DE1041024B

DE1041024B - Verfahren zum Trennen von Nickel und Kobalt aus deren Hydroxydgemischen

Info

Publication number: DE1041024B
Application number: DEL22428A
Authority: DE
Inventors: Walter Voos
Original assignee: CHEMISCHE FABRIKEN AG; Lonza AG; Lonza Elektrizitaetswerke und Chemische Fabriken AG
Current assignee: CHEMISCHE FABRIKEN AG; Lonza AG; Lonza Elektrizitaetswerke und Chemische Fabriken AG
Priority date: 1954-07-19
Filing date: 1955-07-13
Publication date: 1958-10-16
Also published as: FR1134804A; US2793936A; GB785350A; BE539910A; CH328069A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von Nickel und Kobalt aus deren Hydroxydgemischen, welche Nickel und Kobalt als zweiwertige oder zwei- und dreiwertige Hydroxyde enthalten. Solche Hydroxyde fallen z. B. bei der hüttenmännischen Verarbeitung von Roherzen auf trockenem oder nassem Wege oder auf elektrochemischem Wege an.

Das Verfahren der Erfindung beruht darauf, daß Gemische dreiwertiger Hydroxyde des Nickels und des Kobalts bei einer Extraktion mit einem wäßrigen, chlorhaltigen Lösungsmittel in einen Rückstand von Kobalt(III)-hydroxyd und eine Nickellösung zerlegt werden können. Um nun die dreiwertige Oxydationsstufe beider Hydroxyde, die im Gemisch vorliegen, zu erreichen, ist es erforderlich, zunächst die nicht oder nicht vollständig aufoxydierten Hydroxyde einer an sich für die einzelnen Metalle bekannten oxydativen Behandlung, z. B. mittels chlorhaltiger oder chlorabgebender Stoffe, zu unterwerfen. So ist es z. B. nach Fresenius, »Anleitung zur qualitativen, chemischen Analyse«, 17. Auflage, Friedr. Vieweg-Verlag, Braunschweig, 1919, S. 212, Abs. 5, und S. 218, Abs. 3, und K. A. Hofmann, »Lehrbuch der anorganischen Chemie«, 1919, 2. Auflage, S. 629, Abs. 2, bekannt, eine Salzlösung des zweiwertigen Kobalts mit Oxydationsmitteln zu behandeln und hierbei Nickel (III)-hydroxyd bzw. Kobalt(III)-hydroxyd zu gewinnen. Diese Umsetzung hat jedoch mit dem Verfahren der Erfindung nichts zu tun, da nicht von Lösungen eines zweiwertigen Nickelsalzes bzw. eines zweiwertigen Kobaltsalzes oder von Gemischen solcher Lösungen ausgegangen wird, sondern von Hydroxydgemischen, die in zweiwertiger bzw. zwei- und dreiwertiger Form vorliegen. Das Verfahren der Erfindung wird in zwei aufeinanderfolgenden Naßbehandlungen ausgeführt, wobei die Hydroxydgemische in Breiform so lange einer oxydierenden Behandlung unterworfen werden, bis alle Hydroxyde des Nickels und des Kobalts in der dreiwertigen Oxydationsstufe vorliegen; darauf wird das Gemisch der dreiwertigen Hydroxyde von dem zuerst angewandten Oxydationsmittelgetrennt· und einer Extraktion des Nickels mit einem wäßrigen chlorhaltigen Lösungsmittel unterworfen, wobei das Nickelhydroxyd in Lösung geht und das Kobalt(III)-hydroxyd ungelöst zurückbleibt. Dann wird das Kobalt (III)-hydroxyd von der Nickellösung getrennt; die Nickellösung kann dann aufgearbeitet werden.

Die oxydierende Behandlung erfolgt durch Verarbeiten der Hydroxydgemische in Breiform mit oxydierenden Lösungen. Vorteilhafterweise werden chlorhaltige oder chlorabgebende Lösungen verwendet, also Lösungen, die Chlor, Chlorate, Hypochlorite u. dgl. enthalten. Zur oxydierenden Behandlung sind außer Verfahren

zum Trennen von Nickel und Kobalt
aus deren Hydroxydgemischen

Anmelder:

Lonza Elektrizitätswerke

und Chemische Fabriken

Aktiengesellschaft,

Basel (Schweiz)

Vertreter: Di. G. W. Lotterhos

und Dr.-Ing. H. W. Lotterhos, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Lichtensteinstr. 3

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 19. Juli 1954

Walter Voos, Gampel, Wallis (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

Chlor oder Chlorverbindungen auch andere Oxydationsmittel verwendbar, sofern diese keine unerwünschten Rückstände hinterlassen.

Durch die Oxydation in Breiform, d. h. in Gegenwart geringer Mengen oxydierender Lösung, werden Lösungsvorgänge weitgehend vermieden. In Ausführung der Erfindung werden zweckmäßig wenigstens 10% oxydierende Lösung und höchstens 60% oxydierende Lösung, vorzugsweise 30 bis 40%, bezogen auf die Menge an Hydroxydgemischen, angewandt. In diesen Grenzen liegt das Hydroxydgemisch in Form eines Breies oder einer Suspension vor.

