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Verarbeitung von Laugen aus Schwefelkiesabbränden und ähnlichen Erzen
unter Gewinnung der in den Laugen enthaltenen IYtetalle Die Verarbeitung der kupfer-
und zinkhaltigen Abbrände der Schwefelsäurefabriken geschah bisher fast ausschließlich
nach dem Henderson-Verfahren. Die Abbrände wurden mit Kochsalz bzw. Abraumsalz vermahlen
und chlorierend geröstet, das Röstgut mit Wasser oder sauren Laugen gelaugt. Wenn
die Laugen eine genügende Konzentration erreicht hatten, wurde das Kupfer durch
Eisen (Schrott usw.) als Zementkupfer ausgefällt, welches noch raffiniert werden
mußte. Aus der ,Mutterlauge gewann man noch das Glaubersalz (Natriumsulfat) durch
Ausfrieren. Dagegen gingen die stark zink-und eisenhaltigen Laugen verloren, da
es bisher nicht möglich war, beide Metalle oder auch nur das Zink nutzbringend zu
gewinnen, weil die Zinkgewinnung die vorherige Abscheidung des Eisens erfordert.
Die ausgelaugten Abbrände werden auf Eisen verhüttet. Eine ausführliche Beschreibung
des Verfahrens unter Beifügung von Analysen der Abbrände, des Röstgutes, der Laugen,
des Zementkupfers und der ausgelaugten Abbrände findet sich in, Schnabels Handbuch
der Metallhüttenkunde, 2. Auflage, i. Band, Seite 31o bis 340; eine auszugsweise
Beschreibung in Fischers Leitfaden der Metallurgie, Leipzig igo4, Verlag J. J. Weber,
Seite 152 bis 155.
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An Versuchen und Vorschlägen zur Gewinnung des Zinks aus den Laugen
chlorierend gerösteter Erze und Abbrände hat es nicht gefehlt. Diese Vorschläge
sowie die in dieser Sache erteilten zahlreichen Patente bewegen sich aber in der
Hauptsache nur in der Richtung, daß wohl zinkhaltige, aber kupferfreie oder sehr
kupferarme Rohmaterialien zur Verarbeitung kommen. Die meisten dieser Verfahren
bezwecken die Beseitigung der Sulfätionen aus der Lauge, um so eine reine Chloridlauge
für die Zinkelektrolyse zu erhalten. Dies wurde durch Kühlender Lauge zur Ausscheidung
des Glaubersalzes zu erreichen versucht und zur völligen Umsetzung der Sulfationen
zu Natriumsulfat ein entsprechender Zusatz von Chlornatrium empfohlen. Von anderen
wurde Ausfrieren des Glaubersalzes und Umsetzung des Sulfatrestes mit Chlorcalcium
vorgeschlagen. Die anschließende Laugenreinigung sollte derart erfolgen, daß die
elektronegativeren Metalle durch Zinkstaub oder Zinkabfälle abgeschieden, Eisen,
Mangan, Nickel und Kobalt nach Oxy dation durch Luft, Chlor, Chlorkalk oder Chromate
mittels Kalk, Calciumcarbonat, Magnesia usw. ausgefällt werden. Ebenso ist für die
Abscheidung der Verunreinigungen aus der Lauge Zinkoxyd, Zinkhydroxyd, Zinkcarbonat
oder ein basisches Zinksalz (Zinkoxychlorid, basisches Zinksulfat) unter vorhergehender
oder gleichzeitiger Oxydation des Eisens vorgeschlagen worden.
