Titel: Neuerungen im Hüttenwesen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1888, Band 268 (S. 120–126)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj268/ar268019

Neuerungen im Hüttenwesen.

(Patentklasse 40. Fortsetzung des Berichtes Bd. 265 S. 443.)

Mit Abbildungen auf Tafel 9.

Elektrolyse.

Die Anwendung der Elektricität in der Metallurgie erstreckt sich bisher im Wesentlichen auf die Reingewinnung der Metalle aus Zwischenproducten, die aus den Erzen auf chemischem Wege erzeugt worden sind. So gewinnt man z.B. aus Schwarzkupfer und Kupferstein durch Elektrolyse Feinkupfer, aus unreinen Goldblechen feines Gold, aus Handelszink fast chemisch reines Zink. Die Gewinnung der Metalle direkt aus den Erzen ist zwar wiederholt vorgeschlagen worden, doch |121| sind bisher nutzbringende Erfolge nicht zu verzeichnen gewesen. Carlos Stolp in Santiago de Chile hat nun eine Neuerung in dem Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Metallen aus Erzen vorgeschlagen (* D.R.P. Nr. 41061 vom 12. November 1886), bei welcher weder eine Röstung der Erze, noch eine vorherige Schmelzung derselben erforderlich ist. Die Erze werden gemahlen und dann in Kasten gebracht, welche zweckmäſsig aus geharztem Holze oder anderem, die Elektricität nicht leitendem Material bestehen. Die Gröſse der Kasten, welche gewöhnlich zwei bis dreimal so lang als breit sind, richtet sich nach der elektrischen Leitungsfähigkeit der Erze. In Fig. 5 Taf. 9 ist ein derartiges Gefäſs A, bei welchem die Kopfenden mit Kohlenplatten C belegt sind, zur Anschauung gebracht. Jedes dieser Gefäſse wird zunächst mit zermahlenem Erz angefüllt, welches dann mit Kochsalzlösung oder Meerwasser so weit getränkt wird, daſs die Flüssigkeit nicht ganz bis zum oberen Rande der Erze reicht. Hierauf macht man die eine der Kohlenplatten C zur Kathode, die andere zur Anode. Der elektrische Strom darf jedoch nur so stark sein, daſs das durch die Zersetzung der Salzlösung entstehende Chlor in statu nasc. die in den Erzen vorhandenen Metalle sofort chlorirt, ohne daſs freies Chlor hierbei abdunstet. Die Chlorirung wird in der Reihenfolge der gröſseren oder geringeren Verwandtschaft derselben zum Chlor vor sich gehen. Ist das zu behandelnde Erz nicht genügend leitend, so daſs die Masse dem elektrischen Strome einen zu groſsen Widerstand entgegensetzt, so mischt man der Erzmasse eine geringe Quantität fein gepulverter Holzkohle bei.

Sobald nun die Erze gut chlorirt sind oder die Salzlösung vollkommen zersetzt ist, werden sie mit einer gröſseren Menge der gleichen Lösung versetzt. Nachdem die Masse, um die Chlormetalle in Lösung zu bringen, gut umgerührt ist, wird die Lösung durch Hähne am Boden des Gefäſses abgezapft. Dann leitet man den elektrischen Strom von Neuem durch das noch feuchte Erz, löst die gebildeten Chloride auf und fährt fort, bis die Masse vollkommen erschöpft ist. Statt der Kochsalzlösung u.s.w. kann man in analoger Weise auch Schwefelsäure anwenden, wodurch dann die Erze in Sulfate übergeführt werden.

Zur weiteren Behandlung der nach vorstehendem Verfahren erhaltenen Lösungen dient ein Apparat, welcher in den Fig. 6 bis 14 Taf. 9 in mehrfacher Modification dargestellt ist.

In einem Bassin A (Fig. 6) von beliebiger Länge, 1m breit und 0m,75 hoch, steht lose eine Reihe von Kasten B, welche die innere Breite und Höhe des Bassins A haben und mit Leichtigkeit aus dem Bassin zu heben sind. Die Hinterwände der nach oben offenen Kasten sind mit Kohlenplatten C belegt, während die Vorderwände aus Diaphragmen D bestehen. Je zwei solcher Kasten B sind mit ihren Diaphragmen D einander zugekehrt. Zwischen letzteren hängt die Platte E aus Kupfer oder einem anderen gut leitenden Material von der Gröſse eines Diaphragmas. |122| Die Entfernung der Platte E von den Diaphragmen beträgt bis zu 6cm, während die Diaphragmen von den Kohlenwänden von 0cm,5 bis zu 4cm, je nach der Beschaffenheit des Erzes, entfernt sein können. Die Kasten B, also der Raum zwischen C und D, werden mit zermahlenem oder zerstückeltem Erz und der nach vorstehendem Verfahren entstandenen Chlormetalllösung., das Bassin A nur mit Chlormetalllösung so weit gefüllt, daſs die Diaphragmen noch etwas aus der Flüssigkeit herausragen. Dann läſst man den Strom von je zwei Kohlenanoden C nach der gemeinsamen Kathode E gehen. In kurzer Zeit löst sich das in den Kasten vorhandene Erz auf, während sich das Metall auf der gemeinsamen Kathode E niederschlägt.

