DE2363568A1 - METAL PRODUCTION METHOD - Google Patents
METAL PRODUCTION METHODInfo
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Description
SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ B.V. Den. Haag, NiederlandeSHELL INTERNATIONAL RESEARCH MAATSCHAPPIJ BV Den. Hague, Netherlands
"Verfahren zur Gewinnung von Metallen""Process for the extraction of metals"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung einer oder mehrerer. Hetallkoiaponenten von Metallen der Gruppe IB, HB, HIß, IVB, VB, VIB, VIIB und VIII des Periodischen Systems der Elemente (Perlodensystem der Elemente gemäß Handbook of Chemistry and Physics* The Chemical Rubber Company, 52. Auflage), bei dem· ein flüssiges, eine oder mehrere Verbindungen und/oder Komplexe eines oder mehrerer der vorgenannten Metalle enthaltendes Medium mit einem reduzierenden Gas kontaktiert und dabei mindestens eine Metallkomponente ausgefällt wird.The invention relates to a method for obtaining one or more. Hetallkoiaponenten of metals of the group IB, HB, HIß, IVB, VB, VIB, VIIB and VIII of the Periodic Table of the Elements (Perlodic Table of the Elements according to the Handbook of Chemistry and Physics * The Chemical Rubber Company, 52nd edition), in which a liquid medium containing one or more compounds and / or complexes of one or more of the aforementioned metals is brought into contact with a reducing gas and at least one metal component is precipitated in the process.
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Um Metalle von ihren Erzen oder von Abfallstoffen zu trennen, werden die Erze oder Abfallstoffe gemäß vielen Verfahren auf solche Weise behandelt, daß Verbindungen, wie Salze, des betreffenden Metalls in wässriger Lösung erhalten werden. In der überwiegenden Zahl der Fälle wird eine Lösung von Verbindungen von zwei oder mehreren Metallen in Wasser erhalten. Um die in wäss-■ riger Lösung vorliegenden Metalle abzutrennen und zu gewinnen, können Extraktionsverfahren angewendet werden, bei"denen die Metalle aus der wässrigen·Phase in ein flüssiges organisches Me-In order to separate metals from their ores or from waste materials, the ores or waste materials are sorted according to many processes treated in such a way that compounds, such as salts, of the concerned Metal can be obtained in aqueous solution. In the vast majority of cases, a solution of connections is made by get two or more metals in water. In order to separate and obtain the metals in ■ aqueous solution, extraction processes can be used in which the Metals from the aqueous phase into a liquid organic medium
■ -dium überführt werden. Die erhaltenen Gemische können auch dadurch gewonnen v/erden, daß die Erze oder'Abfallstoffe auf solche■ -dium be transferred. The mixtures obtained can also thereby obtained v / earth that the ores or waste materials on such
■ ■ Weise behandelt werden, daß die Metalle direkt,·z.B. mittels organischer. Säuren^einem organischen Medium aufgenommen werden.■ ■ are treated in such a way that the metals are directly, e.g. by means of organic. Acids ^ are absorbed in an organic medium.
Gemäß der niederländischen Patentanmeldung 7QO9544 können Matalle der Gruppen IB, TIB, IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB und VIII des Periodischen Systems der Elemente dadurch voneinander getrennt werden, daß, sofern zwei oder mehrere der Metalle in Form von Verbindungen und/oder Komplexen in einem organischen Msdium vor- : liegen, durch Umsetzen mit einem reduzierenden Gas eine Matall-' komponente der im organischen Mediura enthaltenen Metalle selektiv ausgefällt wird.According to Dutch patent application 7QO9544, materials from groups IB, TIB, IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB and VIII of the Periodic Table of the Elements can be separated from one another by separating two or more of the metals in the form of compounds and / or complexes upstream in an organic Msdium: are prepared by reacting with a reducing gas, a Matall- 'component of the metals contained in the organic Mediura is selectively precipitated.
Unter "Metallkomponenten" v/erden in der vorliegenden Beschreibung die Metalle auch in der Form verstanden, in der sie aus organischen Lösungen oder Suspensionen von Metallverbindungen durch Reduktion ausgefällt werden. Die Metallkomponenten be-Under "metal components" v / ground in the present description The metals are also understood in the form in which they are obtained from organic solutions or suspensions of metal compounds be precipitated by reduction. The metal components are
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stehen gegebenenfalls hauptsächlich aus reinem Metall, können in einigen Fällen jedoch auch aus Oxyden oder Hydriden der betreffenden Metalle bestehen oder diese Metallverbindungen enthalten. are optionally mainly made of pure metal, but in some cases can also consist of oxides or hydrides of the respective Metals consist or contain these metal compounds.
pie Gegenwart sogenannten Impfmaterials im flüssigen organischen Medium vor Beginn des Reduktionsverfahrens zur Initiierung der Bildung der Metallkomponenten führt häufig zu Vorteilen. Easonders eignet sich für diesen Zweck fein verteiltes'Metal!pulver,pie presence of so-called inoculum material in the liquid organic medium before the start of the reduction process to initiate the Formation of the metal components often leads to advantages. Finely divided metal powder is particularly suitable for this purpose.
