an sich nicht neu. Nicht bekannt aber war es bisher, daß selbst aus armen kupferhaltigen Nickelerzen beide Metalle durch Verschmelzen der Erze auf einen armen Nickel-Kupfer-Rohstein, durch sulfatisierendes Rösten des Steines, durch Laugerei des Röstgutes, durch partielle Fällung mittels löslicher Sulfide und durch getrenntes Verschmelzen dieser Sulfide trotz aller dem sulfatisierenden Rösten und Laugen anhaftenden Unvollkommenheiten praktisch vollständig ausgebracht werden können, wenn man bei dieser Arbeitskombination noch berücksichtigt, die Laugereirückstände als Zuschläge bei der ersten Arbeit, dem Verschmelzen der Erze auf den Nickel-Kupfer-Rohstein, zu verwenden. Dazu seien noch folgende Erklärungen" gestattet:

Es ist bekannt, daß bei keinem Rost- und Laugereiverfahren in einer Operation eine befriedigende Metallausbeute erzielt wird. Auch die Erfinder erzielen aus dem Rohstein nur 80 bis 90 Prozent des in dem Stein vorhandenen Cu + Ni als Sulfat. Die übrigen 20 bis 10 Prozent bleiben in dem Rückstand. Nun könnte man ja den Laugereirückstand einer Nachröstung unterwerfen und nochmals laugen, wie dies in Mansfeld beim Ziervogel-Verfahren geschieht, um die letzten Reste Silber herauszuholen. Das bedeutet aber eine erhebliche Verteuerung des Betriebes. Dagegen wurde durch den Gedanken, den Röstrückstand als Zuschlag beim Erzschmelzen zu verwenden, eine wesentliche Verringerung der Betriebskosten herbeigeführt, und das erklärt sich aus folgendem:

1. Das Fe₂ O₃ des Röstrückstandes oxydiert Sulfide des Erzes

3Fe₂O₃ + FeS- 7FeO + SO₂.

2. Die nächste Folge dieser Reaktion ist eine Verschlackung größerer Mengen Eisen, also das Ausbringen eines an Nickel und Kupfer reicheren Rohsteines.

3. Das Mitverschmelzen des Laugereirückstandes führt wärmeerzeugende Reaktionen in den Schmelzprozeß ein. Vgl. Formel unter 1, wozu noch der Neuträlisationsvorgang

FeO + SiO₂ = FeSiO₃

bei der Verschlackung des Fe O mit der Kieselsäure der diese Nickelerze führenden sauren Gangart kommt. Dies wird bestätigt durch die Tatsache, daß bei den von den Erfindern durchgeführten Schmelzversuchen bei gleichen

Betriebsübersicht.

Erz,

mit Kalkstein oder
- Laugereirückstand
im elektrischen Ofen
verschmolzen

T

Rohstein

Sulfatisierendes Rösten
Laugen

«- Laugereirückstand, bestehend aus Eisenoxyd und unzersetztem Nickel- und Kupfersulfid

Lösung,

enthaltend den größten Teil des

Nickels und Kupfers in Form

von Sulfaten.

i. Fällung mit

Schwefelnatrium

Lösung,

enthaltend Natriumsulfat und Nickelsulfat

2. Fällung mit >- Schwefelnatrium Schwefelkupfer,

mit Kalkstein und Kohle

verschmolzen

T

Schwefelcalcium

Lösung,
enthaltend

Natriumsulfat Schwefelnickel,
mit Kalkstein und
Kohle verschmolzen

Schwefelcalcium

durch Umsetzen in der Natriumsulfatlösung entsteht

-I Schwefelnatriumlösung Endprodukte

Schlacke auf Bausteine zu verarbeiten

Kupfer

Nickel

Gips (Abfall)

Mengen Erz weniger Kraft verbraucht wurde, wenn dem Erz noch Laugereirückstand zugeschlagen war, als wenn das Erz allein verschmolzen wurde.

4. Die Schlacke wird durch den kostenlos verfügbaren Zuschlag leichtflüssiger. 5. Alles, was der Laugereirückstand noch an nicht ausgelaugtem Kupfer und Nickel enthält, geht nun in den Rohstein über, also auch noch zur Anreicherung dieses Steines beitragend. Bei den Schmelzversuchen wurden sehr reine Schlacken meist mit weniger als 0,1 Prozent Ni -f- Cu erschmolzen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Verarbeitung eisen- und kupferhaltiger sulfidischer Nickelerze oder Hüttenprodukte durch eine Vereinigung von Schmelz-, Rost-, Laugerei- und Fällungsarbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß man einen kupfer- und nickelarmen, eisen- und schwefelreichen Rohstein erschmilzt, diesen bei einer in der Nähe von 6oo° C. liegenden Temperatur oxydierend röstet, zwecks Sulfatisierung von Kupfer und Nickel, die Sulfate beider Metalle durch saure Wasser

   auslaugt, die Laugereirückstände beim Verschmelzen der Erze wieder zuschlägt, die Lösung der Sulfate mit Erdalkali- oder besser mit Alkalisulfiden nacheinander getrennt fällt, die filtrierten und getrockneten Sulfide, ein jedes für sich, mit Kalkstein und Kohle auf Kupier bzw. Nickel und eine aus Schwefelcalcium bestehende Schlacke verschmilzt und letztere entweder direkt als Fällungsmittel für die eben erwähnten Kupfer-Nickelsulfatlösungen verwendet oder das hierzu als Fällungsmittel besser geeignete Schwefelhatrium durch Umsetzung dieser Schwefelcalciumschlacke mit Natriumverbindungen, beispielsweise Natriumsulfat, herstellt.