Alle
diese Verfahren setzen aber die Anwesenheit nur geringer Mengen von Verunreinigungen
voraus, da sonst das Verfahren von Anfang an zu kostspielig würde. Bei Anwesenheit
so großer Mengen abzuscheidender Metalle, wie es bei den regulären Kiesabbränden
spanischer, portugiesischer, norwegischer und schwedischer Herkunft (um nur die
hauptsächlichsten zu nennen) der Fall ist, würde bei Ausfrieren des Glaubersalzes
zu Anfang der Laugenverarbeitung ein unreines kupferhaltiges Salz erhalten, welches
gereinigt werden müßte, wodurch unnötige Kosten entstehen. Ferner würden sich infolge
der voluminösen schleimigen Beschaffenheit der Metalloxyde bzw. hydroxyde oder -carbonate
unüberwindliche Schwierigkeiten für eine rationelle Betriebsführung ergeben; ganz
abgesehen davon, daß es ausgeschlossen ist, auf diesemWege ein reines Fällprodukt
zu erhalten, welches unmittelbar auf das eine oder andere Metall verarbeitet werden
könnte. Auch die Fällung des Kupfers durch Zink ist deshalb - unwirtschaftlich,
weil in den Laugen annähernd gleiche Mengen beider Metalle enthalten sind, somit
für die Gewinnung des ursprünglich vorhandenen Zinks die doppelten Kosten der an
sich schon verhältnismäßig teuren Zinkelektrolyse aufzuwenden wären. Die allgemeinen
Übelstände der Elektrolyse von Zinkchloridlaugen sind in Borchers Elektrometallurgie,
3. Auflage, Seite 425 bis 444, eingehend beschrieben. Die vorherige Reinigung 'der
Laugen von Eisen usw. (Oxydation, Fällung) läßt sich hierbei gleichfalls nicht umgehen.
Es lassen sich also nach diesen Verfahren weder die direkt erhaltenen Laugen, noch
die nach der Zementation des Kupfers und Entfernung des Glaubersalzes erhaltenen
Mutterlaugen behandeln, da erstere etwa 3o bis 40 g_ Kupfer, 3o bis 40 g Zink und
5 g Eisen, letztere etwa 4o bis 50 g Zink und 4o bis 50 g Eisen pro
Liter enthalten.
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Die von verschiedenen Seiten ausgearbeiteten Verfahren zur Laugung
von Kupfer- und Zinkerzen mit Schwefelsäure, Fällen des Kupfers durch Zink oder
Elektrolyse mit anschließender Laugenreinigung und Elektrolyse der Zinksulfatlauge
sind zwar für oxydische Erze unter Umständen brauchbar, nicht aber für die sulfidischen
Erze, zu denen auch die Kiesabbrände gerechnet werden können, da in ihnen Kupfer
und Zink zum großen Teil an Schwefel gebunden sind. Aus diesem Grunde werden beide
Metalle durch Schwefelsäure nur teilweise, d. h. soweit sie als Oxyde oder Sulfate
vorliegen, ausgelaugt. Die sulfatisierende Röstung ist für Kiesabbrände nicht brauchbar;
das gleiche gilt für die von anderer Seite vorgeschlagene Laugung zinkhaltiger Abbrände
mit schwefliger Säure, die bestenfalls für nur zinkhaltige Abbrände brauchbar sein
mag.
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Auch die Fällung des Kupfers aus Chloridlösungen durch schweflige
Säure als Kupferchlorid ist wegen der großen Mengen schwefliger Säure, die erforderlich
sind, und der damit für die Belegschaft verbundenen Gefahren für den Großbetrieb,
der für dieses Gebiet allein in Frage kommt, nicht anwendbar. Ebenso verhält es
sich mit der Anwendung von Schwefelwasserstoff, wobei noch zu beachten ist, daß
nach der Fällung des Kupfers und während der ganzen Dauer der Zinkfällung die entstandene
freie Säure neutralisiert werden muß ; außerdem sind die so erzeugten Sulfidniederschläge
nur sehr schwierig zu verarbeiten. Eine Abdichtung der Fällgefäße ist auf diesem
Gebiete, bei dem es sich vor allen Dingen um ein kontinuierliches Arbeiten handelt,
nicht in dem Maße möglich, wie in anderen Zweigen der chemischen Industrie.
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Die einzige Möglichkeit, eine befriedigende Metallausbeute zu erhalten,
ist durch die chlorierende Röstung der Abbrände mit Chlornatrium bzw. Abraumsalz
gegeben. Es mußte also ein Weg gesucht werden, welcher die Abscheidung des Kupfers
und Eisens, als der Hauptmenge der Begleitmetalle des Zinks in den Laugen, ermöglicht,
ohne störende Substanzen in die Laugen einzuführen.
