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Verfahren zum Ablösen von aus Kupfer oder Kupferlegierungen bestehenden
Auflagen von damit plattiertem Eisen oder Stahl Die Erfindung betrifft ein. Verfahren
zum Ablösen der aus Kupfer oder Kupferlegierungen bestehenden Auflage plattierter
Eisen-oder Stahlabfälle und damit die Lösung einer Aufgabe, die angesichts der weitgehenden
Verwendung plattierter Werkstoffe und des Wertes der Plattierauflage von großer
wirtschaftlicher Bedeutung ist. Aus der großen Zahl schon bekannter, der Lösung
dieses Problems dienender Verfahren @erscheint die Anwendung kupferhaltiger ammoniakalischer
Ammoniumcarbonatlösungen besonders zweckmäßig. Dieses Verfahren arbeitet aber immer
noch verhältnismäßig langsam.. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Arbeitsgeschwindigkeit
zu steigern und damit das Verfahren wirtschaftlicher zu gestalten. Die Erfindung
beruht auf der Erkenntnis, daß im Gegensatz zu der bisher verbreiteten Annahme nicht
Ammoniak bzw. Ammoniumcarbonat die Loslösung des Kupfers und der Kupferleglerungen
vom Eisen bewirken, sondern daß Cupriammoniakat als wirksamer Bestandteil anzusehen
ist.
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In Wechselwirkung mit dem Kupfer der Plattlerschicht bildet sich Cuproammoniakat,
das durch geeignete Oxydationsmittel, wie z. B. Luft oder vorzugsweise Sauerstoff,
in das metallösende Cupriammotiakat übergeführt wird. Hieraus folgt, daß die lösende
Wirkung um so stärker ist,. je höher der Gehalt an Cupriammoniakat ist.
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Auf Grund dieser Erkenntnis besteht das Verfahren der Erfindung darin,
ammioniakalische
Ammoniumcarbonatlösungen mit sehr hohem Kupfergehalt
zu verwenden, also z. B. bei einer Sättigungsgrenze von ioog Kupfer
| je Liter Lösung den Kupfergehalt auf |
| selbst bis auf 9o g je Liter Lösung izusteig |
| Wenn man auch schon erkannt hatte, |
es sich empfi°hlt, von vornherein kupferhaltige. Lösungen zu verwenden, da hierbei
eine raschere Loslösung der Überzüge eintritt, so hat man doch niemals an derart
hohe Kupfergehalte gedacht, wie sie erfindungsgemäß verwendet werden, denn die Aufnahmefähigkeit
einer hochkupferhaltigen Lösung, wie sie erfindungsgemäß verwendet -wird, für weiteres
Metall ist natürlich viel geringer als die Aufnahmefähigkeit einer nur geringe Kupfermengen
enthaltenden Lösung, die ihre Sättigungsgrenze viel später erreicht.
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Um nun nicht für die Ablösung einer bestimmten Metallmenge unverhältnismäßig
große Lösemittelmengen benutzen zu müssen, die entsprechend größere Apparate erfordern
und das Verfahren damit unwirtschaftlich machen würden, -wird weiterhin erfindungsgemäß
eine sehr hohe Umlaufgeschwindigkeit des Lösemittels angewendet, die z. B. durch
Anwendung von Pumpen erzielt werden kann. Durch die hohe Relativbewegung zwischen
Behandlungsgut und Lösemittel wird erreicht, daß sich der hohe Gehalt des Lösungsmittels
an Cupriatumoniakat voll auswirken kann. Gleichzeitig wird durch Anwendung des Lösemittels
im Kreislauf unter ständiger, jedoch nur teilweiser Abscheidung des gelösten Metalls
aus dem Lösungsmittel und Oxydation des sich bildenden Cuproammoniakates zu Cuproammoniahat
für eine ständige Regenerierung des Lösungsmittels gesorgt. Da die Abscheidung des
Plattiermetails aus der Lösung nur teilweise erfolgen soll, stehen zwei Wege zur
Verfügung zur Verminderung des Kupfergehaltes, bevor die Lösung auf neues Plattiergut
wieder einwirkt. Je nach den besonderen Verhältnissen bietet der eine oder der andere
Weg seine besonderen Vorteile, unter Umständen werden auch beide Möglichkeiten gemischt
nebeneinander verwendet. Der eine Weg besteht darin, von der Ablöselauge eine bestimmte
Menge abzuzweigen und das darin enthaltene Kupfer vollständig für sich abzuscheiden.
