DE293967C

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Publication number: DE293967C
Application number: DENDAT293967D
Authority: DE
Publication date: 1900-01-01

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 293967 KLASSE 40 o. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. Mai 1914 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von Kupfer aus seinen Erzen, geröstetem Kupferstein und sonstigen kupferhaltigen Stoffen durch Auslaugen mit Schwefelsäure zur Bildung einer Kupfersulfatlösung und durch Ausfällen des metallischen Kupfers aus dieser Lösung mit Hilfe von Schwefeldioxyd unter Erwärmung und Druck nach der umkehrbaren Gleichung

Es ist bereits von Jumau vorgeschlagen worden, reines Kupfer. aus Kupfersulfatlösungen durch Erhitzen in Gegenwart von schwef-

*5 liger Säure bei einer Temperatur von über

. 140° auszufällen. Jumau gibt an, daß, je höher die Temperatur, auch um so höher die erzielte Ausbeute an Kupfer sei, und daß man bei einer Temperatur von 190⁰C 75 Prozent des in den Erzen enthaltenen Kupfers ausfällen könne. Berücksichtigt man jedoch, daß der bei einer so hohen Temperatur herrschende Druck der Druck des entstehenden Wasserdampfes und der schwefligen Säure bei dieser Temperatur ist, so ergibt sich ohne weiteres, daß es im höchsten Grade gefährlich sein würde, das Jumausche Verfahren mit der erwähnten Ausbeute in dem großen Maßstabe auszuführen, der für die Praxis und die Wirtschaftlichkeit erforderlich ist.

Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich nun von dem Verfahren von Jumau dadurch, daß mit einer wesentlich geringeren Temperatur und demnach auch bei einem erheblich geringeren Druck das Kupfer in metallischem Zustande nahezu quantitativ aus den Erzen gewonnen werden kann. Die Erfindung besteht darin, daß nach dem Auslaugen der Erze in der Lösung und vor der Fällung die freie Schwefelsäure neutralisiert wird.

Es hat sich gezeigt, daß durch eine solche Neutralisation der freien Säure das Verfahren des Ausfällens bei einer Temperatur von 150⁰C vor sich gehen kann, die einen mittleren Druck des Wasserdampfes und der schwefligen Säure von etwa- 6,8 Atm. ergibt, wobei aber bei dieser Temperatur im Gegensatz zu dem Verfahren von Jumau eine nahezu vollständige Gewinnung des metallischen Kupfers erreicht wird. Die angegebene Temperatur und der zugehörige Druck liegen durchaus innerhalb der Sicherheitsgrenzen des praktischen Betriebes.

Eine weitere Neuerung des vorliegenden Verfahrens liegt noch darin, daß die Konzentration der Kupfersulfatlösung einen bestimmten Prozentsatz nicht überschreitet. Es ist für das vorliegende Verfahren deshalb wichtig, daß die Kupfersulfatlösung nicht mehr als 3 Prozent Kupfer enthält.

Zur Ausführung des Verfahrens löst man das Erz durch Rühren oder Berieseln mit einer

3,6 prozentigen Schwefelsäure mit oder ohne Luftzuführung. Während des Auslaugens sinkt die Menge der in dem Kupfersulfat enthaltenen freien Säure bis zu ι Prozent freier Säure.

Diese freie Säure wird mit einer berechneten Menge von Calciumcarbonat oder gewöhnlichem Kalkstein oder irgendeinem anderen basischen Stoff neutralisiert. Bildet die zugegebene Base ein unlösliches Sulfat ·— was

ίο z. B. bei Zugabe von Calciumcarbonat der Fall ist —, so filtriert man die Lösung vom gebildeten Niederschlag ab oder scheidet den Niederschlag auf irgendeine andere bekannte Weise aus der Lösung aus. Ist nun die Kupfersulfatlösung neutral und enthält 1,5 Prozent Kupfer, so wird sie nach dem Absorptionsturm geleitet. Schweflige Säure (z. B. die schweflige Säure aus den Abgasen des Schmelzprozesses) wird daraufhin in die Kupfer-

