DE2232412A1

DE2232412A1 - Verfahren zum elektrolytischen zersetzen von metallsulfiden

Info

Publication number: DE2232412A1
Application number: DE19722232412
Authority: DE
Inventors: John Frederick Castle; John Harvey Richards
Original assignee: Borax Consolidated Ltd
Current assignee: Borax Europe Ltd
Priority date: 1971-07-09
Filing date: 1972-07-01
Publication date: 1973-02-22

Description

Verfahren zum elektrolytischen Zersetzen von Metallsulfiden Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrolytischen Zersetzen von Metailsulfiden, um Metallionen in Lösung in einem Elektrolyten und eine vergleichsweise schwefelreiche Phase zu erzeugen, die leicht von dem Elektrolyten getrennt werden kann.
Es wird immer notwendiger, Nichteisenmetalle in verbesserten Reinheitsgraden herzustellen, während gleichzeitig der Versuch unternommen wird, die mit der Herstellung von Nichteisenmetallen verbundene Umweltverschmutzung und -vergiftung zu verringern.
Der größere Teil der Rohmaterialien, in denen die üblichen Nichteisenmetalle auftreten, liegt in der Form von Sulfiden vor, die normalerweise mit den Eisensulfiden vermischt sind.
Somit schließt die Gewinnung von Nichteisenmetallen aus den üblichen Mineralien normalerweise die Trennung der Metallionen von Verunreinigungen und gleichzeitig von Schwefel ein. Beispielsweise sind folgende Verfahren zur Herstellung von Kupfer aus sulfidischen Mineralien allgemein bekannt; a) direktes Schmelzen des getrockneten Sulfidminerals in eine gemischte Eisensulfid/Kupfersulfid-Lechphase, welche anschließend zunächst oxydiert wird, um das Eisen als Eisensilikat zu entfernen, und anschließend, um das Kupfersulfid zu Kupfermetall zu oxydieren; b) Flammofenschmelzen, um eine gemischte Eisensulfid/Kupfersu1-fid-Lechphase zu bilden, und anschließend Oxydieren des Lechs zu Kupfermetall wie bei a); c) Hochofenschmelzen der Konzentrate zum Erzeugen eines armen Leches, welches anschließend in der oben beschriebenen Weise zu Kupfermetall oxydiert wird; d) Rösten der Konzentrate, woran sich ein Auslaugen und eine elektrometallurgische Weiterverarbeitung anschließt.
Zusätzlich zu den oben angegebenen Verfahren gibt es eine große Anzahl weiterer Verfahren und gleichzeitig viele unter Versuchsbedingungen oder auf Versuchsanlagen gangbare Verfahrenswege zur Herstellung von Kupfermetall.
Ein erheblicher Nachteil der herrschenden Schmelzungspraxis von Kupfer liegt darin, daß während der oxydierenden Umwandlungsstufe ein in SO, verdünntes Gas erzeugt wird, welches gerade noch zweckdienlich sein kann, um auf katalytischem Wege in Säure umgewandelt zu werden, und welches nicht geeignet ist, ohne Konzentration zur Reduktion bis zu Elementarschwefel herangezogen zu werden. Bei Flammöfen wird ebenfalls ein verdünntes schwefelhaltiges Gas erzeugt, welches schwierig hinsichtlich der Luftverunreinigung unter Kontrolle gebracht werden kann.
Die moderneren autogenen oder Direkt-Schmelzverfahren (beispielsweise das INCO- und Outokumpu-Verfahren) machen die Herstellung extrem hoher Schwefelkonzentrationen in der Gasphase möglich, und insbesondere das Outokumpu-Verfahren wird zur Zeit entwickelt, um elementaren Schwefel direkt durch Reaktion des Gases mit einem Reduktionsmittel im Inneren der Ofenkammer zu erzeugen. Es hat sich fernerhin als möglich erwiesen, während des autogenen Schmelzens ein Lech zu erzeugen, aus dem im wesentlichen das Gesamteisen bereits während des Schmelzens oxydiert wurde. Ein derartiges Lech wird normalerweise "Weißmetall" genannt und hat ungefähr die Zusammensetzung von Cu2S.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolytischen Dissoziation von Metallsulfiden, um Metallionen in Lösung und eine vergleichsweise schwefelreiche Phase zu gewinnen, die leicht vom Elektrolyten abtrennbar ist. Durch den Ausdruck "vergleichsweise schwefelreiche Phase ist eine Phase bezeichnet, die einen höheren Schwefelgehalt als das Ausgangsmaterial aufweist.
Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine massiv gegossene Lechanode, die ungefähr.7 Gewichtsprozent Nickel, 0,6 % Co, 3,0 % Cu, 1,0 % Fe, der Rest im wesentlichen Schwefel, enthält, bei einer Stromdichte von 20 Ampere pro Quadratfuß zur Erzeugung von Nickel elektrolysiert wird. Mit diesem Verfahren sind jedoch verschiedene Nachteile verbunden. Zunächst müssen die Anoden sehr sorgfältig gegossen, abgekühlt, angelassen und gehandhabt werden, um Sprünge zu vermeiden. Hinzu kommt, daß der gesamte Abkühlvorgang mehr als 37 Stunden dauert. Weiterhin ist es während der Elektrolyse notwendig, die Anoden in Säcke oder Beutel einzuhüllen, um den großvolumigen Schlamm aufzunehmen, während es weiterhin notwendig ist, ständig eine erhebliche Zirkulation des die Anode umgebenden Elektrolyten zu den Reinigungsstufen durchzuführen, der als Katholyt zurückgeführt werden soll, um den Verunreinigungsgraa der Kathode annehmbar niedrig zu halten. Der größere Anteil der Verunreinigungen besteht aus Eisen und Kupfer.
Es ist weiterhin bekannt, massiv gegossene Anoden aus Weißmetall zu verwenden. Die derartige Anoden verwendenden Verfahren jedoch weisen den Nachteil auf, daß bezüglich der Überzüge der Anode, der Schwefeloxydation und der hohen Zellspannungen Probleme auftreten, die somit zu einem hohen Energieverbrauch bei dem Verfahren führen. Zusätzlich tritt ein weiteres Problem bezüglich dn Anodenwirkungsgrades auf, der erheblich niedriger ist als der Kathodenwirkungsgrad, wodurch eine Verarmung des Elektrolyten an Kupfer verursacht wird.
Die Erfindung besteht aus einem Verfahren zum elektrolytischen Zersetzen eines Metallsulfides zur Erzeugung von Metallionen in Lösung in einem Elektrolyten und einer vergleichsweise schwefelreichen Phase, die leicht von dem Elektrolyten abgetrennt werden kann, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die verwendete Elektrolysezelle ausgeprägte Anoden- und Kathoden-Abteile aufweist, und daß die die Anode bildende Elektrode Teilchen an elektrisch leitendem Metallsulfid enthält, wobei die Teilchen in Berührung mit dem Elektrolyten bewegt werden.
Die die Anode bildenden Sulfidteilchen werden in Berührung mit dem Elektrolyten bewegt, beispielsweise aufgerührt, um somit Überzüge abzureiben, die möglicherweise an den Teilchen haften und den Wirkungsgrad der elektrolytischen Lösung in späteren Stufen des Verfahrens verringern. Der Ausdruck "rühren", wie er in der folgenden Beschreibung verwendet wird, bezeichnet jegliche relative Translatios- oder Drehtewegurgs raie zwischen den Teilchen erzeugt oder zugelassen wird. Andere elektrisch leitende Teilchen, beispielsweise Metallteilchen, können zusammen mit dem Sulfidmaterial in der Anode enthalten sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ständig durch den reibungsbedingten Verschleiß in dem Bett aus sich bewegenden Teilchen eine frische Anodenoberfläche der Elektrolyse ausgesetzt. Dies ermöglicht, einen niedrigeren Energieverbrauch zu erzielen, und verringert gleichzeitig die Größe der Schwefeloxydation. Die Verwendung einer teilchenförmigen Anode ermöglicht die Erzielung höherer Stromdichten bei einem gegebenen Spannungsabfall über die Zelle, als dies bei den bekannten Verfahren möglich ist.
