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Verfahren zur Gewinnung von Kupfer Die Erfindung betrifft Verfahren,
bei denen kupferhaltige Mischungen, besonders Mischungen kupferhaltiger und eisenhaltiger
Mineralien, behandelt werden, um das darin befindliche Kupfer zu Kupfersulfat umzuwandeln,
und danach -las Kupfer aus seiner Sulfatlösung ausgefällt wird.
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Im besonderen betrifft die vorliegende Erfindung die Behandlung derartiger
kupferhaltiger Mischungen, um eine Anreicherung des Kupfersul'fids durch Austausch
anderer Metalle mit Kupfer zu erzielen. Im besonderen wird beim Ausfällen des pulverförmigen
Kupfers nur ein Teil des als Kupfersulfat vorhandenen Kupfers ausgefällt und in
ausreichender Reinheit gewonnen. Das noch in der Lösung befindliche Kupfer wird
dazu verwendet, andere Metalle, wie Eisen, durch die Austauschreaktion zu eliminieren.
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Die bekannten Löseoperationen sind nicht universell genug. Sie sind
entweder auf die Behandlung von oxydischen Kupfermineralien beschränkt, oder sie
eignen sich nur für Sulfiderze. Einige sind noch unwirksam und/oder erfordern ausgedehnte
Apparaturen. Manche verlieren ihre Wirksamkeit bei Anwesenheit vonEisensalzen oder
anderenMetallen im Erz, die unedler als Kupfer sind. Keine ist für die Behandlung
von Material geeignet, das nicht nur oxydiertes Kupfer und Kupfersulfid, sondern
auch Eisensulfid enthält.
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Außer dem Problem der Trennung des Kupfers aus dem Gang durch Auslösen
verbleibt noch die Aufgabe, das Kupfer auf chemischem Weg aus der Lösung zu gewinnen.
Auch hier lassen sich mit den bekannten Verfahren nicht alle Schwierigkeiten erfolgreich
überwinden. Zum Beispiel weisen die Verfahren unter anderem Stufen auf, die sich
für eine kontinuierliche Produktion nicht gut eignen oder die notwendig auf die
Gewinnung begrenzter Mengen Erz beschränkt sind. Andere erzeugen das
Metall
in einer für eine industrielle Verwendung ungeeigneten Form, manche Verfahren eignen
sich nur zur Reinigung von vorher auf andere Weise gewonnenen Kupfer.
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Die Gewinnung reinen Kupfers ist besonders schwierig. Für die Industrie
verkäufliches Kupfermetall muß dem sogenannten Elektrolytstandard entsprechen. Der
;Kupfergehalt des Metalls plus einer Kleinigkeit Silber muß 9.9a9 °/o oder höher
sein. Die bekannten chemischen Verfahren können Kupfer von solcher Reinheit nicht
erzeugest oder sind bei diesem Reinheitsgrad wegen zu geringer Kupferausbeute unwirtschaftlich.
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Deshalb besteht ein wachsendes-Interesse für ein Verfahren, das den
Beschränkungen und Schwierigkeiten der früheren Versuche beim chemischen Auslangen
und: R.üblen nicht ausgesetzt ist. Die Erfindung befaßt sich deshalb damit, den
Kupfergehalt in den Ausgangsmaterialien -wirtschaftlich. anzureichern, das Konzentrat
in eine Kupfersalzlösung umzuwandeln und aus dieser das Kupfer auf chemischen Weg
auszufällen.
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Das wesentliche Merkmal des neuen Verfahrens besteht in der Anwendung
einer Austauschreaktion, bei der sich ein mit Kupfersulfid angereicherter Preßkuchen
bildet, das _Ferrosulfat enthaltende Filtrat entfernt und der Preßknchen einer Behandlung
unterworfen. wird, wobei das Kupfer in ihm sich in eine Kupfersulfatlösung umwandelt,
aus der alsdann metallisches Kupfer gewonnen wird.
