Titel: | Neuerungen im Metallhüttenwesen. |
Autor: | W. K. |
Fundstelle: | Band 283, Jahrgang 1892, S. 129 |
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Neuerungen im Metallhüttenwesen.
(Fortsetzung des Berichtes Bd. 281 * S.
110.)
Mit Abbildungen.
Neuerungen im Metallhüttenwesen.
W. Diehl in Weidenau a. d. Sieg stellt Aluminium aus der
Legirung desselben mit Eisen dar. Diese Legirung soll zweckmässig auf
elektrolytischem Wege erzeugt werden. Die betreffende Aluminiumeisenlegirung, welche
jedoch mehr als 70 Proc. Aluminium enthalten muss, wird durch Erhitzen in
geschmolzenes Aluminium und eine an Aluminium ärmere, sehr schwer schmelzbare
Legirung oder durch Schwefel in Schwefeleisen und Aluminium zerlegt. Eine Legirung,
welche weniger als 70 Proc. Aluminium enthält, eignet sich nach diesem Verfahren (D.
R. P. Nr. 59406 vom 8. Januar 1890) nicht mehr für den Spaltungsprocess, wohl aber
zur Benutzung als Kathode für die elektrolytische Abscheidung des Aluminiums.
Erfinder gibt in seiner Patentschrift an, dass statt der Legirung mit Eisen auch die
Legirungen desselben mit Kupfer, Nickel und Kobalt angewendet werden können.
Behufs Gewinnung eines geeigneten Elektrolyten für die Erzeugung von Aluminium wendet
Diehl (D. R. P. Nr. 59447 vom 2. Mai 1890) das
Aluminiumalkalifluorid, Al2Fl6, NaFl, an, welches nach folgender Gleichung
erzeugt werden soll:
7 NaFl + Al2K2(SO4)4 = Al2Fl6, NaFl + K2SO4 + 3Na2SO4.
Dr. Enno Meyer in Berlin gewinnt Aluminium aus
Aluminaten.
Das Verfahren besteht im Wesentlichen darin, dass man das betreffende Aluminat mit
Kohle oder einem in der Hitze Kohle ausscheidenden Material, z.B. Sägespäne, oder
einem geeigneten Kohlenwasserstoffe mischt und die Mischung in der Reductionsflamme
oder unter Luftabschluss erhitzt. Dabei entweichen zunächst das basische Metall in
Dampfform und Kohlenoxyd, eventuell andere Gase, während angeblich eine niedere
Oxydationsstufe des Aluminiums (AlO) gebildet wird, aus der alsdann durch den
weiteren Einfluss der Kohle metallisches Aluminium resultirt.
Unter Annahme von Natriumaluminat von der chemischen Zusammensetzung Al(NaO)3 lässt sich der Vorgang durch folgende Formeln
darstellen:
Erste Stufe:
Al(NaO)3 + 2 C = AlO + 3 Na + 2
CO.
Zweite Stufe:
AlO + C = Al + CO.
Will man auch das basische Metall als Hydroxyd gewinnen, so unterwirft man die
Mischung von Aluminat und Kohle oder Kohle ausscheidendem Material zunächst der
trockenen Destillation und lässt die entweichenden Gase und metallischen Dämpfe
durch Wasser streichen. Dieses absorbirt dann letztere und bewirkt deren Umwandlung
in Hydroxyd.
Zur praktischen Ausführung des Verfahrens bereitet man am zweckmässigsten das
Aluminat aus reiner Thonerde, indem man diese mit der Lösung des Hydroxyds eines
Alkalimetalles, z.B. mit Kali- oder Natronlauge, kocht. Bei Anwendung der letzteren
geht die Reaction nach folgender Gleichung vor sich:
Al(OH)3 + 3 NaOH = Al(ONa)3 + 3 H2O.
Soll das Hydroxyd eines Erdalkalimetalles, welches wenig löslich ist, verwendet
werden, so rührt man dasselbe mit der Thonerde und Wasser an und kocht, oder man
schmilzt beide Substanzen zusammen und laugt aus.
Die Aluminatlösung wird mit feingepulverter Kohle bis zur Breiconsistenz gemischt und
getrocknet. Ist das Aluminat vor seiner Verwendung trocken, so mischt man es im
gepulverten Zustande mit dem Kohlenpulver und formt aus der Mischung Stücke, sei es
durch Pressen oder durch Kneten mit Wasser oder einer anderen geeigneten
Flüssigkeit. Auch kann man das trockene Aluminat mit einem geeigneten
Kohlenwasserstoff, wie z.B. Theer, mit oder ohne Zusatz von Kohle mischen. Die
trockene oder consistente Masse wird sodann in einer eisernen Retorte destillirt.
