DE2245546A1 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF NICKEL, COBALT AND / OR COPPER FROM CHROME-FERROUS ALLOY SCRAP - Google Patents
PROCESS FOR THE PRODUCTION OF NICKEL, COBALT AND / OR COPPER FROM CHROME-FERROUS ALLOY SCRAPInfo
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Description
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PATENTANWÄLTE
Dr. TCt. na». DIETER L01/15
Dfpl.-Phys. CLAUS PCi !LAU
Dipl.-Ing. FRANZ 10Η7.Έ.ΝΤΖ
8500 NUR N B ERQ
1 PATENT LAWYERS Dr. TCt. n / A". DIETER L0 1/15
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Firma SHERRITT GORDON MINES LIMITED, Toronto, Ontario / KanadaSHERRITT GORDON MINES LIMITED, Toronto, Ontario / Canada
Verfahren zur Gewinnung von Nickel, Kobalt und/oder Kupfer aus chrom-eisenhaltigem LegierungsschrottProcess for the extraction of nickel, cobalt and / or copper from chromium-iron-containing alloy scrap
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von chrom-eisenhaltigem Legierungsschrott zum Zwecke der Rückgewinnung von darin enthaltenen Nickel-,· Kobalt- und/oder Kupferanteilen. Das Verfahren ist insbesondere bestimmt zur Anwendung auf derartigen Legierungsschrott in Form von Schleifstaub, Drehspänen und dergleichen mit dem Ziel, ihn aufzuschliessen und die Legierungsteilchen so aufzubereiten, dass sie auf herkömmliche Extraktionsverfahren, wie z.B. Laugung zur Trennung von enthaltenen 'Nickel-, Kobalt- und/oder Kupferanteilen, ansprechen.The invention relates to a method for the treatment of chrome-ferrous alloy scrap for the purpose of recovery of contained nickel, cobalt · and / or copper components. The method is particularly intended for use on such alloy scrap in the form of grinding dust, turnings and the like with the aim of breaking it down and preparing the alloy particles so that they can be applied to conventional extraction methods, such as leaching to separate the nickel, cobalt and contained / or copper content.
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Schrottkatalysatoren, Rückstände und Abfallmaterial, die bei der Produktion von Eisen- und Nichteisenmetall-Produkten entstehen, bilden sehr häufig bedeutende Nickel-, Kobalt- und/oder Kupferquellen. Beispielsweise werden bei der Produktion von nickelhaltigen Stahlprodukten grosse Mengen von Abfallmaterial erzeugt. Dieses liegt in Form von Schleifschlamm, Walz- und Schmelzzunder, Schlammrückständ aus Beizbehältern, Drehspänen und Metallabfällen aus der Behandlung und Bearbeitung der Stahlprodukte vor. Zusätzlich zu Eisen und Kohlenstoff enthält solches Abfallmaterial gewöhnlich beträchtliche Mengen von Chrom, Nickel, Kobalt, Kupfer, Mangan und Molybdän.Scrap catalysts, residues and waste material that arise in the production of ferrous and non-ferrous metal products, very often form significant nickel, cobalt and / or copper sources. For example, in the production of nickel-containing steel products, large Generated quantities of waste material. This is in the form of grinding sludge, mill and melt scale, sludge residue from pickling tanks, turnings and metal waste from the treatment and processing of steel products. Additionally in addition to iron and carbon, such waste material usually contains considerable amounts of chromium, nickel, Cobalt, copper, manganese and molybdenum.
Es ist eine Anzahl von Verfahren bekannt, die der Trennung , von Nickel-, Kobalt- und Kupferanteilen aus eisenhaltigen Legierungen dienen. So wird beispielsweise bei der Behandlung von Ferronickel die Legierung zu einem feinen Pulver gemahlen, anschliessend in wässrigem* oxig nierten Ammoniumsulfat oder in Schwefelsäure gelaugt, um die Nichteisenmetall-Anteile zu extrahieren.A number of processes are known which involve the separation of nickel, cobalt and copper from ferrous Alloys are used. For example, when treating ferronickel, the alloy becomes a fine powder ground, then leached in aqueous * oxygenated ammonium sulfate or leached in sulfuric acid to remove the non-ferrous metal components to extract.
