Titel: | Neuerungen auf dem Gebiete der Elektrometallurgie. |
Fundstelle: | Band 289, Jahrgang 1893, S. 52 |
Download: | XML |
Neuerungen auf dem Gebiete der
Elektrometallurgie.
(Fortsetzung des Berichtes S. 37 d.
Bd.)
Mit Abbildungen.
Neuerungen auf dem Gebiete der Elektrometallurgie.
Ende der 80er Jahre trat Elmore mit seinem Verfahren
zuerst an die Oeffentlichkeit, bald darauf constituirte sich eine Actiengesellschaft
unter dem Titel Elmore's Patent Copper Depositing
Company, Limited, um das Elmore-Verfahren in Haigh Park bei Leeds in
grossartigem Maassstabe technisch zu verwirklichen. Auch auf dem Continent gründete
sich unter dem Titel Elmore's German and Austro-Hungarian
Metal Company eine Gesellschaft; in Cöln wird, wie schon erwähnt, das
Verfahren von Elmore's Metall-Actiengesellschaft
benutzt; desgleichen soll auch in Frankreich eine Gesellschaft gegründet worden
sein. Das Elmore-Verfahren hat übrigens seit seinem ersten Bekanntwerden besonders
in jüngster Zeit beträchtliche Verbesserungen und Erweiterungen erfahren.
Das Ausgangsmaterial ist Chile-Kupfer mit 97 Proc. Kupfer, 3 Unzen Silber und ½ Unze
Gold für die Tonne. Dieses Rohkupfer wird in einem Flammofen eingeschmolzen und
dadurch, dass es in einem dünnen Strahle in einen Behälter mit Wasser fliessen
gelassen wird, granulirt. Das granulirte Kupfer wird in den Bäderraum gebracht und
dient hier als Anode. Die Ueberführung in Kupfergranalien hat gegenüber der
Verwendung von Platten grosse Vortheile. Zunächst repräsentiren die Kupfergranalien
mit ihrer unregelmässigen Gestalt eine ganz bedeutende Oberfläche, wodurch die
Auflösung derselben beschleunigt und an elektromotorischer Kraft gespart wird.
Abgesehen aber hiervon wird durch die wagerechte Lage der Kupfergranalien ein viel
gleichmässigeres Auflösen derselben bewirkt als bei Anwendung von Platten, besonders
wenn diesen eine senkrechte Lage gegeben würde. Es ist dies eine natürliche Folge
der verschiedenen Zusammensetzung, welche der Elektrolyt durch seine Zerlegung
erfährt.
Das elektrolytische Bad besteht aus einem starken Holzbehälter von beliebiger Länge;
gewöhnlich haben die hergestellten Kupferrohre eine Länge von 10 Fuss. Auf dem Boden
des Holzbehälters liegt eine starke durchlochte Kupferplatte V, die mit dem positiven Pole einer elektrischen Stromquelle verbunden ist
und die Anode bildet. Auf diese Kupferplatte werden bei Beginn des elektrolytischen
Processes die Kupfergranalien W in einer starken
Schicht von 10 bis 15 cm aufgehäuft. Ausserdem aber sind noch zwei aufrecht stehende
Kupferplatten D zu beiden Seiten des Dornes M auf der Platte V aufgestellt. Die Achse
jedes Dornes besteht aus Holz und ruht an den beiden Enden in Lagern von Glas, welch
letzteres in passend ausgeschnittene Holzblöcke eingelassen und oberhalb mit einer
Holzplatte bedeckt ist, um das Anheben des Dornes durch den Zug des Kettentriebes zu
verhindern. Der als Kathode dienende Dorn, der zur Verminderung seines Gewichtes
hohl construirt ist, besteht aus Eisen oder Kupfer und ist an seiner Oberfläche
sorgfältig abgedreht und polirt. Mittels eines einfachen Schleifcontactes ist die
Verbindung mit dem negativen Pole einer Elektricitätsquelle hergestellt. Durch die
Riemenscheibe K und die endlose Kette C wird der Kathode eine angemessene Rotation
(gewöhnlich 20 Umdrehungen in der Minute) ertheilt.
Textabbildung Bd. 289, S. 53Elmore's elektrolytisches Bad. Bekanntlich zeigt elektrolytisch niedergeschlagenes Kupfer stets ein
deutlich ausgesprochenes krystallinisches Gefüge und zwar um so mehr, je rascher der
Niederschlag erfolgt, je grösser also die Stromdichte ist. Ein derartig
krystallinisches Kupfer besitzt sehr wenig Festigkeit und zerbröckelt oft schon beim
Bearbeiten mit einem Hammer; es würde somit trotz seiner ausgezeichneten Reinheit
technisch kaum verwerthbar sein. Um nun dem elektrolytischen Kupfer die werthvollen
Eigenschaften des nach gewöhnlichen hüttenmännischen Methoden hergestellten Kupfers,
Festigkeit und Dehnbarkeit, zu verleihen, wird das auf der Kathode niedergeschlagene
Kupfer während der ganzen Dauer des Processes mit einem Glätte- und
Verdichtewerkzeug behandelt, welches im Wesentlichen aus einem sehr harten, von
Säuren nicht angreifbaren, passend geformten Körper aus Achat, Flintstein o. dgl.