Der Laugenrest wird durch Zusatz von Frischlauge auf die bisherige Flüssigkeitsmenge
aufgefüllt. Der andere Weg besteht darin, aus der gesamten umlaufenden Lösung einen
Teil des Kupfers auszufällen. Die Lösung wird beispielsweise eingedampft oderelektrolytisch
behandelt. Gerade durch Eindampfung Kupfer auszuscheiden, bietet besondere Vorteile;
denn bei der in der Lösung enthaltenen Kupfermenge geht die Abscheidung anfangs
sehr rasch vor sich, so daß bald eine an Kupfer ärmere Lösung vorhanden ist, die
nun neuerdings auf Plattiergut einwirken kann.
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11. Es empfiehlt sich weiterhin, in an sich bekännter Weise das .Plattiergut
selbst ebenfalls zu:> bewegen. Man kann in waagerechten, zweckmäßig trommelartigen
oder senkrechten, turmartigen Anlagen arbeiten. Vorteilhaft ist es, im Gegenstrom.
Plattiergut und Lösemittel gegeneinander zu bewegen.
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Die Wirkungsweise des Verfahrens der Erfindung wird außerdem wesentlich
verbessert durch Innehaltung hoher Temperaturen. Man hat zwar auch früher schon
in der Wärme gearbeitet unter Ausnutzung der Reaktionswärme, die zu einer Temperaturerhöhung
auf 6o bis 70° führen konnte. Erfindungsgemäß wird aber vorzugsweise von vornherein
eine Temperatur von etwa 8o° angewendet. Das früher gegen die Anwendung so hoher
Temperaturen bestehende Bedenken, daß hierdurch hohe Ammoniakverluste eintreten
könnten, ist gegenstandslos, wenn im Kreislauf in geschlossener Apparatur gearbeitet
wird. Mit Rücksicht auf diese geschlossene Apparatur ist es auch besonders zweckmäßig,
für die Oxydation der Lösung reinen Sauerstoff zu verwenden, da bei Anwendung von
Luft der frei werdende Stickstoff abgeführt werden muß. Die Oxydation des Lösungsmittels
kann im Behandlungsgefäß selbst oder auch außerhalb erfolgen.
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Um die erwünschten hohen Temperaturen einzuhalten, kann eine ständige
zusätzliche Erwärmung erforderlich werden. Im. allgemeinen stellt sich aber zwischen
der Wärmezufuhr durch die Reaktion und dem Wärmebedarf durch das frisch eingeführte
Plattiergut ein Gleichgewicht ein. Übersteigt der Wärmebedarf die von der Reaktion
gelieferte Wärmemenge, so kann es sich empfehlen, durch Vorerwärmung der Oxydationsluft
bzw. des Oxydationssauerstoffes und gegebenenfalls auch des Gutes für ausreichende
Erwärmung i zu sorgen.
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Die praktische Durchführung nach dem Verfahren der Erfindung wird
an zwei Beispielen erläutert. Die nachstehend geschilderten Verfahrensbeispiele
verlaufen unab- i hängig von der Höhe der Temperatur. Es ist jedoch vorteilhaft,
höhere Temperaturen zu verwenden. Beispiele i. Zur Ablösung wird eine Lauge benutzt,
die beim Eintritt in die Ablösevorrichtung etwa 100 g/1 N H3, 6o g/1
C 0E und 8o g/1 Cu enthält. Das Schema der Arbeitsweise geht aus der Abb. i hervor.
Die Lauge befindet sich in dem Behälter i. Sie wird von dort ständig über die zu
entplattierenden Abfälle
gepumpt, die sich in der Ablösevorrichtung
2, etwa einer sich drehenden Trommel, befinden. Dabei steigt der Kupfergehalt der
Lösung auf etwa 9o bis ioo 9h an. Bei der Ablösung ist durch Zufuhr von Luft oder
Sauerstoff für die notwendige Oxydation der Cuprolauge in Cuprilauge zu sorgen.
