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Verfahren zum Elektrolysieren von Bronzeabfällen mit schwefelsaurem
Elektrolyten unter Verwendung von Diaphragmen Es ist bekannt, daß beim elektrolytischexi
Abscheiden von Kupfer aus Bronzeabfällen in Bädern, die z. B. aus Kupfersulfat und
Schwefelsäure bestehen, allmählich eine Verarmung des Bades an Kupfer stattfindet.
Außer an Kupfer verarmt das Bad auch an Schwefelsäure, weil die die Anoden bildenden
Bronzeabfälle außer Kupfer noch andere unedle Metalle, wie Eisen, Zink, Blei usw.,
enthalten, die durch die Schwefelsäure angegriffen und im Bade gelöst (Eisen, Zink)
oder als Sulfat (Blei) niedergeschlagen werden. Selbst in den Fällen, in denen die
Anoden außer Kupfer Metalle enthalten, die wie Zinn, Antimon, Wismut hydrolysierbare
Sulfate zu bilden vermögen und wo zufolge der Hydrolyse dieser Sulfate ein Teil
der bei der Sulfatbildung dem Bade entzogenen Schwefelsäure an dieses zurückgegeben
wird, ist der Verbrauch an Schwefelsäure noch immer ein ziemlich hoher. Beispiel
Sn (S 04)2 + H2 0 - Sn 0 (S 04) + H2 S 04. Mit anderen Worten,
das Zinn verbraucht an Schwefelsäure die Hälfte von dem, was .es im Falle des Verbleibens
im Zustande eines neutralen Sulfates verbrauchen würde, wie dies Fe, Zn, Pb tun.
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Aus diesen Gründen ergibt sich die Notwendigkeit, bei elektrolytischen
Prozessen der in Frage stehenden Art dem Bade Kupfersulfat und - Schwefelsäure in
Mengen zuzusetzen, die proportional sind einerseits dem Gehalt der zur Elektrolyse
gebrachten Bronze sowohl an Zink, Eisen, Blei usw. als auch an Zinn, Antimon, Wismut
usw. und andererseits der Stromstärke. So ist in diesem Sinne z. B. bereits vorgeschlagen
worden, den Kupfergehalt des Bades gleichbleibend- zu erhalten durch Zugaben .von
Kupferoxyd, das von der Schwefelsäure leicht gelöst und zu Kupfersulfat umgesetzt
wird.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, welches ermöglicht, beim
Elektrolysieren von Bronzeabfällen mit schwefelsaurem Elektrolyten unter Verwendung
von Diaphragmen die Verarmung des Bades an Kupfersulfat zu verhüten, ohne hierzu
gezwungen zu sein, dem Bade kupferhaltiges Material zuzusetzen. Im wesentlichen
-besteht das neue Verfahren darin, daß man Luft in .Nr 635 029
die
mit Bronzeabfällen gefüllten anodischen Zellen unmittelbar-. einbiäst, zweckmäßigerweise
zusammen mit Wasserdampf. Während;. der Dampf -das. .Bad.: erwärrnt,erfährt däs'@
Kupfer unter dem Einfluß der Luft '=eint:'. Oxydation, so daß sich das Bad leicht=
äxj#; Kupfersulfat anreichern kann, nach der Formel H9 S 0l + Cu + O = Cu S O¢ +
H2 O. Es ist zwar an sich bereits bekannt, bei der elektrolytischen Kupferraffination
Luft in den , Elektrolyten einzuleiten. Diese in den Elektrolyten eingeleitete Luft
hat indessen den Zweck, die Lauge in Bewegung zu halten, um Kupferionenverarmungserscheinungen
an den Kathoden vorzubeugen, ferner die Verunreinigungen des Bades, wie Ase 03 und
Sb. 03, desgleichen das Cuprosulfat (Cut S 04) dieses Bades zu oxydieren.
Beim Verfahren nach vorliegender Erfindung dagegen handelt es sich darum, -das Kupfer
direkt zu oxydieren, dadurch, daß man Luft unmittelbar in die anodische Masse der
der Elektrolyse unterliegenden Bronzeabfälle einbläst.