besteht, der beständig mit einem gewissen Druck an der Oberfläche des Dornes entlang
geführt wird. Zwischen je zwei Bäderreihen ist zu diesem Zwecke eine mit Gewinde
versehene Spindel S (Fig. 4 und 5) gelagert und mit einer
Kuppelung A ausgestattet, die das Einrücken der einen
oder anderen der beiden in entgegengesetzter Richtung sich drehenden Riemenscheiben
P und P1 bewirkt. Der Schlitten T ist mit Muttergewinde versehen, welches zu dem der Spindel passt;
beiderseits trägt er die wagerechten Arme B und B1, an denen die Glatt
Werkzeuge G befestigt sind. Ausserdem besitzt der
Schlitten T noch einen senkrechten Arm E,
in dessen Gabelung am oberen Ende eine Stange R
ruht, die gelenkig mit einem gewichtsbelasteten Sturzhebel L der Kuppelung A verbunden ist. Je nachdem
nun die eine oder andere der beiden in entgegengesetztem Sinne rotirenden
Riemenscheiben P und P1 mit der Kuppelung A
in Eingriff steht, dreht sich die Spindel S und bewegt
hierdurch den Schlitten T, das Glätte Werkzeug G und den Arm E in der
einen oder anderen Richtung. Am Ende des Dornes angelangt, stösst der Arm E gegen den einen der beiden verstellbaren Knaggen H oder H1, verschiebt diesen
und veranlasst dadurch den Hebel L, nach der anderen
Seite herumzuschlagen. Die Kuppelung A kommt hierdurch
mit der anderen Riemenscheibe in Eingriff, in Folge dessen dreht sich die Spindel
S in entgegengesetztem Sinne und bewegt den
Schlitten T mit seinen Armen wieder zurück, bis der Arm
E gegen den anderen Knaggen stösst, wodurch
abermals eine Umkehr der Bewegungsrichtung erzielt wird.
Die Glättewerkzeuge sind, wie schon angedeutet, für die technischen Eigenschaften des
niedergeschlagenen Kupfers von allergrösster Bedeutung. Ihr Zweck ist, die lose
krystallinische Structur des elektrolytischen Kupfers in eine feste und sehnige
überzuführen. In manchen Fällen besteht dieses das Metall verdichtende Werkzeug aus
einer Rolle oder Walze, welche eine grössere oder geringere Umlaufgeschwindigkeit
als der rotirende Dorn erhält, so dass die Rolle sich nicht allein auf dem
niedergeschlagenen Metall abwälzt, sondern auch gleichzeitig ein wenig auf demselben
gleitet; in den meisten Fällen hat aber ein Achatstäbchen oder eine Achatrolle mit
sehr schmaler Druckfläche die beste Wirkung ergeben. Der Druck des Glätters auf den
Dorn wird durch Spiralfeder, Gewichte oder ein elastisches Gummiband regulirt. Die
Pressung darf natürlich nicht so gross sein, dass ein Abschaben des
niedergeschlagenen Kupfers erfolgen kann. Der Glätter bildet vielmehr eine nur sehr
wenig tiefe Schraubenlinie auf dem neu abgesetzten Kupfer. Durch eine richtige
Einstellung der Umlaufgeschwindigkeit des Dornes zu der Geschwindigkeit des linearen
Ganges des Glätters kann die elektrolytisch niedergeschlagene Kupferhaut der Kathode
der Wirkung des Glätters in jedem gewünschten Zeitraume ausgesetzt werden.
Um die Abnutzung des Glätters zu vermindern, wodurch natürlich die zur Wirkung
kommende Fläche desselben sich allmählich vergrössert und die glättende und
verdichtende Kraft eine geringere wird, hat Elmore
demselben in neuester Zeit die Form eines Rades W
gegeben (Fig. 6),
welches sich um eine Achse drehen kann, die ganz oder nahezu senkrecht zu einer
durch die Achse des sich drehenden Dornes M gelegten
Ebene steht. Dieses Rad wird veranlasst, sich auf der umlaufenden Kathode in der
Längsrichtung derselben hin und her zu bewegen und gleichzeitig zu drehen, so dass
immer neue Stellen desselben zur Wirkung kommen. Sobald die eine der Kanten des aus
Achat bestehenden Rades abgenutzt ist, kann dasselbe umgedreht und die andere Kante
in die Arbeitsstellung gebracht werden. Ist die Oberfläche des niedergeschlagenen
Metalles rauh oder gewellt, so erhält das Achatrad einen Halbmesser, welcher kleiner
ist als der kleinste Halbmesser einer der Vertiefungen, so dass dasselbe in jede
Vertiefung eintreten und die Fläche derselben verdichten kann.
