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Verfahren zur Herstellung von basischem Kupfersulfat Es ist bekannt,
Kupfersulfat durch Einwirkung von schwefliger Säure auf Kupferoxyd oder auf metallisches
Kupfer in Gegenwart von Wasser und Sauerstoff bzw. Luft herzustellen, und daß man
hierbei die Reaktion in Gegenwart von geringen Mengen von Halogenionen, z. B. von
Chlormagnesium o. dgl., vornimmt. Da die Fällung des Kupfers durch schweflige Säure
auch in Gegenwart von Sauerstoff in wirtschaftlicher Weise undurchführbar ist, hängt
bei dem bekannten Verfahren die Bildung des Kupfersulfates im wesentlichen von der
Anwesenheit der genannten Stoffe ab. Einen solchen Stoff kann man aber nur in geringen
Mengen zusetzen, damit keine unerwünschten Verunreinigungen bei dem zu gewinnenden
Sulfat eintreten.
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Außerdem ist noch zu berücksichtigen, daß bei der Durchführung des
Verfahrens im Kreislauf die Menge des zugesetzten StQffes so geregelt werden muß,
daß die Mutterlaugen diesen Stoff ganz oder fast ganz zurückhalten.
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Aus diesen Gründen ist die Fällung des Kupfers verhältnismäßig gering,
und außerdem sind die Reaktionsteilnehmer ziemlich hoch zu erwärmen.
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Es wurde festgestellt, dAß die Ausbeute an Kupfer beträchtlich erhöht
werden kann, wenn die Reaktion nicht in Gegenwart von Halogenionen, sondern in Gegenwart
von Ammoniak vorgenommen wird. Kupfer oder ein Kupfer enthaltendes Material wird
nämlich in Gegenwart von Luft oder Sauerstoff durch Schwefeldioxyd in Gegenwart
von Ammoniak angegriffen, wobei basisches Kupfersulfat erhalten wird.
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Hierbei können das Ammoniak und das Schwefeldioxyd durch eine ammoniakalische
Lösung von Ammonsulfit, -bisulfit, -hyposulfit oder -hydrosulfit allein oder in
Mischung ersetzt werden.
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Die Lösung des Kupfers erfolgt unter Wärmeentwicklung, so daß man
das Verfahren bereits bei niedrigen Temperaturen ohne äußere Erwärmung beginnen
kann. Außerdem läßt sich der Lösevorgang durch eine entsprechende Dosierung des
Ammoniaks regeln.
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Das als solches oder in Form einer Verbindung benutzte Ammoniak läßt
sich zurückgewinnen, so daß man im Kreislauf arbeiten kann. Die gegebenenfalls entweichende
geringe Ammoniakmenge wird in Ammonsulfit übergeführt. Bei der Herstellung basischer
Sulfate kann man im übrigen das gesamte Ammoniak wiedergewinnen, indem man es durch
eine Base, z. B. Kalk, in an sich bekannter Weise austreibt.
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Das rohe oder reine Kupfer, welches auch in Form eines Oxydes oder
einer Legierung auftreten kann, wird in entsprechend unterteilter Form, z. B. in
Form von Körnern, Abfällen, Drehspänen, Schrott o. dgl., in Gegenwart von
Luft
oder Sauerstoff entweder durch schweflige Säure in Gegenwart von Ammoniak und Wasser
oder durch eine ammoniakalische Ammonbisulfit und/oder -hyposulfitlösung.
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Unter diesen Bedingungen oxydiert das KupSer# und scheidet sich als
basisclier Kupfersul9"-,1NI schlamm ab.
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Die Reaktionen sind exotherm, jedoch ir der Vorgang durch erhöhte
Temperatur nicht verlangsamt.
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Sobald die Lauge von basischem Kupfersulfatschlamm stark durchsetzt
ist, kann der Vorgang unterbrochen werden, indem man den ausgeschiedenen Schlamm
entfernt, während die Lauge nach Aufnahme von schwefliger Säure und Ammoniak oder
von Ammonsulfit, -bisulfit o. dgl. für einen neuen Ansatz verwendet wird.
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Man kann auch den basischen Kupfersulfatscblamm fortlaufend abziehen
und die'Konzentration der Löseflüssigkeit konstant halten.
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Die Löseflüssigkeit reichert sich allmählich mit Ammonsulfat an. Sobald
sie mit Ammonsulfat gesättigt ist, - wird der Lösungsvorga-ng unterbrochen
und die Flüssigkeit abgezogen. Falls das Verfahren im Kreislauf durchgeführt wird,
nimmt man beständig einen Teil der Lauge aus dem Kreislauf, entfernt daraus dasAmmoniaksulfat
und führt sie in den Kreislauf zurück. Beispiel i Ein Turm i ist an seinem unteren
Teil mit einem durchlochten Boden 2 versehen, -unter dem eine mit Hahn 4 versehene
Leitung -3 zur Zuführung von unter Druck stehender Luft oder Sauerstoff mündet.
Außerdem besitzt der Turm an seinem unteren Ende eine Klappe 5
zurEntfernungdesBodenschlamrnes.
