DE2155717A1

DE2155717A1 - Verfahren zur Gewinnung von reinen Metallen, insbesondere Kupfer, Kobalt oder Nickel

Info

Publication number: DE2155717A1
Application number: DE19712155717
Authority: DE
Inventors: James Barrie Middlesbrough; Rowden George Alan Stockton-on-Tees; Teesside Scuffham (Großbritannien)
Original assignee: Power-Gas Ltd., London
Priority date: 1970-11-10
Filing date: 1971-11-05
Publication date: 1972-05-18
Also published as: BE775176A; ZA717240B; FR2113888B3; FR2113888A3

Description

EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

Power-Gas Limited 268/2

Verfahren zur Gewinnung von reinen Metallen, insbesondere Kupfer, Kobalt oder Nickel

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von reinen Metallen, insbesondere Kupfer, Kobalt oder Nickel, aus einer organischen Lösung von Verbindungen dieser Metalle durch Reduktion.

Es ist bekannt, bestimmte Metalle aus ihren Erzen mit Hilfe von organischen Lösungsmitteln abzutrennen. Dazu wird

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das Erz zunächst durch eine aufschließende Behandlung in eine wässrige Lösung überführt, die zahlreiche Verbindungen einschließlich einer oder mehrerer Verbindungen des betreffenden Metalls enthält. Diese wässrige Lösung wird dann mit einem organischen Lösungsmittel gemischt, die den Gehalt an dem betreffenden Metall zu extrahieren vermag. Nach der Extraktion des Metalls wird das organische Lösungsmittel wiederum mit \ einem wässrigen Extraktionsmittel gemischt, wobei das Metall dann in dieses wässrige Extraktionsmittel übergeht und aus diesem schließlich abgeschieden werden kann.

Es ist für solche Extraktionsverfahren auch schon vorgeschlagen worden, das betreffende Metall unmittelbar aus der organischen Lösung zu gewinnen, indem die eine Verbindung oder-einen Komplex des Metalls enthaltende organische Lösung mit einem reduzierenden Gas, z.B. Wasserstoff oder Kohlenmonoxid, zum Kontakt gebracht wird, wobei das betreffende Metall sich als solches abscheidet. Bisher stand einer praktischen Verwendung dieser VerfahrensVariante jedoch der Nachteil entgegen, daß das Metall normalerweise in außerordentlich kleiner Partikelgröße anfällt und mitunter sogar pyrophor ist.

Mit der Erfindung soll nunmehr ein Verfahren zum Gewinnen von reinen Metallen , insbesondere Kupfer, Kobalt oder Nickel, aus einer organischen Lösung von Verbindungen dieser Metalle durch Reduktion angegeben werden, welches die bisher beobachteten Nachteile nicht mehr aufweist_t sondern zu Produkten mit spürbar größerer Partikelgröße führt. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Reduktion

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in Gegenwart von Ammoniak oder Ammonium-Ionen durchgeführt wird.

Bei dem erfindungsgemäßeη Verfahren kann das Ammoniak in Gasform oder in verflüssigter Form eingesetzt werden. Falls Ammonium-Ionen verwendet werden sollen, können diese aus Ammoniumhydroxid oder einem geeigneten Ammonium-Komplex stammen. Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Reduktionsmittel Wasserstoffgas" benutzt, aber es kann, falls gewünscht, auch zusätzlich oder alternativ Kohlenmonoxid eingesetzt we.rden.

Das bei der Reduktion anfallende Produkt ist normalerweise das reine Metall, kann unter bestimmten Umständen aber auch ein Oxid oder Hydroxid sein, welches dann anschließend noch weiter reduziert wird. Bei reinen Metallen als Reduktionsprodukt läßt sich die Partikelgröße zusätzlich noch etwas in Richtung auf größere Teilchen beeinflussen, wenn Kristallisationskeime in Form von Metallen oder Nichtmetallen (z.B. Kohlenstoff) bei Beginn der Reduktion in der Reaktionsmischung vorhanden sind. Im Falle der Herstellung von Kobalt oder Nickel ist die Verwendung solcher Kristallisationskeime darüber hinaus auch deshalb wünschenswert , weil sonst die Gefahr besteht, daß sich das Reduktionsprodukt in einer Schicht auf den Wandungen des Reaktionsgefäßes abscheidet und nicht als Pulver anfällt.