Die bekannten Verfahren sind im allgemeinen wenig zufriedenstellend, soweit die Extraktion von enthaltenen Nickel-, Kobalt- und Kupferanteilen aus eisen-chromhaltigem Legierungsschrott betroffen ist. Denn ein solches Ausgangsmaterial ist ausserordentlich zäh und nicht zerreibbar undThe known processes are generally not very satisfactory, as far as the extraction of nickel, cobalt and copper content from ferrous-chromium-containing alloy scrap is affected. Because such a starting material is extremely tough and not friable and
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lässt sich folglich nur unter grossen Schwierigkeiten zu einer laugungsfähigen Partikelgrösse vermählen. Die beim Mahlen eines derartigen Ausgangsmaterials angetroffenen Schwierigkeiten werden noch gesteigert, wenn das Material abradierende Stoffe wie Aluminiumoxid oder andere Legierungsmetalle, wie Mangan, Molybdän und Wolfram enthält. Hinzu kommt, dass selbst nach dem Vermählen von solchem Ausgangsmaterial in einen feinen Zustand dieses in der Regel gegenüber der Laugung ausgesprochen resistent ist. Es sind deshalb sehr scharfe Laugungsbedingungen und lange Laugungszeiten erforderlich, um Nickel und sonstige erwünschte Bestandteile, wie Kobalt und Kupfer, aus dem Ausgangsmaterial extrahieren zu können.can consequently only be ground to a leachable particle size with great difficulty. The at Difficulties encountered in milling such a starting material are exacerbated when the material contains abrasives such as aluminum oxide or other alloy metals such as manganese, molybdenum and tungsten. In addition, even after such starting material has been ground into a fine state, it is usually extremely resistant to leaching. It Therefore, very severe leaching conditions and long leaching times are required to obtain nickel and other desirable To be able to extract components such as cobalt and copper from the raw material.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren vorzuschlagen, mittels dessen eisen-chromhaltiger Legierungsschrott, der aus gewöhnlicher industrieller Bearbeitung entsteht, zur Pulverform umgewandelt werden kann, so dass er in aufgeschlossener Form ohne weiteres mittels herkömmlicher Extraktionsverfahren behandelt werden kann, um darin enthaltene Nickel-, Kobalt- und/oder Kupferanteile zu extrahieren. Insbesondere wird angestrebt, den Legierungsschrott bereits zur Metallpulverform umzuwandeln, so dass er durch eine herkömmliche Laugung in wässriger Ammoniumsulfat-Lösung oder in Schwefelsäurelösungen behandelt werden kann» Es versteht siCh9 dass dasThe object of the present invention is therefore to propose a method by means of which ferrous-chromium-containing alloy scrap, which arises from normal industrial processing, can be converted into powder form so that it can be treated in digested form easily by means of conventional extraction processes to remove it Extract nickel, cobalt and / or copper. In particular, it is desired to convert the alloy scrap already to the metal powder, so that it by a conventional leaching in aqueous ammonium sulfate solution or can be treated in sulfuric acid solutions "will be understood that the 9
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vorgeschlagene Verfahren nicht nur wirksam,sondern auch wirtschaftlich sein soll.proposed method not only effective but also should be economical.
Erfindungsgemäss wird das angestrebte Ziel durch folgende Verfahrensschritte erreicht: According to the invention, the intended goal is achieved by the following process steps:
Inkontaktbringen des Legierungsschrotts mit einem Zusatz aus Alkalimetallsulfat und/oder Alkalimetallsulfit> Erhitzen des Legierungsschrotts und des Zusatzes unter Bedingungen, die nur in Bezug auf solche Metalle reduzierend wirken, deren Oxide eine niedrigere Bildungsenergie als Eisen besitzen, um eine exotherme Reaktion zwischen dem Legierungsschrott und dem Zusatz mit daraus resultierender Umwandlung der Eisen- und Chromanteile zu den Metalloxiden und/oder Metallsulfiden zu bewirken» und anschliessend Trennung des erhaltenen Reaktionsproduktes durch Löschen.Contacting the alloy scrap with an additive from alkali metal sulfate and / or alkali metal sulfite> Heating the alloy scrap and the additive under conditions which are only reducing with respect to such metals act, whose oxides have a lower energy of formation than iron, to an exothermic reaction between the Alloy scrap and the addition with the resulting conversion of the iron and chromium components to the metal oxides and / or to effect metal sulfides »and then Separation of the reaction product obtained by quenching.
Mit fortschreitender exothermer Reaktion bricht die Legierungsmatrix des Schrottmaterials zusammen und die Eisen- und Chromanteile reagieren mit dem Zusatz, wobei sie entweder zu Metalloxiden oder Metallsulfiden umgewandelt werden. Es ist daran gedacht, dass die enthaltenen Nickel-, Kobalt- und einige Kupferanteile in unlegierten metallischen Zustand übergehen. Von den verbleibenden Kupferanteilen wird angenommen, dass sie zu'Sulfiden umgewandelt werden. Das erhaltene feste Reaktionsprodukt ist ausser-As the exothermic reaction progresses, the alloy matrix breaks of the scrap material together and the iron and chromium components react with the additive, converting them either to metal oxides or metal sulfides. It is thought that the nickel, cobalt and some copper components contained in unalloyed metallic Override state. The remaining copper is believed to be converted to sulfides will. The solid reaction product obtained is exceptionally
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ordentlich brüchig und zerreibbar und zerfällt beim Löschen in feine Partikel. Gewöhnlich besitzen die Partikel nach dem Löschen eine Teilchengrösse von weniger als 65 mesh (Standard-Tyler-Siebmass).neatly brittle and friable and disintegrates into fine particles when extinguished. Usually the particles have after deletion, a particle size of less than 65 mesh (standard Tyler sieve size).
