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Verfahren zur Aufarbeitung von metallischen Stoffen Gegenstand der
Erfindung ist ein Verfahren zur Aufarbeitung von metallischen Stoffen durch Auflösung
mittels eines geeigneten Lösungsmittels und elektrolytischer Abscheidung des Metalls.
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Es ist bekannt, Metalle, insbesondere Kupfer, zu raffinieren, indem
das unreine Metall a.nodisch aufgelöst und kathodisch abgeschieden wird.
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Ferner ist es auch bekannt, Metalle in Lösungsmitteln, wie beispielsweise
Schwefelsäure, in Anwesenheit von Luft in Lösung zu bringen. Aus diesen Salzlösungen
hat man auch das Metall durch Auszementieren oder auch elektrolytisch abgeschieden.
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Es wurde nun gefunden, daß man die Aufarbeitung von metallischen Stoffen
in vorteilhafter und wirtschaftlicher Weise durchführen kann, indem man den AuflAungsvorgang
mit der elektrolytischen und kathodischen Abscheidung vereinigt.
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Erfindungsgemäß werden zu diesem Zweck die Metalle durch ein Lösungsmittel
unter Zuführung von Sauerstoff aufgelöst, wobei der Sauerstoff durch die Elektrolyse
der hierbei :erhaltenen Metallsalzlösungen mit unlöslichen Anoden in einer besonderen
Zelle gewonnen wird, in der sich die Metalle an der Kathode niederschlagen. Das
Wesen der Erfindung soll beispielsweise an der Herstellung von reinem Elektrolytkupfer
aus Kupferschrott bzw. kupferplattierten Abfällen erläutert werden. Der aufzuarbeitende
plattierte Schrott wird in einen Bottich gebracht, welcher .am Boden einen siebartigen.
Einsatz besitzt. Unterhalb des Siebeinsatzes mündet eine Zuleitung, welche mit einem
Vorratsbehälter oder einem Gasometer für Sauerstoff in Verbindung steht. Als Lösungsmittel
wird to- bis 15%ige Schwefelsäure eingefüllt.
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Der Lösebottich steht mit einem oder mehreren Elektrolysiergefäßen,
welche unlösliche Anoden, z. B. aus Eisenblech, und unlösliche Kathoden, ebenfalls
aus Eisen- oder aus Kupferblech, enthalten, in Verbindung. Der Abstand der Elektroden
beträgt etwa z bis 3 cm.
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Die elektrolytischen Zellen sind gasdicht abgeschlossen und stehen
mit dem Gasometer in Verbindung, um den sich bei der Elektrolyse entwickelnden Sauerstoff
abzuführen. Der Elektrolyt oder die Löselauge strömen ständig durch den Lösebottich
und die Zellen.
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In dem Lösebottich wird unter Einleitung von Sauerstoff das Kupfer
abgelöst, ohne daß die Plattierungsgrundlage angegriffen
wird. Die
Auflösung des Kupfers geht dabei nach folgender Formel vor sich: H.SO1-!-Cu f O@CuS0,1+H.O.
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Für i -Atom Kupfer wird hierbei also i g-Atam Sauerstop. verbraucht.
` In der Elektrolysierzelle wird das Kupfersulfat in Kupfer und SO, zerlegt,
wobei sich das Anion SO-t mit Wasser unter Bildung von Sauerstoff umsetzt.
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Bei der Abscheidung von i --Atom Kupfer werden also i -Atom Sauerstoff
frei, d. h. die gleiche Menge, wie sie für die Lösung verbraucht wird.
