DE1202006B

DE1202006B - Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung und Raffination von Schwermetallen, insbesondere Kupfer

Info

Publication number: DE1202006B
Application number: DEN24652A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Klaus Emicke
Original assignee: Norddeutsche Affinerie AG
Current assignee: Aurubis AG
Priority date: 1964-03-19
Filing date: 1964-03-19
Publication date: 1965-09-30
Also published as: US3389063A; GB1104159A; AT255778B; BE661270A

Description

Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung und Raffination von Schwermetallen, insbesondere Kupfer Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung und Raffination von Schwermetallen, insbesondere Kupfer, in Bädern mit kaltflüssigem Elektrolyten. Die Bäder derartiger Elektrolyten werden meist in der Weise behängt, daß zwischen die zu elektrolysierenden Anodenals sogenannte »Startbleche« oder »Unterlagen« einals sogenannte "Startbleche« oder »Unterlagen« eingesetzt werden. Nach den Eigenschaften des abzuscheidenden Metalls einerseits, wie auch nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten andererseits, wählt man Startbleche, die nach verschiedenen Methoden hergestellt sein können: So eignen sich für die Elektrolyse von Kupfer auf gleichfalls elektrolytischem Wege hergestellte Kupfer-Unterlagen, die von besonders behandelten Walzblechen (»Mutterblechen«) aus Kupfer abgezogen werden; für die Elektrolyse von Blei erweisen sich gegossene dünne Bleiplatten als geeignete Kathodenbleche, bei der Goldelektrolyse sind es gewalzte Goldfolien, an denen man die kathodische Metallabscheidung beginnen läßt.
Von der Art der Elektrokristallisation des abzuscheidenden Metalls hängt es auch ab, ob man Kathodenbleche gleichen oder unterschiedlichen Materials auswählt: So verwachsen z. B. Kupfer oder Nickel üblicherweise so fest mit der Unterlage, daß diese ebenfalls aus Kupfer bzw. Nickel bestehen muß; andererseits erweist sich beispielsweise Silber als leicht abstreifbar oder abklopfbar von festen Unterlagen, so daß man zweckmäßig Stahlbleche verwendet. Natürlich wirken noch andere Faktoren auf die Art der Abscheidung ein, wie z. B. die Stromdichte, die Zusammensetzung des Elektrolyten oder die Temperatur.
Die Praxis einer großen Elektrolyse-Anlage, insbesondere einer Kupferraffinationselektrolyse, läßt erkennen, welchen großen Aufwand an Raum und Arbeitsleistung, somit an Kosten, die übliche Herstellung der Startbleche auf elektrolytischem Wege erfordert; deren Ersatz durch Walzbleche erweist sich als unwirtschaftlich, so daß bis heute noch kein brauchbarer Weg gefunden war, die Startbleche durch einfacher herzustellendes und leichter transportierbares Material zu ersetzen.
Auch die Dicke der Startbleche spielt insbesondere bei Elektrolysebädern größeren Ausmaßes eine erhebliche Rolle, da bei sonst gleichen Bedingungen in eine Elektrolysewanne um so mehr Elektroden eingehängt, je dünner die Niederschlagselektroden gehalten werden können.
In einer alten Literaturstelle (britische Patentschrift 2989/1906, Seite 3, Zeilen 12 bis 16) befindet sich ein Hinweis, wonach als Kathode bei der Gewinnung von Kupfer aus Kupferabfällen, Erzen u. dgl. Niederschlagselektroden von 0,2 mm Dicke verwendet werden und zur Vermeidung des Werfens dieser Folien innerhalb des Bades die Längskanten in die Nuten von Holzstreifen eingesteckt werden sollen. Abgesehen davon, daß die Herstellung dieser dünnen Bleche relativ umständlich und kostspielig ist, hat sich das Einfassen in Holzrahmen offenbar nicht bewährt, so daß man lange Zeit in der Praxis dickere Metallbleche als Niederschlagselektroden verwendete.