- - wie- - how
fein verteilter Kohlenstoffe/kolloidaler Graphit/ und fein verteilter Kohlenstoff, auf den eine gewisse Palladiuminenga aufgebracht ist. Die Verwendung von Impfmaterial ermöglicht es, die angewendeten Reaktionstemperaturen und Reaktionsdrücke herctbzusetzen, die Reaktionszeit abzukürzen, und führt zu einer vollständigeren Ausfällung. Außerdem führt die:Anwendung von Impfmaterial zu einer höheren Selektivität bei der Ausfällung verschiedener Metallkoraponanten.finely divided carbons / colloidal graphite / and finely divided carbon to which a certain amount of palladium oxide is applied. The use of inoculum enables the reaction temperatures and pressures used to be reduced, the reaction time to be shortened, and leads to a more complete precipitation. In addition, the : Use of inoculum leads to a higher selectivity in the precipitation of various metal coraponants.
Der kontinuierliche Betrieb des vorgenannten Verfahrens zur Gewinnung einer oder mehrerer Metallkomponenten führt zu erheblichen Schwierigkeiten. Sofern das Impfmaterial in einem aus Teilchen bestehenden Festbett verwendet wird, führt das Agglomerieren der Teilchen zu einem immer geringer werdenden Kontakt zwischen dem flüssigen organischen Medium und dem Impfmaterial. Die agglomerierten Teilchen und das ausgefäll% Metall haften außerdem an den Innenseiten der Reaktorwände an und sind - schwierig von den Reaktorwänden zu entfernen. Es wurde außerdemThe continuous operation of the aforementioned method of extraction one or more metal components leads to considerable difficulties. Provided the inoculum in one of particles If the existing fixed bed is used, the agglomeration of the particles leads to an ever decreasing contact between the liquid organic medium and the inoculum. The agglomerated particles and the precipitated metal adhere also on the inside of the reactor walls and are difficult to remove from the reactor walls. It was also
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beobachtet, daß die Durchführung d@s Verfahrens gemäß der deutschen Offenlegungsschrlft 1 583 902"in einem Reaktor, in dem ' -das Impfmaterial durch Rühren'ia dam flüssigen organischen Medium in Suspension gehalten wird,, eu Metailafoiagerungen auf den Innenwänden des Reaktors mid auf'dem Rührer1 führt, 'die nur· schwierig wieder "'zu entfernen sind- Ein kontinuierliches Verfahren muß deshalb nach verhältnismäßig ku£s@r Zeit abgebrochen'werden. Die vorgenannten'Schwierigkeit©» st»ä auch in den üS-Patmrtschriften 2 '734 821 und 2 740 7O8 beschrieben.observed that the process according to German Offenlegungsschrift 1 583 902 "is carried out in a reactor in which the inoculum is kept in suspension by stirring as the liquid organic medium, eu deposits of metal on the inner walls of the reactor 'leads to the stirrer 1 ' which are 'difficult to remove again' - a continuous process must therefore be terminated after a relatively short period of time. The aforementioned difficulty is also described in the US patents 2 '734 821 and 2 740 708.
Es wurde jetst ein Verfahr®» zus Gk gefunden, bei dem diese heblich geringerem Maß© auftoIt was a jetst Verfahr® "additionally Gk found in which this considerably lesser extent © aufto
von'Metallkomponenten srar in er-of 'metal components srar in
Die Erfindung betrifft demgemäß eia Verfahren zur 'Gewinnung einer oder mehrerer Metallkompoa©at@a uoa Metallen der Gruppen IB, "IIB,v HIB, IVB, VB, "VIB', ■'VIIB und VIII" des . Periodischen Systems ' der Elemente, bei dem ©ia flüssiges, eine oder mehrere Verbindungen und/oder Komplex© ©Ines'©der mehrerer der vorgenannten Me-* talle"enthaltendes organisches Medium mit einem r@dusier©nden . Gas kontaktiert und dabei mindestens eisia Metal !komponente ausgefällt wird, dag dadurch gekennzeichnet'ist; daß das-omqaniseHe' Medium maci/oder das reduzierende Gas voia"usst©n t&aeh oben mit eiaer für äi© Erg@uguag eines · Fli©ßb@tteg öusr@ieh@näea G©~-Accordingly, the invention relates to a process for obtaining one or more metal compounds from groups IB, IIB, V HIB, IVB, VB, VIB, VIIB and VIII of the Periodic Table of the Elements , in which a liquid, one or more compounds and / or a complex © © Ines' © is the organic medium containing several of the aforementioned metals with a r @ dusier © nd. Gas is contacted and at least a metal component is precipitated that is characterized by this; that the -omq aniseHe 'medium maci / or the reducing gas voia "ous © n t & aeh above with eiaer for äi © Erg @ uguag of a · Fli © ßb @ tteg öusr @ ieh @ Näea G © ~ -
durch ein Bett mit Impfaiaterialteiielsen geleitetpassed through a bed with pieces of vaccine material
Müäima mitMüäima with
keit durch ein nicht-fluidisiertes Festb*»tt aus Impfmat-orialteilchen geleitet, so ist die Fluidisierung des Bettys «»rreicht-, j wenn im Bett zum ersten Mal Teilchen auftreten, die nich* m«hrthrough a non-fluidized solid of inoculum particles directed, the fluidization of the Betty "" reaches, j when particles appear in bed for the first time that are no longer
durch andere Teilchen in Ihren Bewegungen- gebemm-f- sind.· wird d<« Fließgeschwindigkeit des - organischen Mediums urad/od«r -d«<? reduzierenden Gases weiter gesteigert, "so führt di<=»s bald <3a:?u, daßare constrained by other particles in their movements. · becomes d <« Flow rate of the organic medium urad / od «r -d« <? reducing Gases increased further, "this will soon lead you <3a:? U that
ersten Mal
alle Teilchen zum / nicht mehr" durch ander*» Teilchen in ihrer»first time
all particles to / no longer "through other *» particles in their »
Bewegungen'behindert -werden. Erfindungsgemäß stellt di»s» l«i-2+-- genannte Flie'ßgeschwindigkeit die Geschwindigkeit dar, die zur Aufrechterhaltung eines Fließbettes durch die von unten nach oben strömende Flüssigkeit mindestens erforderlich ist. Bei dieser erforderlichen Mindestfließgeschwindigkeit hat das Festbett als solches aufgehört zu bestehen, und es kann angenommen werden-, -daß die Porosität des Bettes, d.h. das Verhältnis des gesamten Rauirs zwischen den Teilchen zu dem gesamten Volumen des Bettes gleich 1 ist; Die erforderliche Mindestgeschwindigkeit kann ohne weiteres experimentell bestimmt werden.Movements' being hindered. According to the invention, the "s" l "i-2 + - Said flow velocity represents the velocity required to maintain a fluidized bed through the from below fluid flowing above is required as a minimum. At this required minimum flow rate, the fixed bed has ceased to exist as such, and it can be assumed - -that the porosity of the bed, i.e. the ratio of the total space between the particles to the total volume of the bed is 1; The minimum speed required can easily be determined experimentally.