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Wenn durch diese Austauschreaktion ein angereichertes kupferhaltiges
Gemenge mit wesentlich höherem Kupfergehalt aks: in .den behandelten Materialien
gewonnen wird, führt man die weitere Verfahrensweise wie folgt aus: Das angereicherte
Gemenge wird in Gegenwart von überschüssiger Schwefelsäure oxydiert, wobei das Kupfer
in Kupfersulfat umgewandelt wird, und diese. Lösung entweder direkt oder nach einer
Reinigung durch Umkristallisieren und Wiederauflösen des Salzes mit Kohlenstoffmonoxyd
behandelt, um einen Teil des darin befindlichen Kupfers auszufällen.
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Wenn dies hier auch etwas ausführlich dargestellt wurde, so ist das
Verfahren im großen und ganzen doch einfach. Das Verfahren besteht aus einer Reihe
von Stufen, von denen einige neu sind. Jede dieser Verfahrensstufen muß sehr sorgfältig
durchgeführt werden.
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Das Verfahren läßt sich mit seinen wesentlichen Merkmalen wohl am
besten in Verbindung mit der Zeichnung. verständlich machen. Diese bilden ein vereinfachtes
Flußbild, das die grundlegenden einzelnen Operationsstufen der Erfindung zeigt.
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Fig. i ist ein Flußbild, das die allgemeine Verfahrensweise zeigt,
und . Fig.2 ist ein zusätzliches Flußbild, das eine brauchbare Abänderung zeigt,
bei der das Ausgangsmaterial vor dem eigentlichen Verfahren von Fig. i einer Vorbehandlung
unterworfen wird.
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Wie aus Fig. i ersichtlich ist, wird das durch das Verfahren nach
der Erfindung behandelte Material als Konzentrat oder Erzkonzentrat bezeichnet.
Wenn es auch durchaus möglich ist, das Verfahren direkt auf bergmännisch gewonnene
Erze anzuwenden, so ist es doch besser, das. Kupfererz vorher anzureichern. Diese
Erzanreicherung ist eine Wissenschaft für sich, mit der sich dieseErfindung nicht
besonders befaßt.
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Aus dem Flußbild ist zu ersehen, daß die erste Stufe des Verfahrens
als Austausch von Kupfersulfid bezeichnet wird. Diese Stufe bildet eins der neuen
Kennzeichen dieser Erfindung. Sie ist äußerst vielseitig und kann verschiedene Arbeitsbedingungen
umfassen und den Erfordernissen verschiedener Erze entsprechen. Ihre Vielseitigkeit
wird weiter unten ausführlich erörtert.
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Wie in Fig. i gezeigt ist, wird sie zusammen mit den später folgenden
Stufen der Erfindung verwendet.
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Bei der Ausführung der Operation werden mehrere verschiedene Materialien
dem Austauschtank, zugeführt. Eines von diesen bildet das Erzkonzentrat. Ein anderes
ist eine saure wäßrige Lösung mit freiem Kupferionen. Wie aus Fig. i hervorgeht,
wird zusätzliche Säure in Form schwefelsaurer Ferrisulfatlösung zugegeben. Wenn
die Operation einmal im Gang ist, werden diese Lösungen durch den Kreislauf ergänzt.
Bei F'ig. i wird angenommen, daß die Operation in normaler kontinuierlicher Arbeitsweise
durchgeführt wird.
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Es muß bemet'kt werden, daß die Kupferionen als Lösung in den Tank
eingebracht werden und außerdem eine Lösung, die aus Schwefelsäure und Ferrisulfat
besteht. Das so zugeführte Eisen nimmt an der tatsächlichen Umsetzung nicht teil,
läuft jedoch durch den Arbeitsvorgang und wird schließlich aus dem System entfernt.
Diese beiden Lösungen müssen nicht unbedingt getrennt zugeführt werden. Sie können
auch in einer gemeinsamen Lösung vorliegen. Die Kupferionen lassen sich durch Lösen
von Kupfersulfat oder durch Auslaugen eines Kupferoxyd enthaltenden Minerals mit
Schwefelsäure- erhalten. Schwefelsäure kann bei Beginn der Operation direkt als
wäßrige Schwefelsäure zugeführt werden.