Ein anderer Vorschlag (belgische Patentschrift 369 624) sieht die Versteifung von aus Blattmetall bestehenden metallischen Kathoden durch Ausbildung derselben in gewellter Form vor. Wenn hierdurch auch das Problem des Verwerfens solcher Metallfolien im Elektrolysebad gelöst war, so erforderte immer noch die Herstellung solcher Folien auf elektrolytischem Wege besondere Einrichtungen und mehrere Arbeitsgänge und stellte dadurch einen relativ hohen Kostenfaktor bei der Raffinationselektrolyse dar.
Die Verwendung von Kathoden aus Blechen gleichen Materials wie das elektrolytisch darauf niederzuschlagende wurde auch schon dadurch umgangen, daß man einen Elektrodenträger aus einem gegen den Elektrolyten und das abzuscheidende Metall neutralen Material, wie Vinylpolymerisat oder einem anderen organischen oder anorganischen Kunststoff verwendete, diesen durch Aufbringen einer Schicht des gleichen Metalls wie das zu gewinnende elektrisch leitend machte und das aus dem Elektrolysebad davon abgeschiedene Metall von dem Elektrodenträger entfernte, um den Träger von neuem zu verwenden. Diese Art von Niederschlagselektroden mußte jedoch wesentlich dicker sein, als die gebräuchlichen Metallbleche bzw. Metallfolien. Außerdem verursachte das Ablösen des gewonnenen Metalls von dem Trägerinaterial zusätzliche Arbeit (deutsche Patentschrift 878 107).
Die Erfindung bet-f- -.gegenüber ein Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung und Raffination von Schwennetallen, insbesondere Kupfer, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Niederschlagselektroden (Kathoden) aus Papier oder ähnlichem elektrisch nichtleitendem, bei der Weiterverarbeitung des Kathodenmetalls keine störenden Verunreinigungen bildendem Material, das mittels ebenfalls bei der Weiterverarbeitung nicht störendem elektrisch leitendem Material, vorzugsweise Graphit oder Metall von der gleichen Art wie das niederzuschlagende, leitend gemacht ist, verwendet, und die Kathoden zusammen mit diesen Niederschlagselektroden weiterverarbeitet werden.
Als nichtleitende Komponente der Niederschlagselektroden können verschiedene Papiersorten oder Filze aus Holzfaser Verwendung finden, so daß auch von dieser Seite her die Herstellung der Niederschlagselektroden sehr vereinfacht und verbilligt wird. Die Herstellung der elektrisch leitenden Schicht kann ebenfalls auf die einfachste Weise geschehen. Neben dem Graphitieren eignet sich hierzu besonders das Metallisieren. Letzteres kann geschehen durch Aufstäuben von Metallpulver oder durch Einmischen desselben in die Papiermasse od. dgl., die zur Herstellung der Kathodenfolien dienen soll. Ferner kann das Metallisieren der nichtleitenden Trägerschicht durch Aufbringen dünner Metallschichten mittels Vakuumverdampfung, Kathodenzerstäubung, Metallspritzverfahren und chemischer Metallfällung aus Lösungen erfolgen. Selbst das Aufbringen des Metalls auf dem Papier od. dgl. durch elektrolytische Abscheidung von Metallen vor dem Einhängen der Niederschlagselektroden in das Raffinationsbad bringt neben der üblichen Herstellung von Kathodenfolien auf elektrolytischem Wege Vorteile, weil bei den erfindungsgemäßen Niederschlagselektroden nur hauchdünne Metallschichten aufgebracht zu werden brauchen, so daß erheblich an Zeit gespart wird und die Arbeit des Ablösens der so gebildeten Metallschicht von der Unterlage entfällt.
Für die technische Ausführung einer Elektrolyse nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind zwei Gesichtspunkte besonders zu beachten, nämlich die Ausrichtung der Unterlagen und deren Aufhängung.
Der erste Punkt ist wichtig, um klare Stromdichte-Verhältnisse zu erhalten und besonders, um Kurzschlüsse zu vermeiden.
