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Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung metallhaltigen Breies.
Die Erfindung bezieht sich auf die Gewinnung von Wertstoffen aus metallhaltigem
Brei und sonstigen Aufschwemmungen oder Lösungen, die solche Wertstoffe enthalten,
durch neue Zentrifugalverfähren und sozusagen elektrolytische<< Behandlung,
vorzugsweise unter Verwendung von Quecksilber als Aufnahmemedium für die anfängliche
Extraktion der Wertstoffe. Nach der Erfindung können ° kostbare Metalle, Gold, Silber
und
die ganze Platingruppe einschließlich Platin, Iridium, Palladium,
Rhodium, Ruthenium, Osmium und Iriosmium wirtschaftlich in sehr wirksamer und bequemer
Art gewonnen werden. Insbesondere kann nach dem neuen Verfahren Gold in solchem
nichtamalgamerbaren und bisher sehr störenden Zustande bequem gewonnen werden, der
dem amerikanischen Berg- und Hüttenmann als »float«, »rusty« und »greasy« bekannt
ist. Amalgamierbare Metalle, wie Gold, Silber usw., können mit dem Quecksilber ---
wenn solches verwendet wird -- amalgamiert und dann durch Destillation davon geschieden.
werden. Nichtamalgamierbare Metalle, wie die der Platingruppe, können nichtsdestoweniger
dem Quecksilber so einverleibt werden, daß sie zeitweilig von ihm festgehalten werden.
In diesem Falle kann die Scheidung leicht mechanisch geschehen, ohne daß destilliert
werden müßte.
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Betreffs des Breies o. dgl. hat der Erfinder festgestellt, daß die
zentrifugale Verteilung und Konzentration der Wertteilchen über die umgebende Umfangswand
so wirksam durch gleichzeitige Elektrolyse verstärkt und unterstützt werden kann,
daß man eine wesentlich vollständige Extraktion aller der Wertstoffe aus dem Brei
erhält. Bei sehr feinen, freien, metallischen Wertteilchen - entweder im sogenann.ten
suspensoiden Zustande oder in kolloidaler Lösung oder Suspension - »bricht« der
direkte Durchgang von elektrischem Strom durch den Brei die Suspension und sucht
die freien Wertstoffteilchen in der Zentrifugalrichtung auszufällen. Bei chemisch
gebundenen Wertstoffen reduziert der elektrische Strom dieselben und nimmt die metallischen
Teilchen in der Zentrifugalrichtung elektrochemisch mit bzw. fällt er sie aus. In
allen Fällen sucht daher die Elektrolyse die Ausschleuderung der Wertstoffe wirksamer
und vollständiger zu machen.
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Was die obererwähnte Verwendung von Quecksilber anbetrifft, so hat
dex Erfinder festgestellt, daß e s durch einen elektrischen Strom aktiviert und
mit einer Affinität für gewöhnlich unamalgamierbare Metalle, wie Plä,tin, versehen.
werden kann, die es an sich sonst nicht besitzt, und daß die Amalgamation mit Gold
(auch in den verschiedenen schwierigen Zuständen des letzteren) und mit anderen
amalgamierbaren Metallen durch den Strom angeregt und beschleunigt werden kann.
Auch kann dadurch das Quecksilber wirksam. schimmernd und frei von Schaum gehalten
und am sogenannten Zerfallen in mehlförmige Kügelchen gehindert werden. Obschon
aber das Verfahren der verbundenen Ausschleuderung und Elektrolyse die Vorteile
der Verwendung von Quecksilber als Aufnahmestoff an der verwendeten, sich rundum
erstreckenden Elektrodenwand befördert -Vorteile, unter denen die große Leichtigkeit
hervorragt, mit welcher Wertstoffe jeder Art aus dem Quecksilber ausgeschieden und
gewonnen werden können -, so ist doch das Quecksilber nicht unbedingt nötig, da
eine bloße metallische Wand auch bei völligem Fehlen des Quecksilbers durch Zentrifugalkraft
Haltefähigkeit für solche Wertstoffe erlangt und da eine Plattierung von Wertstoffen
von solch einer Wand entfernt und gewonnen werden kann.
