DE2720808A1 - Verfahren zum abscheiden von kupfersulfid aus metallischem blei eines schlickers - Google Patents

Verfahren zum abscheiden von kupfersulfid aus metallischem blei eines schlickers

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Description

DIF-L.-ING». KLAuS öbHN DIPL-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER
PATENTANWÄLTE
WIDENMAYERSTRASSE 6 D 80OO MÜNCHEN 22 TEL. (089) 32 25 30 - 29 51 92
A 10377 Mü/ib 9# Mai
Firma ASARCO INCORPORATED, 120 Broadway, New York, State of New York, USA
Verfahren zum Abscheiden von Kupfersulfid aus metallischem
Blei eines Schlickers
709848/0865
4 I B.nfchiu.H Aufh»u..r. München. Nr.:
B.nkh.u. M.rck. Flnck a Co, Münch.n. Nr. 28 «64 I lankhau. H. »uthluMr. München. Nr. 2O1300 Po«.ch.ck: Münchan 3ΟβΟ4-βΟΟ Tel.gr.mm.dr....: P.t.nt.«nlor
Die Erfindung betrifft die Behandlung von metallischem Schlikker und insbesondere ein neues und verbessertes Verfahren zum Abscheiden von Kupfersulfid bei Gegenwart oder Abwesenheit von metallischem Kupfer aus einem Blei enthaltenden Schlicker, bei dem erfindungsgemäß relativ niedrige Schmelztemperaturen zur Anwendung kommen und ein relativ wirtschaftlicher und einfach zu bedienender Kessel verwendet wird anstelle der bis jetzt üblichen teuren und relativ komplizierten Strahlungsöfen.
Die US-PS 2 217 981 betrifft das Abscheiden von Kupfer aus einem Kupfer und Blei enthaltenden Schlicker, der sich beim Entkupfern von Werkblei ergibt. Dabei wird der Schlicker in einen Strahlungsofen eingebracht und dort auf etwa 1 100° C erhitzt und damit geschmolzen. Der Schlicker wird dann etwa 1 Stunde lang auf diesen 1 100° C gehalten, worauf dann die Schmelzprodukte aus dem Ofen abgezogen werden. Dabei wird metallisches Blei freigesetzt und eine getrennte Steinphase sowie ein Schlikker gebildet, wobei die Steinphase Kupfersulfid und der Schlikker Natri&isulfid sowie Spuren von Blei enthält. Die US-PS 1 931 285 betrifft die Behandlung eines Schlickers, der sich beim Schmelzen von Blei und bleihaltigen Legierungen ergibt, wobei der Schlicker so lange mit dem geschmolzenen Metall verrührt wird, bis der Schlicker das in ihm enthaltene Metall freigibt, trocken wird und nurmehr wenig Metall enthält.
Schlicker, der beim Entkupfern von Werkblei entsteht, enthält beträchtliche Mengen an im Schlicker mitgeführtem metallischen
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Blei, zusätzlich zum Kupfersulfid. Der Kupfersulfid enthaltende Schlicker ist üblicherweise für den Kupferschmelzofen bestimmt, und es ist wünschenswert, das Kupfersulfid des Schlikkers zumindest vom Hauptteil des metallischen Bleis zu befrei-
en;Wor der das Kupfersulfid enthaltende Schlicker in den Schmelzofen gebracht wird. Das abgeschiedene metallische Blei wird zur weiteren Reinigung in entsprechende Reinigungseinrichtungen gebracht.
Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß der Kupfersulfid, gegebenenfalls metallisches Kupfer und eingeschlossenes metallisches Blei enthaltende Schlicker, beispielsweise ein Schlicker vom Entkupfern von Werkblei, in einen geeigneten Kessel und nicht in einen Strahlungsofen eingebracht wird und daß in den Kessel außerdem ein Alkalimetallsulfid eingegeben wird. Das sich ergebende Gemisch aus Schlicker und Alkalimetallsulfid wird im Kessel auf eine erhöhte, 650° C nicht übersteigende Temperatur erhitzt und die Temperatur genügend lange aufrechterhalten, um den Schlicker und das Alkalimetallsulfid miteinander zu verschmelzen und das eingeschlossene und ebenfalls geschmolzene metallische Blei aus dem Schlicker freizugeben. Das geschmolzene Kupfersulfid und, wenn vorhanden, das metallische Kupfer des geschmolzenen Schlickers und das geschmolzene Alkalimetallsulfid bilden eine niedrig schmelzende Steinschicht aus Kupfersulfid und Alkalimetallsulfid auf der Oberfläche einer Schmelze aus freigegebenem geschmolzenen Blei, und die Kupfersulfid und Alkalimetallsulfid enthaltende Steinschicht wird dann von der Bleischmelze abgezogen.
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Der Kesselprozeß vergleichsweise niedriger Temperatur nach der Erfindung stellt eine beträchtliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik dar, wie er in der US-PS 2 217 981 beschrieben ist und in einem Hochtemperaturverfahren unter Anwendung eines Strahlungsofens besteht, weil das Verfahren nach der Erfindung beträchtlich wirtschaftlicher, wirkungsvoller und einfacher ist als dieses Verfahren nach der US-PS 2 217 981.
Es ist wesentlich, daß der Kupferfulfid und, wenn vorhanden, metallisches Kupfer sowie metallisches Blei und Alkalimetallsulfid enthaltende feste Schlicker im ganzen zum Schmelzen erhitzt wird, das heißt in Anwesenheit aller Bestandteile, weil nur dann, wenn dieser Schlicker und das Alkalimetallsulfid zusammen sind, ein gemeinsamer Schmelzvorgang bei relativ niedriger Temperatur von nicht über 650° C erfolgt. Wird nämlich ein derartiger Schlicker allein, das heißt in Abwesenheit des Alkalimetallsulfids erhitzt, dann kommt das Kupfersulfid nur dann zum Schmelzen, wenn der Schlicker auf eine hohe Temperatur von etwa über 1 100° C erhitzt wird. Andererseits schmilzt das Alkalimetallsulfid, etwa Natriumsulfid, bei getrennter Erhitzung, das heißt in Abwesenheit des Schlickers, ebenfalls erst bei relativ hohen Temperaturen, in etwa Temperaturen über 1 200° C. Es ist erforderlich, daß die Erwärmungstemperatur zum Schmelzen des Schlickers und des Alkalimetallsulfids 650° C nicht übersteigt, weil das Schmelzen derartiger Materialien üblicherweise bei der Bleiraffinerie in Schmelzkesseln durchgeführt wird und diese Kessel, die aus Gußeisen bestehen, Temperaturen über 650° C nicht zu widerstehen vermögen ohne zu korrodieren, sich zu verwerfen oder dergleichen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird Kupfersulfid und gegebenenfalls metallisches Kupfer aus einem metallisches Blei enthaltenden Schlicker abgeschieden, der von der groben Entkupferung von Werkblei stammt.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird Kupfersulfid und gegebenenfalls metallisches Kupfer aus einem metallisches Blei enthaltenden Lotschlicker abgezogen. Der Lot: hlikker kann Zinn enthalten.
Als Alkalimetallsulfid kann für den hier zur Frage stehenden Zweck Natrtunsulfid, Kaliumsulfid und Littiumsulfid verwendet werden.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher beschrieben. Auf der Zeichnung zeigen:
Fig. 1: ein Flußdiagramm einer ersten Ausführungsform, und Fig. 2: ein Flußdiagramm einer zweiten Ausfuhrungsform.
