DE2851885A1 - Verfahren zur gleichzeitigen elektroloesung und elektrogewinnung von metallen aus sulfidmineralien - Google Patents

Verfahren zur gleichzeitigen elektroloesung und elektrogewinnung von metallen aus sulfidmineralien

Info

Publication number
DE2851885A1
DE2851885A1 DE19782851885 DE2851885A DE2851885A1 DE 2851885 A1 DE2851885 A1 DE 2851885A1 DE 19782851885 DE19782851885 DE 19782851885 DE 2851885 A DE2851885 A DE 2851885A DE 2851885 A1 DE2851885 A1 DE 2851885A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
anode
electrolyte
metal
cell
metals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19782851885
Other languages
English (en)
Inventor
Kevin Edward Anthony
Wayne Rodney Costello
Alexander Dim
Donald Bruce Fraser
Phillip Ernest Grazier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Broken Hill Pty Co Ltd
Original Assignee
Broken Hill Pty Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Broken Hill Pty Co Ltd filed Critical Broken Hill Pty Co Ltd
Publication of DE2851885A1 publication Critical patent/DE2851885A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C1/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/002—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells of cells comprising at least an electrode made of particles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

T-I8-P-3/1595 München, 30.November 1978
CMB:G763 Dr. M/rl
The Broken Hill Proprietary Company Limited in Melbourne,
Victoria, Australien
Verfahren zur gleichzeitigen Elektrolösung und Elektrogewinnung von Metallen aus Sulfidmineralien.
Die Erfindung betrifft die Gewinnung von Metallen aus ihren Sulfidmineralien durch Elektrolyse.
Die üblichen pyrometallurgischen Verfahren zur Gewinnung von Metallen aus ihren Sulfiderzen weisen bekanntlich erhebliche Nachteile auf, wozu die großen Umweltprobleme gehören, welche mit der Beseitigung des Nebenprodukts Schwefeldioxid zusammenhängen, das ein schädlicher und korrodierender, besonders die Luft verunreinigender Stoff ist. Es sind daher bereits Versuche unternommen worden, umweltfreundliche, d.h. keine Umweltverschmutzung bewirkende elektrolytische Verfahren zu entwickeln, in denen gebundener Schwefel in elementaren Schwefel umgewandelt wird und die freigesetzten Metalle aus der Lösung gewonnen werden. Aus verschiedenen Gründen konnte jedoch bisher noch keine wirksame elektrochemische Auflösung erreicht und infolgedessen kein wirtschaftliches elektrolytisches Verfahren zur Gewinnung von Metallen aus ihren Sulfidmineralien geschaffen werden.
So soll beispielsweise nach den US-Patentschriften 3 673 061 und 3 736 23 8 die Auflösung der Sulfidmineralien auf direkte elektrochemische Weise ohne Hilfe von zwischengeschalteten oxidierenden Auslaugmitteln erreicht werden, und es sollen Sulfidmineralien der Metalle in den Gruppen IB, HB, TVA, VA und VIA des periodischen Systems und von Blei verarbeitbar sein. Die beiden Patentschriften unterscheiden sich hauptsächlich in den Vorschrif-
909823/075-9
IAO ORIGINAL
ten für die Elektrolytzusammensetzung. Nach der US-PS 3 736 238 soll der Elektrolyt eine saure wässrige Lösung von wenigstens einem Chloridsalz aus der Gruppe der Chloride von Al, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Zn und seltene Erdmetalle und deren Gemische sein, wobei die Lösung eine Konzentration zwischen 0,5 N und Sättigung aufweisen und ihr pH unter 3,9 "gehalten" werden soll. Es ist auch angegeben, daß jeder solche Elektrolyt vorzugsweise in Kombination mit einem Alkalichlorid und/oder Erdalkalichlorid verwendet wird, daß jeder der Chloridelektrolyte für die Auflösung irgendeines der angegebenen Metalle verwendet werden könne und daß "Temperatur- und pH-Bereich die hauptsächlich kritischen Parameter sind." Beide Patentschriften beanspruchen als einen der kritischen Verfahrensparameter die Anodenstromdichte, welche größer als 130 A/m2 (12 A/ft2) sein soll.
In den beiden oben genannten US-Patentschriften kommt es offensichtlich auf die Ausbildung der Zelle öder Anode nicht besonders an. Nach der US-PS 3 673 061 sollen "bekannte" Zellen verwendet werden. In der US-PS 3 736 238 ist angegeben, daß das Verfahren "nicht auf eine besondere Bauweise der Elektrolytzelle oder einen bestimmten Zellentyp beschränkt ist", jedoch wurden sowohl Diaphragma- als auch nicht-Diaphragmazellen verwendet. Weder die Gestalt der Zelle noch die der Anode wurde beschrieben.
Bei den bisher bekannten Verfahren wurden Aufbau und Gestalt der Zelle und besonders die Ausbildung der Anode als unwesentlich angesehen, während Verfahrensparameter, wie Lösungsbedingungen und Stromdichte als kritisch beschrieben wurden. Aus den Zahlenwerten, die in den verschiedenen, zur Erläuterung der in den angegebenen Patentschriften beschriebenen Verfahren angegeben wurden, läßt sich jedoch leicht erkennen, daß die elektrischen Wirkungsgrade niedrig sind und daß die Metallausbeuten unter den optimalen Werten liegen.
Außerdem geben beide Patentschriften an, daß "der hier benutzte Ausdruck Metallsulfid sowohl einfache als auch komplexe Sulfidmineralien einschließt" und machen keinen Unterschied zwischen < diesen.
