DE3732242C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von
Buntmetallen aus buntmetallhaltigen Rückständen,
insbesondere Schlämmen, die als Buntmetalle Kupfer, Zink,
Nickel und Chrom enthalten, unter Behandlung der Rückstände
mit einer Mineralsäure und Oxidationsmitteln, Abtrennen der
unlöslichen Bestandteile von der Lösung und Abtrennung der
Metalle aus der gewonnenen Lösung.
Aus der DE-PS 28 41 271, DE-PS 26 21 144 und DE-PS 27 43 812
sind Verfahren zur Aufarbeitung von Hydroxidschlämmen
bekannt, bei denen jedoch die folgenden Punkte bis jetzt
eine großtechnische Realisierung verhindert haben:
- - aufwendige Cadmium- und Chromabtrennung,
- - unverhältnismäßig hohe Emissionen durch salzbelastete Abwässer und nichtinerte feste Rückstände,
- - Unwirtschaftlichkeit.
Von H. Reinhardt, "Chemistry and Industry", 1. März 1975,
Seite 212, wird ein Prozeß vorgeschlagen, bei dem aus
buntmetallhaltigen Schlämmen, Schlacken und Aschen Kupfer,
Nickel und Zink schwach sauer gelaugt, nach Kupferabtrennung
Eisen und Zink extrahiert und anschließend getrennt werden.
Aus dem Raffinat wird nachfolgend das Nickel extrahiert, so
daß Chrom und die Alkalimetalle im Ablauf verbleiben, wobei
nach Fällung des Chroms das neutralsalzbelastete Abwasser
abgeleitet wird.
Die hohen Wasser- und zu geringen Buntmetallgehalte dieser
Rückstände schließen jedoch eine wirtschaftliche
Aufarbeitung innerhalb der bestehenden hüttentechnischen
Prozesse aus. Die Praxis der Beseitigung war daher die
Ablagerung dieser Rückstände auf Sondermülldeponien. Vor dem
Hintergrund des immer knapper werdenden Deponievolumens,
insbesondere für Sondermüll, den zu erwartenden
Anforderungen an die Eigenschaften von deponierfähigen
Rückständen (TA-Abfall) und dem Wiederverwertungsgebot in
§ 3 (2) der 4. Novelle des Abfallgesetzes, erscheint ein
Aufarbeitungsverfahren für bundmetallhaltige Rückstände aus
abfalltechnischen und volkswirtschaftlichen Gründen
unbedingt geboten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Gewinnung von Buntmetallen aus
buntmetallhaltigen Rückständen, wie sie im nächsten
Abschnitt definiert sind, bereitzustellen, wobei die Metalle
unter erheblich verringerten Kosten aufgetrennt und in den
Wirtschaftskreislauf zurückgeführt werden können und
gleichzeitig ein deponierfähiger inerter Rückstand erzeugt
wird.
Die gestellte Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen 2 bis 13 sind
bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens nach Anspruch 1
angegeben.
Unter buntmetallhaltigen Rückständen werden in diesem
Zusammenhang Rückstände verstanden, die in Form von
Schlämmen, Suspensionen, Lösungen, Flugstäuben und/oder
Aschen vorliegen, und die neben anderen Buntmetallen im
herkömmlichen Sinne im wesentlichen Kupfer, Nickel und Zink,
sowie Eisen, enthalten.
Unter wasserhaltigem Medium wird im folgenden ein Medium
verstanden, das im wesentlichen aus Wasser und darin
befindlichen Buntmetallen, zusätzlichen organischen und
anorganischen Inhaltsstoffen sowie Fremdstoffen, wie z. B.
Schrauben usw., besteht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden
die buntmetallhaltigen Rückstände in Form von insbesondere
Schlämmen, aber auch z. B. Suspensionen oder Lösungen,
eingesetzt, wobei es möglich und wirtschaftlich vertretbar
ist, cadmium- und chromhaltige Rückstände beim
Abfallerzeuger im Rahmen der Abwasserentsorgung durch
geeignete Maßnahmen zu separieren oder zumindest den
Chromgehalt stark zu reduzieren.
