DE6048C - Verfahren zur Darstellung von Metallen und Metallverbindungen auf elektrolytischem Wege - Google Patents

Description

1877.

Klasse 40.

EMIL ANDRE in EHRENBREITSTEIN. Verfahren zur Darstellung von Metallen und Metallverbindungen auf elektrolytischem Wege.

Patentirt im Deutschen Reiche vom I. November 1877 ab.

Sollen aus demselben Rohmaterial zwei oder mehrere Metalle nach einander oder gleichzeitig ausgeschieden werden, so sind je nach den Eigenschaften derselben verschiedene Wege einzuschlagen.

I. Verarbeitung von Nickelsteinen, Speisen oder unreinen Nickel-, Cobalt-, Kupferverbindungen auf reine Metalle erfordert folgende Mafsnahmen: Die Rohmaterialien, nicht nur unreine Legirungen, sondern auch Steine und Speisen sind Leiter und werden möglichst in Plattenform (auch als Granalien etc.) als Anoden, mit Klemmschrauben am Leitungsdraht befestigt, in ein saures Bad von verdünnter Schwefelsäure eingehängt, wenn nur Kupfer niedergeschlagen werden soll auf den Kathoden, wozu man Kupfer- oder Kohlenplatten am besten benutzen kann, ohne, je nach Umständen, andere Leiter auszuschliefsen. Das gleichzeitig in Lösung gehende Nickel wird nicht gefällt aus saurer Lösung; dies dauert so lange, bis die Lösung bezw. die vorhandene Säure mit Nickel fast gesättigt ist. Die letzte Spur Cu entfernt man, indem man zum Schlufs an Stelle des Steines oder der Speise etc. eine Kohlenanode anwendet; nach kurzer Stromwirkung ist nun der letzte Rest Cu schnell ausgefällt und die Lösung enthält reinen Nickelvitriol, schwach sauer, mit wenig Eisen.

a) Zur Herstellung von reinem Nickelvitriol hieraus wird wenig Ammon zugesetzt, und unter Luftzuführung (durch Röhren oder Einleiten von Gebläsewind) in Bleipfannen eingedampft. Das Eisen wird hierbei als flockiger Eisenoxydhydrat ausgeschieden und entfernt (durch Abschöpfen, Decantiren oder Filtriren), die Lauge eingedampft bis zum Krystallisiren und das Nickelvitriol als solches verkauft.

b) Zur Herstellung von reinem Nickel aus der erwähnten Lauge¹ wird das Eisen, wie oben erwähnt, abgeschieden und danach aus dem ammoniakalischen Bade das Nickel ausgeschieden; als Kathoden wendet man zweckmäfsig an: Kohlenplatten oder graphirte Kupferplatten, oder Nickelplatten, oder solche Substanzen, auf denen das Nickel niedergeschlagen werden soll. Würde man Kohle oder Platin etc. als Anode anwenden, so entstände bald Polarisation und die Wirksamkeit des Stromes der Maschine würde gelähmt und beendet. Deshalb mufs man anwenden Anoden aus Eisen- oder Zinkblech oder in anderer Form, die sich unter der Wirkung des Stromes auflösen, oder andere Substanzen, die sich auflösen. Eine Membran, am besten eine Doppelmembran, trennt Anode von Kathode, um Diffusion zu vermeiden; man erreicht dies noch besser, wenn man zeitweise oder continuirlich die zwischen den zwei Membranen befindliche Lauge abzieht; das an der Anode sich bildende Eisen- bezw. Zinkvitriol wird einkrystallisirt und als solches verwerthet.

Auf diese selbe Methode kann man auch die in schwefelsaure oder salzsaure Lösung gebrachten kieselsauren Nickelerze (wie die von Neu-Caledonien oder vom Ural) auf reines Nickel gut verarbeiten.

c) Will man Cu und Ni zusammen niederschlagen, so werden die Steine (Speisen oder andere Rohmaterialien) als Anoden in ein ammoniakaliscb.es Bad (Ammonsulfat) eingehängt; auf Kohlenplatten odergraphitirtenKupferplatten etc. werden beide Metalle zusammen niedergeschlagen, lassen sich abbürsten, auswaschen und wie eine Legirung weiter verarbeiten. Da der Schwefelgehalt des Steines beim Procefs zum Theil in Schwefelsäure umgewandelt wird, so mufs man zeitweise entsprechend wenig Ammon zusetzen. Das Eisen wird, wie unter ia beschrieben, flockig ausgeschieden, ebenso etwaiger Bleigehalt als Superoxyd; bei Arsen- und Ammongehalt ist Vorsicht wegen der Arbeiter nöthig. Das zusammen pulverförmig ausgeschiedene Cu und Ni kann man annähernd genau trennen, wenn man das Ni durch Magneten herauszieht; hierzu kann man die Magneten der Maschine selbst benutzen.

