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Verfahren zur Raffination von Rohkupfer oder Kupferabfällen.
Das im Konverter oder mittels anderer Verfahren gewonnene Rohkupfer, insbesondere das durch Aufschmelzen von unreinen Kupferabfällen erhaltene, enthält im allgemeinen zahlreiche Verunreinigungen, insbesondere Schwefel, Phosphor, Eisen, Mangan, Nickel, Kobalt, Blei, Zinn, Antimon, Arsen und Wismut ; alle diese Verunreinigungen müssen wenigstens dem Hauptanteil nach entfernt werden, ob nun das Kupfer nachher direkt verwendet wird oder auch, wenn es nachher einer Elektroraffination unterworfen wird, da die Ausbeute und die Kosten des elektrolytisehen Verfahrens wesentlich davon abhängen, wie gross die Menge der zu entfernenden Verunreinigungen noch ist.
Man wendet zu diesem Zweck im allgemeinen eine oxydierende Raffination an, die man in grossen Öfen vornimmt, in welchen man die verschiedenen Elemente mittels langwieriger Oxydationsverfahren zu entfernen trachtet, die einerseits kostspielig sind und anderseits die Zufuhr von äusserer Wärme erfordern.
Es ist ferner schwierig, eine gründliche Entfernung sämtlicher Elemente zu bewerkstelligen, da bei jedem einzelnen die Entfernung von der Zusammensetzung der Schlacke abhängt, die man zu diesem
Zweck in den Raffinationsöfen bereitet ; so wird z. B. das Eisen leichter durch saure Schlacken entfernt, dagegen Phosphor und Arsen besser durch basische Schlacken. Nun ist es aber nicht ohne weiteres möglich, die Zusammensetzung der Schlacken beliebig zu wählen, da sie durch die Natur der Ofenausfütterung bestimmt ist ; diese Ausfütterung ist meist kieselsäurereieh, manches Mal, in gewissen modernen Öfen jedoch basisch. Es zeigt sich also, dass je nach der Natur der Auffütterung die Entfernung der verschiedenen Stoffe leichter oder weniger leicht vonstatten geht.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, Kupfer dadurch zu raffinieren, dass man es durch mehrere
Schichten von Schlacke treten lässt, um das Kupfer mit möglichst grossen Flächen in Berührung zu bringen.
Dieses Verfahren, dessen Hauptzweck darin besteht, die Dauer der Berührung zwischen Kupfer und
Schlacke zu erhöhen, gestattet jedoch nicht die Durchführung der Raffination auf rasche und regelmässige Weise.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein besonders einfaches, wirtschaftliches und anpassungsfähiges Verfahren, um aus Rohkupfer die verschiedenen Verunreinigungen zu entfernen ; das Verfahren erfordert auch nicht die Zufuhr von äusserer Wärme. Es besteht im wesentlichen darin, dass man auf das Kupfer eine vorher geschmolzene Schlacke besonders intensiv einwirken lässt, indem man durch rasche und energische gemeinsame Durehwirbelung von Schlacke und Metall eine Emulsionierung herbeiführt ; die Zusammensetzung der Schlacke ist derart, dass die im Kupfer enthaltenen Verunreinigungen in Verbindungen übergeführt werden, die im Kupfer unlöslich sind bzw. in der geschmolzenen Schlacke löslicher sind als im Metall. Hierauf trennt man, beispielsweise durch Dekantieren, die an Verunreinigungen angereicherte Schlacke vom gereinigten Kupfer.
Die Raffinationsschlaeke enthält zu dem angedeuteten Zweck eine Kupferverbindung, in der Regel Oxyd oder Silikat ; es kann aber auch ein anderes beliebiges Kupfersalz, wie Chlorid, Sulfid usw. oder ein Gemisch dieser Salze verwendet werden. Man kann gegebenenfalls der Schlacke geröstete Erze hinzufügen, denen man Flussmittel zusetzt, wie z. B. Kalk, Flussspat, Alkalisalze u. dgl., so dass die Schlacke sehr diinnflüssig wird.
