DE2540100C2 - Verwendung einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Ausfällen von Zementkupfer aus einer mit Eisenstücken versetzten Kupferlösung - Google Patents
Verwendung einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Ausfällen von Zementkupfer aus einer mit Eisenstücken versetzten KupferlösungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Ausfällen von Zementkupfer
aus einer mit Eisenstücken versetzten Kupferlösung, bestehend aus einem schwingfähig gelagerten Behälter,
der mit einem Schwingantrieb versehen ist und an einem Ende mindestens eine Aufgabeöffnung für die Zuführung
von Kupferlösung und Eisenstücken, sowie am anderen Ende eine Austragsöffnung für die entkupferte
Lösung und das ausgefällte Kupfer aufweist, wobei an der zusätzlichen Austragsöffnung für das Zementkupfer
nach unten ein rohrförmiger Sammelraum angeschlossen ist, der mit einem Schließorgan versehen ist
und in einen Zementkupfer-Sammelbehälter einmündet, und wobei in den Behälter vor der Austragsöffnung
ein die Eisenstücke zurückhaltender Rost vorgesehen ist nach Patent 24 57 660.
Die Fällung von Metall aus einer Metall-Lösung in Gegenwart eines metallenen Fällmittels erfolgt aufgrund
der Potentialdifferenz zwischen dem Metall und dem Fällmittel. Bei solchen Zementations- oder Fällungsprozessen
treten Schwierigkeiten dadurch auf, daß das ausgefällte Metall, das sogenannte Zementmetall,
die Oberflächen der als Fällmittel eingesetzten unedleren Metalle überzieht und damit die elektrochemische
Reaktion, das heißt, den Ionenaustausch behindert oder sogar zum Stillstand kommen läßt Andere Hindernisse
für den Reaktionsablauf ergeben sich dadurch, daß auf der Oberfläche des metallischen Fällmittels eine Oxidschicht
gebildet wird oder daß ein Überzug aus feinen Gasbläschen — herrührend aus elektrolytischen Vorgängen
— entsteht
Mit der Vorrichtung nach dem Hauptpatent werden diese Schwierigkeiten beim Ausfällen Von Zementküpfer
aus einer mit Eisenstücken versetzten Kupferlösung in einem schwingfähig gelagerten Behälter, der mit
einem Schwingantrieb versehen ist, vermieden.
Aufgabe der vorliegenden Zusatzanmeldung ist es, eine Weiterbildung des Gegenstandes der Hauptanmeldung
durch Erweiterung des Anwendungsgebietes vorzusehen
Dies wird erreicht durch Verwendung einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung nach Patent
24 57 660 zur Zementation von anderen Metallen als Kupfer aus Lösungen, die bei naßmetallurgischen Verfahren
anfallen, insbesondere zur Zementation von Verunreinigungen aus Zinksulfat-Laugungslösungen mit
Zinkstücken sowie zur Zementation von Silber oder
ίο Gold aus Laugungslösungen der Zyanid-Laugerei mit
Zinkstücken.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines repräsentativen
Anwendungsbeispieles näher erläutert
Es war bisher in der Zinknaßmetallurgie üblich, daß man die anfallenden Neutrallaugen von darin gelösten Fremdmetallen zum Beispiel Cu, Cd, Co oder Ni dadurch befreit, daß man der Lauge in Rührwerken metallisches Zinkpulver zufügt und so die genannten Verunreinigungen ausfällt
Es war bisher in der Zinknaßmetallurgie üblich, daß man die anfallenden Neutrallaugen von darin gelösten Fremdmetallen zum Beispiel Cu, Cd, Co oder Ni dadurch befreit, daß man der Lauge in Rührwerken metallisches Zinkpulver zufügt und so die genannten Verunreinigungen ausfällt
Das bekannte Verfahren hat aber unter anderem den Nachteil, daß man zunächst beispielsweise durch Versprühen
von metallischem Zink das Fällpulver herstellen muß. Außerdem verläuft die Reaktion zwischen dem
Fällpulver und der Lauge extrem langsam, mit einer Reaktionsdauer bis zu vielen Stunden, insbesondere aus
dem Grunde, weil sich auf den Zinkteilchen eine immunisierende Schicht aus Zinkoxid bildet, welche den Fortschritt
der Reaktion entscheidend hemmt
Mit der Erfindung wird durch Verwendung der Vorrichtung nach dem Hauptpatent erreicht, daß anstelle von Zinkpulver das Zink in Form von Stücken, beispielsweise als Granulat 2—10 mm der Lauge zugesetzt werden kann, und daß der Fällungsprozeß infolge intensiver Rüttelbewegungen viel rascher und effektiver verläuft.