Diese Abtrennung bzw. Reduktion des Chromgehalts in den
Rückständen ist besonders wichtig, da die Nickelextraktion
in Gegenwart von Chrom erschwert wird. Insbesondere sollen
Rückstände eingesetzt werden, deren Chromgehalt 10 Gew.-%
des jeweiligen Nickelgehalts oder 0,5 Gew.-%, bezogen auf
die gesamte Trockensubstanz, nicht überschreitet.
Ebenfalls sollte die organische Belastung der eingesetzten
Rückstände bestimmte Werte nicht überschreiten. Unter
organischer Belastung wird hier vor allem die Belastung mit
Tensiden und Komplexbildnern verstanden, z. B. Fluortenside
oder starke Komplexbildner, wie EDTA und NTA. Insbesondere
soll der Gehalt an diesen in den Prozeßflüssigkeiten unter
1 Gew.-%/l, bevorzugt bei 0,01 Gew.-%/l, liegen, da es sonst
während der Abscheidung der gelösten Buntmetalle durch
Flüssig-Flüssig-Extraktion zur Emulsionsbildung mit dem dort
verwendeten Extraktionsmittel/Lösungsvermittler-System
kommt. Überschreitet der Gehalt an Komplexbildner und/oder
Tensiden die oben angegebenen Werte, können diese
organischen Substanzen durch geeignete Verfahren, z. B.
Behandlung mit Ozon, zerstört werden.
Die Zeichnung zeigt
Fig. 1 ein Grundfließschema des Gesamtprozesses gemäß der
Erfindung;
Fig. 2 ein Grundfließschema einer Auftrennung der
Buntmetalle gemäß der Erfindung; und
Fig. 3 eine graphische Darstellung einer gemäß Beispiel 4
durchgeführten Extraktion mit anschließendem
Gegentausch.
Der erfindungsgemäße Prozeß wird anhand der Fig. 1 gezeigt,
die das Grundfließschema für die nachfolgende Aufarbeitung
eines festen und/oder zähflüssigen Rückstandes (hier am
Beispiel eines Hydroxidschlammes) darstellt.
Nach Sortieren und Chargieren werden in einem ersten
Verfahrensschritt die Rückstände mit einem Oxidationsmittel
in wasserhaltigem Medium versetzt.
Das vorherigen Anmaischen bzw. Suspendieren der festen
und/oder zähflüssigen Rückstände mit oxidationsmittel
haltigen Flüssigkeiten, bevorzugt in mit H2O2 bzw. Ozon
versetztem Prozeßwasser, ist in Gewichtsverhältnissen
Rückstand zu Wasser von 1 : 1 bis 1 : 5 oder noch höher
möglich, bevorzugt 1 : 2, wobei die Verwendung von weniger
Wasser die Mischbarkeit erschwert, und die Verwendung von
mehr Wasser unnötigen Aufwand und hohe Kosten verursacht.
Die erforderliche Menge an Oxidationsmittel ist von der
Eisenkonzentration in Lösung und dem Anteil an Eisen in der
Oxidationsstufe 2 abhängig. Im allemeinen genügt die Zugabe
einer Menge an H2O2, deren Gewicht etwa 0,5% der Masse der
eingesetzten Rückstände im Ausgangszustand entspricht, bzw.
ist die Verwendung einer 0,5%igen H2O2-Lösung beim
Anmaischen ausreichend, wenn das Gewichtsverhältnis
Rückstand zu Wasser 1 : 1 beträgt.
Dieses vorhergehende Anmaischen bzw. Suspendieren ermöglicht
zum einen durch einen nachgeschalteten Sichtvorgang eine
Abtrennung prozeßschädlicher Fremdstoffe und beschleunigt
zum anderen den nachfolgenden Ansäuerungsvorgang, der auch
als Laugungsvorgang bezeichnet wird, erheblich. Zusätzlich
wird durch die gleichzeitige Oxidation mit H2O2 oder Ozon
ein Teil der in den Rückständen enthaltenen organischen
Substanzen zerstört und durch die vollständige Überführung
der Eisengehalte in den dreiwertigen Zustand für eine
quantitative Extraktion des Eisens in den späteren
Verfahrensschritten gesorgt.