Die oxydative Behandlung findet zweckmäßig bei Raumtemperatur statt.

Das Hydroxydgemisch der dreiwertigen Elemente Nickel und Kobalt wird von dem wäßrigen Oxydationsmittel getrennt, z. B. mittels Zentrifugen, und einer Extraktion mittels einer chlorhaltigen, wäßrigen Lösung unterworfen.

Zur Extraktion wird das Hydroxydgemisch zweckmäßig in größerer Flüssigkeitsmenge suspendiert. Wie

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Claims

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Untersuchungen ergeben haben, sollen auf 30 bis so viel Leitungswasser versetzt, daß ein Brei ent-150 kg Hydroxyde wenigstens 500 1, vorzugsweise steht. Dieser Brei wird einer oxydierenden Behand-1500 bis 2000 1, verwendet werden; die Extraktion lung unterworfen, indem in denselben unter Rühren läßt sich aber auch mit 3000 1 und mehr Lösung aus- bei Raumtemperatur so lange Chlorgas in feinster Verführen. 5 teilung eingeleitet wird, bis das Gemisch der Metall-

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Er- hydroxyde als Kennzeichen der dreiwertigen Oxyfindung enthält die chlorhaltige Extraktionslösung dationsstufe durch und durch eine schwarze Färbung eine Trägersubstanz für das Chlor. Als Träger- angenommen hat. Die Masse wird dann in eine Zensubstanz kann z. B. Natriumchlorid oder Calcium- trifuge geleitet und abgeschleudert. Die Ablaugen chlorid zugegeben werden. Diese Stoffe haben gleich- io dienen zum Ansetzen eines weiteren Aufschlusses von zeitig die Eigenschaft, die Extraktion des dreiwerti- Ausgangsmaterial. In einem Bottich, der 3,5 m³ faßt, gen Nickelhydroxyds zu unterstützen. Eine chlor- werden 3000 1 Leitungswasser mit etwa 900 kg Kochhaltige, Trägersubstanz enthaltende Extraktionslösung salz, das als Träger für Chlorgas dient und die Exkann z. B. dadurch hergestellt werden, daß eine Na- traktion unterstützt, auf 40 bis 45° C erwärmt. AIstriumchlorid enthaltende Lösung mit Chlor gesättigt *5 dann wird Chlorgas eingeleitet, bis sich eine intenvvird. sive gelbe Färbung des Extraktionsmittels und eine

Praktisch kann die Extraktion des Nickels bei saure Reaktion zeigt. Darauf wird die Temperatur Raumtemperatur oder auch bei erhöhter Temperatur, auf 90 bis 95° C erhöht. Nun werden 180 kg des bei z. B. im Bereich von 50 bis 100° C, vorzugsweise bei der oxydativen Behandlung erhaltenen, abzentrifu-90 bis 95° C, ausgeführt werden. Höhere Tempera- ao gierten Gemisches von dreiwertigen Kobalt- und türen ergeben höhere Extraktionsgeschwindigkeiten. Nickelhydroxyd unter Rühren langsam der Lösung Arbeitet man in offenen Bottichen und bei höherer zugegeben. Nach vollständiger 'Eintragung wird Temperatur, so treten Chlorverluste auf. Arbeitet man 30 Minuten bei 90 bis 95° C extrahiert; danach wird im Autoklav, so kann man die Extraktionsgeschwin- das Lösungsmittel erneut mit Chlor aufgeladen und digkeit auch durch Erhöhung des Chlorgasdrucks »5 die Extraktion während 30¹ Minuten fortgesetzt, steigern. Zusätzlich kann man zur Erhöhung der Ex- Dieser Vorgang wird im 30-Minuten-Intervall so oft traktionsgeschwindigkeit auch die Temperatur er- wiederholt, bis die gewünschte Reinheit des Kobalthöhen, hydroxyds erreicht ist. Die Trennung der Nickel-

Die Hydroxydgemische können so lange ausgelaugt mutterlauge bzw. des später anfallenden Waschwerden, bis die laufende Kontrolle des im wesent- 30 wassers des Kobalthydroxydrückstandes erfolgt mitlichen aus Kobalthydroxyd bestehenden Bodenrück- tels Zentrifugen. Die Nickelmutterlauge und das Kostandes nur noch Spuren von Nickel ergibt oder so- balt(III)-hydroxyd können dann auf die gewünschten gar bis der Bodenrückstand von Nickel frei ist. Endprodukte aufgearbeitet werden. Das Wasch-

