DE1079019B - Verfahren zur Trennung von Nickel und Kobalt - Google Patents

Verfahren zur Trennung von Nickel und Kobalt

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DE1079019B
DE1079019B DES47121A DES0047121A DE1079019B DE 1079019 B DE1079019 B DE 1079019B DE S47121 A DES47121 A DE S47121A DE S0047121 A DES0047121 A DE S0047121A DE 1079019 B DE1079019 B DE 1079019B
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G51/00Compounds of cobalt
    • C01G51/10Sulfates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B23/00Obtaining nickel or cobalt
    • C22B23/04Obtaining nickel or cobalt by wet processes
    • C22B23/0476Separation of nickel from cobalt
    • C22B23/0484Separation of nickel from cobalt in acidic type solutions

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Description

  • Verfahren zur Trennung von Nickel und Kobalt Die Erfindung bezieht sich auf die Trennung von Nickel und Kobalt, die beide in einer sauren Lösung in Form der Chloride und/oder Sulfate vorliegen, wobei die untere Grenze des Verhältnisses von Nickel zu Kobalt bei etwa 1 : 2 liegt.
  • Diese Trennung ist bisher nach verschiedenen elektrolytischen Verfahren oder nach Verfahren mit bevorzugter Oxydation des Kobalts bzw. bevorzugter Reduktion des Nickels durchgeführt worden.
  • Es ist bekannt, daß man Schwermetalle aus ammoniakalischen Lösungen ihrer Salze durch Einwirkung von Wasserstoff oder eines anderen reduzierenden Gases bei einer Temperatur über 100' C und bei überatmosphärischem Druck ausfällen kann (vgl. USA.-Patentschrift 1686 39,1).
  • Um Nickel in Pulverform zu gewinnen, kann man z. B. einen Gesamtdruck von der Größenordnung voll 30 Atmosphären oder höher und eine Temperatur von der Größenordnung von 150' C oder darüber anwenden.
  • Die Fällung von Nickel in Metallform ist stets begleitet von der Freisetzung einer gewissen Menge Säure, welche der gefällten Metallmenge entspricht, z. B. nach der Formel NiSO, + H, = HIS04 + Ni Die so gebildete Säure befördert die Umkehrung der Reaktion. Die Reaktion verläuft daher nur dann in Richtung der Fällung von metallischem Nickel, wenn die Bildung überschüssiger freier Säure verhindert wird. Man verwendet daher als Ausgangsmaterial ammoniakalische Komplexe, welche vor der Fällung des Nickels gebildet werden, oder man führt Ammoniak in das Reaktionsgefäß ein, in welchem die Umsetzung erfolgt. Die während der Fällung des Nickels freigesetzte Schwefelsäure wird so quantitativ in Ammonsulfat übergeführt.
  • Die Verwendung von Ammoniak macht jedoch eine Wiedergewinnung der NH.-Dämpfe erforderlich, andererseits enthält die zurückbleibende Kobaltlösung immer (NH4).SO4 und kann nicht als solche zur Kristallisation von handelsüblichem C0S04 verwendet werden.
  • Ein weiterer Nachteil dieser Reduktionsbehandlung in ammoniakalischem Milieu besteht darin, daß die alkalische Reaktionslösung recht korrodierend wirkt und daher der Autoklav besonders ausgekleidet werden muß.
  • Die bisher bekannten Trennverfahren haben daher in der Praxis nicht recht befriedigt, zumal die Ausbeute an ausgefallenem Nickelpulver je Raumeinheit des Autoklavs recht gering war und oft besondere Kristallisationshilfsmittel verwendet werden mußten, um einen filtrierbaren Nickelniederschlag zu erhalten. Es wurde nun gefunden, daß sich die Trennung des Nickels vom Kobalt aus sauren Ausgangslösungen durch Reduktion mit einem wasserstoffhaltigen Gas bei erhöhter Temperatur und überatmosphärischem Druck sehr einfach und leicht auch ohne Anwendung von Ammoniak oder ammoniakalischen Komplexsalzen der beiden Schwermetalle durchführen läßt.
  • Erfindungsgemäß fällt man aus einer wässerigen, Nickel- und Kobaltsalze enthaltenden Lösung ein Gemisch von zweiwertigem Nickelhydroxyd und Kobalthydroxyd aus und setzt diese Hydroxyde der sauren Ausgangslösung der Nickel- und Kobaltchloride und/oder -#sulfate in einer solchen Menge zu, daß die während der Reduktion frei werdende Säure, welche den pl,-Wert der Lösung unter 2 erniedrigen würde, durch diese Hydroxyde neutralisiert wird. Das in der Ausgangslösung enthaltene sowie das aus dem Hydroxydgemisch stammende Nickel wird dann während der Reduktion in metallischer Form ausgefällt, und die nach dem Abfiltrieren dieses Metallpulvers anfallende kobalthaltige Restlösung wird aufkonzentriert.