Mit der Erfindung wird durch Verwendung der Vorrichtung nach dem Hauptpatent erreicht, daß anstelle von Zinkpulver das Zink in Form von Stücken, beispielsweise als Granulat 2—10 mm der Lauge zugesetzt werden kann, und daß der Fällungsprozeß infolge intensiver Rüttelbewegungen viel rascher und effektiver verläuft.
Die intensive Rüttelbeweung des Fällungsreaktors mit den Metallstücken verursacht zudem in der Laugenflüssigkeit
Turbulenzen. Dadurch wird eine innige Durchmischung der festen und flüssigen Phase in der
Grenzschicht bewirkt Hierdurch bleibt die Ionen-Konzentration im Bereich der Oberfläche des Fällmittels erheblich
größer als bei der herkömmlichen Fällmethode. Als Folge davon wird der Stoffübergang beschleunigt
Auch wird das vom Reaktionsablauf freigesetzte Wasserstoffgas in der Lauge feinblasig emulgiert, und kann
daher eine gesteigerte Wirkung als Reduktionsmittel ausüben.
Mit der Erfindung ergibt sich beispielsweise bei der Zink-Naßmetallurgie ein die Wirtschaftlichkeit verbessernder
Effekt dadurch, daß als Fällmittel billige Abfall- und Zwischenprodukte von Zink, zum Beispiel aus dem
Verhüttungsprozeß stammende Krätzen, Schlacken etc. Verwendung finden können.
Unter anderem fallen beim Schmelzen und Vergießen der in der Elektrolyse gewonnenen Zinkkathoden Krätzen
an, welche nur teilweise aus metallischem Zink bestehen. Solche Krätzen mußten bisher durch Ausseigern
des Zinks aufgearbeitet werden, wobei die Seigerrückstände der Zinklaugerei zurückgeführt und dort in
Lösung gebracht wurden. Mit der Erfindung werden diese kostenträchtigen Prozeßschritte vermieden, da
die Zink-Verhüttungsrückstände unmittelbar als Fällmittel bei der Zinklaugenreinigung Verwendung finden.
Dies führt im Endeffekt zu einer erheblichen Verkürzung des Prozeßablauf und darüber hinaus zu einer besseren
Ausnutzung der eingesetzten metallischen Stoffe, deren Verbrauch annähernd bis zum stöchiometrischen
10
Wert reduziert wird, wogegen dieser Verbrauch in der konventionellen Fälltrommel bis zu 500% der stöchiometrischen
Menge betragen kann.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Anwendungsbeispieles im Vergleich zu einem Verfahren
nach dem Stand der Technik näher erläutert, wobei dem Beispiel einer Zementation nach dem Stand der Technik
ein Beispiel des Fällungsprozesses nach der Erfindung gegenübergestellt ist.
Beispiel einer Fällung nach dem Stand der Technik
Bei der Neutrallaugung von Zink fällt eine Lauge an, welche außer gelösten Zinkoxyden unterschiedliche
Mengen an Cu; Ni; Co, Cd etc. aufweist Diese Verunreinigungen müssen aus der Lauge ausgefällt werden, da
bereits geringe Gehalte davon sich auf die Elektrolyse des Zinks nachteilig auswirken.
Die Fällung dieser metallischen Verunreinigung geschah bisher beim Stand der Technik mit Zn-Staub als
Zementationsmitte]. Dabei wird die Zementation zweckmäßig in Stufen durchgeführt, so daß die entstehenden
Fraktionen der Zementate entsprechend weiterverarbeitet werden können. Die Zementation erfolgt
diskontinuierlich in einem Rührkessel, wobei der Zn-Staub chargenweise zugegeben wird. Die eingebrachte
Lauge enthält: 150 g/l Zb; 500 mg/1 Cu; 400 mg/1 Cd; 20 mg/1 Ni; 20 mg/I Co.