Das Endprodukt aus dem Verfahren kann unmittelbar einer Laugungsstufe oder einem sonstigen Trennvorgang zur Extraktion jeglicher enthaltender Nickel-, Kobalt- und Kupferanteile zugeführt werden. Das Endprodukt braucht vor dem Trennvorgang nicht mehr gemahlen zu werden. Es ergibt sich darüberhinaus, dass in den meisten Fällen die Extraktionsrate von Nickel, Kobalt und Kupfer aus dem erfindungsgemäss behandelten Legierungsschrott überraschend viel höher ist als die Extraktionsrate aus Legierungsschrott gleicher Teilchenfeinheit, jedoch als Endprodukt eines MahlVorganges.The end product from the process can go directly to a leaching stage or some other separation process for extraction any containing nickel, cobalt and copper components. The end product needs before not to be ground after the separation process. It also shows that in most cases the extraction rate of nickel, cobalt and copper from the alloy scrap treated according to the invention surprisingly is much higher than the extraction rate from alloy scrap of the same particle fineness, but as an end product of a grinding process.
Bei Durchführung einer einstufigen Behandlung bleiben die Metallanteile, die mit dem Zusatz reagieren, auf die-jenigen beschränkt, die in der Oberflächenschicht des Legierungsschrotts liegen. Metallanteile unterhalb der Oberflächenschicht werden von dem Zusatz nicht angegriffen und. zerfallen somit beim Löschen auch nicht. Im allgemeinen besitzt die Oberflächenschicht eine Dicke von. etwa 0*06 cm. Legierungsschrott mit einer Dicke von mehr1als 0,1 cm muss, deshalb in zwei oder mehreren Stufen behandelt werden.When carrying out a single-stage treatment, the metal components that react with the additive are limited to those that are in the surface layer of the alloy scrap. Metal components below the surface layer are not attacked by the additive and. therefore do not disintegrate when they are deleted. In general, the surface layer has a thickness of. about 0 * 06 cm. Alloy scrap with a thickness of more than 1 cm must therefore be treated in two or more stages.
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In jeder Stufe wird das Ausgarigsmaterial zuerst in Kontakt mit dem Zusatz unter gesteuerten Bedingungen bezüglich der Temperatur und des Reduktionsangriffes, die nachfolgend noch näher erläutert werden, erhitzt und dann sehr rasch gelöscht oder abgeschreckt. Dabei wird eine Oberflächenschicht von etwa 0,06 cm Dicke nach jeder Verfahrensstufe zur Pulverform umgewandelt. Die Behandlung wird anschliessend so oft wiederholt, bis das Ausgangsmaterial vollständig pulverisiert ist.In each stage the finishing material comes into contact first with the addition under controlled conditions with respect to temperature and reduction attack, the following be explained in more detail, heated and then very quickly extinguished or quenched. This creates a surface layer about 0.06 cm thick after each process step converted to powder form. The treatment is then repeated until the starting material is complete is pulverized.
Es versteht sich, dass unter dem Begriff "eisen-chromhaltiger Legierungsschrott11, wie er hier verwendet wird, jeglicher Legierungsschrott bezeichnet wird, der zusätzlich zu Eisen und Chrom wirtschaftlich rückgewinnbare Mengen mindestens eines der Elemente, Nickel, Kobalt und Kupfer enthält. Zusätzlich zu diesen Elementen kann das Schrottmaterial auch eine breite Vielzahl sonstiger Elemente enthalten, die gewöhnlich in Legierungsschrottmaterial entweder als Legierungskomponente oder als Verunreinigung vorliegen, wobei die Verunreinigungen auch beim Sammeln und Sortieren des Schrotts eingelangt sein können. Legierungsschrott dieser Art ist extrem zäh und gegenüber Mahlvorgängen widerstandsfähig. Darüberhinaus vollzieht sich die Reduktion auch bei feiner Aufteilung zu einer Grosse, bei der normalerweise Metallanteile aus Legierungen durch Laugungsvorgänge extrahiert werden können, nur mit grossenIt will be understood that the term "ferrous-chromium-containing alloy scrap 11" , as used herein, refers to any alloy scrap which, in addition to iron and chromium, contains economically recoverable amounts of at least one of the elements, nickel, cobalt and copper. In addition to these Elements, the scrap material can also contain a wide variety of other elements that are usually present in alloy scrap material either as an alloy component or as an impurity, which impurities may also have arrived during the collection and sorting of the scrap. Alloy scrap of this type is extremely tough and resistant to grinding processes the reduction takes place even with fine division to a size in which metal components can normally be extracted from alloys by leaching processes, only with large ones