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Bei der nachstehend beschriebenen vorzugsweisen Ausführungsform der
Erfindung wird das Quecksilber zur aktiven Kathodenoberfläche für die Elektrolyse
des Breies o. dgl. gemacht. Hierzu wird das Quecksilber zentrifugal über die Innenfläche
einer hohlen Kathode verteilt, die auch als Umfangswand für das Zentrifugieren des
Breies dient und so geformt oder angeordnet ist, daß sie sowohl die zentrifugal
aus dem Brei abgeschiedenen Wertstoffe wie das Quecksilber in zentrifugaler Verteilung
hält. Somit wird der Brei zentrifugal in dünnem Strome über eine dünne, -zentrifugal
aufrechterhaltene Quecksilberschicht verteilt, und die Wertstoffe werden entsprechend
ausgefällt und gesammelt. Bei Verwendung einer inneren Anode innerhalb des Breistromes
in solcher Anordnung, daß ein wesentlicher Teil ihrer Oberfläche einem entsprechenden
Teil der Kathodenoberfläche direkt gegenüberliegt, und zwar in engem Abstan'de,
kann die wirksame Kathodenoberfläche zu sehr gleichförmiger Wirksamkeit gebracht
und die obenerwähnte hohe Ausbeute an Wertstoffen voll erzielt werden.
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Die vereinigende oder absorbierende Wirkung des Quecksilbers hinsichtlich
aller der obererwähnten. Metalle kann sehr wirksam durch Elektrolysierstrom befördert
werden und umgekehrt. Daher braucht man nicht das Quecksilber mit Natrium anzureichern,
um die Amalgamierung mancher gewöhnlich nicht amalgamierbaren Metalle (wie Platin-)
zu gewährleisten, noch auch braucht man zu sonstigen Hilfsmitteln dieser Art seine
Zuflucht zu nehmen. Das Verfahren wird also weit einfacher und bequemer. Praktisch
hat es sich als vorteilhaft :erwiesen, den Breistrom und das Quecksilber unter hydrostatischem
Drucke zu elektrolysieren und zu schleudern..
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Die Wertstoffe in dem durch das Verfahren behandelten Brei können
metallische Teilchen aufweisen, die von wägbarer Größe, wenn auch für das Auge sehr
fein, sind, ferner Metallteilchen von richtig kolloidalem Feinheitsgrade, die im
Wasser eine richtige kolloidale »Lösung« oder Suspension bilden, 117etallteilchen
von
einer mittleren >:suspensoidena Größe, so fein, daß sie sich aus dem Wasser nur
sehr langsam absetzen, und endlich eine elektrolytische Lösung einer oder mehrerer
chemischer Verbindungen eines oder mehrerer Metalle. Außerdem enthält der Brei natürlich
in der Regel Ton, Kieselsäure oder sonstige Beimengungen.
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Es ist einer der Vorteile der Erfindung, daß Brei, der einige oder
alle dieser Arten von Bestandteilen enthält, erfolgreich durch bloßes Hindurchschicken
durch die Schleuder unter Hindurchleitung eines Stromes von zur Elektrolyse geeigneter
Stärke verarbeitet werden kann, und daß also alle die Wertstoffe gewonnen werden.
gleichviel ob sie alle die obigen Zustandsformen oder nur zwei davon oder nur eine
davon haben.
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Für die Zwecke der Erfindung hat der Erfinder eine neue Vorrichtung
nach' Arteiner Amalgamierschleuder geschaffen, von der ein Ausführungsbeispiel in
der Zeichnung schematisch dargestellt ist.