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In dem nachstehend beschriebenen Verfahren ist ein Weg gefunden, der
es ermöglicht, zuerst das gesamte Kupfer zusammen mit Silber, Gold, Blei und Wismut
(letzteres ist meist nur in Spuren vorhanden) und die gesamte Chlormenge in ganz
kurzer Zeit aus der Lauge abzuscheiden, so daß eine reine Sulfatlauge zur weiteren
Verarbeitung bleibt. Das so gefundene neue Verfahren arbeitet folgendermaßen Die
Lauge wird nach bekannten Schnellmethoden auf Kupfer, Chlor und freie Säure untersucht.
Diese Bestimmungen sind in einigen Minuten ausgeführt.
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Aus diesen Resultaten berechnet man die Menge konzentrierter Schwefelsäure,
die erforderlich ist, um das Chlor, welches nicht an Kupfer, als Kupferchlorid berechnet,
gebunden ist und auch nicht als freie Säure vorliegt, als Salzsäure in Freiheit
zu setzen, wobei die gefundene freie Säure als Salzsäure anzusetzen ist. Aus dem
gefundenen Kupfer ergibt sich ohne Umrechnung die gleiche Menge fein verteilten
metallischen Kupfers, die notwendig ist, um ersteres, da es als Kupferchlorid berechnet
wird, in Kupferchlorür zu verwandeln.. Aus der Differenz zwischen dem Gesamtchlorgehält
und dem an Kupfer gebundenen, als Kupferchlorid berechneten Chlor ergibt sich die
Menge Kupferoxyd, die zur Umwandlung in Kupferchlorid, und gleichzeitig die Menge
fein verteilten metallischen Kupfers, welche zu dessen Umwandlung in Kupferchlorür
erforderlich ist. An Stelle der für die beiden letzten Umsetzungen notwendigen Mengen
Kupferoxyd und Kupfer
kann auch Kupferoxydul zur Anwendung kommen.
An Hand nachstehenden Beispiels seien diese Berechnungen näher erläutert Es seien
gefunden worden
| Kupfer .......... 3r;785 g im Liter |
| Chlor ............ 74,466 - _ - |
| freie Säure als HCl 3,646 - - - |
Für die Berechnung der erforderlichen Menge konzentrierter Schwefelsäure ergibt
sich aus dem
| Gesamtchlorgehalt.................... .................. 74,466
kg pro cbm |
| abzüglich Chlor in freier Säure . . . . . . . . . . . . . .
. .. . . ....... 3546 - - - |
| abzüglich Chlor an Kupfer, als Kupferchlorid berechnet, ge- |
| bunden ....................................... ...... 35460
39.oo6 - - - |
| umzusetzendes Chlor .................................... 35,46o
kg pro cbm |
| entsprechend Schwefelsäure (HaS04) . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 49o45 - - - |
welche Menge auf die zur Verfügung stehende Schwefelsäure, deren Konzentration entsprechend,
umgerechnet werden muB.
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Die Berechnung der erforderlichen Mengen Kupfer und Kupferoxyd bzw.
Kupfer und Kupferoxydul ergibt
| a) met. Kupfer zur Umwandlung des vorhandenen Kupfer- |
| chlorids in Kupferchlorür .........................
31,785 kg Pro cbm |
| Kupferoxyd zur Umsetzung der nach Zusatz der Schwefel- |
| säure entstandenen Salzsäure plus vorhandener freier |
| Säure zu Kupferchlorid ............................ 43,7635
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| met. Kupfer zur Umwandlung des so entstandenen Kupfer- |
| chlorids in Kupferchlorür ..................... . ....
349635 - - - |
| also Gesamtmenge an met. Kupfer.. . . . .. . . . . . . . .
. . . . . . . .. 66,7485 kg pro cbm |
| und Gesamtmenge an Kupferoxyd . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 43;7635 - - - |
| b) met. Kupfer wie oben ...............................