Die überraschende Wirkung der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß praktisch die gesamte(n) gewonnene fc)Metallkoraponente(n) auf den Teilchen des Impfmaterials ausgefällt wird (werden·)· und daß die einzelnen Teilchen des Impfmaterials trotzdem voneinander getrennt bleiben. Dies führt dazu, daß das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich über lange ununterbrochene Zeitspannen unter kontinuierlicher Zuspeisung frischer Impfmaterialteilchen "zum Fließbett und unter kontinuierlichem Abziehen des flüssigen organischen Mediums, in dem das Impfmaterial und dieThe surprising effect of the present invention is that practically all of the fc) metal coraponent (s ) obtained is (are) precipitated on the particles of the inoculum and that the individual particles of the inoculum nevertheless remain separate from one another. This leads to the fact that the process according to the invention is carried out continuously over long uninterrupted periods of time with continuous feeding of fresh seed material particles "to the fluidized bed and with continuous removal of the liquid organic medium in which the seed material and the
(ist) ausgefällte (η) Metallkomponente(η) suspendiert/sind, aus dem(is) precipitated (η) metal component (η) suspended from the
Fließbett durchgeführt werden kann.Fluidized bed can be carried out.
Es ist möglich, die Fluidisierung des Bettes durch Anwendung einer ausreichend großen Zuspeisungsgeschwindigkeit des reduzierenden Gases zu erzielen. Für diesen Zweck ist jedoch üblicherweise eine so hohe Gaszuspeisungsgeschwindigkeit erforderlich, daß verhältnismäßig große Mengen nicht umgesetzten reduzierenden Gases aus dem- Fließbett abgezogen werden müssen. Dieses Problem stellt sich nicht,· wenn die Fluidisierung des Bettes dadurch erzielt wird,'daß das flüssige organische Medium mit ausreichend großer Geschwindigkeit von unten nach oben durch das Bett geleitet wird.It is possible to fluidize the bed by applying to achieve a sufficiently large feed rate of the reducing gas. However, for this purpose it is common such a high gas feed rate is required that relatively large amounts of unreacted reducing Gas must be withdrawn from the fluidized bed. This Problem does not arise · when the fluidization of the bed is achieved 'that the liquid organic medium with sufficiently high speed is passed through the bed from bottom to top.
Die für die Fluidisierung das Bettes erforderliche MindestgeschwindigkeitderFlüssigkeit ist üblicherweise so groß, daß nach einmaligem- Durchleiten* des organischen Mediums durch das Fließbett" nur" ein Teil der entsprechenden- Metallkomponent^n) ausgefällt worden- ist{sind). Demgemäß wird empfohlen/ eine nur geringfügig und vorzugsweise um höchstens 10.Prozent über der für-die Fluidisierung erforderlichen Mindestgeschwindigkeit liegende Fließgeschwindigkeit' des flüssigen organischen Medium's von unten nach oben" durch das· Impfmaterialbett anzuwenden'. Enthält" das flüssige organische Medium nach einmaligem Durchleiten durch das Fließbett noch reduzierbare Metallverbindungen und/ oder-komplexe, so kann es teilweise wieder am Boden des Fließbettes eingeleitet werden. Auf diese Weise kann die Rück-The minimum velocity of the liquid required to fluidize the bed is usually so large that after a single passage * of the organic medium through the Fluidized bed "only" a part of the corresponding metal component ^ n) has been precipitated. Accordingly, it is recommended / one only slightly and preferably by a maximum of 10 percent above the minimum speed required for fluidization lying flow rate of the liquid organic medium from bottom to top "to be applied through the inoculum bed. Contains" the liquid organic medium, after being passed through the fluidized bed once, still reducible metal compounds and / or -complex, it may partially return to the bottom of the Fluidized bed are introduced. In this way, the return
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führung der Flüssigkeit unter kontinuierlichen Zuspeisen von frischem- flüssigen organischen Medium, das eine oder mehrere Verbindungen und/oder Komplexe eines oder- mehrerer der vorgenannten Metalle enthält, und unter kontinuierlichem Abziehen eines Nebenstroms an verbrauchtem flüssigem Medium, das praktisch keine Metallverbindungeh and/oder-komplexe mehr· enthält, aufrecht erhalten werden. Das vorgenannte Zuspeisen'und Abziehen von frischen Teilchen bzw. ausgefällten Metallkomponenten kann natürlich gleichzeitig durchgeführt werden. Das flüssige organische Medium kann nach dem Durchfließen des Bettes vollständig oder teilweise wieder zur Extraktion wässriger Lösungen entweder von Erzen oder Schrott. der betreffenden Metalle verwendet werden.guiding the liquid with continuous feeding of fresh liquid organic medium, one or more Compounds and / or complexes of one or more of the aforementioned Contains metals, and with continuous withdrawal of one Sidestream of used liquid medium which practically no longer contains any metal compounds and / or complexes can be obtained. The aforesaid adding and removing of fresh particles or precipitated metal components can of course be carried out at the same time. The liquid organic Medium can completely after flowing through the bed or partially again for the extraction of aqueous solutions from either ores or scrap. of the metals in question will.