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Schwierigkeiten.Trouble.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Schrottmaterial zuerst mit einem Zusatz in Kontakt gebracht, der sich aus einem Alkalimetallsulfate ei- · nem Alkalimetallsulfit oder Mischungen daraus zusammensetzt. Im allgemeinen erweist sich Alkalimetallsulfit als etwas wirksamer als Alkalimetallsulfat» Natriumsulfat und Natriumsulfit sind relativ billig und deshalb'für die erfindungsgemässen Zwecke "bevorzugt® Zusätze»When carrying out the method according to the invention the scrap material is first brought into contact with an additive consisting of an alkali metal sulfate nem alkali metal sulfite or mixtures thereof. In general, alkali metal sulfite turns out to be somewhat more effective than alkali metal sulfate »sodium sulfate and Sodium sulfite are relatively cheap and therefore 'for the inventive Purposes "preferred® additives"
Die jeweilig erforderliche Menge an Zusatz hängt von der Zusammensetzung des Legierungsschrotts afo0 Je höher "beispielsweise' der Eisengehalt ä@s Legierungsschrotts ist um so mehr Zusatz wird im allgemeinen erforderlich sein«, Aus Wirtschaftlichkeitserwägungen ist es erstrebenswert, die minimale Zusatzmenge einzusetzen, die noch wirksam und ausreichend ist, um das Endprodukt des Verfahrens zu pulverisieren und mittels herkömmlicher Extraktionsverfahren angreifbar zu machen. Im allgemeinen können bis zu 40 Gewichtsprozent Zusatz zugegeben werden; in den meisten Fällen reichen jedoch 15 bis 25 % aus»The respectively required amount of additive depends on the composition of the alloy scrap afo 0 The higher "for example, 'the iron content ä @ s alloy scrap is all the more addition will generally be necessary," For economic reasons is desirable to use the minimum amount of addition that still is effective and sufficient to pulverize the end product of the process and render it vulnerable to attack using conventional extraction processes. In general, up to 40% by weight of additive can be added; in most cases, however, 15 to 25 % is sufficient »
Um zu gewährleisten,dass die Oberflächenschicht des Schrottmaterials in dem erwünschten Masse anschliessend an den Abschreck- oder Löschvorgang versprödet, ist es wünschens-To ensure that the surface layer of the scrap material embrittled to the desired extent after the quenching or extinguishing process, it is desirable
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wert, dass die gesamte Oberfläche des Schrotts mit dem Zusatz während des Erhitzungsvorganges in Kontakt kommt. Die Jeweilige Form, die der Schrott besitzt» bestimmt dabei die Vorgangsweise, durch die der notwendige Kontakt erreicht wird. Liegt das Schrottmaterial in körniger Form vor, beispielsweise in Form von Schleifschlamm oder in / Schmelzofenzunderform, dann können Schrottmaterial und Zusatz zusammengerührt werden, bis die Teilchen Ineinander mehr oder weniger gleichmässig verteilt sind· Das Gemisch aus Legierungsschrott und Zusatz kann dann durch gewöhnliche Pelletierverfahren pelletiert werden, um zu gewährleisten, dass der hergestellte Kontakt zwischen den beiden Materialien auch während der anschliessenden Erhitzungsund Abschreckvorgänge anhält.It is worth ensuring that the entire surface of the scrap comes into contact with the additive during the heating process. The respective shape that the scrap has »determines the procedure by which the necessary contact is achieved. Are located the scrap material in granular form, for example in the form of abrasive slurry or in / melting furnace scale shape, then scrap material and additive can be stirred together until the particles mesh more or less evenly distributed · The mixture of alloy scrap and additive can then be pelletized by ordinary Pelletier method to ensure that the contact established between the two materials continues during the subsequent heating and quenching processes.
Liegt das Schrott-material in Form von Drehspftnen oder MetallStückchen vor, so erzielt man den Kontakt zwischen dem Schrottmaterial und dem Zusatz während des Erhitzungsvorganges in der Weise, dass das Schrottmaterial in einen belüfteten Behälter eingebracht wird, der lose mit einem Granulat des Zusatzes gefüllt ist. ^Is the scrap material in the form of rotary pegs or Metal pieces in front of them, this is how contact is made between the scrap material and the addition during the heating process in such a way that the scrap material in a ventilated container is introduced, which is loosely filled with a granulate of the additive. ^
Die Kombination Schrottmaterial/Zusatz wird anschliessend auf eine Temperatur erhitzt, bei der das Schrottmaterial und der Zusatz miteinander zu reagieren beginnen. Das Material lässt sich beispielsweise in einem stationärenThe combination of scrap material / additive is then heated to a temperature at which the scrap material and the addition begin to react with each other. The material can be used, for example, in a stationary
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Schmelzofen, einem Drehofen oder einem sonstigen geeigneten Ofen erhitzen. Liegt die Mischung von Schrott.material und Zusatz in dem erwähnten "belüfteten Behälter, so ist die Erhitzung .in einem Drehofen vorzuziehen.Heat the melting furnace, rotary kiln or other suitable furnace. Is the mixture of scrap. Material and additive in said "ventilated container" is so heating in a rotary kiln is preferable.
