DE300334C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES Λ

PATENTAMT

. Nach vorliegender Erfindung wird eine Anode, welche hauptsächlich eine Legierung von Kupfer und Nickel enthält, in einer Lösung von Nickelsulfat und einer schwachen Säure elektrolysiert. Kupfer wird hierbei in der Lösung aufgelöst, von welcher es nachher in größerem oder geringerem Umfang durch Zementation auf eine nickelhaltige Metallplatte abgeschieden wird. Zu diesem

ίο Zweck kann. eine Platte aus reinem Nickel oder aus einer Legierung von Nickel oder Kupfer verwendet werden. Unter gewöhnlichen Umständen muß das verwendete Nickelmetall oder die Nickelkupferlegierung praktisch frei von Verunreinigungen . wie Kohlenstoff, Silizium und Schwefel sein.

Es ist nun jedoch gefunden worden, daß unter gewissen Umständen die ■ Zementation des Kupfers selbst auf Metallplatten bewirkt werden, kann, die eine große Menge von Schwefel, Kohlenstoff.und Silizium enthalten. So wurde gefunden, daß, wenn Platten die-" ser Beschaffenheit zunächst als Anoden in einer elektrolytischen Zelle benutzt wurden, die Oberflächen der Platten eine solche Beschaffenheit annehmen, ' daß auf ihnen die Ausscheidung des Kupfers durch Zementation eintritt. Wenn in dieser Weise vorgegangen wird, kann die Zementation durch die Anwendung einer Platte durchgeführt werden, welche etwa 4 bis 8 Prozent Schwefel enthält, d. h. eine Platte aus Nickelküpfer, welche hergestellt ist durch Schmelzen von Nickelkupfermaterial in einem Schachtofen und welche dieselbe Zusammensetzung hat, wie die in dem elektrolytischen Prozeß angewendeten Anoden. Dies ist ein ganz bedeutender Vorteil, weil es viel kostspieliger ist, Nickelkupfermaterial zu reduzieren und zu schmelzen und aus der entstehenden Legierung eine Platte zu gießen, welche von Schwefel, Kohlenstoff und Silizium praktisch frei ist. Es ist gefunden worden, daß die Herstellung solcher reinen Anodenplatten praktisch nur möglich ist durch Schmelzen von Nickelkupfermaterial in einem Flammofen, und daß selbst in einem solchen Ofen die Reduktion des Oxydes zu Metall schwierig zu erzielen ist. Auf der anderen Seite wird eine solche Reduktion selbsttätig durch Schachtofenschmelzung bewirkt. Die Herstellung einer praktisch reinen Legierung, die aus drei Teilen Nickel und einem Teil Kupfer besteht, wie solche für den Gebrauch bei der Trennung des Kupfers von Nickel durch Zementation geeignet ist, wird jedoch nur mit großer Schwierigkeit durch Schmelzen in einem Schachtofen bewirkt, so daß das Gie-Ben der reinen Anodenplatten direkt aus dem in dem Schachtofen reduzierten Material kein rationelles Verfahren darstellt. Auf der anderen Seite entsteht, wenn Nickelkupferanoden hergestellt werden sollen, . welche Schwefel, Kohlenstoff und Silizium enthalten, keine solche Schwierigkeit. Der Schwefel, im Mengenverhältnis von 4 bis 8 Prozent, kann, zur Herstellung der Anode durch Zusatz von üngeröstetem Kupfernickelstein

(oder -lech) zu geröstetem und ausgelaugtem Kupfernickelstein (oder -lech) in die Legierung eingeführt werden. Im Falle, daß das Verhältnis des Kupfers in dem Rohmaterial niedrig ist, wird kein Auslaugen des Materials bewirkt und eine unvollkommeneRöstung läßt den nötigen Schwefel in dem Material. Weshalb die Zementation auf einer wie oben beschriebenen, behandelten Oberfläche