909823/0759
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur gleichzeitigen Elektrolösung und Elektrogewinnung von Metallen aus einfachen SuIfidmineralien, also nicht komplexen gemischten Metallsulfiden, zu schaffen, das einfach und wirtschaftlich, ohne oxidierende Auslaugmittel mit hohen Ausbeuten und geringem Energieverbrauch durchführbar und umweltfreundlich ist.
Es wurde gefunden, daß eine wirksame elektrochemische Behandlung einfacher Sulfidmineralien, also nicht von komplexen gemischten Metallsulfiden, ohne Hilfe von oxidierenden Auslaugmitteln möglich ist, wenn man in bestimmter Weise ausgebildete Anodenabteilungen verwendet, wodurch hohe Auflösungsgeschwindigkeiten, hohe Stromausbeuten, ein weiter Betriebsbereich von Anodenstromdichten und niedriger spezifischer Energieverbrauch erreicht werden.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird daher ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Bevorzugte Ausführung sformen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
Für die beim erfindungsgemäßen Verfahren ablaufenden Vorgänge wird folgende mögliche Erklärung gegeben, obgleich die Erfindung nicht durch irgendwelche chemischen oder physikalischen Theorien begrenzt ist, die ihren praktischen Erfolg erklaren sollen.
Wenn ein gemischts Metallsulfid, wie z.B. Chalkopyrit (CuFeSp) elektrolytisch-behandelt wird, wird an der Kathode nur Kupfer galvanisch abgeschieden, was zu einem Ungleichgewicht zwischen den anodischen und kathodischen Vorgängen und damit zu schlechten elektrischen und chemischen Wirkungsgraden und unerwünschten Nebenreaktionen der Wasserstoffentwicklung führt, wie durch die folgenden Gleichungen angegeben:
Anode: CuFeS2 ■* Cu+ + Fe3+ + 2S° + 4e Kathode: Cu+ + e -» Cu°
3H2O + 3e ■» § H2 + 30H~
909823/0759
cnr5icne- Wir]
Bezogen auf die Metallgewinnung beträgt der elektrische" wirkungsgrad des Verfahrens nur 25%. Außerdem ist ein Zusatz von Säure er forderlich, um die pH-Bedingungen im Betrieb aufrechtzuerhalten.
F'ür die Elektrolyse von einfachen Sulfidmineralien gelten ganz an dere Überlegungen.
Mit einfachen Sulfidmineralien sind hier Metallsulfide der chemischen Zusammensetzung MnS, worin η der Wertigkeit des Metalls entspricht, d.h. η = 0,5, 1 oder 1, oder Gemische solcher Metallsulfidmineralien gemeint, bei denen die gesamten kationischen Einheiten M gewonnen werden sollen. Beispiele für das Metall M sind Cu, Zn, Pb, Ni, Sb, Sn, Mo oder Ag.
Die elektrochemischen Reaktionen in der Betriebszelle entsprechen in diesem Fall den folgenden Gleichungen:
Anode: MS -* M2+ + S° + 2e oder
2e
oder
Der Verfahrensschritt an der Anode ist die Oxidation von Sulfid— ionen zu elementarem Schwefel, und im Verlauf dieses Schritts verden Metallionen freigesetzt. Elementarer Schwefel bildet einen Niederschlag im Anolyten, und das Verfahren ist in elektrischem und chemischen Gleichgewicht.
Da die Reaktionen elektrisch und chemisch ausgeglichen sind, ist kein Zusatz von Materialien außer dem zu verarbeitenden Mineral erforderlich, und der spezifische Energieverbrauch des Verfahrens ist von Haus aus niedrig. Insbesondere tritt in den Gleichungen kein H+ auf, und das Verfahren ist selbstregulierend ohne die Notwendigkeit der pH-Überwachung und Regelung.
Wie oben angegeben wurde auch gefunden, daß bestimmte Konstruktionsmerkmale der Zelle von Bedeutung sind.
909823/0759
M2S + 2M'1" + S°
Kathode: M2+ f 2e -> M
2M+ 2e 2M
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird daher ein Verfahren zur gleichzeitigen Elektrolösung/Elektrogewinnung von Metallen aus einfachen Sulfidmineralien vorgeschlagen, wobei eine elektrolytische Zelle mit folgenden Merkmalen aufgebaut wird:
1 . Eine Anodenabteilung oder Anodenabteilungen, welche eine Suspension des fein verteilten Sulfidminerals enthält, dessen Metallgehalt durch eine auf die Anode zurückzuführende oxidierende Umgebung selektiv freigesetzt wird;
2. Eine Kathodenabteilung oder Kathodenabteilungen, in denen die freigesetzten Metalleinheiten elektrolytisch gewonnen werden;
3. Eine oder mehrere für Ionen durchlässige Membranen, welche für die in der Suspension vorhandenen fein verteilten Feststoffe undurchlässig sind und die Anoden- und Kathodenabteilungen voneinander trennen;
4. Einen Elektrolyten, der Anionen eines löslichen Salzes oder löslicher Salze des freigesetzten Metalls oder der freigesetzten Metalle sowohl in den Anodenabteilungen als auch in den Kathodenabteilungen enthält,
und in die Zelle ein elektrischer Gleichstrom eingeleitet und abgeschiedene Metallanteile von der Kathode gewonnen werden.
Von geeigneten Anionen seien als Beispiele erwähnt Chlorid,1 Sulfat, Nitrat und Fluosilikat.
Ein wesentlicher Parameter der Erfindung ist in dieser Hinsicht eine Maximierung der Frequenz der Zusammenstöße zwischen einzelnen Mineralteilchen und der Speiseelektrode, welche für die Auflösung von Sulfidmineralien die Anode ist.