Während des Erhitzungsvorganges ist es wesentlich, dass die Atmosphäre in dem Ofen oder Kiln so gesteuert wird, dass die Bedingungen nur in Bezug auf die betrachteten Metallanteile in dem Legierungsschrott, d.h. in Bezug auf Nickel, Kobalt und/oder Kupfer, reduzierend wirken, nicht dagegen im Verhältnis zu den Metallen, deren Oxide eine höhere Bildungsenergie aufweisen, wie z.B. Eisen, Chrom, Mangan und Wolfram. Werden die reduzierenden Bedingungen in dieser Weise gesteuert, so wird im allgemeinen wenig oder überhaupt keine Wärme von aussen her benötigt, um "die Reaktion zwischen dem Zusatz und dem Legierungsschrott ablaufen zu lassen, wenn die Reaktion erst einmal eingesetzt hat. Dies liegt daran, dass Metalle, wie Eisen und Chrom, deren Oxide eine höhere Bildungsenergie als Nickel, Kobalt und Kupfer aufweisen, oxidieren, wenn das Schrottmetall die für das erfindungsgemässe Verfahren notwendige Temperatur erreicht hat. Die.durch die Oxidation dieser Anteile erzeugte Wärme ist gewöhnlich mehr als ausreichend, um eine vollständige Reaktion zwischen dem Zusatz und dem Legierungsschrott zu gewährleisten.During the heating process it is essential that the atmosphere in the furnace or kiln is controlled so that the conditions are only related to the considered Metal components in the alloy scrap, i.e. in relation to nickel, cobalt and / or copper, do not have a reducing effect on the other hand in relation to the metals, the oxides of which have a higher formation energy, such as iron, chromium, Manganese and tungsten. If the reducing conditions are controlled in this way, it will generally be little or no external heat at all is required to "the Reaction between the additive and the alloy scrap take place once the reaction has started. This is because metals, such as iron and chromium, the oxides of which have a higher energy of formation than nickel, cobalt and copper, oxidize when the scrap metal has reached the temperature necessary for the process according to the invention. Die.by the oxidation of these parts generated heat is usually more than sufficient for complete reaction between the additive and the alloy scrap to ensure.
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Eine reduzierende Atmosphäre lässt sich in dem Ofen leicht durch Einführen von Gasen herstellen, die aus der teilweisen Verbrennung von Propan oder aus der Dampfumformung von Naphtha stammen. Die reduzierenden Gase können mit Dampf verdünnt werden, um die Ofenatmosphäre auf die erforderlichen reduzierenden Bedingungen abzustimmen. V/erden die Bedingungen in dieser Weise eingestellt, so verbleiben Nickel, Kobalt und Kupfer in einer reduzierenden Atmosphäre, während Chrom und Eisen frei oxidieren können.A reducing atmosphere can easily be created in the furnace by introducing gases from the partial Combustion of propane or from the steam conversion of Naphtha originate. The reducing gases can be diluted with steam to bring the furnace atmosphere to the required level to match reducing conditions. If the conditions are set in this way, then nickel remains, Cobalt and copper in a reducing atmosphere, while chromium and iron are free to oxidize.
Die Temperatur, bei der die Reaktion zwischen dem Schrottmaterial und dem Zusatz einsetzt, hängt von verschiedenen Faktoren, wie z.B. der Zusammensetzung, dem Feinheitsgrad des Schrottmaterials, der Menge an in dem Schrott enthaltenen Fetten oder sonstigen Schmiermitteln usw. ab. Im allgemeinen liegt die zum Einsetzen der Reaktion erforderliche Temperatur im Bereich von 650 bis 11500C. Die Maximaltemperatur, auf die das Gemisch erhitzt werden soll, bestimmt sich aus dem Schmelzpunkt des Legierungsschrottes. Es ist nicht nur unnötig, sondern auch unerwünscht, den Legierungsschrott auf eine Temperatur zu erhitzen, bei der er zu schmelzen beginnt. Im allgemeinen wird es vorgezogen, die Temperatur im Ofen bei etwa 800 bis 900° eu halten.The temperature at which the reaction between the scrap material and the additive starts depends on various factors, such as the composition, the degree of fineness of the scrap material, the amount of fats or other lubricants contained in the scrap, and so on. In general, the temperature required for the onset of the reaction is in the range from 650 to 1150 ° C. The maximum temperature to which the mixture is to be heated is determined from the melting point of the alloy scrap. Not only is it unnecessary, it is undesirable to heat the alloy scrap to a temperature at which it begins to melt. It is generally preferred to keep the temperature in the oven at about 800 to 900 ° eu.
Die Reaktion zwischen dem Legierungsschrott und dem Zusatz führt zu einem Zusammenbrechen der Legierungsmatrix undThe reaction between the alloy scrap and the additive leads to a breakdown of the alloy matrix and
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zur Oxidation der Eisen- und Chromanteile. Wie vorstehend schon angedeutet, läuft die Oxidationsreaktion exotherm ab. Wenn erst einmal die Reaktion eingesetzt hat, ist im allgemeinen keine weitere Wärmezufuhr von aussen her mehr erforderlich, um die Reaktion fortzuführen«, Das Ende der Reaktion lässt sich durch Überwachung der Temperatur im Ofen feststellen. Beginnt die Temperatur abzufallen, so ist die Reaktion weitgehend abgeschlossen»for the oxidation of the iron and chromium components. As already indicated above, the oxidation reaction is exothermic away. Once the reaction has started, there is generally no more external heat input required to continue the reaction «, The end of the reaction can be determined by monitoring the temperature in the Determine the furnace. When the temperature begins to drop, the reaction is largely complete »
Anschliessend an den Erhitzungsvorgang wird das Reaktionsprodukt gelöscht,um das Material augenblicklich abzukühlen und dabei in feine Partikel aufzusprengen. Das Löschen verhindert auch eine unerwünschte Oxidation der Nickel-, Kobalt- und Kupferanteile im Reaktionsprodukt. Das Produkt kann in einem Wasserbehälter abgeschreckt werden; es lässt, sich auch dadurch abschrecken, dass man einen kontinuierlichen Wasserstrom hoher Geschwindigkeit auf das Material richtet. .After the heating process, the reaction product is extinguished in order to instantly cool the material and burst into fine particles. The deletion also prevents unwanted oxidation of the nickel, cobalt and copper content in the reaction product. The product can be quenched in a water tank; it lets You are also deterred by allowing a continuous high velocity stream of water on the material directs. .