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Auf jeden Fall wird das Konzentrat im Austauschtank durch eine besondere
Lösung oder im Kreislauf mit Kupferionen und in saurer Lösung behandelt. Dadurch
wird Eisensulfid in den festen Ausgangsstoffen mit Kupfersulfid ausgetauscht, das
aus der Kupferlösung ausfällt. Gleichzeitig wird der Schwefel im Eisensulfid gegen
die Sulfationen der gelösten Kupfersalze ausgetauscht. Auf diese Weise wird das
Eisensulfid vom festen Ausgangsmaterial in lösliches Ferrosulfat umgewandelt.
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Wenn es auch wesentlich ist, alles Kupfer aus der Lösung der Kupfersalze
im Austauschtank abzuscheiden, hängt das Ergebnis nicht von irgendeinem Kupfer-Eisen-Verhältnis
in der Flüssigkeit ab. Es ist lediglich von Bedeutung, daß so viel Eisen zu dem
Ausgangsmaterial gegeben wird, daß es mindestens dem in der Lösung befindlichen
Kupfer äquivalent ist. Die Erfahrung hat gelehrt, daß die wäßrige sch-,vefelsaure
Ferrisulfatlösung zu Beginn etwa 5 bis 15'/o Schwefelsäure enthalten sollte und
wechselnde
Mengen an löslichem Eisensulfat enthalten kann. Da aber Ferrisulfat zu Ferrosulfat
reduziert werden muß, bevor ein wirksamer Austausch sich vollziehen kann, ist es
wünschenswert, den Gehalt an F errisulfat niedrig zu halten, obwohl es sich nicht
vermeiden läßt, daß etwas davon vorhanden ist, wie aus den Erörterungen weiter unten
zu ersehen ist. Bei der üblichen Arbeitsweise kann der Gehalt an Ferrisulfat etwa
2 bis 15 % betragen. Derartige Lösungen werden leicht im Kreislauf aus den nachfolgenden
Verfahrensstufen erhalten.
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Am Schluß der Austauschreaktion sind die Materialien in Form eines
Gemenges vorhanden. Dieses Gemenge wird aus dem Tank herausgeholt und, wie in Fig.
i gezeigt, filtriert. Auf dem Filter wird ein Kupfersulfidpreßkuchen erhalten, in
dem der Kupfersulfidgehalt viel höher und der Eisensulfidgelialt viel niedriger
als in dem ursprünglichen Konzentrat ist.
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Das erhaltene Filtrat wird aus dem Kreislauf herausgenommen. Dieses
bildet den Hauptteil des Abfalls. Die aus dem Umlauf herausgenommene Flüssigkeit
ist in bezug auf den Kupfergehalt wertlos. Sie enthält jedoch neben Ferro- und Ferrisulfaten
allerhand verschiedene gelöste Salze. Unter diesen befinden sich Zink-, Nickel-,
Kobaltsalze usw. Das .Filtrat ist deshalb nicht ohne Wert und bildet tatsächlich
keinenAbfall. Es wird zuweiterer Verarbeitung fortgeleitet. Da es keinen Teil des
vorliegenden F lußbildes bildet, ist es nicht mit eingezeichnet.
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Der Kupfersulfidpreßkuchen wird nun direkt dem Oxydationstank zugeführt.
Dort wird der Preßkuchen mit Schwefelsäure und schwefelsaurer Ferrisulfatlösung
behandelt. Das Ferrisulfat wird durch den Kreislauf erhalten. Bei Beginn der Operation
kann es besonders gelöst und dem Verfahren zugeleitet werden.