Die anschließende schwefelsaure Laugung des
oxidationsmittel- und wasserhaltigen Mediums wird bei einem
pH-Wert von 1 bis 2, bevorzugt bei einem pH-Wert von 1,5,
durchgeführt, wobei die angesäuerte Suspension zusätzlich so
mit Wasser verdünnt wird, daß sich ein Gewichtsverhältnis
von Rückstand zu zugesetzten Stoffen im Bereich von 1 : 1,1
bis 1 : 5, bevorzugt 1 : 2, ergibt. Eine Reaktionszeit von 1
bis 10 Stunden, bevorzugt 2 Stunden, und langsames Rühren
bei Temperaturen von 20 bis 80°C, bevorzugt 40 bis 60°C,
ermöglicht bei einem pH-Wert von 1,5 zum einen ein optimales
Laugungsergebnis, vermeidet zum anderen einen zu hohen
Säureverbrauch, und sorgt dafür, daß die prozeßhindernden
Fremdstoffe, zumindest zum Teil, im unlöslichen
Feststoffanteil verbleiben.
Bei dieser Laugung gehen die Buntmetalle zu 90 bis 99% in
Lösung, während das Eisen nur zu 60% gelöst wird, und
Calcium, Silicium und Blei nahezu quantitativ als
schwerlösliche Salze im Feststoffanteil verbleiben.
Die auf 40 bis 60°C angehobene Temperatur während der
Laugung erhöht die Laugungsgeschwindigkeit, sorgt infolge
der abnehmenden Löslichkeit des Calciumsulfats mit
steigender Temperatur für niedrige Calciumgehalte im Filtrat
und erleichtert durch die mit der Temperatur abnehmende
Viskosität des wäßrigen Filtrats die Abtrennung des
unlöslichen Feststoffanteils aus der noch warmen Suspension
durch Filtration.
Die anschließende gründliche Waschung des Filterkuchens zur
Beseitigung löslicher Verunreinigungen mit Prozeßwasser,
zuletzt mit verdünnter Natronlauge, erzeugt einen als inert
zu bezeichnenden Feststoffanteil. Die noch enthaltenen
Restspuren von Bunt- und Schwermetallen sind kaum mehr
nachzuweisen oder in schwerstlösliche Verbindungen, z. B.
Bleisulfat, übergeführt. Alternativ kann die Inertisierung
durch Vermengung mit Kalk im Anschluß an das Auswaschen
durchgeführt werden.
Die selektive Abscheidung der gelösten Buntmetalle aus dem
Filtrat geschieht durch Flüssig-Flüssig-Extraktion, wobei
zumindest eines der Buntmetalle getrennt von den anderen
anfällt.
Unter Flüssig-Flüssig-Extraktion wird der Austausch von
Metallionen oder Wasserstoffionen zwischen zwei flüssigen,
nicht mischbaren Phasen verstanden, von denen die eine eine
wäßrige Phase und die andere eine organische
Lösungsmittelphase mit einem ionenspezifischen
Extraktionsmittel ist. Die wäßrige Phase besteht überwiegend
aus Wasser sowie darin gelösten Metallsalzen in der
Größenordnung von 50 bis 200 g/l. Der Begriff "wäßrige
Phase" dient hier nur zur Abgrenzung geenüber der
"nichtwäßrigen" organischen Lösungsmittelphase, und kann
auch als Filtrat, Raffinat oder Strippmittel bezeichnet
werden.
Die bekannte organische Lösungsmittelphase besteht aus dem
eigentlichen Extraktionsmittel (10-20 Vol.-%), einer als
Kationenaustauscher wirksamen flüssig-organischen
Verbindung, z. B. Bis-(2-ethyl-hexyl)phosphorsäure (DEHPA),
Naphthen- und Carbonsäuren oder Hydroxy-Oximen, dem mit der
wäßrigen Phase nicht mischbaren Lösungsmittel (60-90 Vol.-%),
z. B. Kerosin oder Petroleum, und dem Lösungsvermittler
(0-15 Vol.-%), der die Aufgabe hat, die Löslichkeit des
Extraktionsmittels im Lösungsmittel zu optimieren. Als
Neutralisationsmittel wird Natronlauge verwendet.
Die selektive Abtrennung der Buntmetalle wird anhand der
Fig. 2 gezeigt, die das Fließschema für die nachfolgende
Rückgewinnung der Buntmetalle darstellt.