Da die Gleichmässigkeit des Gefüges und die Festigkeit und Dehnbarkeit des
niedergeschlagenen Kupfers um so grösser ist, je öfter in ein und demselben
Zeitraume der Glätter auf jeder Stelle der Oberfläche der Kathode seine verdichtende
Wirkung auszuüben vermag, so lässt Elmore denselben in neuester Zeit nicht nur eine
einfache Schraubenlinienbewegung auf der Kathode beschreiben, sondern neben dieser
gleichzeitig auch eine Wellenbewegung, d.h. also, während der Glätter durch die
Drehung der Spindel gleichmässig vorgeschoben wird, führt er noch Schwingungen in
der Längsrichtung aus. Diese Schwingungen können dadurch hervorgerufen werden, dass
man eine Kurbel, eine Herzscheibe oder ein Excenter benutzt, welches, während es mit
dem Glättwerkzeug vorgeschoben wird, rotirt. Man kann aber auch den Dorn selbst
sowohl eine schwingende, als auch geradförmige Bewegung ausführen lassen, während
das Glättwerkzeug sich lediglich geradlinig bewegt.
Zur Erleichterung des Ablösens des elektrolytisch erzeugten Rohres von dem die
Kathode bildenden eisernen oder kupfernen Dorn wird dieser vorher mit einem Ueberzug
versehen, welcher den elektrischen Strom wohl leitet, aber ein festes Anhaften des
niedergeschlagenen Kupfers verhindert. Die Kathoden kommen zu diesem Zwecke
zuvörderst in ein Bad, welches eine Lösung von 1 Gew.-Th. des Doppelsalzes von
Cyankali und Cyankupfer in 20 Th. Wasser enthält und auf 55 bis 60° C. erwärmt ist.
In diesem Bade wird der mit angemessener Geschwindigkeit sich drehende Dorn während
ungefähr ¼ Stunde der elektrischen Einwirkung ausgesetzt und dadurch mit einer
Kupferschicht überzogen, welche darauf während eines nahezu gleichen Zeitraumes
ausserhalb des Bades der atmosphärischen Luft ausgesetzt wird. Hierdurch oxydirt
sich die Oberfläche der Kupferschicht, und die nächste darauf niedergeschlagene
Kupferschieht haftet in Folge dessen nicht an.
Der so vorbereitete, mit einer oxydirten Kupferschicht überzogene Dorn wird nunmehr
in das eigentliche Niederschlagsbad (Fig. 4) gebracht, dessen
Elektrolyt gewöhnlich aus 3 Gew.-Th. Kupfervitriol, 1 Gew.-Th. Schwefelsäure und 20
Gew.-Th. Wasser besteht. Es empfiehlt sich, im Verlaufe des elektrolytischen
Processes nach und nach noch etwas Säure hinzuzufügen.
Statt die Metalloberfläche zu oxydiren, kann der Dorn auch mit einem leicht
schmelzbaren Metall, leitend gemachtem Wachs oder Paraffin überzogen werden, die
nach Fertigstellung des elektrolytischen Kupferrohres durch schwaches Erhitzen
ausgeschmolzen werden; wonach das Rohr mit Leichtigkeit von dem Dorn abgezogen
werden kann.
Sollen Bleche, Streifen oder Stangen auf einem Dorn hergestellt werden, so werden
mehrere Niederschläge in folgender Weise über einander hergestellt. Zunächst wird
der erste Mantel von gewünschter Stärke auf der wie vorher beschrieben vorbereiteten
Kathode niedergeschlagen, dann wird derselbe an Ort und Stelle mit einem Sulfid,
einem Fett oder einem anderen Stoff überzogen, der das Anhaften eines neuen
Niederschlages verhindert und nun von Neuem Kupfer niedergeschlagen. In dieser Weise
ist es möglich, auf ein und demselben Dorn nach einander mehrere Mäntel
niederzuschlagen, ohne denselben aus dem Bade herausnehmen zu müssen. Später werden
sämmtliche Ueberzüge mit einem Male aufgetrennt und zu Platten, Streifen u.s.w.
verarbeitet.
Das Abziehen eines fertigen Kupferrohres von dem Dorne geschieht gewöhnlich in
der Weise, dass dasselbe mitsammt dem Dorne in eine Maschine gelegt wird, in welcher
der Kupfermantel der Einwirkung geeigneter, parallel zur Achse des Dornes hin und
her wandernder Druckrollen ausgesetzt wird. Hierdurch wird der Kupfermantel etwas
geweitet, und der Dorn kann mit Leichtigkeit herausgezogen werden.
Auch kann das Kupferrohr dadurch von dem Dorne abgelöst werden, dass man in das
Innere des hohlen Dornes eine Kühlflüssigkeit bringt, während gleichzeitig das
Kupferrohr von aussen in irgend einer Weise erhitzt wird. In Folge des Unterschiedes
der Ausdehnung zwischen dem Dorne und der ihn umgebenden Kupferschicht löst sich die
letztere ab und gestattet den Dorn herauszunehmen.
Nach einem dritten Verfahren wird der Dorn zunächst in bekannter Weise mit einer
Oxydschicht bedeckt, sodann in das Bad gebracht und so lange Strom durchfliessen
gelassen, bis sich eine eben zusammenhängende dünne Metallschicht gebildet hat.