Gemäß Fig. 1 wird geschmolzenes Werkblei vom Schachtofen abgezogen und die vom geschmolzenen Werkblei abgetrennte Schlacke einer Granuliereinrichtung zugeführt. Das geschmolzene Werkblei enthält üblicherweise etwa 1,0% Kupfer und etwa 0,2% Schwefel und weist eine Temperatur von etwa 920° C auf. Dieses Werkblei wird mittels eines Krans in einer Pfanne einem Schlikkerkessel zugeführt, in welchem das Werkblei zum Seigern gebracht wird, um den Kupfersulfid und metallisches Blei enthaltenden groben Schlicker auf der Oberfläche der Werkbleischmelze
abzuscheiden. Während des üblichen Steigerungsvorganges im Kessel für groben Kupferschlicker wird das geschmolzene Werkblei auf eine Temperatur im Bereich von etwa 450° C bis 490° C abgekühlt. Das auf diese Weise grob gereinigte Werkblei enthält üblicherweise etwa 0,1% Kupfer und etwa 0,003% Schwefel und wird der Bleiraffinerie zur weiteren Reinigung des Bleis zugeführt, einschließlich einer Entkupferung des Bleis auf kleiner als 0,001% Kupferanteil. Der Kupfersulfid und metallisches Blei enthaltende grobe Schlicker wird von der Oberfläche der Werkbleischmelze im Kessel abgeschöpft; etwa 30 t dieses groben Schlikkers, der üblicherweise etwa 15% und etwa 3% Schwefel enthält, wird dann einem besonderen Kessel zugeführt.
In diesen zuletzt erwähnten Kessel wird dem Kupfersulfid und metallisches Blei enthaltenden rohen Schlicker etwa 4,5 t Natriumsulfid zugegeben, und das Natriumsulfid und der rohe Schlicker werden dann zusammen auf eine relativ niedrige Temperatur erhitzt, die lediglich so hoch ist, daß diese Materialien miteinander schmelzen. Das Natriumsulfid und der grobe Schlicker werden in diesem Kessel auf eine Temperatur von etwa 540 bis 600° C erhitzt. Das Natriumsulfid muß jedoch nicht als fertiger Stoff in den Kessel eingegeben, sondern kann auch im Kessel gebildet werden, etwa durch Zugabe von NaHS und Natriumhydroxid in den Kessel. Wird, wie meist der Fall, handelsübliches Natrftnsulfid verwendet, dann ist zu berücksichtigen, daß dieses Natriumsulfid etwas Wasser enthält; das Natriimsulfid wird deshalb vorzugsweise zuerst in einen besonderen Kessel gegeben, der auf beispielsweise 200° C erwärmt wird, um so das Na2S zu entwässern. Sind das Natriumsulfid und der grobe Schlicker miteinander geschmolzen, dann bilden das Natriumsulfid und das Kupfersulfid einen
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niedrig schmelzenden Kupfersulfid-Natriumsulfidstein, und das metallische Blei wird aus einem eingeschlossenen Zustand im groben Schlicker freigegeben; das befreite metallische Blei sinkt auf den Boden des Kessels,und die Kupfersulfid-Natriumsulfid-Steinphase bilden eine Schicht auf der Oberfläche des freigegebenen Bleis. Es ergeben sich somit zwei unvermischbare Phasen, nämlich eine obere Schicht aus Kupfersulfid-Natriumsulfid-Stein auf der Oberfläche des befreiten, geschmolzenen metallischen Bleis, und eine zweite Phase, bestehend aus der Schmelze aus metallischem Blei, welches aus dem Schlicker freigegeben worden ist. Die Kupfersulfid-Natriumsulfid-Steinschicht enthält üblicherweise etwa 30% Kupfer, etwa 13% Schwefel und etwa 14% Blei. Dabei können beispielsweise 10t derartiger Kupfersulfid-Natriumsulfid-Steinphase von der Schmelze aus befreitem Blei abgetrennt und in einen Kupferschmelzer geschöpft werden. Das befreite Blei in einer Menge von beispielsweise 20 t enthält etwa 0,2% Kupfer und etwa 0,005% Schwefel und wird zum Zweck der weiteren Reinigung in die Bleiraffinerie überführt, in welcher auch eine Entkupferung auf beispielsweise unter 0,1% Kupfer erfolgt.