Die Abtrennung von Kupfer in an sich bekannter Weise erfolgt
mittels substituierter Hydroxy-Oxime, z. B. 5-Dodecyl
salicylaldoxim in Kerosin, wobei der pH-Wert der wäßrigen
Phase von 0,5 bis 1,5, bevorzugt bei pH-Wert 1, gehalten
wird (A). Die saure Metallsalzlösung kann bis zu 20 g/l
Kupfer enthalten, wobei Eisen(III), Aluminium, Zink und
Nickel in gleicher Konzentration nicht stören. Je nach
Anfangskonzentration kann der Kupfergehalt in der wäßrigen
Phase in ein bis zwei Stufen auf Werte unter 0,02 g/l
gesenkt werden. Die anschließende Reextraktion des Kupfers
aus der organischen Phase erfolgt in zwei bis drei Stufen
mit ca. 20-25% Schwefelsäure oder schwefelsaurer
Kupfersulfatlösung (B). Die anfallende Kupfersulfatlösung
wird zur Gewinnung des Kupfers als Metall oder Salz in an
sich bekannter Weise durch z. B. Elektrolyse oder
Kristallisation von Kupfersulfat verwendet (C).
In ähnlicher Weise werden Eisen (D), Zink (G) und Nickel (I)
durch pH-kontrollierte Flüssig-Flüssig-Extraktion mit DEHPA
und/oder Isononansäure in Verdünnung mit Kerosin als
Extraktionsmittel abgetrennt.
Die gemeinsame Extraktion von Eisen (D) und Zink (G) wird
mit DEHPA in jeweils zwei bis drei Stufen im Gegenstrom bei
pH-Werten von 1,7 und 2,5 durchgeführt. Nachfolgend werden
Eisen und Zink durch selektive Reextraktion mit
5-6gew.%iger Schwefelsäure für Zink (E und H) und 10%iger
Salzsäure für Eisen (F) gewonnen. Die Gewinnung der Metalle
oder ihrer Salze erfolgt in an sich bekannter Weise.
Die gemeinsame Extraktion von Eisen und Zink in zwei
aufeinanderfolgenden Stufen bei unterschiedlichen pH-Werten
ermöglicht es, das Zink bei relativ hohen pH-Werten um 2,5
quantitativ zu extrahieren. Dabei treten keine Ausfällungen
von Eisen auf, da Eisen nahezu quantitativ im ersten
Teilschritt bei einem pH-Wert um 1,7 abgetrennt wird. Durch
geschickte Führung des organischen Exraktionsmittels ist es
überdies möglich, trotz der hohen Stufenzahl und des
gewünschten Trenneffekts mit einer einzigen umlaufenden
Extraktionsmittelmenge auszukommen. Das Extraktionsmittel,
aus Stufe (D) kommend, in der es den Großteil des Eisens und
geringe Zinkmengen aus dem Filtrat extrahiert hat, wird in
Stufe (E) zunächst selektiv von seinen Zinkgehalten befreit,
um in Stufe (F) mit Salzsäure vollständig von Eisen und
eventuell vorhandenen Aluminiumspuren gereinigt zu werden.
In Stufe (G) extrahiert dann das Extraktionsmittel
Restspuren von Eisen und die im Schritt (D) noch nicht
extrahierten Zinkgehalte. In Stufe (H) wird anschließend das
Zink ausgewaschen, wobei geringe Eisengehalte ohne Nachteil
für den Prozeß im Extraktionsmittel verbleiben können, da
sie nach erneutem Durchlauf der Stufen (D) und (E) in der
Stufe (F) ausgewaschen werden.
In der so von Kupfer, Eisen und Zink befreiten Lösung wird
anschließend Nickel mit Isononansäure in Kerosin bei einem
pH-Wert von 6 abgetrennt (I). Die Reextraktion mit einer
verdünnten Mineralsäure, bevorzugt Salpetersäure (J), und
die Gewinnung des Nickels als Metall oder Salz erfolgt in an
sich bekannter Weise.
Diese Prozeßführung ermöglicht die selektive Gewinnung der
einzelnen Metalle, wobei Coextraktionen ausgeschlossen sind.
Erhöhter Chemikalienverbrauch durch Mehrfachextraktion oder
durch aufwendige Waschvorgänge wird vermieden.