Die Nickel-, Kobalt- und Kupferanteile lassen sich aus dem abgeschreckten Löschprodukt durch mehrere unterschiedliche Massnahmen abscheiden. Einige der erwünschten Anteile können mit magnetischen Einrichtungen zum Zwecke der anschliessenden Raffination entfernt werden. Die erwünschten Anteile lassen sich aber auch durch' herkömmliche Laugungsverfahren abtrennen. In den meisten Fällen könnenThe nickel, cobalt and copper components can be derived from the quenched quenching product through several different ones Separate measures. Some of the desired proportions can be made with magnetic devices for the purpose of be removed after refining. The desired proportions can also be achieved by 'conventional Separate leaching process. In most cases you can
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die Anteile ohne weiteres aus dem Endprodukt des erfindungsgemässen Verfahrens durch Oxidationslaugung mit wässriger Säure bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur extrahiert werden. Entsprechend diesen Verfahren wird das abgeschreckte Produkt in einer wässrigen Schwefelsäurelösung dispergiert, die mindestens die stöchiometrisehe Menge an Säure enthält, die zur Verbindung mit dem enthaltenden Nickel, Kobalt und/oder Kupfer zu Sulfaten erforderlich ist. Die resultierende Aufschlämmung wird auf etwa 120 bis 1270C unter fortwährendem Umrühren und unter einem Sauerstoffpartialdruck von etwa 1,05 bis 2,1 kp/cm erhitzt. Zur Extraktion von 90% oder mehr des Nickels und Kobalts sind gewöhnlich 3 bis 4 Stunden erforderlich.the fractions can easily be extracted from the end product of the process according to the invention by oxidation leaching with aqueous acid at elevated pressure and elevated temperature. According to these methods, the quenched product is dispersed in an aqueous sulfuric acid solution containing at least the stoichiometric amount of acid required to combine with the nickel, cobalt and / or copper contained to form sulfates. The resulting slurry is heated to about 120 to 127 ° C. with continuous stirring and under an oxygen partial pressure of about 1.05 to 2.1 kp / cm. It usually takes 3 to 4 hours to extract 90% or more of the nickel and cobalt.
Alternativ kann das Endprodukt des erfindungsgemässen Verfahrens auch mittels einer ammoniakalisehen Ammoniumsulfatlösung gelaugt werden. Eine ausreichende Laugungsaufschlämmung enthält etwa 150 g/l freien Ammoniak (eingeführt in die Lösung als beispielsweise Ammoniumhydroxid), etwa 300 g/l Ammoniumsulfat und eine ausreichende Menge des Endprodukts, um 60 g/l Nickel plus Kobalt plus Kupfer in Lösung zu erhalten. Die Aufschlämmung wird unter Umrühren auf etwa 85 bis 950C unter einem SauerstoffdruckAlternatively, the end product of the process according to the invention can also be leached using an ammoniacal ammonium sulfate solution. A sufficient leach slurry contains about 150 g / L free ammonia (introduced into the solution as, for example, ammonium hydroxide), about 300 g / L ammonium sulfate, and a sufficient amount of the final product to give 60 g / L nickel plus cobalt plus copper in solution. The slurry is stirred to about 85 to 95 0 C under an oxygen pressure
von 1,4 kp/cm erhitzt, um die Nickel-, Kobalt· und/oder Kupferanteile in Lösung zu bringen.of 1.4 kp / cm heated to the nickel, cobalt · and / or Bring copper components into solution.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei- ■ spielen näher erläutert.The invention is illustrated below with the aid of exemplary embodiments play explained in more detail.
Das nachfolgend beschriebene spezielle Verfahren, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, wird im Zusammenhang mit der Behandlung von Schleifmaschinenabfall einer hochtemperaturbeständigen nickel- und kobalthaltigen Legierung erläutert. Die Grosse der Legierungspartikel betrug etwa zu 62 % weniger als 65 mesh (Standard-Tyler-Siebmass) mit dem Rest von weniger als 35 mesh. Die Schüttdichte betrug-2,67 g/cm . Das Material hatte eine Analyse (in Gewichtsprozent) von 53% Nickel, 6,7% Kobalt, 10% Eisen, 3,5% Molybdän, 18% Chrom, 0,25% Wolfram und 0,23% Schwefel.The specific method described below carried out in accordance with the present invention is, in connection with the treatment of grinding machine waste, a high-temperature-resistant nickel and cobalt-containing alloy. The size of the Alloy particles were approximately 62% less than 65 mesh (standard Tyler screen size) with the remainder less than 35 mesh. The bulk density was -2.67 g / cm. The material had an analysis (in percent by weight) of 53% nickel, 6.7% cobalt, 10% iron, 3.5% molybdenum, 18% chromium, 0.25% Tungsten and 0.23% sulfur.