Hierauf wird der Ueberzug mit einem Presswerkzeug derartig behandelt, dass derselbe
sich auf dem grössten Theile seiner Länge erweitert und dadurch vom Dorne ringsum
ablöst. Dies geschieht am besten mit Hilfe einer an die Stelle des zum Verdichten
des Niederschlages dienenden Glättwerkzeuges gesetzten dünnen, kreisrunden Scheibe
oder Rolle, welche man unter beständigem Druck an der niedergeschlagenen
Metallschicht so entlang führt, dass das Ablösen derselben vom Dorn bis auf einen
schmalen Streifen stattfindet. Hierauf wird der elektrolytische Process so lange
fortgesetzt, bis das Rohr die gewünschte Wandstärke hat. Ist dies der Fall, so hat
man nur den am Dorn haftenden schmalen Streifen abzutrennen, worauf das Rohr mit
Leichtigkeit abgezogen werden kann.
Bei der Fabrikation von Draht werden die erhaltenen Kupfercylinder direct auf dem
Dorn schraubenförmig durchgeschnitten und zu Draht ausgezogen. (Vgl. 1893 288 168.)
In englischen und amerikanischen Fachblättern ist in letzter Zeit viel für und wider
das Elmore-Verfahren geschrieben worden. Zweifelsohne wird sich bei der praktischen
Ausführung desselben nicht alles so glatt und einfach gestalten wie auf dem Papiere,
hierfür zeugen schon die überaus zahlreichen Verbesserungen, die das ursprüngliche
Verfahren in den wenigen Jahren seines Bestehens erfahren hat. Ein objectives
Urtheil kann jedoch dem unbedingt genialen und bedeutenden Erfindungsgedanken
desselben nur wohlwollend gegenüberstehen.
β) Kupfergewinnung direct aus Erzen.
Hier sind nur die beiden bekannten und bereits ausführlich beschriebenen (D. p. J. 1888 269 364.
1890 275 259. 1891 279
162) Verfahren von Siemens und Halske und von Dr.
Hoepfner zu nennen.
Einen allem Anscheine nach recht brauchbaren Apparat zur ununterbrochenen
elektrolytischen Verarbeitung von Erzen u.s.w. hat sich unlängst Dr. Dietzel in Pforzheim patentiren lassen (D. R. P.
Nr. 68990).
A ist das elektrolytische Bad, in welchem die Kästen
B frei beweglich aufgehängt sind. Unten sind
dieselben durch schräge Diaphragmen D geschlossen.
Sie enthalten die an den Mischrahmen W aufgehängten
plattenförmigen Kathoden K. Der Boden des Bades A ist halbkreisförmig geformt; an dem
tiefsten Punkte desselben liegt die Anode C.
Textabbildung Bd. 289, S. 55Dietzel's Kupferbad. Der Betrieb gestaltet sich folgendermaassen: Zunächst wird das Bad mit
einem geeigneten Elektrolyten gefüllt. Für ein Kupfererz, welches ausser dem
Kupfer noch Edelmetalle, Blei, Zink, Cadmium, Nickel, Eisen, Aluminium, Schwefel
und Arsen enthält, nimmt der Erfinder Kupfernitrat. Durch die verstellbaren
Zwischenräume F wird das Erz, am besten feinkörnig,
eingetragen. In Folge der halbcylindrischen Gestalt des Badbodens rutscht es
beständig bis zum tiefsten Punkte desselben und bedeckt so die hier angeordnete
Anode C. Beim Schliessen des Stromkreises scheidet
sich an den Kathoden Kupfer ab, während an der Anode die Nitrate des Kupfers,
Silbers, Zinks, Cadmiums, Nickels mit Spuren von Blei und Eisen und
Oxydationsproducten des Arsens sich bilden und von hier in Folge ihres grösseren
specifischen Gewichtes durch das fast bis zu Boden reichende Rohr H nach aussen befördert werden. Die abgesaugte
Anionlösung gelangt in eine Reinigungsvorrichtung R, wo sie von allen gelösten Beimengungen, die elektronegativer wie
das zu gewinnende Metall, und überhaupt solchen Beimengungen, die später auf den
Kathoden K niedergeschlagen werden könnten, befreit
wird. Der Behälter R ist durch eine fast bis zum
Boden reichende Scheidewand in zwei Abtheilungen getheilt; in die erste tritt
die Anionlösung ein, sinkt, da durch ein Heberrohr aus der zweiten Abtheilung
beständig Lauge abgeführt wird, zu Boden und steigt in der zweiten Abtheilung
hoch, hierbei mehrere grobmaschige Diaphragmen oder Siebe passirend, auf denen
Kupferabfälle liegen. Hierdurch wird das Silber abgeschieden, während dafür eine
entsprechende Menge Kupfer gelöst wird. In einem zweiten, in geeigneter Weise
beheizbaren Gefässe R1 welches ähnlich wie das vorhergehende construirt ist, werden die
letzten Spuren von Silber, sowie Eisen und Arsen durch feinere Kupferabfälle
ausgeschieden. Die Lauge enthält jetzt wieder die ursprüngliche Kupfermenge,
abzüglich der geringfügigen Mengen von Zink, Cadmium, Nickel und Aluminium, die
jedoch den Process nicht wesentlich beeinflussen, so dass der Elektrolyt eine
ziemliche Zeit hindurch in stetem Kreislauf bleiben kann. Die geklärte und
regenerirte Lauge wird aus R1 in den Sammelbehälter M gehoben und von hier durch Vertheilungsröhren V und die eingehängten Mischrahmen W in die Kathodenkästen B zurückgeleitet. Auf dem Boden des Behälters A sich ablagernder, Gold, Platin, Schwefel und Spuren von Oxyden,
Hyperoxyden und Sulfiden enthaltender Schlamm wird in geeigneten Zwischenräumen
entfernt.