Gemäß Fig. 2 wird ein Zinn und Kupfer enthaltender, sogenannter Lotschlicker, der beispielsweise etwa 20% Zinn, etwa 50% Blei und etwa 1,5% Kupfer enthält, in einen Strahlungsofen gegeben und darin mit kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln erhitzt, etwa mit Koks. Die roh*e Lotmasse aus dem Schmelzofen wird dann in bekannter Weise in einem Absetztrog von der Schlacke befreit. Das von der Schlacke befreite geschmolzene Lotmetall, das eine Temperatur von etwa 380° C aufweist und etwa 30% Zinn, etwa 65% Blei und etwa 1,5% Kupfer enthält, wird dann mittels eines Krans in einer Pfanne zu einem Kessel überführt, in welchem dann das
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Lotmetall entkupfert wird. Dem im Kessel befindlichen Lotmetall wird in bekannter Weise Schwefel zugeführt, so daß sich KUpfersulfid bildet, welches sich in einem hochkupferhaltigen Lotschlicker an der Oberfläche des geschmolzenen Lotmetalls ansammelt, üblicherweise wird dem Lotschlicker auf der geschmolzenen Metalloberfläche Harz zugegeben, um den Schlicker zu trocknen.
Der Lotschlicker, der Kupfersulfid und beträchtliche Mengen an Blei und Zinn enthält, beispielsweise etwa 25% Kupfer, etwa 20% Zinn und etwa 45% Blei, wird dann von der Oberfläche des geschmolzenen Lotmetalls im Kessel abgeschöpft und in einen besonderen Kessel überführt.
In diesem Kessel wird dann dem Kupfersulfid, Blei und Zinn enthaltendes Lotschlicker Nctriumsulfid in einer Menge von beispielsweise 2 t zugegeben und das Natriumsulfid zusammen mit dem Lotschlicker auf eine vergleichsweise niedrige Temperatur zwischen etwa 540 und 640° C erhitzt, welche Temperatur genügt, um diese Stoffe zusammen zum Schmelzen zu bringen .Das Natriumsulfid und das Kupfersulfid in dem miteinander geschmolzenen Gemisch aus Natriumsulfid und Lotschlicker bilden eine niedrig schmelzende Kupfersulfid- und Natriumsulfid-Steinphase, mit dem Ergebnis, daß das metallische Blei und das metallische Zinn aus dem Schlikker freigesetzt werden, und die befreite metallische Blei-Zinn-Legierung sinkt auf den Boden des Kessels, während die Kupfer-Sulfid-Natrimsulfid-Steinphase eine Schicht auf der Oberfläche der Schmelze aus metallischem Blei und Zinn bildet. Die Steinphasenschicht aus Kupfersulfid und Natriumsulfid enthält Kupfersulfid und geringere Mengen an Blei und Zinn, beispielsweise 35% Kupfer in Form von Kupfersulfid, etwa 15% Blei und etwa 50% Zinn. Bei-
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spielsweise können dabei etwa 6 t derartiger Kupfersulfid-Natriumsulfid-Steinphase von der Oberfläche der aus Blei und Zinn bestehenden Schmelze abgeschöpft werden. Die Steinphase wird in einen Schmelzkessel überführt. In diesem Schmelzkessel wird geschmolzenes Metall, bestehend aus metallischem Zinn und metallischem Blei und geringen Mengen an Kupfer von der Metallschmelze abgezogen und in den Entkupferungskessel zurückgeführt.
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Gereinigtes geschmolzene* Lotmetall wird dann aus der Sehn Ize aus metallischem Lot im Entkupferungskessel abgezogen und in die gewünschte Form gegossen.
Nachfolgend wird die Erfindung noch anhand einiger spezieller Ausführungsbeispiele beschrieben. Das bevorzugte Alkalimetallsulfid ist dabei Natriumsulfid. Die in den Beispielen angegebenen Prozentzahlen sind Gewichtsprozente.