Die Teilchengröße des Impfmaterials ist· nicht kritisch. Da die Teilchen jedoch umso* aktiver sind, je kleiner ihre'Teilchengröße ist, werden vorzugsweise Teilchen mit einer Höchstteilchengröße von weniger als 1 mm und insbesondere weniger als 0,2 nun verwendet.· Es können z.B. Teilchen mit einer Höchstgröße von 0,2 bis O,O5 oder-von-Of,Ol bis 0,001 mm verwendet«werden. Vorzugsweise wird als Impfmaterial ein Pulver des bei der Reduktion auszufällenden Metalls verwendet. Besonders gute Ergebnisse wenden erhalten, wenn Kupfer als Metallkomponente aus einem Kupferverbindungenund/oder -komplexe'enthaltenden flüssigen- Medium gewonnen wird, insbesondere wenn"Kupferpulver-und/oder ein verkupfertes Metallpulver)· wie ein verkupfertes Nickelpulver, alsThe particle size of the inoculum is not critical. However, since the particles are all the more active, the smaller their particle size is, it is preferred to use particles with a maximum particle size of less than 1 mm and in particular less than 0.2. For example, particles with a maximum size of 0.2 to O, O5 or-von-O f , Ol up to 0.001 mm can be used «. A powder of the metal to be precipitated during the reduction is preferably used as the seed material. Particularly good results are obtained when copper is obtained as a metal component from a liquid medium containing copper compounds and / or complexes, in particular when "copper powder and / or a copper-plated metal powder" like a copper-plated nickel powder as
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Impf material verwendet werden-.Inoculation material to be used-.
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Der organische Teil der Verbindungen und/oder Komplexe der in dem flüssigen organischen Medium vorliegenden Metalle kann s^ch von allen Substanzen ableiten, die in der Lage sind, das Metall in dem flüssigen organischen Medium in Lösung oder Suspension zu halten. Insbesondere eignen sich solche Verbindungen,die zum Extrahieren des Metalls aus wässrigen Lösungen von Verbindungen (z.B. Salzen) der betreffenden Metalle verwendet werden können. Als solche Substanzen können Amine, Aminsalze/ Sulfonate, Trialkylsulfoniumsalze, organische Phosphate, Phosphonate,"Phosphite, Alkylphosphorsäuren und'insbesondere Carbonsäuren,'wie die Naphthensäuren, aliphatische ^-HydroxyoKime, wie 5,8*Diäthyl-7-hydroxy-docedan-6-oxim, und aromatische 2-Hydroxyphenoxime, wie 2-Hydroxy-5-dodecylbenzophenoxim( verwendet werden.The organic part of the compounds and / or complexes of the metals present in the liquid organic medium can be derived from all substances which are able to keep the metal in solution or suspension in the liquid organic medium. Particularly suitable compounds are those which can be used to extract the metal from aqueous solutions of compounds (for example salts) of the metals in question. Such substances can be amines, amine salts / sulfonates, trialkylsulfonium salts, organic phosphates, phosphonates, "phosphites, alkylphosphoric acids and, in particular, carboxylic acids," such as the naphthenic acids, aliphatic ^ -hydroxyo kimes, such as 5,8 * diethyl-7-hydroxy-docedan-6 -oxime, and aromatic 2-hydroxyphenoximes such as 2-hydroxy-5-dodecylbenzophenoxime ( can be used.
Die Substanzen, aus denen sich die■Verbindungen und/oder Komplexe der abzutrennenden Metalle vorzugsweise ableiten, sind sekundäre und insbesondere'tertiäre Carbonsäuren oder Gemische von Carbonsäuren, die hauptsächlich aus tertiären Carbonsäuren bestehen, deren Metallsalze in organischen Lösungsmitteln löslich sind. Unter-tertiärer Carbonsäure-wird- eine--Säure-verstanden, bei der das die Carbonsäure tragende'Kohlenstoffatom direkt an 4 Kohlenstoffatome gebunden'ist.*Von dieser Säureklasse (die ■ z:.B, Pivaiinsäure enthält) ..-werden vorzugsweise die Ά-lkancarbon- The substances from which the ■ compounds and / or complexes of the metals to be separated are preferably derived are secondary and especially tertiary carboxylic acids or mixtures of carboxylic acids, which mainly consist of tertiary carboxylic acids, the metal salts of which are soluble in organic solvents. . Sub-tertiary carboxylic acid wird- a - acid-understood in the gebunden'ist the carboxylic acid tragende'Kohlenstoffatom directly to 4 carbon atoms * From this acid class (■ z: .B, Pivaiinsäure containing) ..- are preferably the Ά-lkancarbon-
säuren "mit mindestens 6-und'insbesondere* mit'9 'bis* 11 Kohlentertiäre stoffatomen verwendet e es können'jedoch'auch/Alkancarbonsäurenatoms acids "having at least 6-und'insbesondere mit'9 * '* to 11 carbon Tertiary e used it können'jedoch'auch / alkanecarboxylic acids
mit einer geringeren'oder* einer-größeren-(z.B.'von 15 bis 19) Kohlenstoffato&zahl verwendet werdeis«. ■ . -· .,.with a lower 'or * a-larger- (e.g.' from 15 to 19) Carbon & number will be used «. ■. - ·.,.