3) Nickel und Kobalt. Mit Hilfe des
elektrischen Stromes Nickel oder Kobalt in grösseren Mengen zu gewinnen, scheint
bis jetzt, obgleich es an Vorschlägen dazu keineswegs fehlt, keinen praktischen
Erfolg gehabt zu haben. Dies liegt zum grossen Theile daran, dass die Nickel-
bezieh. Kobaltsteine, Speisen oder sonstigen Producte, welche die
Ausgangsmaterialien für die Gewinnung dieser beiden Metalle bilden, ausser dem
Nickel und Kobalt noch Metalle (Eisen, Zink, Kupfer) und andere Stoffe
enthalten, welche eine Reindarstellung derselben auf elektrolytischem Wege wenn
nicht unmöglich machen, so doch die Verfahren derart compliciren und vertheuern,
dass ein lukrativer Erfolg von vornherein ausgeschlossen erscheint. Es ist zu
berücksichtigen, dass sowohl Nickel als auch Kobalt eine ziemlich beträchtliche
Stromdichte verlangen, bei welcher zugleich auch fast alle metallischen
Verunreinigungen mit ausfallen.
Ein zweiter Grund ist sodann in dem Umstände zu erblicken, dass es ausser
ordentlich schwer hält, durch Elektrolyse genügend dicke und feste Niederschläge
von Nickel oder Kobalt zu erhalten. In dünnen Schichten sind die sich auf der
Kathode ablagernden Niederschläge dieser beiden Metalle meistens tadellos,
allein schon bei einer Stärke von nur 0,3 bis 0,4 mm werden sie unansehnlich und
meistens so spröde, dass die gewonnenen Platten fast so zerbrechlich, wie eine
ebenso dünne Glasplatte sind. Uebrigens hat man bei der galvanischen
Nickelplattirung auch jetzt noch mit demselben Uebelstande zu kämpfen; sehr oft
blättert das niedergeschlagene Nickel, besonders bei starken Niederschlägen,
schon bei leichter Berührung wieder ab. Es liegt deshalb auch nur ein einziges
neueres Verfahren vor, wonach Nickel auf elektrolytischem Wege gewonnen und
zugleich von Eisen, Kobalt und Zink getrennt werden soll. Dies der Firma Basse und Selve in Altena in Westfalen gesetzlich
geschützte Verfahren (D. R. P. Nr. 64251) besteht im Wesentlichen darin, dass
die neutrale oder schwach saure Lösung, welche ausser Nickel noch Eisen, Kobalt
und Zink als Verunreinigungen enthält, zunächst mit einer genügenden Menge einer
organischen Verbindung, welche im Stande ist, die Fällung des Eisenoxyduls oder
-oxyds, des Zinkoxyds, des Kobalt- und Nickeloxyduls durch Alkalien zu
verhindern, versetzt wird; derartige Verbindungen sind z.B. Weinsäure,
Citronensäure, Glycerin und Dextrose. Hierauf fügt man concentrirte Natron- oder
Kalilauge in massigem Ueberschuss hinzu und unterwirft die alkalische Lösung der
Elektrolyse.
Bei einer Stromstärke von 0,3 bis 1,0 Amp./qdm scheiden sich Eisen, Kobalt und Zink an der
Kathode ab. Das Nickel bleibt je nach der Concentration der alkalischen Flüssigkeit
entweder vollständig in Lösung oder es scheidet sich – besonders bei lang
andauernder Einwirkung des galvanischen Stromes – zum Theil als Hydroxydul
ab.
Behufs Abscheidung des Nickels in metallischem Zustande wird die nunmehr von
Eisen, Kobalt und Zink befreite alkalische Lösung mit so viel Ammoniumcarbonat
versetzt, dass alles freie Alkali in Alkalicarbonat übergeführt wird, und sodann
abermals der Elektrolyse unterworfen, wodurch das Nickel als glänzendes Metall
an der Kathode abgeschieden wird.
Von Bedeutung scheinen noch zwei Verfahren zu sein, welche es ohne besondere
Schwierigkeit und Umständlichkeit ermöglichen, von nickel- bezieh.
kupfernickelplattirten Eisenblechen und Abfällen letztere zu entfernen.