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Die Oxydation wird in der Wärme und unter Druck ausgeführt. In den
meisten Fällen beträgt die Temperatur etwa ioo bis etwa 325° C. Am besten wird die
Arbeitstemperatur so tief wie möglich gehalten, je nach den Eigenschaften des zu
be-, handelnden Erzes. Der Druck hängt entweder davon ab, ob das oxydierende Gas
aus Sauerstoff, Luft oder aus mit Sauerstoff angereicherter Luft besteht. Wenn Sauerstoff
verwendet wird, kann der Druck bei den höchsten Temperaturen auf 2!5 bis 35 at steigen.
,Bei Verwendung von Luft kann der Druck bei diesen Temperaturen 35 bis 53 at betragen.
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Wenn die Oxydation beginnt, bereitet es keine Schwierigkeit, diese
Bedingungen einzuhalten. Die Reaktion ist im Gegenteil in hohem Maß exotherm, und
es macht sich erforderlich, den Dampf aus dem Tank herauszulassen, um unter der
Höchsttemperatur und dem Höchstdruck zu bleiben. Jedoch entsteht kein besonderer
Schaden, wenn diese Temperaturen und dieser Druck überschritten werden. Aber da
eine Notwendigkeit hierfür nicht vorliegt, würde eine derartige Arbeitsweise unwirtschaftlich
und auch in der üblichen Apparatur schwer durchführbar sein. Das oxydierte Produkt,-
soweit es die vorliegende Erfindung betrifft, setzt sich hauptsächlich aus einer
Lösung von Kupfer- und Eisensulfaten zusammen. Gewöhnlich ist außerdem eine beträchtliche
Menge Gangart vorhanden. Um diese zu entfernen, wird das Gemenge gewöhnlich filtriert.
Wie in Fig. i. gezeigt ist, wird das Filtrat oder die Sulfatlösung zu weiterer Verarbeitung
weitergeleitet, um das Kupfer auf irgendeine geeignete Weise zu gewinnen. Der Filterkuchen;
oder die Gangart wird aus dem System entfernt.
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Diese filtrierte Sulfatlösung besitzt eine verhältnismäßig hohe Temperatur,
gewöhnlich etwa ioo bis iio° C, und muß deshalb gekühlt werden. Sie ist, wenn sie
abgekühlt ist, mit Kupfersulfat übersättigt. Das sich ergebende Gemisch wird deshalb
zu einem Kupfersulfatseparator gebracht, in welchem die Kupfersulfatkristalle gesammelt
und die Mutterlauge, die aus wäßriger schwefelsaurer Ferrisulfatlösung besteht,
zurückgeleitet wird. Es stehen gewisse Apparateausführungen zur Verfügung, bei denen
das Kühlen und die Ansammlung der Kristalle gleichzeitig ausgeführt werden können.
Wenn derartige Apparate verwendet werden, können die beiden Stufen, wie in Fig.
i gezeigt, zu einer einzigen Operation vereinigt werden.
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Vor der Weiterführung der Behandlung mit Kupfersulfat empfiehlt es
sichvielleicht anzuführen, wie die restliche Mutterlauge dem Kreislauf wieder zugeführt
wird. Reines Kupfersulfat kann aus Lösungen von Kupfer- und Eisensulfat nur kristallisiert
werden, wenn das Verhältnis Kupfer zu Eisen größer als i ist. Es bildet einen wesentlichen
Punkt der Austauschreaktion, dieses Verhältnis in günstigem Sinn zu verändern. Wenn
sich jedoch irgendwie Eisen in dem System befindet, werden immer beträchtliche Mengen
dieser Flüssigkeit nach der Kristallisation vorhanden sein. Diese Flüssigkeit besteht
aus schwefelsaurer Ferrisulfatlösung mit einem Säuregehalt, wie er ungefähr bei
der Kupferaustauschreaktion verwendet wird. Sie wird deshalb für diesen Zweck zurückgeleitet.
Jedoch ist folgendes zu bemerken. Während bei der Oxydationsstufe aus den Eisensulfiden
Schwefelsäure entsteht, tritt infolge Entweichens von Dampf ein Wasserverlust ein.