Alternativ kann die selektive Abtrennung der einzelnen
Buntmetalle auch nach folgenden Verfahrensschritten
durchgeührt werden. Nach gemeinsamer Extraktion von Eisen
und Zink mit DEHPA in jeweils zwei bis drei Stufen im
Gegenstrom bei pH-Werten zwischen 1,7 und 2,5, erfolgt die
weitere Trennung von Eisen und Zink analog dem vorstehenden
Verfahren durch selektive Reextraktion mit 5-6gew.-%iger
Schwefelsäure für Zink und 10%iger Salzsäure für Eisen, und
Gewinnung der Metalle oder ihrer Salze in an sich bekannter
Weise. Anschließend wird ein Teilstrom des kupfer- und
nickelhaltigen Raffinats mit Isononansäure in Kerosin bei
einem pH-Wert von 6,5 extrahiert, und mit dem zweiten
Teilstrom das Nickel zugunsten des Kupfers aus der
organischen Phase verdrängt. Aus der so erhaltenen
kupferhaltigen organischen Phase und der wäßrigen
Nickellösung lassen sich Metalle oder ihre Salze durch die
vorher beschriebenen Verfahrensschritte gewinnen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird zuerst Eisen
mit DEHPA bei pH-Werten unter 1,7 extrahiert, anschließend
ein Teilstrom des kupfer-nickel-zinkhaltigen Raffinats mit
Isononansäure in Kerosin bei einem pH-Wert von 6,5
extrahiert, und Nickel und Zink zugunsten des Kupfers aus
der organischen Phase bei einem pH-Wert von 4,2 mit dem
zweiten Teilstrom verdrängt. Die Extraktion eines Teilstroms
des verbleibenden nickel-zinkhaltigen Raffinats erfolgt
anschließend mit DEHPA bei einem pH-Wert von 6,5 und
nachfolgender Verdrängung des Nickels zugunsten des Zinks aus
der organischen Phase mit dem zweiten Teilstrom. Die
Gewinnung der Metalle oder ihrer Salze erfolgt in an sich
bekannter Weise.
Die während der vorgenannten Verfahrensschritte verwendeten
Flüssigkeiten werden weitestgehend im Kreislauf geführt oder
treten als Produktstrom aus dem Prozeß aus.
Um eventuell vorhandene Buntmetallreste aus der nach
Flüssig-Flüssig-Extraktion von Kupfer, Eisen, Zink und
Nickel nahezu befreiten Lösung vollständig abzutrennen, wird
diese über einen geeigneten Ionenaustauscher, meist einen
Festbettionenaustauscher vom Kationentyp, geleitet. Das
neutralsalzbelastete Abwasser (Prozeßwasser) des Ablaufs des
Kationenaustauschers enthält zwischen 5 und 15 g/l Na2SO4
und wird etwa zur Hälfte beim Anmaischen der
buntmetallhaltigen Rückstände und/oder bei der Inertisierung
der abgetrennten Feststoffanteile eingesetzt.
Überschüssiges Prozeßwasser wird durch Verdampfung und
Kristallisation der darin enthaltenen Salze aus dem Prozeß
ausgeschleust. Dabei wird es zunächst bei Drucken unter
Umgebungsdruck durch Verdampfen eingeengt und dann durch
Unterbinden der Wärmezufuhr soweit abgekühlt, daß das
Löslichkeitsprodukt des Natriumsulfats überschritten wird
und es als Glaubersalz (Na2SO4 × 10 H2O) ausfällt.
Als Abwasser fallen aus dem Verfahren nur die Wassermengen
an, die über den Schlamm oder die zugesetzten Reagenzien
zugeführt werden, sowie ein kleiner "Bleedstrom", mit dem
die Anreicherung von Verunreinigungen im Prozeßkreislauf
vermieden werden soll.
Die buntmetallhaltigen Rückstände, wie sie z. B. in der
Abwasserbehandlung galvanischer Betriebe und in der
buntmetallverarbeitenden Industrie anfallen, enthalten in
vielen Fällen im Mittel 68 Gew.-% Wasser und die folgenden
Metallkonzentrationen in der Trockensubstanz:
- 0,74 Gew.-% Aluminium
- 10,7 Gew.-% Calcium
- 0,04 Gew.-% Cadmium
- 0,15 Gew.-% Cobalt
- 2,2 Gew.-% Chrom
- 2,8 Gew.-% Kupfer
- 11,0 Gew.-% Eisen
- 0,18 Gew.-% Mangan
- 2,1 Gew.-% Nickel
- 0,33 Gew.-% Blei
- 0,003 Gew.-% Vanadium
- 7,5 Gew.-% Zink
- 0,22 Gew.-% Zinn
- 2,1 Gew.-% Natrium
- 0,21 Gew.-% Kalium
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
250 g Galvanikschlamm der Zusammensetzung (Angabe in Gew.-%
der Trockensubstanz)
- 11,5 Eisen
- 3,9 Kupfer
- 3,9 Nickel
- 7,2 Zink
- 0,13 Aluminium
wurden mit 250 g Wasser eine Minute suspendiert.