Die Lauge wird in der ersten Stufe bei 95° C unter Zugabe von Zn-Staub, CuSO4 und Arsentrioxyd dem Fällungsprozeß
unterzogen, wobei Cu, Co, Ni, As zementieren, während Cd in Lösung bleibt. Die Verweilzeiten für beide Zementationsstufen betra-
20
25
30 gen ca. 260 Minuten. Der Verbrauch an Zn-Staub beträgt
530% der stöchiometrischen, theoretischen Zn-Menge.
Ergebnis
In der gereinigten Neutrallauge finden sich folgende Restgehalte an Verunreinigungen: Cu 0,1 mg/1, Co
0,2 mg/1, Ni 0,05 mg/I, Cd 0,2 mg/1.
Beispiel einer Zementation nach der Erfindung
In einem Versuchsreaktor, der als Satellit versuchshalber an eine Schwingmühle angebaut ist, wird die Zementation
von Kupfer mit Zinkgranulat aus einer Zinkneutrallauge durchgeführt Drehzahl und Amplitude
der Scbwingmühle sind veränderlich einstellbar: Als Reaktor dient ein beheizbarer, mit der Schwingmühle
verbundener Satellit mit einem Füllvolumen von 8,5 dm3. Die Füllung an Zementationsmittel beträgt
65% des Reaktorvolumens = 5,5 dm3 die Laugenmenge beträgt 35% des Reaktorvolumens = 3 dm3.
Der Gehalt an gelöstem Kupfer beträgt zu Beginn der Reaktion bei 150 g/l Zink ca. 500 mg/1 Cu.
Behandlungstemperatur 95° C. Ph-Wert der Lauge 4. Das Zinkgranulat als Fällungsmittel liegt im Kornspektrum 3/io mm. Die Erregung wird mit einer Amplitude von 10 mm bei 12,5 Hz durchgeführt
Bereits nach 29 Sekunden Zementationszeit wird ein Endkupfergehalt von kleiner 0,1 mg/1 Cu analysiert
Ergebnis
Behandlungstemperatur 95° C. Ph-Wert der Lauge 4. Das Zinkgranulat als Fällungsmittel liegt im Kornspektrum 3/io mm. Die Erregung wird mit einer Amplitude von 10 mm bei 12,5 Hz durchgeführt
Bereits nach 29 Sekunden Zementationszeit wird ein Endkupfergehalt von kleiner 0,1 mg/1 Cu analysiert
Ergebnis
In einem Bruchteil an Verweilzeit (538 :1) wird eine
Endlauge gewonnen, deren Restgehalte an Verunreinigungen geringer sind als bei der Zinkneutrallaugenreinigung
nach dem Stand der Technik.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verwendung einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Ausfällen von Zementkupfer aus einer mit Eisenstücken versetzten Kupferlösung, bestehend aus einem schwingfähig gelagerten Behälter, der mit einem Schwingantrieb versehen ist und an einem Ende mindestens eine Aufgabeöffnung für die Zuführung von Kupferlösung und Eisenstücken sowie am anderen Ende eine Austragsöffnung für die entkupferte Lösung und das ausgefällte Kupfer aufweist, wobei an der Austragsöffnung für das Zementkupfer nach unten ein rohrförmiger Sammelraum angeschlossen ist, der mit einem Schließorgan versehen ist und in einen Zementkupfersammelbehälter einmündet und wobei in dem Behälter vor der Austragsöffnung ein die Eisenstücke zurückhaltender Rost vorgesehen ist, nach Patent 24 57 660, zur Zementation von anderen Metallen als Kupfer aus Lösungen, die bei naßmetailurgischen Verfahren anfallen, insbesondere zur Zementation von Verunreinigungen aus Zinksulfat-Laugungslösungen mit Zinkstücken sowie zur Zementation von Silber oder Gold aus Laugungslösungen der Zyanid-Laugerei mit Zinkstücken.
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