zo lösung geleitet, und zwar so lange, bis die gewünschte Konzentration (1,5 Prozent) an schwefliger Säure zum Fällen des in der Lösung enthaltenen Kupfers erreicht wird. Nun wird die Lösung in einen oder mehrere Fällbottiche gepumpt; der Bottich wird beispielsweise aus Eisen hergestellt und mit Blei ausgekleidet und muß für höheren Druck widerstandsfähig sein. Diesem Gefäß wird nun auf irgendeine Weise Wärme zugeführt, bis die Temperatur 150° C und der Druck etwa 6,8 Atm. erreicht haben. Sind die Temperatur- und Druckbedingungen erfüllt, so wird der Druck aufgehoben, die Bottiche entleert und die heiße Lösung auf ein Filter gebracht; das Filtrat fließt zum nochmaligen Auslaugen zurück. Die Lösung ist sehr leicht filtrierbar, und das Kupfer verbleibt auf dem Filter in fein, verteilter Form und kann entweder geschmolzen in Form von Stangen oder zusammengepreßt für Anoden in den Handel gebracht werden. In diesem typischen Beispiel sind die Bedingungen zur Erzielung der bestmöglichen Resultate angeführt. Man hat nämlich gefunden, daß sich am besten eine Lösung von

6 Prozent Cu S O₄-5 H₂O (enthält 1,5 Prozent Kupfer) bei einem Druck von 6,8 Atm. und einer Temperatur von etwa 150 ° C zu diesem Zwecke eignet. Es ist üblich, die Stärke der Lösung bis zu 3 Prozent Kupfermetall zu erhöhen.

Die Behandlung der aus dem Laugebottich kommenden Lösung mit den zur Neutralisation nötigen Mengen von Calciumcarbonat oder einer anderen Base, ferner die Temperatur- und Druckverhältnisse sowie die Konzentration der Schwefligsäurelösung, entsprechend dem Gehalt an Kupfer der Kupfersulfatlösung, bestimmen den Verlauf der Fällung und verursachen die Bildung eines Niederschlages von etwa 100 Prozent fein verteiltem Kupfer.

Die Menge der schwefligen Säure, die für die Kupferlösung bestimmt ist, ändert sich nach dem Gehalt an Kupfer der Kupfersulfatlösung, d. h. die Konzentration der Schwefligsäurelösung in Gewichtsprozenten ausgedrückt darf die Konzentration der Kupfersulfatlösung, ebenfalls in Gewichtsprozenten ausgedrückt, nicht wesentlich übersteigen.

Im Anschluß daran sei erwähnt, daß eine Kupfersulfatlösung, deren Gehalt an Kupfer mehr als 6 Prozent Cu S O₄ · 5 H₂ O beträgt, durch eine Schwefligsäurelösung als Kupfermetall niedergeschlagen werden kann, wenn die Lösung vorher mit Calciumcarbonat oder irgendeiner anderen Base neutralisiert ist. Jedoch ist in diesem Falle die Abscheidung des Metalls keinesfalls vollständig. Bei Anwendung einer Temperatur von über 150 ° C und eines Druckes von über 7 Atm. kann zwar eine vollständige Abscheidung des Kupfers stattfinden, jedoch besteht der Niederschlag nur zum Teil aus metallischem Kupfer und enthält größere Mengen von Oxyd, Sulfit und Sulfid des Kupfers. Unter diesen Bedingungen kann jedoch die Schwefelsäure regeneriert werden und zum weiteren Auslaugen der Erze Verwendung finden.

Dieses Verfahren ist hauptsächlich anwendbar zur Gewinnung von Kupfer aus hochprozentigen Kupfererzen, hauptsächlich aus den Karbonaten, Oxyden und basischen Sulfaterzen. Die schweflige Säure kann erhalten werden aus den Abgasen des Schmelzprozesses, da der Prozentgehalt solcher Abgase an schwefliger Säure in der Regel zur Sättigung einer 6 prozentigen Cu SO₄ · 5 H₂ O-Lösung ausreicht. Ferner findet dieses Verfahren eine spezielle Anwendung auf die sulfidischen Erze, da die Überführung dieser Erze in Oxyde vermittels eines Röstprozesses vorgenommen wird. Man erhält auf diese Weise ohne weiteres die schweflige Säure, welche zur Behandlung der Lösung notwendig ist. Dann kann dieses Verfahren Verwendung finden bei allen Erzen und sonstigen kupferhaltigen Produkten, wie z. B. gerösteter Kupferstein usw., in welchem das Kupfer vermittels Schwefelsäure in Lösung gebracht werden kann. Es ist vorzuziehen, das Auslaugen mit der aus dem Fällbottich kommenden heißen Lösung vorzunehmen, wobei das maximale Lösungsvermögen ausgenutzt wird und der Prozeß auf diese Weise kontinuierlich wird, ändern das Filtrat zum nochmaligen Auslaugen wieder Verwendung findet. Nach einiger Zeit kann diese Lösung, die eine größere Menge von Verunreinigung inzwischen aufgenommen hat und deswegen auch übel riecht, regeneriert oder in bekannter Weise gereinigt oder durch eine frische ersetzt werden. Um eine vollständige Lösung zu erzielen, arbeitet man in der Regel, wie bereits erwähnt, mit einer

