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Verfahren zur Niederschlagung des @Kupfers aus unreinen Kupfervitriollösungen
durch Elektrolyse. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Niederschlagung
des Kupfers aus unreinen. Kupfervitriollösungen unter Trennung von anderen anwesenden
Metallen durch Elektrolyse in Gegenwart von schwefliger Säure.
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Man hat bereits die Elektrolyse unreiner Kupfervitriollösungen mittels
unlöslicher Anoden. durch Zugabe von schwefliger Säure in das elektrolytische Bad
vorgeschlagen, indem man sich dabei auf die Tatsache stützte, daß die schweflige
Säure, die jegliche Polarisierung verhütet, es ermöglicht, eine feststehende Spannung
an den Polklemmen zu erhalten und infolgedessen nur einen Kupferniederschlag zu
erzeugen. Dieses Verfahren benötigt für den guten Betrieb die Zugabe von Kupfersalzen
in das Bad.
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Mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung soll im Gegenteil
das gesamte Kupfer gefällt werden. Ebenso sollen alle unreinen Bestandteile wiedergewonnen
werden, die einigen Marktwert haben, wenn es sich um die Behandlung einer Lösung
handelt, die entweder von Mutterlaugen bei der Herstellung von Kupfervitriol oder
von einem beliebigen Elektrolyt herstammen, falls diese Lösung derart verunreinigt
ist, daß sie sich nicht mehr für-die Herstellung von Kupfervitriol oder für eine
für- den Niederschlag an der Kathode von reinen Metallen dienende Elektrolyse eignet.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kennzeichnet sich nun dadurch, daß
die Elektrolyse in zwei Stufen ausgeführt wird, wobei in der ersten Stufe bei stärkerem
Kupfergehalt der Lösung auf Abscheidung reinen Kupfers an der Kathode, in der zweiten
bei an Kupfer verarmter Lösung auf Reduktion der schwefligen Säure an der Kathode
unter Bildung von Schwefelwasserstoff hingearbeitet wird, welcher letzterer den
Rest des Kupfers und andere Metalle, wie Arsen, als Schwefelmetall fällt. -In dieser
zweiten Stufe fällt nach einem neuen Zusatz von schwefliger Säure der Schwefelwasserstoff
im Beisein von Schwefelsäure die letzten Spuren des Kupfers und die gesamte Menge
des Arsens und des Antimons, jedoch nicht Nickel, Eisen und Kobalt.
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Man kann somit durch Filtrieren das Kupfer, das Antimon und das Arsen
in Gestalt von unlöslichen Schwefelmetallen -und eine die anderen Metalle enthaltende
Lösun-- erhalten.
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Das Verfahren kann auf folgende Weise ausgeübt werden Man geht z.
B. von drei Kubikmetern Mutterlauge
aus, die noch Soo kg Kupfervitriol
enthält und außerdem an Verunreinigungen i o kg Arsenik, a¢ - Nickel, 2q. - Kobalt,
q. - Eisen, Man beginnt mit dem Behandeln der Lösung mit Schwefeldioxyd, indem man
sie in die Bleikammer leitet, die mit für meLallurgische Zwecke bestimmtem Koks
ausgefüllt ist, damit der Austausch erleichtert wird. In dieser Kammer strömt in
entgegengesetztem Sinne Schwefeldioxyd, das z. B. von einem Kiesofen herrühren kann.
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Die Lösung wird sodann der Elektrolyse unterworfen, und zwar in einem
ersten Kreise, der aus sechs Becken mit unlöslichen Kohlenanoden besteht.
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Unter der Einwirkung des Stromes scheidet sich das Kupfer auf den
negativen Pol ab und die SO4-Ionen entladen sich an dem positiven Pol ab. Letztere
bilden mit schwefliger Säure und Wasser wieder Schwefelsäure ohne Sauerstoffabgabe.
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Nach vierundzwanzigstündiger Arbeit enthalten die drei Kubikmeter
Mutterlauge nur noch i 5 kg Kupfer und sämtliche Verunreinigungen, die sich von
Anfang an darin befanden.
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Man leitet nunmehr diese Mutterlauge in ein einziges Becken, das ebenfalls
mit unlöslichen Kohlenanoden ausgerüstet ist. Vorher wird jedoch diese Mutterlauge
in einer Bleikammer, wie vorhergehend beschrieben, noch einmal geschwefelt, d. h.
mit schwefliger Säure geschwängert.
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Man richtet sich derart ein, daß der Spannungsunterschied zwischen
den Klemmen dieses Beckens etwas größer als vorher bei der Kupferabscheidung ist
und daß er zwischen passenden Grenzen gehalten wird.
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Da die Konzentration der Kupferionen durch die Kupferelektrolyse erheblich
verringert worden ist, so wird die Zersetzung der Säure beginnen und SO-,H2 spaltet
sich einerseits in S04 und andererseits in H2.
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Der freigewordene H2 wirkt seinerseits auf S02 ein, das sich in gelöstem
Zustande befindet. Der Vorgang ist folgender: 3 H. + S02 = H.S 1 --
2H20, und H2S, welches in der Masse frei wird, fällt die letzten Spuren an Kupfer
und die gesamte Menge an Arsenik und an Antimon, die im Bade enthalten sind, in
Gestalt von Schwefelmetallen.
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Da diese Fällung durch Schwefelwasserstoff im Beisein von freier Schwefelsäure
erfolgt, so -wird weder das Eisen, noch Nickel und Kobalt gefällt.
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Nach vierundzwanzigsündiger Arbeit wird es somit geni'#.gen, die drei
Kubikmeter Mutterlauge auf ein Filter zu gießen, welches die r 5 kg Kupfer sowie
die io kg Arsenik unter der Gestalt von Schwefelmetallen zurückhält. Die klare Lösung
enthält keine Schwefelverbindung von Eisen, Nickel und Kobalt mehr.
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Der im Filter zurückgehaltene Niederschlag wird geröstet und ausgelaugt,
wobei Kupfer und Arsen getrennt gewonnen werden.
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Das stark saure Filtrat wird eingedampft, wobei Eisen-, Nickel- und
Kobaltsalz auskristyilhsieren. Die Mutterlauge en hä:t etwa 9o Prozent freie Säure
und kann zum Auslaugen von Erzen und zur Bildung roher Lösungen wieder verwendet
werden.
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@Vas die auskristallisierten Salze anbelangt, so werden diese aufgefangen,
gelöst und dann zur Fällung des Eisens und zur Trennung der Nickel- und Kobaltsalze
behandelt.
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Hierdurch kann man durch einen regelmäßigen und methodischen Betrieb
einerseits die gleichmäßige Zusammensetzung des Bades und andererseits die Herstellung
eines außerordentlich guten Kupfervitriols sichern.