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Verfahren zur fraktionierten Gewinnung von Zink, Blei, Wismut oder
Cadmium oder deren Verbindungen über Mehrmetallamalgame Es ist bekannt, daß man
verschiedene Metalle, wie Zinn oder Zinl" dadurch herstellen kann, daß man entsprechende
Metallsalzlösungen unter Verwendung von Quecksilberkathoden elektrolysiert oder
sie mit Amalgamen anderer Metalle umsetzt und aus den ge-,vonnenen Amalgamen das
Quecksilber durch Destillation entfernt. Es ist auch möglich, derartige Amalgame
durch chemische oder elektrolytische Umsetzungen zu verarbeiten, beispielsweise
auf Metallsalze. Werden für die Elektrolyse oder Umsetzung reine M#etallsalzlösungen
verwendet, so erhält man auch reine Amalgame mit nur einer Metallkomponente und
nach der Destillation oder Umsetzung ein reines Metall bzw. Metallsalz; werden die
Amalgame aber aus Elektrolyten, welche die Salze mehrerer Metalle von ähnlichen
Absch-eidungsspannungen enthalten, oder aus stark verunreinigten Lösungen gewonnen,
so fallen Mehrrrietallamalgame und schließlich verunreinigte Metalle oder Legierungen
bzw. unreine Metallverbindungen an.
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Es wurde nun gefunden, daß man Zink, Blei, Wismut oder Cadmium oder
deren Verbindungen mit ausreichender Reinheit aus unreinen Lösungen, wülch#e noch
Salze von Metallen der Eisengruppe und/oder Kupfer enthalten, gewirmen kann, wenn
man aus diesen Lösungen Mehrmetallamalgame herstellt und diese durch Filtrieren,
Zentrifugieren,
Dekantieren oder eine andere der zur Abtrennung
von Niederschlag und Lösung gebräuchlichen Ope-
rationen in zwei Amalgamfraktionen
zerlegt, die dann für sich in an sich bekannter Weise auf Metalle oder Metallverbindungen
aufgearbeitet werden, Bei dieser Amalgamscheidung wird ein fester undein flüssiger
Anteil erhalten; der letztere-,enthält das Zink bzw. das Blei, Cadmium oder Wismut,
während die Metalle der Eisengruppe sowie das Kupfer sich-praktisch vollständig
im festen Anteil wiederfinden.
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Die Herstellung der Mehrrnetallanialga-me -erfolgt in der gleichen
Weise wie die einfacher Amalgame, beispielsweise dadurch, daß Lösungen, welche die
Salze mehrerer Metalle in gleichem oder unterschiedlich#em Mengenverhältnis enthalten,
unter Benutzung von Hg-Kathoden elektrolysiert werden, wobei das Quecksilber die
#elektrolytisch abgeschitdenen Metalle unter Amalgambildung aufnimmt, oder dadurch,
daß solche Lösungen mit dem Amalgam eines unedleren Metalls in geeigneter Weise,
etwa durch kräftiges Rühren, zur Reaktion gebracht werden, wobei das unedl#ere Metall
aus dem Amalgam als Salz in die wässerige Lösung und die ursprünglich als Salz vorhandenen
edleren Metalle in äquivalenten Mengen, zu Metall reduziert, aus der wässerigen
in das Amalgam übertreten. Es ist möglich, aus so erhaltenen MehrmetaJ1an-ialgamen,
in denen ein durch Filter hindurchlaufendes Amalgam neben einem filtrierbaren Amalgam
oder Metall enthalten ist, auf einfachem Wege zwei Fraktionen zu erhalten, in Nvelchen
die zu trennenden Metalle in reiner oder nur mehr schwach verunreinigter Form vorliegen.
Besteht das Ausgangsamalgam aus mehreren durch Filter hindurchlaufenden An-ialgamen
neben einem oder mehreren filtrierbaren Amalgamen oder aus nichreren filtrierbaren
Amalgamen neben einem durch Filter hindurchlaufenden Amalgam, so wird zwar mindestens
eine Fraktion wiederum ein Mehrmetallamalgam sein; dieses enthält dann aber eine
kleinere Anzahl von Komponenten, wie das Ausgangsamalgam, und läßt sich darum vorteilhafter
weiterverarbeit#en als das Ausgangsainalgam. Die Amalgame müssen zur Durchführung
der Scheidung flüssige oder breiige Konsistenz hab#en,- feste Amalgame müssen mit
Quecksilber zu einem Brei verdünnt werden. Es kann vorteilhaft sein, bei höheren
Temperaturen zu arbeiten, da dann die durch Filter hindurchlaufenden Amalgame unter
Umständen höhere Metallkonzentrationenaufweisen; die jeweils anzuwendenden Temperaturen
und die Menge Quecksilber, mit der die gewonnenen Amalgarnbreie verdünnt werden,
hängt von der Art und Konzentration der zu trennenden Amalganie ab. So läuft beispielsweise
5 %iges Cadmiunlamalgani schon bei Raumtemperatur restlos auch durch sehr
dichte Filter hindurch, während 5 0,/oiges Zinkamalgam dies ;erst bei 8o'
tut; bei Raumtemperatur würde ein 50/0iges Zinkamalgam durch Filtration in zwei
Fraktionen zerlegt werden, wobei der flüssige Anteil nur etwa 2% Zink enthalten
würde, während das übrige Zink als festes Amalgam auf dern Filter verbleiben würde.