Bei dem hohen Preise, den auch heute noch das Nickel und seine Salze haben, hat
man schon seit Jahren versucht, das auf nickelplattirtem Eisenblech und
sonstigen Abfällen befindliche Nickel wieder zu gewinnen. Man hat zu diesem
Zwecke die Abfälle mit Säuren behandelt oder aber die Bleche als Anoden in ein
elektrolytisches Bad gehangen. Beide Versuche haben aber aus naheliegenden
Gründen wenig oder gar keinen praktischen Erfolg gehabt. Es sei deshalb bei der
Wichtigkeit des Gegenstandes auf zwei Verfahren aufmerksam gemacht, welche auf
höchst einfache Weise eine ziemlich vollständige Wiedergewinnung des Nickels
gestatten. Das erste und älteste dieser Verfahren ist das von Fleitmann in Iserlohn. Es besteht darin, dass die
Abfälle plattirter Bleche u.s.w. einer anhaltenden oxydirenden Hitze unter
Zutritt der atmosphärischen Luft oder eines anderen oxydirenden Mediums, z.B.
des Wasserdampfes, ausgesetzt werden. Hierdurch wird das Nickel zu Nickeloxyd
oxydirt. Ist diese Reaction vollendet, so lässt man die Abfälle erkalten, wobei
der grösste Theil des entstandenen Nickeloxyds von selbst abspringt. Zur
Beförderung dieses Abspringens empfiehlt es sich, die oxydirten Abfälle in
kaltem Wasser abzuschrecken.
Dies Verfahren ist übrigens nicht allein auf Nickel, sondern auf sämmtliche
Metallüberzüge anwendbar, die oxydirbar und in gleichmässiger Dicke aufgetragen
sind, mögen dieselben ein einfaches Metall oder eine Legirung, wie z.B. von
Nickel und Kupfer sein. Zur Ausübung desselben bedient man sich vortheilhaft
einer Muffel, die von aussen erhitzt wird, oder eines gewöhnlichen Röstofens,
den man mit einer oxydirenden Flamme heizt.
Das zweite, Dr. F. Heltmann in Vollme geschützte
Verfahren (D. R. P. Nr. 67178) besteht darin, dass die nickel- bezieh.
kupfernickelplattirten Eisenbleche in einer Retorte bis zum anfangenden Glühen
erhitzt werden, und sodann eine genügende Menge Schwefel hinzugefügt wird, um
sämmtliches Nickel in Schwefelnickel überzuführen. Die Schwefelung soll
verhältnissmässig rasch vor sich gehen und die entstandene Schwefelnickelschicht
sich nach dem Erkalten durch Hämmern leicht entfernen lassen.
Bei der verwandten Rolle, welche der Sauerstoff und Schwefel in der Chemie
spielen, ist das Heltmann'sche Verfahren lediglich
eine Modifikation der Fleitmann'schen Methode,
hat aber im Vergleich mit dieser den Nachtheil, dass sie umständlicher und
theurer als jene ist.
4) Antimon und Arsen. Eine Methode zur Gewinnung
dieser Metalle auf elektrolytischem Wege wurde kürzlich von der Firma Siemens und Halske in Berlin in Vorschlag gebracht
und besteht darin, dass in der Natur vorkommende oder auf künstlichem Wege
erhaltene Sulfide des Antimons und Arsens, welche mit Schwefelalkalien lösliche
Doppelsalze bilden, durch Behandlung mit Alkalisulfiden, Sulfhydraten oder
Polysulfureten in Lösung gebracht und in diesem Zustande der Elektrolyse
unterworfen werden.
Zur Ausübung dieses Verfahrens dient folgender Apparat. Das fein gemahlene
schwefelarsen- oder schwefel-antimonhaltige Erz wird zunächst in der Mühle A zerkleinert und von hier in das Extractionsgefäss
B übergeführt, welches die Lösung eines
Alkalisulfhydrates, z.B. Natriumsulfhydrat (NaHS), enthält. Dieses bringt die in
dem fein gemahlenen Erze befindlichen Sulfide des Antimons und Arsens unter
Bildung von Doppelsalzen in Lösung.
I. Sb2S3 + 6NaHS = (Sb2S3.3Na2S) + 3H2S
II. As2S3 + 6NaHS = (As2S3.3Na2S) + 3H2S.
Textabbildung Bd. 289, S. 56Fig. 9.Elektrolytischer Apparat von Siemens und Halske. Die gewonnene Lauge wird in der Nutsche D1 vom extrahirten Erzrückstand
getrennt und gelangt, nachdem sie in dem Reservoir C gesammelt wurde, in die Kathodenabtheilungen a eines elektrolytischen Bades D, welches
durch Diaphragmen in mehrere negative Abtheilungen a und positive b getheilt ist. Diese
Diaphragmen sollen dem Durchgang des Stromes möglichst wenig Widerstand
entgegensetzen, dagegen die Diffusion der beiden in den Elektrodenabtheilungen
vorhandenen Elektrolyte nach Möglichkeit verhindern. Unterstützt wird dies durch
eine rasche Circulation der beiden Elektrolyte.