Die folgenden Konstruktionsmerkmale der Zelle tragen zu diesem Zweck bei:
1. Die Speiseelektrodenfläche ist für jedes Teilchen maximal verfügbar;
2. Die Speiseelektrodenfläche ist in einer solchen Weise ausgebildet, daß die Stoßfrequenz maximiert wird;
3. Die Aufschlämmung wird so gerührt, daß man optimale Teilchen-
. 909823/07B9
wege bezüglich der Darbietung der Speiseelektrodenfläche erhält und die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Teilchen-Elektrode— Zusammenstößen auf ein Mindestmaß verringert wird.
Ein bequemes Maß für die erste Bedingung ist das Verhältnis von Speiseelektrodenfläche zum Anolytvolumen, das größer als 10 und vorzugsweise größer als 50 sein sollte. Obgleich die 2. und 3. Bedingung nicht von vornherein zahlenmäßig festgelegt werden können, kann man sie durch Vergleich von Zellenbetriebsparametern mit Ergebnissen von auf der Theorie beruhenden Methoden optimieren. Beispielsweise kann als Maß der Erfüllung dieser Bedingungen für eine bestimmte Zellgestalt und Rührung das erhaltene Elektrodenpotential der Zelle mit dem verglichen werden, das man bei Auflösen des zu untersuchenden Minerals in einem System mit bekanntem hydrodynamischen Verhalten erhält, beispielsweise einer Zelle mit rotierender Scheibenelektrode, wo der Elektrodenwirkungsgrad 100 % beträgt und ein wahres dynamisches Auflösungspotential für dieses Mineral gemessen wird.
Die Anodenabteilung oder -abteilungen enthalten eine Speiseelektrode oder eine Mehrzahl solcher Elektroden von geeigneter Gestalt und Anordnung, um die oben angegebenen Bedingungen zu erfüllen, die in einen Anolyten eintauchen, der Sulfidteilchen von vorzugsweise nicht über 200 yum und vorzugsweise nicht über 6OyUm Korngröße durch Rühren in einem Elektrolyt suspendiert enthält. Die Elektroden können aus jedem geeigneten Material, wie z.B. Graphit hergestellt sein. Der Anolyt oder die Anolyten sind durch eine ionendurchlässige Membran (Diaphragma) von einem benachbarten Katholyt oder Katholyten getrennt.
Die Kathodenabteilung oder -abteilungen enthalten eine Kathode oder eine Mehrzahl von Kathoden, an denen das Metall gewonnen wird und die in eine klare Lösung des Elektrolyten eintauchen. Die Elektroden können aus jedem geeigneten Material hergestellt sein, z.B. Blei oder rostfreier Stahl, welche gegen mechanische Beschädigung bei der mechanischen Handhabung weniger anfällig sind als Graphit, und können jede Gestalt haben, um eine geeignete Stromdichte zu erreichen und die anschließende Gewinnung des galva-
909823/0759
nisch abgeschiedenen Metalls oder der Metalle zu ermöglichen. Obgleich ein Rühren des Katholyten nicht erforderlich ist, wurde es als vorteilhaft gefunden, wenn höhere Stromdichten angewandt werden, z.B. über etwa 150 A/m2.
Statt dessen können die Kathodenabteilung oder -abteilungen eine Speiseelektrode oder eine Mehrzahl von Speiseelektroden enthalten, die in eine Aufschlämmung von geeigneten leitfähigen Teilchen beispielsweise aus Graphit oder dem edelsten galvanisch zu gewinnenden Metall eintauchen,die durch entweder einen Wirbelstrom des Elektrolyten oder durch Rühren in Suspension gehalten werden. In diesem Fall werden die Metallabscheidungen hauptsächlich an den im Katholyten enthaltenen Teilchen gewonnen. Die Feststoffe können aus dem Katholyten nach bekannten Verfahren zurückgewonnen werden.
Das Diaphragma dient zum Abgrenzen von kontinuierlichen Anoden- und Kathodenabteilungen. Es soll aus einem Material bestehen, das gegen chemischen Angriff durch den Elektrolyten inert ist und den freien Durchtritt der aufgelösten Ionenart ermöglicht, jedoch den Durchtritt von festen Materialien verhindert, die in den getrennnten Abteilungen der Zelle vorhanden sind.
Der Elektrolyt enthält vorzugsweise die folgenden gelösten Bestandteile:
1 . Alkalisalze und/oder Erdalkalisalze, wie z.B. NaCl, KCl oder CaCl9, in genügend hohen Konzentrationen, um eine angemessene elektrische Leitfähigkeit zu liefern. Die Obergrenze der Konzentration dieses Bestandteils hängt von der Gesamtanionenkonzentration ab, wie unten angegeben.
2. Das Salz des im zu verarbeitenden Sulfidmineral vorhandenen Metalls oder, im Fall von Mischungen von Sulfidmineralien, das Salz des unedelsten Metalls, das in dem zu behandelnden Mineral vorhanden ist, z.B. ZnCl2 für ein Mineral, das z.B. PbS und ZnS enthält. Die Gegenwart dieses Bestandteils verhindert die Wasserstoffentwicklung an der Kathode mit dem begleitenden pH-Anstieg im Katholyten während der Anfangsperiode der Elektrolyse, während die notwendigen Diffusionsgradienten in der Zelle ausge-
909823/0759
bildet werden. Die Konzentration dieses Bestandteils im ursprünglichen Elektrolyten hängt ab von der verwendeten Stromstärke und den absoluten und relativen Volumina der Anolyt- und Katholytabteilungen. Die Obergrenze der Gesamtanionenkonzentration ist durch die gegenseitige Löslichkeit der in der Lösung vorhandenen Metallionen gegeben.
