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Herstellung von Kupfersulfat aus Kupfer und Schwefelsäure Zur industriellen
Herstellung von Kupfersulfat läßt man bekanntlich auf metallurgisch gereinigtes
Kupfer in Rieseltürmen Schwefelsäure, Wasserdampf und Luft gleichzeitig einwirken.
Das Reaktionsprodukt wird durch L'mkristallisieren gereinigt.
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Dieses Verfahren hat eine Reihe von Nachteilen. Die Überführung von
Kupfer in Kupfersulfat erfolgt nur sehr langsam und zwingt zur dauernden Festlegung
erheblicher Kupfermengen in den Reaktionstürmen, wobei täglich nicht mehr als etwa
z °1o des Gesamtkupfers in Sulfat umgewandelt wird. Zur Erzielung eines befriedigenden
Erfolges ist es außerdem nötig, reines, d. h. metallurgisch vorbehandeltes Kupfer
anzuwenden, wodurch das Verfahren wesentlich verteuert wird. Eine weitere Verteuerung
tritt ein durch den recht erheblichen Aufwand an Kohle, die zur Herstellung des
benötigten Wasserdampfes erforderlich ist. Nach beendeter Reaktion muß das Reaktionsprodukt
raus dein Turm in die Löse- bnv. Kristallisationsgefäße geschafft werden, -wodurch
bedeutende Unkosten entstehen. Zur Lösung des umgewandelten Gutes ist die Zufuhr
voll besonders erzeugter Wärme nötig, während die Hvdrations- bzw. Reaktionswärme
der zur Umwandlung des Kupfers in Kupfer->ulfat angewendeten Schwefelsäure ungenutzt
bleibt. In den zur Durchführung des bisherigen Verfahrens erforderlichen Reaktionstürmen
sind ständig erhebliche Mengen von Säure vorhanden, was dazu zwingt, Reaktionstürme
aus Blei auszuführen.
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Alle diese Nachteile werden beim Arbeiten gemäß der Erfindung vermieden,
die ein Ver> fahren zur Herstellung von Kupfersulfat betrifft, das im wesentlichen
darin bestellt. Kupfer unter Anwendung einer im Kreislauf geführten, außer Cuprichlorid
noch Kupfersulfat enthaltenden Mutterlauge als Cuprochlorid in I ösung zu bringen,
die erhaltene Lösung von Cuprochlorid und Kupfersulfat unter Bildung von Kupferoxvchlorid
zu oxydieren und. dieses Kupferoxychlorid durch Behandlung mit Schwefelsäure zu
Kupfersulfat und Cuprichlorid umzusetzen, -vorauf man das aus dein in Lösung gegangenen
Kupfer gebildete Kupfersulfat abscheidet und dabei die zur Führung im Kreislauf
geeignete Mutterlauge, die Kupfersulfat und Cuprichlorid enthalt, wiedererhält.
Das neue Verfahren stellt eine zu einem Kreislauf gekuppelte Folge voll drei einzelnen,
an sich bekannten Reaktionen dar, die nach folgenden Gleichungen verläuft: (z) 3Cu
-i- 3CUC12 - 6CuC1, (a) 6CuC1 + 30 = aCuC12 -f- 3Cu0 . CI-ICl.=, (3) 3Cu0 . Cl--
C12 + 3H2S0, - 3CuS0., + zCuCI2 + 3H20. Es -wird also, -wenn inan berücksichtigt,
daß die im Kreislauf geführte Lösung stets an Isupfersulfat gesättigt ist, ohne
daß eine
besondere Wärmezufuhr erforderlich ist, das in der ersten
Stufe in Lösung gebrachte Kupfer in der dritten Stufe als kristallisiertes Kupfersulfat
_ aus _ dem ,Kreislauf ausgeschieden. -- - .. -.._ Das für das Verfahren erforderliche
Kupfer braucht nicht metallurgisch gereinigt zu sein: es kann in Form von Verbindungen,
Legierungen, Kupferniederschlägen. Abfällen u. dgl. verwendet werden.
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Die zur Ausführung des neuen Verfahrens erforderliche Anlage zeichnet
sich vor den Anlagen für die bisher üblichen Verfahren zur Herstellung von Kupfersulfat
durch große Einfachheit und durch niedrigere Herstellungskosten aus. Der Raumbedarf
der Anlage ist erheblich geringer. Die Abwesenheit von freier Säure ermöglicht die
Verwendung billiger Zementwannen an Stelle der teuren hleitürme.
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Beispiel r Eine Kupferabfall. Kupferdraht, Kupferklein, Kupferdrehspäne,Kupferbarren
u. dgl. enthaltende Zementwanne wird mit der iin 1z-reislauf geführten, i5okg Cuprichlorid
und 4.3 kg Kupfersulfat auf den Kubikmeter enthaltenden Lauge gefüllt. Die ursprünglich
blaue Lauge wird infolge der Bildung von t@uprochlorid bei der Einwirkung der Lauge
:;uf Kupfer grün. Nach einer von dem Zerkleinerungsgrad des Kupfers abhängigen Zeitdauer,
die im allgemeinen a bis 3 Stunilen nicht überschreitet, ist die Lösung an Cuprochlorid
gesättigt. Diese an Cuprochlorid gesättigte Lösung wird in einen zweiten Zementbehälter
gebracht und dort mit Luft behandelt. Dabei wird unter Trübung der 1# lüssigkeit
aus dem Cuprochlorid Kupferoxychlorid und Cuprichlorid gebildet, und zwar in etwa
.4 bis 3 Stunden. Das Kupferoxychlorid wird zum Absetzen gebracht und von der überstehenden
Lauge abgetrennt. 1)as abgesetzte, noch pumpbare Kupferoxychlorid wird in einen
mit Blei ausgekleideten Behälter gebracht und dort mit der zur Bildung von Kupfersulfat
erforderlichen Menge Schwefelsäure von 66° B6 versetzt. Man erhält dann eine Lösung
von Kupfersulfat und Cuprichlor id, aus der das Kupfersulfat durch Kristallisation
abgeschieden wird, während die Mutterlauge gemeinsam mit der vom Kupferoxychlorid-
durch Dekantieren getrennten Mutterlauge wieder zur Lösung von neuem Kupfer verwendet
wird.
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Beispiel .Man kann die drei Stufen des Verfahrens, nämlich die Lösung
des Kupfers, die Oxydation zwecks Bildung von Kupferoxychlorid und das Dekantieren
der Lauge vom Kupferoxvchlorid auch in einem einzigen Behälter durchführen. Die
Kupferoxychloridpaste wird dann abgepumpt und getrennt in einem mit Blei ausgekleideten
Behälter mit Schwefelsäure behandelt, um Kupfersulfat zu erhalten, das nach Abscheidung
eine Mutterlauge liefert, die mit der vom Kupferoxychlorid durch Dekantieren abgetrennten
Mutterlauge wieder zum Lösen von neuen Kupfermengen verwendet wird.