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Die Maschine hat ein Gestell, dessen Oberteil i o, Zwischenteil i
i und Unterteil 12 unter Zwischenschaltung von Abstandshülsen 13 durch Bolzen 14
zusammengehalten werden. Der eine Bolzen ist länger und bildet oben eine Achse,
um die der Oberteil i o nach Lösung des kürzeren Bolz--ns schwingbar ist, um den
Zwischenraum freizulegen. Die Drehtrommel 15 ist zwischen Oberteil und Zwischenteil
angebracht und ist zusammengesetzt aus einem senkrechten geflanschten Röhrenteil
16 mit Deckel 17 und Boden 18. Ersterer hat eine zentrierte durchbohrte Büchse i9,
die eine Hohlspindel bildet, welche meinem reibungsarmen Lager 20 läuft und das
untere Ende eines Breizuführrohres 21 aufnimmt, das durch eine Stopfbüchse 22 abgedichtet
ist. Ein Ventil ist bei 23 in das Rohr 2 i eingeschaltet zwecks Druckregelung.
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Im Betriebe kann Brei o. dgl. unter Druck (der durch das Ventil bei
23 geregelt wird) durch das achsiale Rohr 2 1 als Einlaß zugeführt werden und kann
durch einen achsialen Auslaß 27 austreten. Aus dem Einlaß 2 i strömt der Brei in
einem dünnen Strome durch den engen Ringraum zwischen der äußeren Umfangswand oder
Kathode 15 und einer inneren Anode und Ablenker 38, 39, der zwecks Verteilung des
Breies quer über dem Einlaß z i angebracht ist, um endlich über die innere Kante
eines aufragenden inneren Ansatzes 31 des Auslasses 27 zu steigen. Der untere Teil
des Gehäuses 15 bildet einen Speisetrog 26 für Quecksilber, das bei ruhendem Gehäuse
von dem Auslaß 27 durch den Teil 3 i getrennt wird. Im Betriebe wird eine dünne
Haut von Quecksilber aus dem Trog 26 zentrifugal ausgebreitet und über die Innenleite
der Kathodenwand 15 (besonders den zylindrischen Teil i6) durch die rasche Drehung
ausgebreitet gehalten, um als wirksame Oberfläche zu dienen. Der Ringraum zwischen
den Elektroden 15 und 38 ermöglicht einen freien ungehinderten Durchgang
für den Brei auf dem ganzen Wege nach abwärts bis vorbei an der äußersten Unterkante
des Gliedes 38, so daß der Brei in einem glatten Strome durchfließen kann und Verunreinigungen
im Brei von den Elektroden abspülen kann, ohne Hindernisse oder Wirbel, die ein
Ausscheiden der Verunreinigungen und Versetzen des Durchganges verursachen könnten.
Ebenso hat der stetige ununterbrochene Breistrom kein Bestreben, sich mit der zentrifugal
verteilten Quecksilberschicht auf der Kathodenseite des Durchganges zu vermischen,
sie zu kräuseln oder zu zerstören. Der Zwischenteil 16 und die Endglieder 17 und
18 werden in der richtigen Lage durch Bolzen gehalten, welche die Flanschen zusammenhalten.
