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Verfahren zur Gesamtaufbereitung von kupferhaltigem Schwefelkies Wie
bekannt, wird bei mehreren bekannten Verfahren zur Behandlung kupferhaltigen Schwefelkieses
der Schwefelgehalt des Kieses als elementarer Schwefel und das Kupfer in der Form
von Kupfer oder Kupferstein gewonnen. Die Gewinnung elementaren Schwefels erfolgt
hierbei unter Anwendung von Reduktionsmitteln, wie Kohle oder gegebenenfalls Kohlenoxyd,
zur Reduktion von SO" das durch vollständiges oder teilweises Rösten des
Kieses hergestellt wird. Abgesehen davon, daß hierbei eine große Menge von Brennstoff
verbraucht wird, wird oft auch der Gehalt des Kieses an Eisen und an anderen Metallen,
die in kleineren Mengen neben dem Kupfer vorhanden sein können, nicht ausgenutzt.
Hinzu kommt, daß das SO,-Gas bei Rüstung mit Luf. : nicht in reiner Form, sondern
mit den Bestandteilen der Luft gemischt erhalten wird, weshalb man oft vor dem Reduktionsvorgang
eine Absorption von SO, aus den Röstgasen vornimmt.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, durch das es gelingt,
den Schwefelgehalt des Kieses unter Anwendung von bekannten Reaktionen als elementaren
Schwefel zu gewinnen, ohne Koks oder ein anderes Reduktionsmittel für die Hauptreaktion
zu benötigen, wobei man den Mineralgehalt des Kieses im wesentlichen vollständig
verwerten und außerdem mit reinen schwefelhaltigen Gasen arbeiten kann.
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In der Zeichnung ist ein Übersichtschema für den Verlauf einer zweckmäßigen
Ausführung eines Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt. Der Schwefelkies wird
zunächst in bei i angedeuteten zweckmäßig kontinuierlich beschickten, geschlossenen
Öfen auf eine Temperatur erhitzt, bei der das eine Schwefelatom abgetrennt wird.
Die Erwärmung kann in Gegenstrom mit einem geeigneten Heizmittel, und zwar entweder
mittelbar durch Muffeln o. dgl. oder unmittelbar mit einem indifferenten, zirkulierenden
Gas, beispielsweise SO, erfolgen. Hierbei ist aber darauf zu achten; daß
der Kies nicht bis auf eine Temperatur von etwa iooo ° C kommt, bei der eine Sinterung
beginnt. Zweckmäßig wird mit einer Höchsttemperatur von goo ° C gearbeitet.
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Der entweichende Schwefel kann in üblicher Weise
bei
2 durch Abkühlung in Dampfkesseln unter Ausnutzung der Kondensationswärme kondensiert
werden.
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Der behandelte Kies, der jetzt im wesentlichen aus Fe S, Sulfiden
von Kupfer und gegebenenfalls anderen Metallen sowie Quarz besteht, -hat infolge
der Abtreibung des ersten Schwefelatoms ohne Sinterung eine stark poröse, feste
Form, die ihn für die Behandlung mit Chemikalien besonders geeignet macht. In dieser
Form wird er Behältern 3 zugeführt, in denen er mit Schwefelsäure behandelt wird,
die in niedriger Konzentration bis herab zu etwa 5% zur Anwendung kommen kann. Durch
diese Behandlung wird der größte Teil des Eisens gelöst, während ein entsprechender
Anteil von Schwefel als Schwefelwasserstoff abgetrieben wird. Dieser Vorgang ist
bei gewöhnlicher Temperatur durchführbar. Damit er rascher erfolgt, hält man zweckmäßig
unter Ausnutzung eines Teiles des Wärmeinhaltes des Kieses aus der ersten Behandlungsstufe
eine etwas höhere Temperatur von beispielsweise 9o ° C aufrecht. Es stellt sich
heraus, daß der Lösungsvorgang fraktioniert durchgeführt werden kann, daß es also
möglich ist, ohne Lösung des Kupfers den größten Teil des Eisens zu lösen, wobei
das Kupfer in dem festen Rest verbleibt.