Die v/ahl des bevorzugten Elektrolyten hängt von dem in jeder Mischung von Sulfiden vorhandenen Hauptmetall ab, in Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Methode der hydrometallurgischen Gewinnung dieses Metalls. Beispielsweise: Zink-Su If atme dien; Kupfer-Sulfat- oder Chlorid-Elektrolyten; Nickel-Sulfatmedien; Blei-Fluorkieselsäure Elektrolyt.
Infolge der beschriebenen erfindungsgemäßen ausgeglichenen elektrochemischen Reaktionen und infolge hoher Wirkungsgrade an der Anode und der Gegenwart geeigneter Metallsalze in dem Elektrolyten, wie oben beschrieben, erreicht der pH des Elektrolyten einen gleichbleibenden n/ert im Bereich von ü bis 5 und erfordert keine Regelung durch Säurezugaben, wie es bei den bisherigen Verfahren nötig war. So war beim Betrieb mit Konzentraten von Sulfidmineralien, z.B. einem Gemisch von PbS und ZnS mit einer Teilchengröße nicht über 10OxWm und in einem Elektrolyten wie oben beschrieben in einer erfindungsgemäßen Zelle keine Säureergänzung erforderlich, um den pH des Elektrolyten aufrechtzuerhalten.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Zelle, wenn sie mit genauer Regelung der Stromdichten und Energiezufuhr betrieben wird, hinsichtlich der Anionenkonzentration stabil und hinsichtlich des pH selbstregulierend ist und daß bereits so geringe Ano-
Q S XIlCl
aenstromdichten wie etwa 2 A/m wirksam/. Höhere Stromdichten können benutzt werden, um den gesamten Zellenstrom und damit die Produktionsgeschwindigkeit der Zelle zu erhöhen. Elektrolyttemperaturen im Bereich von 60°C bis 90 C sind erwünscht.
Die Erfindung wird erläutert durch die folgenden Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Hierin zeigen:
909823/0759
Fig. 1 eine Explosionszeichnung einer elektrochemischen Zelle, vie im einzelnen in den folgenden Beispielen 1 und 2 beschrieben.
Fig. 2 eine andere Bauweise, wie im folgenden Beispiel 3 beschrieben;
Fig. 3 Kurven der in den Versuchen des Beispiels 3 erhaltenen Ergebnisse und
Fig. 4 eine abgewandelte Zellenbauweise, die in den Beispielen 4 und 5 beschrieben ist.
Bauweise der Elektrolysezelle
Die folgende Beschreibung einer elektrochemischen Zelle, welche die oben angegebenen Bedingungen erfüllt, ist nur als Beispiel gegeben, ohne die Erfindung zu beschränken. Die in Fig. 1 schematisch gezeigte Zelle weist ein kreisförmiges Gefäß 16 auf, das durch ein für Ionen durchlässiges Diaphragma 13 in eine ringförmige äußere Abteilung, welche den Anolyten enthält, und eine innere zylindrische Katholytenabteilung getrennt ist. Die Katholytenabteilung erstreckt sich nicht über die volle Tiefe des Gefäßes.
Die Anolytenabteilung enthält eine Reihe von Graphitstäben als Speiseelektroden (Anoden) 15, die kreisförmig rings um die Katholytenabteilung angeordnet und an ihrem unteren Ende mit einer Gra-' phitplatte 17 verbunden sind, die sich über den gesamten Zellenquerschnitt erstreckt. Die oberen Enden der Anodenstäbe sind miteinander und mit der Stromspeisesammelschiene 18 verbunden, um die gesamte Anodenanordnung so nahe wie möglich bei einem gleichmäßigen Potential zu halten.
Die Katholytenabteilung enthält eine ähnliche Anordnung von Bleistabelektroden (Kathoden) 12, an denen die abgeschiedenen Metalle gewonnen werden. Diese Elektroden sind jedoch nicht durch eine Platte am unteren Ende sondern durch eine Reihe von kurzen Blei-■ stäben verbunden, um eine offene Struktur mit der erforderlichen
909823/0759
mechanischen Steifheit zu ergeben.
Eine mittig angeordnete Rührerwelle verläuft durch den Boden der Katholytabteilung in die Anolytabteilung, wo die Rührflügel 14 angeordnet sind. Die Flügel sind als Propeller so gestellt, daß sie einen Abwärtsstrom der Anolyt-Aufschlämmung auf die Anodenbodenplatte liefern. Die Mineralteilchen werden so auf die Anodenfläche geschleudert und wirbeln an· den Stäben vorbei, auf die sie auch periodisch auftreffen, wodurch die maximale Zahl von Teilchen-Elektrode-Zusammenstößen erreicht wird, wie von der Zellenbedingung gefordert. Die Rührerwelle ist gegenüber dem Katholyten mittels einer Hülse 19 isoliert, die im Boden der Katholyt ~* abteilung befestigt ist und sich über die Höhe der Flüssigkeit in der Abteilung erstreckt.
Falls es erforderlich ist, auch die Katholyt -.abteilung zu rühren, kann eine weitere Welle 11 , die aus einem über den Kragen der Hauptwelle passenden Rohrstück besteht und mit der Hauptwelle oberhalb der Flüssigkeitshöhe verbunden ist, vorgesehen sein. Dabei ist darauf zu achten, daß die zwei Wellen an ihrem Verbindungspunkt elektrisch voneinander isoliert sind.
Für den Fachmann ist ersichtlich, daß die beiden Abteilungen bei geeigneter Abwandlung der Elektrodenanordnungen vertauscht werden können, und daß die im Beispiel beschriebenen Stabkathoden ohne weiteres durch Plattenkathoden ersetzt werden können.