31,785 kg pro cbm |
| Kupferoxydul an Stelle von Kupferoxyd -f- Kupfer
..... 78,727 - - - |
| also Gesamtmenge an met. Kupfer. . . . . . . . . .. . . . .
. . . . . 31,785 kg pro cbm |
| und Gesamtmenge an Kupferoxydul .................
78,727 |
| - - - |
Nachdem so die erforderlichen Mengen an Schwefelsäure, Kupfer und Kupferoxyden berechnet
sind, werden diese der Lauge zugefügt. Ein kleiner ÜberSChuß an metallischem Kupfer
ist zu empfehlen, um gleichzeitig das vorhandene Silber und Gold in Metall zu verwandeln.
Durch ein Rührwerk hält man alles in inniger Berührung, wodurch die Umsetzung in
sehr kurzer Zeit vollständig erfolgt. Das ganze Kupfer und Chlor, welches ursprünglich
in der Lauge vorhanden war, ist in unlösliches Kupferchlorür verwandelt. Gleichzeitig
sind Silber und Gold als Metalle, Blei als Sulfat mit abgeschieden. Man filtriert
nun die Lauge, welche nur noch Sulfate enthält, durch eine geeignete Filtriervorrichtung
ab. Den Rückstand wäscht man mit Wasser aus und führt die Waschwässer zur Laugerei
zurück. Man hat nun a) den Kupferchlorürniederschlag mit Silber, Gold und Blei,
b) die Sulfatlauge, welche in der Hauptsache Zink, Glaubersalz neben geringen Mengen
Eisen und Spuren Nickel und Kobalt enthält. a. Verarbeitung des Kupferchlorürniederschlages.
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Das Kupferchlorür wird durch Salzsäure oder Alkalichloride in Lösung
gebracht und von dem Rückstand (überschüssiges Kupfer, Silber, Gold und Bleisulfat)
getrennt. Letzterer wird entweder bei der Entkupferung und Entchlorung einer weiteren
Laugenmenge zugesetzt, oder bei genügender Anreicherung des Edelmetallgehaltes elektrolytisch
oder chemisch auf die einzelnen Metalle verarbeitet. Die Kupferchlorürlösung wird
elektrolysiert. Da einesteils für den Verkauf eine dichte Beschaffenheit des Elektrolytmetalls
erforderlich ist, anderenteils fein verteiltes Metall für die Entkupferung und Entchlorung
der Lauge dauernd gebraucht wird, so empfiehlt es sich, den Bädern, welche Verkaufsware
liefern sollen, ein geeignetes Kolloid zuzusetzen und die Temperatur des Elektrolyten
auf 4o bis 5o' C zu halten, während man bei den Bädern, welche fein verteiltes Kupfer
liefern sollen, davon Abstand nimmt.
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Die vorstehend für die Verarbeitung des
Kupferchlorümiederschlages
angeführten Verfahren sind zwar an sich bekannt, sie sind aber innerhalb des vorliegenden
Gesamtverfahrens erst dadurch anwendbar, daß es gelungen ist, das Kupfer und Chlor
der Lauge als Kupfercblorür abzuscheiden und die Edelmetalle in dem überschüssigen
Kupfer in metallischer Form anzureichern.
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b. Verarbeitung derSulfatlauge nach der Trennung von dem Kupferchlorürniederschlag.
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Bei richtiger Bemessung der zugesetzten Schwefelsäure, des Kupfers
und Kupferoxyds enthält die Lauge nach der Trennung von dem Kupferchlorürniederschlag
kein Kupfer und kein. Chlor.
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Sie wird nunmehr dadurch enteisent, daß sie durch Mangansuperoxyd
(Braunstein) in einem Rührwerk oxydiert wird, worauf in einem zweiten Rührwerk die
Fällung des Eisens als Hydroxyd durch Zinkoxyd, Zinkhydrat oder Zinkcarbonat erfolgt.