Zweckmäßig wird die Reduktion in einem Autoklaven durchgeführt, wobei die benötigten Temperaturen und Drücke normalerweise geringer sind als bei einer entsprechenden Reduktion in einer wüssrigen Phase. Als zweckmäßiger Bereich

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zur Durchführung der Reduktion haften sich Temperaturen zwischen etwa 150 "bis 250 C und Drücke zwischen etwa 14 und 42 kp/cm erwiesen. Die für jeden Anwendungsfall jeweils günstigsten Werte lassen sich dabei leicht' durch einfache Handversuche ermitteln.

Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorzugsweise von einer wässrigen Lösung ausgegangen, die z.B. durch Aufschluss eines Erzes erhalten , worden ist und die u.a. eine Komponente (z.B. ein Ion) des Metalls in einer durch das organische Lösungsmittel extrahierbaren Form enthält. Als organisches Lösungsmittel zum Extrahieren dieser Metallkomponente ist dabei im Prinzip jedes übliche und geeignete Lösungsmittel verwendbar. Ein bewährtes Beispiel für ein solches Lösungsmittel ist das unter dem Handelsnamen "Versatic 9-11" bekannte Mittel, das eine Mischung von sekundären und tertiären Carbonsäuren mit 9, 10 und 11 C-Atomen in einer Menge von etwa 10 bis 90 ^c/c enthält und frei von primären. Carbonsäuren ist. Die verwendeten organischen Lösungsmittel können im Bedarfsfall übrigens auch noch durch organische Verdünnungsmittel, z.B. Kerosin, verdünnt sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei organischen Lösungen anwendbar, die Verbindungen nur eines einzigen Metalls enthalten, es ist aber ebenso gut auch anwendbar bei organischen Lösungen von Verbindungen zweier oder mehrerer Metalle. Dabei kann beispielsweise auch die Reduktion selektiv

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derart durchgeführt werden, daß nur eines oder eine Gruppe der vorhandenen Metalle reduziert wird und als unlöslicher Bestandteil aus der organischen Lösung abgetrennt werden kann, während ein Gehalt an einem oder mehreren weiteren Metallen in lösung bleibt. Ein solches Verfahren zur selektiven Reduktion der organisch gelösten Metallverbindungen zwecks Trennung mehrerer Metalle voneinander ist in der gleichzeitig eingereichten eigenen Anmeldung P... ( fatoJU /j/jf-J beschrieben.

nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels , .nämlich des Beispiels 2, erläutert und mit einem Vergleichsbeispiel , dem Beispiel 1, verglichen. Die beiden Beispiele entsprechen einander und unterscheiden sich lediglich darin, daß beim Beispiel 2 erfindungsgemäß die Reduktion in Gegenwart von Ammoniak oder Ammonium-Ionen durchgeführt ist, während beim Beispiel 1 Ammoniak oder Ammonium-Ionen fehlen.

BEISPIEL 1 (Vergleichsbeispiel)

Es wurden 1,5 1 einer Lösung von Kupfer-Versatat in Shellsol T hergestellt, indem eine Lösung von Kupfersulfat mit einer 2-molaren Lösung von Versatic 9-11 in Shellsol T bei einem p^-Wert von 4,5 zum innigen Kontakt gebracht wurde. Die organische Lösung wurde aus dieser Mischung abgetrennt und dreimal sorgfältig mit Wasser gewaschen. Dann wurde die Lösung über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet.