II. Einschaltung wird angewendet, wenn zwei und mehr Metalle getrennt niedergeschlagen werden sollen, wie z. B. beim Scheiden von Au, Ag, Cu unter sich oder von sonstigen Beimengungen (in alten Münzen, Gekrätze oder sonstigen Verbindungen). Die fraglichen Legirungen oder Halbfabrikate werden als Granalien oder in Platten mit Klemmschrauben am Leitungsdraht befestigt und als Anoden eingehängt in ein Bad von '/,„ verdünnter Schwefelsäure. Zwischen Anode und Kathode wird ein Rahmen befestigt, der wasserdicht an den Wänden schliefst und zweiseitig bespannt ist mit zwei Stück

Baumwollentuch oder zwei durchlässigen Membranen, so dafs das Bad in zwei Behälter getheilt ist: in einem Theil sind die Anoden, im anderen Theil die Kathoden; der Rahmen selbst zwischen den Membranen ist mit Kupfergranalien, Abfällen etc. gefüllt. Unter Einwirkung des Stromes wird an der Anode Ag und Cu gelöst, während Au und sonstige Beimengungen an der Anode zurückbleiben. Auf dem Wege von der Anode zur Kathode, beim Durchpassiren durch den mit Cu gefüllten Rahmen wird Ag gefällt; zur Kathode wandert eine Cu-Lösung, aus der dort reines, metallisches Cu (chemisch rein) gefällt wird; die Kathode ist von Kohle, Kupfer oder anderer, einem bestimmten Zweck entsprechender Substanz. Sind die im eingeschalteten Rahmen befindlichen Cu-Granalien mit Ag fast bedeckt, so wird der Rahmen oder sein Inhalt ausgewechselt gegen frische Cu-Füllung, während das an den Granalien haftende Cementsilber abgewaschen und fein gebrannt wird.

Der Säureverbrauch wird durch diese Art der Scheidung auf ein Minimum reducirt, die Arbeitslöhne verringert und statt der Masse von oft schwer verwerthbarem Kupfervitriol wird chemisch reines Kupfer gewonnen (sehr geeignet für elektrische Leitungen).

Die Einschaltung läfst sich mit Anwendung desselben Princips auch so anordnen:

Die Kathoden werden horizontal oder schräg auf den Boden des Gefäfses gelegt und darüber in einem Einsatzgefäfs die Anoden (in Granalienoder Plattenform); der Boden des Einsatzgefafses wird durch eine einfache (besser durch eine doppelte) wenig durchlässige Membran gebildet; zwischen beiden Membranen ist im letzteren Fall etwas Spielraum.

Unter der Einwirkung des Stromes entstehen an der Anode wieder Ag- und Cu-Lösungen, die man am tiefsten Punkte allmälig, aber continuirlich abführt, während oben frische verdünnte Säure zuströmt. Die Ag- und Cu-Lauge wird abgeführt in ein tiefer daneben stehendes Gefäfs, über Cu-Granalien geleitet und entsilbert. Die entsilberte Kupferlauge wird in ein wiederum etwas tiefer daneben stehendes Gefäfs an die Kathode geleitet und dort entkupfert. Die entkupferte Lauge wird allmälig und continuirlich abgezapft und in ein etwas tiefer stehendes, daneben befindliches Bad und zwar zur Anode geleitet und zum Lösen von Ag und Cu wieder benutzt etc. Das Ganze läfst sich so terrassenartig, selbst thurmartig anordnen, je nachdem die Raumverhältnisse es gestatten oder erfordern. Die zwischen den doppelten Membranen befindliche Lauge wird zeitweise, aber ebenfalls continuirlich abgezapft, um Diffusion zu vermeiden, und mit der Ag- und Cu-haltigen Lauge zusammen weiter verarbeitet. Mag die Terrasse nun hoch oder niedrig sein, jedenfalls setzt man auf die unterste Stufe derselben drei Reservoirs: No. I zum Auffangen der abfliefsenden Ag- und Cu-Lauge; No. II für die entsilberte Cu-Lauge; No. Hl für die entkupferte Lauge (verdünnte Schwefelsäure). Unter jedem Reservoir steht ein Druckfafs, aus dem durch bekannte Weise vermittelst Luftdruck (durch Luftpumpe erzeugt) die Lauge hoch gedrückt wird in die entsprechenden drei auf der obersten Terrasse stehenden Reservoirs.

