-
Verfahren zur Herstellung von Kupfersulfat Die Herstellung von Kupfersulfat
erfolgt bereits nach zahlreichen Verfahren.
-
Es wird beispielsweise Schwefelsäure auf metallisches Kupfer zur Einwirkung
gebracht, aber dieses Verfahren erfordert das Doppelte der theoretischen Schwefelsäuremenge
und entwickelt viel schweflige Säure.
-
Man kennt auch das Oker- oder Hollowshotverfahren, wonach Luft, Wasserdampf
und verdünnte Schwefelsäure gleichzeitig auf das in Rieseltürmen angeordnete metallische
Kupfer zur Einwirkung gelangen. Dieses Verfahren erfordert einen großen Aufwand
an Dampf und eine Festlegung beträchtlicher Kupfermengen. Das Kupfer muß auch so
rein als möglich sein und- zu hohlen Kugeln gegossen werden, um im Vergleich mit
dem Gewicht des Metalls die größtmögliche Angriffsfläche zu erzielen. Dies erfordert
eine kostspielige metallurgische Vorbehandlung. Endlich muß die Anlage mit Blei
ausgelegt sein und bedingt sehr große Abmessungen.
-
Es ist ferner vorgeschlagen worden, das Kupfersulfat aus kupferhaltigen
Stoffen und Schwefelsäure bei Verwendung von Kupferchlorid als Lösungsvermittler
herzustellen. Bei diesem Verfahren wird das Kupfer unter Anwendung von Cuprichlorid
und Sauerstoff in Kupferoxychlorid umgewandelt und dieses Kupferoxychlorid wird
dann mit konzentrierter Schwefelsäure behandelt, um das Kupfersulfat zu erhalten
und das Cuprichlorid wiederzugewinnen. Dieses Verfahren erfordert mindestens zwei
gesonderte Behälter, wobei der für die Behandlung mit Schwefelsäure bestimmte Behälter
notwendigerweise mit Blei ausgekleidet sein muß. Eine verhältnismäßig beträchtliche
Zeit geht beim Dekantieren des Kupferoxychloridschlammes verloren. Zur Beförderung
des Kupferoxychlorids in den Apparat für die Behandlung mit Schwefelsäure bedarf
es einer Schlammpumpe, -und es besteht nichtsdestoweniger die Gefahr, daß sich die
Verbindungsrohre verstopfen. Um den guten Verlauf der chemischen Reaktionen zu gewährleisten,
muß ein bedeutender Prozentsatz von Cuprichlorid verwendet werden. Man braucht ferner
eine auf 66° B6 konzentrierte Schwefelsäure, die für denselben Säuregehalt teuerer
als die gewöhnliche Schwefelsäure von 53° B6 ist. Endlich müssen zur genauen und
vollständigen Sättigung der Säure mit Oxychlorid die verwendeten Schwefelsäuremengen
sehr genau bestimmt werden, weil nämlich ein nicht umgewandelter Überschuß an Oxychlorid
sich als Schlamm mit dem Kupfersulfat absetzen und unreine Kristalle ergeben würde,
während ein Überschuß an Säure die Wiederverwendung der Mutterlaugen
in
einem neuen Kreislauf unmöglich machen würde,-da in-einer säurehaltigen Lö= sung
kein Oxychlorid zustande kommt.
-
Demgegenüber besteht der Unterschied ds:. Verfahrens nach der vorliegendeg
Erfindung. darin, daß das Gemisch der Ausgangsstoffe; d. h. das Gemisch der kupferhaltigen
Stoffe, der Schwefelsäure und des. Kupferchlorids, gleichzeitig belüftet wird. Infolge
dieses Verfahrens genügt ein einziger Behälter zur vollständigen Umwandlung des
Kupfers in Sulfat. Die Ausführung des Verfahrens erfolgt in einem einzigen Vorgang,
ohne daß es nötig wäre, schlammförmige Produkte zu dekantieren oder umständliche
Handhabungen zu verrichten. Ferner können Lösungen mit geringem Gehalt an Kupferchlorid
benutzt werden. Die verwendete Schwefelsäure kann sehr verdünnt sein. Auch braucht
der Apparat, in -,welchem die Behandlung erfolgt, nicht mit Blei ausgekleidet zu
sein. Endlich bedarf es keiner Genauigkeit bei der Bemessung der verwendeten Säuremengen.
-
Die Bildung des Kupfersulfats nach dem vorliegenden Verfahren verläuft
etwa nach folgenden Gleichungen: a) Cu Cl, -f- Cu = Cut C12, b) Cut Cl, -E-
O = Cu o + Cu (;12, c) CtiO + S 0Q H2 =- S 04 Cu + H20-In der nur als Beispiel beiliegenden
Zeichnung ist eine Anlage zur Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung schematisch
dargestellt.
-
.Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel besitzt die Anlage im wesentlichen
einen verhältnismäßig hohen Bottich i, der unten einen als Doppelboden 3 ausgebildeten
Rost 2 aufweist. Dieser Doppelboden bildet einen Windkasten. Die von einem geeigneten
Luftverdichter kommende Luft tritt durch eine Leitung 4 ein.