Dieses muß ersetzt werden. Deshalb wird überschüssige Mutterlauge, die nicht für
die Austauschoperation gebraucht wird, zu dem Oxydationstank wieder zurückgeleitet.
Ein überschuß an Ferrisulfat hat keine besondere Wirkung auf die allgemeine Kapazität.
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Die aus dem Separator gewonnenen Kristalle werden gelöst. Hierbei
ist zu bemerken, daß die Lösung, die den Oxydationstank verläßt, eine verhältnismäßig
hohe Temperatur und einen hohen Gehalt an Kupfersulfat besitzt, so daß sie schnell
übersättigt ist. Deshalb muß sie meist verdünnt werden, um ein Auskristallisieren
in den folgenden Apparaturen zu vermeiden, ehe die Temperatur bis zum Siedepunkt
bei Atmosphärendruck gesunken ist. Dieses Wasser wird gewöhnlich beim Herausleiten
des Gemenges aus dem Oxydationstank zugefügt, um ein Erstarren im Reduzierventil
zu verhüten. Es kann direkt dem Tank zugefügt werden. Dort besteht ein ausreichender
Löslichkeitsunterschied
zwischen dem Siedepunkt bei Atmosphärendruck
und Temperaturen, die schnell im Kühler erhalten werden, so daß eine ausreichende
Kristallabscheidung gewährleistet wird.
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Darauf werden die aus dem Separator erhaltenen Kupfersulfatkristalle
gelöst und die Lösung zwecks Gewinnung des Kupfers einem Reduktionstank zugeleitet.
In diesem Tank wird die Lösung mit Kupfermetall behandelt und mit einem reduzierenden
Gas gesättigt. Dadurch werden so gut wie alle Kupferionen von der Cupriform in die
Cuproform übergeführt.
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Gewöhnlich wird metallisches Kupfer bei :dieser Umsetzung verwendet.
Es kann :Kupfer von niedrigem Gehalt, z. B. Zementkupfer oder ähnliches sein, oder
es kann Abfallkupfer sein, das vorher für andere Zwecke verwendet wurde. Da jedoch
letzten Endes kein Verlust an Metall eintritt, ist es .durchaus möglich, das erzeugte
Kupfer auf Grund der Wirtschaftlichkeit des vorliegenden Verfahrens zu verwenden.
Bei der normalen Durchführung wird in dieser Art verfahren.
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Das durch die Reduktion entstandene Gemenge wird filtriert. Lediglich
das Filtrat wird der nächsten Operation zugeleitet. Der Rückstand oder Preßkuchen
kann beträchtliche Mengen nicht umgesetzten Metalls enthalten. Falls dies zutrifft,
kann alles oder Teile davon dem Reduktionstank wieder zugeleitet werden. Dies ist
als eine Möglichkeit in Fig. i gezeigt: Gewöhnlich wird die Haupt--masse dieses
Preßkuchens als zusätzliches Ausgangsmaterial demAustauschtankwieder zugeleitet.
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Während der Reduktion .der Cupriform des Kupfers zur Cuproform wird
Kohlenmonoxyd durch -die Lösung so lange geleitet, bis die Lösung mit dem Gas vollständig
gesättigt ist. Um seine Absorption zu ermöglichen, sollte die Temperatur so niedrig
wie möglich gehalten werden. Wie aus dem Flußbild zu ersehen ist, stellt die Erzielung
derartiger Temperaturen. keine Schwierigkeit dar.
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Die mit dem reduzierenden Gas gesättigte Lösung wird dann zu dem kontinuierlichen
Autoklav geleitet, in dem sie zwecks Fällung eines Teils des Kupfermetalls behandelt
wird. Am besten läßt man das reduzierende Gas bei etwa 7 bis io at und im Überschuß
in dem Autoklav einwirken und führt die Umsetzung bei etwa :2oo bis 2P7'5°' C durch.
Etwas höhere Temperaturen und Drücke können je nach Erfordernis angewendet werden.
