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Verfahren zum Gewinnen von Metallen, wie Blei, Silber oder Quecksilber,
aus Erzen und anderen Rohstoffen, die Metallsulfide oder freies Metall enthalten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen von Metallen, wie Blei, Silber,
Quecksilber, deren Chloride in kaltem Wasser unlöslich oder schwer löslich sind,
aus Erzen oder anderen Rohstoffen, in denen die genannten Metalle als Sulfide oder
in metallischem Zustande enthalten sind, durch Auslaugen mit einer oxydierenden
Metallsalzlösung, deren negatives Radikal leicht lösliche Verbindungen eingeht mit
dem Metall oder den Metallen, welche man in Lösung bringen will.
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Ferrinitrat- und Ferriacetatlösungen haben sich als besonders gute
Auslaugungsmittel erwiesen.
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Mit Zuhilfenahme von Auslaugungsmitteln von obengenannter Art ist
es nicht nur möglich, die Auflösung des Gehaltes der Rohstoffe an Blei, Silber,
Quecksilber usw. (als Sulfid oder freies Metall) zu bewerkstelligen, sondern auch
eine auswählende Auflösung dieser Metalle auszuführen in der Art und Weise, daß
Metalle, deren Sulfide eine hohe Bildungswärme besitzen, ungelöst im Rückstand verbleiben.
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Ein besonders wichtiges Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Verarbeitung
von komplexen Zinkbleierzen. Behandelt man z. B. ein solches Erz mit kalter, verdünnter
Ferrinitratlösung, so erhält man praktisch das ganze Blei in Lösung, während nur
Spuren von Zink aufgelöst werden. Die Erfindung kann auch bei einer großen Anzahl
anderer Sulfidgemenge mit Vorteil benutzt werden.
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Ferrisalze sind schon zum Auslaugen von sulfidischen Bleierzen vorgeschlagen
worden,, und zwar Ferrichlorid. Dies hat den \Tachteil, daß man mit heiß konzentrierten
Eisenchloridlösungen arbeiten muß, da die
zu gewinnenden Metalle
schwer lösliche Chloride ergeben.
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Auch ist vorgeschlagen worden, gemischte sulfidische Blei- und Zinkerze,
und zwar nach dem Rösten, mit Essigsäure auszulaugen. Hierbei gehen beide Metalle
zugleich in Lösung, und die Auflösung des einen Metalls vor dem anderen kommt nicht
in Betracht.
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Diesen bekannten Verfahren gegenüber hat das vorliegende den Vorteil,
daß mit kalten Lösungen gearbeitet, also beträchtlich an Energie gespart werden
kann, und daß z. B. bei der Behandlung von Zinkbleierzen im wesentlichen nur das
Blei gelöst wird.
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Beispiel i Die zur Anwendung kommende Mischung von Zn S und Pb S war
in Form von komplexem Zinkbleierz mit einem Gehalt von 19,5 3 % Pb und 15,78'/,
Zn vorhanden. Das fein gemahlene Erz wurde unter Rührung mit einer kalten, verdünnten,
neutralen, wäßrigen Lösung mit a16 g krystallisiertem Ferrinitrat im Liter behandelt,
entsprechend 30 g Fe je Liter. Nach verhältnismäßig kurzer Zeit schlug die
Farbe der Lauge von braun in hellgrün um. Dieses war das äußere Kennzeichen dafür,
daß sämtliches Ferrieisen in der Lösung in Ferroeisen umgewandelt war. Eine quantitative
chemische Analyse zeigte, daß eine Menge Blei in Lösung gegangen war, die praktisch
folgender Reaktionsgleichung entsprach 'a Fe (N O3)3 -E- Pb S = Pb (N O3)#x 2 Fe
(N O3)2 -1- S. (i) Zu Beginn war Schwefel, solange die Lauge Ferrieisen enthielt,
kolloidal, fiel aber bei beendeter Reaktion (Farbenumschlag in grün) in gut filtrierbarem
Zustande aus. Von Zink waren nur Spuren in Lösung gegangen. Die Lösung wurde filtriert
und das Filtrat auf Blei verarbeitet.
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Beispiel Eine verdünnte Ferrinitratlösung wurde unter Anwendung des
Gegenstromprinzips durch mehrere Schichten von Komplexerz (von der in Beispiel i
angegebenen Art) im Kreislauf gehalten. Aus der Laugerei gelangte die Ferrinitratlösung
durch eine Filtrieranlage in einen Elektrolysierbottich mit Bleikathoden und Graphitanoden.
