DE2704181C3

DE2704181C3 - Flüssig-flüssig-Extraktion von Nickel

Info

Publication number: DE2704181C3
Application number: DE2704181A
Authority: DE
Inventors: Werner 6831 Altlussheim Gottfried; Wolfgang Dr. 6800 Mannheim Mueller; Lothar 6831 Bruehl Witzke
Original assignee: TH Goldschmidt AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1977-02-02
Filing date: 1977-02-02
Publication date: 1980-04-30
Also published as: FR2379611A1; AT359290B; FR2379611B1; ATA71478A; DE2704181A1; CH630119A5; US4162296A; DE2704181B2

Description

Zur Extraktion von Nickel aus wäßrigen ammoniakalischen oder ammoniumhaltigen Lösungen sind Mittel wie Benzophenonoxim oder 8-Hydroxichinolin-Derivate bekannt. Die Verwendung dieser Extraktionsmittel ist u.a. aus Chem. Abstr. Vol. 82, Nr. 26, Referat 172 986 bekannt.

Die Anwendung dieser Mittel erfordert die Anwesenheit von Ammoniumionen, die im Raffinat verbleiben, was sich bei Prozessen ohne Kreisllaufführung der wäßrigen Phase aus umweJttechnischen Gründen als nachteilig erweist und kostenintensiv ist.

Eine andere Gruppe von Extraktionsmitteln besteht z. B. aus Phosphorsäureestern, wobei hier die Di-2-äthylhexyl-Phosphorsäure besonders hervorzuheben ist und Naphthensäure, welche besonders geeignet ist, auch aus ammoniumfreien Lösungen im im pH-Bereich von 4 bis 8 Nickel zu extrahieren. Der Einsatz dieser Extraktionsmittel wird u. a. im J. inorg. nucl. Chem, 1974, Vol. 36, pp. 189-192, Pergamon Press. Printed in Grat Britain, beschrieben. Beim Einsatz von Di-2-äthylhexyl-Phosphorsäure ist von Nachteil, daß zur Extraktion die Alkatisalze der Säure gebildet werden müssen oder sich bei erhöhten pH-Werten (pH >4) bilden und daß damit ein hoher Gehalt an Alkali anfällt, der nur sehr schwer durch Nickel verdrängt werden kann. Enthält die wäßrige Phase aus vorausgegangenen Einsätzen bereits eine erhebliche Konzentration an Na⁺-Ionen, so wirkt sich dies erschwerend auf die Extraktion aus. was man aus dem Massenwirkungsgesetz unmittelbar folgern kann:

Anders verhält sich die Naphthensäure, da sie erst bei relativ hohen pH-Werten von 7 bis 8 Nickel extrahiert, wobei aber die Alkaliionen vollständig von Nickel verdrängt werden. Bei diesem Verfahren unter Anwendung von Naphthensäure als Extraktionsmittel wirkt sich besonders die geringe Extraktionsgeschwindigkeit (>30 Minuten bis zur Abtrennung von Nickel) aus. Diese geringe Extraktronsgeschwindigkeit läßt ein technisches Verfahren in der Praxis nicht zu. Als Grund dafür muß man ansehen, daß das Nickel bei pH 7 bis 8 teilweise schon als Nickelhydroxid fällt.

Es stellte sich nun die Aufgabe, eine Möglichkeit zu finden, durch Flüssig-flüssig-Extraktion von Nickel aus besonders hoch alkalisalzhaltigen Lösungen das Nickel mit verfahrenstechnisch brauchbarer Geschwindigkeit bei gleichzeitig höchstmöglichem Verteilungskoeffizienten und unier praktisch vollständiger Verdrängung des Alkaligehaltes in der organischen Phase und damit in dem daraus resultierenden Nickelstripp-Eluat zu erhallen.

Erfindungsgeniäß gelingt dies durch die Verwendung einer Mischung von Di-2 äthylhexyl-Phosphorsiiure und Niiphlhensäure. Es war überraschend, daß in der Kombination dieser beiden Extntktionsmittcl die Vorteile beider einzelnen Mittel erhalten bleiben. Es war nicht zu erwarten, daß ein solches Gemisch die jeweils nachteiligen Eigenschaften nicht mehr aufweist, sondern zum einen die hohe Extraktionsgeschwindigkeit der Di-2-äthylhexyl-Phosphorsäure und zum anderen der gute Verteilungskoeffizient der Naphthensäure erhalten bleibt. Die erfindungsgemäß zu verwendende Mischung wird vorzugsweise in den Konzentrationen

3-7 Vol.-% Di-2-äthylhexyl-Phosphorsäure 10-20 Vol.-°/oNaphthensäure

eingesetzt. Dabei wird insbesondere Kerosin als Lösungsmittel verwendet

Mit Hilfe dieser Mischung gelingt es, aus wäßrigen, hoch alkalisalzhaltigen und nickelhaltigen wäßrigen Lösungen oder Spülwässern in 2 bis 4 Extraktionsstufen mit weniger als 5 Minuten Kontaktzeit im ρΊ !-Bereich von 6 bis 7,5 Nickel im Raffinat bis auf Rcstgehalte von < 1 mg/1 zu extrahieren und durch anschließendes Strippen der Ni-beladenen organischen Phase mit Mineralsäuren Ni-Strippeluate zu erhalten, deren Ni/Na-Verhältnis > 10 000 und deren Ni-Gehalt > 10% beträgt

Im folgenden Beispiel wird die Wirkung der erfindungsgemäß zu verwendenden Mischung näher erläutert Aus diesem Beispiel geht deutlich hervor, daß in kurzer Zeit ein Ni-Strippeluat erhalten wird, welches Nickel in guter Ausbeute enthält und Natrium nur in unwesentlichen Mengen vorhanden ist.