Die Trennung des Nickels vom Kobalt kann voll- wasser wird zweckmäßig zum Ansetzen eines neuen

ständig durchgeführt werden, so daß in der Nickel- 35 Aufschlusses von Rohmaterial abgezweigt,

lösung mittels a-Nitroso-/?-naphthol kein Kobalt und Die Extraktion des Nickels ist nicht nur dann er-

im Kobaltschlamm mittels Dimethylglyoxim kein folgreich, wenn das Verhältnis von Kobalt zu Nickel,

Nickel nachgewiesen werden kann. wie im Beispiel angegeben, vorliegt bzw. eingestellt

Die oxydierende Behandlung findet vorzugsweise wird; vielmehr lassen sich auch bei beliebigem Ver-

in Rührbottichen statt, in welchen die Hydroxyd- 40 hältnis zwischen Kobalt und Nickel die einzelnen Ver-

gemische mit kleinen Mengen der oxydierenden Lö- fahrensmäßnahmen ohne Störungen durchführen. Es

sung, ζ. B. in Breiform, so lange durchgeführt wer- können auch andere Konzentrationsverhältnisse und

den, bis die gewünschte Überführung in die drei- andere Roh- und Hilfsstoffe verwendet werden. Fer-

wertige Oxydationsstufe stattgefunden hat. Auch die ner können die Oxydations- und Extraktionsvorgänge

Extraktion kann in Rührbottichen vorgenommen 45 im Rahmen der Erfindung beliebig variiert werden,

werden. Will man die Extraktion beschleunigen, so Das vorliegende Verfahren ist somit durch seine

kann auch in einem Autoklav unter Druck gearbeitet Einfachheit ausgezeichnet. Es gestattet auch auf

werden. äußerst billige Art im großtechnischen Betrieb

Es ist für die Praxis von besonderer Bedeutung, Nickel von Kobalt weitgehend, ja sogar vollständig

daß die Ausgangshydroxydgemische in jedem vor- 50 zu trennen. Ein großer Vorteil des Verfahrens liegt

kommenden Verhältnis von Nickel zu Kobalt der darin, daß im praktischen Betrieb keine p_H-Ein-

Trennung gemäß dem Verfahren der Erfindung unter- stellung und keine p_H-Aufrechterhaltung erfolgen

worfen werden können. Es bedarf also nicht der vor- muß. Auch brauchen keine umständlichen Arbeits-

herigen Einstellung eines bestimmten Verhältnisses vorgänge überwacht zu werden. Damit steht dem

zwischen Nickel und Kobalt. 55 Praktiker ein im Betrieb reibungslos und sicher

Die extrahierten, reinsten Nickellösungen bzw. der durchführbares, einfaches Verfahren zur Verfügung. Rückstand aus reinstem Kobalt (III) -hydroxyd können nach beliebigen Verfahren auf reinste Salze, Patentansprüche:
Oxyde, Katalysatoren, Reduktionsmetalle, Hartmetalle oder Elektrolytmetalle oder auch Metallpulver 60 1. Verfahren zum Trennen von Nickel und verarbeitet werden. Aus der Nickelextraktionslösung Kobalt durch Oxydation von Hydroxydgemischen, können Chlor und die Trägersubstanz, z. B. das Na- Welche Nickel und Kobalt als zweiwertige oder triumchlorid, wiedergewonnen werden und im Kreis- als zwei- und dreiwertige Hydroxyde enthalten, lauf zurückgeführt werden. mittels chlorhaltiger oder chlorabgebender Stoffe, _ . . ⁶5 dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydroxyd- -rseispiei gemische in Breiform oxydiert, bis alles Hydroxyd

180 kg eines Hydroxydgemisches, das Kobalt und in der dreiwertigen Oxydationsstufe vorliegt,

Nickel als zweiwertige oder zwei- und dreiwertige dann das erhaltene, nur dreiwertige Hydroxyde

Hydroxyde im Verhältnis Co: Ni = 10: 1 enthält, enthaltende Gemisch von dem Oxydationsmittel

werden in einen Rührbottich eingetragen und mit nur 7° auswaschend trennt und aus dem Gemisch das

Nickel mit einem wäßrigen, chlorhaltigen Lösungsmittel extrahiert, worauf das ungelöst bleibende, nickelfreie Kobalt(III)-hydroxyd von der kobaltfreien Nickellösung getrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickelextraktion mit chlorhaltigen Lösungsmitteln durchgeführt wird, die mindestens eine die Chloraufladung begünstigende Trägersubstanz enthalten.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägersubstanz Natriumchlorid verwendet wird.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktion des Nickels in einem Autoklaven vorgenommen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Fresenius, »Anleitung zur qualitat., cihem. Analyse«, 17. Auflage, Friedr. Vieweg-Verlag, Braunschweig, 1919, S. 212, 213, 218 und 219;

Ep.h r a i m, »Anorgan. Chemie«, Theod. SteinkopfF-Verlag, Dresden und Leipzig, 1922, S. 339;

K. A. Hof mann, »Lehrbuch der anorgan. Chemie«, 1919, 2. Auflage, S. 629.