Amoberen Teil sind eine Zufuhröffnung 6 und mit Hähnen versehene Leitungen
7 und 8 angebracht, um die Reaktionsmittel einzuführen und die überschüssige
Luft Odem den überschüssigen Sauerstoff entfernen zu können. In den Turm i wird
von oben durch die Öffnung 6 mehr oder weniger reines oder rohes Kupfer in
Form von Abfällen, Drehspänen, losem Schrott o. dgl. eingebracht. Außerdem wird
die Löseflüssigkeit in der erforderlichen Menge eingeführt.
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Die Löseflüssigkeit enthält im Liter ungefähr 50 g Ammonsulfit
und io g Ammoniak. Durch die Leitung 3, die unterhalb des durchlochten
Bodens 2 mündet, läßt man Luft oder Sauerstoff in den Turm eintreten, und zwar zunächst
in größerer und später in kleinerer Menge. Der Überschuß entweicht durch die obere
Leitung 8
und reißt dabei etwas Ammoniak mit, das in eine Kammer
9 gelangt, um dort in Gegenwart vonschwefliger Säure Ammoniumsulfitzu bilden,
das durch Wasserberieselung zurückgehalten und durch die Leitung io in den Reaktionsturm
eingeführt wird. Man kann einen schnellen Angriff auf das Kupfer feststellen. Die
zuerst dunkelgrüne Flüssigkeit wird dunkelblau. Die schweren $chläinme sammeln sich
am unteren Teil des #P.,irmes unterhalb des durchlochten Bodens.
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Von Zeit zu Zeit oder auch dauernd wird turch die oberen mit Hähnen
versehenen Leitunken einerseits Sulfitlösung und andererseits schweflige Säure und
Ammoniak in den Turm eingeführt, so daß die Konzentration der Löseflüssigkeit konstant
bleibt. Ist genügend Schlamm angesammelt, dann wird er von Zeit zu Zeit oder fortlaufend
entfernt. Dies geschieht durch die am uiiteren Ende des Turmes -vorgesehene Öffnung.
Der Schlamm gelangt hierauf in den Absetzbehälter ii. Nach dem Absitzen wird die
klare Flüssigkeit abgezogen, auf den erforderlichen Gehalt an Sulfit und Ammoniak
gebracht und hierauf durch die Leitung 12 iri den Turm i zurückgeleitet, während
die Schlämme in an sich bekannter Weise verarbeitet werden.
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Ist die Löseflüssigkeit mit Ammonsulfat gesättigt, dann wird sie aus
dem Turm entfernt, um in der beschriebenen Weise behandelt zu werden.
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Beispiel 9, In einen mit Blei ausgelegten Turm von i cbm Inhalt werden
iooo kg Kupfer (Körner, Drehspäne o. dgl.) und 5oo 1 einer Lösung eingebracht,
die im Liter 15 0 g Ammonsulfit und io g Ammoniak enthält. Durch den
Turm läßt man Luft, und zwar in der Stunde 150 cbm bei einei Temperatur, die sich
allmählich auf 8o bis go ' C
erhöht, strömen. Nach 3 Stunden ist der
Angrifi beendigt. Man entfernt die schlammige Flüssigkeit in einen Trog. Die Flüssigkeit
und die Schlämme enthalten ungefähr 115 kg gelöstes Kupfer, das in Form von
basischem Kupfersulfat im Gemisch mit Ammoniumsulfat anfällt. Das Ganze wird mit
genügend Kalk behandelt, um das Ammoniak abzutreiben. Man erhält nach dem Trocknenungefähr35okg
eines Pulvers, das ungefähr 32 0/0 Kupfer enthält.
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Beispie13 Man bringt 2ooo kg metallisches Kupfer in Form *von
Abfällen, Drehspänen, Schrott o. dgl. in einen Turm mit durchlochtem Boden und bedeckt
die Masse mit iooo 1 Wasser. In einem Zeitraum von 2 Stunden leitet man sodann
46 kg Ammoniakgas ein, und zwar 384 9
je Minute, undaußerclem8okggasförinige
schweflige Säure, 667 9 je Minute.
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Gleichzeitig läßt man durch den Turm hindurch 3ooo 1 Luft
je Minute strömen.
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Nach 4 Stunden entnimmt man dem Turm eine schlammige, basische Kupfersulfatmasse,
die i5o kg Kupfer enthält.
Beispie14 ,Man behandelt 25oo
kg Kupfer in Form von Blechschnitzeln mit iooo 1 Wasser, das i5o
kg
Ammonsulfit und io kg Ammoniak enthält. Man bläst hierauf 21/, Stunden
lang Luft, und zwar 33001 je Minute durch die Masse. Nach 31/2 Stunden
entnimmt man die schlammige Flüssigkeit, die i5o kg Kupfer in Form von basischem
Kupfersulfat enthält.
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Beispie15 Man behandelt 25oo kg Kupfer in Form von Blechschnitzeln
mit iooo 1 Wasser, das i5o kg
Ammonsulfit, aber nur 3 kg Ammoniak
enthält. Durch die Masse leitet man 21/2 Stunden lang 3300lLuftjeMinute. Nach31/,Stundenenthält
die schlammige Flüssigkeit ioo kg Kupfer in Form von basischemKupfersulfat.
Hierdurch wird die Regelung des Lösev&ganges durch Dosierung des zugesetzten
Ammoniaks verdeutlicht.