DE80032C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTSCHRIFT

KLASSE 40: Hüttenwesen

Patentirt im Deutschen Reiche vom 9. Januar 1894 ab.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Gewinnung von metallischem Zink aus seinem Erze und bezweckt, eine Zinklösung darzustellen, aus welcher reines metallisches Zink des Handels auf elektrolytischem Wege gewonnen werden kann. Obgleich bei vorliegendem Verfahren sämmtliche Zinkerze zur Darstellung einer solchen Lösung benutzt werden können, so kommt der eigentliche Nutzen desselben doch erst gegenüber jener grofsen Klasse von Erzen zur Geltung, welche neben Zink eine grofse Menge anderer Metalle, wie beispielsweise Gold, Silber, Eisen, Blei, Arsenik, Antimon, Wismuth, Cadmium u. s. w., in wechselnden Verhältnissen enthalten und in Anbetracht der Schwierigkeiten, die mit einer lohnenden Verarbeitung derselben verknüpft waren, im Bergbau bisher als nutzlose Abfallproducte angesehen worden sind.

Wurden solche Erze nach den bisherigen Verfahrungsweisen, anstatt auf die Gewinnung von Zink, auf die Gewinnung anderer in ihnen enthaltener Metalle verarbeitet, so ging das Zink verloren, aufser in den Fällen, wo es als Farbstoff Verwendung finden konnte, und gleichzeitig fanden auch grofse Verluste an Werthmetallen, wie Gold, Silber u. s. w., statt. Trotzdem diese Erze in manchen Fällen sehr reich an Zink sind, welches oft den werthvollsten Bestandteil derselben bildet, so sind doch bislang alle Versuche gescheitert, die zur Gewinnung dieses Metalles auf fabrikmäfsigem Wege gemacht worden sind, selbst wenn man dabei den Verlust der übrigen in den Erzen enthaltenen werthvollen Bestandtheile erleiden wollte.

So ist auch die gewöhnliche Gewinnungsweise von Zink durch Destillation in Bezug auf solche vielfach zusammengesetzte Erze nicht anwendbar, da so viele andere Metalle mit dem Zink destillirt werden und als Unreinigkeiten in das metallische Product gelangen, dafs dieses zur Verwendung für die Zwecke des Handels gänzlich unbrauchbar sein würde. Obwohl zahlreiche Versuche auch nach der Richtung hin angestellt worden sind, um mittels lohnenden Betriebes im Grofsen auf dem Wege der Elektrolyse reines metallisches Zink zu gewinnen, so ist ein solcher fortlaufender Betrieb auf diese Weise doch noch durch kein bisheriges Verfahren ermöglicht worden.

Die Schwierigkeit, die Elektrolyse als Mittel für die Gewinnung von reinem metallischem Zink zu verwerthen, hat ihren Grund zunächst darin, dafs Zink sich vielen der mit ihm im Erze enthaltenen Metallen gegenüber positivelektrisch verhält, und zwar in solchem Mafse, dafs es aus einer Säurelösung, in der die Metalle enthalten sind, diese letzteren auf sich zum gröfsten Theile ablagert oder fällt. Wenn man demnach derartige Metalle in Lösung mit dem Zink im Bade hat, so werden sie mit diesem gefällt und erscheinen als Unreinigkeiten im Product. Es ergiebt sich hieraus, dafs, bevor mit der Fällung von reinem Zink aus einer elektrolytischen Lösung begonnen werden kann, die Lösung von allen denjenigen Stoffen frei sein mufs, welche vor oder mit dem Zink zur Fällung kommen würden.

Es ist schon früher versucht worden, unreine Zinklösungen von den Metallen, aufser von Zink, durch Anwendung chemischer Fällungs-

mittel zu reinigen. Eine solche Fällung der anderen Metalle aus einer Lösung, in welcher sie mit Zink zusammen enthalten sind, zum Zwecke, eine reine Zinklösung zu erzielen, ist aber schon im Laboratorium aufserordentlich schwierig und durchaus unausführbar im grofsen Betriebe.

Es könnte scheinen, als ob eine unreine Zinklösung leicht auf den erforderlichen Reinheitsgrad unter Verlust einer kleinen Menge von unreinem Zink gebracht werden könnte, wenn man einen elektrischen Strom durch die Lösung gehen liefse, bis alle fällbaren Unreinigkeiten ausgeschieden wären, was aber in Wirklichkeit nicht auszuführen ist, weil beim Fällen von Zink und anderen Metallen aus den Lösungen ihrer Salze alsbald Säure im Bade durch die Einwirkung des Stromes auf die Lösung frei wird, welche Säure, wenn sie nicht abgestumpft oder neutralisirt wird, den Metallniederschlag auf der ' Kathode ebenso rasch wieder auflöst, wie er sich darauf bildet, so dafs ein Procentsatz der Metalle immer in der Lösung verbleibt. Diese Schwierigkeit kann nicht dadurch behoben werden, dafs man etwa die freie Säure mit dem Zinkerze abstumpft, da hierbei die im Erze enthaltenen Unreinigkeiten fortwährend in die Lösung übertreten und die Stelle der gefällten einnehmen würden.