In den Eisenhydroxydniederschlag geht auch das eventuellvorhandeneArsen; er wird
entfernt, wenn das Zinkoxyd usw. erschöpft ist bzw. sich eine genügende Menge angesammelt
hat, und kann bei Anwesenheit wertvoller Bestandteile (Arsen, Nickel, Kobalt) zu
deren Gewinnung dienen oder den Laugereirückständen zur Verhüttung zugeschlagen
oder auch als Farbstoff Verwendung finden.
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Die von dem Eisenniederschlag getrennte Lauge wird schwach mit Schwefelsäure
angesäuert und das Zink elektrolytisch gewonnen. Das Mangansuperoxyd wird anodisch
zurückgewonnen und der Enteisenungsanlage wieder zugeführt.
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Aus der entzinkten Lauge wird das Glaubersalz durch Ausfrieren gewonnen.
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Die Mutterlauge stellt eine verdünnte Schwefelsäure dar; sie wird
der Laugerei zur Laugung neuen Röstgutes zugeführt, so daß zwangsläufig ein Kreislaufprozeß
entsteht. Die Verarbeitung von Sulfatlaugen zur Zinkgewinnung ist zwar an sich bekannt,
ebenso die Gewinnung des Glaubersalzes durch Ausfrieren. Sie sind aber innerhalb
des vorliegenden Gesamtverfahrens erst infolge der neuen Umsetzungen anwendbar,
durch welche die störenden Bestandteile (Kupfer, Chlor, Edelmetalle usw.) aus der
Lauge entfernt werden und eine reine Sulfatlauge zur weiteren Verarbeitung dargestellt
wird.
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Es ist wohl bekannt, daß Höpfnervorgeschlagen hat, bei Anwesenheit
überschüssigen Chlors in der ursprünglichen Lauge dieses durch Umsetzung mit Kupfersulfat,
metallischem Kupfer und bzw. oder Kupferoxydul als Kupferchlorür auszufüllen. Dieses
Verfahren ist aber für den Großbetrieb nicht anwendbar, 1. weil das Kupfersulfat
zu teuer ist, 2. weil es in Form einer Lösung zugesetzt werden müßte, deren Herstellung
Kosten verursachen würde, 3. weil diese Lösung eine erhebliche Laugenverdünnung
verursacht, wodurch weitere Kosten für die Konzentration entstehen.
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Außerdem ist in dem Verfahren kein einziger Hinweis auf die Zinkgewinnung
enthalten, obgleich H ö p f n e r sich mit diesem Problem intensiv beschäftigte
und zahlreiche Patente auf die elektrolytische Zinkgewinnung genommen hat.
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An Hand einer angenommenen Laugenzusammensetzung sei die Überlegenheit
des vornliegenden Verfahrens gegenüber dem Verfahren von H ö p fn e r erläutert.
Zur Erleichterung der Nachprüfung sind die Nebenbestandteile der Laugen fortgelassen;
ebenso ist auf das N ebeneinanderbestehen von Kupferchlorid, -chlorür und -sulfat,
Zinkchlorid und -sulfat, Natriumchlorid und -sulfat der Einfachheit wegen keine
Rücksicht genommen; ferner sind vereinfachte Atomgewichte und spez. Gewichte angewendet,
was ohne Bedenken ist, da es bei beiden Verfahren gleichmäßig zur Anwendung kommt.