Die positiven Abtheilungen b sind aus weiter unten
zu erörternden Gründen gasdicht geschlossen und enthalten unlösliche Anoden aus
Kohle oder Platin, während die negativen Abtheilungen a offen und mit Kathodenplatten aus Kupfer oder Antimon versehen
sind.
Durch die Wirkung des elektrischen Stromes wird das aus dem Reservoir C in die Kathodenabtheilungen a gelangte Doppelsalz des Antimon- und
Natriumsulfids nach folgender Gleichung zerlegt:
Ia. (Sb2S3.3Na2S) + 6H =
2Sb + 6NaHS
IIa. (As2S3.3Na2S) + 6H =
2As + 6NaHS.
Es wird also das extrahirte Antimon bezieh. Arsen vollständig gefällt und
zugleich eine Lauge gewonnen, welche im Stande ist, neues Antimon und Arsen aus
den Erzen zu lösen.
Der in der Anodenabtheilung circulirende Elektrolyt richtet sich nach den nach
der Extraction des Antimons fallenden Erzrückständen. Enthalten diese Gold,
Silber, Kupfer, Quecksilber; Wismuth, Zink, Kobalt oder Nickel, so kann man als
Anodenflüssigkeit ein Alkalichlorid (NaCl, KCl oder NH4Cl) verwenden, welches bei der Elektrolyse, sei es gasförmiges, sei
es in der Lauge gelöstes Chlor entwickelt. Dieses wird in einem zweiten Rührwerk
E mit dem auf der Nutsche D1 zurückbleibenden
Erzrückstande zusammengebracht, wobei die oben erwähnten Metalle in Lösung
gebracht und auf der Nutsche F von der Gangart
getrennt werden. Die Cu, Ag, Au, Bi, Zn, Co, Ni, Hg enthaltende Lösung wird mit
dem nach Gleichung I. aus dem Extractionsgefäss B
entweichenden Schwefelwasserstoff zur Gewinnung des betreffenden, in grösserer
Menge vorhandenen Metalles behandelt.
Ist auf keine derartigen Metalle im Erzrückstand Rücksicht zu nehmen, so kann das
entwickelte Chlor anderweitige Verwendung, z.B. für Bleichzwecke, finden. Die
zum Ersatz der in der Praxis sich ergebenden Verluste nothwendigen Mengen von
Schwefelalkalien und eventuell Chlor werden in einem elektrolytischen Apparate
H durch Zerlegung von Alkalichloriden und
Einleiten von Schwefelwasserstoff in die Kathodenabtheilung desselben
gewonnen.
Das vorstehend beschriebene Verfahren lässt sich nicht nur auf die in der Natur
vorkommenden Arsen- und Antimonsulfurete anwenden, sondern auch auf solche
Schwefel-, Arsen- und Antimonverbindungen, welche auf künstlichem Wege erhalten
sind. Auf diese Weise kann man z.B. die im Kupferhüttenbetriebe fallenden Steine
und Speisen leicht in der Weise verarbeiten, dass man sie aufschliesst, das
Arsen und Antimon in Form von Sulfureten ausfällt und alsdann der Elektrolyse
unterwirft.
Nächstdem kann es aber auch zur Gewinnung sämmtlicher anderer Metalle dienen,
deren Sulfide mit Alkali-Sulfiden, -Sulfhydraten und -Polysulfureten lösliche
Schwefelverbindungen geben, und welche in der Natur in hinreichender Menge als
Schwefel Verbindungen vorkommen oder ohne erhebliche Kosten auf künstlichem Wege
als solche zu erhalten sind. Die hauptsächlichsten dieser Metalle sind Gold,
Platin, Tellur, Molybdän und Zinn.
Ein zweites Verfahren zur Gewinnung von Antimon mit Hilfe des elektrischen
Stromes hat sich unlängst die Firma Rudolph Koepp und
Co. in Oestrich im Rheingau patentiren lassen (D. R. P. Nr. 66547).
Dasselbe basirt auf dem Verhalten des Antimontrisulfids (Sb2S3) gegen
Eisenoxydsalze. Letztere lösen nämlich Antimon unter Abscheidung von Schwefel zu
Antimonoxydsalz unter gleichzeitiger Reduction des Eisenoxydsalzes zu
Oxydulsalz. Eisenchlorid z.B. wirkt auf Antimontrisulfid nach der Gleichung:
3Fe2Cl6 + Sb2S3 = 6FeCl2 +
Sb2Cl6 +
3S.
Die Reaction verläuft quantitativ und sehr schnell, wenn man etwas freie
Salzsäure oder noch besser ein Halogensalz, z.B. Kochsalz zusetzt.
Die so erhaltene Antimonlösung wird sodann zu den Kathodenabtheilungen eines
elektrolytischen Bades geführt, welche durch Diaphragmen von den
Anodenabtheilungen getrennt sind. In diese letzteren wird die Eisenchlorürlösung
geführt, nachdem an den Kathoden annähernd alles Antimon ausgefällt worden ist,
und durch die oxydirende Wirkung der Anoden wieder in Eisenchlorid
umgewandelt.
