DD207932A1 - Verfahren zur rueckgewinnung der kobalt-, tantal- und niobbestandteile aus hartmetallschrotten - Google Patents

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN VERFAHREN ZUR RUECKGEWINNUNG DER KOBALT-, TANTAL- UND NIOBBESTANDTEILE AUS HARTMETALLSCHROTTEN, DIE IN IHRER ZUSAMMENSETZUNG TITANCARBIDE ENTHALTEN. ERFINDUNGSGEMAESS WERDEN DIE SCHROTTE ZUNAECHST MIT EINEM UEBERSCHUSS AN ALKALINITRIT BZW. -NITRAT AUFGESCHLOSSEN UND LANGSAM, NACH BEENDIGUNG DES EXOTHERMEN PROZESSES, VON 900 GRAD CELSIUS AUF 10 BIS 20 GRAD CELSIUS ABGEKUEHLT. DANACH WIRD ALKALIWOLFRAMAT AUSGEWASCHEN, DIE RUECKSTAENDE MIT SCHWEFELSAEURE VERSETZT UND DIE ENTSTEHENDEN SULFATE DES KOBALTS UND TITANS ABGEFILTERT. NACH AUSPUFFERN MIT AMMONIAKWASSER WIRD TITANDIOXIDHYDRAT AUSGEFAELLT UND KOBALTSULFAT MIT OXALSAEURE VERSETZT. ALS ENDPRODUKTE ENTSTEHEN ALKALIWOLFRAMAT, KOBALTOXALAT SOWIE TANTAL-NIOBPENTOXID.

Description

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Verfahren zur Rückgewinnung der Kobalt-, Tantal- und Niobbestandteile aus Hartmetallschrotten

Anwendungsgebiet der Erfindung *

Die Erfindung findet in der Sekundärmetallurgie Anwendung. Im Hartmetallschrott und in Hartmetallrückständen ist neben Wolfram auch Kobalt, Tantal und Niob, sowie in einigen Sorten Titan enthalten. Erfindungsgemäß werden diese Wertmetalle bis auf Titan zurückgewonnen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Nach bisher bekannten Verfahren wurden wolframhaltige Schrotte oder Rückstände mit Alkalinitrat oder Alkalinitrit aufgeschlossen.

Der entstehende Schmelzaufschluß wurde in Wasser gelaugt, wobei Wolfram als Alkaliwolframat in Lösung geht. Das Alkaliwolframat wurde abgefiltert und die Beimengungen _v und Verunreinigungen, in denen sich auch die Wertmetalle Kobalt, Tantal und Niob befinden, wurden als Schlämme auf Halde verbracht.

Alle Versuche zur Wiedergewinnung dieser Bestandteile scheiterten bisher an der Schwerlöslichkeit der in Oxidform anfallenden Metalle.

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Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat zum Ziel, durch ein einfaches Verfahren mit wenigen Verfahrensstufen und geringem apparativen Aufwand die Rückgewinnung der aVertmetalle Kobalt, Tantal und Niob in metallurgisch oder technisch verwertbare Fraktionen zu ermöglichen und von den Titanrückständen zu befreien.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der E_rfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wertraetalle Tantal. Kobalt und Niob, die beim chemischen Aufschluß von Hartmetallschrotten oder -rückständen als unlösliche Verbindungen im Filterrückstand verbleiben, nahezu verlustlos wieder in den Metallkreislauf zurückzuführen.

Allen bisher bekannten Verfahren haftet der Mangel an, daß aus Hartraetallschrotten und -rückständen nur Wolfram in der Verbindung als Kalziumwolframat gewonnen wurde. Sofern die Hartmetallschrotte keine Titancarbide enthielten, konnten auch Kobalt und Tantal gewonnen werden.

Es besteht die Aufgabe, aus den verbleibenden Rückständen Kobalt herauszulösen, während Tantal und Niob nach gründlichem Auswaschen und Trocknen als Pentoxide weiterverwendet werden können und die Titanrückstände verhaldet werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zunächst wolframhaltige Schrotte und Rückstände unterschiedlicher Zusammensetzung mit einem Überschuß an Alkalinitrat oder Alkalinitrit aufgeschlossen werden.

Der Stöchiometrische Überschuß muß dabei mindestens IO % betragen. In Versuchen wurde ermittelt, daß ein Überschuß von 18 % der theoretisch notwendigen Menge die besten Ergebnisse in den weiteren Verfahrensstufen nach sich zieht. Ein Überschuß größer als 20 % bringt zwar die gleichen Ergebnisse, verteuert jedoch das Verfahren. Durch den Überschuß wird erreicht, daß Kobalt, Tantal, Niob und Titan oxidieren.

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Der chemische Aufschluß des Hartmetallschrotts verläuft in einem stark exothermen Vorgang, wobei sich die Schmelze auf etwa 900⁰C erhitzt.

Danach wird der Schmelzaufschluß auf eine Temperatur zwischen 1O⁰C und 25 C abgekühlt. Die Abkühlung muß verzögernd verlaufen, sollte etwa 11 bis 20 Stunden in Anspruch nehmen und ohne Bewegung des Schmelzgutes erfolgen.