Die in Fig. 2 gezeigte Zelle weist ein Gefäß 26 auf, in dem Plattenkathoden 22 und Plattenanoden 25 angeordnet sind, wobei der Anolyt und Katholyt durch ionendurchlässige Diaphragmen 23 getrennt sind. Der Anolyt wird durch Rührflügel 24 gerührt. Diese Zelle hat ein niedriges Verhältnis von Anodenfläche zu Anolytvolumen.
Die in Fig. 4 gezeigte Zelle weist ein Gefäß 46 mit Plattenkathoden 42 und Anordnungen von Stabanoden 45 in den jeweiligen Abteilungen auf, die durch ionendurchlässige Diaphragmen 43 getrennt sind, wobei der Anolyt durch Ruhrblätter 44 gerührt ist.
909823/0759
Beispiel 1
Ein handelsübliches Bleikonzentrat, das 42,9 % Blei, 6,5 % Zink und 3»95 % Eisen enthielt, wurde in einer Elektrolysezelle wie in Fig. 1 gezeigt, behandelt, welche ein Verhältnis Anodenfläche/ Anolytvolumen von 55 m hatte. Eine Einsatzmenge von 265 g wurde in 2,65 1 Elektrolyt aufgeschlämmt. Die Verfahrensbedingungen und Ergebnisse waren wie folgt:
Elektrolyt Acidität Anodens tromdichte
durchgeleitete Strommenge
freigesetztes Metall
gebildeter elementarer Schwefel gebildetes Sulfat Auflösungs ausbeute
Beispiel 2
Eine Zelle des in Fig. 1 gezeigten Typs mit einem Verhältnis Anodenfläche/Anolytvolumen von 90 m~ wurde verwendet, um elektrochemisch ein Sulfidmineralkonzentrat der folgenden Zusammensetzung aufzulösen:
Zn - 26%; Pb - 7,7%, Fe - 12,6% (vorhanden als FeS2).
Die Korngröße war unter 38 um, dabei 85% unter 21 m. Der Elektrolyt war eine 3 M Lösung von NaCl mit einem Zusatz von 0,75 M ZnCIp, Die aufgelösten Metalle Zink und Blei wurden gleichzeitig an der Kathode galvanisch abgeschieden.
Eine Reihe von Versuchen wurde durchgeführt, um die Wirkung der Stromdichte auf das Verfahren zu bestimmen. Die Bedingungen und Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben:
3M NaCl , 0.08M PbCl2 (2,25F)
pH 3,0 Ionen
100 A/m 2 Atome
60Ah Ionen
0,932g
o,867g
0,065g
85%
9098 2 3/0759
durchgeleitete Strommenge Ah Anodenstromdichte Am
freigesetztes Metall (gefunden), g-Ionen
freigesetztes Metall (theoretisch) g-Ionen
Auflösungsgeschwindigkeit gh"1!"1
Auflösungsausbeute
0,45 1 ,88 14,4
2,1 8,7 66,5
0,0081 0,035 0,235
0,0084 0,035 0,269
0,89 2,67 4,87
6 100 87
Entgegen der Lehre des Standes der Technik wurden hohe Auflösungsausbeuten mit Anodenstromdichten von nur 2,1 A/m erhalten.
Beispiel 3
Eine Reihe von Versuchen wurde durchgeführt, um den Einfluß des Anodenfläche/Anolytvolumen-Verhältnisses auf die Verfahrensleistung zu bestimmen. Das verwendete Sulfidmineral hatte die folgende Zusammensetzung:
Zn - 51,1%, Pb - 4,3%, Fe - 7.3%
und eine solche Korngröße, daß 88% kleiner als 74yUm und 52 % kleiner als 38yum waren. In allen Versuchen war der Anfangseinsatz an Feststoffen 100 g/l . Als Elektrolyt wurde 3M NaCl mit zusätzlich 0,75 M ZnGl2 verwendet.
Das Anodenflache/Anolytvolumen-Verhältnis (A/v) wurde verändert im Bereich 6,6 m~ bis 88 m"~ . Für die Versuche mit kleinerem Fläche /Volumenverhältnis wurde eine Anordnung mit parallelen Plattenelektroden und zwar 1 Kathode - 2 Anoden für ein Fläche/Volumenverhältnis von 6,6 m~ und 2 Kathoden - 3 Anoden für ein Verhältnis von 14,6 m~ (schematisch in Fig. 2 gezeigt) verwendet. Für alle anderen Versuche wurde eine Zelle ähnlich der in Fig. 1 gezeigten und oben beschriebenen verwendet. Die Anodenfläche wurde durch Veränderung der Zahl von Stäben in der Anodenanordnung verändert.
Die Anodenstromdichte betrug in allen Fällen 80 Am , ausgenommen zwei Fälle (a/V = 37,2 m und 88 m ), wo sie 60 Am waren.
9 09823/0759
Die Auswirkung des Anodenflache/Anolytvolumenverhältnisses auf die Auflösungsgeschwindigkeit, den spezifischen Energieverbrauch und die Anodenstromausbeute ist in Fig. 3 gezeigt.
Die dargestellten Ergebnisse zeigen, daß die Anodenstromausbeute und die Auflösungsgeschwindigkeit ansteigen und der spezifische Energieverbrauch abnimmt, wenn die für Teilchenzusammenstoß verfügbare Speiseelektrodenfläche zunimmt.