Die organische Lösung wurde anschließend in einen Autoklaven eingefüllt und mit 5 g Kupferpulver mit einer

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Partikelgröße von v/eniger al 50 /um versetzt. Das Kupferpulver diente als Kristallisationskeim. Danach wurde die Luft in dem Autoklaven durch sauerstofffreien Stickstoff verdrängt und der Autoklav auf 225 ⁰C aufgeheizt. Dann wurde Wasserstoff zugegeben und der Druck auf etwa 25 kp/cm eingestellt. Unter diesen Bedingungen wurde der Autoklav k eine Stunde lang gehalten, dann wurde er abgekühlt und auf Normaldruck entlastet.

Die dem Autoklav nach Beendigung der Reduktion entnommene Lösung war eine dunkelbraune trübe Flüssigkeit, die sich als sehr feine Suspension von Kupferpulver erwies, welche kaum zur Sedimentation zu bringen war. Es ließ sich nur ein geringer Teil dieses Kupferpulvers in fester Form gewinnen, und zwar durch Filtern der lösung mit extrem feinen Filterpapier oder durch langdauerndes Zentrifugieren mit hohen Drehzahlen, während der größte Teil des Kupferpulvers so feinteilig war, daß es weder durch Filtration noch durch Zentrifugation zur Abscheidung gebracht werden " konnte.

Der abgeschiedene Teil des Kupferpulvers wurde gewaschen, getrocknet und untersucht. Das Pulver hatte einen Reinheitsgrad von 98,7 °/> . Es erwies sich als pyrophor , und hinsichtlich der Partikelgröße lagen 84,2 % der Teilchen unterhalb von 240 Maschen (Britische Sieb-Norm).

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BEISPIEL 2 (Erfindung)

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch in den Autoklaven nach der Reinigung mit Stickstoff noch zusätzlich 2,9g gasförmiges Ammoniak eingegeben wurden.

Das nach der Reaktion dem Autoklaven entnommene Produkt war eine klare, farblose organische Flüssigkeit, in der sich ein.verhältnismäßig grobteiliges Kupferpulver am Boden abgesetzt hatte. Dieses Pulver ließ sich sehr leicht und einfach abtrennen.

Nach dem Waschen und Trocknen wurde das gewonnene Pulver untersucht. Es hatte eine Reinheit von 99,5 1° und war nicht pyrophor. 75 i° der Pulverteilchen waren gröber als 240 Maschen (britische Sieb-Norm) , wobei 56 $ der Teilchen zwischen 60 und 150 Maschen lagen.

-Patentansprüche-

KRE/kä

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Claims

Patentansprüche

' 1. Verfahren zur Gewinnung von reinen Metallen, insbesondere Kupfer, Kobalt oder Nickel, aus einer organischen Lösung von Verbindungen dieser Metalle durch Reduktion, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion in Gegenwart von Ammoniak oder Ammonium-Ionen durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion in Gegenwart von Ammoniumhydroxid durchgeführt wird.
^i Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennze ichnet, daß als Reduktionsmittel Wasserstoff verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion in Gegenwart von Kristallisationskeimen durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kristallisationskeime Metallteilchen oder Kohlenstoffteilchen verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion in einem Autoklaven

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durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Lösungsmittel ein Extraktionsmittel für in wässriger Phase gelöste Komponenten der Metalle ist und die Lösung der Metallverbindungen in dem organischen Lösungsmittel durch Extraktion der Metallkomponentenaus der wässrigen Phase hergestellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Lösungsmittel eine Mischung von sekundären und tertiären Carbonsäuren mit 9, 10 und 11 C-Atomen verwendet wird , welche frei von primären Carbonsäuren ist und ggfs. durch ein organisches Verdünnungsmittel verdünnt ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion bei einer Temperatur zwischen etwa 150 bis 250 ⁰C durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion bei einem Druck zwischen etwa 14 bis 42 kp/cm durchgeführt wird.

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