Es wurde eine trockene Mischung hergestellt, die sich zusammensetzte aus etwa 3 Gewichtsteilen des Schleifabfalls und einem Gewichtsteil von Natriumsulfatpartikeln mit einer Teilchengrösse von unter 35 mesh. Unter Anwendung herkömmlicher Prozeduren wurde die Mischung in Briketts mit einer Kantenlänge von 6 χ 2,54 x 0,18 cm geformt. Die Briketts wurden in einem Drehofen mit direkter Flammenbeheizung durch Brenner bei einer Temperatur von 8750C geröstet. Die Verweildauer der Briketts in dem Drehofen betrug 30 Minuten. Die Atmosphäre innerhalb des Drehofens hatteA dry mix was prepared comprised of about 3 parts by weight of the abrasive waste and one part by weight of sodium sulfate particles less than 35 mesh in size. Using conventional procedures, the mixture was formed into briquettes with an edge length of 6 2.54 x 0.18 cm. The briquettes were roasted in a rotary kiln, with direct flame heating by the burner at a temperature of 875 0 C. The dwell time of the briquettes in the rotary kiln was 30 minutes. The atmosphere inside the rotary kiln had
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folgende Analyse (Volumprozent auf trockener Basis): 78% N2, 4,0% H2, 9,0% CO2, 1,0% O2, 6,0% CO, 0,8% COS, 0,2% CH und weniger als 50 ppm S0?.following analysis (volume percent on dry basis): 78% N 2 , 4.0% H 2 , 9.0% CO 2 , 1.0% O 2 , 6.0% CO, 0.8% COS, 0.2 % CH and less than 50 ppm S0 ? .
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Anschliessend an das Rösten wurden die Briketts in Wasser abgeschreckt und dann in einer Kugelmühle 15 Minuten lang gemahlen. Anschliessend an das Mahlen hatten 91,2 Gewichtsprozent des Materials eine Teilchengrösse von weniger als 65 mesh und der Rest weniger als 28 mesh. Eine chemische Analyse des aufgeschlossenen Materials ergab (in Gewichtsprozent): 41,2% Nickel, 5,5% Kobalt, 8,84% Eisen, 0,06% Molybdän, 13,2% Chrom, 18% Sauerstoff, 0,26% Wolfram, 6,69% Schwefel und 0,14% Kupfer.Following roasting, the briquettes were quenched in water and then in a ball mill for 15 minutes ground. Following milling, 91.2 percent by weight of the material had a particle size of less than 65 mesh and the rest less than 28 mesh. A chemical analysis of the digested material showed (in percent by weight): 41.2% nickel, 5.5% cobalt, 8.84% iron, 0.06% molybdenum, 13.2% chromium, 18% oxygen, 0.26% tungsten, 6.69% Sulfur and 0.14% copper.
Das Material wurde anschliessend in einen Autoklaven gepackt, der etwa ein Mol Schwefelsäure Je Mol des Materials enthielt. Die Säure wurde bei einem Sauerstoff Überdruck von 2,1 kp/cm auf einer Temperatur von 12O0C gehalten. Nach 4 Stunden wurde die Flüssigkeit von dem festen Rückstand getrennt.The material was then packed into an autoclave containing about one mole of sulfuric acid per mole of the material. The acid was at an oxygen pressure of 2.1 kp / cm held at a temperature of 12O 0 C. After 4 hours the liquid was separated from the solid residue.
Eine Analyse der abgetrennten Flüssigkeit zeigte, dass 98,4% des Nickels und 95,3% des Kobalts aus dem als Ausgangsmaterial dienenden Legierungsschleifstaub extrahiert und in der Flüssigkeit gelöst waren.Analysis of the separated liquid showed that 98.4% of the nickel and 95.3% of the cobalt came from the raw material serving alloy grinding dust were extracted and dissolved in the liquid.
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Anschliessend wird die Verfahrensweise bei der Behandlung von Legierungs-Drehspänen erläutert.Then the procedure for treatment of alloy turnings.
Das Ausgangsmaterial war eine Nickel-Kobalt-Legierung mit einer Feinheit von angenähert zu 99% über 10 mesh, die in Form von Drehspänen und -locken unregelmässiger Gestalt vorlag. Die Abmessungen betrugen etvra 0,6 χ 10,16 χ 0,5 cm. Das Material war mit Schneid- oder Kühlöl verunreinigt. Es ergab sich dafür eine Analyse (in Gewichtsprozent) von 53% Wickel, 7,0% Kobalt, 10% Eisen, 3,5% Molybdän, 20% Chrom und weniger als 1% Schwefel.The starting material was a nickel-cobalt alloy with a fineness of approximately 99% over 10 mesh, which in The form of turnings and curls of irregular shape was present. The dimensions were approximately 0.6 10.16 χ 0.5 cm. The material was contaminated with cutting or cooling oil. The result was an analysis (in percent by weight) of 53% Winding, 7.0% cobalt, 10% iron, 3.5% molybdenum, 20% chromium and less than 1% sulfur.