  • Man kann auf diese Weise ein Nickelpulver mit einem sehr geringen Kobaltgehalt von z; B. 1 Teil Kobalt auf 100 Teile Nickel erhalten, wobei die Ausbeute pro Raumeinheit des Autoklavs viel größer ist als bei den bekannten Verfahren.
  • Da diese Reaktionslösung nicht mehr ammoniakalisch ist, brauchen auch keine besonderen. Vorkehrungen bezüglich der Auskleidung des Autoklavs getroffen zu werden, außerdem werden keine besonderen Anlagen zur Erzeugung oder Wiedergewinnung von Ammoniak benötigt, und insbesondere ist die kobalthaltige Restlösung frei von Ammonsulfat, so daß sie ohne weiteres zu handelsüblichem Kobaltsulfat aufgearbeitet -werden kann. Durch den Zusatz des Kobalthydroxyds wird die Kobaltkonzentration der Restlösung ferner in günstiger Weise erhöht.
  • Die_ Hydroxyde von Nickel und Kobalt können aus irgendeiner Lösung von Ni - ckel- und Kobaltsalzen erhalten werden; zweckmäßigwerden sie aber aus einem abgezweigten Anteil der zu behandelnden Ausgangslösung selbst hergestellt. bie Ausfällung von Nickel und Kobalt in der Form ihrer zwelwertigen Hydroxyde kann entweder mit NaOH oder mit Hilfe eines anderen Alkalis oder durch Elektrolyse erfolgen.
  • Die erhaltene Fällung wird filtriert und sorgfältig gewaschen, bevor sie als Suspension in die nickel- oder kobalthaltige Ausgangslösung eingeführt wird.
  • . Die die Suspension der Hydroxyde enthaltende, saure Lösung wird in einem geeigneten Gefäß, z. B. einem Autoklav, unter überatmosphärischem Druck, z. B. 30 Atmosphären, einer reduzierenden Behandlung, z. B. mit Wasserstoff, unterworfen.
  • Beim Ausfällen von Nickel aus der Lösung wird Säure frei, welche durch das in Suspension befindliche Hydroxyd neutralisiert wird. Diese Reaktionen lassen sich durch die folgenden Gleichungen darstellen: 2NiS 0, + 2 H, = 2 Ni + 2 H,SO, 2H2S04 + Ni(OH)2 + Co(OH)2 --- NiS04 + CoS0, + 4H,0 Das aus dem Hydroxyd stammende Nickel wird also in der Form von N'S 04 aufgelöst und dann wiederum mittels des reduzierenden Gases ausgefällt. Man erhält so metallisches Nickel neben einer Lösung, in welcher das Kobalt mehr und mehr angereichert wird.
  • Man kann die Gesamtmenge der Suspension aus Nickel- und Kobalthydroxyd auf einmal in die saure Ausgangslösung führen, bevor man mit der Reduktion beginnt. Der pH-Wert wird so auf einem Wert stabilisiert, welcher der Auflösung von Nickel- und Kobalthydroxyd entspricht, d. h. einem pn-Wert von 6,8 bis 6,9, bis die Gesamtmenge der Hydroxyde aufgelöst ist, worauf der pl,-Wert sinkt, bis er zwischen 1 und 2 liegt.
  • Das Gemisch von Nickel- und Kobalthydroxyd kann aber auch allmählich in den Autoklav eingeführt werden, wobei die Geschwindigkeit der Zugabe in Ab- hängigkeit vom pn-Wert oder vom Wasserstoffverbrauch geregelt und so die Azidität der Lösung, z. B. auf einem pn-Wert zwischen 2 und 3, gehalten wird, bis dieser schließlich auf einen Wert zwischen 1 und 2 absinkt.
  • Das Verhältnis von wird zweckmäßig so eingestellt, daß am Ende der Reduktion ein Nickelpulver erhalten wird, welches z. B. weniger als 1 Teil Co für 100 Teile Ni enthält, während die Kobaltlösung noch einen kleinen Anteil an Nickelsalz aufweist.
  • Wenn das Verhältnis von Ni : Co in der Ausgangslösung z. B. 2: 1 beträgt und die Hydroxyde aus der Ausgangslösung selbst hergestellt werden, so stellt man das Verhältnis von bei einer Zugabe der Gesamtmenge der Hydroxyde vor Beginn der Nickelreduktion auf etwa 2,2: 1 ein. Auf diese Weise werden etwa 80 II/o des sowohl in der Ausgangslösung als auch in den Hydroxyden enthaltenen Nickels ausgefällt, und man erhält das Nickel in der Form eines verkäuflichen Pulvers, das etwa 0,8 Teile Co auf 100 Teile Ni enthält. Die zurückbleibende Kobaltlösung enthält noch etwa 35 Teile Ni -auf 100 Teile Co. Wenn die Nickel- und Kobalthydroxyde dagegen allmählich während der Nickelreduktion zugesetzt werden, kann man das Verhältnis auf einen höheren Wert als 2,2: 1 einstellen, d. h. mehr Hydroxyde zusetzen. Auf diese Weise wird die Ausbeute bei der Reduktion verbessert; der Kobaltgehalt des Nickelpulvers und der Nickelgehalt in der zurückbleibenden Kobaltlösung wird herabgesetzt.
