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Verfahren zur Reinigung von Zinklösungen. Gegenstand der Erfindung
ist ein verbessertes Verfahren zur Vorbereitung von Zinklösungen, aus denen das
Zink elektrolytisch niedergeschlagen werden soll. Es handelt sich dabei insbesondere
darum, Zinksulfatlösungen, die durch Behandlung angereicherter Erze oder sonstiger
zinkhaltiger Stoffe mit Schwefelsäure gewonnen wurden, für die Elektrolyse zu reinigen.
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Die elektrolytische Abscheidung des -7inks wird durch bestimmte Verunreinigungen,
z. B. Kobalt, Antimon usw., gestört oder nachteilig beeinflußt ; die vorherige Entfernung
dieser Verunreinigungen ist daher von Wichtigkeit, namentlich da sich deren Gehalt
bei einem fortlaufenden Betrieb immer mehr steigert.
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So ist z. B. festgestellt, daß bei der wiederholten Behandlung der
Zinklösung bei fortlaufendem Betriebe eine Anreicherung der Lösung an nicht ohne
weiteres entfernbaren Verunreinigungen nach zoomaliger Behandlung der Lösung eintritt,
die ungefähr einer zoofachen Konzentration der ursprünglichen Lösung entspricht.
Kam also z. B. in der ursprünglichen Lösung auf eine Million Teile ein Teil Kobaltsalz,
so enthält die Lösung nach dem hundertsten Durchgang durch die Vorrichtung einen
Teil Kobaltsalz auf zehntausend Teile der Lösung.
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Das übliche Verfahren zur Reinigung der Zinksulfatlösung vor der Elektrolyse
besteht in der Ausfällung des Eisens durch Kalkstein und der Ausfällung von etwa
vorhandenem Silber, Arsen, Antimon, Kupfer oder Kadmium mittels Zinkstaubes. Dieses
Verfahren genügt aber nicht zur Entfernung von Kobalt, das gerade besonders nachteilig
bei der elektrolytischen Abscheidung des Zinks wirkt.
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Es ist nun gefrinden worden, daß sich eine vollständige Entfernung
der schädlich auf die Bildung des Zinkniederschlages wirkenden Verunreinigungen
dadurch erreichen läßt, daß' der Zinklösung vor und während ihrer Behandlung mit
Zinkstaub Arsen oder eine Arsenverbindung zugesetzt wird.
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Nach dem,Verfahren gemäß der Erfindung kann man so vorgehen, daß der
von Kobalt, Antimon usw. zu befreienden Zinklösung eine ausreichende Menge einer
löslichen Arsenverbindung zugesetzt wird; so kann die Lösung z. B. mit arseniger
Säure oder mit Natriumarseniat versetzt werden. An Stelle einer löslichen Arsenverbindung
kann man die Reinigung gegebenenfalls auch mit metallischem Arsen bewirken. Jedoch
sind die löslichen Verbindungen vorzuziehen, weil der Zinkstaub das Metall aus den
Lösungen in sehr fein verteiltem Zustande ausscheidet und dadurch die Reinigung
befördert.
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Für die beispielsweise anzuwendenden Mengenverhältnisse gilt folgendes
i. Eine Lösung, welche geringe Mengen von
Kobalt enthält, z. B.
ungefähr io mg im Liter, erfordert ungefähr ioo mg Arsenik pro Liter der zu reinigenden
Lösung.
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2. Eine Lösung, die beispielsweise 50 mg Kobalt im Liter enthält,
braucht etwa iSo mg Arsenik pro Liter der zu reinigenden Lösung.
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3. Lösungen mit einem Gehalt von ioo mg Kobalt im Liter benötigen
etwa 25o mg Arsenik pro Liter der zu reinigenden Lösung.
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q.. Lösungen mit einem Gehalt von mehr als ioo mg im Liter erfordern
für jedes weitere im Litender Lösung vorhandene Milligramm Kobalt einen weiteren
Zusatz von 1,5 mg Arsenik pro Liter zu der unter q. angegebenen Arenge.
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Bei der Ausführung des Verfahrens ist stets darauf Bedacht zu nehmen,
daß nach dem Behandeln der Lösung mit Kalkstein und vor dem Zusatz von Zinkstaub
noch Arsen in der erforderlichen Menge -in der Lösung vorhanden ist. Die Lösung
wird dann in der üblichen Weise mit Zinkstaub versetzt, wobei die vollständige Ausfällung
und Entfernung des Kobalts erfolgt. Die Fällung kann dadurch erleichtert werden,
daß bei erhöhter Temperatur, zweckmäßig bei ungefähr 6o' C, gearbeitet wird. Bei
der Reinigung wird auch das ursprünglich vorhandene Arsen mit ausgeschieden, so
daß es durchaus nicht nötig ist, daß die Abscheidung des Kobalts in Gegenwart des
zur Behandlung der Lösung benutzten Arsens bzw. der Arsenverbindungen erfolgt. Vielleicht
üben in diesem Falle ganz geringe Spuren von in der Lösung zurückbleibendem Arsen
bzw. Arsenverbindungen eine katalytische Wirkung bei der Behandlung der Lösung mit
Zinkpulver bzw. bei der durch dasselbe bewirkten Fällung des Kobalts aus.
