DE2601214A1 - Verfahren zur trennung von nickel, kobalt und kupfer - Google Patents
Verfahren zur trennung von nickel, kobalt und kupferInfo
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Description
Sanai Nakabe, 401-91, Hirado-cho, Totsuka-ku, Yokohama City,
Kanagawa Prefecture / Japan
Sumitomo Metal Mining Company Limited, 11-3, 5-chome, Shinbashi, Minato-ku, Tokyo, Japan
Verfahren zur Trennung von Nickel, Kobalt und Kupfer
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung von Nickel,
Kobalt und Kupfer, bei dem ein Gemisch in geschmolzenem Zustand, das entweder Nickel und Kobalt oder eines dieser Metalle
und Kupfer als Legierung und Stein enthält, oder einer dieser Bestandteile in Anwesenheit von Stein mit metallischem
Eisen und Kohle vermischt wird, um eine Legierung mit hohem Kohlenstoffgehalt und Stein als zwei getrennte
Phasen zu bilden und bei dem entweder Nickel und Kobalt oder eines dieser Metalle hauptsächlich als Eisenlegierung
mit hohem Kohlenstoffgehalt extrahiert werden bzw. wird und bei dem das Kupfer hauptsächlich im Stein extrahiert
wird.
Nickel oder Kobalt werden in der Natur häufig als oxidiertes eisenreiches Material gebildet, wie als Manganknollen
oder nickelhaltigen Laterit. Kobalt wird oft als Schlacke
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zusammen mit Eisen bei der Kupferverhüttung oder Nickelverhüttung verschwendet. Es wird daher oft eine an metallischem
Eisen reiche Legierung beim Reduktionsschmelzen des
Materials bei der Gewinnung von Nickel und/oder Kobalt bzw. bei der Extraktion von Nickel und/oder Kobalt gewonnen.
Es ist notwendig, eine große Menge an metallischem Eisen durch Reduktion von oxidiertem Eisen herzustellen. Dazu
sind hohe Temperaturen beim Schmelzen erforderlich, da die Legierung eine hohe Schmelztemperatur besitzt und Stein
gebildet wird. Dies erfordert den Verbrauch von teurer Heizenergie wie elektrischer Energie. Das Material besitzt
weiterhin eine niedrige Qualität. All dies bedingt, daß die Gewinnung einer Einheitsmenge an Nickel und/oder Kobalt
sehr teuer ist und daß teure Einrichtungen erforderlich sind. Insbesondere ist es für die Extraktion von Kobalt
erforderlich, eine eisenreiche Legierung zu bilden, da es schwierig ist, das Kobalt als Stein zu gewinnen.
Nickel kommt in der Natur oft gemeinsam mit Kupfer vor und es verbleibt in dem rohen Kupfer beim Schmelzen des Kupfererzes
und wird technisch aus dem verbrauchten Elektrolyten bei der Elektroraffinierung von Kupfer gewonnen. Die.Gewinnung
von Nickel nach diesem Verfahren ist teuer und die Ausbeute ist niedrig.
Eine geringe Menge an Kupfer, das das Nickel begleitet, kann leicht beispielsweise durch Elektroraffinierung des Nickels
entfernt werden. Wird Nickel aber von einer großen Kupfermenge begleitet, so kann dies nur mit großen Kosten entfernt
werden. Für die Trennung von Kupfer wurden daher viele Verfahren entwickelt. Sie sind aber häufig sehr teuer,
ausgenommen, wo eine Trennung von Nickelsulfid und Kupfersulfid durch Differentialflotation möglich ist.
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Die Beseitigung des Kupfers, Nickels und/oder Kobalts als Schlacke bei der Kupferverhüttung oder der Nickelverhüttung
ist schwierig, besonders seitdem
in vielen Fällen bei Sulfiderzen Sehneliverhüttungsverfahren
verwendet werden. Einerder Hauptgründe, weshalb die Gewinnung der Werte aus solchen Schlacken schwierig
ist, ist der, daß die Schlacke eine große Menge an Eisen als Magnetit enthält. Die Löslichkeit des Magnetits in
der Schlacke ist begrenzt und daher verbleibt ein großer Teil des Magnetits in der Schlacke als schlammige Suspension
und schließt kleine Kügelchen des Steins ein, so daß die Gewinnung des Steins durch Absitzen erschwert
wird. Der Magnetit besitzt ein höheres Oxidationspotential als Nickeloxid und Kobaltoxid, die in der Schlacke enthalten
sind. Die Gewinnung von Nickel und Kobalt durch Reduzieren des oxidierten Nickels und Kobalts ist nicht
ausreichend,bevor der Magnetit vollständig zu Eisen(ll)-oxid
reduziert ist. Magnetit ist jedoch mit Eisensulfid, an dem der Stein reich ist, bei Temperaturen von üblichen
Verhüttungsverfahren schwierig zu reduzieren und die Reduktion des Magnetits ist bei der Gewinnung der Werte aus der
Schlacke eine große Schwierigkeit.
Kohle besitzt ein großes Reduktionspotential, thermodynamisch gesprochen, und die Reduktion sollte leicht ablaufen, beispielsweise
wenn ein Gemisch aus pulverisierter Schlacke und Brechkoks erwärmt wird. Aber die Kosten für das Heizen
sind nicht gerechtfertigt, wenn aus der Schlacke nur· geringe Werte gewonnen werden. Die Reduktion des Magnetits in geschmolzener
Schlacke mit Kohle verläuft nur bei einem starken tibererhitzen der Schlacke, da die Umsetzung stark
endotherm abläuft. Dabei wird eine große Menge an metallischem Eisen gebildet und dieses metallische Eisen wirkt
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als sekundäres Reduktionsmittel für Magnetit. Die Gewinnung ist nur vollständig, wenn das metallische Eisen in wesentlich
größerer Menge gebildet wird, verglichen mit der Menge, die für das Gleichgewicht erforderlich ist. Dies sind bei
der Gewinnung der Werte aus der geschmolzenen Schlacke die tatsächlichen Verhältnisse und die Wirtschaftlichkeit
hängt davon ab, wie weit die Heizkosten für eine Temperaturerhöhung der großen Schlackenmenge bis auf den gewünschten
Wert und die Reduktion des oxidierten Eisens zu Metall gespart werden können.
Manganknollen enthalten Nickel, Kobalt und Kupfer neben einer großen Menge an Mangan und Eisen und sind für
die Zukunft ein wichtiges Naturvorkommen. Aus den angegebenen Gründen ist es jedoch sehr schwierig, Mangan, Nickel,
Kobalt und Kupfer durch Abtrennung von Eisen und voneinander wirtschaftlich zu gewinnen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Extraktion von Kupfer und Nickel und Kobalt
oder einem dieser Metalle zu schaffen, so daß diese getrennt aus einem Gemisch der Elemente gewonnen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Behandlung von einem oder mehreren
geschmolzenen Produkten aus der Verhüttung von einem oder mehreren Materialien,die Kupfer, Nickel und/oder Kobalt
in geschmolzenem Zustand enthalten, zu schaffen, so daß eine Rohtrennung von Kupfer und einem oder mehreren anderen
Elementen erfolgt, so daß die weitere Trennung bei den Raffinierstufen erleichtert wird.
Erfindungsgemäß soll ein Verfahren geschaffen werden, bei dem eine wirtschaftliche Trennung unter Verwendung des
metallischen Eisens, das häufig bei der Extraktion von Nickel
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und/oder Kobalt aus einem oxidierten eisenreichen Material gebildet wird, erfolgen.
Erfindungsgemäß soll- ein Verfahren für die Extraktion von
Nickel, Kobalt und/oder Kupfer aus Manganknollen, Schlacke von der Kupferverhüttung oder Nickelverhüttung oder aus
anderem eisenreichem oxidiertem Material geschaffen werden.
Erfindungsgemäß soll ein Verfahren zur Extraktion von Kobalt als Nebenprodukt bei der Kobaltverhüttung und/oder
Nickelverhüttung geschaffen werden.
Erfindungsgemäß soll ein Extraktionsverfahren geschaffen werden, mit dem Nickel und Kobalt aus einem Gemisch, in
dem sie enthalten sind, getrennt werden können.