Es solle lediglich ein Beispiel gegeben werden
| Vereinfachte Vereinfachte |
| Atomgewichte spez. Gewichte |
| Cu 63,0 8,9 |
| Zn 65,0 |
| C1 35,5 |
| Na 23,0 |
| S 32,0 |
| O 16,o |
| H 1,0 |
| Cu0 6,4 |
| CuCt 3,5 |
Angenommene Laugenzusammensetzung:
| Kupfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31,500
kg im cbm |
| Zink ..................... 32,500 - - - |
| Chlor (Gesamt-) . . . . . . . . . . . 74,550 - - - |
| freie Säure als HCl . , ...... 3,650 - - - |
| Glaubersalz.. . . . . . . . . . . . . . . 322,000 - - - als
Na2S04, 1o H20. |
Zur Fällung des Kupfers und Chlor sind pro Kubikmeter erforderlich
| nach Höpfner nach vorliegendem Verfahren |
| 1. 124,500 kg CUS04, 5 H20 als kaltgesättigte i. 49,o kg H2S04
= 27,9 1 von etwa 1,84 spez. |
| Lösung = 5o01, als heißgesättigte Lösung Gewicht, |
| - 2501, |
| 2. 66,15 kg met. Cu = 7,43 1 2. 66,15 kg met. Cu = 7,43 1 |
| 3,95 - Cu0 = o,62 -, 4345 - Cu0 = 6,78 -, |
| mithin Zunahme des Volumens |
| bei kalter CUS04 Lösung 5o8 1 |
| - heißer - - 258-, , insgesamt 42,1 1, |
| nach Abzug des gefällten CuCl (2o6,85 kg = 59,11) bleibt
ein. Gesamtvolumen |
| bei kalter CuS04-Lösung 14q.91 |
| - heißer - - rigg -, 9831, |
| ursprünglicher Zinkgehalt der Lauge pro cbm |
| 32,5 kg= 80,5 kg ZnS0.4 32,5 kg = 80,5 kg ZnS04 |
| = 1435 - ZnS04, 7 H20. = 143,5 - ZnS04, 7 1120, |
| Zinkgehalt der Lauge pro cbm nach Entfernung des Kupferchlorürs |
| 22,43 kg = 55555 kg ZnS04 ' |
| = gg,o3o - ZnS04, 7 H20 |
| bzw. @ 33,o6 kg = 81,89 kg ZnS04 |
| = 14598 - ZnS04, 7 H20, |
| 2794 kg = 67.4 kg ZnS04 |
| = 11g,68 - ZnS04, 7 H20, |
| Glaubersalzgehalt der Lauge pro cbm in der ursprünglichen Lauge |
| 322 kg Na2S04, 1o H20, j 322 kg Na2S04, 1o H20, |
| nach Entfernung des Kupferchlorürs |
| 222,22 kg |
| bzw. 268,55 - Na2S04, 1o H20, 327,57 kg Na2S04, 1o H20. |
Während somit nach dem Verfahren von H ö p f n e r eine wesentliche Verminderung
der Laugenkonzentration eintritt, bleibt bei dem vorliegenden Verfahren die Konzentration
fast die gleiche, sie erhöht sich für Zink und Glaubersalz sogar um ein Geringes.
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Gegen das vorliegende Verfahren könnte eingewendet werden, daß die
zur Umsetzung erforderliche Menge Kupfer und Kupferoxyd sehr groß ist und einen
hohen Wert darstellt. Dieser Einwand ist aber nicht stichhaltig, denn i. geht das
Kupfer nicht verloren, da es laufend in der für die Umsetzung geeignetsten Form,
in feiner Verteilung, aus der Elektrolyse zurückkehrt; 2. kann die erforderliche
Menge Kupferoxyd aus dem so gewonnenen Kupfer durch oxydierende Röstung kontinuierlich
mit verhältnismäßig geringen Kosten hergestellt werden, weil das feine Metallpulver
infolge seiner großen Oberfläche schnell oxydiert wird; 3. ist die zur Umsetzung
erforderliche Menge Kupfer und -oxyd als Teil der Apparatur zu betrachten, der sich
infolge des erzielten Gesamtnutzens bezahlt macht. Für die Verarbeitung Kupfer-
und zinkhaltiger Kiesabbrände nach der chlorierenden Röstung stand bisher wohl ausschließlich
die Laugung des Röstgutes, Zementation des Kupfers durch Eisen, Glaubersalzgewinnung
aus der entkupferten Lauge in Anwendung. Das erhaltene Zementkupfer ist unrein,
es muß auf trockenem Wege vorraffiniert, dann zu Anoden vergossen und elektrolytisch
auf Reinkupfer verarbeitet werden. Daran schließen sich die Verarbeitung des edelmetallhaltigen
Anodenschlammes und die Reinigung des Elektrolyten an; ersterer Kann nur in größeren
Zeiträumen aus den Bädern entnommen werden, so daß das darin enthaltene Kapital
während dieser Zeit keinen Nutzen bringt. Die zink- und eisenhaltigen Mutterlaugen
von der Glaubersalzgewinnung sind wertlos, da aus ihnen die Metalle nicht wirtschaftlich
gewonnen werden können.