Beispiel 1
1 090 kg Natriumsulfid, enthaltend 40% Wasser, wurde chargenweise in einen Kessel eingefüllt und darin auf 200° C erhitzt, womit das Wasser aus dem Natriumsulfid ausgetrieben wurde. Etwa 1 360 kg Schlicker, der sich bei der Entkupferung von Werkblei ergeben hatte, wurde dann zusätzlich zum Natriumsulfid in den Kessel eingefüllt und auf 600° C erhitzt. Der Schlicker enthielt 75,5% Pb, 12,5% Cu, 2,5% S, 0,8% Fe, 1,3% Zn, 0,2% Ni, 0,2% Sb, 0,2% As und 608 gr/t Silber. Das Natriumsulfid und der Schlicker schmolzen gemeinsam während des Heizvorgangs bei 600° C. Der geschmolzene Schlicker gab in ihm eingeschlossenes geschmolzenes metallisches Blei frei. Das freigegebene geschmolzene Blei tropfte nach unten und bildete ein Bad aus geschmolzenem Blei im Kessel, während sich an der Oberfläche des Schmelzbleibades eine
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Steinschicht aus Kupfersulfid und Natriumsulfid bildete. Etwa
en 3 360 kg eines beim Entkupfern von Werkblei gewonnen/Schlickers, dessen Zusammensetzung im wesentlichen derjenigen des zuerst in diesem Beispiel erwähnten Schlickers entsprach, wurde dann zusätzlich dem Kesselinhalt zugeführt und in der Steinschicht verteilt. Die Steinschicht wurde dann von der Oberfläche der Bleischmelze abgeschöpft. Die gesamte abgeschöpfte Steinschicht wog etwa 2 490 kgy und diese Steinphase hatte die folgende Zusammensetzung: 14,8% Pb, 30,2% Cu, 20,4% S, 12,2% Na, 3,4% Fe, 2,5% Zn, 0,5% Ni, 0,5% As, 0,5% Sb und 81 gr/t Silber. Das metallische Blei der Bleischmelze hatte ein Gesamtgewicht von 4 850 kg und die folgende Zusammensetzung: 0,49% Cu, 0,003% Sb, <0,005% As, 0,01% Ni, <0,0005% Fe, <0,005% Zn und 806 gr/t Silber.
Beispiel 2
545 kg NaOH wurden in einen Kessel eingebracht und dort geschmolzen. 545 kg Natriumhydrosulfid (NaHS) mit 26% Wasseranteil wurden dann nacheinander dem geschmolzenen NaOH im Kessel zugegeben, und die sich ergebende Masse wurde dann auf etwa 260° C erhitzt. Dabei entwich das Wasser aus dem Natriumhydrosulfid,und es entstand im Kessel Natriumsulfid. Etwa 3 040 kg Schlicker von der Entkupferung von Werkblei wurde dann dem Inhalt des Kessels zugegeben und die Masse auf etwa 600° C erhitzt. Der Schlicker enthielt 76,5% Pb, 12,5% Cu, 2,5% S, 0,8% Fe, 1,3% Zn, 0,2% Ni, 0,2% Sb, 0,2% As und 600 gr/t Silber. Der Schlicker schmolz in der Anwesenheit des Natriumsulfids während der Erhitzung auf 600° C,und der geschmolzene Schlicker gab flüssiges metallisches Blei frei, das im Schlicker enthalten war. Das freigegebene flüssige Blei tropfte nach unten und bildete ein Bad aus Blei im Kessel. Auf der Oberfläche der Bleischmelze bildete sich
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eine Steinschicht aus Kupfersulfid und Natriumsulfid. Etwa 3 040 kg des vom Entkupfern von Werkblei erhaltenen Schlickers, wobei dieser dieselbe Zusammensetzung wie der bei diesem Beispiel zuerst erwähnte Schlicker hatte, wurde dann dem Kesselinhalt zusätzlich zugegeben und wurde durch Umrühren des Kesselinhalts in der Steinschicht verteilt. Die Steinschicht wurde dann von der Oberfläche der Bleischmelze abgeschöpft. Das Gesamtgewicht der abgeschöpften Steinschicht betrug 2 180 kg;und sie besaß folgende Zusammensetzung: 12,9% Pb, 33,6% Cu, 16,3% S, 13,4% Na, 2,9% Fe, 4,3% Zn, 0,5% Ni, 0,5% As, 0,5% Sb und 65 gr/t Silber. Das metallische Blei der Schmelze wog 4 480 kg und hatte die folgende Zusammensetzung: 2,04% Cu, 0,003% Sb, <0,005% As, 0,01% Ni, <0,0005% Fe, <0,005% Ag und 818 gr/t Silber.
