DE259381C

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Publication number: DE259381C
Application number: DENDAT259381D
Authority: DE
Publication date: 1900-01-01

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Nachstehend beschriebenes Verfahren bezweckt in erster Linie die Ermöglichung der technischen Benutzbarkeit eines bereits bekannten Verfahrens, wonach aus Kupfererzen, die das Kupfer nicht an Schwefel, sondern an Sauerstoff gebunden enthalten, besonders solchen, in denen es als Carbonat vorhanden ist, das Kupfer durch Extraktion mit Lösungen von Ammoncarbonat extrahiert werden

ίο kann.

Dieses Verfahren ist von großer wirtschaftlicher Bedeutung für die Nutzbarmachung vorhandener bedeutender Lagerstätten oxydischer Kupfererze von geringem Kupfergehalt und gleichzeitigem Gehalt an Erdalkalicarbonaten, da durch letztere die gewöhnliche Art der Laugung mit sauren Laugen sich unwirtschaftlich gestaltet, während andererseits wegen des großen Gehaltes an Gangart bei der Verhüttung nach dem gewöhnlichen trocknen Verfahren überhaupt jede Rentabilität ausgeschlossen ist. Auch die mechanische Aufbereitung führt weder vor noch nach dem Glühen (oxydierend oder reduzierend) zu brauchbaren Ergebnissen.

Wie angedeutet, ist es bereits bekannt, daß man aus solchen Erzen mittels kohlensauren Ammons das Kupfer extrahieren kann. Wenn trotzdem dies Verfahren sich in der Praxis bisher nicht eingebürgert hat, so lag das teilweise an der angewandten primitiven Apparatur, die zur Anwendung kam und bei der von dem relativ teuren Ammoniak bei der Auslaugung bereits zu viel verloren ging. Neben diesem wegen der Anwendbarkeit von Eisen als Koustruktionsmaterial für die Apparate bei ammoniakalischen Kupferlösungen leicht vermeidbaren Mangel bildet aber das Haupthindernis für die technische Durchführung dieses ammoniakalischen Laugungsprozesses die Schwierigkeit, die Laugen auf Kupfer unter gleichzeitiger Regenerierung des Ammoncarbonats zu verarbeiten. Die elektrolytische Aufarbeitung der Laugen erfordert mehr Strom als bei sauren Laugen und kann praktisch nur bei solchen Verdünnungsgraden der Laugen vorgenommen werden, die für die Extraktion der Erze ungünstig sind; der direkten Konzentration der Laugen nach der elektrolytischen Entkupferung wie auch der anderweitigen Verarbeitung auf Ammoniak bzw. kohlensaures Ammon stehen aber ziemliche Schwierigkeiten und hohe Kosten entgegen.

Unser Verfahren gründet sich nun darauf, daß man zunächst feingemahlene Erze mit möglichst konzentrierten Ammoncarbonatlösungen, eventuell unter Zusatz von etwas Ätzammoniak, um vorhandenes saures Ammoncarbonat in neutrales umzuwandeln, unter dauernder Durchmischung mit dem Lösungsmittel und in kontinuierlichem Prozeß laugt, so daß die mit Kupfer bereits gesättigteren

Laugen mit frischem Erz, die neuen mit bereits mehr oder weniger erschöpften Laugungsrückständen zusammengebracht werden.

Man gelangt auf diese Weise bei ursprüngliehen Laugenkonzentrationen von ι Teil Ammoncarbonat auf nicht mehr als 4 Teile Wasser zu Endlaugen, die mit Kupfer stark beladen bzw. völlig gesättigt sind, und aus denen unschwer durch Eindampfen in Vakuumapparaten analog zahlreichen anderen, im technischen Gebrauch bewährten Verfahren, im vorliegenden Falle unter Einhaltung einer Temperatur unter 45 ° C, das feste, kristallisierte Cupricarbonat-Ammoniak

,NH₃-O

CO

gewonnen werden kann.

Etwas Ammoniak, welches durch geringe Zersetzung währenddem entweicht, kann von vorgelegter Schwefelsäure absorbiert und in den Prozeß nach Rückverwandlung in Ammoniak mit Ätzkalk oder in kohlensaures Ammon durch Sublimation mit kohlensaurem Kalk wieder zurückgeführt werden. Basisches Kupfercarbonat, welches sich durch diesen Ammoniakverlust in relativ geringen Mengen bildet und dem Cupricarbonat-Ammoniak beimengt, schadet der weiteren Verarbeitung nichts, ebenso die geringen Mengen der Gangart, die beim Laugungsprozeß mit in Lösung gehen.