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Dagegen gestattet das vorliegende Verfahren die Gewinnung aller nutzbaren
Bestandteile aus solchen Laugen auf einfache und wirtschaftliche Weise. Durch die
Umsetzung mit berechneten Mengen Schwefelsäure und Kupferoxyd oder -oxydul sowie
einem geringen Überschuß
(gegenüber der berechneten Menge) an fein
verteiltem metallischen Kupfer werden das gesamte Kupfer und Chlor als unlösliches
Kupferchlorür, die Edelmetalle in metallischer Form, Blei als Sulfat in einer Operation
rasch und vollständig aus der heißen Lauge, wie sie von der Laugerei anläuft, ausgefällt.
Das Kupferchlorür ist gut filtrierbar, läßt sich leicht von der Lauge trennen und
auswaschen. Aus dem Niederschlag wird das Kupferchlorür durch geeignete Lösungsmittel,
z. B. Alkalichlorid, extrahiert und die Lösung auf Kupfer elektrolysiert ; der beim
Lösen verbleibende edelmetallhaltige Rückstand wird, gegebenenfalls nach Anreicherung
an Edelmetallen, auf seine Bestandteile verarbeitet. Die von dem Kupferchlorür getrennte
Lauge enthält nur Sulfate; sie wird durch Mangansuperoxyd zur Umwandlung vorhandener
Ferro- in. Ferrisalze oxydiert, das Eisen durch oxydische Zinkverbindungen als Hydroxyd
gefällt und die Zinkalkalisulfatlauge auf Zink elektrolysiert. Anschließend wird
das Glaubersalz durch Kühlen gewonnen und die schwefelsaure Mutterlauge zur Laugung
neuen Röstgutes verwendet.
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Die Vorteile des neuen Verfahrens sind im einzelnen folgende Die Schwefelsäure
wird bei der Zinkelektrolyse wiedergewonnen bzw. bei Anwesenheit überschüssigen
Alkalichlorids als Glaubersalz nutzbar gemacht.
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Kupfer, Chlor, Edelmetalle und Blei werden vollständig entfernt. Das
Kupferchlorür wird extrahiert, der Rückstand auf seine Bestandteile verarbeitet
(Edelmetalle, Kupfer, Blei). Die Kupferchlorürlösung wird elektrolysiert und dabei
das Lösungsmittel regeneriert; eine Reinigung des Elektrolyten ist kaum erforderlich.
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Durch entsprechende Leitung der Kupferelektrolyse werden Handelskupfer
und das zur Entkupferung und Entchlorung erforderliche Kupfer in der zweckmäßigen
Beschaffenheit erhalten.
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Das benötigte Kupferoxyd läßt sich aus der entsprechenden Kupfermenge
infolge der feinen Verteilung leicht herstellen.
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Aus dem Seite 4 gegebenen Beispiel ergibt sich, daß von dem als Chlorür
abgeschiedenen Kupfer nur etwa ein Viertel aus der ursprünglichen Lauge stammt.
Da nur dieser- Teil als Handelsware in Betracht kommt, hat er die ganzen Kosten
der Elektrolyse zu tragen. Gegenüber der Sulfatelektrolyse ist aber zu beachten,
daß aus Kupferchlorürlösungen die doppelte Menge Kupfer bei gleicher Stromdichte
in der Zeiteinheit niedergeschlagen wird. Tritt hierdurch schon eine erhebliche
Ersparnis ein, so ist weiter zu berücksichtigen, daß auch sämtliche Unkosten der
Zementkupferverarbeitung (Eisenverbrauch, Auswaschen; Trocknen, Einschmelzen nebst
Vorraffinieren, Verarbeitung der Anodenreste und des Anodenschlamms, Elektrolytreinigung)
in Fortfall kommen. Im ganzen werden dadurch die Kosten für das neue Verfahren eher
geringer werden.
