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Zink- und Chlorgewmnungsverfahren Man hat schon Zink und Chlor aus
den Laugen chlorierend gerösteter, zinksulfidhaltiger Stoffe gewonnen, indem man
die Laugen nach einer Hochreinigung der Elektrolyse mit Diaphragmen unterwarf. Dieses
Verfahren hat sich in der Technik nicht durchsetzen können, im wesentlichen aus
folgenden Gründen: Durch den starken negativen Charakterdes Zinks werden zahlreiche
Störungen der Elektrolyse insbesondere dann verursacht, wenn die Laugen verunreinigt
sind. Besonders stark ist solchen ausbeutemindernden Störungen die Chloridelektrolyse
ausgesetzt. In diesem Falle wirken sich besonders Eisren und gelöstes Chlor auf
die Stromausbeute geradezu katastrophal aus. Man hat durch Verwendung von Diaphrab-nen
versucht, diesen Störungen nahm dabei: aber die mit den Diaphragmen verbundenen
Nachteile in Kauf. Es wurde nun überraschenderweise :gefunden, daß man auf die Hochreinigumg
-der Laugen und die Verwendung von Dna.-phragmen verzichten kann, wenn man die Elektrolyse
mit Quecksilber als Kathodenmaterial idu:rchführt. Erfindungsgemäß werden daher
Zink und Chlor aus den Laugen chlorierend gerösteter, zinks'ulfidhaltiger Stoffle
dadurch gewonnen daß man die Laugen der üblichen Reinigung unterwirft, die erhaltene
Zinkalkali.chloridlauge unter Verwendung von Quecksilber als Kathodenmaterial elektrolysiert,
das entwickelte Chlor als Gas abführt und das Zink aus dem abgeschiedenen Amalgam
,abtrennt.
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Als zinksulfithaltige Stoffe kann man die billigen, in der Technik
,anfallenden zinkhaltigen Kiesabbr äude verwenden. Man kann aber auch Zinkblenden
benutzen; vorteilhaft mischt man sie mit Kiesabbränden bzw. zinkarmen
Ausgangsmaterialien,
da der Aufschluß unter diesen Bedingungen vollständiger ist und sich störungsloser
vollzieht. Dieses Verfahren eröffnet auch die Möglichkeit der Aufarbeitung von komplexen
Zinkerzen, beispielsweise komplexen Bleizinkerzen, ld ley: meist vergesellschaftet
mit Kiesen angetroffen werden. Der Röstprozeß kann in bekannter Weise durchgeführt
werden. Für den Grad der Reinheit der Laugen ist ausschlaggebend die geforderte
Reinheit des bei der Elektrolyse anfallenden Zinks, nicht die Rücksichtnahme auf
die Stromausbeuten; da kleine Verunreinigungen diese, kaum verschlechtern, im Gegensatz
zum Arbeiten mit starren Kathoden. Beispielsweise wird bei der Elektrolyseeiner
Lauge mit etwa 20 mg Fe, 2o mg Co und i o mg Ni auf i oo g Zn, die nach den bisherigen
Verfahren unmöglich verarbeitet werden konnten, durch Anwendung der Quecksilherkathode
bei fast theoretischer Stromausbeute ein Zink von immer noch 99,98% gewonnen. Für
die Reinigung reicht es beispielsweise aus, in folgender Weise zu verfahren: Man
scheidet zunächst durch Zementation mit Eisen Kupfer und die Edelmetalle aus den
Laugen ab, kühlt zur Ab-scheidung des Natriumsulfats aus und fällt Eisem, Kobalt,
Mangan, Arsen, Antimon usw.,durch Kalk bei gleichzeitiger Oxydation mit Chlor bei
einem PH unter 6. Nach dieser Reinigung erhält man Zinkchloridlaugen, die Alkalchlorid,
aber auch Magnesium- und Calcumchlorid enthalten; sie sind für die Elektrolyse direkt
geeignet. Die Amalgarnelektrolyse kann in den in der Technik üblichem Apparaturen
durchgeführt werden. Man kann dabei bei Zimmertemperatur und bei hohen Temperaturen
arbeiten. Diabei wird vorteilhaft in der Weise verfahren, daß das gewonnene Amalgam
gut fließfähig bleibt. Dias Quecksilber führt man zweckmäßig im Gleichstrom mit
der Lauge durch die Zelle. Das Zinkamalgam .kann elektrolytisch und thermisch aufgearbeitet
werden; vorteilhaft wird es dann stufenweise zersetzt. Die Zersetzung kann im Vakuum
erfolgen. Die verwandten Apparaturen können kontinuierlich und diskontinuierlich
arbeiten. Dias Quecksilber kann im Kreislauf in den Prozeß zurückgeführt werden.