  • Die Wahl zwischen den beiden Arten der Zugabe der Nickel-Kobalt-Hydroxyde hängt von den Bedingungen des Einzelfalles ab. Beispielsweise kann es erwünscht sein, soviel Nickel als möglich unter Berücksichtigting einer bestimmten Grenze der darin enthaltenen Kobaltverunreinigungen zu erhalten. Oder es wird angestrebt, die Dauer der Behandlung in dem Autoklav soweit als möglich zu verkürzen. Es kann unter Umständen vorteilhaft sein, die Behandlung im Autoklav (welche im allgemeinen kostspielig ist) nur so lange durchzuführen, daß das Verhältnis Ni: Co in der Restlösung bis zu einem Wert herabgesetzt wird, bei welchem die Anwendung anderer Trennungsmethoden für Nickel und Kobalt günstiger wird.
  • Als Hydroxydgemisch kann man ein Kobalthydroxyd mit einem geringen Nichelgehalt verwenden. Dies ist vorteilhaft, um eine konzentriertere Kobaltlösung mit einem niedrigeren Ni : Co -Verhältnis zu erhalten. Das Verfahren wird jedoch auf diese Weise teurer.
  • Die Temperatur wird während des Reduktionsvorganges zweckmäßig zwischen 130 und 230' C und vorzugsweise zwischen 150 und 180' C gehalten.
  • Der Gesamtdruck während des Reduktionsvorganges beträgt im allgemeinen 15 bis 45 Atmosphären, vorzugsweise zwischen 25 und 35 Atmosphären.
  • Die nach der Reduktion und Abtrennung des metallischen Nickels erhaltene Lösung kann zur Abtrennung des restlichen Nickelsalzes in jeder bekannten Weise, insbesondere nach den in den deutschen Patentschriften 830 838, 830 112 und 876 600 beschriebenen Verfahren behandelt werden. Zum Beispiel kann man hierfür metallisches Kobalt und bzw. oder Eisen oder Kobalt-Eisen-Legierungen in Anwesenheit eines Elementes aus der Reihe S, Sb, As, Te, Se verwenden.
  • Diese Arbeitsweisen ermöglichen die Gewinnung einerseits einer kobalt- und eisenhaltigen Lösung, die praktisch frei ist von Nickel und aus welcher das Kobalt nach bekannten Verfahren wiedergewonnen werden kann, und andererseits eines Niederschlages, welcher das restliche Nickel mit etwas Kobalt enthält. Dieser wird zweckmäßig aufgelöst und zusammen mit der Nickel-Kobalt-Ausgangslösung wieder in den Prozeß zurückgeführt.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind folgende: 1. Die Apparatur wird vereinfacht im Vergleich zu den Anlagen, welche beim Arbeiten mit einer Ammoniak und Ammoniumsalze enthaltenden Lösung erforderlich sind; 2. die nach der Nickelfällung zurückbleibende Lösung ist frei von Alkali- oder Ammoniumsalzen; der Kobaltgehalt dieser Lösung kann durch Verdampfen in Form von verkäuflichem Co S 04 wiedergewonnen werden, indem das restliche Nickel zuerst durch die in den obengenannten deutschen Patentschriften beschriebene Arbeitsweise abgetrennt wird.
  • 3. die Gewinnung von Nickelpulver je Raumeinheit des Autoklavs wird erhöht; 4. die Kobaltkonzentration der nach der Nickelfällung zurückbleibenden Lösung wird im Vergleich zur Kobaltkonzentration der Ausgangslösung erhöht. Beispiele 1. Das Verhältnis von Nickel und Kobalt in der Ausgangslösung ist 1: 2.
  • Es wird ausgegangen von 1,25 1 Ausgangslösung, die 37,5 g Ni und 75 g Co enthält.
  • Man trennt von dieser Ausgangslösung 0,25 1 ab und behandelt diesen Anteil mit Na OH.
  • Man erhält 7,5 g gefälltes Nickel in Form von Ni (OH), und 15 g gefälltes Kobalt in der Form von Co (0 H),2.