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Der Hauptvorteil liegt natürlich in der Zinkgewinnung. Die Elektrolyse
von Zinksulfat-Alkalisulfat-Laugen soll bei einer Temperatur zwischen qo bis 6o'
C erfolgen. Diese Temperatur wird bei der Schnelligkeit, mit welcher die Entkupferung
und Entchlorung und die Oxydation und Fällung des Eisens verläuft, eingehalten werden
können, oder mit nur geringer Wärmezufuhr zu erreichen sein. Die Kosten für die
Enteisenung machen sich durch die Zinkgewinnung ebenfalls bezahlt, besonders weil
das Mangansuperoxyd anodisch regeneriert wird.
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Das erhaltene Glaubersalz ist reiner, weil die Metalle vorher aus
der Lauge ausgeschieden werden.
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Es seien für die praktische Durchführung noch einige Hinweise gestattet
_. Trotz aller Vorsicht kann die Lauge nach der Trennung von dem Kupferchlorür noch
Spuren Kupfer oder Chlor enthalten. Ist nur Kupfer vorhanden, so fällt man diese
geringe Menge in bekannter Weise durch Zinkstaub oder Zinkabfälle, was sehr rasch
erfolgt. Ist nur eine Spur Chlor vorhanden, so kann sie vernachlässigt werden; größere
Mengen lassen sich durch eine Nachbehandlung in der für die Entkupferung und Entchlorung
angegebenen Weise entfernen. Sind Kupfer und Chlor anwesend, so wird sinngemäß der
eine oder andere Weg einzuschlagen sein. Es sei jedoch ausdrücklich bemerkt, daß
bei richtigem Arbeiten höchstens Spuren Kupfer und Chlor in der Lauge vorkommen
dürfen.
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2. Die Gewinnung der letzten Metallmengen bei der Elektrolyse mit
unlöslichen Anoden verursacht meistens Scbwierigkeiten und erhöhte Kosten. Innerhalb
des vorliegenden Verfahrens lassen sich diese Nachteile vermeiden, weil sowohl bei
Kupfer- als auch bei der Zinkelektrolyse der Elektrolyt wieder als Lösungs- bzw.
Laugungsmittel dient und somit die darin enthaltenen Metallmengen nicht verloren
werden.
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Das vorliegende Verfahren ist anwendbar für die Verarbeitung von Laugen,
insbesondere solchen, wie sie bei der Laugung chlorierend gerösteter Schwefelkiesabbrände
oder armer sulfidischer Erze erhalten werden, welche Kupfer, Zink usw. als Chloride
oder ein. Gemisch von Sulfaten und Chloriden enthalten und in denen mindestens so
viel Chlor enthalten ist, daß es, auf das vorhandene Kupfer bezogen, der Formel
CuC12 entspricht.
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Hieraus ergibt sich als logische Folgerung, daß das neue Verfahren
nicht anwendbar für solche Mischlaugen von Sulfaten und Chloriden ist, in denen
die Menge des vorhandenen Chlors,
auf das vorhandene Kupfer bezogen,
kleiner ist als der Formel CuC12 entspricht.
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Rein theoretisch ist das neue Verfahren auch für kupferfreie oder
kupferarme zink- und chlorhaltige Laugen anwendbar. Der praktische Wert des Verfahrens
liegt aber in der Gewinnung der Metalle auf wirtschaftliche Weise. Es sollen daher
auch alle Fälle ausgeschlossen sein, welche die Wirtschaftlichkeit in Frage stellen.
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Während nach allen bisher bekannten Verfahren eine befriedigende und
wirtschaftliche Lösung des Problems der Kupfer- und Zinkgewinnung usw. aus Laugen,
welche diese Metalle als Chloride oder ein Gemisch von Sulfaten und Chloriden enthalten,
nicht erreicht wurde, ist die Wirtschaftlichkeit des neuen Verfahrens innerhalb
des bezeichneten Anwendungsbereichs durchaus gegeben. Die einzelnen Reaktionen verlaufen
rasch und vollständig; die erforderliche Apparatur ist einfach und leicht zu bedienen
und zu überwachen.