Beispiel 4
Es wurde ein handelsübliches Zinkkonzentrat eingesetzt, das 28,6% Schwefel, 51,2% Zink, 3,23% Blei und 7,3% Eisen enthielt. Eine Einsatzmenge von 590 g wurde in 5,9 1 des Elektrolyten suspendiert. Die Anode bestand aus Anordnungen von versetzten Stäben, wie in Fig. 4 gezeigt, und hatte ein Anodenflache/Anolytvolumen (a/v)-Verhärtnis von 33 m"~ . Das bedeutet eine praktische Zellkonstruktion mit genügend hohem A/V-Verhältnis und erlaubt ausreichende Diaphragmenoberfläche und daraus folgend ausgeglichene Elektrodenausbeuten (Wirkungsgrade). Die Bedingungen und Ergebnisse waren wie folgt:
1,25M NaCl
Elektrolyt 1,0M ZnCl2, 1
PH 3,0
Temperatur 80°C
Anodens.tromdichte 85 A/m2
durchgeleitete Strom-
inenge		 235 Ah (8,7F)
freigesetztes Metall 3,75g Ionen
gebildeter elementarer
Schwefel		 4,2g Atome
Auflösungsausbeute 95%
Dieses Beispiel erläutert die Abscheidung von Schwefel in elementarer Form.
909823/Q7S9
Beispiel 5 ^
Ein handelsübliches Zinkkonzentrat, das 51,2% Zink, 3,23% Blei und 7,3% Eisen enthält, wurde in Sulfat- und Chloridmedien in der gleichen Zelle mit einem A/V-Verhältnis von 33 m~ behandelt. Eine Einsatzmenge von 590 g wurde mit 5,9 1 des Elektrolyten aufgeschlämmt.Die Bedingungen und Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben:
Elektrolyt 1,OM 2
1,25M NaCl
pH 3,0
Anodenstromdichte 85 A/m durchgeleitete Strommenge 235 Ah (8,7F) freigesetztes Metall 3,75g Ionen
gebildeter elementarer 4,2g Atome Schwefel
gebildetes Sulfat nichts Auflösungs-Ausbeute 95%
Beispiel 6
Ein handelsübliches Bleikonzentrat, das 49,3% Pb, 7,0% Zn und 11,3% Fe enthielt, wurde in Chlorid-, Nitrat- und Fluosilicatelektrolyten behandelt. Die eingespeiste Aufschlämmung enthielt 100 g Konzentrat pro Liter Elektrolyt. Die Bedingungen und Ergebnisse ware wie folgt:
1 , OM ZnSO4 UaCl2SO1
1, OM 1
3, 0 2
65 A/m (1 ,87F)
50 Ah Ionen
0 ,74g Atome
0 »66g Ionen
0 ,08g
75%
Chloridelektrolyt 3M NaCl, 0,0£
Elektrolyt pH 3,0
Acidität 100 A/m2
Anoüenstromdichte 55m"1
Anodenfläche/Anolytvolumen 60 Ah (2,25F)
durchgeleiteter Strom 0,932
freigesetztes Metall
gebildeter elementarer Schwefel 0,867g Atome gebildetes Sulfat O,O65g Ionen
Auflösungsausbeute 85%
909823/0759
Nxtratelektrolyt
Elektrolyt
Acidität
Anodens tromdichte Anodenfläche/Anolytvolumen durchgeleiteter Strom freigesetztes Metall gebildeter elementarer Schwefel gebildetes Sulfat Auflösungsausbeute
Fluosilicatelektrolyt
Elektrolyt
Acidität
Anodenstromdichte Anodenfläche/Anolytvolumen durchgeleiteter Strom freigesetztes Metall gebildeter elementarer Schwefel gebildetes Sulfat Auflösungsausbeute
1M NaNO0, 1,25M PbNO,
pH 2,0 Ah 2
50 A/m 52g
33m~1 489g (4,54F)
122 195g Ionen
1, 75% Atome
1, Ionen
0,
0,8M PbSiF6 0,6M H0SiF. 50 A/m2
33m"1
118 Ah (4,4F) 1,87g Ionen 1,765g Atome O,O36g Ionen 82%
In den Beispielen wurde der Elektrolyt hergestellt, indem man die erforderliche Menge des Metalloxids in der entsprechenden Mineralsäure auflöste, das erforderliche Gewicht des löslichen Salzes zusetzte und das Volumen auf eine bekannte Menge auffüllte, z.B.:
1. 1290 g PbO wurden zu 4 1 28%-iger H2SiF6 gegeben und auf 8 1 aufgefüllt, was einen Elektrolyten 0,8 m PbSiFg, 0,6 m H2SiF6 lieferte.
2. 650 g ZnO wurden zu 1,6 1 konzentrierter HCl gegeben, dann wurden 585 g NaCl zugesetzt, und es wurde auf 8 1 aufgefüllt, was
einen Elektrolyten 1,25 m NaCl, 1,0 m ZnCl lieferte, dessen
2 pH mit ZnO auf 3,0 eingestellt wurde.
909823/0759
Der Elektrolyt wurde in die Zelle gegeben und auf die Betriebstemperatur erhitzt. Das zuvor gewogene Konzentrat wurde zugesetzt und die Elektrolyse begonnen, wobei die Merkmale des verwendeten elektrischen Stroms durch die Elektrodenflächen und die gewählten Stromdichten bestimmt wurden. Die zum vollständigen Auflösen der wertvollen Bestandteile aus dem Konsentrat erforderliche Stronunenge wurde berechnet und die Elektrolyse nach der entsprechenden Zeit abgebrochen. Die Zellentemperatur und Elektrolythöhe wurden während der Elektrolyse kontrolliert, und nach der Elektrolyse wurde der Elektrolyt gefiltert und der Rückstand gewonnen. Das abgeschiedene Metall wurde von den Kathoden entfernt.
