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Verfahren zur Aufarbeitung von Kupferlegierungen mit Gehalten an Arsen,
Antimon und Wismut Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Kupferlegierungen,
die Gehalte an Arsen, Antimon und Wismut besitzen, auf nassem Wege.
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Es ist bekannt, bei Verfahren zur Verarbeitung von Kupferlegierungen,
insbesonderrbei elektrolytischen Verfahren, die Kupferlegierungen in einer Lauge
von Kupferchlorid oder auch von Kupferchlorür unter gleichzeitigem Einblasen eines
Oxydationsmittels in Lösung zu bringen, um die dabei entstehende, in der Hauptsache
kupferchlorürhaltige Lösung weiterhin auf Kupfer zu verarbeiten. Auch ist es bekannt,
daß man die Endlaugen, die bei der Elektrolyse von Kupferchlorürlösung übrigbleiben
und die noch größere Mengen Kupferchlorür oder Kupferchlorid enthalten, erneut zur
Auflösung der zu verarbeitenden Kupferlegierungen verwerten kann.
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Dieses Verfahren ist jedoch nicht anwendbar, wenn die Kupferlegierung
Arsen, Antimon oder Wismut oder auch mehrere dieser Metalle gleichzeitig enthält,
wie dies z. B. beim Glanzmetall der Fall ist. Die Verarbeitung derartiger Legierungen
nach dem bekannten nassen Verfahren wird dadurch unmöglich gemacht, daß beim Auflösen
der Legierung größere Mengen Antimon, Arsen und Wismut in Lösung gehen, die sich
bei der elektrolytischen Abscheidung des Kupfers im Gegensatz zu anderen Metallen,
wie Eisen, Nickel, Zink, mitabscheiden und daher auf diesem Wege nicht vom Kupfer
getrennt werden können. Man war bei der Verarbeitung derartiger Legierungen bisher
stets auf hüttenmännische Verfahren angewiesen.
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Durch die Erfindung soll nun das an sich bekannte Verfahren der nassen
Aufarbeitung von Kupferlegierungen derart verbessert werden,. daß es sich auch bei
der Verarbeitung von arsen-, antimon- und wismuthaltigen Kupferlegierungen anwenden
läßt. Gemäß der Erfindung werden die teilweise in Lösung gegangenen Metalle Arsen;
Antimon und Wismut vor der Wiedergewinnung des Kupfers nach einem besonderen Verfahren
ausgefällt.
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Das geschieht durch Laugen des zerkleinerten Gutes mit Kupferchlorür-
oder Kupferchloridlösungen unter starker Bewegung und Reibung der Gutteilchen gegeneinander,
wonach die verunreinigenden Metalle durch Abstumpfung der Säure ausgefällt werden
und die Lauge auf einem bekannten Wege entkupfert wird.
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An Hand der Figur sei die Durchführung des Verfahrens näher beschrieben:
In dem Laugengefäß A ist die drehbare Trommel B angebracht. Diese
besteht aus widerstandsfähigem Material, ist mit Durchbrechungen versehen und wird
mit der hinreichend zerkleinerten Legierung beschickt (C). Die Trommel taucht in
die LaugeD teilweise ein. Durch die Zuleitung E wird dem
Laugengefäß
eine Kupferchlorid- oder Kupferchlorürlösung zugeführt. Besteht die Lauge im wesentlichen
aus Kupferchlorür, so wird durch das Rohr F eine größere Menge eines Oxydationsmittels,
zweckmäßig Sauerstoff oder Chlor, eingeblasen, so daß das Kupferchlorür in der salzsauren
Lösung nach der Gleichung 4 CuCl + H CL + 02 = 2 H 0 -f-- 4 CUCl2 zu Kupferchlorid
oxydiert wird.
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Besteht dagegen die Lauge im wesentlichen aus Kupferchlorid, so braucht
nur eine geringe Menge Sauerstoff oder Chlor eingeblasen zu werden.
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Das Kupferchlorid löst dann nach der Gleichung Cucl2 -f- Cu = 2 CUCl
und entsprechenden Gleichungen für die anderen in der Legierung enthaltenen Metalle,
z. B. nach 2 Cu C12 -}- Sn = 2 Cu Cl + Sn C12 das in der Trommel enthaltene Material
auf. Die Leitung G dient zum Zuführen von Salzsäure und Kochsalzlösung.
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Durch die ständige Bewegung der Trommel, der nur stückiges Material
zugeführt wird, wird das Auftreten von Sperrschichten an der Oberfläche des aufzulösenden
Materials verhindert, so daß sich der Prozeß der Laugung ungestört vollziehen kann.