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An dieser Stelle können auch Änderungen an dem üblichen Verlauf vorgenommen
werden. Wir wollen jetzt das den Oxydationstank verlassende Material betrachten.
Bei der Behandlung des Ausgangsmaterials ist derGehalt anGangart.gering. Wenn dies
zutrifft, kann das Filtrieren umgangen werden, da das Filter, das :der Reduktion
folgt, diese entfernt.
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In derartigen Fällen sollte der Betrag an metallischem Kupfer, das
die Reduktionsstufe verläßt, niedrig gehalten werden, und wenn sich keine wesentlichen
Mengen Kupfer darin befinden, !kann es weggetan werden und braucht nicht der Austauschoperation
wieder zugeleitet werden. Die Lösung, die den Oxydationstank, verläßt, -@vird in
diesem Fall direkt dem Kühler zugeleitet.
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Bei der .Behandlung einiger Stoffe kann bei sorgfältigem Arbeiten
eine verhältnismäßig reine Kupfersulfatlösung aus dem Oxydationstank gewonnen werden.
In diesem Fäll stehen zwei Möglichkeiten offen. Erstens kann die Lösung aus dem
Oxydationstank .direkt der Reduktion zugeleitet werden. Das erforderliche Kuhlen
kann entweder durch Verdünnen im Oxydationstank beim Reduzierventil oder durch Zufügen
von genügend Wasser zum Reduktionstank bewerkstelligt werden. Der zweite Weg besteht
darin, die Lösung durch den Kühler zu leiten und das entstandene Gemenge dem Lösetank
zuzuführen, in welchen zur vollständigen Lösung der Kupfersalze genügend Wasser
zugefügt wird. Bei dieser Gelegenheit kann die Lösung dekantiert werden, wobei geringe
Mengen Gangart imTank zurückbleiben"die beseitigtwerden können.
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Im Hauptverfahren wird nunmehr :die filtrierte, gesättigte und reduzierte
Kupferlösung in denAutoklav geleitet. Wie oben bemerkt, können einzelne Operationen
in diesem Verfahren sehr von Bedeutung sein, je nach der Art, wie sie ausgeführt
werden. Die vorteilhaftesten Temperaturen und Drücke wurden oben festgelegt. Die
genauen Bedingungen, innerhalb dieser Grenzen hängen von der Behandlungszeit ab.
Diese drei Faktoren werden so ausbalanciert, daß nur ein Teil des verfügbaren Kupfers
ausfällt. Dies ist aus verschiedenen Gründen von Bedeutung.
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Wie oben bemerkt wurde, muß das erhaltene Kupfer einen Kupfergehalt
von ,99,9% oder höher aufweisen. Es ist ein besonderer Vorteil dieser Erfindung,
daß es durchaus möglich ist, das Kupferpulver in einer Reinheit von 99,94 bis g.9;99
0/0 kontinuierlich zu erzeugen.
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Um dies zu erzielen, ist es erforderlich, lediglich einen Teil des
vorhandenen Kupfers im Autoklav auszufällen. Der erforderliche Reinheitsgrad wird
nur erhalten, wenn das Kupfer unter bestimmten Bedingungen gefällt wird. Mit dem
Fällen muß aufgehört werden, wenn der Niederschlag einen geringeren Reinheitsgrad
aufweist. Die Erfahrung hat gelehrt, daß die günstigste Arbeitsweise gewöhnlich
im Fällen von 6o bis 700/0 :des theoretisch vorhandenen Kupfers aus der Lösung,
die in den Autoklav kommt, besteht. Natürlich kann auch eine geringere Menge gefällt
werden; es ist jedoch nicht sehr wirtschaftlich, wenn man so verfährt. In einzelnen
Fällen kann man über 7:o% hinausgehen.
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Die zurückbleibende Lösung, .die nicht ausgefälltes:Kupfer enthält,
wird dem Kreislauf wieder zugeführt. Gewöhnlich wird sie der Austauschoperation
zugeleitet. Dies ist, wie oben bemerkt wurde, eine neue Arbeitsweise dieser Erfindung.