In den Beispielen wurde das Verfahren bei einer bevorzugten Temperatur von etwa 95°G betrieben. Im allgemeinen ist das Verfahren bei Temperaturen zwischen etwa 600C und dem Siedepunkt des Elektrolyten (etwa 105°c) durchführbar.
Die Menge des freigesetzten Metalls, die Produktbildung und die Elektrodenausbeuten wurden aus Massegleichgewichten bestimmt, die auf Proben beruhten, welche zu Beginn und Ende jedes Versuchslaufes gezogen wurden.
909823/0759

Claims (12)

Patentansprüche
1. Verfahren zur gleichzeitigen Elektrolösung und Elektrogewinnung von Metallen aus einfachen Sulfidmineralien, dadurch gekennzeichnet, daß es mittels einer Zelle durchgeführt wird, die
1. eine Anodenabteilung oder Anodenabteilungen» welche
eine Suspension des fein verteilten Sulfidminerals enthalten dessen Metallgehalt durch eine von der Anode bewirkte oxidierende Umgebung selektiv freigesetzt wird;
2. eine Kathodenabteilung oder Kathodenabteilungen, in denen die freigesetzten Metallmengen elektrolytisch gewonnen werden;
3. Eine oder mehrere ionendurchlässige Membranen, welche für die fein verteilten Feststoffe in der Suspension undurchlässig sind und die Anoden- und Kathodenabteilungen voneinander trennen, und
4. einen Elektrolyten, der Anionen eines löslichen Salzes oder löslicher Salze des freigesetzten Metalls oder der freigesetzten Metalle -enthält und sowohl in den Anoden- als auch in den Kathodenabteilungen vorhanden ist, aufweist, wobei in die Zelle ein elektrischer Gleichstrom eingeleitet wird und von der Kathode abgeschiedene Metallmengen gewonnen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Anoden-Speiseelektrodenfläche zum Anolytvolumen groß' als 1(M"1 ist.
909823/0759
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenstromdichte zwischen 2 unu 200 A/m ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromdichte zwischen 60 und 100 A/m ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Elektrolyten zwischen 60°C und 105°C gehalten wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die anodische Suspension eine Korngröße unter 200,um hat und durch mechanisches Mischen oder in anderer Weise gerührt wird, sodaß eine zu mehr als 80% gleichmäßige Suspension erhalten wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße unter 60,um liegt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gewonnenen Metalle eines oder mehrere sind, die aus der Gruppe Kupfer, Zink, Blei, Nickel, Silber, Kadmium, Molybdän und Zinn ausgewählt sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anionen eines oder mehrere sind, die aus der Gruppe Chlorid, Sulfat, Nitrat und Fluosilicat ausgewählt sind.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt Hexafluorkieselsäure enthält.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt wenigstens ein lösliches Salz aus der Gruppe Alkali- und Erdalkalisalze in einer Konzentration nicht unter 0,5% enthält.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt wenigstens ein lösliches Salz aus der Gruppe Natrium-Kalium- und Calciumsalze enthält.
909823/0759
DE19782851885 1977-12-06 1978-11-30 Verfahren zur gleichzeitigen elektroloesung und elektrogewinnung von metallen aus sulfidmineralien Withdrawn DE2851885A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AUPD267177 1977-12-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2851885A1 true DE2851885A1 (de) 1979-06-07

Family

ID=3767300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19782851885 Withdrawn DE2851885A1 (de) 1977-12-06 1978-11-30 Verfahren zur gleichzeitigen elektroloesung und elektrogewinnung von metallen aus sulfidmineralien

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4204922A (de)
BE (1) BE872438A (de)
CA (1) CA1122565A (de)
DE (1) DE2851885A1 (de)
FR (1) FR2411250A1 (de)
GB (1) GB2009789B (de)
ZA (1) ZA786798B (de)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2940741A1 (de) * 1979-10-08 1981-04-16 SEP Gesellschaft für technische Studien, Entwicklung, Planung mbH, 8000 München Verfahren zur elektrolytischen gewinnung von nickel
SE8005137L (sv) * 1980-07-11 1982-01-12 Sodermark Nils Erik Sett att utvinna edelmetaller ur edelmetallhaltiga produkter
FR2502187B1 (fr) * 1981-03-19 1985-09-20 Centre Nat Rech Scient Procede et dispositif pour l'electrotraitement de materiaux composites pulverulents
US4551213A (en) * 1984-05-07 1985-11-05 Duval Corporation Recovery of gold
FR2567914B1 (fr) * 1984-07-19 1989-04-07 Univ Languedoc Procede de recuperation de cations metalliques en continu a partir de solutions diluees et appareil pour sa mise en oeuvre
US4627899A (en) * 1985-02-15 1986-12-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior Electrolytic cell and methods combining electrowinning and electrochemical reactions employing a membrane or diaphragm
SE8504140L (sv) * 1985-09-05 1987-03-06 Boliden Ab Forfarande for selektiv utvinning av bly fran komplexa sulfidiska icke-jernmetallsliger
PH21188A (en) * 1985-09-10 1987-08-12 Butler Dean Leaching process
SE8504290L (sv) * 1985-09-16 1987-03-17 Boliden Ab Forfarande for selektiv utvinning av bly ur komplexa sulfidmalmer
