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Verfahren zur Gewinnung von Metallen aus arsenhaltigen Rückständen
I)ci der \"erhüttung von Erzen fallen bei einer Iteilw voll Prozessen Rückstände,
insbesondere Flugstäube an, die je nach der Art des Erzes neben Arsen noch Blei,
Zink und Kadmium einzeln oder zu piehreren enthalten. Das Arsen liegt dabei insbeson(lere
in Flugstäuben überwiegend in fünfwertiger Form vor, da die Oxydation des dreiwertigen
Arsens in Gegenwart von Blei oder Zink beim Röstprozeß stark gefördert wird. Die
Verarbeitung solcher Rückstände zur Gewinnung der darin enthaltenen -Metalle in
Form technisch verwertbarer Metallverbindungen genügender Reinheit macht infolge
der Anwesenheit von Arsen beträchtliche Schivieri.gkeiten. Es .hat sich dabei gezeigt,
daß im allgemeinen 1 Teil Arsen beispielsweise 3 Teile Blei in, unlöslicher Form
zurückhält, so daß ganz erhebliche Bleiverluste eintreten. 1Glan ist daher zur Abtrennung
des Arsens im allgemeinen: so vorgegangen, d.aß das Arsen zunächst durch Reduktion
in den dreiwertigen Zustand übergeführt wurde. Zu diesem Zweck wird nach einem bekanntenVerfahren
der aufzuarl)citende Flugstaub nach Mischen mit Ammonsulfat als Reduktionsmittel
unter Zusatz von Schwefelsäure in einem Muffelofen geglüht. Dabei wird Arsen als
Arsentrioxyd verflüchtigt und in nachgeschalteten Staubkammern abgeschieden.
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Nach einem anderen Vorschlag werden arsenhaltige Flugstäube mit heißer
konzentrierter Schwefelsäure unter Zugabe von Kohle als Reduktionsmittel umgesetzt
und .das Arsen als Arsentrioxyd in der 'konzentrierten Schwefelsäure in Lösung gebracht.
Nach Abtrennung von den bleisulfatlialtigen Rückständen scheidet sich dasArsentrioxyd
beim
Abkühlen .aus der Schwefelsäure aus und kann durch Filtration oder ähnliche Maßnahmen
abgetrennt werden.
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Beide Verlahren sind umständlich in der Durchführung und ergeben ein
Arsentrioxyd'vonmangelnder Reinheit. Außerdem macht die Gewinnung des Arsens in
dreiwertiger Form in vielen Fällen die Rückoxydation in den fünfwertigen Zustand
erforderlich, um auf diesem Wege technisch verwertbare Arsenverbindungen zu gewinnen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von
Arsen, Blei und gegebenenfalls "Zink und/oder Kadmium aus diese Metalle enthaltenden
Rückständen, insbesondere Flugstäuben, das es ermöglicht, die Metalle in einfacher
und wirtschaftlicher Weise in Form technisch verwertbarer Verbindungen zu gewinnen,
ohne daß eine vorherige umständliche Reduktion und gegebenenfalls spätere Rückoxydation
des Arsens erforderlich ist. Das Verfahren der Erfindung besteht darin, claß die
Rückstände mit starken Al'kalihyd'roxydlaugen im Überschuß bei Temperaturen oberhalb
8o° behandelt werden. Dabei werden Arsen und Blei unter Ladungswechsel des Metallions
in Trinatriumarsenat und Dinatriumplumbit übergeführt und gehen vollständig in Lösung.
Enthalten die hückstände außer Arsen und Blei noch Zink, so kann man durch Anwendung
eines beträchtlichen Cberschusses an Natronlauge auch dieses mit Arsen und Blei
als Dinatriumzinkat in Lösung bringen. Legt man dagegen auf eine Trennung des Arsens
und Bleis vom. Zink Wert, so wird der l`berschuß der Natronlauge geringer gehalten,
so daß das Zink ungelöst bleibt. Bei Rückständen, die neben den genannten Metallen
auch noch Kadmium enthalten, bleibt dieses als arsenfreies Hydroxyd im Rückstand.
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In weiterer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Lösung
von den kadmium- und gegebenenfalls zinkhaltigen Rückständen durch Filtration oder
Zentrifugieren abgetrennt und aus der Lösung das Trinatriumarsenat in kristallisierter
Form durch Abkühlen abgeschieden. Das von Blei und Zink freie Natriumarsenat
wird sodann wiederum durch Filtration, Zentrifugieren oder ähnliche Maßnahmen aus
der Lösung entfernt, die nunmehr nur noch Natriumplumbit und gegebenenfalls Natriumzinkat
enthält. Die Aufarbeitung dieser alkalischen Lösung erfolgt dann in an sich bekannter
Weise, indem das Blei als Sulfat, Carbonat, Chlorid und Hydroxyd und das Zink als
Hydroxyd oder Carbonat abgeschieden und gewonnen wird. Es wurde gefunden, dafl#
es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt, die in den genannten Rückständen
enthaltenen Metalle ohne gegenseitige Verunreinigung in Form der entsprechenden
Verbindungen voneinander zu trennen.