ίο eintreten wird und nicht auf einer frisch gewonnenen Oberfläche, ist wahrscheinlich darauf •zurückzuführen, daß, wenn eine frische Oberfläche der Zementation unterworfen wird, auf derselben eine zusammenhängende Schicht von metallischem Kupfer gebildet wird, welche wenigstens zum Teil die weitere Zementation verhindert, während eine Oberfläche, welche vorher als Anode in einem elektrolytischen Bad gedient hat, eine poröse Oberfläche besitzt, die mit .Metallschlamm und Sulfiden bedeckt ist, wobei das auf diesen Unreinlichkeiten durch Zementation gefällte Kupfer als eine schwammige Masse sich absetzt, durch die die Flüssigkeit hindurchdringen kann. Auf alle Fälle kommt die schwammige Masse bei der Oberfläche in metallische Berührung mit dem festen Teil der Platte und kann so einfach durch seine größere Oberfläche die Zementation fördern.

Die Zementation ist aber unter gewöhnlichen Umständen selbst im besten Fall langsam und ziemlich kostspielig, aber es ist nun gelungen, die Rentabilität des Verfahrens dadurch zu verbessern, daß das Volumen der Flüssigkeit, welche dem Zementationsverfahren unterworfen werden soll, vermindert wird oder mit anderen Worten durch die Auffindung von Mitteln, durch weiche die Geschwindigkeit der Zirkulation der sauren Nickelsulfatlösung in der elektrolytischen Zelle sehr erheblich reduziert werden kann und die Menge der dem Fällungsprozeß zu unterwerfenden Lösung entsprechend vermindert wird. Die Kosten der Zementation stehen nämlich . in direktem Verhältnis zu dem Volumen der zementierten Lösung und nicht zu der Menge des in der Lösung befindlichen Kupfers. In der elektrolytischen Zelle ist die Anode von der Kathode durch ein FiI-ter in der Form eines Diaphragmas getrennt, welches so durchlässig oder porös ist, daß, wenn das Volumen der in Zirkulation befindlichen Lösung unter eine gewisse Grenze reduziert . wird, der Filtriervorgang nur in demjenigen Teil des Filters stattfindet, welcher dem Einlaß für die frische Lösung am nächsten ist. "Wo keine Filtertätigkeit stattfindet, tritt Diffusion ein und Kupferionen gelangen in die Kathodenabteilung und verursachen so Verunreinigung des Nickels. Wenn z. B. die Elektroden ungefähr 60 cm Weite bei etwa 90 cm Tiefe haben und wenn die Lösung oben in die Kathodenabteilung langsam einläuft, wird man bald finden, daß Kupfer an dem Boden eintritt und den imteren Teil der Kathodenplatte verunreinigt. Wenn der Flüssigkeitsstrom an dem Boden der Abteilung eintritt, findet die Diffusion und Verunreinigung oben statt.

Nach der vorliegenden Erfindung läßt man die Lösung abwechselnd oben und unten in die Kathodenabteilung eintreten und erreicht dabei eine große Ersparnis in der Lösungs- ! menge, die nötig' ist, um zu verhindern, daß j das Kupfer durch Diffusion in die Kathodenabteilung eindringt und das auf der Kathode ausgefällte Nickel verunreinigt. An folgendem Beispiel mag die Ausführung des Verfahrens nähere Erläuterung finden.

In der elektrolytischen Zeile, die eine saure Nickelsulfatlösung enthält, wird eine Anodenplatte, die aus der zu zerlegenden Nickelkupferlegierung besteht und eine Kathodenplatte angeordnet, auf welche das Nickel niedergeschlagen werden soll. Die Kathode und Anode sind durch ein durchlässiges Diaphragma oder Filter voneinander getrennt. Die kupferfreie saure Nickelsulfatlösung wird in" die Kathoclenabteilung abwechselnd oben und unten eingeführt und fließt durch go das Diaphragma in gleichmäßiger Geschwinj digkeit in die Anodenabteilung, aus welcher j die elektrolysierte Lösung abgeführt wird. j Die abwechselnde Einführung der Lösung oben und unten 'kann beispielsweise stund-Hch erfolgen. Die Operation geht ununterbrochen fort. Nickel wird auf der Kathodenplatte abgeschieden, bis ein genügend dicker Belag auf dieser Platte vorhanden ist, welche alsdann entfernt und das Nickel davon beseitigt wird. Während der Niederschlagung des Nickels findet gleichzeitig eine entsprechene Auflösung des Nickels und Kupfers von der Anode statt, bis die letztere aufgelöst ist worauf sie durch eine frische Anode von unreiner Nickelkupferlegierung ersetzt wird.