Gegebenenfalls können Dichtungen zwischen die Flanschen eingeschaltet werden, Öffnungen
im Deckel 17 sind gewöhnlich durch Pflöcke 24 verschlossen, die zwecks Einführung
von Stoffen in die Schleuder herausschraubbar sind. Entleerungsöffnungen im Boden
18 sind durch Pflöcke 25 oder Hähne verschlossen. Die Innenfläche des Bodens 18
bildet vorzugsweise eine tiefe Ringpfanne 26. Das Unterende der Trommel ruht auf
einer mittleren Hohlwelle oder Spinde127, die damit verschraubt ist und in reibungsarmen
Lagern 28 läuft. Ein Spurlager 29 nimmt die Aehsialkraft auf. @ Der Mittelteil des
Bodens 18
ist abgesetzt und nimmt das entsprechend gestaltete Ende eines röhrenförmigen
Ablenkers 31 auf, der durch eine Scheibe.32 isoliert ist. Auf :einem Absatz im Ablenker
liegt eine Isolierscheibe 33. Eine Stange 34. ragt durch die Spindel 27 und ist
mit einer Stütze 35 verbunden, die auf der Scheibe 33 ruht. Die Stange durchsetzt
unten ein Böckchen 36, das sich übergreifend auf das untere Ende der Spindel 27
stützt und durch eine Mutter 37 mit der Stange verbunden ist. In der Schleuder liegt
ein domförmiger Ablenker, mit dessen Röhrenteil 38 ein gewölbter Deckel 39 verschraubt
ist. Dieser ist innen in der Mitte verdickt, um einen Ablenkungskegel ¢o in achsialer
Flucht mit der Unterspindel 27
zu bilden, während außen ein Hals 41 sitzt,
der bei 422 geflanscht ist. Die Unterseite der Kappe 17 nimmt in einer Aussparung
den dagegen isolierten Hals 41 auf. Dieser ist in Flucht mit der Bohrung der Hülse
i 9 durchbohrt und stellt durch Querkanäle ,l_; eine Verbindung zwischen dem Innenraum
der Spindel 2 i und der Schleuder her. Eine Isolierscheibe 44 ist außen am Deckel
17 befestigt
und trägt einen konzentrischen Stromzuführungsring
4.5, der elektrisch mit dem Ablenker 39 durch Bolzen :16 verbunden ist, die gegen
Deckel i; isoliert sind. Eine am Rahmenoberteil i o befestigte Isolierstütze trägt
zwei gefederte Bürsten -.8. und 49, die auf der Außenfläche des Deckels
17 und dem Ring 4.5 schleifen und an Leitungen 5o angeschlossen sind, deren
eine einen Rheostaten 51 enthält. Eine Riemenscheibe 52 treibt die Spindel 27. Die
Außenfläche des Teiles 38 des Hauptablenkers ist gleichgerichtet mit der Oberfläche
der Trommel und hat überall nur geringen. Abstand davon. Die Oberfläche der Pfanne
26 geht in die Oberfläche des zweiten Ablenkers .31 über.
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Bei der Zentrifugalscheidung von metallhaltigen Erzen ist das Arbeitsgut
pulverförmig und bildet mit Wasser den die wertvollen Metalle in Form kleiner Teilchen.
enthaltenden Brei. Die Scheidung der Metalie von der den Rest des Breies bildenden
Kieselsäure, Ton usw. bildet den Endzweck derartiger Zentri.fugaischeider. Der Brei
wird durch das Rohr 2 i und die Kanäle 4.3 in die Trommel. gepumpt, fließt zwischen
dieser und dem Ablenker 39, 38 hindurch, dann aufwärts und läuft schließlich über
das obere Ende des zweiten Ablenkers 3 i und durch diesen und die Unterspindel
27. Vor dem Hindurchschicken des Breies wird eine gewisse Quecksilbermenge
in die Trommel gefüllt und kriecht bei der raschen Drehung. der Trommel längs deren
Wand aufwärts in Form eines Überzuges, wie bei Zentrifugalamalgamatoren üblich.