Die Oxydationkann auch außerhalb der Ablös@evorrichtung meiner besonderen Oxydationseinrichtung
erfolgen. Pumpe 3 fördert die Lauge durch die Leitung q.. Diese verzweigt sich in
die Leitungen 5 und 6. Beide Zweigleitungen enthalten Ventile 7 und 8, die derart
eingestellt werden, .daß ein Teil, etwa i e %, in den Vorratsbehälter 9 für gesättigte
Lauge und der größere Teil, etwa 9o%, in den Behälter i fließt, wo dann ein entsprechender
Teil kupferfreie Frischlauge aus dem Behälter i o, im vorliegenden Beispiel also
io%, zufließt. Die abgezweigte, an Kupfer gesättigte Lösung des Behälters 9 wird
in einen Verdampfer i i zur Ausscheidung des gelösten Kupfers geführt. Hier erfolgt
eine Abtreibung des Ammoniak- und teilweise auch des Kohlensäuregehaltes. Beides
wird in dem Kondensator 12 niedergeschlagen, wobei kupferfreie Frischlauge gewonnen
wird, die dem Behälter io zufließt. Das in Lösung befindliche Metall scheidet sich
mit fortschreitender Abtreibung des Ammoniakgehaltes ab und wird als oxydischer
bzw. carbonatiseher Schlamm abgeführt. Dieser wird weiter auf metallisches Kupfer
bzw. metallische Kupferlegierung verarbeitet.
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Es ergibt sich, daß die Ablösung einer beidseitigen Plattierschicht
von zusammen 8% Gesamtauflage nach dem Verfahren der Erfindung in etwa 3 Stunden
möglich ist, während die Ablösung der gleichen Auflage nach dem bisherigen Verfahren
unter Anwendung einer kupferfreien bzw. nur gering kupferhaltigen Frischlauge mindestens
6 Stunden benötigt.
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2. Die zur Ablösung dienende Lauge enthält 8o g/1 NH., 5o g/1 C02
und 5o gll Cu. Die Arbeitsweise wird durch das Schema nach Abb.2 dargestellt. Die
Lauge befindet sich im Vorratsbehälter i, von dem aus sie in -die Drehtrommel 2,
in der sich die abzulösenden Plattierabfälle befinden, gepumpt wird. Die Lösung
reichert sich dabei auf einen Kupfergehalt von 75 bis 8o g/1. an. Die zur Ablösung
notwendige Oxydation der Cuproverbindungen in die Cupriverbindungen kann sowohl
in der Ablösevorrichtung als auch in davon getrennten Vorrichtungen durch Zufuhr
von Luft oder vorzugsweise Sauerstoff ,erfolgen. Nach Verlassen der Drehtrommel
gelangt die Lösung in den ununterbrochen arbeitenden Verdampfer 3, einen Kolonnenapparat,
dessen Dampfzufuhr so eingestellt ist, daß die abfließende Lauge immer noch einen
gewissen Kupfergehalt, z. B. 5o g/1, aufweist. Diese mit Kupferoxydschlamm vermischte
Abgangslauge wird durch einen Schlammabscheider ¢ geleitet. Nach erfolgter Entfernung
des Schlammes wird die Lauge dem Behälter 5 zugeleitet, von wo sie auf den Kühler
6 fließt, in den von unten die ammoniak- und kohlensäurehaltigen Abgase vom Verdampfer
3 eintreten. Es kommt somit zur Bildung einer kupferhaltigen Frischlauge, die dem
Behälter i zugeführt wird und somit wieder in den Ablöseprozeß eintritt.
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Die Ausfällung des Kupfers kann sinngemäß statt durch Verdampfung
durch Elektrolyse bewirkt werden. Dies hat den Vorteil, daß metallisches Kupfer
erhalten wird. Besonders geeignet erscheint die Elektrolyse bei der Arbeitsweise
nach Beispiel --.
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Das Verfahren der Erfindung läßt sich außer auf mit Kupfer plattiertes
Eisen oder Stahl auch auf Eisen oder Stahl mit Plattierauflagen aus Kupfer-Zink
und Kupfer-Nickel-Legierung anwenden.