Die entweichenden Dämpfe und Gase leitet man dabei, wie bereits angegeben, durch
Wasser, um das Hydroxyd des Alkali- oder Erdalkalimetalles zu neuer Verwendung
wiederzugewinnen. Den hiernach verbleibenden Retorteninhalt, welcher jetzt aus
Aluminiumoxyd von niedriger Oxydationsstufe und Kohle besteht, bringt man in einen
Flamm- oder Schachtofen und setzt denselben darin einem mit Reductionsfeuer
auszuführenden Schmelzprocess aus, oder man nimmt das Ausschmelzen in einem Tiegel
vor, während die Masse mit Kohlenpulver bedeckt oder in anderer Weise von der Luft
abgeschlossen ist. Dabei wird (vorausgesetzt, dass die angewendeten Materialien rein
waren) das Aluminium in reinem metallischen Zustande ausgeschieden.
Unter Verwendung von Thon als Ausgangsmaterial zur Darstellung des Aluminats wird bei
dem Kochen mit dem Hydroxyd eines Alkali- oder Erdalkalimetalles ein Theil der in
dem Thon enthaltenen Kieselsäure nebst Eisenoxydhydrat in fester Form ausgeschieden,
so dass das flüssige Product von dem Rückstand durch Filtration getrennt werden
muss, während ein anderer Theil der Kieselsäure in Lösung geht. Das aus dieser
Lösung gewonnene Aluminium ist silicium- und kohlehaltig.
Beabsichtigt man die Wiedergewinnung des zur Darstellung des Aluminats angewendeten
alkalischen oder erdalkalischen Hydroxyds nicht, so kann man die Mischung von
Aluminat und Kohle auch ohne vorherige Destillation dem Schmelz verfahren
unterwerfen.
Die Société Electro-Métallurgique Française, Director
A. Massé, in Paris stellt zusammenhängende
Kohlenelektroden aus einzelnen Kohleplatten in der Weise her, dass eine Anzahl
solcher Kohleplatten mit einem aus kohlenstoffhaltigen Substanzen bestehenden Kitt
(Fruchtzuckersyrup mit einem Zusatz von etwa 10 Proc. Dextrin oder arabischem Gummi,
oder heisser Theer und feingepulverter Koks) bestrichen, auf einander gelegt und
einer allmählich bis zur Rothglühhitze sich steigernden Wärmeeinwirkung unterworfen
werden (D. R. P. Nr. 58956 vom 11. April 1890).
Das Verfahren kommt den bereits bekannten Verfahren der Herstellung grosser
Kohlenelektroden aus Retortenkohle ziemlich nahe. Immerhin dürfte eine besondere
technische Wirkung nicht ausgeschlossen sein, da die kleinen, oft unmerkbaren
Querrisse, die sich in dicken Stücken der Retortenkohle stets befinden, bei hohen
Temperaturgraden immer die Veranlassung des Abbröckelns der Kohle werden.
A. Grätzel von Grätz in Hannover will auf
elektrolytischem Wege Leichtmetalle (Bor, Silicium, Aluminium, Beryllium und
Magnesium) aus einer Schmelze gewinnen, welche in der Weise gebildet wird, dass zu
dem Oxyd des zu gewinnenden Metalles und der Halogen Verbindung eines
elektropositiveren Metalles noch das Oxyd des letzteren gesetzt wird (D. R. P. Nr.
58600 vom 22. April 1890). Dieses Oxyd des elektropositiveren Metalles soll sich
unter Entbindung seines Sauerstoffes direct mit den Halogengasen, welche beim
Durchleiten des Stromes entstehen, verbinden, so dass an den Anoden nicht mehr ein
Halogen, sondern freier Sauerstoff entweicht.
Handelt es sich beispielsweise um die Gewinnung von Aluminium, so setzt sich die
Schmelze aus Aluminiumoxyd, Calciumchlorid und Calciumoxyd (etwa 5 Proc.)
zusammen.