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Besonders zweckmäßig kann man so verfahren, daß der Zusatz des Zinkstaubes
zu der mit Arsen oder mit der Arsenverbindung versetzten Zinksalzlösung absatzweise
erfolgt, und zwar trägt man zunächst nur so viel ein, wie zur Abscheidung von Arsen,
und - falls diese Metalle zugegen sind - von Kupfer und Kadmium erforderlich ist;
darauf folgt eine weitere Menge zum Ausfällen des Kobalts; schließlich erfolgt noch
ein weiterer Zusatz von Zinkstaub, um die Wiederauflösung des Kadmiums und der anderen
schädlichen Verunreinigungen zu verhindern. Der Zusatz der jedesmal zuzusetzenden
Menge des Zinkstaubes muß mindestens in den betreffenden Verunreinigungen äquivalenter
Menge, zweckmäßig jedoch im Überschuß, erfolgen; besonders wenn es sich um sehr
geringe Mengen der Verunreinigungen handelt. In jedem Falle sind die erforderlichen
Mengenverhältnisse analytisch festzustellen.
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Die erforderliche Zinkstaubmenge kann auch auf einmal zugegeben werden.
Doch bringt die stufenweise Zugabe des Zinkstaubes, besonders bei Anwendung höherer
Temperaturen, den Vorteil mit sich, daß ein übermäßiger Verbrauch von Zinkstaub
vermieden wird, da durch die genannte Maßnahme die Verluste verringert werden, die
bei Vorhandensein großer Mengen von Zinkstaub durch Reaktion desselben mit Wasser
bei 6o' C eintreten.
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Unter den angegebenen Bedingungen kann man in vielen Fällen bzw. gegenüber
vielen Verunreinigungen allein unter Verwendung von metallischem Arsen oder von
Arsenverbindungen ausgezeichnete Reinigungsresultate erzielen. Insbesondere ist
auch mit Arsen allein eine derart weitgehende Entfernung des Kobalts möglich, wie
sie -zur erfolgreichen Vorbereitung der Lösung für die Elektrolyse genügt.
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`rill man dagegen das Kobalt bzw. andere Verunreinigungen restlos
entfernen, so ist, wie festgestellt worden ist, die Anwesenheit einer Kupferverbindung
neben Arsen in der Lösung erforderlich. Ist Kupfer nicht von vornherein in genügender
Menge vorhanden, so wird zweckmäßig eine geringe Menge löslichen Kupfersalzes, z.
B. Kupfersulfat, der Lösung vor oder während der Fällung zugesetzt.
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Die Entfernung des Kobalts kann ferner dadurch begünstigt werden,
daß die Zinklösung vor und während der Ausfällung des Kobalts unter möglichster
Verhinderung von Luftzutritt gerührt wird. Auch wird die Reinigung durch die Anwesenheit
einer geringen Menge freier Säure in der Lösung bzw. durch schwaches Ansäuern der
Zinklösung vor Ausfällen des Kobalts erleichtert.
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Statt der Zinklösung eine lösliche Arsenverbindung zuzusetzen, kann
man auch so verfahren, daß dem Röstgut vor dem Auslaugen arsenhaltiges Röstgut oder
arsenhaltiges Hüttenmaterial zugegeben wird. Gegebenenfalls kann man auch den Erzen
vor dem Rösten andere arsenhaltige Erze zusetzen. Aus der durch Auslaugen der Erze
erhaltenen Zinklösung werden die Verunreinigungen alsdann in der oben beschriebenen
Weise zur Ausscheidung gebracht. Ausführungsbeispiel. Zur Reinigung einer Lösung,
die o,2 g Kupfer, o,2 g Kadmium und o,oig Kobalt im Liter enthielt, wurde eine Menge
arseniger Säure zugeführt, die einem Zusatz von o,o75 g Arsen auf ein Liter entsprach.
Die Lösung wurde dann schwach angesäuert, auf etwa 6o' C erwärmt und umgerührt,
wobei das Einrühren von Luft möglichst vermieden wurde. Hierauf wurde Zinkstaub
im Verhältnis von o,7 g auf ein Liter zugegeben und wieder 30 Minuten gerührt.
Dann wurden o,5 g Zinkstaub auf das Liter zugefügt und weiter etwa 3o Minuten gerührt.
Schließlich wurden noch o,2 g Z inkstaub auf ein Liter zugegeben und 30 Minuten
bis eine Stunde lang gerührt. Die, wie festgestellt
wurde, nun vollständig
gereinigte Lösung wurde filtriert und elektrolysiert.