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Geraische verschiedener Alkancarbonsäuren (insbesondere von Alkancarbonsäuren mit 9 bis 11 Kohlenstoffatomen) werden mit guten Ergebnissen verwendet. Diese tertiären Alkancarbonsäuren -können auf einfache Weise hergestellt werden,- indem-man ein olefin (oder ein Gemisch von Olefinen) in Gegenwart eines sauren Katalysators (z.B. Fluorwasserstoff oder- Schwefelsäure oder Gemische von Bortrifluorid und Phosphorsäure) mit- Köhlenmonoxyd und Wasser umsetzt.'Die dabei'gebildeten Säuren enthalten keine primären Säuren und sekundäre Säuren im allgemeinen-in-einer Menge von höchstens 15 Gewichtsprozent; =Es ist nicht erforderlich, diese sekundären Säuren von den tertiären erfindungsgemäß zu verwendenden Säuren abzutrennen; da-die sekundären Säuren weder die Extraktion des Metalls aas der^wässrigen Lösung noch die Bildung einer Metallkomponente'beim Kontaktieren 'des-flüssigen organischen Mediums mit einem reduzierenden Gas behindern.Basic elements of various alkanecarboxylic acids (especially of alkanecarboxylic acids with 9 to 11 carbon atoms) are used with good results. These tertiary alkanecarboxylic acids -can be produced in a simple manner, -by -an olefin (or a mixture of olefins) in the presence of an acidic Catalyst (e.g. hydrogen fluoride or sulfuric acid or mixtures of boron trifluoride and phosphoric acid) with carbon monoxide and water converts. The acids formed do not contain any primary acids and secondary acids in general-in-one Amount not exceeding 15 percent by weight; = It is not necessary separating these secondary acids from the tertiary acids to be used according to the invention; da-the secondary acids neither the extraction of the metal from the aqueous solution nor the formation of a metal component 'when contacting' the liquid hinder organic medium with a reducing gas.
Sind die Verbindungen und/oder Komplexe des'abzutrennenden Metalls 'organische Flüssigkeiten, so können sie als solche als flüssiges organisches Medium beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, sind sie keine Flüssigkeiten, so ist es erforderlich, eine flüssige organische Verbindung oder ein Gemisch von flüssigen organischen Verbindungen '(auch als Verdünnungsmittel bezeichnet) zur Herstellung eines flüssigen organischen Mediums zu verwenden* Die-Verbindungen-und/oder Komplexe der abzutrennenden Metalle können als-Suspension in einem solchen Verdünnungsmittel vorliegen, sind jedoch vorzugsweise in dem Verdünnungsmittel gelöst.Are the compounds and / or complexes of the metal to be separated 'Organic liquids, they can be called as such liquid organic medium in the process according to the invention If they are not liquids, a liquid organic compound or mixture is required of liquid organic compounds' (also as diluents to use * the compounds and / or complexes of the to be separated for the production of a liquid organic medium Metals can be used as a suspension in such a diluent are present, but are preferably dissolved in the diluent.
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- IO- OK
Beim erfindungsgemäßen Verfahren können bei der Reaktion inerte organische Verbindungen als Verdünnungsmittel verwendet werden. Das Verdünnungsmittel enthält vorzugsweise die flüssigen organischen Verbindungen, die sich als Extraktionsmittel für die wässrigen Lösungen von Verbindungen (z.B. Salzen) der abzutrennenden Metalle eignen» Wenn die Metalle z.B. in Form von Salzen der vorgenannten tertiären Carbonsäuren abgetrennt werden sollen, können diese tertiären Carbonsäuren besonders zweckmäßigerweise als Verdünnungs-/Lösungsmit.tel für · die vorgenannten Salze verwendet werden. Solche Lösungen können auf einfache Weise erhalten werden, indem man wässrige Lösungen von Verbindungen (z.B. Salzen) der betreffenden Metalle mit einem Überschuß an tertiären Carbonsäuren, bezogen auf die zu extrahierenden Metalle, extrahiert,oder durch Lösung der Abfallmetalle oder Abfallmetallverbindungen, wie der Oxyde, in einem Überschuß dieser Säuren.In the process according to the invention, in the reaction inert organic compounds can be used as diluents. The diluent preferably contains the liquid organic compounds that act as extractants suitable for the aqueous solutions of compounds (e.g. salts) of the metals to be separated »If the metals e.g. separated off in the form of salts of the aforementioned tertiary carboxylic acids are to be, these tertiary carboxylic acids can be particularly useful as diluents / solvents for the aforementioned salts can be used. Such solutions can be obtained in a simple manner by using aqueous solutions of compounds (e.g. salts) of the metals in question with an excess of tertiary carboxylic acids, based on the to extracting metals, extracted, or by dissolving the waste metals or waste metal compounds such as the oxide in an excess of these acids.