Der Umfang des Austausches wird in gewissem Maß durch den Eisensulfidgehalt im Zufuhrmaterial
bestimmt.
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Die meisten Erzkonzentrate, die eine Behandlung durch dieses Verfahren
erfordern, enthalten mehr als genug Eisen, um das Kupfer, das dem Austausch
wieder
zugeführt wird, auszunutzen. Sofern der Eisengehalt niedrig ist, wird die Menge
des Zufuhrmaterials einfach heraufgesetzt. Wenn der Eisengehalt so niedrig ist,
daß dies die Apparatur überlasten würde, so erfordert ein derartiges Erz keine Behandlung
nach der vorliegenden Erfindung. Solche Erze kommen vor, werden aber immer seltener.
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Einige Erze enthalten Eisen in einem solchen Überschuß, daß sie ohne
die Austauschoperation dieser Erfindung behandelt werden können, aber nicht genügend,
daß bei den erwünschten Rohstoffmengen alles Kupfer gebraucht wird, das nicht in
dem Autoklav ausgefällt werden soll. Für diesen Zweck ist eine besondere Stromlinie
in der Zeichnung aufgezeigt. Die überschüssige Kupferlösung wird in diesem Fall
direkt zum Oxydationstank zurückgeleitet.
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Aus dem vorstehenden ist zu ersehen, daß die Austauschoperation in
ihren Möglichkeiten sehr vielseitig ist. In dem allgemeinen Verfahren der Fig. i
kann sie jedes Erzkonzentrat, das gemischte Sulfide von Eisen und Kupfer enthält,
und ebenso eventuell vorhandene oxydische Kupfermineralien behandeln. Das Verhältnis
Eisen zu Kupfer im Ausgangsmaterial, das nach dem Verfahren der Fig. i behandelt
werden kann, liegt zwischen einem Verhältnis, das zu hoch ist, um ohne Austauschoperation
behandelt werden zu können, und einem Verhältnis Eisen zu Kupfer, das etwas höher
als erforderlich ist, um alles Kupfer in der Lösung, die aus dem Autoklav zurückgeleitet
werden soll, zu fällen. Dies, umfaßt einen ziemlich weiten Bereich.
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Es muß bemerkt werden, daß die endgültige Erzeugung von reinem Kupferpulver
nicht nur die teilweise Fällung von Kupfer betrifft, sondern besonderseine gewisse
Menge Kupfer für die Reduktion verwendet. Da hierdurch andere Verfahren, die eine
Kupferionenlösung zur Rückleitung erzeugen, ersetzt werden können, ist diese Art
der Behandlung sehr zu empfehlen. Wenn auch nur ein Teil des vorhandenen Kupfers
im Autoklav gefällt wird, besitzt das allgemeine Verfahren,eine fast iooo/oige Wirksamkeit.
Die wieder in den Kreislauf geführten Kupferionen stellen eine kontinuierlich zirkulierende
Menge dar. Das gefällte Kupfer über die bei der Reduktion zugefügte Kupfermenge
entspricht fast einer iooo/oigen Wiedergewinnung des zugeführten Kupfers.
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Es ist leicht möglich, durch eine Abänderung des Flußbildes von Fig.
i das Verfahren auf eine Behandlung von Erzen abzustellen, die einen wesentlich
höheren Eisengehalt besitzen. Eine derartige Verfahrensweise ist kurz in Big. 2,
dargestellt. Das in Fig. 2 gezeigte Verfahren unterscheidet sich wesentlich von
dem der Fig, i, und zwar durch eine vorhergehende Oxydation.