Anschließend wurden zu der Suspension 50 g 2%ige
Wasserstoffperoxidlösung, 23 ml konzentrierte Schwefelsäure
und 175 ml Wasser gegeben. Bei einer Temperatur von 30°C
stellte sich nach einer Reaktionszeit von zwei Stunden ein
pH-Wert von 1,5 ein.
Nachfolgend wurde der Feststoffanteil über Blaubandfilter
und Anlegen eines Wasserstrahlvakuums abgetrennt. Der
erhaltene Filterrückstand wurde 6mal mit je 50 ml
deionisiertem Wasser und zuletzt mit verdünnter Natronlauge
gewaschen. Die Buntmetallkonzentration des letzten
Waschablaufs betrug
- 0,07 mg/l Eisen
- 0,3 mg/l Kupfer
- 0,9 mg/l Zink
- 0,04 mg/l Nickel.
Bei einer Menge von 65 g Filterrückstand betrug der Gehalt
an Wasser 46%. Die Konzentration der im Eluat nach DEV S4
enthaltenen Metalle lag deutlich unter 1 mg/l.
Die Metallkonzentration im Filtrat betrug
- 9,4 g/l Eisen
- 3,7 g/l Kupfer
- 6,6 g/l Zink
- 4,0 g/l Nickel
- 0,09 g/l Aluminium
mit den folgenden Laugungsgraden
- 86% Eisen
- 99% Kupfer
- 97% Zink
- 100% Nickel
- 69% Aluminium.
Aus einem Filtrat einer gemäß Beispiel 1 durchgeführten
Laugung mit den folgenden Metallkonzentrationen
- 10,0 g/l Eisen
- 3,44 g/l Kupfer
- 6,5 g/l Zink
- 3,38 g/l Nickel
wurde Kupfer mittels eines Extraktionsmittel-Systems, das
20 Vol.-% 5-Dodecylsalicylaldoxim und 10 Vol.-% Isodecanol
gelöst in Kerosin (Aromatenanteil ca. 17%, Siedebereich 170
bis 250°C) enthielt, selektiv extrakhiert. Eine zweistufige
Gegenstrom-Extraktion bei einem Phasenverhältnis von 1 : 1
wurde durchgeführt, wobei der pH-Wert auf 1,0 mit 10 M
Natronlauge eingestellt wurde.
Die Metallkonzentration im Raffinat der zweiten Stufe betrug
- 10,0 g/l Eisen
- 0,03 g/l Kupfer
- 6,5 g/l Zink
- 3,38 g/l Nickel.
Die Reextraktion (Strippen) der Extraktionsphase mit 3 M
Schwefelsäure verlief vollständig.
100 ml Filtrat mit den folgenden Metallkonzentrationen
- 3,18 g/l Eisen
- 5,15 g/l Kupfer
- 4,83 g/l Zink
- 3,98 g/l Nickel
- 0,47 g/l Aluminium
- 3,93 g/l Chrom
wurden bei Raumtemperatur mit 1 ml 30%iger
Wasserstoffperoxidlösung versetzt und 10 Minuten gerührt.
Anschließend wurde mit 300 ml DEHPA-Lösung (20 Vol.-% in
Kerosin) extrahiert und mit 10 M Natronlauge bis zu einem
pH-Wert von 1,7 neutralisiert. Die wäßrige Phase enthielt
die folgenden Metallkonzentrationen:
- 0,0 g/l Eisen
- 4,83 g/l Kupfer
- 0,19 g/l Zink
- 3,98 g/l Nickel
- 0,03 g/l Aluminium
- 3,93 g/l Chrom.