Der übliche Stein, der bei der Kupferverhüttung oder Nickelverhüttung
anfällt, ist ein quaternäres Gemisch, das Kupfer oder Nickel, Eisen, Schwefel und Sauerstoff enthält, und
es enthält Eisenoxid, sogar Magnetit, aber praktisch kein metallisches Eisen. Es trennt sich nicht in Legierung und
Stein in geschmolzenem Zustand, ausgenommen in dem sehr hohen Kupferbereich. Bei sehr starken reduzierenden Bedingungen,
die jedoch technisch selten auftreten, kann Stein metallisches Eisen in großem Ausmaß lösen, wenn wenig
Eisenoxid vorhanden ist und der Stein ist praktisch ein ternäres Gemisch aus Kupfer oder Nickel, Eisen und Schwefel.
Es ist gut bekannt, daß Legierung und Stein im Gleichgewicht in geschmolzenem Zustand innerhalb großer Bereiche von ternären
Systemen aus Kupfer, Eisen und Schwefel ko-existieren können. Es sind jedoch große Mengen an Kupfer sowohl in
der Legierung als auch in dem Stein enthalten und es ist daher schwierig, einen Hauptteil des Kupfers in den Stein
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aufgrund dieses Prinzips zu extrahieren. In den ternären Systemen Nickel-Eisen-Schwefel und Kupfer-Nickel-Schwefel
findet keine Trennung in Legierung und Stein statt. Ein Verfahren für die Trennung von Kupfer als Stein und Nickel
oder Kobalt als Legierung durch Zugabe von metallischem Silicium zu der Legierung wird in der japanischen Patentschrift
164 633 von der Anmelderin beschrieben. Dieses Verfahren ist jedoch wegen der hohen Kosten des metallischen
Siliciums nicht sehr wirtschaftlich.
Die Anmelderin hat das Gleichgewicht in geschmolzenem Zustand von dem quinären System Nickel oder Kobalt, Kupfer, Eisen,
Schwefel und Kohle untersucht und gefunden, daß ein Gemisch des Systems in zwei Phasen, nämlich einer eisenhaltigen
Legierung mit hohem Kohlenstoffgehalt und einen Stein getrennt werden kann und daß der Hauptteil des Nickels
und/oder Kobalts als Legierung extrahiert wird, wohingegen das Kupfer als Stein extrahiert wird.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Trennung von Nickel, Kobalt und Kupfer, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß man ein Gemisch, das Kupfer und Nickel und/oder Kobalt enthält und das eine oder mehrere Legierungen und/oder
eine oder mehrere Steinsorten enthält oder daraus besteht, in geschmolzenem Zustand in Anwesenheit eines Steins,
metallischem Eisen und Kohle, die als Eisencarbid kombiniert sein können, vermischt, so daß durch Umsetzung zwischen den vorhandenen
Komponenten eine Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt, die den Hauptteil des Nickels und/oder Kobalts
enthält, einerseits und einen Stein, der den Hauptteil des Kupfers andererseits enthält, als zwei getrennte
Phasen gebildet werden.
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26012U
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert :
Das Gemisch, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt
werden kann und das im folgenden als "Gemisch A" bezeichnet wird, kann eine Legierung sein oder mehrere
Legierungen enthalten, es kann ein Stein sein oder es kann mehrere Steine enthalten oder es kann ein Gemisch sein und
mehrere der zuvor genannten Bestandteile enthalten und enthält Kupfer und Nickel und/oder Kobalt. Die
Legierung kann Kupfer neben Nickel und/oder Kobalt enthalten und der Stein kann Nickel und/oder Kobalt neben Kupfer
enthalten. Die Legierung und/oder der Stein können ebenfalls metallisches Eisen enthalten, das in der Legierung
oder dem Stein in geschmolzenem Zustand gelöst verbleibt. Das Gemisch A kann durch Verhüttung von Erz oder
anderen Materialien erhalten werden. Der Stein, der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorhanden ist, kann eine
oder mehrere Bestandteile, nämlich Kupfersulfid, Eisensulfid, Nickelsulfid und Kobaltsulfid als Hauptbestandteile
enthalten und er kann durch Umsetzung zwischen Metall und elementarem Schwefel oder einer Schwefelverbindung,
die zugeführt wird, wenn die Schwefelmenge zur Umwandlung des Hauptteils des Kupfers in Stein nicht ausreicht,
gebildet werden. Das metallische Eisen,das bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren vorhanden ist, einschließlich dem, das als Eisencarbid gebunden ist, muß gewichtsmäßig größer
sein als das Gesamtgewicht an Nickel und Kobalt in dem "Gemisch A". Es ist jedoch nicht immer erforderlich, daß
es als getrennte Phase vorliegt, sondern es kann in dem Stein gelöst sein. Wenn die Menge an metallischem Eisen,
die in dem Gemisch A vorhanden ist, für die Umsetzung des Gemisches nicht ausreicht, selbst wenn man die Menge an metallischem
Eisen, die durch die Gleichung 2Cu + FeS = CupS + Fe
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gebildet wird, zurechnet, ist es erforderlich, eine weitere Menge an metallischem Eisen oder Eisenlegierung zuzugeben.
Der Kohlenstoff muß in der entstehenden Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt in einer Menge über 0,5 % C vorhanden
sein und wenn seine Menge in der Legierung im "Gemisch A" nicht ausreicht, muß er in Form von Roheisen als eisenhaltige
Legierung mit hohem Kohlenstoffgehalt oder durch Karburierung der eisenhaltigen Legierung oder eines
Steins, der metallisches Eisen enthält, durch Behandlung mit festem Kohlenstoff bei hoher Temperatur zugeführt werden.
Die Trennung von Kupfer und Nickel und/oder Kobalt ist umso vollständiger, je höher der Kohlenstoffgehalt
der entstehenden Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt ist. Für die Umsetzung ist eine Temperatur von ungefähr
115O0C oder höher, d. h. eine Temperatur, bei der die Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt schmilzt, erforderlich.
Silicium ist oft in der Legierung vorhanden, die beim Reduktionsverhütten von oxidiertem Material bei der Extraktion
von Nickel und/oder Kobalt anfällt. Wie bereits angegeben wurde, ist es für die Trennung bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren nützlich und man erhält eine Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt, die etwas Silicium enthält.
Das Gemisch kann in Anwesenheit von Stein, metallischem Eisen und Kohle in geschmolzenem Zustand vermischt werden,
beispielsweise kann man einfach die erforderlichen Komponenten bei Zimmertemperatur nach der Verhüttung vermischen.
Die Verhüttung des Erzes kann zum Mischen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls verwendet werden, wenn der
Ansatz aus den Ausgangsmaterialien so kontrolliert wird, daß während des Schmelzverfahrens ein Stein, metallisches
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Eisen und Kohlenstoff vorhanden sind, was im folgenden näher erläutert wird. Eine Legierung oder ein Stein in
geschmolzenem Zustand können durch eine Säule aus roter heisser Stückkohle zum Vermischen und zur Karburierung
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geleitet werden, solange die Anwesenheit von Stein und metallischem Eisen
sichergestellt ist. Ein geschmolzener Stein kann gleichzeitig mit der Legierung perkoliert werden oder eine
Legierung, die metallisches Eisen enthält, kann gegebenenfalls gleichzeitig mit dem Stein perkoliert werden. Das
Halten der geschmolzenen Legierung und des Steins in einem Schmelzraum unter Erwärmen oder ihr Gießen in einen Schmelzraum
reicht überlicherweise zum Vermischen aus, solange
die Anwesenheit von Stein, metallischem Eisen und Kohle gewährleistet ist. Ein Rühren durch eingeführtes grünes
Holz ist in diesem Fall ebenfalls wirksam. Die Legierung und der Stein trennen sich sehr schnell in zwei Schichten
und die chemische Reaktion, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren abläuft, verläuft ebenfalls sehr schnell.
Das in der Legierung enthaltene Kupfer kann fast vollständig zusammen mit dem Kupfer in einem Stein, sofern vorhanden,
im entstehenden Stein gewonnen werden, wohingegen das Nickel und/oder Kobalt im Stein hauptsächlich zusammen
mit dem Nickel und/oder Kobalt in einer Legierung, sofern vorhanden, als eisenhaltige Legierung mit hohem
Kohlenstoffgehalt gewonnen werden, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren anfällt.