-
Der Rost 2 ist mit groben Matten 5, beispielsweise aus Kokosfasern,
belegt, um eine gleichmäßige Verteilun& der Luftblasen und zahlreiche feine
Bläschen zu erzielen.
-
Auf die Matten wird das kupferhaltige Material 6 aufgeschüttet. l'#.
Mittels eines in den Doppelboden 3 mndenden Rohransatzes 7 füllt man den Bottich
i zuerst mit klarem Wasser und .später mit einer Lösung, die zum Teil aus den Mutterlaugen
der vorhergehenden Operationen besteht. Diese Lösung enthält ungefähr 42 bis 43
g wasserfreies Kupferchlorid (CuC12) pro Liter; ihr Säurehöchstgehalt beträgt ungefähr
i % oder io g SO4H2 pro Liter. Der Chlorkupfergehalt sollte kaum weniger als 35
g pro Liter betragen, weil andernfalls die Geschwindigkeit der Auflösung des Kupfers
beträchtlich abnehmen würde. Durch den Rohransatz 7 wird dann Schwefelsäure derart
zugeführt, daß der Gehalt der Flüssigkeit an freier Säure konstant bleibt. '-ES
ist grundsätzlich -nicht notwendig, zu Beizen, denn die Hydratisierung der
Schwefelsäure, die Oxydation des Kupfers, die Bildung des Kupfervitriols und seine
Auflösung lösen viele Wärmeeinheiten aus, doch werden die beiden Reaktionen a und
b durch Erhöhung der Temperatur bedeutend beschleunigt. Ferner liegt die Sättigungsgrenze
einer Kupfervitriollösung bei hoher Temperatur viel höher und die Ergiebigkeit der
Kristallisation ist für ein gleiches Volumen der Flüssigkeit viel größer. Es ist
daher vorteilhaft, in den Doppelboden 3 zu gleicher Zeit mit der Luft durch einen
Rohransatz 8 eine sehr geringe Dampfmenge einzuführen, die das Bad auf die günstigste
Temperatur bringt und eine höhere Ausbeute zu erzielen gestattet.
-
Angesichts des sehr schwachen Säuregehalts der Lösungen können die
Apparate aus Holz bestehen und sind demgemäß verhältnismäßig billig. Die erzielte
Lösung ist gesättigt; sie wird durch ein Überflußrohr 9 in die Kristallisatoren
i o geleitet, welche nicht mit Blei ausgekleidet zu sein brauchen. Sie können durchaus
in Mauerwerk oder Beton mit einer Schutzschicht ausgeführt sein, damit der freie
Kalk des Mörtels durch das Kupfervitriol nicht angegriffen wird.
-
Bei der industriellen Verwertung des Verfahrens gemäß der Erfindung
wird der Apparat derart angeordnet, daß die auf heißem Wege erfolgende Herstellung
der gesättigten Kupfervitriollösung ununterbrochen vor sich geht. Zu diesem Zweck
läßt man die angreifende Flüssigkeit zuzüglich der der herzustellenden Vitriolmenge
entsprechenden Schwefelsäuremenge in den Bottich i einfließen, und zwar mit einer
solchen Geschwindigkeit, daß die Lösung durch das Überlaufrohr 9 gesättigt abfließt.
Diese Lösung kann in einen Sammelbottich oder auch unmittelbar in die Kristallisatoren
io geleitet werden.
-
Der sehr geringe Kupferchloridgehalt hat nicht den geringsten Einfluß
auf die Kristallisation des Kupfervitriols und findet sich wieder vollständig in
den Mutterlaugen vor, welche zur Bildung der Angriffsflüssigkeit für einen neuen
Erzeugungskreislauf dienen.
-
Der große Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß es gestattet,
fast alle industriellen kupferhaltigen Abfälle, wie Dreh- und Feilspäne des Kupfers
und anderer kupferreicher Legierungen, Zeinentkupfer, Kupferhammerschlag, Kupfermatte
usw., zu verwenden. Das Kupferchlorid trennt nämlich das Kupfer von seinen Legierungen
und seinen Sauerstoff-und
Schwefelverbindungen; bei den Kupfersulfiden
(Kupfermatte) gibt es folgende Reaktionen: Cut S + Cu C12 = Cut C12 -@-- Cu S, Cu
S + Cu Cl, = Cut Cl, -@- S.
-
Bei Verwendung staubförmigen kupferhaltigen Materials ist es geboten,
zwischen dem Bottich i und den Kristallisatoren irgendeine Klärvorrichtung i i vorzusehen,
um die mitgezogenen Teilchen sowie den aus dem Angriff der Kupfermatte nach den
obigen Reaktionen stammenden Schwefel zu trennen, damit nicht die Kupfervitriolkristalle
durch diese Stoffe mechanisch verunreinigt werden.
-
Bei Verwendung kupferhaltiger Legierungen kann außer der Erzeugung
von Kupfervitriol auch die Bildung geringer Mengen anderer Metallsalze eintreten;
diese Salze stören keineswegs die Kristallisation des Vitriols und es ist leicht,
ihren Überschuß durch bekannte Mittel auszuscheiden.
-
,Natürlich beschränkt sich die Erfindung keinesfalls auf die nur beispielshalber
be= schriebene Anlage und die Gewichtsverhältnisse.