Wegen der Unterschiede im spezifischen Gewicht zwischen den metallischen und erdigen
Bestandteilen des Breies werden> die ersteren an der Außenwand der Schleuder konzentriert,
und die Metalle der Platingruppe werden augenblicklich von der elektrisierten Quecksilberkathode
mitgenommen und festgehalten, während Gold, Silber, Quecksilber usw. sich mit dem
Arbeitsquecksilber amalgamieren. Die Erfindung hat es mit der Förderung des Amalgamierens
durch Elektrolyse des Breies bei Hindurchfließen durch den Apparat zu tun, und zwar
besonders zwischen der Wand 16 der Trommel und Wand 38 des Ablenkers, .die beide
nur geringen Abstand haben. Zu diesem Zweck wird ein Gleichstrom in den Zu-Führungsring
..5 und den Hauptablenker, durch die Lücke zwischen den Wänden 38 und
16 dank der Leitfähigkeit des Breies und durch die Bürste q.8 zurückgeschickt,
so daß die Wand 16 bzw. ihre Quecksilberbekleidung die Kathode bildet, während die
Ablenkerwand 38 die Anode bildet. Unter dem Einfluß der elektrischen Energie werden
das Platin, Iridium, Palladium usw. von der Quecksilberkathode aufgenommen und festgehalten,
während die verschiedenen der Amalgamierung widerstrebenden Formen des Goldes sowie
das freie Gold sich rasch und vollständig mit dem Quecksilber amalgamieren, da durch
die Wirkung des elektrischen Stromes die ganze Kathode sowohl wie ihre Quecksilberoberfläche
kräftig aktiviert wird und darin eine starke Affinität für diese Metalle erzeugt
wird, wodurch jeder Widerstand gegen Absorption und Amalgamierung überwunden wird.
Die so erfolgende Gewinnung der Metalle wird noch vollständiger und besser, wenn
man den Brei durch den Apparat unter hydrostatischem Druck schickt, der durch Ventil
e; regelbar ist. Dieser Druck hat sich als sehr wichtig gezeigt, da unter sonst
gleichen Bedingungen der Prozentsatz des aus einer bestimmten Breimenge gewonnenen
Metalls durch Änderung des Druckes verändert werden kann. Dieser kann je nach dem
Erz auf höchste Ausbeute eingeregelt werden. Das Arbeitsgut erfährt also im Apparat
drei Einwirkungen, nämlich Zentrifugalkraft, elektrochemische Kraft und hydraulischen
Druck, die sämtlich zusammenwirken und sich gegenseitig verstärken, so daß alle
freien metallischen Verbindungen vollständig und rasch abgeschieden, absorbiert
und amalgamiert werden, während Kieselsäure, Quarz, Feldspat, Eisen usw. frei zum
Ablauf gehen. Die elektrische Wirkung hat noch andere Vorteile, beispielsweise die
Aufrechterhaltung einer sauberen Quecksilberkathode und die Verhütung einer Zerteilung
des Quecksilbers.
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Beim alten Verfahren sammeln sich auf der Amalgamierfläche Teilchen
in Form von Schaum und Oxyden, welche die weitere Wirkung des Quecksilbers stören.
Der Durchgang des elektrischen Stromes beim neuen Verfahren beseitigt allen Schaum,
verhindert Oxydation und gewährleistet eine glänzende saubere Quecksilberfläche
während der ganzen Dauer der Arbeit. Ein bekannter Nachteil bei Zentrifugalamalgamatoren
ist das Bestreben des Quecksilbers, in kleine Teilchen zu zerfallen, wodurch die
Amalgamierfähigkeit Leidet und viel Quecksilber verlorengeht. Der elektrische Strom
verhütet dies und steigert die Fähigkeit des Quecksilbers zum Zusammenfließen auch
nach etwa eingetretenem Zerfall. Verlust an Quecksilber wird dadurch sowohl wie
durch die besondere Ausführung der Maschine verhindert. Ist die Maschine lange genug
gelaufen, um die Sättigung des Arbeitsquecksilbers zu gewährleisten, so werden das
Quecksilber und Amalgam herausgenommen und destilliert oder in sonstiger Art verarbeitet,
um das Quecksilber von den gewonnenen Metallen zu trennen. Die Trommel
wird
dann ernieut beschickt und- von Brei durchströmt: Mithin ist, abgesehen von kurzen