Sind die zu behandelnden Erze Gold-, Silber- oder Platinerze, so wendet man am besten reine Chlornatriumlösung an. Die Erze werden in den Kasten während der Operation in der Weise zusammensinken, wie ihnen der Metallgehalt entzogen wird.

In Fig. 7 und 8 ist eine Modification des beschriebenen Apparates dargestellt, welcher sich für continuirlichen Betrieb, namentlich zur Gewinnung von Edelmetallen, gut eignet. Die Anode wird hier durch einen senkrecht stehenden Kohlencylinder C gebildet, welcher um seine Achse w rotiren kann. Der Cylinder ist oben und unten geschlossen und unten mit schrägen Ansätzen H versehen. Der obere Verschluſs wird durch einen Conus G gebildet, über welchem sich ein Trichter T befindet, aus welchem gemahlenes Erz und Chlormetalllösung stetig hinabgleiten, während der Cylinder langsam rotirt.

Der Kohlencylinder wird in Entfernung von etwa 1cm von einem cylindrischen Diaphragma D (porösem Thoncylinder) umgeben. Kohlencylinder und Diaphragma werden in einer Entfernung von ungefähr 1cm vom dritten Cylinder A (aus Holz oder säurefestem Material) eingeschlossen. Letzterer muſs sich unten an das Diaphragma hermetisch anschlieſsen. Zwischen D und A steht lose ein Kupfercylinder E. Der Raum zwischen D und A wird mit reiner Kochsalzlösung gefüllt. Leitet man einen elektrischen Strom von der Kohlenanode zur Kupferkathode, während gleichzeitig die Anode rotirt und aus T fortwährend neues Material nachsinkt, so wird sich auf der Kathode beständig Metall niederschlagen. Die Erzrückstände, welche kein Metall mehr enthalten, werden continuirlich bei H den Apparat verlassen.

Eine andere Modification des Apparates ist in Fig. 9, 10 und 11 dargestellt. Ein langes, nach dem einen Ende H zu schwach geneigtes Bassin A ist auf der Sohle mit einer beliebigen Anzahl von Kohlen-platten CC1 C2 u.s.w. belegt. Jede Kohlenplatte ist etwa lm lang und 0m,5 breit. Ueber je einer dieser Kohlenplatten befindet sich in einer Entfernung von etwa 1cm ein Kasten B, welcher mit der betreffenden Kohlenplatte gleiche Länge und Breite hat. Die Sohle dieser Kasten B bildet ein Diaphragma D, über welchem in einer Entfernung von. 1 bis |123| 2cm horizontal an den Leitern FF1 F2 u.s.w. aufgehängte Kupferplatten EE1 E2 u.s.w. sich befinden. Dieser ganze Apparat steht nun in einer nach dem beschriebenen Verfahren erhaltenen Metallsalzlösung so weit eingetaucht, daſs die Flüssigkeit nicht in die Kasten B hineinlaufen kann, während diese wenigstens bis zur Berührung mit den Platten E mit reiner Kochsalzlösung gefüllt sind. Das aus dem Trichter G zugeführte Erz rutscht, während das Bassin schwach erschüttert wird, auf der schiefen Sohle nach H hinab, wo die extrahirten Rückstände den Apparat verlassen.

Man kann auch dem Bassin u.s.w. eine solche Construction geben, wie dies Fig. 12 und 13 Taf. 9 veranschaulichen. Hier läſst sich der mit einer Kohlenplatte C belegte Balken B mittels einer excentrischen Scheibe G bei H auf und ab bewegen. D ist wiederum Diaphragma und E eine herausziehbare Kupferplatte, welche als Kathode dient, während durch C die Anode gebildet wird. Die Erzrückstände verlassen den Apparat bei J.

Fig. 14 endlich zeigt ein elektrolytisches Gefäſs, bei welchem die Sohle durch eine einzige Kohlenplatte gebildet wird und sämmtliche Kathoden durch die Leitung F in Verbindung gesetzt sind.