Besondere Vorteile bringt das kontinuierliche Arbeiten bei der Aufarbeitung des
Amalgams. Während bei den bekannten Verfahren das Auswechseln der Kathoden und das
Abziehen der gewonnenen Zinkbleche einen vollkontinuierlichen Betrieb unmöglich
machen, lassen sich bei Verwendung von Quecksilber als Kathodenmaterial Amalgam
und Lauge in kontinuierlichem Strom durch die Zellen führen, ohne däß ein zeitweiliges
Stillsetzen der Zellen notwendig wird. Trennt man das Quecksilber durch Destillation,
so läßt sich auch dieser Teilprozeß und so das vorliegende Verfahren bis zum gießfähigen
',Zink kontixluierlich durchführen.
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' Beispiele i. Ein Kiesabbrand mit 57,1 o 0,'o Fe, 1, 99 %
Cu, 2,39% Zn, 240 9/t CO, 300 9/t Mn, 0,0q.% Sh, 3,450'0 S, o,ii% As, 1,4o%
Pb, 4,o5% Si02, 62,og/t Ag, i,o2g't Au wird nach Zumischung von i o % Kochsalz chlorierend
abgeröstet und gelaugt. Die Lauge wird mit Eisenschrott @entkupfert, und anschließend
daraxi wird auf o° C zur Entfernung der größten Menge Natriumsulfat ausgekühlt.
Der Restschwefel zusammen mit Fe, As, Sb, Mn, Co wird mit Kalk bei gleichzeitigem
Einleiten von Chlor bei einem PH von 5,5 gefällt. Nach der Filtration erhlä@lt man
:eine köehsalzreiche Zinkchloridlauge, die Magnesium- und Caldumchlorid in kleineren
Mengen enthält. Der Zinkgehalt beträgt 6o g/1. Diese Lauge wird elektrolysiert in
Zellen, die bei der Chloralkalielektrolyse Verwendung finden, bei einer Temperatur
von 70° C -und einer Stromdichte von 120o Amp/m2. Der Elektrolyt verläßt die Bäder
mit einem Gehalt von 2o g Zn/1. Dieses Zink wird mit Kalk gefällt und das erhaltene
Zinkhydrat an Stelle von Kalk bei der Reinigung der Lauge verwandt. Dias ,anfallende
Chlorgas wird in der üblichen Weise gereinijgt, getrocknet und verdichtet. Es wird
ein Amalgam von 4,50/0 Zn erhalten, aus welchem das Quecksilber durch Destillation
abgetrieben wird. Das verhaltene Zink wird schließlich in Gießformen ,abgelassen;
,es hat eine Reinheit von 99,95%-2. Dier Abbrand eines Meggener Kieses wird mit
kupferhaltigen Kiesabbränden im Verhältnis i : i vermischt; das Gemenge enthält
53,00% Fe, 0,55% Cu, 5,20% Zn, 2409/t Co, 7509/t Mn, 0,040.'o Sb, 0,14% As, o,53%
Pb, 8,3o% Si02, 3,95% S, 25,oog/t Ag, o, 8 z g/t Au: Es wird mit 12010 Kochsalz
vermischt und nach Beispiel i eine Zinklauge mit 65 g/1 Zxierhalten, die bei 75°
C und einer Stromdichte von- 80o Amp./m2 gegen Amalgamkathoden elektrolysiert wird.
Es wird ein Amalgam mit 5% Zn erhalten. Die weitere Verarbeitung erfolgt in der
oben angegebenen Weise.
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3. Ein Allflotationskonzentrat eines Zinkbleierzes wird mit der 24fachen
Menge eines Kiesabbrandes vermischt; das Gemenge @enthält dann 57;90% Fe, 0,84%
Cu; 3,57% Zn, 20o g/t Co, i 5 g/t Ni, 2o g/t Cd, 30o g/t Mn, 0,04% Sb:; 0,o9% As,
2,180'o Pb, 4,95% Si02, 3,z0% S, 49,og/t Ag, i,26g/t Au. Es wird mit 120/0 Kochsalz
vermischt und in
der im Beispiel i angegebenen Weise eine Zinklauge
gewonnen, welche noch einer Nachzementation mit Zinkstaub unterworfen wird. Der
Zinkgehalt der Lauge beträgt dann 65 g/1; sie wird bei 6o°` C und mit iooo Amp./m2
Stromdichte elektrolysiert uiid ein 3, 5 o/oig es Amalgamgewonnen. Die Aufarbeitung
der Elektrolysenprodukte erfolgt in der in Beispiel i geschilderten Weise. Das schließlich
erhaltene Zink hat eine Reinheit von 99995%.