Zwei Gewichtsteile der Drehspäne wurden mit einem Gewichtsteil Natriumsulfit in einer perforierten Dose mit etwa 235 cnr Fassungsvermögen zusammengebracht«, Die Dose wurde mit ihrem Inhalt in einen Drehofen verbracht und dieser auf 875°C angeheizt. Sie verblieb in dem Drehofen 30 Minuten lang. Die Atmosphäre in dem Drehofen wurde (gemessen in Volumprozent auf trockener Basis) zu 80 bis 85% N2 ^ 1 bis 4% H2, 8 bis 12 CO2, 1 bis 1,5% O2, 2 Ms 6% C0s 0,8 bis 1,2 COS und 0,1 bis 0,5 C3H analysiert.Two parts by weight of the turnings were combined with one part by weight of sodium sulphite in a perforated can with a capacity of about 235 cm. It remained in the rotary kiln for 30 minutes. The atmosphere in the rotary kiln (measured in volume percent on a dry basis) was 80 to 85% N 2 ^ 1 to 4% H 2 , 8 to 12 CO 2 , 1 to 1.5% O 2 , 2 Ms 6% C0 s 0.8 to 1.2 COS and 0.1 to 0.5 C 3 H analyzed.
Die Dose und ihr Inhalt zerfielen im Ofen und die zerfallene Masse wurde in Wasser abgeschreckt. Nach dem Abschrekken wurde das Material in einer Kugelmühle 15 Minuten langThe can and its contents disintegrated in the oven and the disintegrated mass was quenched in water. After the deterrent the material was in a ball mill for 15 minutes
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gemahlen. Die Teilohengrösse des aus der Kugelmühle entnommenen Materials betrug zu 70,5% weniger als 28 mesh. Eine chemische Analyse des entnommenen Materials ergab 37,6% Nickel, 6,48% Kobalt, 13,0% Eisen, 1,2% Molybdän, 10,8% Chrom, 0,05% Wolfram, 7,62% Schwefel und 16,2% Sauerstoff. ground. The partial size of the taken from the ball mill Materials was 70.5% less than 28 mesh. A chemical analysis of the extracted material showed 37.6% nickel, 6.48% cobalt, 13.0% iron, 1.2% molybdenum, 10.8% chromium, 0.05% tungsten, 7.62% sulfur and 16.2% oxygen.
Das Material wurde in gleicher Weise, wie dies in Beispiel 1 schon erläutert wurde, gelaugt. Eine Analyse der Flüssigkeit ergab, dass 97,9% des Nickels und 94,8 des Kobalts extrahiert und in der Flüssigkeit gelöst waren.The material was made in the same way as in Example 1 has already been explained. Analysis of the liquid found 97.9% of the nickel and 94.8% of the cobalt extracted and dissolved in the liquid.
Aus den Resultaten der Versuche 1 und 2 ergibt sich klar, dass die Behandlung von nickel- und kobalthaltigem Legierungsschrott durch das erfindungsgemässe Verfahren zu einer Extraktion von mehr als 98% des Nickels und 94% des Kobalts führt.The results of experiments 1 and 2 clearly show that that the treatment of nickel- and cobalt-containing alloy scrap by the method according to the invention to one Extraction of more than 98% of the nickel and 94% of the cobalt results.
Das erfindungsgemässe Verfahren kennzeichnet sich also im wesentlichen durch folgende Merkmale:The method according to the invention is thus essentially characterized by the following features:
Eisen-chromhaltiger Legierungsschrott in Form von Schleifstaub, Drehspänen od. dgl. wird behandelt, um die Legierung aufzusprengen und dadurch die Gewinnung von enthaltenem Nickel, Kobalt und/oder Kupfer zu erleichtern. DieIron-chromium-containing alloy scrap in the form of grinding dust, turnings or the like is treated to make the alloy to blow open and thereby facilitate the extraction of the nickel, cobalt and / or copper contained. the
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Behandlung beinhaltet das Inkontaktbringen der Legierung mit einem Alkalimetallsulfat- oder einem Alkalimetallsulfit-Zusatz und das anschliessende Erhitzen von Legierung und Zusatz unter gesteuerten reduzierenden Bedingungen, um eine exotherme Reaktion einzuleiten und durchzuführen« Das Reaktionsprodukt wird anschliessend abgeschreckt, um es zu einem feinkörnigen Zustand aufzusprengen, indem es der weiteren Behandlung zum Zwecke der Extraktion der Nickel-, Kobalt- und Kupferanteile zugänglich ist.Treatment involves contacting the alloy with an alkali metal sulfate or an alkali metal sulfite additive and the subsequent heating of the alloy and additive under controlled reducing conditions, to initiate and carry out an exothermic reaction «The reaction product is then quenched, to blast it to a fine-grained state by subjecting it to further treatment for the purpose of extraction the nickel, cobalt and copper components are accessible.
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800 bis 90O0C liegt.and heating the additive, in the range of about
800 to 90O 0 C is.
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