Die vorliegende Erfindung vermeidet aber alle diese Schwierigkeiten und schafft eine elektrolytische Zinklösung, die frei ist von fällbaren Unreinigkeiten, unter Anwendung des elektrischen Stromes als Reinigungsmittel; denn der Zustand, in welchem das zur Abstumpfung der im Bade während des Reinigungsvorganges frei werdenden Säure benutzte Zink vom Erfinder verwendet wird, ermöglicht die continuirliche Benutzung der Elektrolyse ohne Einführung zusätzlicher löslicher Unreinigkeiten in das Bad.

Von dem Gesichtspunkte des vorliegenden Verfahrens werden nur die Stoffe als Unreinigkeiten angesehen, welche in einem Zinkelektrolyt mit dem Zink in Lösung übergehen und aus dieser durch den elektrischen Strom vor oder gleichzeitig mit dem Zink gefällt werden würden.

Um demnach ein für gewerbliche Zwecke geeignetes reines metallisches Zink zu erhalten, wird nach vorliegender Erfindung eine reine elektrolytische Zinklösung dadurch hergestellt, dafs man einen elektrischen Strom durch eine unreine Lösung von Zinksalzen behufs Ausfällens der fällbaren Unreinigkeiten gehen läfst und die im Bade frei werdende Säure mit von seinen löslichen ausfällbaren Unreinigkeiten befreitem oxydirtem Zinkrauche neutralisirt.

Zur Darstellung des oxydirten Zinkdampfes kann irgend ein beliebiges bekanntes Verfahren angewendet werden; beispielsweise kann dabei das Erz zuerst gebrochen und dann, wenn es einen Ueberschufs an Schwefel enthält, bei einer mäfsigen Temperatur geröstet werden, die nicht hoch genug ist, um das Zink zu verflüchtigen, um den Ueberschufs an Schwefel auszutreiben. Das theilweise entschwefelte Erz kann sodann mit kohlenstoffhaltigem Brennmaterial gemischt und in einem Ofen geröstet werden, dem unter dem Roste Luft von einer Temperatur zugeführt wird, die genügend hoch ist, das Zink zu verflüchtigen, bis das im Erze enthaltene Zink .ausgetrieben worden ist. Das flüchtige Zink und die übrigen flüchtigen Körper können dann in bekannter Weise aufgefangen und gesammelt werden.

Das sich ergebende Product ist im wesentlichen reines Zinkoxyd in Form eines feinen, unter dem Namen Rauch bekannten Pulvers, welches mit etwa im Erze vorhanden gewesenem und mit dem Zink verflüchtigten Blei gemischt ist. In dem Zink- und Bleirauche können auch andere verflüchtigte Producte, wie Arsenik, Cadmium u. s. w., welche im Erze in ihrer metallischen Form vorhanden waren, als Oxyde vorkommen. Diese Stoffe verflüchtigen sich bei einer niedrigeren Temperatur als Zink und Blei. Wenn sie in nennenswerthen Mengen vorhanden sind, so entledigt man sich ihrer, indem man den Rauch einer mäfsigen Röstung von beiläufig 250 bis 450⁰C. in irgend einem bekannten Muffelofen unterwirft und sie dadurch austreibt, wobei nur Obacht darauf zu geben ist, dafs man nicht so hoch erwärmt, dafs die Zink- und Bleioxyde wieder verflüchtigt werden. Durch diese Röstung wird der Rauch von seinen flüchtigen Bestandteilen gereinigt, wodurch also leicht alle diejenigen löslichen, fällbaren Unreinigkeiten ausgeschieden werden, welche anders in Lösung mit dem Zink übergehen würden, wenn der Rauch zur Abstumpfung der freien Säure im elektrolytischen Bade zur Verwendung kommt.

Andere Metalle, welche, wie Eisen, Gold,. Silber, Kupfer, Nickel u. s. w., sonst noch im Erze enthalten sein könnten, werden nicht zu Anfang mit dem Zink und Blei ausgetrieben, sondern bleiben in Form von Asche oder Schlacke im Ofen und können später ausgeschmolzen und auf bekannte Weise gewonnen werden. Die Darstellung oder Reinigung des Zinkoxyds kann selbstredend auch auf andere Weise geschehen; für die Zwecke vorliegender Erfindung kommt es nur darauf an, ein Zinkoxyd zu haben — gleichgültig, auf welche Weise dasselbe dargestellt wurde —, welches von seinen leichteren löslichen Unreinigkeiten gehörig gereinigt worden ist.