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Aus der gebildeten Eisensulfatlösung wird in elektrolytischen Zellen
4, die mit einem geeigneten Diaphragma versehen sind, das Eisen abgeschieden, gegebenenfalls
unter Erwärmung. Hierdurch gelingt es, bei gleichzeitiger Wiedergewinnung der Schwefelsäure
ein reines Eisen zu gewinnen, wobei die Schwefelsäure zur Behandlung von weiteren
Fe S nach 3 zurückgeführt wird.
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Der an der Anode erhaltene Sauerstoff kann für die weitere Schwefelgewinnung
benutzt werden.
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Die Gewinnung elementaren Schwefels aus dem durch diese Säurebehandlung
gebildeten Schwefelwasserstoffgas kann z. B. im Clauss-Prozeß geschehen (katalytische
Verbrennung H, S + O -- H20 -1- S). Vorzugsweise verbrennt man aber bei 5 einen
kleineren Teil des Schwefelwasserstoffgases zur Bildung von SO"
wie oben angedeutet,
zweckmäßig mit bei der Elektrolyse gewonnenem Sauerstoff.
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Wird die Verbrennung mit Luft vorgenommen, so kann das Schwefeldioxyd
in bekannter Weise in einem geeigneten Absorptionsmittel absorbiert und wieder iooprozentig
abgetrieben werden, worauf das übrige Schwefelwasserstoffgas mit dem Schwefeldioxyd
im Volumenverhältnis 2.- i gemischt und (bei 6) über einen geeigneten Katalysator
geführt wird, wodurch man bei passender Temperatur die Reaktion 2 H2 S S02 - 2 H20
-f- 3 S erhält. Für diesen Vorgang kann man z. B. in bekannter Weise poröse, aluminiumoxydhaltige
Katalysator-masse verwenden. Da man bei diesem Vorgang den Schwefel in flüssiger
Form und H20 in Dampfform erhalten kann, kann der Schwefel ohne weiteres für sich
gesondert gesammelt werden.
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Da der Vorgang gegebenenfalls unter Verkleinerung des Gasvolumens
erfolgen kann, kann er durch Druckanwendung beschleunigt werden. Hierdurch erhält
man außerdem das gebildete H20 in Form von Druckdampf, der beispielsweise für den
Antrieb von Druckpumpen für das eingeführte Gas ausgenutzt werden kann.
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In dem aus der Säurebehandlung erhaltenen Rest bleibt das Kupfer mit
der Kieselsäure und etwas Eisen und Schwefel nebst einem Gehalt des Kieses an wertvollen
Metallen wie Gold, Silber und Kobalt zurück.
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Dieser reiche Kupferschlamm kann zur Gewinnung des Kupfers und anderer
wertvoller Bestandteile nach bekannten Verfahren aufbereitet werden, beispielsweise
durch unmittelbares Schmelzen und Verblasen im Konverter bzw. Rösten und Auslangen
gegebenenfalls in Verbindung mit einer Flotation. Wie aus der Zeichnung ersichtlich,
in der diese Aufbereitung bei 7 angedeutet ist, kann man zum Rösten auch reinen
Sauerstoff von der Elektrolyse verwenden und den Rest des Schwefels durch Vermischung
des beim Rösten gebildeten Schwefeldioxydes mit dem von der Verbrennung von
H, S herrührenden Gase gewinnen, das dem Katalysevorgang zugeführt wird.
Die Bemessung von Sauerstoff und Schwefelwasserstoff für die verschiedenen Vorgänge
des Verfahrens ist dabei durch Gasometer in solcher Weise vorzunehmen, daß man das
richtige Mischungsverhältnis 2 : i für die Katalyse erhält.