Aus dem gewonnenen Cupricarbonat-Ammoniak entstehen nun beim Erhitzen, je nachdem dasselbe langsam und auf relativ geringere Temperaturen — bis etwa 200 ⁰C.— oder rasch auf etwas höhere Hitzegrade — bis zu beginnender Rotglut — geschieht, Gemenge von metallischem Kupfer und Kupferoxyd bzw. hauptsächlich metallischem Kupfer, wobei das Ammoniak nur zum Teil wiedergewonnen, zum Teil in nicht gewinnbare Produkte zersetzt wird. Besonders bei höheren Temperaturen, die in der Praxis schwer ganz vermeidbar sind, treten außerdem mehr oder minder heftige Explosionen auf, welche beim Arbeiten in kleinem Maßstabe sich schon ungenehm bemerkbar machen und die Durchführung des wegen der Ammoniakverluste an sich schon unlohnenden Zersetzungsprozesses im Großen undurchführbar erscheinen lassen.

Die sich abspielenden Reaktionen dürften durch folgende Gleichungen veranschaulicht werden:

,NH₃- O
\ZV #, — O

CO = CuO + CO₂ + zNH..

Mit zunehmender Temperatur wird NH₅ in Gegenwart von Kupferoxyd immer unbeständiger und zerfällt damit unter Reduktion des Oxydes zu metallischem Kupfer leicht in Stickstoff, Wasserstoff und Wasser.

2. CuO + NH₃ = Cu + N + H + H₂O. _6&

Diese Zersetzung nimmt wahrscheinlich ihren Weg über das bei Temperaturen über 100 ° C. nicht beständige und nach kaum erfolgter Bildung deshalb explosionsartig zerfallende Oxyammoniak bzw. Hydroxylamin, wodurch sich die erwähnten Verpuffungserscheinungen erklären :

Cu

CuO+ N H₃

NH₃O (bzw. N H₂ O H),

4. NH₃O (bzw. NH₂OH) = N + H + H₂O.

Unser neues Verfahren setzt nun an diesem Punkte ein, indem wir die Zersetzung des Cupricarbonat-Ammoniaks in einem reduzierenden Gasstrom, ζ. Β. Wassergas, Generatorgas, Leuchtgas, vor sich gehen lassen, was den Chemismus des Prozesses in folgender Weise günstig beeinflußt. Die Zersetzung des Cupriammonsalzes unter Bildung metallischen Kupfers ist in diesem Falle bei relativ niedriger Temperatur (wenig über 200° C.) eine ruhig, ohne Verpuffungen vor sich gehende, sowie vollständige (auch das etwaige Kupfercarbonat wird unter diesen Umständen leicht reduziert) und verläuft unter Erhaltung des sämtlichen abgespaltenen Ammoniaks, welches hierbei größtenteils als Carbonat bzw. Carbamat erhalten wird und sofort in den Prozeß zurückgeführt werden kann. Diese Reduktion vollzieht sich nicht nach Analogien bzw. bekanntem Schema, da es sich bei derartigen Prozessen sonst nur um Oxyde u. dgl. zu handeln pflegt, während hier die Spaltung eines Salzes, einer sogenannten komplexen Kupfer-Ammoniakverbindung, in Frage kommt, die ohne den Reduktionsprozeß in anderer Richtung als bei Anwesenheit reduzierender Gase verläuft.

Wasserstoff und Kohlenoxyd wirken in genau gleicher Weise nach folgenden Formeln:

105 NH₃-O

Cu

C0

NH₃-O = Cu + 2NH₃ + CO₂

•ο,

Cu

■\

H₂O

co

ΝΗ_Ά — Ο'

= Cu + 2NH₃ + 2CO₂.

Der Prozeß kann bei der Leichtigkeit und Schnelligkeit, mit der er sich vollzieht, auch in einem geschlossenen, retortenähnlichen und mit Transportschnecke versehenen Gefäß kontinuierlich ausgeführt werden. Der durch Küh-

lung nicht kondensierbare Ammoniak- bzw. Ammoncarbonatanteil wird aus dem entweichenden Gasüberschuß durch Schwefelsäure leicht ausgewaschen und ebenso wie das beim Eindampfen gewonnene (s. oben) nutzbar gemacht.

Claims

Patent-Anspruch :

Verfahren zur Gewinnung von metallischem Kupfer durch Erhitzen von Cupricarbonat-Ammoniak unter gleichzeitiger Wiedergewinnung des Ammoniaks, dadurch gekennzeichnet, daß das Cupricarbonat-Ammoniak in einem Strom reduzierender Gase, die Kohlenoxyd oder Wasserstoff, oder beides gleichzeitig, enthalten, auf Temperaturen zwischen etwa 200 und 300 ° C. erhitzt wird, zu dem Zwecke, das im Cupricarbonat-Ammoniak enthaltene Ammoniak nahezu vollständig wiederzugewinnen und eine explosionsartige Zersetzung zu vermeiden.