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Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird das Konzentrat nicht direkt dem Austausch
wie in Fig. i zugeleitet. Besser wird ein Teil des Zuftihrmaterials vorher einem
Oxydationstank zugeleitet. In diesem Tank wirddie gleicheArbeitsweisewie indemOxydationstank
bei dem Verfahren von F'ig. i ausgeführt. Das oxydierte, aus diesem Tank erhaltene
Gemenge wird durch ein geeignetes Vorfilter, am besten von kontinuierlicher Art,
geleitet; der Preßkuchen aus diesem Filter wird verworfen. Das Filtrat von diesem
Vorfilter,, das i Mol gelösten Kupfers pro Mol Kupfer im Zufuhrmaterial für die
Voroxydation enthält, wird dazu verwendet, zusätzliche Mengen von Ausgangsmaterial
im Austauschtank zu behandeln. DieAustauschoperation ist die gleiche wie in Fig.
ii. Als Ergebnis wird ein Gemenge erhalten, das das Kupfersulfid des Konzentrats
für den Austausch enthält plus Kupfersulfid in Mengen, die dem Kupfer in dem Vorfiltrat
und der zurückgeleiteten Autoklavflüssigkeit entsprechen.
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Nach der Filtration besitzt der Preßkuchen einen Eisengehalt, der
infolge des löslichen Ferrosulfats, das dem in Lösung befindlichen Kupfer äquivalent
ist und in der Voroxydation zu Ferrisulfat umgewandelt wird, geringer als der Gehalt
im Zufuhrmaterial ist. Somit ist das Verhältnis Kupfer zu Eisen beim Oxydationstank
im Vergleich zum Zufuhrkonzentrat sehr hoch. Das Filtrat, das Ferrosulfat und andere
gemischte Ionen enthält, wird wie bei Fig. i einer weiteren Behandlung zugeleitet.
Der Oxydationstank, in den der Kupfersulfidpreßkuchen eingefüllt wird, entspricht
genau dem Oxydationstank von Fig. r. Er wird unter den gleichen Bedingungen verarbeitet,
und es wird auf gleiche Weise eine Sulfatlösung hergestellt. Um die Gleichartigkeit
in demVorgang zuveranschaulichen, wird in Fig. 2 der Beginn der Behandlung dieses
oxydierten Gemenges gezeigt. Es wird filtriert, damit die Gangart entfernt, das
Filtrat gekühlt und dem Kupferseparator zugeleitet. Die Mutterlauge davon wird dem
Kreislauf wieder zugeführt. Da in diesem Flußbild zwei Oxydationsreaktionen ausgeführt
werden, wird die Mutterlauge den beiden Tanks je nach Erfordernis zugeleitet. Zunächst
wird der Hauptoxydationstarik aufgefüllt und der Überschuß für den Voroxydationstank
verwendet. Das Kupfersulfat aus dem Separator wird darauf gelöst und die Behandlung
wie in F'ig. i angegeben fortgesetzt.
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Es ist anzunehmen, daß die Arbeitsweise dieses Verfahrens aus der
obigen Beschreibung klar hervorgeht. Sie besteht, kurz zusammengefaßt, aus einer
Kombination von Stufen. Ein gemischtes Kupfererz wird mit Kupferionen in .einer
Lösung und mit einer schwefelsauren Ferrisulfatlösung behandelt, die durch Austausch
ein angereichertes Kupfersulfidgemenge erzeugt und den Eisensulfidgehalt herabsetzt.
Der angereicherte Kupfersulfidpreßkuchen mit etwas Eisensulfid wird in Gegenwart
von Schwefelsäure oxydiert. Falls erforderlich, können diese Verfahrensstufen wie
in Fig. @z wiederholt werden. In jedem Fall wird die entstandene Lösung zur Gewinnung
von Kupfersulfat behandelt. Eine Lösung desselben wird der Reinigung durch Kristallisation
und Umlösung am besten zu Cuproionen reduziert, so,daß etwa 6o bis,@o °/o des Kupfergehaltes
als Pulver ausfallen, das dem elektrolytischen Standard entspricht. Das. restliche
gelöste Kupfer wird zusammen mit der Kupfersulfatmutterlange
dem
Austauschtank wieder zugeleitet, wo es zur Behandlung von frischem Material verwendet
wird.