Das Verdünnungsmittel kann vorteilhafterweise inerte aliphatische Verbindungen, wie chlorierte aliphatische Kohlenwasserstoffe (z.B. 1,2-Dichloräthan) und Alkohole mit langen Ketten enthalten. Vorzugsweise enthält das Verdünnungsmittel als aliphatische Verbindungen gesättigte aliphatische Kohlenwasser- /' stoffe (cyclische und nicht-cyclische Kohlenwasserstoffe) dieser Verbindungsklasse. Insbesondere werden Gemische von gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit einem Siedepunkt zwischen 150 und 25O°C (Kerosin) verwendet.The diluent can advantageously be inert aliphatic compounds such as chlorinated aliphatic hydrocarbons (e.g. 1,2-dichloroethane) and alcohols with long chains contain. The diluent preferably contains saturated aliphatic hydrocarbons as aliphatic compounds substances (cyclic and non-cyclic hydrocarbons) of these Compound class. In particular, mixtures of saturated aliphatic hydrocarbons with a boiling point are used used between 150 and 25O ° C (kerosene).
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Werden"die zu extrahierenden Metalle von einer wässrigen, diese Metalle z.B. als Salze enthaltenden Lösung abgetrennt, so muß die Verwendung von flüssigen organischen Medien mit einer übermäßig großen Löslichkeit in Wasser vermieden werden. Werden die flüssigen organischen, die Verbindungen und/oder Komplexe der Metalle enthaltenden Medien durch Behandeln von Erzen oder Schrottmaterialien (z.B. Batterieplatten) mit dem organischen, z.B. Carbonsäure enthaltenden Material, erhalten, so sind keine strengen Anforderungen hinsichtlich der Löslichkeit des flüssigen organischen Mediums in Wasser erforderlich.Are "the metals to be extracted from an aqueous one, these If metals are separated, e.g. as a salt-containing solution, the use of liquid organic media with an excessively high solubility in water can be avoided. Are the liquid organic, the compounds and / or complexes of the metals containing media by treating ores or scrap materials (e.g. battery plates) obtained with the organic, e.g., carboxylic acid-containing material, there are no strict requirements required with regard to the solubility of the liquid organic medium in water.
Als reduzierende Gase eignen sich Kohlenmonoxyd und Schwefeldioxyd. Vorzugsweise wird jedoch Wasserstoff verwendet, der leicht erhältlich und einfach zu handhaben ist. Wasserstoff weist den großen Vorteil auf, daß die Substanz, die zur Bildung der Verbindungen und/oder Komplexe der Metalle in flüssigem organi-Carbon monoxide and sulfur dioxide are suitable as reducing gases. However, preference is given to using hydrogen, which is readily available and easy to handle. Hydrogen has the great advantage that the substance that is used to form the compounds and / or complexes of the metals in liquid organic
häuflgfrequently
schem Medium verwendet wird, bei der Hydrierung . / wieder zurückgewonnen wird. Wird z.B. ein Metallsalz einer Carbonsäure in einem flüssigen organischen Medium hydriert, so wird bei der Ausfällung der Metallkomponente außerdem die betreffende Carbonsäure freigesetzt. Diese kann wieder zur Bildung von Metallsalzen zurückgeführt wenden.Shem medium is used in the hydrogenation. / recovered again will. For example, if a metal salt of a carboxylic acid is hydrogenated in a liquid organic medium, the Precipitation of the metal component also releases the relevant carboxylic acid. This can again lead to the formation of metal salts turn back.
Es ist nicht möglich, für die Abtrennung aller vorgenannten Metallgruppen geeignete Reaktionsbedingungen hinsichtlich der anzuwendenden Temperatur, des anzuwendenden Drucks und der anzuwendenden Reaktionszeit, anzugeben. Die Wahl dieser voneinanderIt is not possible for the separation of all of the aforementioned metal groups suitable reaction conditions with regard to the temperature to be used, the pressure to be used and the one to be used Response time. Choosing these from each other
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unabhängigen Parameter hängt nicht nur von der Art und der Menge der abzutrennenden Mota3Ie und der Verbindungen und/oder Komplexe dieser Metalle in dem flüssigen organischen Medium sondern auch von dem erwünschten Abtrennungsgrad ab. So kann es z.B. boi Gegenwart von zwei Metallen in dein flüssigen organischen Medium wünsch en swert sein, die Reduktion auf solche Weise durchzuführen, daß eine bestimmte Menge einer Metallkomponente des einen Kotalls gewonnen wird, die praktisch frei von dem anderen Metall ist, es kann jedoch auch wünschenswert sein, eine beide Metalle enthaltende Metallkomponente und eine Restlösung, die praktisch frei von einem der betreffenden Metalle ist-, zu gewinnen. Es kann vorteilhaft sein, in .jedem Fall durch gesonderte Versuche die besten Reaktionsbedingungen zur Erzielung eines bestimmten Ziels hinsichtlich der Abtrennung der betreffenden Metalle zu bestimmen* Im allgemeinen wird das Verfahren bei Temperaturen von 25 bis 250 C und vorzugsweise von 50 bis 200 C und Drücken vor- J