Eine Legierung oder ein Stein, die Kupfer, Eisen und mindestens entweder Nickel oder Kobalt enthalten, können nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren nach der folgenden Vorbehandlung behandelt werden. Beispielsweise kann ein Teil einer
solchen Legierung auf Schwefel gegossen werden, so daß die
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erforderliche Steinmenge gebildet wird und zusammen mit dem Rest der Legierung das Gemisch für das erfindungsgemäße
Verfahren ergibt. Man kann beispielsweise metallisches Eisen oder eine Legierung, die metallisches Eisen
enthält, in einem solchen Stein in geschmolzenem Zustand lösen, wobei ein Stein gebildet wird, der das metallische
Eisen enthält und als Gemisch für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden kann. Alternativ können die Legierung
und der Stein zusammen als Gemisch für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden. Alternativ kann
man auch eine Legierung durch Schmelzen des Rohmaterials unter Zugabe von Schwefel enthaltendem Material herstellen,
so daß sie eine genügende Menge Schwefel enthält und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einen Stein bildet, der
den Hauptteil des Kupfers in der Legierung enthält. Die Menge an Stein, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
vorhanden sein muß, kann zu Beginn des Vermischens theoretisch Null sein, wenn der Stein am Ende des Vermischens
gebildet wird.
Selbstverständlich ist die Menge an Stein, die sich von einer homogenen Legierung bei der Karburierung abtrennt,
begrenzt. Eine große Menge an Kupfer in einer Legierung muß als große Steinmenge abgetrennt werden, so daß ein
heterogenes Gemisch, das die Legierung und den Stein enthält, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt
werden kann. Ähnliche Überlegungen gelten hinsichtlich der Menge an Legierung oder metallischem Eisen, die zur
Behandlung eines Steins erforderlich sind, der eine große Menge an Nickel und/oder Kobalt enthält.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann im Zusammenhang mit der Verhüttung von Erz, das Kupfer, Nickel, Kobalt und/oder
Eisen enthält, durchgeführt werden. Beispielsweise kann
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ein Erz oder sein Kalzinierprodukt, die Kupfer, Eisen und Nickel teilweise als Sulfide und teilweise als oxidierte
Verbindungen enthalten, unter Zugabe eines kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels geschmolzen werden, so daß eine
Legierung und ein Stein gebildet werden und dann kann man in geschmolzenem Zustand extrahieren und das Gemisch nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren behandeln. Alternativ kann ein homogenes Gemisch aus einer Legierung oder einem
Stein anstelle der Legierung und dem Stein gebildet werden, abhängig von dem Verhältnis von Kupfer zu Nickel plus Kobalt.
Bei einem weiteren Beispiel kann ein Erz, das Kobalt, Eisen und mindestens entweder Nickel oder Kobalt oder beide als
oxidierte Verbindungen enthält, unter Zugabe eines kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels geschmolzen werden, so daß
eine Legierung, die Kupfer, Eisen und mindestens eines von Nickel und Kobalt enthält, in geschmolzenem Zustand
extrahiert wird und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden kann. Manganknollen, die Kupfer, Eisen,
Mangan, Nickel und Kobalt enthalten, können auf ähnliche Weise behandelt werden und Kupfer, Nickel und Kobalt können
aus der entstehenden Legierung gewonnen werden, wohingegen Mangan aus der entstehenden Schlacke nach gut bekannten
Verfahren gewonnen werden kann.
Alternativ kann die Legierung, die beim Schmelzen der Manganknollen gebildet wird, nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren behandelt werden, so daß sie das Gemisch zusammen mit dem gebildeten Nickel-Kupfer-Stein ergibt, beispielsweise
aus Nickel-Kupfersulfiderz durch Verhüttung. Wenn ein reiches Erz verhüttet wird, kann eine ausreichende
Menge an Kohle zur Karburierung verwendet werden, so daß das erfindungsgemäße Verfahren während der Verhüttung
durchgeführt werden kann.
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Bei der Behandlung einer Schlacke oder eines oxidierten Erzes, die entweder Kobalt oder Nickel oder beide enthalten, können
sie auf einem geschmolzenen Bad aus Kupferstein oder Kupfer-Nickel-Stein nach der Auflösung des metallischen Eisens
geschmolzen werden oder das Bad kann unter Zugabe von geschmolzener Schlacke gerührt werden, so daß entweder Nickel
oder Kobalt oder beide, gelöst im Stein als Legierung gewonnen werden können, und dann wird das entstehende Gemisch
aus Legierung und Stein karburiert und das Nickel oder Kobalt oder beide werden als Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt
abgetrennt. Diese Art der Verfahrensdurchführung wird im folgenden als "Verfahren A" bezeichnet.
Die für die Umsetzung erforderliche Temperatur kann in diesem Fall durch Zugabe von Calciumcarbid oder Ferro-Silicium
unter Rühren erreicht werden, die mit dem Eisenoxid in der Schlacke unter Bildung von metallischem Eisen, das im Stein
erforderlich ist, reagieren und wo"bei eine große Menge an Reaktionswärme gebildet wird. Die behandelte Schlacke kann
wiederholt entnommen werden, um die Schlacke zu erneuern, wenn die Qualität der eingeführten Schlacke niedrig ist.
Der Mutterstein, der nach der Abtrennung der Legierung mit hohem Kohlenstoffgehalt durch Karburierung verbleibt, enthält
noch einen Teil des Nickels und/oder Kobalts und kann zu der Behandlung der Schlacke zurückgeführt werden, wobei
praktisch das gesamte Nickel und Kobalt, die in das Steinbad extrahiert wurden, schließlich als Eisenlegierung mit
hohem Kohlenstoffgehalt extrahiert werden.
Die Konverterschlacke, die bei dem Bessemer-Verfahren des Steins anfällt, der durch Schnellverhüttung des Sulfidkupfererzes
oder eines Sulfidkupfer-Nickelerzes gebildet wird, kann nach dem "Verfahren A" auf einem Bad aus geschmolzenem Stein
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mit niedriger Steinqualität geschmolzen werden, der beim Reinigen des Schlackeofens anfällt. Kobalt, das üblicherweise
als Schlacke verschwendet wird, kann so gewonnen werden.
Eine große Menge an Magnetit, der in der Schlacke bei der Kupferverhüttung und Nickelverhüttung vorhanden ist, kann
wirksam zu Eisen(ll) mit metallischem Eisen in dem Stein bei dem "Verfahren A" reduziert werden, wodurch die Kügelchen
aus Stein, die in dem schlammigen Magnetit eingeschlossen sind, freigesetzt werden. Dies geschieht nicht nur bei
der Gewinnung von Kobalt oder Nickel, die in der Schlacke als oxidierte Verbindungen vorhanden sind und die sonst
chemisch beseitigt würden, sondern ebenfalls für Kupfer und Nickel, die in der Schlacke als Suspension aus
kleinen Kügelchen vorhanden sind und die üblicherweise mechanisch beseitigt werden.
Der Stein, der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren anfällt, enthält nicht nur den Hauptteil des Kupfers, sondern ebenfalls
einen geringen Teil des Nickels oder Kobalts oder von beiden. Er kann daher dem Bessemer-Verfahren zur .Extraktion
des Kobalts als Konverterschlacke unterworfen werden, die nach dem "Verfahren A" oder nach anderen Verfahren
weiterbehandelt werden kann, damit das Kobalt gewonnen wird, wohingegen das Nickel, das Nickelsulfat
bei der Elektroraffinierung von nickelhaltigem Rohkupfer nach bekannten Verfahren gewonnen wird.
Die Anmelderin hat weiterhin das Bessemer-Verfahren eines solchen Kupfersteins untersucht und ein neues Verfahren
für die Trennung von Nickel und Kobalt entwickelt, mit dem man Nickel oder Kobalt oder beide als Nebenprodukte bei
der Kupferverhüttung gewinnen kann. Dieses Verfahren wird im folgenden näher erläutert.
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Wie es gut bekannt ist, wird der Hauptteil des in dem Kupferstein enthaltenen Kobalts in der Schlackenschmelze beim
Bessemer-Verfahren oxidiert, wo praktisch alles Eisen im
Stein als Schlacke abgeführt wird. Der Rest des Kobalts wird in der Kupferschmelze oxidiert, wo Weißmetall,
ein Bad aus Kupfersulfid dem Bessemer-Verfahren unterworfen wird, um das Kupfersulfid in metallisches Kupfer zu überführen,
üblicherweise als viskosen Abschaum bzw. als viskose Schlacke, der bzw. die im Konverter nach der Entnahme
des fertig bearbeiteten Rohkupfers verbleibt zur Verwendung in der Schlacke bei dem nächsten Ansatz des Verfahrens
.