Vorzugsweise besteht das Metallsulfidmaterial aus einem Kupfer- oder Nickel-Stein oder Weißmetall, welches granuliert oder zerkleinert wurde, um Teilchen entsprechender Größe zur Verwendung im Anodenabteil zu erzielen. Alternativ dazu kann das ?Eetallsulfid ein Kupfer-, Nickel- oder Zink-Sulfidkonzentrat sein.
Ein besonderer Vorteil des vorliegenden Verfahrens liegt darin, daß der teilchenförmige Stein direkt granuliert werden kann, beispielsweise aus einem Flammofen, und anschließend in eine elektrolytische Zelle eingegeben werden kann. Hierdurch werden die teuren und umständlichen Techniken, die mit dem Gießen üblicher Elektroden verbunden sind, vermieden.
Vorzugsweise werden die Metallsulfidteilchen durch einen Strom des Elektrolyten durch das Anodenabteil der Zelle in Bewegung gehalten. Der 'Strom der Lösung durch die Zelle spült wirksam die feinen Teilchen von erzeugtem Anodenschlamm hinaus, und folglich kann das Verfahren kontinuierlich betrieben werden.
Diese Strömung des Elektrolyten kann derart ausgebildet werden, daß sie entweder den Transport der in dem Elektrolyten suspendierten Metallsulfidteilchen bewirkt oder eine Verwirbelung zur Ausbildung eines kompakten Wirbelbettes bewirkt, welches eine klar definierte Obergrenze aufweist. Dieses letztere Arbeitsverfahren kann im wesentlichen derart sein, wie es in dem britischen Patent Nr. 1 194 181 in Bezug auf Teilchenelektroden im allgemeinen beschrieben ist. Obwohl vorzugsweise die Sulfidteilchen mittels einer Strömung des Elektrolyten suspendiert oder getragen werden sollen, ist es möglich, ein aus statischen Teilchen bestehendes Bett zu verwenden, die aufeinander aufliegen, vorausgesetzt, daß dieses Bett regelmäßig mechanisch aufgerührt wird, beispielsweise mittels Vibration der Zelle oder mittels mechanischer Rührung der Anodensuspension, um das Uberzugsmaterial durch Reibung zwischen drjn ilchen ail entfernen.
Die Sulfidteilchen bilden vorzugsweise 45 bis 65 Volumenprozent der die Anode umgebenden Elektrolytsuspension, wobei der Rest durch den Elektrolyten gebildet ist.
Wenn die Sulfidteilchen durch eine Strömung aus flüssigem Elektrolyt getragen werden, ist es notwendig, Einrichtungen vorzusehen, um die Feststoffe von der Flüssigkeit in einem Kreislauf zu trennen, welcher das Anodenabteil der Zelle einschließt. Diese Trennung kann beispielsweise mittels der üblichen Filtrationstechniken durchgeführt werden, die beispielsweise auf porösen Trennwänden beruhen.
Es kann weiterhin notwendig sein, wertvolle, beispielsweise hochprozentige Metallbestandteile in den Feststoffen zur Rezirkulation von den Abfallstoffen oder den Nebenproduktfeststoffen, wie beispielsweise Anodenschlamm und Elementarschwefel, zum Ausstoß aus der Zelle zu trennen. Dies kann beispielsweise durch Verwendung der Techniken der Schwerkrafttrennung, der Flotation, Dekantierung oder Schlämmung geschehen, da im allgemeinen die Abfall- oder Nebenprodukt-Feststoffe eine niedrigere Dichte und/oder Teilchengröße als die zu rezirkulierenden Feststoffe aufweisen. Beispielsweise kann die Strömungsgeschwindigkeit der nach oben fließenden Flüssigkeit in dem Anodenabteil derart eingestellt sein, daß Feststoffe, wie beispielsweise Elementarschwefel, leichterer und/oder kleinerer Teilchengröße abgeschwemmt werden.
Im allgemeinen wird der Elektrolyt durch das Anodenabteil der Zelle zirkuliert und in elektrischem Kontakt, beispielsweise mittels einer porösen Teilwand, mit dem Hauptanteil des Elektrolyten in der Elektrolysezelle gehalten.
Die die Kathode bildende Elektrode kann eine Metallplatte sein, besteht Jedoch vorzugsweise gleichfalls aus einem Teilchenbett, wobei in diesem Falle die Metallteilchen, beispielsweise mittels einer Strömung des Elektrolyten durch das Kathodenabteil, in Bewegung gehalten werden.