bi&independent parameters depend not only on the type and the amount of the Mota3Ie to be separated and the compounds and / or complexes of these metals in the liquid organic medium, but also on the desired degree of separation. For example, if two metals are present in the liquid organic medium, it may be desirable to carry out the reduction in such a way that a certain amount of a metal component of one fecal is obtained which is practically free of the other metal, but it can also be desirable to provide a two metals containing metal component and a residual solution, which is substantially free of one of the metals in question - to win. In each case, it can be advantageous, by means of separate experiments, to determine the best reaction conditions to achieve a specific goal with regard to the separation of the metals in question before- J bi &
100 bar.abs. und vorzugsweise von 5 bis 70 bar„abs. f e 100 bar abs. and preferably from 5 to 70 bar “abs. f e
Bei der Gewinnung einer Kupferkomponente werden besonders zweckraäßigerweine Temperaturen von 175 bis 25O°C angewendet. Es v/erden solche Temperaturen und Drücke angewendet, daß die erwünschte Trennung der Metalle innerhalb einer annehmbaren Zeitspanne (von z.B. 0,25 bis 4 Stunden) durchgeführt wird. Wird für die Reduktion eine sehr kurze Zeitspanne gewählt, so können geringfügige Abweichungen von. dieser Zeit zu Signifikaten Aviswirkungen auf die Vollständigkeit der Abtrennung der batreffenden Metalle führen, während sehr lange Reduktionszeitt-n wirtschaftlich unvorteilhaft sind,When extracting a copper component, special Expediently, temperatures of 175 to 25O ° C are used. Such temperatures and pressures are used that the desired separation of the metals is within an acceptable range Period of time (from e.g. 0.25 to 4 hours) is carried out. If a very short period of time is chosen for the reduction, then may vary slightly from. this time to be signified Advice effects on the completeness of the separation of the relevant Metals lead, while very long reduction times t-n are economically disadvantageous,
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Es ist ersichtlich, daß dasIt can be seen that that
erfindungsgemäße Verfahren zur Abtrennung von Metallen stufenweise durchgeführt werden kann. In einer Anfangsstufe wird eins Metallkomponente praktisch vollständig aus dem flüssigen organischen Medium durch Behandlung mit einem reduzierenden Gas ausgefällt. Nach der Abtrennung dieser Metal !komponente wird die verbleibende Flüssigkeit in einer zweiten Stufe mit dem gleichen oder einem anderen reduzierenden Gas behandelt und dadurch e.ine zweite Metallkomponente praktisch vollständig abgetrennt. Dieses stufenweise Verfahren v/ix~d so lange durchgeführt, bis das flüssige organische Medium praktisch nur noch eine Metallkomponente enthält. Die bestmöglichen in jeder Stufe zu verwendenden Reaktionstemperaturen t Reaktionsorücke und Reaktionszeiten können durch gesonderte Versuche festgestellt werden.Process according to the invention for separating metals can be carried out in stages. In an initial stage, a metal component is practically completely precipitated from the liquid organic medium by treatment with a reducing gas. After this metal component has been separated off, the remaining liquid is treated in a second stage with the same or a different reducing gas and a second metal component is thereby practically completely separated off. This step-by-step process v / ix ~ d carried out until the liquid organic medium contains practically only one metal component. The best possible reaction temperatures t reaction back and reaction times to be used in each stage can be determined by separate experiments.
Es ist vorteilhaft, die Suspension aus Impfmaterial und ausgefällter Meta11komponente in dem au3 dem Fließbett abgezogenen flüssigen organischen Medium sobald als möglich nach dem Absieben aus dem Bett in eine Flüssigkeit und eine feste Substanz aufzutrennen, da die aus den Verbindungen und/oder Komplexen der ursprünglich im flüssigen organischen Medium vorliegenden Metalle freigesetzten organischen Substanzen dazu naicjan, die MeLaI!komponenten wieder zu lösen. Dies gilt. z.B. besonders, wenn Salzevon (ZoB. tertiären) Carbonsäuren verwendet worden sind. Die Metallkompononten können vom organischen Medium mittels geeigneter Verfahrer:, z.B. durch Abfiltrieren, abgetrennt werden.It is advantageous to separate the suspension of inoculum and precipitated metal component in the liquid organic medium withdrawn from the fluidized bed into a liquid and a solid substance as soon as possible after being sieved from the bed, since the compounds and / or complexes of the originally im In the liquid organic medium present metals released organic substances naicjan to dissolve the MeLaI! components again. This applies. eg especially when salts of (ZoB. tertiary) carboxylic acids have been used. The metal components can be separated from the organic medium by means of suitable processes, for example by filtering off.