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Im Falle von Bronzen kann die Verarmung des Bades an Kupfersulfat
weder durch den elektrischen Strom noch durch die Schwefelsäure kompensiert werden,
selbst wenn das Bad gerührt wird. Denn die Reaktion - H2 S p4+. Cu '@ CU S 04=---H2
-ist nicht möglich, während unter Einwirkung der Luft die oben unter (r) angegebene
Reaktion stattfindet. -Zur praktischen Ausübung des neuen Verfahrens benutzt man
Anoden, von denen jede aus Bronzeabfällen besteht, die zwischen zwei säurefesten
Diaphragmen gehalten werden. Durch diese Abfälle wird erfindungsgemäß ein Strom
von Luft und Wasserdampf hindurchgetrieben. Dieser - Strom begünstigt die Auflösung
der Bronzeabfälle; erwärmt - das Bad und hält es in Bewegung, wodurch die Entstehung
verschiedener Konzentrationen an der Anode und der Kathode verhindert wird. In den
_ Elektrolysiertrog, der aus Holz oder anderem isolierenden Material bestehen- und
rechteckig sein kann, werden die Diaphragmen so eingesetzt, daß sie mit drei Rändern
den Boden ünd die Seitenwände- des Troges- berühren. Sie werden dabei in gleichen
Abständen von einigen Zentimetern so angeordnet, daß der Trog in eine gewisse Anzahl
von Zellen geteilt wird. Die ungeraden Zellen nehmen die Bronzeabfälle auf und bilden
die Anoden, welche alle parallel geschaltet werden. Die geraden Zellen dagegen nehmen
die Kathoden auf, die man alle parallel schaltet. Jede Kathode besteht aus einer
Kupferplatte, die in einen Isolierrahmen eingesetzt werden :. kann, und die Anordnung
ist im übrigen so ;getroffen, daß die Zellen, welche an beiden `.,Enden des Troges
liegen, anodisch sind. Zur ;Herabsetzung des Verbrauchs an elektrischer "Energie
können die anodischen Zellen auch in Serie angeordnet werden. Der Trog faßt dann
eine erste anodische Zelle, die das eine . Trogende einnimmt und mit Bronzeabfällen
gefüllt ist, welch letztere zwischen der Endwandung des Troges und einem ersten
unangreifbaren Diaphragma gehalten werden. Auf diese erste Zelle folgt eine zweite
Zelle, die durch eine bewegliche Kupferkathode begrenzt ist, welche sich gegen eine
Wandung aus hartem Blei oder anderem harten und unangreifbaren Hartmetall oder Legierung
legt. Diese Wandung begrenzt die nächstfolgende, mit Bronzeabfällen gefüllte anodische
Zelle (Zelle Nr.3); deren andere Wandung ein unangreifbares Diaphragma ist, das
die Zelle Nr. q. begrenzt usf.
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Der Trog ist mit einer Kupfersalz-, z. B. mit einer Kupfersulfatlösung
(je Liter i Sog dieses Salzes in Kristallform), und mit einer Schwefelsäurelösung
(ioo g je Liter) gefüllt. Diese Lösung bespült die Anoden und die Kathoden und wird
durch den die anodischen Zellen durchströmenden Dampf- -und Luftstrom beispielsweise
auf eine zwischen 3o und 6o° C schwankende Temperatur erwärmt. Ist diese Temperatur
einmalerreicht, so kann der Regel nach die Dampfzufuhr abgestellt werden, da der
Durchgang des elektrischen Stromes und der Luft den nötigen Temperaturgrad aufrechterhalten.
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Bei einer Stromdichte von 2 bis 3 Amp. pro Kathodenquadratdezimeter
setzt sich das Kupfer in dicker und reiner Schicht an der Kathode ab: Die fremden
Metalle, welche außer Kupfer in den Anoden enthalten sind, werden von der Schwefelsäure
des Elektrolyten angegriffen und bilden auf Kosten dieser Säure Sulfate, die sich
im Bade ansammeln, so daß die in dieser Weise- dem Bade entzogene Schwefelsäure
durch passende Zusätze dieser Säure ersetzt werden muß.
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Da nun gemäß der Erfindung Luft gemeinschaftlich mit Wasserdampf durch
die Bronzeabfälle- durchgetrieben wird, so spielt sich unter dem Einfluß der Luft
folgende Reaktion ab H2 S 04+ Cu -(- O = CU S 04 + 1-120. Die eingeblasene Luft
oxydiert das Kupfer in so wirksamer Weise, daß sich das Bad leicht an Kupfersulfat
anreichern kann. " Die in den Zellen enthaltenen Bronzeabfälle
werden
von Zeit zu Zeit vom begleitenden Schlamm befreit. Man verfährt wie folgt: Der Trog
wird vorerst entleert, dann wird ein am Boden jeder Zelle vorhandenes Spundloch
geöffnet. Der durch das Wasser mitgerissene Schlamm tritt dann durch diese Spundlöcher
heraus und wird danach in passender Weise behandelt.