Sämmtliche Apparate sind constructiv einfach und dürften mit Ausnahme der Kohlenanoden und der Diaphragmen auch in weniger cultivirten Ländern leicht herzustellen sein. Da fortwährend emsig experimentirt wird, um es zu ermöglichen, haltbare künstliche Kohle sowie dünne unangreifbare Diaphragmen billig herzustellen, so dürften die Apparate., namentlich zur Kupfer- und Edelmetallgewinnung, in Kohlen armen, dagegen an Wasserkräften reichen Gegenden nützlich verwerthet werden können.

Das Verfahren der Kupfergewinnung aus Kupferstein, welches zuerst von Elkington, später von Marchese wiederum vorgeschlagen wurde, setzt voraus, daſs die in das elektrolytische Bad einzuhängenden Platten möglichst unzerbrechlich und, ohne Schaden zu nehmen, nach beliebiger Entfernung transportirbar sind. Gleichzeitig müssen dieselben während des elektrischen Extractionsprozesses gute Leitungsfähigkeit besitzen. Bisher steckte man in den geschmolzenen, in die Formen ausgegossenen Stein Metallstreifen aus Kupfer oder goſs die Platten mit Ansätzen, um Contacttheile zum Anschluſs an die elektrische Leitung zu gewinnen. C. Stolp schlägt vor (vgl. D.R.P. Nr. 40434 vom 21. November 1886), in die Formen vor dem Guſs der Platten ein grobmaschiges Drahtnetz zu legen, so daſs, wenn der Stein in die Form entleert ist, das Drahtnetz der Steinplatte einverleibt ist. Das Drahtnetz muſs auf der Seite, an welcher die Steinplatte beim Eintauchen in das betreffende Bad an dem elektrischen Leiter aufgehängt werden soll, so weit aus der Steinplatte hervorragen, daſs mit den vorstehenden Netzfäden die Steinplatte an dem Leiter festgebunden werden kann.

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Da der Elkington-Marchese-Prozeſs groſse Mengen von Schwefelsäure verlangt, so dürfte die Bedeutung des beschriebenen Verfahrens darin zu suchen sein, daſs die nach demselben hergestellten Anodenplatten aus Ländern, die wenige oder gar keine Schwefelsäurefabriken besitzen, nach Ländern transportirbar sind, in denen genannte Säure sehr billig hergestellt wird.

Nach Dr. A. Föhring (vgl. Berg- und Hüttenmännische Zeitung, 1887 S. 336) eignet sich die elektrolytische Raffination der Metalle (Elektrolyse von Silber haltigem Kupfer) besonders für den Kleinbetrieb, weil dabei der ganze Verlauf des Prozesses eingehender und schärfer beobachtet werden kann, als dies beim Groſsbetrieb möglich ist. Nach seiner Angabe kostet eine Anlage, welche monatlich etwa 30000k reinstes Kupfer liefern kann, 20000 bis 25000 M. Hierbei sind 9000 M. auf die Siemens'sche Maschine und 6000 M. auf die Betriebskraft (6pferdige Locomobile) gerechnet. Der Rest wird sich wahrscheinlich auf die Bäder und Schwefelsäure vertheilen. Zur Bedienung ist nur eine Arbeitskraft erforderlich.

Für eine solche Kleinanlage ist der bleigefütterte hölzerne Fällungskasten 4m lang, 1m,5 breit und 1m hoch und faſst 700k Kupfervitriollösung und 700k 66grädige Schwefelsäure. Auf der Längsborde des Kastens laufen zwei starke Kupferschienen, welche mit den beiden Polen der Maschine verbunden sind. In der Lauge hängen 32 Silber haltige Kupferplatten von 1 × 1m,3 Fläche und 3cm Stärke. Dieselben ruhen mit lappenartigen Ansätzen auf den beiden Kupferschienen und zwar auf dem positiven Strange direkt, während sie von der negativen Schiene durch untergeschobene Holzklötzchen isolirt werden. Zwischen diesen Platten hängen die 31 Matrizen, von derselben Gröſse, aber nur 1mm stark, aus reinstem Kupferbleche- sie sind mit dem negativen Pole verbunden. Sämmtliche Platten müssen vollständig frei in der Flüssigkeit hängen, ohne Boden oder Seitenwände zu berühren. Damit sich das elektrolytisch gefällte Kupfer leicht von den Matrizen ablöst, sind diese mit Petroläther überstrichen, welcher als guter Leiter der Elektricität die Ablagerung des Raffinates in keiner Weise beeinträchtigt. Die Ränder, dagegen sind mit nicht leitendem Paraffin überzogen, um ein Uebergreifen des abgelagerten Feinkupfers über die Matrize zu verhindern. Bei Anwendung dieser Vorsichtsmaſsregel läſst sich das raffinirte Kupfer in festen metallglänzenden Platten ohne Schwierigkeit von der Matrize loslösen und letztere sofort wieder in Gebrauch nehmen.