i %iges Eisenamalgarn dagegen, das sich unter Umständen von gewöhnlichein Quecksilber
im Aussehen nicht im geringsten unterscheidet, läßt sich bei beliebigen T#emperaturen
durch Filtern in eine feste eis#enreiche und eine flüssige, praktisch eisenfreie
Fraktion zerlegen. Man wird also beispielsweise ein Amalgam, das 50/0 Zink neben
io/o Eisen enthält, entweder bei höheren Temperaturen scheiden oder mit der --1/2-
bis 3fachen Menge Quecksilber verdünnen. Die Scheidung kann durch Filtration mittels
Tüch#ern, feinen Eisensieben, porösen keramischen Platten u. dgl., aber auch durch
Schüttelsiebe, Schöpfsiebe, Zentrifugen vorgenommen werden. Manche filtrierbare
Amalgame, beispielsweise Nickelamalgam, können unter Umständen so fein sein, daß
sie zum Teil durch Filter laufen; man erhält dann durch Verwendung eines dichteren
Filters oder durch mehrmalige Filtration eine bessere Scheidung. Ebenso wie man
in wässerigen Systemen durch Absitzenlassen einen Niederschlag eindicken kann, so
ist es auch möglich, in Amalgamen die Filtration dadurch vorzubereiten, daß man
das Amalgam ruhig stehenläßt; die im Quecksilber vorhandenen filtrierbaren Ainalg,ame
steigen dann unter dem Einfluß der Schwere an die Oberfläche und können abgeschöpft
oder in einer anderen geeigneten Weise abgetrennt werden.
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Es wurde gefunden, daß man besonders befriedigende Scheidungen dann
erzielt, wenn die erhaltenen festen Fraktionen mit reinern. Quecksilber nachgewaschen
werden; es ist vorteilhaft, mit kleinen Portionen Quecksilber mehrere Male zu waschen
und den Filtrationsrückstand öfters abzupressen. Es ist auch möglich, in der Weise
zu verfahren, daß Quecksilber im ununterbrochenen Kreislauf von einer Destillationsblase
üb#er einen Kondensator zu dem Filtrationsrückstand zurückgeführt wird, aus welchem
es das durch Filter hindurchlaufende Amalgam rauswäscht und darin in die Destillationsblase
zurückkehrt; hier reichert sich dieses Amalgam allmählich an und kann von Zeit zu
Zeit abgezogen werden. Hierbei ist es vorteilhaft, den Quecksilberdampf im Vakuum
zu erzeugen; die Auswaschung selbst kann dennoch ohne weiteres bei Atmosphärendruck
vorgenommen werden, wennman den Vakuurnteil der Vorrichtung durch barom,etrische
Abschlüsse von der Waschvorrichtung abtrennt. Beispiel i Eine mit Kupfer verunreinigte
Bl,eilauge wird mit Zinkamalgain im Unterschuß bei 3o' umgesetzt und ein Amalgam
erhalten, das 2,040i'o Blei und 0,35% Kupfer enthält. ioo Gewichtsteil#e dieses
Amalgams werden durch Glasfritten filtriert und viermal mit je 5 Gewichtsteilen
Quecksilber nachgewaschen; man erhält 1 15 Gewichtsteile praktisch
kupferfreies I,77%iges Bl,eiamalgam, das in einem ioo/o Natriumchlorat enthaltenden
Elektrolyten als Anode geschaltet und unter Kohlensäurceinleiten bei 70'
und mit einer Stromdichte von goo Amp./qm auf reinstes Bleiweiß aufgearb#eitet wird,
sowie
5 Gewichtsteile Kupferamalgam, das nach dem Abdestillieren
des Quecksilbers Kupfer mit einem Gehalt von i % Blei ergibt.
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Beispiel 2 Aus einer kobalthaltigen Zinksulfatlauge wird auf elektrolytische#m
Wege bei 75' ein Amalgam hergestellt, das 5,io/o Zink und o,25% Kobalt enthält.
Das Amalgam wird durch Tücher filtriert und aus iooGewichtsteilen Ausgangsmaterial
81/2Gewichtsteile festes Kobaltamalgam abgetrennt. Das flüssige Zinkamalgam wird
durch Destillation vom Quecksilber befreit und Zinkmetall mit einem Reinheitsgrad
von 99,97()i'o gewonnen. Beispiel 3
Aus einer mit Kupfer und Eisen verunreinigten
Cadmiumsulfatlösung wird auf elektrolytischem Wege bei 5o' ein Amalgam hergestellt,
das 4,96% Cd, 0,510/0 Cu und 0,070/0 Fc #enthält, Dieses Mehrmetallamalgam wird
heiß durch ein keramisches Filter gesaugt und das so gewonnene eisen- und kupferfreie
Amalgamfiltrat als Anode in einer Elektrolysezelle zersetzt. Als Elektrolyt wird
ioo"oige Kochsalzlösung verwendet, die iog/1 HCl enthält und welche durch Einleiten
von Schwefelwasserstoff dauernd mit diesem Gas ge-
sättigt ist-, die Kathode
besteht aus Eisen und wird von einem Tuchdiaphragma umschlossen. Die Stromdichte
beträgt i ooo Amp./m2. Es wird reinstes Cadmiumsulfid mit Pigmenteigenschaf ten
gewonnen, Der auf dem Filter verbleibende Amalgamrückstand wird mit verdünnter Salpetersäure
von Eisen und Kupfer befreit. Das -erhaltene Quecksilber wird in den Prozeß zurückgeführt.