3,6prozentigen Schwefelsäurelösung. Der mechanische und chemische Verlust bei diesem Auslaugeverfahren dürfte sich auf etwa 25 Prozent stellen. Das niedergeschlagene Kupfer ist durch andere Metalle, wie z.B. Eisen, nicht verunreinigt, da diese unter den gleichen Bedingungen nicht ausgefällt werden.

Die Fernverbindungen des Eisens, welche in der Lösung zugegen sind, oxydieren auch schweflige Säure zu Schwefelsäure, die für den Prozeß von Vorteil ist, während andererseits das verbliebene Ferrosulfat, nachdem es durch Behandlung mit Luft wieder oxydiert ist, ein vorzügliches Lösungsmittel für Kupfererze ist.

Zu bemerken ist noch, daß die Menge des niedergeschlagenen Kupfers, ausgedrückt in Gewichtsprozenten, derjenigen Menge von schwefliger Säure, die zum Ausfällen des Kupfers gebraucht wird, entspricht. Z. B. bei einer Lösung von 1,5 Prozent Kupfer und einer Menge von schwefliger Säure von 1,5 Prozent beträgt der Niederschlag an metallischem Kupfer beinahe 100 Prozent des niederzuschlagenden Metalls; wird aber bei einer ebenfalls 1,5 prozentigen Kupferlösung eine nur iprozentige schweflige Säure verwendet, so beträgt das metallische Kupfer nur 66 Prozent des niederzuschlagenden Metalls. Ist der Prozentgehalt an schwefliger Säure höher als 1,5 Prozent, so findet zwar eine vollständige Fällung des in der Lösung vorhandenen Kupfers statt, jedoch besteht dieser Niederschlag aus mehr oder weniger Oxyd, Sulfit u. dgl.

Claims

Patent-An Sprüche:

i. Verfahren zur Gewinnung von Kupfer aus kupferhaltigen Stoffen durch Auslaugen dieser Stoffe mit Schwefelsäure zur Bildung einer Kupfersulfatlösung und Ausfällen des Kupfers aus der Lösung durch Erhitzen unter Druck in Gegenwart von schwefliger Säure, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Lösung enthaltene freie Schwefelsäure nach dem Auslaugen und vor dem Ausfällen neutralisiert wird.
2. Verfahren zur Gewinnung von Kupfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupfersulfatlösung mit einem Gehalt von etwa 1,5 Prozent Kupfer Verwendung findet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupfersulfatlösung mit schwefliger Säure bei einem Druck von etwa 6,8 Atm. auf ungefähr 150° C erhitzt wird.
4. Verfahren zur Gewinnung von Kupfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kupferhaltigen Stoffe mit einer etwa 3,6prozentigen Schwefelsäure behandelt werden, so daß die entstehende Kupfersulfatlösung nicht mehr als 1 Prozent freier Schwefelsäure bei der nachfolgenden Neutralisation enthält.
5. Verfahren zur Gewinnung von Kupfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das bei dem Ausfällen entstehende Filtrat, das im Verhältnis zum ursprünglichen Kupfergehalt nur einen geringen Prozentsatz an Kupfer enthält, wieder benutzt, um die Ausgangsstoffe nochmals zu behandeln, diesen Vorgang wiederholt und schließlich den Ausgangsstoff mit neuer Lauge wäscht, bis er praktisch vollständig ausgelaugt ist.