Bei dem Bessemer-Verfahren eines Kupfersteins, der Nickel enthält, verbleibt die Hauptmenge des Nickels in dem Stein
beim Schmelzen der Schlacke. Gegen Ende der Kupferschmelze
wird eine beachtliche Menge des Nickels unter Schaum- bzw. Schlackenbildung oxidiert, der bzw. die in dem Ofen verbleiben
und bei dem nächsten Ansatz des Verfahrens behandelt werden. Bei dem Bessemer-Verfahren eines Kupfer-Steins,
der sowohl Nickel als auch Kobalt enthält, verbleibt das oxidierte Nickel in dem Abschaum bzw. der Schlacke und
wird mit der Konverterschlacke aus dem Schlackenschmelzen des nächsten Ansatzes vermischt. Es ist daher schwierig,
das Kobalt als Konverterschlacke mit niedrigem Nickelgehalt zu extrahieren. Es wird daher allgemein als technisch
sehr schwierig angesehen, eine wirksame Trennung von Nickel und Kobalt bei dem Bessemer-Verfahren von.Kupferstein
zu erreichen, da das Kobalt bevorzugt gegenüber Nikkei oxidiert wird. Die Abtrennung des Nickels in das
rohe Kupfer ist ebenfalls sehr schwierig, da üblicherweise die nickelhaltige Konverterschlacke zu dem primären Schmelzen
zurückgeführt wird, wo das Nickel als Schlacke beseitigt wird. Durch das neue erfindungsgemäße Verfahren werden diese
Schwierigkeiten folgendermaßen gelöst.
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?6Q1?U
Die Kupferschmelze kann bei dem Bessemer-Verfahren etwas in einen Kupferstein überführt werden, der Nickel enthält,
so daß praktisch das gesamte Nickel zusammen mit einer geringen Menge des Kupfers oxidiert wird und dies wird durch
das Verhalten der Proben aus dem geschmolzenen Kupfer bei der Verfestigung kontrolliert. Die sogenannte "Kupferwurmbildung",
d. h. die Erscheinung, daß das geschmolzene Kupfer aus der verfestigten Oberfläche des Kupfers herauskommt,
gerade wie ein herauskriechender Wurm, ist ein Anzeichen für die Beendigung des Schmelzvorgangs und das
fertige Kupfer wird entnommen und der Abschaum bzw. die Schlacke verbleibt im Ofen, wodurch eine Trennung des Nickels.
erfolgt. Der Abschaum bzw. die Schlacke kann durch Rotation des Konverters fast so, daß die obere Seite nach unten
sieht, gewonnen werden, da sie dann herausfällt, oder herausgekratzt werden. Alternativ kann das Kupferschmelzen
verkürzt werden, so daß das Nickel teilweise als Abschaum und teilweise aus dem rohen Kupfer als Nebenprodukt
bei der Elektroraffinierung des Kupfers gewonnen werden kann.
Der Nickel enthaltende Abschaum enthält ebenfalls Kupfer in einer Menge, die vergleichbar mit der des Nickels ist und
kann bei reduzierenden Bedingungen zur Extraktion des Kupfers und des Nickels als Legierung geschmolzen werden, die
dann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Trennung von Kupfer und Nickel behandelt werden kann.
Kobalt kann tei3.weise als Schlacke von der Schlackenschmelze bei dem Bessemer-Verfahren des Nickel und Kobalt enthaltenden
Kupfersteins extrahiert werden und der Rest des Kobalts und die Hauptmenge des Nickels verbleiben in dem
Weißmetall. Das Bessemer-Verfahren des Weißmetalls in der
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Kupferschmelze wird beendigt, wenn die Hauptmenge des Steins in Rohmetall überführt ist und der Stein auf dem
Stanzstab fast verschwindet beim Säubern der Winddüsen.
und die gebildete Schlacke oder der gebildete Schaum werden von dem rohen metallischen Kupfer abgetrennt. Die
Hauptmenge des Kobalts in dem Weißmetall wird in die Schlacke oder den Schaum extrahiert, wohingegen die Hauptmenge
des Nickels im rohen metallischen Kupfer verbleibt und so werden Nickel und Kobalt nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren wirksam abgetrennt.
Eine besonders hohe Trennleistung innerhalb eines engen Bereichs wird in dem folgenden Beispiel 12 gezeigt. Die
so gebildete Schlacke oder der so gebildete Abschaum enthält Kupfer hoher Qualität und kann gegebenenfalls bei
dem nächsten Bessemer-Verfahren des Kupfersteins behandelt werden. Das Bad aus rohem metallischem Kupfer kann weiter
gemäß dem Bessemer-Verfahren auf solche Weise behandelt werden, wie Kupferstein, der Nickel enthält, behandelt
wird, und Kupfer und Nickel werden getrennt gewonnen .
Ein Bessemer-Verfahren von Kupferstein, der Kobalt aber kein Nickel enthält, wurde bis jetzt noch nicht vorgeschlagen,
überraschenderweise wurde nun gefunden, daß die entstehende Konverterschlacke nach dem erfindungsgemäßen
"Verfahren A" mit großem Vorteil behandelt werden kann.
Die Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird, kann
nach gut bekannten hydrometallurgischen Verfahren zur
Gewinnung des Kobalts behandelt werden, wenn sie Kobalt und wenig Nickel enthält. Sie kann weiterhin gemäß einem
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"Verfahren für die Gewinnung von Kobalt" gemäß der deutschen Patentanmeldung (Patentschrift )
der gleichen Anmelderin entsprechend der japanischen Patentanmeldung
Nr. 49-17923 behandelt werden, wonach das Kobalt als Kobaltsulfatlösung gewonnen wird.
Eine Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt, die eine große Nickelmenge enthält, kann unter Zugabe eines Schwefelenthaltenden
Materials, wie Nickelstein, Schwefel oder Eisensulfiderz, dem Bessemer-Verfahren unterworfen werden,
wobei man Nickel im Endstein gewinnt. Metallisches Eisen wird bevorzugt zu Eisensulfid oxidiert und metallisches
Nickel reagiert mit dem Eisensulfid in dem Stein entsprechend der folgenden Gleichung
i + 2FeS = Ni3S2 + 2Fe
unter Bildung von metallischem Eisen. Die Legierung verschwindet somit und hinterläßt Stein und das Bessemer-Verfahren
kann so leicht wie das von einfachem Nickelstein bei einer ähnlichen Temperatur durchgeführt werden und
es ist nur erforderlich, eine fast stöchiometrische Menge
an Schwefel enthaltendem Material für die Bildung des Nikkeisulfids zuzugeben. Die Oxidation des Schwefels kann
während des Bessemer-Verfahrens praktisch verhindert werden.
Der entstehende fertige Nickelstein enthält etwas Kupfer und die Entfernung des Kupfers ist nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren nicht vollständig, aber die Kupfermenge ist so gering, daß das Kupfer leicht nach bekannten
Verfahren, beispielsweise durch Elektroraffinierung des Nickels, entfernt werden kann.
Eine Nickel und Kobalt enthaltende Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt kann, insbesondere, wenn sie eine große Men
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ge an Nickel und eine geringe Menge an Kobalt enthält,
auf ähnliche Weise wie bei der Gewinnung von Nickel als fertigem Stein behandelt werden, wobei die Hauptmenge des Kobalts
als Konverterschlacke zusammen mit der Hauptmenge des Eisens in dem Stein und einem geringen Teil des Nickels
extrahiert wird. Alternativ kann eine Nickel und Kobalt enthaltende Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt
ähnlich, wenn sie eine große Menge an Kobalt und eine geringe Menge an Nickel enthält, dem Bessemer-Verfahren unterworfen
und in Kupferstein gelöst werden, wobei der Hauptteil des Kobalts zusammen mit dem Eisen in der Schlacke
entfernt wird und die Hauptmenge des Nickels im Stein verbleibt. Die entstehende kobaltreiche Schlacke zur Extraktion
des Kobalts als sekundäre Eisenlegierung mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und niedrigem Nickelgehalt nach dem
"Verfahren A" behandelt. Eine solche wiederholte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gibt nicht nur eine wirksame
Trennung des Nickels vom Kobalt, sondern das Kobalt wird ebenfalls als sekundäre Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt
mit höherer Kobaltqualität als bei einem einzigen Verfahren extrahiert. Dies ist ein Vorteil des "Verfahrens
A", bei dem der Hauptteil des Eisens als Schlacke eliminiert wird.
