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Verfahren zur Gewinnung von Kupfersulfat (CU S 04 . 5 H20) oder Kupfersulfatlösung
und Rückgewinnung der Edelmetalle aus einer Kupferlegierung mit über 10'/o Gehalt
an Edelmetallen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Kupfersulfat
(CUS04 # 5 H20) oder Kupfersulfatlösung und Rückgewinnung der Edelmetalle aus einer
Kupferlegierung mit über io °/p Gehalt an Edelmetallen, wie Silber, Gold, Platin
und anderen metallischen Beimengungen.
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Bei dem schon länger in Anwendung stehenden Verfahren zur Erzeugung
von Kupfersulfat werden vorzugsweise Rohkupfer und Altkupfer benutzt, die einen
geringen Prozentgehalt, allgemein 3 bis 6 °/o, an Verunreinigungen metallischer
Art besitzen. Die Oxydation des Kupfers erfolgt mit Luftsauerstoff, und um eine
größere Oberfläche des Kupfers bei der Oxydation zu erhalten, kommt das Kupfer in
Form von Granalien zur Verarbeitung.
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Nach diesem Verfahren war es bis jetzt nicht möglich, aus einer Kupferlegierung
mit einem höheren Gehalt als io % an Beimengungen der Edelmetalle und anderer
Metalle das Kupfer in Sulfat zu überführen und die Edelmetalle zurückzugewinnen.
Versuche mit anderen bekannten Oxydationsmitteln, wie Wasserstoffperoxyd (H202),
führten zu keinem befriedigenden Ergebnis. Zu starke Oxydationsmittel, wie Königswasser
und ähnliche, wirken lösend auf die Edelmetalle und machen eine Rückgewinnung unmöglich.
Es
wurde daraufhin auf Salpetersäure zurückgegriffen, die, obwohl als Oxydationsmittel
bekannt, für diesen Zweck bis j etzt noch nicht zur Anwendung kam.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, aus einer Kupferlegierung
mit über zo °/a Gehalt an Silber, Gold, Platin und anderen metallischen Beimengungen
das Kupfer in Sulfat zu überführen und aus den verbleibenden Rückständen die Edelmetalle
nach bekannten Verfahren zurückzugewinnen. Das gewonnene Kupfersulfat besitzt die
gleichen Eigenschaften wie das bei den üblichen Verfahren gewonnene Sulfat.
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Dies wird dadurch erreicht, daß als Oxydationsmittel Salpetersäure
verwendet wird, welche mit der erforderlichen Schwefelsäure irrbestimmten Mischungsverhältnis
steht. Die Auflösung und Überführung des Kupfers erfolgt mit dieser Mischsäure bei
einer bestimmten Temperatur. Die Edelmetalle verbleiben in den Rückständen und lassen
sich restlos zurückgewinnen.
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Die dabei auftretenden Reaktionen sind durch nachfolgend angeführte
Gleichungen gekennzeichnet: 2HN03=H20+2N0+30 (z) Cu + '/2 0 = CU O (2) Cu0 -E- H,S04
= CuSO4 + H20 (3) Das Mischungsverhältnis H2 S 04 zu H N 03 ist empirisch so eingestellt,
daß einer genügenden Oxydationskraft der Salpetersäure eine höhere Acidität der
Schwefelsäure gegenübersteht, welche die Bildung von Kupfernitrat (Cu (N 03)2) ausschließt.
Die anzuwendende H N 03 Konzentration richtet sich nach dem Edelmetallgehalt der
Legierung bzw. nach ihrer Löslichkeit und hält sich vorzugsweise zwischen 8 bis
15 %. Die stärkere Acidität der Schwefelsäure wird dabei durch eine 2- bis 2,5fach
höhere Konzentration gegenüber der Salpetersäure gewährleistet.
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Die beim Löseprozeß entstehenden Abgase, vor allen Dingen Stickstoffmonoxyd,
werden, wie bereits bekannt, durch Zugabe von Luftsauerstoff, welcher im Äquivalentverhältnis
steht, wieder zu Stickstoffdioxyd oxydiert, und durch das in der Mischsäure enthaltene
Wasser erfolgen die durch nachstehende Gleichungen gekennzeichneten Nebenreaktionen:
| 2 N O + 0, 2 NO, (4) |
| 4 N02 N201 + N203 (5) |
| N205 H20 -r 2 HN 03 (6) |
| N201 H20 -@ 2 H N O2 (7) |
| 3 HNO2 HNO3 + 2 NO + H20 (8) |
Die restlichen Abgase werden mittels mindestens 76°/oiger Schwefelsäure, die zur
Bildung des Kupfersulfates erforderlich ist, berieselt. Wie bereits bekannt, nimmt
Schwefelsäure geeigneter Konzentration Stickoxyde bis zu einem gewissen Grade auf.
Sie nimmt hier die noch in den Abgasen enthaltenen nitrosen Gase bis zur Sättigung
auf. Vor allen Dingen Stickstoffsesquioxyd (N203) und Stickstoffpentoxyd (N205).