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Als Alkalihydroxyd verwendet man in Ausführung der Erfindung zweckmäßig
Natronlauge technischer Qualität. Es hat sich gezeigt, daß die Aufarbeitung der
Rückstände bzw. Flugstäube besonders zweckmäßig unter Vermeidung zu großer Flüssigkeitsmengen
erfolgen kann, wenn eine mehr als 20%ige Natronlauge verwendet wird. Dabei ist es
erforderlich, mit einem erheblichen Überschuß an Natronlauge derart zu arheiten,
daß Mengen zur Anwendung gelangen, die die zur Überführung der Metalle in .die entsprechenden
Natriumsaf'ze stöchiometrisch errechneten um mindestens 5o % übersteigen. Zu besonders
vorteilhaften Ergebnissen hinsichtlich eines schnellen und glatten Verlaufs des
Aufarbeitungsprozesses gelangt man bei Anwendung eines Natronlatigenüberschussesvon
ioo% und mehr. Soll auch das Zink in Lösung gebracht werden, so beträgt der N atronlaugeüberschuß
zweckmäßig 200 % und mehr.
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Bei einer anderen Ausführungsforen der vorliegenden Erfindung kann
die Behandlung der aufzuarbeitenden Rückstände mit Natronlauge auch unter Druck,
etwa in einem Autoklaven, werden. Zweckmäßigerweise wird dabei die Konzentration
der Natronlauge so hoch gewählt, daß bei dein Gesamtprozeß möglichst geringe Flüssigkeitsmengen
anfallen. So kann man z. B. .15 %ige Natronlauge bei dieser Arbeitsweise mit Vorteil
verwenden hei einem Druck von 3o atü und 200° C.
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Nach den bisherigen Erkenntnissen mußten die Arsenate des Zinks und
Bleis, die in den gemäß dem Verfahren der Erfindung aufzuarbeitenden Rückständen
vorliegen, in sauren und alkalischen Lösungen im pn-Bereich zwischen 0,5
und 14 als praktisch unlöslich angesehen werden. Aus diesem Grunde war es nicht
vorauszusehen, daß bei der erfindungsgemäßen Behandlung der diese `'erbindungen
enthaltenden Rückstände mit starken Alkalihydroxydlaugen in der Hitze sowohl Blei
und Arsen wie gegebenenfalls auch Zink in Lösung gehen. Man hätte nach den bisherigen
Erfahrungen vielmehr annehmen müssen, daß die Aufarbeitung derartiger Rückstände
auf dem durch das Verfahren der Erfindung gewiesenen Wege mir zu einer unvollständigen
Abtrennung der einzelnen Metalle bei durchaus ungenügender Reinheit hätte führen
können. Es war .daher durchaus überraschend, daß sich bei der Einhaltung der erfindungsgemäßen
Arbeitsweise die in den Rückständen erhaltenen Metalle auf einfache wirtschaftliche
Weise in Form reiner technisch verwertbarer Verbindungen gewinnen lassen, wie das
nachfolgende Beispiel zeigt. Beispiel 1250 g eines Rückstandes mit 26,4 % Pb, 5.6
% As. 1,8 % Zn und o,6 % Cd werden -mit 2500 ccm technischer Natronlauge
(d =I,45) 2 Stunden bei 9o bis ioo° gerührt. Vom ungelösten Rückstand wird durch
Filtration abgetrennt. Beim Kaltrühren des Filtrates werden 296 g Trinatriumarsenat
gewonnen. Aus der vom Trinatriumarsenat befreiten und mit dem dreifachen Volumen
an Wasser verdünnten Lauge werden durch Ausfällen mit verdünnter Schwefelsäure 425
g Bleisulfat mit 64,6 % Pb erhalten. Die restierende Lauge, die noch geringe Mengen
an Zn und As enthält, wird auf etwa 1/4 ihres Volumens eingedampft und kann für
einen neuen Aufschluß verwendet
werden. Der Löserückstand wird mit
125o ccm heißer Natronlauge und anschließend mit 125o ccm heißem Wasser gewaschen.
Die Natronlauge enthielt 39,2 g/i Pb, 1,8 g/i Zn und 6,5 g/i As, die Gehalte des
Waschwassers waren 2,o g/i Pb und 1,5 gh As. Der ungelöste Rückstand machte 126
g aus und enthielt 3,6 % Pb, o,9 % As, 14,2 % Zn und .D,8 % Cd.