Die vorliegende Erfindung ist von besonderem Wert, wenn sie beim Elektrolysieren von Kupfer aus hoch metallhaltigen Kupfersulfiden verwendet wird, wie diese bei einem Flammschmelzverfahren von Kupfersulfidkonzentraten erzeugt werden, die als Kupfersteine oder als Weißmetall bekannt sind. Derartige Materialien müssen selbstverständlich granuliert oder zerkleinert werden, ehe sie in das Anodenabteil der Zelle eingegeben werden.
Die elektrolytische Zersetzung von Weißmetall, welches eine Cu2S angenäherte Zusammensetzung aufweist, kann durchgeführt werden, um Kupferionen in Lösung und festes CuS zu erzeugen, welches letztlich zersetzt werden kann, um Teilchen aus Elementarschwefel in dem die Anode umgebenden Elektrolyten zu erzeugen.
Die hauptsächlichen Vorteile der Verwendung einer aus teilchenförmigem Metallsulfidmaterial in ständiger Bewegung bestehenden Anode sind die folgenden: a) eine frische Anodenoberfläche kann aufgrund des reibungsbedingten Verschleißes zwischen den Anodenteilchen ständig der Elektrolyse ausgesetzt werden; b) die teuren und zeitaufwendigen Arbeitsgänge des Anodengießens, Kühlens, Anlassens und der Handhabung sind vermieden; c) das Verfahren kann abgewandelt und angepaßt werden, um ein kontinuierliches Zuführen von dem die Anode bildenden Rohmaterial in die Zelle und ein kontinuierliches Entfernen von Anodenschlamm und Schwefel aus der Zelle zu ermöglichen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.
Beispiel 1 zeigt die elektrolytische Zersetzung von Kupferstein in einem kompakten Wirbelbett, und Beispiel 2 veranschaulicht die Zersetzung von Kupferstein in einer Aufschlämmung, die durch einen Strom des fließenden Elektrolyten getragen ist.
Die ungefähre Zusammensetzung in Gewichtsprozent des in beiden Beispielen verwendeten Kupfersteines war wie folgt: nu 76,85 % Ni 0,67 % S 19,75 % Zn 0,20 % Fe 1,10 % Co 0,14 % Pb 0,16 % Mg 0,05 % BEISPIEL 1 Eine Zelle mit zwei Abteilen wurde gebaut, die durch eine Anionentauschermembrane getrennte Anoden- und Kathodenabteile aufwies. Das Anodenabteil war 24 cm hoch, 5 cm breit und 1,3 cm tief.
Die Zuführungs- oder Kontaktelektrode für die Wirbelschichtanode bestand aus drei senkrecht stehenden, platinierten Titaniumstangen mit je 1/8 " Durchmesser, die am Oberende der Zelle an eine Kupferkollektorstange angeschlossen waren. Die Kathodenelektrode bestand aus einer ebenen Platte aus platiniertem Titan. Ein Stück Polypropylensieb wurde zwischen Kathode und der Membrane eingeschoben, um die Membrane abzustützen, während ein freier Strom des Elektrolyten über die kathode gewährleistet war.
Das Wirbelbett in dem Anodenabteil war durch Kupfersteinteilchen in der Größenordnung zwischen 600 - 1000 gm gebildet, die auf eine Bettausdehnung von 20 < verwirbelt waren. Diese Teilchen wurden hergestellt, indem ein Kupferstein der oben angegebenen Zusammensetzung zermahlen wurde. Der Elektrolyt wurde durch 15 Löcher von je 1,3 mm Dicke am Boden des Abteile in das Anodenabteil eingeführt und über ein Wehr am Oberende der Zelle überströmen gelassen.
Die Elektrolyten waren Lösungen von Schwefelsäure (150 g/l), welche getrennt durch die beiden Abteile zirkuliert wurden.
Die Anionentauschermembrane gewährleistete, daß Kupferionen nicht von dem die Anode umgebenden Elektrolyten zu dem die Katho@e umgebender Elektrolyten übertraten, so daß sich an die anodische Dissoziation die Änderungen der Kupferkonzentrationen in dem die Anode umgebenden Elektrolyten anschließen konnten.