Wenn die gewonnene Metallkomponente zwei Metalle enthält, soIf the recovered metal component contains two metals, so
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können diese entweder mittels herkömmlicher Verfahren oder durch Zurückführen zu einem erfindungsgemäßen Verfahren aufgetrennt werden. Im letztgenannten Fall kann natürlich ein frisches /uin-can do this either by conventional methods or by Separated return to a method according to the invention will. In the latter case, of course, a fresh / unin-
gangsmaterialgeruisch
/ der abzutrennenden Metalle in Form von Verbindungengang materialgeruisch
/ of the metals to be separated in the form of compounds
und/oder Komplexen von Erzen und/oder Schrottmetallen 2u.gespe.ist werden. ' ' - ' and / or complexes of ores and / or scrap metals 2u.gespe.ist. '' - '
Eine die Kupfersalze eines Gemisches von tertiären Alkancarbonsäuren mit 10 Kohlenstoffatomen je Molekül und diese Alkancarbonsäuren, als solche in einer Konzentration von 0,09 bis 1 Mol je Liter enthaltende Lösung in einer Kerosinfraktion mit niedrigem Aromatengehalt mit einem Siedebereich bei Atmosphärendruck von 210 bis 230 C wird von untp.n nach oben, durch ein senkrecht angeordnetes Edelstahl-Reaktorrohr mit einem Innendurchmesser von 1 cia und einem Volumen von 3O cm" geleitet» Das Re&ktorrohr ist mit einem horizontalen Sieb ausgestattet, da?> die Unterseite eines Bettes aus Metall teilchen mit einem Gesamtvolumen von 11,7 cm darstellt. Die Metallteilchen bestehen, aus verkupfertem Nickel und weisen eine Teilchengröße von weniger als 0,149 mm auf. Unmittelbar oberhalb des Siebes wird V^asserstoff mit einer Geschwindigkeit von 3 Nl/Std. eingespeist. Im ReakLorrohr wird ein Druck von 1,5 bar abs. aufrecht erhalten\ Die vom Kopf des Reaktorrohres abgezogene Kerosinlösung wird nach cIcjl-Äbtrennen des Wasserstoffe auf Temperaturen von 80 bis 9O°C abgekühlt· und anschließend nach Erhitzen auf eine Temperatur vor; 225°C wieder in den Boden des Reaktorrohres eingeleitet. Die ■A solution containing the copper salts of a mixture of tertiary alkanecarboxylic acids with 10 carbon atoms per molecule and these alkanecarboxylic acids as such in a concentration of 0.09 to 1 mol per liter in a kerosene fraction with a low aromatic content with a boiling range at atmospheric pressure of 210 to 230 C. from untp.n upwards, through a vertically arranged stainless steel reactor tube with an inner diameter of 1 cia and a volume of 30 cm "passed" The Re & ktorrohr is equipped with a horizontal sieve that?> the underside of a bed of metal particles with a The total volume is 11.7 cm. The metal particles consist of copper-plated nickel and have a particle size of less than 0.149 mm. Hydrogen is fed in immediately above the sieve at a rate of 3 Nl / hour. A pressure is applied in the reactor tube abs of 1.5 bar. maintain \ the off from the top of the reactor tube kerosene solution is to cIcjl separation of the hydrogen cooled to temperatures of 80 to 90 ° C · and then after heating to a temperature before; 225 ° C introduced back into the bottom of the reactor tube. The ■
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Geschwindigkeit, mit der die Kerosinlösung durch das Bett geleitet wird, die für das einmalige Umpumpen der Lösung erforderliche Zeit und die Anzahl der Durchläufe durch den Reaktor (Anzahl der Durchläufe des Volumens der KerosinlÖEung von 11,7 ml durch das Bett) werden gemäß den in der Tabelle aufgeführten Vierten verändert. Aus der Tabelle sind außerdem die erzielten Kupfer-ausbeuten ersichtlich.The rate at which the kerosene solution is passed through the bed, the time required for the solution to be circulated once and the number of passes through the reactor (number of passes of the volume of the kerosene solution of 11.7 ml through the bed) are determined according to the in the fourth listed in the table. The table also shows the copper yields achieved.
Nr.attempt
No.
. digkeifc der
Kerosinlösung
cw/spk.Flow velocity
. digkeifc the
Kerosene solution
cw / spk.
dauer,
Std.Attempt
duration,
Hours.
DurchläufenCount of
Passes
ausbeute,
Prop; entCopper-
yield,
Prop; ent
In dem nicht erfindungsgemäßen Versuch Nr. 1 v:ird die Fließgeschwindigkeit absichtlich so niedrig gehalten, daß day Bett nicht fluidisiert wird. Nach Abschluß dieser, Versuchs besteht rin erheblicher Teil des Bettes aus verhältnismäßig großen 'In experiment no. 1, which is not according to the invention, the flow rate becomes intentionally kept so low that the day bed is not fluidized. After completing this, there is no attempt considerable part of the bed made of relatively large '
' agglomerierten Metallteilchen, die zum Teil an der Innenseite der Wand des Reaktorrohres anhaften und schwierig zu entfernen r.ind.'agglomerated metal particles, some of which are on the inside stick to the wall of the reactor tube and difficult to remove r.ind.
Beim erfindungsgcmäßen Versuch Nr. 2 wird eine Fließyeschwindigkeit verwendet, die gerade zur Fluidisierurig des Bettes aus-In experiment no. 2 according to the invention, a flow rate is used used, which is just used to fluidize the bed.
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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
reicht. Nach dem Abschluß des Versuches liegen die Teilchen aus verkupfertem Nickelpulver immer noch getrennt vor und die Innenseite der Reaktorwand ist praktisch frei von Kupferablagerungen. Das Schtittvolumen des Bettes hat sich auf 12,5 cm vergrößert. Die verhältnismäßig niedrige Ausbeute von 30 bis 40 Prozent kann durch Erhöhen des Wasserstoffdrucks vergrößert werden. enough. After the end of the experiment, the particles of copper-plated nickel powder are still separate and the The inside of the reactor wall is practically free of copper deposits. The bed volume has increased to 12.5 cm. The relatively low yield of 30 to 40 percent can be increased by increasing the hydrogen pressure.
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Claims (4)
das Verfahren bei Temperaturen von 175 bis 25O°C durchgeführt wird.8. The method according to claim 7, characterized in that
the process is carried out at temperatures from 175 to 250 ° C.
tertiäre Carbonsäuren mit 9 bis 11 Kohlenstoffatomen je Molekül verwendet werden. .10. The method according to claim 9, characterized in that
tertiary carboxylic acids with 9 to 11 carbon atoms per molecule can be used. .
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