Der Gang der Elektrolyse ist nun derartig, dass zunächst Zersetzung des Chlorcalciums
erfolgt, an der positiven Elektrode (platinirter Metallstab, Kohleplatten) primär
Chlor entwickelt und an der negativen Elektrode (Kohle oder ein mit Aluminium zu
legirendes Metall) Calcium ausgeschieden wird, welches letztere nun unter der
Einwirkung des elektrischen Stromes das Aluminiumoxyd zu Aluminium reducirt, indem
es sich selber zu Calciumoxyd oxydirt, während das an der positiven Elektrode primär
ausgeschiedene Chlor in statu nascendi auf das zugesetzte Calciumoxyd einwirkt und
unter Bildung von Chlorcalcium dessen Sauerstoff freimacht.
Häufiges Umrühren der Schmelze ist erforderlich.
Für die Erzeugung von Silicium nach diesem Verfahren würde das Bad aus
Kieselsäureanhydrit (Quarzpulver) Chlorstrontium und Strontiumoxyd, für die
Gewinnung von Beryllium aus Berylliumoxyd, Chlorcalcium und Calciumoxyd, für
Magnesium aus Magnesiumoxyd, Chlorbarium und Bariumoxyd, für Bor aus Borsäure,
Chlorstrontium und Strontiumoxyd zusammenzusetzen sein.
Dr. W. Stahl in Niederfischbach bei Kirchen a. d. Sieg
will Kupfer und verhüttbare eisen- und manganhaltige Extractionsrückstände aus
solchen Erzen gewinnen, welche nach bekannten Verfahren wegen der Höhe der
Betriebskosten und wegen der Anwesenheit von Mangan- und Magnesiaverbindungen sich
nur schwierig oder gar nicht verarbeiten lassen. Die betreffenden Erze enthalten
etwa
3
bis
4
Proc.
Kupferkies,
0,5
„
1,1
„
Eisenkies,
8
„
12
„
Bitterspath,
10
„
12
„
Manganspath,
66
„
68
„
Eisenspath,
5
„
9
„
Rückstand.
Stahl röstet zunächst die zerkleinerten Erze oxydirend.
Hierdurch werden die Eisen- und Manganverbindungen in Oxydoxydule übergeführt,
während der grösste Theil der vorhandenen Magnesia durch den Schwefel der
vorhandenen Kiese und Sauerstoff unter Bildung von Sauerstoffverbindungen des
Kupfers und Eisens sulfatisirt wird.
Cu2SFe2S4 + 6 O2
= Cu2O + Fe2O3 + 4 SO2.
4 MgO + 4 SO2 + 2 O2 = 4 MgSO4.
3 FeS2 + 8 O2 = Fe3 O4 + 6 SO2.
6 MgO + 6 SO2 + 3 O2 = 6 MgSO4.
Durch einen Verwitterungsprocess, welchem das mit schwach sauerer
chlormagnesiumhaltiger Lauge versetzte Röstgut dann ausgesetzt wird, wird das Kupfer
unter Bildung einer basischen Magnesiaverbindung chloriert, während die Oxyde und
Oxyduloxyde des Eisens und Mangans durch genannte Reactionslauge eine nennenswerthe
Umsetzung in Chlorverbindungen nicht erleiden. Man erhält nach der Extraction der
Kupfer- und Magnesiaverbindungen durch schwach saure Betriebslaugen eine
kupferhaltige Lauge, aus der das Kupfer durch Eisen gefällt werden kann, sowie
Extractionsrückstände, die zufolge eines hohen Eisen- und Mangangehaltes zur
Darstellung von Spiegeleisen geeignet sind.
Die chlormagnesiumhaltige Lauge kann aus den entkupferten Laugen, welche das in dem
Röstgute in beträchtlicher Menge gebildete Magnesiumsulfat aufgenommen haben, wie
folgt, gewonnen werden:
1) durch Zusatz von Kochsalz zu genannten Laugen in kalter Jahreszeit
MgSO4 + 2 NaCl = MgCl2 + Na2SO4
und Abscheidung des gebildeten Natriumsulfats durch
Krystallisation;
2) durch Umsetzung des vorhandenen, bei Cementation des Kupfers durch Eisen
gebildeten Eisenchlorürs mittels Kalkmilch
FeCl2 + CaO + FeO (in Fe3O4 übergehend) +
CaCl2,
wobei das entstandene Calciumchlorid mit dem Magnesiumsulfat
in Reaction gelangt
MgSO4 + CaCl2 = MgCl2 + CaSO4
und das Calciumsulfat mit den Sauerstoffverbindungen des
Eisens ausgeschieden wird. Durch Filtration mittels Filterpressen trennt man den
Niederschlag von der Lauge. (Vgl. D. R. P. Nr. 60409 vom 7. Mai 1890.)