Dadurch wird einmal der Salpetersäureverbrauch auf ein Minimum herabgesetzt und
zum anderen enthalten die Abgase kaum noch schädliche Bestandteile. Bei Anwendung
von Salpetersäure als oxydierendem Zusatz sei für die Durchführung des Verfahrens
folgendes Beispiel beschrieben und dargestellt.
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Die Buchstaben auf der schematischen Darstellung des Verfahrens bedeuten:
A Weg der Kupferlegierung in vorzugsweiser Form von Granalien, B Weg der Schwefelsäure,
C Weg der Salpetersäure, D Weg des Kupfersulfates, E Weg des Luftsauerstoffes, F
Weg der Abgase.
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In einem Löseturm x wird die Kupferlegierung, vorzugsweise in Form
von Granalien, eingebracht und mit einer verdünnten Mischsäure, bestehend aus Schwefelsäure,
Salpetersäure und Wasser, berieselt. Die Pumpe 3 hält die Mischsäure über die Vorlage
-2 im Kreislauf und Umlauf des Turmsystems zwecks Berieselung des Turminhaltes.
Die Salpetersäure dient als Oxydationsmittel und die Schwefelsäure zur Bildung des
Kupfersulfates nach den Gleichungen = bis 3.
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Wenn die umlaufende Mischsäure eine höhere Konzentration an Kupfersulfat
bei einer bestimmten Temperatur erreicht hat, läuft ein Teil der Lösung über nach.
dem nachgeschalteten Klärbehälter 4. Hier findet die Reinigung von mitgerissenen
Schlammteilchen statt. Nach erfolgter Reinigung gelangt die Kupfersulfatlösung zum
Kristallisationsgefäß 5. Die Kristallisation kann in Ruhe zur Bildung von großen
Kristallen oder in Bewegung zwecks Gewinnung feiner Kristalle nach bekannten Verfahren
erfolgen. In der nachgeschalteten Reinigungsanlage 6 werden die Kupfersulfatkristalle
gewaschen, gereinigt und so von anhaftenden Säureresten befreit. Das Kupfersulfat
ist jetzt praktisch rein und genügt den gestellten Anforderungen in jeder Weise.
Beimengungen von Edelmetallen oder anderen Verunreinigungen, die aus dem im Löseturm
verarbeiteten Material stammen, sind nicht oder in kaum meßbaren Spuren vorhanden,
die auf die Güte des erhaltenen Sulfates oder auf die Ausbeute an Edelmetallen keinen
Einfluß ausüben. Die Weiterverarbeitung der Rückstände zur Gewinnung der Edelmetalle
erfolgt nach bekannten Verfahren. Das erhaltene Kupfersulfat ist frei von Nitraten.
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Die übrige Salpetersäure verbleibt in der Hauptsache in der Mutterlauge
bei der Kristallisation und der Rest in der Waschlauge bei der anschließenden Reinigung
der Kristalle. Auf die Bildung und Farbe der Kristalle hat die als Oxydationsmittel
verwendete Salpetersäure keinen Einfluß.
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Die bei der Kristallisation anfallende Mutterlauge mit den verbleibenden
Resten an Schwefelsäure, Salpetersäure und nicht gelöstem Kupfersulfat sowie die
bei der Reinigung anfallende Waschlauge mit der gleichen aber schwächeren Zusammensetzung
als die Mutterlauge gelangen in den Ansatzbehälter 7. Hier wird der Mutter- und
Waschlauge so viel an frischer Salpetersäure zugesetzt, bis die erforderliche Konzentration
erreicht ist. Mit der Pumpe 8 wird diese Frischlauge laufend dem Turmsystem zugesetzt,
und zwar so viel, wie von dort an hochkonzentrierter Kupfersulf?,tlösung laufend
abgezogen wird.
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Die im Turmsystem entstehenden nitrosen Gase werden in diesem im Umlauf
und Kreislauf geführt, wobei eine Rückgewinnung von Salpetersäure nach
den
bereits genannten Reaktionen der Gleichungen 4 bis 8 erfolgt, unter gleichzeitiger
Einführung von Luftsauerstoff. .Die Restgase durchstreichen den Endturm g und werden
mit der für die Bildung des Sulfates erforderlichen Menge Schwefelsäure berieselt
und ausgewaschen. Hierbei nimmt die mindestens 76°/oige Schwefelsäure die in den
Abgasen enthaltenen nitrosen Gase auf. Die Schwefelsäure mit den nitrosen Gasen
wird in der benötigten Menge direkt dem Turmsystem zugeführt.
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Die Restgase gelangen so gereinigt in die Atmosphäre.
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Das ganze System arbeitet voll kontinuierlich unter Ausschluß von
Verlust an Metallen und Säuren. Das Kupfer wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
vollkommen in Sulfat übergeführt und die Edelmetalle restlos zurückgewonnen. Die
Anlage benötigt daher wenig Personal zur Bedienung.