Die unreine Zinklösung, welche auf Umwandlung in ein reines Elektrolyt behandelt wird, kann zunächst auf irgend eine bekannte und gebräuchliche Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Behandlung eines Zink-

erzes oder des unreinen Rauches eines Zinkdestillirofens mit einem Lösungsmittel für den Zinkbestandtheil.

Die unreine Lösung wird in ein Gefäfs gebracht und der Strom einer passenden Elektricitätsquelle, beispielsweise einer Dynamomaschine, hindurchgeleitet. Die Stromdichte mul's bei Reinigung der Lösung mindestens so grofs, sollte eher aber noch etwas gröfser sein als die Dichte des Stromes, der später bei Fällung des reinen metallischen Zinks in Anwendung kommen soll.

Tritt der Strom in Wirkung, so werden einige der fällbaren Unreinigkeiten im Bade auf der Kathode niedergeschlagen, während die übrigen durch die Stromwirkung und die eintretenden secundären Reactionen als Niederschläge im Bade ausgefällt werden.

Um die Wiederauflösung der gefällten und niedergeschlagenen Unreinigkeiten zu verhindern, wird die im Bade durch die Stromwirkung frei gewordene Säure mittels des vorbeschriebenen oxydirten Zinkrauches neutralisirt. Zu diesem Ende kann der Rauch direct in das Bad in hinlänglichen Mengen eingeführt werden, um die Lösung neutral zu erhalten, oder die an die Oberfläche des Bades steigende freie Säure kann beständig in einen besonderen Behälter abgezogen und dann, nachdem sie mit dem Rauche abgestumpft worden ist, wieder in das Fällungsgefäfs zurückgeführt werden.

Wenn das angewendete Zinklösungsmittel gleichzeitig ein Bleilösungsmittel sein sollte, so mufs, da Blei die einzige mit dem Zink im Rauche verbundene Unreinigkeit ist, genügend Schwefelsäure in das Bad gebracht werden, um dieses unlöslich zu machen.

Man sollte den Strom so lange auf die Lösung einwirken lassen, bis sämmtliche fällbaren Unreinigkeiten gefällt oder niedergeschlagen sind, worauf man die Fällungsproducte sich setzen läfst und die klare Lösung, die nun fertig für den Gebrauch ist, abzieht.

Da durch die Anwendung des oxydirten Zinkrauches die im Bade frei werdende Säure ohne Einführung zusätzlicher Unreinigkeiten neutralisirt werden kann, so ist man in den Stand gesetzt, aus einer sehr unreinen Zinklösung ein neutrales Zinkelektrolyt von solcher Beschaffenheit darzustellen, dafs es nach der Elektrolyse ein für gewerbliche Zwecke geeignetes reines metallisches Zink ergiebt. Das Zink kann aus einer derartigen Lösung mittels Elektrolyse unter Benutzung einer unlöslichen Anode, beispielsweise Kohle, und einer Kathode aus entsprechendem Material, wie Zink oder Kupfer, ausgefällt werden, während sich ein continuirlicher Betrieb dadurch aufrecht erhalten läfst, dafs man die Lösung durch Neutralisiren oder Abstumpfen der im Bade frei werdenden Säure mit dem von löslichen fällbaren Unreinigkeiten befreiten oxydirten Zinkstaub immer wieder regenerirt.

Der Nutzeffect des Verfahrens ergiebt sich daraus, dafs mittels desselben die unreinen Zinkerze, welche bisher unverwendbar waren, behufs Darstellung eines von allen fällbaren Unreinigkeiten freien Zinkelektrolyts, aus dem ein für gewerbliche Zwecke geeignetes reines metallisches Zink im Grofsen gewonnen werden kann, nutzbar gemacht worden sind.

Claims (1)

1. Pa te nt-Anspruch:

   Reinigung von Zinksalzlösungen auf elektrolytischem Wege, darin bestehend, dafs man die Lösungen behufs Fällung und Ausscheidung der fällbaren Unreinigkeiten der Einwirkung eines elektrischen Stromes aussetzt und gleichzeitig die Wiederlösung der erwähnten Unreinigkeiten durch Abstumpfen der im Bade frei werdenden Säure mittels eines von seinen flüchtigeren, löslichen Bestandtheilen befreiten oxydirten Zinkstaubes verhindert.