Es wurden drei Läufe bei Stromdichten von 800 A/m2 (zweimal) und 1 .200 A/m2 durchgeführt. Die Analyse des Kupfergehaltes des die Anode umgebenden Elektrolyten über der Zeit wurde durchgeführt und ergab folgende Ergebnisse: 6.500 p.p.m. nach 200 Minuten (Lauf I) bei 800 A/m2 4.500 p.p.m. nach 250 Minuten (Lauf II) bei 1200 A/m2 2.000 p.p.m. nach 350 Minuten (Lauf ILI) bei 800 A/m2 Die Stromwirkungsgrade und Zellenspannungen waren wie in der folgenden Tabelle I angegeben: TABELLE I

Ver- | Strom durchschnittliche Dauer Stromwirkungsgrad

such dichte Zellen-Spannung des (%)

Nr. Laufes

(A/m2) (Std.) Anfang Ende

1 8O0 3 3, 5 100 40

2 1200 3,5 4,1 80 30

3 800 6 5,9 50 20

BEISPIEL 2 Eine Zelle wurde gebaut, die Anoden- und Kathodenabteile von 4 cm Breite, 25,5 cm Höhe und 2,25 cm Tiefe aufwies, wobei der Abstand zwischen den Elektroden 4,5 cm betrug. Die Einlässe und Auslässe zu jedem der Abteile waren durch Plastikrohre von 1 cm Durchmesser gebildet.