Dank der oben erwähnten innigen Durchmischung von Metall und Schlacke vereinigen sich die im Kupfer enthaltenen Verunreinigungen, die eine grössere Affinität zu dem mit dem Kupfer in der
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Schlacke verbundenen Sauerstoff bzw. Säurerest als Kupfer selbst besitzen, augenblicklich zum grösseren
Teil mit diesem Sauerstoff bzw. Säurerest und lassen sich unter Wiedergewinnung des Kupfers im Metall mit der Schlacke entfernen.
Wenn im besonderen Fall das Kupfer in der Schlacke als Oxyd zugegen ist, so gelingt es, Eisen, Mangan, Nickel, Kobalt, Zink und Blei zu entfernen, insbesondere wenn die Schlacke sauer ist, vor allem aus Kieselsäure besteht. Mit basischer Schlacke entfernt man in erster Linie Schwefel, Phosphor, Zinn, Antimon und Arsen.
Mit andern in der Schlacke vorhandenen Kupfersalzen kann man erzielen, dass bestimmte andere Elemente in gewünschter Menge entfernt werden, je nach der Affinität, welche das Kupfer bzw. das zu entfernende Element für das Anion des Salzes besitzen.
Da das Verfahren von ausserordentlich kurzer Dauer ist, hat die Schlacke keine Zeit, die Wände des Behälters, in welchem der Vorgang stattfindet, merklich anzugreifen, wodurch es ermöglicht wird, die Art der Schlacke zu verändern und, wenn es notwendig ist, nacheinander auf das selbe Metall mehrere verschiedene Schlacken einwirken zu lassen, um zu einer wirksameren Entfernung der Gesamtheit der Verunreinigungen zu gelangen. Auf diese Weise kann man durch aufeinanderfolgendes Einwirkenlassen einer sauren und hierauf einer basischen Schlacke oder umgekehrt (wobei vor Anwendung der zweiten Schlacke die erste zu entfernen ist) Eisen, Mangan, Nickel, Kobalt, Zink und Blei durch die erste Schlacke. hierauf Schwefel, Phosphor, Zinn und Antimon durch die zweite Schlacke entfernen.
Der rasche Ablauf der Operation, derzufolge die intensive Durchmischung mit vorher aufgeschmolzener Schlacke möglich ist, gestattet es, sieh von dem Einfluss des Ofenfutters freizumachen und für die Schlacke chemische Verbindungen zu benutzen, welche den zu erzielenden Resultaten am besten angepasst sind, statt dass man wie bei den üblichen Verfahren, mit der Schlaekenzusammensetzung an die Ausfütterung des Ofens, in dem die Reaktion stattfindet, gebunden ist. Die Schlacken werden im allgemeinen in mit Wassermänteln versehenen im Betrieb eine Selbstausfütterung bildenden Öfen aufgeschmolzen.
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man die Kupferverbindungen enthaltende Schlacke in eine Giesspfanne und lässt hierauf in scharfen, breitem Strahl das Rohkupfer auf diese Schlacke herabfallen, so dass eine Emulgierung der Schlacke im Metall stattfindet.
Die auf diese Weise erhaltene heftige Durchmischung genügt, trotz ihrer ausserordentlich kurzen Dauer, von etwa einer Minute, dass die Entfernung des Grossteils der Verunreinigungen bewerkstelligt wird, u. zw. ohne jede Zufuhr von äusserer Wärme.
Es kann auch jede andere Art der Durchmischung stattfinden, z. B. mechanische Durchrührung.
Wichtig ist nur, dass zwischen dem zu reinigenden Kupfer und der vorher aufgeschmolzenen Schlacke eine innige Durchwirbelung stattfindet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Raffination von Rohkupfer oder Kupferabfällen, dadurch gekennzeichnet, dass das zu raffinierende Kupfer mit einer dünnflüssigen Schlacke, die Kupferverbindungen (Oxyd, Silikat, Sulfat, Chlorid od. dgl. ) beispielsweise in Form eines gerösteten Erzes, und gegebenenfalls ein Flussmittel enthält, so heftig durchwirbelt wird, dass die Schlacke in feine Tröpfchen zerlegt und im Kupfer feinverteilt wird und die in diesem enthaltenen Verunreinigungen mit Ausnahme von Sauerstoff innerhalb sehr kurzer Zeit als Verbindungen aufnimmt, worauf schliesslich vom raffinierten Metall abgetrennt werden kann.