Arme Kobalterze mit etwa
0,8
bis
1,2
Proc.
Co,
4
„
10
„
Fe,
0,5
„
2
„
Mn,
0,2
„
0,5
„
Cu,
welche nicht auf Kobaltoxyd im Grossen verarbeitet werden
können, verarbeitet Stahl auf reines Kobaltoxyd in
folgender Weise:
Die zerkleinerten Erze werden nach ihrer Todtröstung mittels Chloralkalien
(Chlornatrium) und Kiesen (Eisenkies) in angehender Rothglut chlorirend geröstet,
wobei Kobalt, Kupfer bis auf einen unbeträchtlichen Rückhalt und das Mangan zum
Theil chlorirt werden.
1) 4 NaCl + 2 SO2 + 2 O + 2
H2 O = 2 Na2SO4 + 4 HCl; 2 Co3O4 + 12 HCl = 6
CoCl2 + 6 H2O + O2;
2) Co3O4 + 6 NaCl + 3 SO2 + O2 = 3 CoCl2 + 3 Na2SO4;
3) 2 Co3O4 + 12 NaCl + 6 SO3 = 6 Na2SO4 + 6 CoCl2 + O2 u.s.w.
Eisen wird nur in minimalen Mengen chlorirt.
Die aus dem Röstgute erfolgende Extractionslauge führt neben Kobalt und Mangan
minimale Kupfer- und Eisenmengen und ist auf reines Kobaltoxyd ohne Schwierigkeit zu
verarbeiten, indem das Kupfer mit Schwefelwasserstoff niedergeschlagen, das Kobalt
aus dem Filtrat mit Schwefelnatrium als Schwefelkobalt ausgeschieden, dieses zur
Auflösung von Mangan und der minimalen Eisenmengen mit verdünnter Salz-,
Schwefelsäure oder mit Holzessig behandelt, filtrirt und in Hellrothglut geröstet
wird.
Rückständige Schwefelsäure kann man dem Oxyd mit kochender Sodalösung entziehen.
(Vgl. D. R. P. Nr. 58417 vom 21. Mai 1890.)
Der von Joseph Perino in Siegen angegebene mechanische Laugeapparat (D. R. P. Nr. 59120 vom 9. December 1890) ist im Wesentlichen
gekennzeichnet durch ein mit Bürsten d (Fig. 1) zur Zertheilung und Fortbewegung des Pulvers
versehenes Rührwerk, welches das in einem cylindrischen, mit durchlochten Platten
versehenen Etagenapparat m aufgegebene Pulver einem
aufsteigenden Wasserstrome von Etage zu Etage abwärts entgegen führt, wonach das
entlaugte Product in einem unten angebrachten trogartigen Untersatz t sich in dichter Schicht ablagert und dort, durch den
Druck der Wassersäule gepresst, entwässert mittels einer Transportschnecke e nach aussen geführt wird, während oben aus dem
Apparate die concentrirte und durch ein Filtersieb s
geklärte Lauge stetig abfliesst.
Textabbildung Bd. 283, S. 130Fig. 1.Perino's mechanischer Laugeapparat. Oben im Abschlussdeckel n befindet sich der
Einfülltrichter a für das Erzklein. Derselbe enthält zu
dem Zwecke ebenfalls eine Transportschnecke, deren Antrieb mit der unteren durch
Riemen verbunden ist, um einen gleich-massigen Gang für das Ein- und Ausbringen des
Erzes zu erzielen. Ausserdem befindet sich oben im Deckel eine Oeffnung h mit Rohranschluss zum Abfluss der Lauge, und ist der
innere, unmittelbar vor dieser Oeffnung befindliche Raum durch das genannte
Filtersieb s von der übrigen Flüssigkeit getrennt.
Das zur Auslaugung dienende Wasser wird, genügend vorgewärmt, unten durch ein
Rohr g eingedrückt. Im Inneren des Apparates ist dies
Rohr zu einem in sich geschlossenen Kreise gebogen und enthält an seiner unteren
Seite gleichförmig vertheilt feinere Löcher, welche das Austreten des Wassers
gestatten. Bei der obersten Platte, welche gleichsam als Scheideplatte dient, ist
nur die eine, direct unter dem Abflussrohre befindliche Hälfte mit feinen Oeffnungen
versehen, während die andere Hälfte ohne Löcher ist und dadurch verhindert, dass das
durch den Trichter einfallende Erz sich sofort der obersten Flüssigkeitsschicht
mittheilt.