Diese langsame ruhende Abkühlung bewirkt eine Gefügeveränderung des Kobaltoxides, was zur Folge hat, daß Kobaltoxid in Schwefelsäure leicht löslich wird.

Aus der so gewonnenen Schmelze wird mit heißem Wasser das entstandene Natriumvjolframat ausgewaschen, während die Wertmetalle Tantal, Kobalt, Niob und das Begleitmetall Titan als Oxide im Rückstand verbleiben.

Der im durchgeführten Schmelz- und Abkühlungsprozeß gewonnene Rückstand v/ird auf etwa 80 C in einem Rührkessel erwärmt und erfindungsgemäß mit konzentrierter handelsüblicher Schwefelsäure versetzt.

Dadurch ist eine spätere Trennung von Kobalt gegenüber Tantal und Niob möglich, weil die Oxide dieser Metalle in Schwefelsäure unlöslich sind, während Titandioxid mit H₂SO₄ zu löslichem Titanylsulfat umgesetzt wird.

Dabei geht das Kobaltoxid als Kobaltsulfat und das Titan als Titanylsulfat in Lösung, während Tantal und Niob als weiße Pentoxide unlöslich bleiben.

Die kobaltsulfatlösung wird mit dem Titanylsulfat abgefiltert und das im Schrott mit eingebrachte Eisen durch Auspuffern mit Ammoniakwasser auf PH 4,5 quantitativ als Eisenhydroxid und Titandioxidhydrat bei einer Temperatur über 80⁰G ausgefällt und abgetrennt.

Anschließend wird nun der Kobaltsulfatlösung Oxalsäure zugesetzt und das Kobalt als Kobaltoxalat gefällt. Nach dem Waschen, Trockner» und V_erglühen entsteht ein reines Kobaltschwarzoxid bis zu 70% Co-Inhalt. . . ,

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Oie Pentoxide des Tantals und des Niobs werden säure- und alkalifrei gewaschen, getrocknet, feinstvermehlen und ohne weitere Verarbeitungsstufen direkt zur Karbonierung eingesetzt, wobei Tantal- und Niobchlorid entstehen.

Ausführungsbeispiel

Das erfinderische Verfahren soll an folgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden:

Wolframhaltige Schrotte mit Titancarbidanteilen werden in einem 18 %igen stöchiometrischen Oberschuß mit Natriumnitrit aufgeschlossen.

In dem exothermen Vorgang entsteht Natriumwolframat und die Oxide von Kobalt, Tantal, Niob und Titan.

Nach Beendigung dieses Prozesses wird der Schmelzaufschluß, der eine Endteraperatur von etwa 900 C aufweist, auf eine Temperatur von 18 C in 15 Stunden langsam abgekühlt. Durch diese langsame Abkühlung verändert sich das Gefüge von Kobaltoxid, so daß es in Schwefelsäure löslich wird.

^US der Schmelze wird nun mit Wasser das Natriumwolframat ausgewaschen. Der Rückstand, der die Elemente Kobalt, Tantal-Niob und Titan in Oxidforra enthält, wird mit handelsüblicher Schwefelsäure versetzt. Dabei geht Kobaltoxid als Kobaltsulfat und Titanoxid als Titanylsulfat in Lösung. Diese Sulfate werden abgefiltert mit Ammoniakwasser auf PH 4,5 ausgepuffert. Dabei wird noch vorhandenes Eisen als Eisenhydroxid und Titanylsulfat als Titandioxidhydrat bei 80⁰C ausgefällt.

Die Tantal-Niobpentoxide werden säure- und alkalifrei gewaschen und weiterverarbeitet.

Der Kobaltsulfatlösung wird Oxalsäure zugesetzt und Kobalt als Kobaltoxalat gefällt.

Claims (2)

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   Patentanspruch

   1, Verfahren zur Rückgewinnung der Kobalt-, Tantal- und Niobbestandteile aus Hartmetallschrotten, die in ihrer Zusammensetzung Titancarbide enthalten, gekennzeichnet durch die
   Verfahrensstufen

   - Aufschluß der Hartmetallschrotte in einem io % bis 18 %igen stöchiometrischen Oberschuß an Alkalinitrit oder Alkalinitrat,

   - Auswaschen des Schraelzauf Schlusses nach langsamer Abkühlung mit '//asser Und Abtrennung von Alkaliwolf ramat,

   - Versetzen der Kobalt-, Tantal-Niob- und Titanoxid-haltigen Rückstände mit Schwefelsäure,

   - Abfiltern des entstandenen Kobaltsulfates und Titanylsulfates,

   - Trennen von Kobaltsulfat und Titanylsulfat nach Auspuffern mit Ammoniakwasser auf PH 4,5 und Ausfällung von Titandioxidhydrat
2. 2. Verfahren nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß die verzögerte Abkühlung mindestens 14 Stunden und höchstens 20
   Stunden beansprucht.