Ein paralleles Ausrichten der Unterlagen zu den benachbarten Anoden bietet erfahrungsgemäß um so größere Schwierigkeiten, je dünner sie unter sonst gleichen Bedingungen vorliegen.
Eine Erhöhung der Steifigkeit solcher metallisierten Papiere bzw. Folien läßt sich in bekannter Weise dadurch erreichen, daß diese in gewellter Form ausgebildet sind, wobei die Rillen zweckmäßig lotrecht verlaufen, was einerseits die günstigste Richtung für die Versteifung darstellt, wie auch andererseits ein Abrieseln von Schlammteilchen nicht verhindert.
Die Gefahr des Verwerfens der Papierelektroden u. dgl. im Elektrolysebad geht hauptsächlich von der Strömung des Elektiolyten aus. Man kann deshalb zur Vermeidung der wellenförmigen Ausgestaltung der Elektroden auch so vorgehen, daß man den Elektrolyten erst dann zirkulieren läßt, wenn die Kathoden bereits eine gewisse Dicke erreicht haben, und so mögliche Bewegungen durch Strömungseffekte vermeiden.
Zwecks Aufhängung der elektrisch leitend gemachten Papiere oder Folien werden diese in bekannter Weise z. B. mit Laschen verbunden oder zwischen Bleche eingeklemmt, auch lassen sich beide Methoden kombinieren.
Wesentlich ist, daß die tragenden Elemente (Streifen, Bleche usw.) eine genügende Festigkeit besitzen, um das Gesamtgewicht der fertigen Kathode tragen zu können. Dabei ist Rücksicht darauf zu nehmen, daß sich zu Anfang der Elektrolyse eine feste Verbindung zwischen den tragenden Teilen und den Unterlagen bildet; dies läßt sich am besten verwirklichen, wenn die elektrolytische Abscheidung des Metalls zumindest anfangs bei einem Stand des Elektrolytspiegels erfolgt, der die Verbindungsstellen bedeckt.
Ein Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß trotz Verwendung eines nichtleitenden Trägers für die Niederschlagselektrode diese papierdünn gestaltet und dadurch der Raum der Elektrolysebäder besonders günstig ausgenutzt werden kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß für die nichileitenden Kathodenträger billiges Material verwendet werden kann.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung und Raffination von Schwerinetallen, insbesondere Kupfer, auf kaltflüssigem Wege unter Verwendung von nichtleitenden Trägern für die Niederschlagselektroden, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß Niederschlagselektroden aus Papier oder ähnlichem elektrisch nichtleitendem bei der Weiterverarbeitung des niedergeschlagenen Kathodenmetalls keine störenden Verunreinigungen bildendem Material, das mittels bei der Weiterverarbeitung des niedergeschlagenen Kathodenmetalls keine störenden Verunreinigungen ergebendem elektrisch leitendem Material, vorzugsweise Graphit oder Metalle von der gleichen Art wie das niederzuschlagende, leitend gemacht ist, verwendet und zusammen mit dem niedergeschlagenen Kathodenmetall verarbeitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederschlagselektroden in gewellter Form eingesetzt werden. 3. -Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Elektrolyten erst dann zirkulieren läßt, wenn der Metallniederschlag auf den Kathoden dick genug ist, um ein Verwerfen derselben zu verhindern. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolytische Abscheidung innerhalb des Raffinationsbades bei einem Stand des Elektrolytspiegels erfolgt, bei dem die Verbindungsstellen der Niederschlagselektrode mit den diese tragenden Teilen vom Elektrolyten bedeckt sind. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolytspiegel nur so lange über den Verbindungsstellen der Niederschlagselektroden mit den diese tragenden Teilen steht, bis dieVerbindungsstellen starkgenug sind, das Gesamtgewicht der fertigen Kathoden zu tragen.