Bei Inbetriebsetzung des Apparates wird zunächst unten über der Transportschnecke
eine bis etwa zum Gussringe reichende Schicht von Erzklein aufgeschüttet, dann der
Apparat mit Wasser gefüllt und nun das zu laugende Erz nach genügender Zerkleinerung
mittels eines Transportapparates in den Trichter gebracht, worauf die Laugung durch
Oeffnung des Reductionsventils f ihren Anfang nimmt.
Das Erz fällt unter der oberen Scheideplatte in die Flüssigkeit ein, vertheilt sich
darin und gelangt vermöge der specifischen Schwere auf die erste Etage. Die feinsten
Theilchen treten zum Theil direct durch die in den Platten befindlichen kleinen
Löcher hindurch; machen aber nur langsam ihre Abwärtsbewegung, so dass die auf den
Platten liegenden gröberen und mehr zusammen-haftenden Erzpartien, nachdem sie
mehrere Male durch die Schaufeln rund geführt und dann durch die grösseren
Ausschnitte auf die nächst untere Platte gelangen, ziemlich gleichzeitig mit den
feineren Theilchen niedergehen und auf der nächst tieferen Etage denselben Vorgang
nur in umgekehrter Bewegungsrichtung wiederholen, indem einmal das Material von der
Peripherie nach der Achse und dann wiederum von der Achse nach der Peripherie
geführt wird, wie die Pfeile andeuten. Auf diese Weise gibt in der durch die
Rührarme bewegten Flüssigkeit das fein gepulverte Erz bei seiner continuirlichen
Abwärtsbewegung dem aufsteigenden Wasserstrome ziemlich rasch seine löslichen
Bestandtheile ab und passirt unten noch die ganz frisch eintretende reine
Wasserschicht, um sich dann, vollständig entlaugt. in dem trogartigen Raum über der
Schnecke als eine für Wasser und Lauge undurchlässige dichte Schicht abzulagern.
Durch den eigenen Druck der Wassersäule innerhalb des Apparates wird dieses
abgelagerte Erzklein ziemlich trocken in die Schnecke gepresst, welche es
continuirlich nach aussen abführt, um zur weiteren Behandlung zu gelangen.
Ein Verfahren zum Ausglühen von Kupfer und Kupferlegirungen ist durch das D. R. P.
Nr. 59232 vom 10. Juni 1890 (George Wyckoff Cummis in
Vienna) geschützt worden. Dasselbe besteht im Wesentlichen darin, dass man dieses
Metall bezieh. diese Metallverbindungen in einer geschlossenen Retorte, welche mit
weder oxydirend noch reducirend auf das erhitzte Metall einwirkenden Gasen (Dampf,
Stickstoff, Kohlensäure) angefüllt ist, bis auf annähernd 700° C. erhitzt und dann
kühlt, wodurch nicht nur auf der Oberfläche des Metalles jede Oxydation vermieden,
sondern dasselbe auch einer Desoxydation (Reduction von As2O3 und Sb2O3 zu Metall) und deren nachtheiliger
Einwirkung entzogen wird.
Im Nachstehenden ist das angedeutete Verfahren unter Bezugnahme auf die auf
beiliegender Zeichnung im Längsschnitt dargestellte Vorrichtung näher beschrieben.
A bezeichnet eine mit Kupfer a gefütterte Retorte (Fig.
2), am besten aus feuerfestem Thon, die in einem mit Schornstein H versehenen Erhitzungsofen B untergebracht ist. Von der Retorte führt ein geschlossener Kanal D zu einem mit Wasser oder einer anderen
Kühlflüssigkeit gefüllten Behälter C. Durch einen
Deckel oder eine Thür kann die Retorte A beschickt
werden, während durch eine Oeffnung G eine Stange oder
ein anderes zur Behandlung des in der Retorte befindlichen Metalles geeignetes
Werkzeug eingeführt werden kann. E ist ein Rohr, durch
welches Dampf, Kohlensäure, Stickstoff, d.h. ein gasförmiger Körper, welcher das
erhitzte Metall weder oxydirt noch reducirt, eintreten kann. Nach vorliegender
Erfindung soll nun die Bildung des Oxyds beim Ausglühen von Kupfer oder dessen
Legirungen verhindert werden. Dies kann in der vorstehend beschriebenen Vorrichtung
in folgender Weise erfolgen:
Nachdem die Retorte A durch den Ofen B erhitzt worden ist, wird Wasserdampf aus einem Kessel
oder ein anderes der genannten Gase bei E unter
hinreichendem Drucke eingelassen, um die Austreibung der in der Retorte A befindlichen Luft durch die Flüssigkeit hindurch zu
bewerkstelligen, welche den Behälter C bis einige
Centimeter oberhalb der Mündung des Kanals D
anfüllt.