Die Konverterschlacke, die Nickel und Kobalt enthält und die nach diesem Verfahren hergestellt wird, oder irgendein
Material, das Nickel und Kobalt allgemein enthält, können zusammen mit kupferhaltigem Material unter Bildung von
Kupferstein, der Nickel und Kobalt enthält, geschmolzen werden und der dann auf solche Weise dem Bessemer-Verfahren
unterworfen wird, daß Nickel, Kobalt und Kupfer getrennt gewonnen werden. Alternativ können Nickel und Kobalt enthaltende
Schlacken oder Materialien zusammen mit Kupferstein
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zur Extraktion der Hauptmenge des Nickels in den Stein geschmolzen
werden, wobei der Hauptteil des Kobalts in der Schlacke verbleibt und Nickel und Kobalt getrennt bei
diesem Verfahren gewonnen werden.
Material, das Kupfer und Nickel und/oder Kobalt enthält, kann auf ähnliche Weise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt
werden, kombiniert mit dem Bessemer-Verfahren von
Kupferstein, der Nickel und/oder Kobalt enthält und/oder
dem Bessemer-Verfahren von einer Eisenlegierung mit hohem
Kohlenstoffgehalt und die Metalle werden dabei getrennt gewonnen.
Es ist einer der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens,
daß komplexe Materialien, die Kupfer und entweder Nickel oder Kobalt oder beide enthalten, nach einem einfachen
Kupferverhüttungsverfahren oder Kupferschmelzverfahren
und Nickelschmelzverfahren mit geringen Änderungen für die getrennte Extraktion der Metalle behandelt werden können.
Es ist von besonderem Vorteil, daß das Verhütten von solchen oxidierten eisenreichen Materialien, beispielsweise
von Manganknollen, Laterit, Schlacke aus der Kupfer- oder Nickelverhüttung, die so behandelt werden muß, daß eine
große Menge an metallischem Eisen bei der Extraktion von Nickel und/oder Kobalt durch Reduktionsverhüttung gebildet
wird, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kombiniert werden kann, so daß das gebildete metallische Eisen zur Abtrennung
des Kupfers von Nickel und/oder Kobalt· verwendet wird. Dadurch erfolgt eine wirtschaftliche Abtrennung.
Es ist teuer, ein Material von Zimmertemperatur nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandeln, da große Heizkosten
auftreten. Das Zwischenprodukt von dem Verhüttungsverfahren kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sehr
wirtschaftlich behandelt werden. Es ist für eine wirksame
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und wirtschaftliche Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ratsam, Einrichtungen, die für das erfindungsgemäße
Verfahren erforderlich sind, in enger Nachbarschaft zu den vorhandenen Einrichtungen anzubringen, beispielsweise solche
für das reduzierende Verhütten der oxidierten Materialien, für die Kupferverhüttung und die Nickelverhüttung, so daß
der Stein und die Schlacke zu der nächsten Behandlung in geschmolzenem Zustand transportiert werden können.
Wird das erfindungsgemäßen Verfahren nach dem "Verfahren A" durchgeführt, so ist es ein weiterer Vorteil, daß Kobalt
wirtschaftlich aus geschmolzener Schlacke gewonnen werden kann. Im Gegensatz zu bekannten Verfahren, bei denen der
Magnetit in der Schlacke hauptsächlich mit dem metallischen Eisen in der ungelösten Legierung reduziert wird,
die beim Reduktionsverhütten erhalten wird, wird er mit metallischem Eisen, das in dem Stein gelöst ist, reduziert.
Es ist nicht erforderlich, eine große Menge der Schlacke auf eine Temperatur zu erwärmen, die so hoch ist wie die Schmelztemperatur
der ungelösten Legierung und es ist außerdem nicht erforderlich, metallisches Eisen in einer wesentlich
höheren Menge herzustellen als die, die für das chemische Gleichgewicht der Reduktion des oxidierten Kobalts
in der Schlacke erforderlich ist, da das metallische Eisen eine große Berührungsfläche mit der Schlacke besitzt, wenn
es im Stein gelöst ist.
Es ist ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn es entsprechend dem "Verfahren A" durchgeführt wird,
daß der Verlust an Kupfer und Nickel als kleine Kügelchen aus Stein suspendiert in der Schlacke verhindert wird,
dadurch, daß sie sich absetzen, da kein Magnetit in der Schlacke vorhanden ist.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß Nickel und Kobalt als Rohmaterial getrennt als
Nebenprodukt bzw. -produkte bei der Kupferverhüttung oder bei der Kupferverhüttung und Nickelverhüttung gewonnen werden
können.
Es ist ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß Nickel als Nebenprodukt bei der Kupferverhüttung durch
Extraktion als Schaum bei dem Bessemer-Verfahren von Kupferstein
gewonnen werden kann.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Eine geschmolzene Nickel, Kupfer und Eisen enthaltende Legierung wird in einen Schwefel enthaltenden Graphitschmelztiegel
laufengelassen und die entstehende geschwefelte Legierung wird in geschmolzenem Zustand durch eine Säule aus
Brechkoks mit einer Größe von ungefähr 3 cm und die in einer Höhe von ungefähr 2 m gepackt ist, mit einem Quer-
2
schnitt von ungefähr 200 cm laufengelassen. Der Brechkoks wird auf ungefähr 14OO°C erwärmt. Die abströmende Schmelze kann sich in einem Schmelztiegel absetzen und wird nach dem Abkühlen in einem Oberteil bzw. in die Hochofengicht (diese beiden Ausdrücke werden im folgenden synonym verwendet) und in einen Sumpfteil bzw. Unterteil (diese Ausdrücke werden im folgenden synonym verwendet) gebrochen. Die Gewichte und Zusammensetzungen des Ansatzes und der Produkte sind in Tabelle 1 angegeben.
schnitt von ungefähr 200 cm laufengelassen. Der Brechkoks wird auf ungefähr 14OO°C erwärmt. Die abströmende Schmelze kann sich in einem Schmelztiegel absetzen und wird nach dem Abkühlen in einem Oberteil bzw. in die Hochofengicht (diese beiden Ausdrücke werden im folgenden synonym verwendet) und in einen Sumpfteil bzw. Unterteil (diese Ausdrücke werden im folgenden synonym verwendet) gebrochen. Die Gewichte und Zusammensetzungen des Ansatzes und der Produkte sind in Tabelle 1 angegeben.
Material Gewicht in kg Zusammensetzung, Gew.-%
Ni Cu Fe S C
Legierung 20 20,3 10,9 66,4 Spu- 0,4
ren
Schwefel 4
Oberteil 2 5,4 51,6 17,8 20,9
Sumpf 18 21,4 5,3 71,0 0,9 2,5
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Ein Nickel-Kupferstein und eine Eisen-Nickel-Kupfer-Legierung werden in einem Graphitschmelztiegel unter Zugabe von Brechkoks
bei ungefähr 1350 C geschmolzen und ungefähr 5 Min. durch Eintauchen von Kohleelektroden und grünem Holz gerührt
und dann nach dem Kühlen in ein Oberteil und einen Sumpf gebrochen. Die Gewichte und Zusammensetzungen der eingefüllten
Materialien und der Produkte sind in Tabelle 2 angegeben.
Material
Stein Legierung Brechkoks Oberteil Sumpf
Gewicht in kg
20
20
Zusammensetzung, Gew.-%
Ni Cu Fe S C 31,6 18,2 23,3 20,8 20,3 10,9 65,4 0,7 0,4
6,1 41,7 22,9 20,2 26,5 4,8 65,2 0,8 2,4
Diese Ergebnisse zeigen, daß Nickel in einem Gemisch, das Stein enthält, in eine Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt
extrahiert werden kann, daß Kupfer in einem Gemisch, das Legierung enthält, in den Stein extrahiert
werden kann und daß Nickel in einem Gemisch, das Legierung und Stein enthält, in eine Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt
extrahiert werden kann, wohingegen das Kupfer in dem Gemisch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in den
Stein geht.
Ein geschmolzener Nickelstein und eine geschmolzene Legierung, die Nickel, Kupfer und Eisen enthalten, werden gleichzeitig
durch eine Säule aus Brechkoks, ähnlich wie sie in
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Beispiel 1 verwendet wurde, bei ungefähr 14OO°C geleitet.