Die Anodenspeisung und die Kathodenelektrode bestanden beide aus Platten aus platiniertem Titan einer Größe von 3z,5 x 19 cm und waren an den Iiinterwandungen der Zelle befestigt. Der Elektrolyt an der Anode und der Elektrolyt an der Kathode waren beide zunächst 150 g/l H204. Eine A-1Q0-Anionentauschermembrane trennte das Anodenabteil von dem Kathodenabteil.
Der Elektrolyt an der Anode wurde aus einem Vorratsbehälter durcn das Anodenabteil und zurück in den Voratsbehälter gepumpt. Beim ersten Lauf (4) bestand die Aufschlämmung aus 1240 g gemahlenen Kupfersteines von der Zusammensetzung wie in Beispiel 1 in 600 ml von 15C g/l H2SO4. Die gesamten in der Aufschlämmung verwendeten Kupfersteinteilchen hatten eine Größe bis zu 300 )rm. Der Lauf wurde bei 3 Ampere (800 Ampere/Quadratmeter Membrane und 1200 Ampere/Quadratmeter Elektrode) 10 Stunden lang durchgeführt. Während dieses Laufes stieg die Temperatur der Aufschlämmung bis auf 45 0 C an. Die Kupferkonzentration im die Anode umgebenden Elektrolyten stieg auf 70 g/l, und ein Teil des Kupfers trat trotz der Membrane in das Kathodenabteil über.
Beim nächsten Lauf (5) wurde der Peststoftgehalt der Aufschlämmung auf 1300 g Kupferstein in 400 ml Elektrolyt erhöht. Wiederum trat Kupfer in das Kathodenabteil über.
Bei den anschließenden Läufen wurde ein drittes Abteil zwischen den Anoden- und Kathodenabteilen der ursprünglichen Zelle eingebaut. Die Zelle wurde mit einer C-1QO-Kationentauschermembrane zwischen dem Anodenabteil und dem Mittelabteil und einer Anionentauschermembrane zwischen dem Mittelabteil und dem Kathodenabteil ausgestattet. Schwefelsäure (150 g/l) wurde durch das Mittelabteil gepumpt. Somit konnte Kupfer nicht aus dem Anodenabteil diffundieren, wie es von der Anode zu der Kathode in einer üblichen Zelle diffundieren kann. Es wurde angenommen, daß, wenn die Kupferkonzentration im die Anode umgebeenden Elektrolyten einen Gleichgewichtszustand erreicht hat, die Geschwindigkeit der Zunahme der Kupferkonzentration in dem Mittelabteil den Stromwirkungsgrad für die Dissoziierung an der Anode angibt. Die übrigen Läufe mit der aus der Aufschlämmung bestehenden Elektrode (Läufe 6, 7, 8 und 9) verwendeten dieses System.
Beim Lauf 6 wurde die Zelle mit 10 Ampere (1.000 A/m2 Membrane und 1500 A/m2 Elektrode) betrieben, und die Anodenaufschlämmung enthielt 1300 g Kupferstein in 400 ml Elektrolyt. Die von der Anode in das Mittelabteil übergetretenen Kupferionen wurden hydriert, so daß ständig aus dem Anodenabteil Wasser herausgenommen wurde. Um die Flüssigkeitsmenge der Aufschlämmung ungefähr konstant zu halten, wurden 325 ml Schwefelsäure (150 g/l) in kleinen Mengen während des Laufes zugegeben. Frischer Kupferstein (120 g) wurde während des Laufes gleichfalls zugegeben, um die dissoziierte Kupfermasse auszugleichen, und folglich, um die Gewichtsprozentanteile von Feststoffen in der Aufschlämmung konstant zu halten.
Lauf 7 wurde unter gleichen Bedingungen wie Lauf 6 durchgeführt. Es wurde jedoch Wasser anstelle von Schwefelsäure während des Laufes der Aufschlämmung zugeführt. Während des Laufes wurde kein frischer Kupferstein zugegeben. Es wurde angenommen, daß durch das Zugeben von Wasser anstelle von Schwefelsäure zu der Aufschlämmung die Acidität des die Anode umgebenden Elektrolyten verringert und der Wirkungsgrad der Übertragung von Kupfer von der Anode in das Mittelabteil verbessert wird.
Lauf 8 wurde am ersten Tag 12 Stunden, am zweiten Tag 8 Stunden und am dritten Tag 12,5 Stunden lang durchgeführt, was insgesamt 32,5 Stunden ergibt. Die Bedingungen des Laufes waren die gleichen wie bei Lauf 7 mit der Ausnahme, daß die Ausgangszusammensetzung der Aufschlämmung 1150 gKupferstein in 400 mol Elektrolyt betrug. Der Lauf wurde verlängert, um meßbare Mengen an ,Schwefel zu erzeugen. Nach diesem Lauf wurde der Kupferstein abgefiltert und geviertelt, um repräsentative Proben zu ergeben, und der Schwefel wurde aus den Proben mit Kohlenstoffdisulfid oder Tetrachloräthylen extrahiert.
Es soll hervorgehoben werden, daß bei dem in Lauf 8 gebildeten Schwefel während der Länge des Laufes ungefähr 15 g Schwefel freigesetzt werden.
Bei dem letzten Lauf mit der aus einer Aufschlämmung bestehenden Elektrode (Lauf 9) wurde der Strom auf 15 A (1500 A/m2 Membrane, 2.290 A/m2 Elektrode) vergrößert. Es war geplant, einen Lauf 36 Stunden lang durchzuführen, bei dem Wasser und frischer Kupferstein der Aufschlämmung stündlich zugegeben werden. Ein Leck, welches den Elektrolyten zwischen dem mittleren und dem Kathoden-Abteil strömen ließ, bewirkte jedoch, daß Kupfer auf der Kathode abgeschieden wurde und bis in das Mittelabteil anwuchs. Die Abscheidung des Kupfers durchlöcherte schließlich die Kationentauschermembrane, und folglich mußte der Versuch verworfen werden.
Die Stromwirkungsgrade wurden aus der Gesamtmenge des in Lösung und an der Kathode am Ende des Laufes vorhandenen Kupfermenge berechnet. Das Volumen und die Konzentration des Mittelabteiles und der katholytischen Lösungen wurden bestimmt, um den Gesamtkupfergehalt in diesen Lösungen festzustellen. Das Kupfergewicht an der Kathode wurde dadurch bestimmt, daß es in Schwefelsäure abgelöst und die sich daraus ergebende Lösung quantitativ auf Kupfer untersucht wurde. Das Kupfer in dem die Anode umgebenden Elektrolyten wurde dadurch bestimmt, daß der Kupferstein gründlich mit Wasser gewaschen, der die Anode umgebende Elektrolyt mit dem Waschwasser vermischt und anschließend das vorhandene Kupfer aus dem Volumen und dem Kupfergehalt der Lösung bestimmt wurde.