  • Man hat also 22,5 g gefälltes (Ni + Co), und dieser Niederschlag wird filtriert und gewaschen. Er wird zu der restlichen Ausgangslösung hinzugesetzt, und das Gemisch wird der Einwirkung von Wasserstoff unter Druck und bei erhöhter Temperatur ausgesetzt.
  • Nach den bekannten Reaktionsgleichungen, wie sie auf Seite 6 der Beschreibung angeführt sind, erhält man: 60 g Co, die in der Ausgangslösung zurückgeblieben sind und die auch in dieser Form in Lösung bleiben; 15 g Kobalt in den Hydroxden, welche im Laufe der Behandlung in Lösung übergehen; 7 5 g gefälltes Ni, ursprünglich in der Form von Hydroxyd und durch die Behandlung in Form eines Nickelpulvers übergeführt; 15 g Ni in Form des Hydroxyds, welche an Stelle von 15 g Co(OH)2 getreten und durch die Behandlung in - metallisches Pulver übergeführt worden sind. Außerdem 15 g Nickel, welche in der Ausgangslösung verbleiben.
  • Am Ende liegen also vor 22,5 g Ni in Form eines Pulvers mit weniger als 10/0 Co; Auf diese Weise erhält man durch geeignete Bemessung der abgetrennten Menge der Ausgangslösung »weniger als 1 Teil Kobalt« auf 100 Teile Nickel, und die Kobaltlösung enthält noch eine gewisse Menge des Nickelsalzes. 2. Das Verhältnis Ni: Co in der Ausgangslösung ist 1 : 1.
  • Es werden 1,6 1 Ausgangslösung mit 50 g/1 Ni und 50 g/1 Co verarbeitet.
  • Man trennt von dieser Ausgangslösung 0,6 1 ab und behandelt diese Menge mit NaOH.
  • Man erhält 30 g gefälltes Ni in Form von Ni (0 H) 2 und 30 g gefälltes Co in Form von Co(0 H)2.
  • Man hat also 60 g gefällte Metalle in Form der Hydroxyde. Dieser Niederschlag wird abgetrennt, filtriert und gewaschen. Man gibt den so erhaltenen Niederschlag zu der restlichen Ausgangslösung und unterwirft das Gemisch der Einwirkung von Wasserstoff unter Druck bei erhöhter Temperatur.
  • Nach Beendigung der Behandlung erhält man: 30 g gefälltes Nickel als Anteil der 50 g Nickel in der Ausgangslösung; 30 - Nickel in Form des Hydroxyds, welche durch die Behandlung in Nickelpulver übergeführt worden sind; 50 g Co in der Ausgangslösung; 30 g Co in dem Hydroxyd, das wie-der in die LÖ-sung zurückgegeben wird.
  • Zum Schluß hat man also: 60 g Ni in Form von metallischem Pulver, das wenizer als 1 % Co enthält;

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Trennung von Nickel und Kobalt aus einer sauren Lösung, in der die Metalle als Sulfate oder Chloride in einem Verhältnis Ni: Co, dessen untere Grenze etwa 1: 2 beträgt, vorliegen, durch Reduktion mit einem wasserstoffhaltigen Gas bei höherer Temperatur und überatmosphärischem Druck, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösung zweiwertiges Nickel- und Kobalthydroxyd in einer solchen Menge zugesetzt wird, daß die während der Reduktion frei werdende Säure, welche den pjl-Wert der Lösung unter 2 herabsetzen würde, durch die Hydroxyde neutralisiert wird, und daß das aus der Ausgangslösung und den zugesetzten Hydroxyden stammende, in metallischer Form ausgefällte Nickel entfernt und die kobalthaltige, saure Restlösung konzentriert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es derart durchgeführt wird, daß die erforderlichen Nickel- und Kobalthydroxyde aus einem abgezweigten Teil der Ausgangslösung ausgefällt und diese Hydroxyde dem anderen Teil der Ausgangslösung wieder zugesetzt werden. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man von der Ausgangslösung einen solchen Teil abzweigt, daß nach Fällen der in ihm enthaltenen Metalle als Hydroxyde und Zusetzen dieser Hydroxyde zum Rest der Ausgangslösung ein Nickelpulver erhalten wird, das weniger als 1 Teil Kobalt auf 100 Teile Nickel enthält. 4. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangslösung ein wenig Nickel, jedoch viel Kobalt enthaltendes Hydroxydgeinisch zugesetzt wird. 5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydroxyde der Ausgangslösung allmählich in der Weise zugesetzt werden, daß stets ein zwischen 2 und 3 liegender pff-Wert in der Lösung aufrechterhalten wird.
DES47121A 1955-02-14 1956-01-18 Verfahren zur Trennung von Nickel und Kobalt Pending DE1079019B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0052444A1 (de) * 1980-11-14 1982-05-26 Inco Limited Verfahren zur Herstellung von Kobalt-(II)-Chlorid

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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