Die abströmende Schmelze wird in ungefähr 10 kg Oberteil und einen Rest in einem Schmelztiegel geteilt und dann
wird eine ähnliche Perkolation zweimal wiederholt. Die schließlich erhaltene abströmende Schmelze kann sich in
dem Schmelztiegel absetzen und wird nach dem Kühlen in ein Oberteil und ein Sumpfteil getrennt. Die Gewichte und
Zusammensetzungen der eingeführten Materialien und Produkte sind in Tabelle 3 angegeben.
Material Gewicht in kg Zusammensetzung, Gew.-%
Ni Cu Fe S C
20,3 10,9 65,4 0,7 0,4
44,7 27,2 1,2 21,8
6,7 48,2 16,1 20,4
28,2 5,2 61,8 0,9 2,7
Geschmolzener Kupferstein wird in eine Gießpfanne gehalten und geschmolzene kobalthaltige Konverterschlacke wird auf
das Bad aus Stein gegossen. Calciumcarbid wird zugegeben und das Ganze wird ungefähr 3 Min. durch Eintauchen eines
grünen Holzstabes gerührt. Die behandelte Schlacke wird entnommen. Der Stein verbleibt in der Gießpfanne. Ähnliche
Verfahren werden insgesamt zehnmal bei der Temperatur von ungefähr 13000C wiederholt.
Das entstehende Gemisch aus Stein und Legierung wird durch eine Säule aus Brechkoks ähnlich wie in Beispiel 3 dreimal
laufengelassen und dann kann sich der letzte Abstrom in
| Legierung | 40 |
| Stein | 10 |
| Oberteil | 10 |
| Sumpf | 38 |
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- 24 - 2601 21 A
einem Schmelztiegel absetzen. Er wird nach dem Kühlen in
ein Oberteil und ein Sumpfteil gebrochen. Die Gewichte
und Zusammensetzungen der zugegebenen und entnommenen Materialien sind in Tabelle 4 aufgeführt.
Material Gewicht, kg Zusammensetzung, Gew.-%
Cu Co Fe S C
Kupferstein 1600 38,1 0,7 30,2 20,1
Konverterschiak-
ke 10 000 4,6 0,8 51,6
Carbid 260
behandelte
Schlacke 9 500 1,3 0,3 51,2
Oberteil 1 500 58,8 0,6 16,2 22,2
Sumpf 450 8,3 11,8 72,4 0,9 2,5
Ein Kupferstein mit ähnlicher Zusammensetzung, wie er in den Beispielen 1, 2 und 3 hergestellt wurde, wird in-einem
elektrischen Ofen, der mit Winddüsen ausgerüstet ist, geschmolzen und dann unter Verwendung von Siliciumdioxidsand
dem Bessemer-Verfahren unterworfen. Die entstehende Schlacke wird entnommen, wenn der Hauptteil des Eisens
in dem Stein oxidiert ist, und das Schmelzen wird weitergeführt, bis eine Probe aus geschmolzenem Kupfer während der
Verfestigung "Würmer bildet"; dann wird das fertige rohe Kupfer entnommen. Der Abschaum wird in dem Ofen gelassen
und getrennt von dem Kupfer entnommen, indem man den Ofen umdreht. Die Verfahrenstemperatur betrug 12500C.
609831/06 5 3
| ο, | 6 | 2, | 8 | 50,7 | Sp. |
| 0, | 6 | 98 | ,1 | Sp. | |
| 29 | ,7 | 21 | ,3 | 6,3 | |
Die Gewichte und Zusammensetzungen der eingefüllten und entnommenen Materialien sind in Tabelle 5 angegeben.
Material Gewicht in kg Zusammensetzung, Gew.-%
Ni Cu Fe S
Kupferstein 300 6,2 48,0 16,6 21,5
Siliciumdioxidsand 20
Schlacke 90
rohes Kupfer 130
Abschaum 50
Sp. = Spuren
Ein Nickelstein wird in einem elektrischen Ofen, der mit Winddüsen ausgerüstet ist, geschmolzen und dem Bessemerverfahren
unterworfen, wobei in zwei Stufen jedesmal ein Fünftel einer Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt
mit ähnlicher Zusammensetzung, wie sie in Beispiel 3 erhalten wurde, und Siliciumdioxidsand zugegeben wurde. Die
entstehende Schlacke Nr. 1 wurde entnommen. Es wurden dreimal je ein Fünftel der Legierung und des Siliciumdioxidsandes
zugegeben und weiter geschmolzen und die entstehende Schlacke Nr. 2 und der fertige Stein wurden entnommen,
nachdem fast die Hauptmenge des zugeführten Eisens oxidiert war. Die Betriebstemperatur betrug ungefähr·1250°C.
Die Gewichte und Zusammensetzungen der eingefüllten und entnommenen
Materialien sind in Tabelle 6 angegeben.
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" 26 " 7601214
| Tabelle | 6 | Cu | Fe | S | > | ,5 | |
| Material Gewicht | in kg | 1,6 | 46,8 | 21 | 8 | ||
| 5,3 | 62,2 | 0, | |||||
| Nickelstein | 200 | Zusammensetzung, Gew. | |||||
| Legierung | 200 | Ni | 0,2 | 49,8 | |||
| Siliciumdioxidsand | 80 | 21,7 | 0,7 | 48,3 | 16 | ||
| Schlacke Nr. 1 | 190 | 27,7 | 8,5 | 1,4 | 2, | ||
| Schlacke Nr. 2 | 180 | ||||||
| fertiger Stein | 140 | 2,8 | |||||
| 3,5 | |||||||
| 60,6 |
2,5
Die Hauptmenge des Nickels in der Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt wird als Endstein extrahiert. Der Kupfergehalt
in dem fertigen Stein ist so gering, daß er schnell beseitigt werden kann, beispielsweise durch Elektroraffinierung
des Nickels.
Eine Legierung und ein Nickel, Kobalt, Kupfer und Eisen enthaltender
Stein werden auf ähnliche Weise, wie in Beispiel 3 beschrieben, behandelt. Man erhält die in Tabelle 7 aufgeführten
Ergebnisse.
| in | Tabelle | 7 | ,6 | Co | 2 | Cu | Gew. | -% | 1 | S C | |
| Material Gewicht | kg | ,6 | 9, | 3 | 10, | Fe. | 3 | Sp. 0,4 | |||
| 40 | 9 | 1, | 8 | 18, | 2 | 61, | 9 | 20,8 | |||
| Legierung | 5 | ,8 | 1, | 2 | 51, | 2 | 23, | 2 | 20,8 | ||
| Stein | 5 | 8, | 5,7 | 7 | 14, | 0,7 2,6 | |||||
| Oberteil | 39 | Zusammensetzung, | 60, | ||||||||
| Sumpf | Ni | ||||||||||
| Sp. = Spuren | 17 | ||||||||||
| 31 | |||||||||||
| 5, | |||||||||||
| 19 | |||||||||||
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" 2V " 2601 2U
Das Nickel und das Kobalt in dem Ansatz werden hauptsächlich als Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt extrahiert,
wohingegen das Kupfer hauptsächlich als Stein extrahiert wird. Dies ist ein Beispiel, bei dem der Akzent auf dem
begrenzten Kupfergehalt der Legierung liegt, wobei etwas Nickel und Kobalt im Stein verbleiben.
Eine Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt ähnlicher Zusammensetzung wie der in Beispiel 7 gebildete Sumpf wird
auf ähnliche Weise wie in Beispiel 6 beschrieben behandelt und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 8 aufgeführt.
| Material | 1 | Gewicht in kg | Zusammensetzung, Gew. | 7 | Co | Cu | -% | S | C |
| 2 | Ni | 2 | 0,5 | 1,6 | Fe | 21,5 | |||
| Nickelstein | 200 | 21, | 1 | 8,6 | 5,3 | 46,8 | 0,3 | 2,5 | |
| Legierung | 200 | 20, | 1,6 | 10,4 | 59,1 | 21,8 | |||
| Endstein | 110 | 60, | 2,9 | 0,3 | 0,8 | ||||
| Schlacke Nr. | 200 | 3,1 | 5,5 | 0,6 | 50,6 | ||||
| Schlacke Nr. | 180 | 3,8 | 48,6 | ||||||
Dies ist ein Beispiel, bei dem eine Nickel und Kobalt enthaltende Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt gleichzeitig
mit Nickelstein behandelt wird. Der Nickelgehalt wird als Endstein extrahiert, wohingegen der Kobaltgehalt hauptsächlich
als Konverterschlacke extrahiert wird.