Das so regenerirte Eisenchlorid wird alsdann wiederum zum Lösen der betreffenden
Antimonverbindungen benutzt.
Anoden und Kathoden können aus Blei bestehen. Der Elektrolyt wird zweckmässig auf
etwa 50° C. erwärmt und bewegt. Will man das Antimon fest (nicht schwammig) auf
den Kathoden niederschlagen, so wendet man mit Vortheil eine Stromdichte von 40
Amp./qm
an.
5) Chrom und Chromlegirungen. Chrom mit Hilfe des
elektrischen Stromes zu gewinnen, ist seit den Versuchen Bunsen's, welcher dasselbe aus einer concentrirten, bis zum Kochen
erhitzten Chlorürlösung durch einen Strom von 6,7 Amp./qc niederschlug; wohl mehrfach
versucht worden; so interessant die diesbezüglichen Methoden indessen vom
wissenschaftlichen Standpunkt auch sind, so ist bis jetzt keine derselben
technisch verwerthet worden.
In neuester Zeit berichteten französische Fachblätter mehrfach, dass es den
Bemühungen der Herren Emile Placet und Joseph Bonnet in Paris thatsächlich gelungen sei,
auf elektrolytischem Wege grössere Mengen sowohl von metallischem Chrom, als
auch von Legirungen desselben mit anderen Metallen darzustellen. Sie verfuhren
hierbei folgendermaassen.
Um Chrom allein zu gewinnen, wurde die verdünnte Lösung eines Chromsalzes
genommen und dieser ausser den Sulfaten oder Chloriden der Alkalien oder
alkalischen Erden noch gewisse organische Substanzen, wie Gummi, Dextrin u.s.w.,
zugesetzt, und zwar wurde an Chromsalz etwa der fünfte Theil der für die
verwandte Flüssigkeitsmenge nöthigen Sättigungsmenge genommen, die übrigen
Substanzen aber fast bis zur Sättigung der Lösung zugesetzt.
Von Vortheil ist es, das elektrolytische Bad zu erwärmen. In gleicher Weise ist
es von günstigem Einfluss auf die Natur des erhaltenen Chromniederschlages, wenn
die Oberfläche der Kathode kleiner ist als die der Anode. Um das Bad während des
ganzen Processes in seiner Zusammensetzung constant zu erhalten, wird von Zeit
zu Zeit ungelöstes Chromsalz in erforderlicher Menge zugesetzt. Hinsichtlich der
Stromspannung hat sich als besonders günstig eine solche von 30 bis 40 Volt
erwiesen.
Um direct Legirungen niederzuschlagen, wird ein Bad hergestellt, in welchem Salze
der zu legirenden Metalle gelöst sind, und welchem ebenso wie bei der
Ausscheidung von Chrom allein eine gewisse Menge von Substanzen, welche die
Leitungsfähigkeit des Bades erhöhen, zugesetzt ist. Sollen Legirungen von Eisen
und Chrom dargestellt werden, so empfiehlt es sich, etwa ¼ von derjenigen Menge
Eisensalz in Lösung zu geben, welche erforderlich wäre, um die Flüssigkeit zu
sättigen, und etwa ⅕ von derjenigen Menge Chromsalz, welche ebenfalls und zwar
für sich allein die Flüssigkeit sättigen würde. Der so erhaltenen Lösung gibt
man dann wieder bis nahezu zur vollständigen Sättigung Sulfate oder Chloride der
Alkalien oder alkalischen Erden zu.
Aus einem solchen Bade kann die Eisen-Chromlegirung nun entweder direct als
solche erhalten werden oder es können die beiden Metalle nach einander
niedergeschlagen und darauf zu einer Legirung zusammengeschmolzen werden. In
beiden Fällen ist es möglich, das Mengenverhältniss der beiden in der Legirung
vorhandenen Metalle zu regeln, im ersteren Falle durch eine bestimmte Spannung,
im letzteren durch die Dauer der Einwirkung des Stromes auf das Bad. Bei 6 Volt
Spannung scheidet sich nur Eisen, bei 30 Volt nur Chrom aus; bei einer zwischen
diesen beiden Zahlen liegenden Spannung aber wird sich eine Eisen-Chromlegirung
ausscheiden, die bei geringeren Spannungen (6 bis 15 Volt) reich an Eisen und
arm an Chrom, bei höheren Spannungen (15 bis 25 Volt) arm an Eisen, aber reich
an Chrom ist. Durch eine geeignete Regulirung der Spannung kann somit eine
Eisen-Chromlegirung erhalten werden, in welcher Eisen und Chrom in jedem
gewünschten Verhältniss vorhanden sind.
In gleicher Weise wird die gewünschte Legirung erhalten, wenn zunächst aus dem
Chrom-Eisenbade durch einen Strom von 6 Volt Spannung das Eisen und hierauf
durch einen Strom von etwa 30 Volt auf dieses Eisen Chrom in der nöthigen Menge
niedergeschlagen wird, worauf man das Ganze niederschmilzt.
(Schluss folgt.)