Beispiel 1 Zu 1 I einer Mischung von

80VoI.-% Kerosin l5Vol.-% Naphthensäure (NZ 220) 5 Vol.-% Di-2-äthylhexyl-Phosphorsäure

wird viermal hintereinander je 1 I wäßrige Lösung mit

5.6 g Ni/I 43 g Na/I 45 g Cl/I 31 g SO₄ pH =6,0

gegeben, unter Vermischung und Zugabe von NaOH-Lösung ein pH-Wert von 63 bis 6,7 eingestellt und 5 Minuten extrahiert.

Nach Abstellen des Rührers trennen sich die Phasen innerhalb von I bis 2 Minuten vollständig.

V) Die untere Raffinat-Phase wird jeweils abgelassen und der nächste Teil der wäßrigen Lösung aufgegeben und gleichermaßen behandelt usw. Die so erhaltenen 4mal 1 I-Raffinat-Phasen enthalten nacheinander 0,01; 1,0; 2,8; 4,8 g Ni/I. Danach enthält die organische Phase nach der vierten Extraktion 13,8 gNi/1. Zur Strippung werden zunächst 70 ml Salzsäure (20 Gew.-%ig) verwendet. Die Strippung ist nach ca. 5 Minuten beendet.

Nach der Trennung der Phasen wird ein Ni-Strippelu-

(io at mit 185 g Ni/I und 0,015 g Na/I erhalten, deren pH-Wert 1,9 beträgt. Nach einer zweiten Sirippung mit 70 ml Salzsäure (20 Gew.-°/oig) zur Entfernung des restlichen Nickels enthält die organische Phase nach 0.2 g Ni/I.

ft¹) In den Vcrgleichsbcispielcn I und 2 wird jeweils der getrennte Einsatz der Di-2-iithylhexyl-Phosphorsäure und der Naphthensäure nach dem Stand der Technik gezeigt. Aus diesen Beispielen geht deutlich hervor, daß

nach Einsatz von Di-2-äthylhexyl-Phosphorsäure die Extraktionsgeschwindigkeit zwar gut ist, jedoch der anfallende Alkaligehalt sehr hoch ist.

In der Wirkung umgekehrt verläuft der Einsatz von Naphthensäure als Extraktionsmittel. Hiev ist zwar die Abtrennung von Alkali vorrangig, aber die Extraktionsgeschwindigkeit derartig gering, daß ein technischer Einsatz nicht möglich ist

Vergleichsbeispiel 1

Zu 1 VoL-Teil organischer Phase, bestehend aus 20 Vol.-% Di-2-äthylhexyl-Phosphorsäure und 80 Vol.-% Kerosin, werden 4mal hintereinander je 1 Vol.-Teil wäßrige Lösung mit 5,6 g Ni/I; 43 g Na/I; 45 g Cl/I und 31 g SO+/! gegeben. Dabei wird unter Rühren bei Raumtemperatur Natronlauge zugesetzt bis der pH-Wert von 5,5 konstant bleibt. Der Vorgang jeder Extraktion war nach ca. 5 Minuten beendet

Erhalten wurden 4 Raffinat-Teile mit den ansteigenden Ni-Konzentraiionen von 0,7; 2,8; 53; 5,6. Die anschließende Reexrraktion mit 20%iger Salzsäure ergab ein Strippeluat mit 74 g Ni/I und 25 g Na/I.
Vergleichsbeispiel 2

Zu I Vol.-Teil organischer Phase aus 14 Vol.-% Naphthensäure (NZ 220) und 86 Vol.-% Kerosin werden 2 Vol.-Teile wäßrige Phase mit 6 g Ni/I; 5/ g NaCI/l und 139 g Na₂SO₄/! gegeben. Bei Raumtemperatur wurde unter Rühren 32%ige NaOH zutropfen lassen, derart, daß der pH-Wert von 7,5 nicht überschritten wurde und so lange bis dieser Wert konstant blieb.

Der Extraktionsverlauf und deren Geschwindigkeit wurden auf einem ρH-Schreibgerät verfolgt Bis Ende der Extraktion wurden insgesamt mehr als 90 Minuten registriert Nach Abtrennung der wäßrigen Phase, deren Ni-Cehalt 0,05 g/l betrug, wurde nochmals Wi VoL-Teil der wäßrigen Ausgangslösung mit der beladenen organischen Phase verrührt, dabei sank der pH-Wert der Emulsion auf 7,0. Das anschließend durch 20%ige Salzsäure erhaltene Strippeluat enthielt 100 g Ni/I und 1,0 g Na/I.

Claims

Patentanspruch:

Verwendung einer Mischung von 1 bis IO Vol.-Teilen Di-2-äthyIhexyI-Phosphorsäure und 3 bis 30 Vol.-Teilen Naphthensäure zur Flüssig-flüssig-Extraktion von Nickel aus wäßrigen alkalisalzhaltigen Lösungen.