Ein Kupferstein, der eine ähnliche Zusammensetzung besitzt wie der Oberteil von Beispiel 7, wird auf ähnliche Weise
wie in Beispiel 5 beschrieben behandelt und man erhält die in Tabelle 9 aufgeführten Ergebnisse. Außerdem wird eine
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26012H
Probe aus Weißmetall entnommen, wenn die Konverterschlacke entnommen wird, nachdem die Oxidation des Eisens fast beendigt
ist. Die Kobaltschlacke wird entnommen und eine Probe von Rohkupfer wird entnommen, wobei das Schmelzen unterbrochen
wird, wenn der Stein fast auf dem Stanzstab verschwindet gegen Ende des Kupferschmelzens.
| Material Gewicht | in kg | Zusammensetzung, Gew. | Co | Cu | >-% | S |
| Ni | 2,0 | 50,8 | Fe | 20,5 | ||
| Kupferstein | 300 | 5,5 | 4,5 | 3,1 | 15,4 | |
| Konverterschlacke | 85 | 0,4 | 0,8 | 63,6 | 46,8 | 21,6 |
| Weißmetall | 6,5 | 7,2 | 16,5 | 2,5 | ||
| Kobaltschlacke | 18 | 1,3 | 0,4 | 85,8 | 9,6 | 1,8 |
| Rohkupfer | 10,4 | Sp. | 98,5 | 0,3 | Sp. | |
| fertiges Kupfer | 130 | 0,5 | 1,5 | 22,7 | Sp. | |
| Abschaum | 45 | 29,2 | 7,7 | |||
| Sp. = Spuren | ||||||
Diese Ergebnisse zeigen, daß das Nickel und Kobalt, die teilweise im Stein von Beispiel 7 enthalten sind, mit guter
Wiedergewinnung als Schaum bzw. Konverterschlacke extrahiert werden können. Die Kobaltschlacke wird bevorzugt
bei dem nächsten Ansatz bei der Behandlung von ähnlichem Kupferstein verwendet, da ihr Kupfergehalt hoch ist.
Ein Kupferstein wird in einem elektrischen Ofen, wie in Beispiel 6 verwendet, geschmolzen und die Schlacke Nr. 1 und
die Schlacke Nr. 2 von Beispiel 8 werden auf dem Bad aus Stein geschmolzen, wobei während ungefähr 2 Min. durchgeblasen
bzw. durchgebrannt wird. Die Gewichte und Zusammenset-
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| Ni | Co | Cu | Fe | S |
| Sp. | Sp. | 35,9 | 32,0 | 21,1 |
| 3,1 | 2,9 | 0,3 | 50,6 | |
| 3,8 | 5,5 | 0,6 | 48,6 | |
| 0,8 | 2,8 | 2,6 | 50,3 | |
| 4,6 | 0,8 | 52,8 | 11,8 | 20,€ |
zungen der eingefüllten und entnommenen Materialien sind in Tabelle 10 angegeben.
Tabelle Material Gewicht in kg Zusammensetzung, Gew.-%
Kupferstein 150 Schlacke Nr. 1 100 Schlacke Nr. 2 80 entnommene Schlacke 230
entnommener Stein 90
Sp. = Spuren
Bei diesem Beispiel wird Nickel aus einer geschmolzenen Schlacke in Kupferstein durch Waschen extrahiert und die
Hauptmenge des Kobalts verbleibt in der Schlacke. Die Kombination der Beispiele 8 und 10 zeigt eindeutig, daß praktisch
das gesamte Nickel aus einer Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt als Endstein extrahiert werden kann und
es ist weiterhin erkennbar, daß das Kobalt in einer Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt als kobalthaltige
Schlacke mit niedrigem Nickelgehalt extrahiert werden kann und daß Nickel und Kobalt, die in Kupferstein vorhanden
sind, getrennt extrahiert werden können, wie es in Beispiel 9 gezeigt wurde.
Manganknollen werden in Sand zerkleinert und dann unter Zugabe von Siliciumdioxidsand und Brechkoks geschmolzen.
Man erhält die in Tabelle 11 A angegebenen Ergebnisse.
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"-'~ 26012H
Eine Legierung ähnlicher Zusammensetzung wie die entstehende Legierung wird ähnlich wie in Beispiel 2 beschrieben behandelt,
wobei man die in Tabelle 11B angegebenen Ergebnisse erhält.
Fe C Mn 19,0 31,6
| Material Gewicht, | 2 | Siliciumdioxid- | 0,1 | kg Zusammensetzung, | Co | Cu |
| s and | 0,1 | Ni | 0,5 | 0,9 | ||
| Manganknolle | Brechkoks | 0,17 | 1,2 | |||
| Legierung | 1,3 | |||||
| Schlacke | ||||||
| Sp. = Spuren | 3,6 | 8,5 | ||||
| 11,7 | 0,1 | 0,2 | ||||
| Sp. | ||||||
| 11B | ||||||
| Tabelle |
69,7 0,8 0,9 18,6 43,3
Material Gewicht,kg Zusammensetzung, Gew.-%
Ni Co Cu Fe S C Mn
Legierung
Stein
Oberteil
Sumpf
Stein
Oberteil
Sumpf
Die entstehende Sumpflegierung kann auf ähnliche Weise wie in den Beispielen 7 bis 10 zur Gewinnung des Kupfers, Nickels
und Kobalts behandelt werden.
| 20 | 11 | ,1 | 3,8 | 9,0 | 68,1 | 1,1 | 1, | 2 | 1, | 0 |
| 2 | 31 | ,6 | 1,3 | 18,2 | 23,3 | 20,8 | ||||
| 2 | 4, | 8 | 0,9 | 43,7 | 17,3 | 21,0 | 2, | 3 | ||
| 19 | 13 | ,2 | 4,0 | 4,3 | 68,4 | 0,8 | 2, | 6 | O, | 7 |
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Ein Kobalt und Nickel enthaltendes Weißmetall wird in dem in Beispiel 5 verwendeten Schmelzofen geschmolzen und
dem Bessemer-Verfahren unterworfen. Gegen Ende wird das Blasen
mehrere Male unterbrochen und Proben aus rohem Kupfer, Stein und Schlacke werden entnommen. Das Bessemer-Verfahren
wird unterbrochen, nachdem man wie bei der üblichen Kupferverhüttung geschmolzen hat und dann werden das entstehende
rohe Kupfer und der Abschaum entnommen. Die Gewichte der eingefüllten und entnommenen Materialien und die Zusammensetzungen
der Proben und der eingefüllten und der entnommenen Materialien sind in Tabelle 12 angegeben. Der Wert K
in der Tabelle wird entsprechend der folgenden aufgeführten Gleichung bestimmt. In der folgenden Tabelle bedeuten A,
B und C rohes Kupfer, Stein und Schlacke und die Ziffern 1, 2 und 3 bedeuten die Proben in der EntnahmereihenfοIge
und 4 bedeutet die entnommenen Materialien.
(Co Gew.-% in der Schlacke) (Ni Gew.-% im rohen Kupf.od.Stein) K = (Co Gew.-% in roh.Kupf.od.Stein)(Ni Gew.-% in der Schlacke)
Material
Weißmetall
| Tabelle 12 | Zusammensetzung, Gew. | Cu | Fe | -% . | Ni | K | |
| ht | in kg | Co | 69,6 | 2,6 | S | 1,0 | |
| 0,9 | 92,4 | 0,5 | 20,1 | 2,5 | 47 | ||
| 72 | 0,8 | 78,5 | 1,4 | 1,8 | 1,1 | 16 | |
| 1,0 | 7,2 | 32,4 | 17,5 | 0,5 | |||
| 7,5 | 94,4 | 0,2 | 2,1 | 13 | |||
| 0,4 | 6,8 | 35·, 3 | 1,6· | 0,3 | |||
| 7,6 | 96,2 | 0,1 | 1,7 | 63 | |||
| 0,2 | 14,8 | 30,1 | 1,2 | 0,9 | |||
| 6,7 | 98,0 | 0,03 | 0,5 | 18 | |||
| 0,05 | 22,9 | 24,2 | 0,04 | 2,9 | |||
| 46 | 4,6 | ||||||
| 13 | |||||||
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' " " 26012U
Aus den K-¥erten der Tabelle geht hervor, daß die Trennung von Nickel und Kobalt am besten bei 2A und 2C erfolgt und
bei der üblichen Kupferverhüttung, nämlich bei 4A und 4C, schlecht ist. Der Schwefelgehalt des rohen Kupfers 2A ist
wesentlich höher als der des Endkupfers, der 1,6 % S beträgt. Eisen ist in den Produkten in größerer Menge vorhanden
als in dem Einsatz, da die Auskleidung des Ofens geschmolzen ist.