Für constante Zusammensetzung und Bewegung in der Lauge wird so gesorgt, daſs auf der einen Seite fortwährend frische Lauge durch ein Bleirohr am Boden des Kastens zutritt, während am anderen Ende des Kastens die entkupferte leichte Lauge (verdünnte Schwefelsäure) durch ein am Bordrand des Fällungsgefäſses angebrachtes Bleirohr continuirlich abflieſst. Nachdem diese wieder mit Kupfervitriol, den man |125| sich aus Kupferabfällen selbst erzeugt, auf die nöthige Concentration gebracht worden ist, kann sie wieder in den Kreislauf des Prozesses zurückkommen. Das ausgeschiedene Silber fällt zu Boden; ein Sammeln desselben in um die Platten gehängten Gazesäcken hat sich nicht sehr bewährt. Nachdem die positiven Platten vollständig zerfressen, porös und schwarz geworden sind, werden sie aus dem Prozesse entfernt. Sie bestehen fast nur noch aus den Verunreinigungen des Kupfers, namentlich Blei mit Silber, Arsen, Antimon u.s.w. Diese Reste werden unter Zusatz von Blei oder Glätte in Tiegeln oder besser im kleinen Flammofen zusammengeschmolzen und dann gesaigert. Man erhält dabei Silber haltiges Blei und Saigerdörner, welche aus Kupfer, Arsen, Antimon u.s.w. bestehen. Die Saigerdörner werden vortheilhafter Weise nicht weiter verarbeitet, sondern an das nächste Hüttenwerk abgegeben. Dagegen empfiehlt es sich, das Silber haltige Blei zusammen mit dem Silberschlamm aus dem Fällungskasten in dem kleinen Flammofen zusammenzuschmelzen und auf in der Regel Gold haltiges Feinsilber zu vertreiben. Die fallende Glätte wird wiederum zum Entsilbern der Kupferrückstände benutzt.

Ein neues Verfahren zur Gewinnung von Aluminium auf dem Wege der kaltflüssigen Elektrolyse ist von Arwed Walter in Tarnowitz, Oberschlesien (D.R.P. Nr. 40626 vom 10. Juli 1886), angegeben. Wässerige Lösungen der Thonerde in Salpetersäure, nach Möglichkeit jedoch von Schwefelsäure- und Salzsäureverbindungen der Thonerde und von Verbindungen der festen Alkalien und Erden befreit, werden in groſsen hinter einander geschalteten Bädern nach Art der Feinkupfergewinnung der Einwirkung eines starken Maschinenstromes unter Anwendung platinirter Kupferbleche als Elektroden unterworfen. Das bei geringer Stromdichtigkeit, etwa 0,02 bis 0,05 Ampère für 19° Kathodenfläche, in Gestalt eines im feuchten Zustande tiefschwarzen Niederschlages ziemlich fest an der Kathode abgeschiedene pulverförmige Aluminium wird mit dem Kupferblech aus der Flüssigkeit gehoben, von geringen Mengen immer oberflächlich anhaftender Thonerde durch gelindes Abspülen befreit, sodann durch gepreſsten Wasserstrahl vom Kupferblech abgelöst, mit reinem kalten, namentlich Kochsalz freiem Wasser ausgewaschen und bei gelinder Wärme in freier Luft getrocknet. In trockenem Zustande stellt das so gewonnene Aluminium ein dunkelgraues Pulver dar, das unter einer Decke von Kochsalz oder Kryolith zusammengeschmolzen werden kann. Hinsichtlich der Bereitung des Elektrolyten sei noch bemerkt, daſs demselben theils zu Anfang, theils später organische Säuren (Ameisen-, Essig-, Wein-, Trauben-, Citronen-, Oxalsäure, auch Fettsäuren) oder besser primäre Alkohole zugesetzt werden sollen, welche sich unter dem Einflüsse des an der Anode frei werdenden Sauerstoffes zunächst zu Aldehyden bezieh. Ketonen, schlieſslich zu Säuren oxydiren lassen. Ob dem vorstehend beschriebenen Verfahren |126| eine gröſsere Bedeutung als dem bereits früher von Braun vorgeschlagenen Verfahren der Elektrolyse von Alaunlösungen beigemessen werden kann, kann erst dann festgestellt werden, wenn im Groſsen angestellte Versuche vorliegen.

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