Beispiel 3
1 860 kg Natriumsulfid mit 40% Wasser wurde nacheinander in einen Kessel eingegeben und im Kessel auf 200° C erhitzt, wodurch das Wasser aus dem Natriumsulfid ausgetrieben wurde. 9 300 kg eines Lotschlickers, der Zinn und Kupfer enthält, wurde dann dem Natriumsulfid im Kessel zugegeben und der Kesselinhalt auf 600° C erhitzt. Der Schlicker enthielt: 26,7% Cu, 21,0% Sn, 30,0% Pb und 10,0% S. Während der Erhitzung auf 600° C schmolzen das Natriumsulfid und der Schlicker^ und der geschmolzene Schlicker gab metallisches Blei und metallisches Zinn frei, die vorher im Schlicker eingeschlossen waren. Das freigegebene flüssige Blei und das freigegebene flüssige Zinn tropften nach unten und bildeten ein Schmelzebad aus geschmolzenem Blei und geschmolzenem Zinn im Kessel. Auf der Oberfläche dieses Schmelzebades bildete
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sich eine Steinschicht aus Kupfersulfid und Natriumsulfid. Die Steinschicht wurde dann von der Oberfläche des Schmelzebades abgeschöpft. Die abgeschöpfte Steinschicht wog 5 120 kg und besaß folgende Zusammensetzung: 30,5% Cu, 12,2% Sn, 5,4% Pb und 16,5 S. Das geschmolzene Metall des Schmelzebades wog 5 100 kg und hatte die folgende Zusammensetzung: 11,8% Cu, 32,1% Sn, 54,3% Pb und 0,04% S.
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Claims (10)

2720809 PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Abscheiden von Kupfersulfid und, wenn vorhanden, metallischem Kupfer aus einem metallisches Blei enthaltenden Schlicker, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupfersulfid, gegebenenfalls metallisches Kupfer und mitgeführtes Blei enthaltende Schlicker in einen Kessel eingebracht, in den Kessel ein Alkalimetallsulfid eingegeben, das sich ergebende Gemisch aus dem Schlicker und dem Alkalimetallsulfid im Kessel genügend lang erhitzt wird, um den Schlicker und das Alkalimetallsulfid zusammenzuschmelzen, wobei dann der geschmolzene Schlicker das mitgeführte geschmolzene metallische Blei freigibt und das geschmolzene Kupfersulfid der Schlickerschmelze und das geschmolzene Alkalimetallsulfid auf der Oberfläche der freigegebenen Bleischmelze eine niedrigschmelzende Steinphase aus Kupfersulfid und Alkalimetallsulfid bilden und daß die Steinschicht von der Bleischmelze abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlicker und das Alkalimetallsulfid zusammen auf eine Temperatur nicht über 650° C erhitzt und damit miteinander verschmolzen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff-Schlicker und das Alkalimetallsulfid in einem Kessel zusammengebracht und darin der Schlicker und das Alkalime-
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tallsulfid durch Erhitzen zum Schmelzen gebracht werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Alkalimetallsulfid ein Natri'msulfid ist.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem in den Kessel eingeführten Schlicker mehr metallisches Blei als Kupfersulfid befindet und daß sich in der Steinphase weniger metallisches Blei als Kupferfiulfid befindet.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem in den Kessel eingeführten Schlicker mehr metallisches Blei als KUpfersulfid und in der Steinphase weniger metallisches Blei als Kupfersulfid befindet.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß der Schlicker Kupfersulfid und metallisches Blei enthält und aus dem Kupferschlicker von Werkblei erhalten wird.
8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,daß der Schlicker Kupfersulfid und metallisches Blei enthält und aus dem Kupferschlicker von Werkblei erhalten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß der Schlicker ein Kupfersulfid und metallisches Blei enthaltender Lotschlicker ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Lotschlicker Zinn enthält.
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