für erneute Beschickung erforderlichen Unterbrechungen, das Verfahren ein stetiges,
da der Brei stetig hindurchfließt und ebenso stetig die Wertstoffe ausgezogen werden
und der Rest abläuft. Die Ermüdungstendenz des Quecksilbers wird durch die beschriebene
Elektrolyse vermieden. Der Durchgang des elektrischen Stromes zieht alle freien
Metalle aus dem Brei, einschließlich des Platins und seiner Gruppe, des Goldes,
Silbers und Quecksilbers. Die Einwirkung von Quecksilber auf Gold und auf Platin
und Metalle der Platingruppe unter gewöhnlichen Verhältnissen der Amalgamierung
isst sehr verschieden. Gold amalgamiert sich leicht mit dem Quecksilber und wird
in diesem gegen die auswaschende Wirkung von Wasser festgehalten. Das Amalgam muß
also destilliert werden, um das Gold vom Quecksilber zu scheiden. Platin aber und
die verwandten Metalle widerstreben der Amalgamierung, und die Teilchen dieser Metalle
werden gewöhnlich Herausgewaschen, wenn man nicht zu ihrer Gewinnung andere Verfahren
als Amalgamierung benutzt. Es hat sich gezeigt, daß bei der neuen verbundenen Amalgamierung
und Elektrolyse die etwa vorhandenen Metalle der Platingruppe und Platin vom Otrecksilber
wegen seiner starken Aktivierung durch den elektrischen Strom angezogen und darin
festgehalten werden, solange der elektrische Strom fließt. Dies wird dadurch vermieden,
daß beim Abstellen des elektrischen Stromes das Quecksilber @aosläßt;< und das
eingeschlossene Platin nebst verwandten Metallen frei wird und ausgewaschen wird.
L m daher das Platin usw,4 zu gewinnen, braucht man nur das Amalgam in eine Pfanne
abzuziehen und Wasser zuzusetzen, worauf das Platin usw. sich vom Quecksilber scheidot
und in feinen- Teilchen gewonnen werden kann, während das Gold mit dem Quecksilber
amalgamiert bleibt und durch Destillation abgeschieden werden muß.
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Bei genügender Stärke des elektrischen Stromes findet eine Elektroplatierung
der metallischen Bestandteile auf der Kathode statt, was die Abscheidungswirkung
erhöht. Diese Wirkung ist so ausgesprochen, daß eine beträchtliche Ausbeute ohne
Verwendung eines Amalgamiermittels erzielbar ist, indem man statt dessen die metallischen
Bestandteile des Breies sich auf den inneren Wänden der Trommel als Überzug abscheiden
läßt. Man kann auch die zur Aufnahme des ü#berzuges bestimmten Flächen als herausnebmbare
Platten ausbilden. von denen nach Ausbau der L'berzug entfernt wird. Der Brei braucht
nicht alkalisch zu sein, sondern kann sauer, basisch oder salzig sein. Der Brei
wird gewöhnlich elektrisch leitf;ihig durch Zusatz von Salz oder :etwas Säure oder
sonstigen t'hemikalien gemacht, so daß die Metalle sozusagen auf der Quecksilberkathode
plattiert werden. Der zweite Ablenker 3 i ist isoliert und liegt nicht im elektrischen
Stromkreise, so daß er keiner elektrolytischen An: fressung unterworfen ist. Er
braucht daher nicht so häufig wie andere, stärker beanspruchte Teile erneuert zu
werden.
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Es ist nachgewiesen, daß Seewasser je Tonne eine Menge von "/,o bis
? g Gold Ilelöst enthält, so daß auf je Kubikkilometer roh gerechnet 32 bis
65 Tonnen Goldes entfallen. Silber ist ebenfalls vorhanden, und zwar in einer
Menge, die ein Mehrfaches von der des Goldes beträgt. Diese Metalle werden in Suspension
gehalten. Nach der Erfindung kann Seewasser wirksam auf die metallischen Wertbestandteile
verarbeitet werden. -Mit einer Maschine mit einem Trommeldurchmesser von .1a cm
können io t Seewasser stündlich in stetigem Lauf verarbeitet werden. Das Seewasser
bildet wegen seines Salzgehaltes einen wirksamen Elektrolvten, so da1; man keine
Stoffe zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit zuzusetzen braucht.