Man kann sowohl mit als auch ohne Diaphragtna arbeiten.
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In der Laugerei wurde die Lösung durch die Mitwirkung des Erzes vollständig
zu Ferronitrat reduziert und besaß somit beim Eintritt in die Zelle immer einen
konstanten Bleigehalt. Infolgedessen war Ferronitrat stets im Überschuß in der Zelle
zugegen. An der Anode wurde vom Ferronitrat eine kräftige Depolarisation bewerkstelligt.
Blei fiel in krystallinischem Zustand aus. Die Reaktion in der Zelle kann folgendermaßen
veranschaulicht werden: Elektrische Energie + Pb (N O3)2 -f- z Fe (N O3)2 = Pb +
z Fe (N O3)3. (i i) Die Voraussetzung hierfür ist, daß man für mäßige Stromdichten
und guten Laugenumlauf sorgt. Werden die Reaktionsgleichungen i und i i addiert,
so erhält man Elektrische Energie + Pb S = Pb + S. Das Erz, wird so lange der umlaufenden
Lösung ausgesetzt, bis es den erwünschten schwachen Gehalt an Blei oder praktisch
genommen, bis der Bleigehalt den Wert Null erreicht hat.
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Die zweckmäßige Wahl von Temperatur und Metallsalzkonzentration der
Lösung nebst der Verwendung eines geeigneten negativen Radikals (in diesem Falle
N 03) ermöglicht es, ein Metall mit kleinerer Bildungswärme als Metallsulfid
aus jeder beliebigen Mischung von anderen Metallsulfiden zu trennen. Ein großer
Vorteil besteht darin, daß die Laugerei ohne jegliche Wärmezufuhr arbeitet; die
Konzentration ist für die Stärke des Oxydationsmittels und somit auch für die Auslaugungsgeschwindigkeit
maßgebend.
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Weiter beruht ein wesentlicher Vorteil darauf, daß bei der Wahl eines
geeigneten negativen Radikals im Metallsalz dem Metalle, welches man zur Ausfällung
bringen will, die Möglichkeit gegeben wird, als selbständiges positives Metallion
und nicht als komplexes negatives Ion in Lösung zu gehen. In verdünnten Elektrolyten
ist dieses voll größter Bedeutung für die Aufrechterhaltung einer möglichst hohen
Metallionenkonzentration.
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Beispiel 3 Es wurde wie in Beispiel i gearbeitet, nur mit dem Unterschied,
daß anstatt des Ferrinitrats eine kalte Ferriacetatlösung angewandt wurde. In diesem
Falle ging Blei als Bleiacetat in Lösung. Nur Spuren von Zink wurden in der Lösung
nachgewiesen. Um eine Hydrolyse von Ferriacetat zu vermeiden; ist es empfehlenswert,
eine schwach essigsaure Lösung zu verwenden.
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In den vorhin erwähnten Beispielen arbeitet man mit kalten, schwach
sauren oder neutralen Lösungen.
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Zur Vermeidung der Hydrolyse kann es wünschenswert sein, mit schwach
sauren Lösungen zu arbeiten, aber die saure Reaktion muß dann durch Zufügen kleiner
Mengen einer schwachen Säure bewerkstelligt werden.
Von großer Bedeutung
ist es auch, daß man bei niedriger Temperatur und mit kleinem Salzgehalt arbeitet,
denn dadurch wird die Auflösung von Metallsulfiden mit höherer Bildungswärme vermieden
(Beispiel z, a, und 3).
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Die vorhergehende Beschreibung setzt voraus, daß die beschriebenen
Lösungen für das auswählende Auslaugen von Mischungen mehrerer Metallsulfide benutzt
werden.
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Die Erfindung umfaßt aber auch die Anwendung der Lösungen für solche
Rohstoffe, die nur ein Metall als Sulfid (oder als freies Metall) enthalten.
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Beispiel q.
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Ein Quecksilbererz, das neben Quecksilbersulfid auch metallisches
Quecksilber enthält, wird mit einer Ferrinitratlösung ausgelaugt. Bei dieser Behandlung
wird sowohl das metallische Quecksilber als auch der Quecksilbergehalt des Sulfids
vollständig gelöst.
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Beispiel s Ein norwegisches, gediegenes Silber enthaltendes Erz' wird
wie in Beispiel 4 beschrieben behandelt. Silber wird vollständig gelöst. Es wird
aus der Lösung elektrolytisch gefällt. Die entstehende Lösung wird behandelt wie
in Beispiel a beschrieben.