Textabbildung Bd. 283, S. 131Fig. 2.Cummis' Glühofen für Kupfer und Kupferlegirungen. Nachdem dann die Kupferstücke oder Kupfergegenstände, welche ausgeglüht
werden sollen, durch die Thür F in die Retorte A gebracht worden sind, lässt man das Kupfer in der
Retorte erhitzen und dabei beständig Dampf oder Gas bei E einströmen. Hat nun das Kupfer die erforderliche Temperatur, welche
nicht über 700° C. steigen darf, erreicht, so wird ein Haken oder ein anderes
geeignetes Werkzeug durch die Oeffnung G gesteckt.
Mittels desselben werden die Kupfergegenstände in den Kanal D gezogen, durch welchen sie in die Flüssigkeit im Behälter C herabfallen. Ein mit Glimmer verschlossenes Schauloch
kann an der Retorte A angebracht werden, um die
Erwärmung des Kupfers und den Grad der Erhitzung beobachten zu können, ohne das Loch
G länger als nothwendig zu öffnen. Der
Wasserverschluss zwischen der Retorte A und dem
Behälter C bildet ein einfaches und sehr wirksames
Mittel, um den gewünschten Luftabschluss zu bewerkstelligen. Man kann aber auch
andere bekannte Wasserverschlüsse oder Ventile an seine Stelle setzen oder auch eine
andere Kühlflüssigkeit an Stelle des Wassers benutzen, ohne vom Wesen der Erfindung
abzuweichen.
Auf vielen im Betriebe befindlichen Kupferbergwerken, sowie noch nicht in Arbeit
genommenen Kupfererzlagerstätten gibt es Erze, bei denen entweder der
Kostspieligkeit des Feuermaterials oder der geringen Haltigkeit der Erze halber ein
Schmelzprocess nicht mehr lohnend ist.
Andere bereits im Betriebe befindliche Verfahren, auf nassem Wege das Kupfer zu
gewinnen, erfordern vorher ein schwieriges Rösten der Erze und ein Extrahiren
mittels Säuren u.s.w. Nachher wird dann das Kupfer mit Eisen als Cementkupfer
niedergeschlagen, welches aber zur Erzeugung von reiner Handelswaare dem
Raffinirprocesse in Schmelzöfen unterworfen werden muss.
Der sogen. Marchese-Process, bei welchem das Kupfer aus Kupferstein auf
elektrolytischem Wege gewonnen werden soll, hat sich wegen des kostspieligen
Säureverbrauches und der Minderwertigkeit des erzeugten Kupfers durchaus nicht
bewährt.
Nach dem der Firma Siemens und Halske in Berlin
patentirten Verfahren (D. p. J. 1890 275 259) wird chemisch reines Kupfer ohne Anwendung
irgend eines Schmelzprocesses direct aus den Erzen elektrolytisch gewonnen. Die
Zeitdauer der Extraction des Kupfers aus den Erzen beträgt nach der von der
genannten Firma herausgegebenen Schrift etwa 10 Stunden; der Rückstand im Erz nach
der Extraction ist von der Zusammensetzung des betreffenden Erzes abhängig und
beträgt von 0,1 bis 0,5 Proc. Kupfer, gleichviel ob das Erz reich oder arm ist.
Als Haupterforderniss für die Einführung dieses elektrolytischen Verfahrens nennt die
Firma motorische Kraft. Etwa vorhandene Wasserkräfte sind mit grossem Vortheile zu
verwenden.
Genannte Firma hat in Martinikenfelde bei Berlin eine grössere
Kupfergewinnungsanstalt nach ihrem Verfahren seit Juni 1890 in ununterbrochenem
Betriebe. Dort wird auch die Voruntersuchung der Erze zwecks Zugutemachung derselben
nach dem Siemens'schen Verfahren bei freier Zusendung
des Materiales (etwa 10 k) kostenlos bewirkt. Der Untersuchung und Verarbeitung
grösserer Erzposten in der genannten Anstalt können die Interessenten beiwohnen und
werden alsdann nur die durch die Verarbeitung der Erze entstandenen Selbstkosten in
Rechnung gestellt, falls eine Bestellung auf Einrichtungen u.s.w. nicht erfolgen
sollte.