15 ml Isononansäure-Lösung (20 Vol.-% in Kerosin) wurden 4
mal mit je 15 ml wäßriger Lösung, die aus einem
Laugungsvorgang gemäß Beispiel 1 erhalten wurde, mit den
folgenden Metallkonzentrationen
- 2,1 g/l Kupfer
- 3,63 g/l Zink
- 1,83 g/l Nickel
intensiv in einem Becherglas verrührt, wobei jeweils ein
pH-Wert von 6,5 ± 0,15 mit 5 M Natronlauge eingestellt
wurde.
Anschließend wurden 4 ml der beladenen organischen Phase 5
mal mit je 4 ml wäßriger Lösung mit der oben angegebenen
Metallkonzentration im Scheidetrichter extrahiert, wobei
Zink und Nickel zugunsten des Kupfers aus der organischen
Phase verdrängt wurden (vgl. Fig. 3). Nach dem letzten
Austauschvorgang lagen in der organischen Phase folgende
Metallkonzentrationen vor:
- 18,7 g/l Kupfer
- 2,7 g/l Zink
- 1,98 g/l Nickel
Claims (13)
1. Verfahren zur Gewinnung von Buntmetallen aus
buntmetallhaltigen Rückständen, insbesondere Schlämmen, die
als Buntmetalle Kupfer, Zink, Nickel und Chrom enthalten,
unter Behandlung der Rückstände mit einer Mineralsäure und
Oxidationsmitteln, Abtrennen der unlöslichen Bestandteile
von der Lösung und Abtrennung der Metalle aus der gewonnenen
Lösung,
dadurch gekennzeichnet,
daß
- a) Rückstände mit einem Chromgehalt eingesetzt werden, der 0,5 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Trockensubstanz oder auf 10 Gew.-% des Nickelgehalts, nicht überschreitet,
- b) die Rückstände mit Prozeßwasser im Gewichtsverhältnis von 1 : 1 bis 1 : 5 unter Zugabe eines Oxidationsmittels angemaischt werden,
- c) die gewonnene Suspension einem Sichtvorgang zur Abtrennung grober Feststoffteilchen unterzogen wird,
- d) die gesichtete Suspension mit Schwefelsäure bei einem pH-Wert von 1 bis 2 unter langsamem Rühren bei 20 bis 80°C während 1 bis 10 Stunden gelaugt wird,
- e) nach Beendigung der Laugung der Rückstand abfiltriert, gewaschen und durch Zugabe von Alkalien inertisiert wird und
- f) aus dem Filtrat durch Flüssig-Flüssig-Extraktion die Buntmetalle abgetrennt und gewonnen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die buntmetallhaltigen Rückstände in Form von
Suspensionen oder Lösungen eingesetzt werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Oxidation Ozon oder
0,5 Gew.-% Wasserstoffperoxid, bezogen auf die Masse der
Rückstände im Ausgangszustand, zugegeben wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Inertisierung der in der
Stufe e erhaltene Rückstand mit Wasser und anschließend mit
Natronlauge gewaschen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Inertisierung des in der
Stufe e erhaltenen Rückstands im Anschluß an das Auswaschen
Kalk zugegeben wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die beim Versetzen der
Rückstände mit Oxidationsmittel bei der
Flüssig-Flüssig-Extraktion und/oder bei der Inertisierung
verwendeten Flüssigkeiten im Kreislauf geführt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in den Prozeßflüssigkeiten
Tenside und Komplexbildner in Mengen von unter 1
Gew.-%/Liter, vorzugsweise bei 0,01 Gew.-%/Liter, gehalten
werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß aus dem bei der
Flüssig-Flüssig-Extraktion erhaltenen Raffinat Bunt
metallreste abgetrennt werden, vorzugsweise durch
Ionenaustausch.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß überschüssiges Prozeßwasser
verdampft und die darin enthaltenen Salze kristallisiert
werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß substituierte Hydroxyoxime,
Bis-(2-ethylhexyl)-phosphorsäure (DEHPA) und Isononansäure
in Verdünnung mit Kerosin als Extraktionssysteme und
Natronlauge als Neutralisationsmittel verwendet werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß bei der Abtrennung der gelösten
Buntmetalle durch Flüssig-Flüssig-Extraktion folgende
Teilschritte durchgeführt werden:
- - Selektive Extraktion von Kupfer in an sich bekannter Weise mittels substituierter Hydroxyoxime in Kerosin bei pH-Werten zwischen 0,5 und 1,5, bevorzugt bei einem pH-Wert von 1 (A), Reextraktion des Kupfers mit Schwefelsäure oder schwefelsaurer Kupfersulfatlösung (B) und Gewinnung des Kupfers als Metall oder Salz in an sich bekannter Weise (C);
- - gemeinsame Extraktion von Eisen (D) und Zink (G) mit DEHPA in jeweils zwei bis drei Stufen im Gegenstrom bei pH-Werten zwischen 1,7 und 2,5, Trennung von Eisen und Zink durch selektive Reextraktion mit 5- bis 6gew.-%iger Schwefelsäure für Zink (E, H) und 10%iger Salzsäure für Eisen (F) sowie Gewinnung der Metalle oder ihrer Salze in an sich bekannter Weise und
- - Extraktion von Nickel mit Isononansäure in Kerosin bei einem pH-Wert von 6 (I), Reextraktion mit einer verdünnten Mineralsäure, bevorzugt Salpetersäure (J), und Gewinnung des Metalls oder seines Salzes in an sich bekannter Weise (Fig. 2).