US4790914A (en) * 1985-09-30 1988-12-13 The Dow Chemical Company Electrolysis process using concentric tube membrane electrolytic cell
AU6519290A (en) * 1989-08-04 1991-03-11 Drexler Technology Corporation Distributed accumulator for energy conversion
US5656140A (en) * 1995-06-28 1997-08-12 Chamberlain Ltd., Inc. Electrochemical reclamation of heavy metals from natural materials such as soil
US7368043B2 (en) * 2003-04-10 2008-05-06 Applied Intellectual Capital Configurations and methods of electrochemical lead recovery from contaminated soil
US7097747B1 (en) * 2003-08-05 2006-08-29 Herceg Joseph E Continuous process electrorefiner
EP1512774A1 (de) * 2003-09-08 2005-03-09 Ion Beam Applications S.A. Verfahren und Vorrichtung zur elektrolytischen Auflösung von Elementen
WO2009070593A1 (en) * 2007-11-27 2009-06-04 Ceramatec, Inc. Process for recovering alkali metals and sulfur from alkali metal sulfides and polysulfides
US8877032B2 (en) * 2009-11-02 2014-11-04 Dan Prokop Generation of chemical reagents for various process functions utilizing an agitated liquid and electrically conductive environment and an electro chemical cell
WO2012018379A1 (en) * 2010-08-06 2012-02-09 Massachusetts Institute Of Technology Electrolytic recycling of compounds
KR20230116769A (ko) 2020-08-27 2023-08-04 에이치2유 테크놀로지스, 인크. 연료 생성 관리용 시스템
CN115323435A (zh) * 2022-09-02 2022-11-11 昆明理工大学 一种从金属硫化物中提取金属和硫磺的电化学冶金方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US373623A (en) * 1887-11-22 yavasseur
US2839461A (en) * 1953-10-29 1958-06-17 Internat Nickel Co Inc Electrolytic recovery of nickel
US3464904A (en) * 1964-12-21 1969-09-02 Banner Mining Co Method for treating metallic sulfide compounds
DE2105038C3 (de) * 1970-02-03 1974-01-03 Kawada, Tomoyoshi, Tokio Verfahren und Vorrichtung zur direkten elektrolytischen Abscheidung von Metallen
US3787293A (en) * 1971-02-03 1974-01-22 Nat Res Inst Metals Method for hydroelectrometallurgy
US3673061A (en) * 1971-02-08 1972-06-27 Cyprus Metallurg Process Process for the recovery of metals from sulfide ores through electrolytic dissociation of the sulfides
GB1349672A (en) * 1971-05-27 1974-04-10 Ici Ltd Metal winning process producing metals from ores by electrolysis
US3736238A (en) * 1972-04-21 1973-05-29 Cyprus Metallurg Process Process for the recovery of metals from sulfide ores through electrolytic dissociation of the sulfides
ZA743614B (en) * 1973-06-25 1975-05-28 Union Carbide Corp Electrolytic process for the recovery of metals from sulfides
JPS5168405A (en) * 1974-12-10 1976-06-14 Motoo Kawasaki Suratsujinadokara kinzokuo kaishusuru hoho

Also Published As

Publication number Publication date
GB2009789A (en) 1979-06-20
US4204922A (en) 1980-05-27
BE872438A (fr) 1979-03-16
CA1122565A (en) 1982-04-27
FR2411250A1 (fr) 1979-07-06
GB2009789B (en) 1982-06-09
FR2411250B1 (de) 1984-10-26
ZA786798B (en) 1979-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2851885A1 (de) Verfahren zur gleichzeitigen elektroloesung und elektrogewinnung von metallen aus sulfidmineralien
DE69326462T2 (de) Herstellung von metallen aus mineralien
DE2718462C3 (de) Verfahren zur Rückgewinnung von Blei aus Bleiakkumulatoren
DE2204724A1 (de) Elektrolyse-Verfahren zur Gewinnung von Metallen
DE2523950A1 (de) Elektrochemische vorrichtung und ihre verwendung
DE2315284A1 (de) Elektrolytisches verfahren zur abscheidung von metallen aus ihrer sulfiden und gemischten sulfiden
EP4225697A1 (de) Verfahren zur rückgewinnung von metallen aus schwarzer masse
DE3110320C2 (de)
DE2248178C3 (de) Verfahren zur Aufbereitung und Gewinnung von Molybdän und/oder Rhenium
DE1301587B (de) Verfahren und Vorrichtung zur elektrolytischen Abscheidung von Kupferpulver
DE2644199A1 (de) Elektrolytische zelle zur anwendung in der hydroelektrometallurgie
DE2908592A1 (de) Verfahren zur abtrennung und gewinnung eines chalcophilen elements aus einer waessrigen loesung
DE112014005310B4 (de) Verfahren für die Aufbereitung von Wolframcarbidzusammensetzungen
DE4407448C2 (de) Elektrolyseverfahren zum Regenerieren einer Eisen-III-Chlorid- oder Eisen-III-Sulfatlösung, insbesondere zum Sprühätzen von Stahl
DE602004001677T2 (de) Verfahren zur elektrolytischen gewinnung von kupfer in salzsaurer lösung
DE2345532A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur elektrolytischen metallgewinnung
DE2251442C3 (de) Verfahren zur elektrolytischen Entgiftung von Cyanid
DE3041437C2 (de) Verfahren zum Gewinnen von Blei
DE2620780A1 (de) Verfahren zur herstellung von metallischem zink durch schmelzelektrolyse aus zinkchlorid
EP0748396B1 (de) Elektrolyseverfahren zum regenerieren einer eisen-iii-chlorid oder eisen-iii-sulfatlösung, insbesondere zum sprühätzen von stahl
DE54219C (de) Trennung von Gold und Antimon
DE2909022C2 (de)
DE105143C (de)
DE2838406A1 (de) Verfahren zur gewinnung von kupfer und nickel aus legierungen
DE2543027C2 (de) Hydrometallurgisches Verfahren zur Gewinnung von Wertstoffen aus dem bei der elektrolytischen Kupferraffination anfallenden Anodenschlamm

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
8130 Withdrawal