Die der Elektrolyse unterworfene Flüssigkeit besteht bei dem Siemens'schen Verfahren aus einer Lösung von Eisenvitriol (FeSO4) und Kupfervitriol (CaSO4), welcher etwas freie Schwefelsäure zur Verbesserung ihrer
Leitungsfähigkeit zugesetzt wird.
Diese Flüssigkeit wird continuirlich dem Kathodenraum zugeführt, wobei sich ein Theil
des Kupfers durch den elektrischen Strom metallisch an der Kathode absetzt. Sie
fliesst dann zum Anodenraum, um am Boden desselben wieder abgezogen zu werden. In
dem Anodenraum bildet sich zunächst basisches Eisenoxydsulfat und dann durch
Aufnahme von freier Schwefelsäure, welche aus der Zersetzung des Kupfervitriols
herstammt, neutrales Eisenoxydsulfat Fe2(SO4)3, welches in
Folge seines grösseren specifischen Gewichtes an den die Anoden bildenden
Kohlenstäben oder -Platten niedersinkt. Die abfliessende Flüssigkeit ist also
kupferärmer geworden und besteht zum Theil aus einer Lösung von Fe2(SO4)3. Diese Lösung hat nun ihrerseits die Eigenschaft,
Halbschwefelkupfer, Einfachschwefelkupfer, sowie auch metallisches Kupfer in
Kupfervitriol überzuführen. Es wird dabei das Fe2(SO4)3 in
FeSO4 zurückgebildet, während der dabei frei
werdende Sauerstoff das Kupfer oxydirt. Diese Oxydirung bezieh. Auflösung des
Kupfers geschieht bei manchen feingepulverten, geschwefelten Kupfererzen bei
Anwendung massiger Erwärmung der Lösung schon in ungeröstetem Zustande vollständig.
Bei manchen Erzen muss eine massige Röstung des Erzpulvers der Lösung des Kupfers
voraufgehen, durch welche die Kupferverbindung wesentlich in Halbschwefelkupfer
umgewandelt wird.
Die Auslaugung des Erzpulvers durch die entkupferte oxydirte Flüssigkeit geschieht in
schmalen und niedrigen, aber langen Rinnen aus Holz oder anderem Material, in
welchen durch zwei gegeneinander arbeitende Flügelwalzen das Erzpulver in der Lauge
suspendirt erhalten wird. Die aus den elektrischen Zellen austretende, theilweise
entkupferte und gleichzeitig oxydirte Lauge wird nun stetig, mit dem erforderlichen
Erzpulver gemischt, dem Anfang der Rinne zugeführt und verlässt dieselbe mit dem
entkupferten Pulver am andern Ende derselben. Durch ein in der Rinne liegendes
Dampfrohr wird der Lösungsprocess nach Erfordern durch Erwärmung befördert. Die
Trennung des ausgelaugten Erzpulvers von der lösenden Flüssigkeit geschieht durch
Absetzen oder einen Filtrirapparat mit Luftverdünnung. Die Lösung ist jetzt wieder
kupferreich und desoxydirt und wird dem elektrischen Apparat von neuem zugeführt.
Zwischen Elektrolyse und Auslaugung findet also ein Kreislaufprocess in der Weise
statt, dass die Auslaugungsflüssigkeit auf elektrolytischem Wege in den
Zersetzungszellen erzeugt und durch den chemischen Process der Lösung der
kupferhaltigen Theile des Erzes die ursprüngliche Zusammensetzung des Elektrolyten
wieder hergestellt wird.
Die Anoden, welche von der Firma Siemens und Halske bei
der Elektrolyse benutzt werden, bestehen aus homogenen runden Kohlenstäben, welche
in eigenthümlicher Weise präparirt, zu je 233 Stück durch gut isolirte Bleiumgüsse
zu einem System von 1,6 m Länge, 0,405 m Breite mit einander verbunden sind.
Die Stromzuführung erfolgt durch die an einem Ende der Bleiumgüsse angegossenen
Bleistreifen.
Die Haltbarkeit der Anoden soll, abgesehen von mechanischer Zerstörung, eine
unbegrenzte sein.
Der Preis eines Anodensystems, von welchem eine gewisse Anzahl die Anode in einer
Zersetzungszelle bilden, beträgt 70 M. Anoden, welche ein Jahr lang in Betrieb
waren, zeigten keine Abnutzung.