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung der gelösten
Buntmetalle durch Flüssig-Flüssig-Extraktion vom Raffinat
nach folgenden Teilschritten durchgeführt wird:
- - Gemeinsame Extraktion von Eisen und Zink mit DEHPA in jeweils zwei bis drei Stufen im Gegenstrom bei pH-Werten zwischen 1,7 und 2,5, Trennung von Eisen und Zink durch selektive Reextraktion mit 5- bis 6gew.-%iger Schwefelsäure für Zink und 10%iger Salzsäure für Eisen sowie Gewinnung der Metalle oder ihrer Salze in an sich bekannter Weise und
- - Extraktion eines Teilstroms des kupfer- und nickelhaltigen Raffinats mit Isononansäure in Kerosin bei einem pH-Wert von 6,5 und Verdrängung des Nickels zugunsten des Kupfers aus der organichen Phase mit einem zweiten Teilstrom unter Erhalt einer kupferhaltigen organischen Phase und einer wäßrigen Nickellösung.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung von Eisen, Kupfer,
Nickel und Zink durch Flüssig-Flüssig-Extraktion nach
folgenden Teilschritten durchgeführt wird:
- - Extraktion von Eisen mit DEHPA bei pH-Werten <1,7;
- - Extraktion eines Teilstroms des kupfer- nickel-zink-haltigen Raffinats mit Isononansäure in Kerosin bei einem pH-Wert von 6,5 sowie Verdrängung von Nickel und Zink zugunsten des Kupfers aus der organischen Phase mit einem zweiten Teilstrom bei einem pH-Wert von 4,2 und
- - Extraktion eines Teilstroms des nickel-zink-haltigen Raffinats mit DEHPA bei einem pH-Wert von 6,5 und Verdrängung des Nickels zugunsten des Zinks aus der organischen Phase mit einem zweiten Teilstrom.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873732242 DE3732242A1 (de) | 1987-09-24 | 1987-09-24 | Verfahren zur behandlung buntmetallhaltiger rueckstaende |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE19873732242 DE3732242A1 (de) | 1987-09-24 | 1987-09-24 | Verfahren zur behandlung buntmetallhaltiger rueckstaende |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3732242A1 DE3732242A1 (de) | 1989-04-06 |
DE3732242C2 true DE3732242C2 (de) | 1989-09-07 |
Family
ID=6336818
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Country | Link |
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DE (1) | DE3732242A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4218863A1 (de) * | 1992-06-09 | 1993-12-16 | Farshad Dr Dehnad | Verfahren zur Behandlung von schwermetallbelasteten Stoffen |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT1190758B (it) * | 1982-04-05 | 1988-02-24 | Samin Soc Azionaria Minerometa | Procedimento per il recupero di metalli ad alto valore commerciale contenuti nei fanghi |
-
1987
- 1987-09-24 DE DE19873732242 patent/DE3732242A1/de active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4218863A1 (de) * | 1992-06-09 | 1993-12-16 | Farshad Dr Dehnad | Verfahren zur Behandlung von schwermetallbelasteten Stoffen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3732242A1 (de) | 1989-04-06 |
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