Der zweite Teil der Operation besteht darin, das gelöste Kupfer aus der Lösung zu entfernen, welche aus dem elektrolytischen 110. Behälter herausfließt. Zu diesem Zweck fließt die Lösung in einen' Behälter, in welchem sie· mit eingehängten Platten von Nickelkupferlegierung· in Berührung kommt, die nach Form und Zusammensetzung den oben erwähnten Anoden ähnlich sind, wobei die Legierung ungefähr 4 bis 8 Prozent Schwefel enthält. Bevor diese Platten in den Behälter eingehängt werden, werden sie als Anoden in einer elektrolytischen Zelle für eine genügende Zeit, so z; B. 24 Stunden angewendet, damit ihre Oberfläche mehr oder weniger

porös und mit Metallschlamm und Sulfiden, wie bereits erwähnt, bedeckt wird. In dem Gefäß wird Kupfer aus der Lösung durch einfache Zementation auf die Platten gefällt, von denen eine äquivalente Menge Nickel gelöst wird. Die entstehende kupferfreie Lösung wird dann wieder, wie oben beschrieben, in die elektrolytische Zelle eingeführt.
Die Anodenplatten werden, wie erwähnt,

ίο aus geröstetem Material hergestellt. Auch kann man ausgelaugtes Kupfernickelmaterial verwenden; dasselbe wird geschmolzen entweder allein oder unter; Zusatz von ungerösteter Matte (bzw. ungeröstetem Lech). Wenn das Rohmaterial beträchtliche Mengen von Kupfer enthält, wird die geröstete Matte (bzw. der geröstete Lech) zunächst in verdünnter Schwefelsäure behufs Entfernung der Hauptmasse des Kupfers ausgelaugt. Bei diesem Auslaugen des Kupfers werden geringe Mengen von Nickel gleichzeitig gelöst und die Trennung des Kupfers von dem Nickel in dieser Lösung kann am besten durch Elektrolyse der sauren Lösung bewirkt werden, bis sämtliches Kupfer praktisch entfernt ist. Die entstehende saure Nickelsulfatlösung wird nachher destilliert, so daß das Nickelsulfat von der Schwefelsäure getrennt wird; das erhaltene unreine Nickelsulfat wird dann zu dem Elektrolyt zugefügt, um die s:iure Nickelsulfatlösung zu erzeugen, oder es wird geschmolzen zur Bildung von Anoden, dadurch, daß es mit geröstetem Lech im Schachtofen geschmolzen wird.

Claims (2)

Patent-An Sprüche:

1. Verfahren zum Trennen von Nickel und Kupfer in Kupfernickelstein und anderen Produkten unter. Anwendung einer Elektrolyse mit aus dem Kupfernickelmaterial dargestellten Anoden in einer Nickelsulfatlösung, woraus das aufgenommene Kupfer nachträglich abgeschieden wird durch. Zementation auf nickelhaltige Metallplatten, dadurch gekennzeichnet, daß schwefelhaltige Zementationsplatten verwendet werden, welche vor der Verwendung für Zementationszwecke durch Anwendung als Anoden in einem elektrolytischen Bade . vorbereitet worden sind. .

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der elektrolytischen Zelle, in welcher die Elektrolyse der Nickelküpferanoden vorgenommen wird, der Elektrolyt, der von der Kathode zu der Anode durch ein die Anode von der Kathode trennen fies Filter fließt, abwechselnd oben und unten dem Kathodenraum zugeführt wird. · .'