Die Bäder sind flache Holzkästen, welche inwendig durch Auskleidung mit asphaltirtem
Juteleinen gedichtet sind. Auf dem flachen, nach den verschiedenen
Laugeabflussrohren zu geneigten Boden liegen die Anodensysteme. In bestimmter
Entfernung darüber ein in Holzrahmen gespanntes Leinwandfilter, welches das Bad nach
oben und unten in zwei getrennte Räume theilt, den Kathoden- und Anodenraum. Im
Kathodenraum liegen, die ganze Fläche des Bades bedeckend, Holzplatten (Kathoden),
auf deren unterer mit einem dünnen Kupferblech beschlagener Seite sich das Kupfer
niederschlägt. Zwischen dem Leinwandfilter und den Kathodenplatten arbeitet eine
Bewegungsvorrichtung, um die Kathodenlauge in guter Mischung zu erhalten.
Die Bäder werden in drei Grössen entsprechend der Stromstärke der
Dynamomaschinen angefertigt, nämlich:
zu
etwa
2 qm
Kathodenoberfläche
für
120 Amp.
„
„
4 „
„
„
240 „
„
„
7 „
„
„
400 „
Die Bäder geben der Stromstärke entsprechend einen Nutzeffect in Bezug auf
Kupferniederschlag von etwa 95 Proc.
Die Rührwerke zur Extraction der Erze bezieh. Regeneration der Lauge sind
rinnenförmige, mit Bleiblech ausgekleidete Holzkästen von 4,5 m Länge, 0,75 m Breite
und 1 m Höhe, in deren unterem Theile zwei wagerecht liegende, mit Bleiblech
überzogene vierkantige Stahlrohre, auf welchen die aus Holz zusammengesetzten
Schaufeln sitzen, als Rührer arbeiten.
Die etwa erforderliche Erwärmung der Lauge wird durch ein oberhalb der Schaufelachsen
gelagertes Bleirohr ermöglicht.
Zum Trennen von Erz und Lauge dienen sogen. Nutschen. Dieselben sind
Vacuumfilterapparate und bestehen aus einem mit Bleiblech ausgeschlagenen offenen
Oberkasten aus Holz, welcher die zu trennende Erz- und Laugenmischung aufnimmt, und
einem geschlossenen ebenfalls mit Bleiblech ausgeschlagenen Unterkasten aus Holz,
beide getrennt durch einen Rost, welcher auf einem durchlochten Bleche ein
Filtertuch trägt.
Aus dem Unterkasten wird durch eine Luftpumpe die Luft abgesogen, so dass durch den
Druck der Atmosphäre die Lauge durch das Filter gedrängt wird, während sich das Erz
in dem Oberkasten ansammelt.
Der ganze Apparat ist auf einem Untergestell drehbar gelagert, so dass nach dem
Absaugen der Lauge das in dem Oberkasten angesammelte Erz abgekippt werden kann.
Zum Zerkleinern und Transportiren der Erze dienen Steinbrecher mit Hand- und
Dampfbetrieb, Kugelmühlen, Becherwerke, Kippwagen u.s.w., welche sämmtlich von dem
Grusonwerk in Magdeburg-Buckau geliefert werden.
Die Firma Siemens und Halske gibt für eine Anlage zur
Gewinnung von etwa 1000 k Reinkupfer in 24 Stunden aus 4 bis 4½ procentigen
Kupfererzen folgenden Kostenanschlag, wobei die Kosten für Gebäude, Motor, Montage,
Gerüste und Fundamentarbeiten nicht mitgerechnet sind:
1)
Für die elektrolytische Anlage (Dy-namomaschinen,
Leitungsmaterial,Bäder)
= 64443
M.
2)
Erzextractionsanlage
= 47740
„
3)
Erzzerkleinerungsanlage
= 31152,50
„
4)
An Ort und Stelle anzufertigendeTheile nach Berliner
Preisen
= 66265
„
––––––––
Summe
209600,50
M.
Bei Verarbeitung von an Kupfer reicheren Erzen wird hauptsächlich die
Erzzerkleinerungsanlage und zum Theil auch die Extractionsanlage kleiner.
Die Selbstkosten der Gewinnung von 1000 k Kupfer in 24 Stunden aus 4- bis 4½
procentigen Erzen – letztere natürlich nicht mitgerechnet – sollen sich auf 238,65
M. belaufen, während sie sich bei Anwendung von etwa 35 procentigem Kupferstein nur
auf 185,80 M. stellen.
W. K.
(Fortsetzung folgt.)