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Die Lösezeit in dem Lösebottich ist je nach dem zur Verwendung kommenden
Schrott bzw. dessen Gehalt an Kupfer verschieden. Das Behandlungsgut wird entweder
stufenweise oder kontinuierlich zugegeben. Zweckkann man auch mit mehreren Lösebottichen
nebeneinander arbeiten. Gegenüber den üblichen Verfahren besteht zunächst ein wesentlicher
Vorteil darin, daß die Herstellung der Auflösungsanoden entfällt. Bekanntlich wird
zu diesem Zweck das Altkupfer eingeschmolzen. Das Kupfer muß hierbei zunächst rafliniert
werden, insbesondere wegen der Eigenart, beispielsweise beim Schmelzen begierig
Schwefel aufzunehmen. Die Schmelze wird verblasen, mit Polstangen reduziert und
aufgepolt und dann zu geeignet geformten Anodenplatten vergossen. Diese Anodenplatten
kommen dann in einen Elektrolyten, welcher aus Kupfersulfat und Schwefelsäure besteht.
Durch die eigenartige Gußbeschaffenheit solcher Anoden ist es in der Praxis erforderlich,
zwischen den Anoden einen abstand von ungefähr io bis 12 cm einzuhalten.
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Demgegenüber entfällt die Vorbereitung solcher Anoden nach vorliegender
Erfindung, und der Schrott wird in Lösebottiche gefüllt, deren Abmessung entsprechend
dem vorhandenen Material beliebig sein kann. Die Aufarbeitung von plattiertem Material
durch anodische Auflösung ist beispielsweise ohne weiteres nicht möglich, da man
das plattierte Material nicht zu Anoden einschmelzen kann, weil hierbei auch das
Grundmaterial, was erhalten bleiben soll, mit in die Schmelze übergeht und die elektrolytische
Abscheidung unmöglich machen würde.
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Bei plattiertem Material könnte man höchstens das Schrottmaterial
zerkleinern, brikettieren und in geeigneten Einsatzkörben zur Elektrolyse bringen.
Hierdurch ergibt sich aber eine so geräumige Anlage, daß die Anlagekosten ein Vielfaches
betragen, abgesehen davon, daß die Verarbeitung des sperrigen Materials in geeigneter
Anodenform erhebliche Mehrbetriebskosten erfordert. Weiterhin verläuft die Elektrolyse
in diesem Fall nicht so einwandfrei und sicher wie bei der Abscheidung aus den Salzlösungen.
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Die Trennung der Elektrolyse von dem Lösevorgang bietet weiterhin
den Vorteil, daß eine solche Anlage unabhängig von dem zur Verarbeitung kommenden
Ausgangsmaterial immer mit bester Wirksamkeit ausgenutzt werden kann. Die Elektrolyse
von Lösungen mit unlöslichen Anoden erfordert räumlich nur einen Bruchteil des Platzbedarfs
und kann immer voll ausgenutzt werden, da die Herstellung der erforderlichen Lauge
unabhängig durch Zahl und Abmessung der Usebottiche angepaßt «-erden kann. Hierdurch
verringern sich die Anlagekosten und dadurch der Kapitaldienst ganz wesentlich.
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Die elektrische Spannung ist allerdings bei der Elektrolyse mit unlöslichen
Anoden bekanntlich höher, jedoch ist dies gegenüber den anderen Vorteilen im Endergebnis
unbeachtlich. Gegenüber anderen chemischen Lösungsverfahren, bei denen atmosphärische
Luft verwendet wird, besteht ein wesentlicher Vorteil darin, da13 der bei der Elektrolyse
erzeugte Sauerstofc den Lösevorgang äußerst günstig bceinflußt bzw.sehrraschverlaufenläßt.
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Zweckmäßig wird man in bekannter Weise die Stromdichte derart w:ihlen,
daß sich das Metall körnig oder als Pulver oder amorph als Schlamm niederschlägt,
so daß es leicht entfernt werden kann.
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In gleicher Weise können natürlich auch andere Metalle, beispielsweise
Zink und Nikkel, verarbeitet werden. Es ist natürlich auch möglich, andere Lösungslaugen
zu verwenden; z. B. kann man bei Kupfer mit Ammoniakwasser mit oder ohne Zusatz
von Salzen, wie Ammoniumcarbonat, Ammoniumnitrat o. d-1., arbeiten.
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llm in diesem Fall eine Störung durch Umsetzung des frei werdenden
Sauerstoffes mit dem Ammoniak zu vermeiden, wird vorzugsweise in verdünnten Lösungen
gearbeitet.