Die erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II zusammengefaßt: TABELLE II Versuchsbedingungen und Ergebnisse bei der anodischen Dissoziation von Kupfer aus Kupferstein mit aus Aufschlämmung bestehenden Anoden

Lauf Stromdichte Zusammensetzung Zellenspannung (V) Dauer Gesamt-

Nr. der Aufschläm- des Stromwir-

(A/M2)

mung 0 Std. 4 Std. 8 Std. 12 Std. Ende Laufes kungsgrad

(Std.) (%)

Mem- Elek-

brane torde

4 800 1200 1240 g in 600 ml 3,2 3,5 4,4 4,6 9,7 60

5 800 1200 1300 g in 400 ml 2,6 3,2 4,5 5,3 11,3 98

6 1000 1500 1300 g in 400 ml 4,2 4,2 4,5 4,5 9,9 95

7 1000 1500 1300 g in 400 ml 4,1 5,3 6,8 7,3 7,3 12,0 100

8 1000 1500 1150 g in 400 ml 4,8 8,1 10,5 10,0 6,9 32,5 50

9 1500 2200 1500 g in 400 ml 5,1 8,2 11,0 10,3 8,3 15,0 98

Sämtliche der in der Beschreibung erwähnten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

Claims

Pat~entansprüche

1. Verfahren zur elektrolytischen Zersetzung eines Metallsulfides zum Erzeugen von Metallionen in Lösung in einem Elektrolyten und einer vergleichsweise schwefelreichen Phase, die leicht von dem Elektrolyten trennbar ist, wobei die verwendete Elektrolysenzelle unterschiedene Anoden- und Kathodenabteile aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Anode bildende Elektrode aus Teilchen elektrisch leitenden Metallsulfides besteht, und daß die Teilchen in Berührung mit dem Elektrolyten bewegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen durch eine Strömung des Elektrolyten durch das Anodenabteil der Zelle aufgerührt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen in dem Elektrolyten suspendiert und durch diesen getragen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallsulfidteilchen verwirbelt werden, um ein kompaktes Wirbelschichtbett mit einer genau definierten Obergrenze zu bilden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen mechanisch aufgerührt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle zum Aufrühren der die Anode bildenden Elektrode in Vibration versetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodensuspension mechanisch umgerührt wird, um die Elektrodenteilchen aufzurühren.

b. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallsulfid ein Kupfer- oder Nickelstein oder Weißmetall ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallsulfid ein Kupfer-, Nickel- oder Zink-Sulfidkonzentrat ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Kathode eine Metallplatte verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Kathode ein Wirbelschichtbett aus Metallteilchen verwendet wird, die durch eine Strömung des Elektrolyten durch das Kathodenabteil der Zelle in Bewegung gehalten werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Kathode ein Bett aus Metallteilchen verwendet wird, die durch übliche mechanische Rührung in Bewegung gehalten werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zersetzung derart durchgeführt wird, daß elementare Schwefelteilchen im Anodenabteil erzeugt werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwefelteilchen zwischen 45 und 65 Volumenprozent der die Anode bildenden Suspension im Elektrolyten bilden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß die die Anode bildende Elektrode außer den Xetallsulfidteilchen weitere elektrisch leitende Teilchen, beispielsweise Xetallteilchen, enthält.