Die Gefäfse können von Steingut oder Holz sein (besonders sind Petrolfässer bewährt); die Druckfässer können von Holz sein, mit eisernen Reifen bespannt, wenn für die Terrassenhöhe ein Druck von ι Atmosphäre genügt; für höhere Terrassen nimmt man kleine cylindrische, innen verbleite Kupferkessel.

III. Die Anordnung der Bäder und Pole und deren Beschaffenheit kann, wie aus obigem ersichtlich, je nach örtlichen Verhältnissen und den vorliegenden Rohmaterialien eine sehr verschiedene sein, ohne dafs das Wesen des zu patentirenden Verfahrens, die Anwendung der Elektrolyse auf die hüttenmännische Praxis bei Verarbeitung der erwähnten und ähnlicher Metalle und Verbindungen dadurch alterirt wird.

Als Bäder empfehlen sich:

a) zur Abscheidung von Cu aus Verbindungen von Cu mit Ni, Co und anderen Metallen oder Halbmetallen: schwach saure, schwefelsaure Bäder;

b) für die gleichzeitige Füllung von Ni und Cu oder Co und Cu: ammoniakalische Bäder von Ammonsulfat;

c) für die Scheidungen von Au, Ag, Cu von einander und von anderen Beimengen: schwach saure, schwefelsaure Bäder;

d) für die Gewinnung von Au, z. B. aus Weifsblechabfällen: Aetznatronlauge oder Chlornatriumbäder;

e) für die Verarbeitung von Neu - Caledonischen und ähnlichen Nickelerzen empfiehlt sich die Ueberführung derselben in Chloride oder schwefelsaure Lösungen, aus denen das Eisen, wie beschrieben, durch Oxydation mittelst Luft und Ammon abgeschieden wird, die auch während des Stromdurchleitens ammoniakalisch zu erhalten sind.

IV. Polarisationsfreie Anoden nach meinem Patent-Anspruch sind so herzustellen:

A. Aus dem zu verarbeitenden Rohmaterial selbst, wenn dasselbe der Strom leitet; hierzu eignen sich nicht nur Metalle, rein oder unrein, und Legirungen, sondern auch Verbindungen mit Halbmetallen, wie S (Steine), As (Speisen), Sb etc.

B. Ist das Rohmaterial kein Stromleiter, so mufs man a) dasselbe auf geeignete Form (als Salz, mit Säuren oder mit Alkalien, oder mit Salzen) in Lösung bringen, und als Anoden verwendet man: Platin, Kohle oder indifferente leitende Substanzen, möglichst in konischer Form, um die anhaftenden Gasblasen abzuleiten, was man durch Rühren, Erwärmen, Bewegen der Anoden, Rotiren derselben befördern kann.

b) Besser noch sucht man in diesem Falle die Polarisation dadurch zu vermeiden, dafs man eine lösliche Anode anwendet, welche ein Nebenproduct liefert, auch wenn dasselbe mit dem Hauptprocefs eigentlich in gar keinem Zusammenhang steht, wie oben bei der Herstellung von Nickel aus Nickelvitriol oder Chlorid, oder aus den in Lösung gebrachten Neu-Caledonischen Erzen geschildert ist. Man mufs mit den angegebenen Hülfsmitteln (gute Membran, wo möglich doppelte] dafür sorgen, dafs die an der Kathode befindliche Lauge nicht verunreinigt wird mit der an Anode aus dem Nebenprocefs sich bildenden Lauge; es geschieht dieses durch rechtzeitiges Abziehen und Erneuern der Laugen, besonders der zwischen den Membranen befindlichen Uebergangslauge. Je nach dem Preise und den Eigenschaften der Niederschlagsproducte eignet sich als Anode zur Erzeugung von Nebenproducten: Eisen oder Zink, ohne dafs je nach örtlichen Verhältnissen andere Metalle ausgeschlossen sind; wichtig und im Anspruch hervorzuheben ist nur das erwähnte Princip selbst.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Ein Verfahren zur Gewinnung der Metalle aus Nickel, Kobalt und Kupfer enthaltenden, als Anoden dienenden Steinen (Schwefelmetallen) und Speisen (Antimon- und Arsenmetallen) auf elektrischem Wege, in der unter I beschriebenen Weise.

2. Die Einschaltung eines mit Metall gefüllten Rahmens zwischen Anode und Kathode bei der sonst bekannten Fällung der Metalle aus Legirungen auf elektrolytischem Wege, wobei in der unter II beschriebenen Weise das im Rahmen enthaltene Metall ein anderes Metall aus der durchziehenden Lösung desselben auf sich niederschlägt.

3. Die rotirenden konischen Anoden für jede Metallgewinnung auf elektrolytischem Wege, nach dem angegebenen Verfahren.