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Claims (32)
1. Verfahren zur Abtrennung von Nickel, Kobalt und Kupfer, gekennzeichnet durch die folgenden Stufen; Mischen
eines Gemisches in geschmolzenem Zustand, enthaltend Kupfer und mindestens ein Metall aus der Gruppe Kobalt
und Nickel in Anwesenheit von Stein, metallischem Eisen und Kohle unter Bildung einer Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt
und Stein als zwei getrennten Phasen und Extrahieren der Hauptmenge der Metalle aus der Gruppe Nickel
und Kobalt als so gebildete Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt und des Hauptteils des Kupfers als so
gebildeter Stein.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch eine Legierung enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch Stein enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch eine Legierung und einen Stein enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung mindestens eines der folgenden Materialien
enthält: Kupfer, Eisen, Nickel, Kobalt, Kohle und Schwefel, und daß der Stein mindestens eines der folgenden Materialien
enthält: Kupfersulfid, Eisensulfid, Nickelsulfid, Kobaltsulfid und metallisches Eisen.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischstufe in Anwesenheit einer Steinmenge durchge-
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führt wird, die zur Umwandlung des Hauptteils des Kupfers in Stein ausreicht.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischstufe in Anwesenheit einer Menge an metallischem
Eisen durchgeführt wird, die größer ist als die Gesamtmenge an Nickel und Kobalt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischstufe in Anwesenheit einer Kohlemenge durchgeführt
ist, die größer ist als die, die erforderlich ist, um den Kohlenstoffgehalt der Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt
auf 0,5 % C zu bringen.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mischstufe in Anwesenheit von Stein durchgeführt wird, der überwiegend mindestens eine Verbindung aus der
Gruppe Kupfersulfid, Eisensulfid, Nickelsulfid, und Kobaltsulfid enthält.
10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mischstufe in Anwesenheit von Stein durchgeführt wird, der durch Umsetzung eines Teils der Legierung mit
Schwefel erhalten wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischstufe durch Rühren des Gemisches in einem Ofen
in geschmolzenem Zustand durchgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischstufe gleichzeitig mit der Carburierung durchgeführt
wird, indem man das Gemisch durch eine Säule aus Brechkohle leitet.
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- 3Γ>-
?6012Η
13. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stein von der gelöstes Sulfid enthaltenden Legierung
durch Carburierung der Legierung getrennt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt von der
gelöstes metallisches Eisen enthaltenden Steinschmelze durch Carburierung der Schmelze getrennt
15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch durch Zusammenbringen von geschmolzener
Legierung und geschmolzenem Stein erhalten wird.
16. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch hergestellt wird, indem man ein Erz schmilzt,
das Kupfer und mindestens ein Metall aus der Gruppe Nickel und Kobalt enthält, um das Kupfer und mindestens ein Metall
als eine Legierung und einen Stein zu extrahieren.
17. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch durch Schmelzen eines Erzes bei reduzierenden
Bedingungen hergestellt wird, das Kupfer, Eisen und mindestens ein Metall aus der Gruppe Nickel und Kobalt
in oxidiertem Zustand enthält, um das Kupfer und mindestens ein Metall aus der Gruppe Nickel und Kobalt als Legierung
zu extrahieren.
18. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nickel, Kobalt, Kupfer und Eisen enthaltende
Legierung, die durch Reduktion und Schmelzen von Manganknollen hergestellt wird, behandelt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung durch Schmelzen von Manganknollen hergestellt
wird und daß der Stein durch Schmelzen von Nickel-Kupfer-Sulfiderz hergestellt wird.
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20. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischstufe durch Schmelzen unter Zugabe einer Menge
an fester Kohle erfolgt, die ausreicht, um eine Carburierung der Legierung zu erreichen.
21. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch durch Schmelzen einer geschmolzenen Schlacke
gebildet wird, die entweder Nickel oder Kobalt oder beide enthält, auf einem Bad aus geschmolzenem Stein, der mindestens
Kupfer und metallisches Eisen enthält.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Bad aus geschmolzenem Stein, das metallisches Eisen
enthält, durch Auflösen eines Materials, das metallisches Eisen enthält, in dem Stein in geschmolzenem Zustand hergestellt
wird.
23. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Eisen durch exotherme Reaktion zwischen
oxidiertem Eisen in der Schlacke und Reduktionsmittel gebildet wird und in dem Bad aus geschmolzenem Stein
gelöst wird.
24. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gebildete Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt
und der Stein getrennt dem Bessemer-Verfahren unterworfen
werden.
25. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gebildete Stein dem Bessemer-Verfahren zur Extraktion
des darin enthaltenen Nickels als Abschaum unterworfen wird.
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26. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gebildete Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt
unter Zugabe eines Schwefel-enthaltenden Materials
zur Extraktion des Nickels in der Legierung als Endstein dem Bessemer-Verfahren unterworfen wird.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Kobalt in der gebildeten Eisenlegierung mit hohem
Kohlenstoffgehalt als Konverterschlacke extrahiert wird.
28. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gebildete Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt
zusammen mit Stein, der Kupfer enthält, und Kobalt in der Legierung als Konverterschlacke extrahiert wird.
29. Verfaliren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß das Material, das Nickel und Kobalt enthält,zusammen mit einem kupferhaltigen Material zur Extraktion
des Nickels und Kobalts in dem entstehenden Kupferstein geschmolzen wird, der entstehende Kupferstein, der Nickel
und Kobalt enthält, zur Extraktion des Kobalts als Konverterschlacke dem Bessemer-Verfahren unterworfen wird
und die entstehende geschmolzene Konverterschlacke auf einem Bad aus Kupferstein, der metallisches Eisen enthält,
behandelt wird, wobei das Kupfer schließlich als Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt extrahiert wird und
das Nickel als Weißmetall extrahiert wird, das Nickel enthält, und wobei eine Trennung von Nickel und Kobalt
erfolgt.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Bessemer-Verfahren des entstehenden Kupfersteins,
der Nickel und Kobalt enthält, während des Kupfer-
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schmelzens zu einem Zeitpunkt unterbrochen wird, wo das Weißmetall
fast verschwindet und daß das in dem Weißmetall verbleibende Kobalt als oxidiertes kobalthaltiges Material mit
niedrigem Nickelgehalt extrahiert wird.
31. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine geschmolzene Schlacke, die Nickel und Kobalt enthält,
mit einem geschmolzenen Kupferstein, der von metallischem Eisen frei ist, zur Extraktion des Nickels in den
Kupferstein gewaschen wird und daß die entstehende geschmolzene kobalthaltige Schlacke auf dem Bad aus Kupferstein,
der metallisches Eisen enthält, behandelt wird, so daß das Kupfer in den letzteren Stein extrahiert wird,
und wodurch das Kupfer schließlich als Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt extrahiert wird und das Nickel als
nickelhaltiger Kupferstein extrahiert wird und somit eine Trennung von Nickel und Kupfer erfolgt.
32. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt, die
Nickel und Kobalt enthält, unter Zugabe eines Schwefelenthaltenden Metalls dem Bessemer-Verfahren unterworfen
wird und daß die entstehende geschmolzene Konverterschlacke auf dem Bad aus geschmolzenem Kupferstein, der metallisches
Eisen enthält, behandelt wird, wodurch Nickel als Endstein und Kobalt als sekundäre Eisenlegierung mit hohem
Kohlenstoffgehalt gewonnen werden und wodurch eine Trennung von Nickel und Kobalt erreicht wird.
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Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1005975A JPS5184721A (en) | 1975-01-23 | 1975-01-23 | Nitsukeru kobaruto donobunrihoho |
| JP1005975 | 1975-01-23 |
Publications (3)
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| DE2601214A1 true DE2601214A1 (de) | 1976-07-29 |
| DE2601214B2 DE2601214B2 (de) | 1977-06-30 |
| DE2601214C3 DE2601214C3 (de) | 1978-02-09 |
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ID=
Also Published As
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| FR2298608A1 (fr) | 1976-08-20 |
| FR2298608B1 (de) | 1979-06-22 |
| CA1060217A (en) | 1979-08-14 |
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| DE2601214B2 (de) | 1977-06-30 |
| JPS5184721A (en) | 1976-07-24 |
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