Bei dieser Laugung gehen zunächst alle in der Legierung enthaltenen Metalle in Chloride
über. Das Blei fällt sofort bis auf geringe nicht störende Mengen als Bleichlorid
aus. Gleichzeitig fällt auch z. B. bei einem Salzsäuregehalt von etwa 10/, der größte
Teil des Antimons neben kleineren Mengen an Arsen, Wismut und Zinn als ein aus basischen
Chloriden bestehender Schlamm aus. Das Ausfällen wird zweckmäßig dadurch befördert,
daß man die Säurekonzentration im Laügengefäß so niedrig wie möglich hält. Der Schlamm
kann auf Antimon und Blei weiterverarbeitet werden (P).
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Die abfiltrierte Lösung, die dann noch außer Alkalichlorid und Kupferchlorür
die Chloride der Schwermetalle,-z. B. diejenigen von Eisen, Nickel, Zink, Zinn,
enthält, wird in einem besonderen Reinigungsgefäß H mit einem Hydrooxyd, z. B. Ätzkalk
oder Ätznatron, versetzt, bis die saure Reaktion der Lösung vollkommen abgestumpft
ist. Dabei fällt Zinn, der Rest Antimon, Arsen und gegebenenfalls noch vorhandenes
Wismut aus.
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Die Lösung kann dann, nachdem sie abfiltriert ist, noch geringe Mengen
Kupferchlorid enthalten. Da diese bei der Wiedergewinnung des Kupfers die Energieausbeute
nachteilig beeinflussen würden, wird die Lösung in dem Reduktionsgefäß
1 über stark kupferhaltiges Material geleitet, z. B. Kupfer, Messing- oder
Bronzeabfälle, wobei alles Kupferchlorid zu Kupferchlorür reduziert wird.
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Aus der so erhaltenen Lösung kann nun reines Kupfer nach bekannten
Verfahren, z. B. durch Zementation mit Eisen oder Zink, durch rein chemische Fällung
oder durch Elektrolyse, gewonnen werden. Zur Durchführung des letzteren Verfahrens
wird die Lösung in die elektrolytischen Zellen K geleitet. In diesen wird das Kupfer
kathodisch abgeschieden. Die Anoden können aus unlöslichem Material, z. B. aus Graphit,
bestehen. In diesem Fall bildet sich in der Umgebung der Anoden Kupferchlorid, das
durch den Abfluß L wieder der Leitung E und damit dem Laugengefäß zugeführt wird.
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Arbeitet man dagegen mit löslichen Anoden, so verwendet man vorteilhaft
solche, die nur wenig Kupfer enthalten, z. B. Monelmetall. Natürlich darf dann'
das Anodenmaterial kein Arsen, Antimon und Wismut enthalten. An den Anoden gehen
in. diesem Fall das Kupfer als Kupferchlorür und die übrigen im Anodenmaterial enthaltenen
Metalle als Chloride in Lösung. Wenn der Elektrolyt genügend an Kupfer verarmt ist,
so wird die kupferchlorürhaltige Lösung bei L abgezogen und durch die Leitung E
wieder dem Laugengefäß zugeführt.
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Sollte sich im Laufe der Zeit zuviel Schwermetallchlorid, wie FeC12,
NiCl2, ZnC12, in der Lauge angereichert haben, so leitet man diese durch den gestrichelt
gezeichneten Kreislauf M, der in die Zuleitung G mündet. Dabei strömt die Lösung
zunächst in das Gefäß N, in dem das Kupfer z. B. als Metall durch Zementation mit
Zink ausgefüllt wird und dann in das Gefäß 0, in dem die Lösung z. B. durch Zusatz
von Ätzkalk von den übrigen Schwermetallen befreit wird.
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Dieses Verfahren zur Aufarbeitung von Kupferlegierungen kann auch
insofern abgeändert werden, als die Laugungstrommel durch eine für pulveriges Material
geeignete Laugungsapparatur ersetzt wird und unter Umständen das Reinigungsgefäß
H fortgelassen werden kann. Die Lösung im Laugengefäß A wird dann nach erfolgter
Auflösung der Kupferlegierung mit so viel Hydroxyd versetzt, daß die Gesamtmengen
Arsen, Antimon und Wismut zusammen ausfallen. Zinn wird bis auf geringe Reste, die
gelöst bleiben, ebenfalls ausgefällt. Die Lösung gelangt dann nach dem Abfiltern
in das Reduktionsgefäß I.
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Der bei dem Verfahren gewonnene Antimon-und Zinnschlamm mit Gehalten
an Blei, Arsen, Wismut und Kupfer wird nach einem besonderen Verfahren auf die einzelnen
Metalle weiterverarbeitet.
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Auch kann man, wie schon oben erwähnt, statt des elektrolytischen
Verfahrens die chemische Fällung oder die Zementation z. B. mit
Eisen
setzen. Die dabei entstehende Eisenchlorürlauge kann ebenso wie die Kupferchlorürlauge
wieder dem Laugengefäß A zugeführt werden. Hier bildet sich dann unter dem Einfluß
des Oxydationsmittels zunächst Eisenchlorid, und dieses löst nach der Gleichung
Fe C13 + Cu = Fe C12 + CUCl das Kupfer und nach ähnlichen Gleichungen die übrigen
Metalle auf.