DE2820841C2

DE2820841C2 - Verfahren zur Trennung von in einer wäßrigen Lösung enthaltenem Kobalt und Nickel durch Lösungsmittelextraktion

Info

Publication number: DE2820841C2
Application number: DE2820841A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Daihachi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Daihachi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1977-05-14
Filing date: 1978-05-12
Publication date: 1984-02-16
Also published as: US4196076A; JPS5924168B2; JPS53141176A; DE2820841A1; CA1104350A; USRE32694E; FR2390383B1; FR2390383A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung von in einer wäßrigen Lösung enthaltenen Kobalt und Nickel nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus den US-PS 39 32 581 und US-PS 33 99 055 bekanntgeworden. Dort wird jedoch das Extraktionsmittel eine organische Phosphorsäure, wie beispielsweise Di(2-äthylhexyl)-Phosphorsäure eingesetzt. Nachteilig hat sich jedoch beim Arbeiten nach dieser Lehre bemerkbar gemacht, daß eine erhebliche Menge an organischem Lösungsmittel eingesetzt werden mußte. Außerdem hat häufig die Reinheit und die Ausbeute der getrennten Produkte zu wünschen übriggelassen.

Im einzelnen wird bei den bekannten Lösungsmittelextraktions-Verfahren Kobalt aus einer sauren, wäßrigen Lösung selektiv extrahiert und separiert, unter Verwendung von Di-2-äthylhexylphosphat, das in einem inerten organischen Lösungsmittel gelöst ist, als Extraktionsmittel. Bei diesem Verfahren wird die wäßrige Lösung, die Co und Ni enthält, gemischt, um sie mit dem organischen Lösungsmittel in Kontakt zu bringen, das das Extraktionsmittel enthält.

Die organische Phase und die Wasserphase werden nach dem Mischen und Miteinanderinkontaktbringen, z. B. durch Rühren während einer gewissen Zeitdauer in eine obere und eine untere Schicht getrennt, wobei das Co in der wäßrigen Lösung in die organische Phase extrahiert wird, während Ni in der Wasserphase des Raffinats verbleibt, in dem Fall jedoch, wenn das Co in die organische Phase extrahiert wird, durch den Kontakt der wäßrigen Lösung, die das CO und das Ni enthält, mit einem organischen Lösungsmittel, das Di-2-äthylhexylphosphorsäure aufweist, ist die Trennung von Co aus Ni unvollständig, wenn nicht viele Extraktionsstufen eingesetzt werden, da Ni ebenfalls s'ark in die organische Phase extrahiert wird, unter den Extraktionsbedingungen, bei welchen Co wirkungsvoll zurückgewonnen wird. Dementsprechend ist ein mehrstufiges Inkontaktbringen für die praktische Durchführung erforderlich, um eine vollständige Abtrennung des Co von dem Ni zu erzielen.

Hieraus ergibt sich, daß eine umfangreiche Extraktionsausrüstung mit einer Anzahl von Stufen erforderlieh ist, wenn nach dem herkömmlichen Extraktionsverfahren Di-2-Äthylphosphorsäure als Extraktionsmittel eingesetzt wird.

Di-2-ÄthyIhexylphosphorsäure besitzt eine unzureichende Fähigkeit Cc von Ni zu trennen. Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Abtrennung von Co und Ni durch Lösungsmittelextraktion zu schaffen, das eine einfachere und vollständigere Möglichkeit der Trennung von Co und Ni, ohne das Erfordernis einer großen Anzahl von Stufen gestattet.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren. Bezüglich bevorzugter Ausführungsformen des Verfahrens wird auf die Unteransprüche verwiesen.
Wäßrige Lösungen mit einem Gehalt an Co und Ni erhält man beispielsweise bei der Hydrometallurgie von Erzen, der Wiedergewinnung wertvoller Metalle aus verbrauchten Katalysatoren oder der Wiedergewinnung von Metallen aus Metallschrott. In vielen Fällen sind Ni und Co zusammen vorhanden. Dementsprechend ist ein wirkungsvolles Verfahren zur Abtrennung und Gewinnung von reinem Co und Ni aus derartigen wäßrigen Lösungen erforderlich.

Das erfindungsgemäße Abtrennungsverfahren zeigt eine ausgezeichnete Fähigkeit Co und Ni aus einer wäßrigen Lösung, die Co und Ni enthält, abzutrennen, wobei gemäß der Erfindung als Extraktionsmittel folgende Substanzen eingesetzt werden:
2-Äthylhexylphosphorsäuremono-2-äthylhexylester (EHPNA) und/oder

3,5,5-Trimethylhexyl-phosphonsäuremono-3,5,5-trimethylhexylester (TMHPNA)
und/oder

Isodecyl-phosphonsäure-mono-isodecylester
(IDPNA).

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist sehr einfach, und es können außerdem Ni und Co getrennt und mit einer hohen Reinheit und einer hohen Ausbeute aus einer wäßrigen Lösung gewonnen werden, die Co und Ni enthält.

Die ausgezeichnete Fähigkeit des Extraktionsmittels, Co und Ni zu trennen, führt zu einer drastischen Verringerung der Stufen der verwendeten Extraktionseinrichtung, verglichen mit dem herkömmlichen Verfahren, bei welchem Di-2-äthylhexyl-phosphat als Extraktionsmittel verwendet wird. Das bedeutet, daß gemäß der Erfindung die Kosten für die Anlage reduziert werden, wie auch die erforderliche Menge anorganischem Lösungsmittel für die Extraktion. Dies führt zu dem großen Vorteil einer geringen Investition, einer Verminderung der Betriebskosten sowie zusätzlich eine Vereinfachung der Betriebssteuerung.

Das gemäß der Erfindung eingesetzte organische Lösungsmittel enthält im allgemeinen 5 bis 100 Vol.-°/o und

vorzugsweise 10 bis 40 VoL-% des obenerwähnten Extraktionsmittels.

Die Extraktion von Co mit dem Lösungsmittel hängt mit der pH-Pufferwirkung zusammen, wobei der pH-Wert bei der Extraktion im allgemeinen im Bereich zwischen 5 und 6,5 liegt Die Steuerung des pH-Wertes wird durchgeführt, indem man einen entsprechenden Teil der Säuregruppe des Extraktionsmittels in dem organischen Lösungsmittel in Alkalisalze konvertiert. Der pH-Wert kann auch gesteuert werden, indem man Alkali in der erforderlichen Menge der in die Anlage eingeführten organischen Phase beigibt und mit dieser vermischt Wirkungsvolle Alkalilosungen sind solche, die Ammoniumionen, Alkalimetallionen oder Kalciumionen, wie z. B. Ammonium, Natriumhydroxid, Natriumcarbonat Kalciumhydroxid usw. enthalten.

Gemäß der Erfindung wird ein organisches Lösungsmittel zur Verdünnung und Lösung des Extnktionsmittels eingesetzt. Das Lösungsmittel sollte in der Lage sein, das Extraktionsmittel aufzulösen, um eine organische Phase und eine Wasserphase im Ruhezustand zu bilden, zumindest nach dem Flüssigkeits-Flüssigkeitskontakt von der Metall enthaltenden Wasserphase in die Lösungsmittelphase, es sollte unlöslich in Wasser sein und nicht die Funktion des Extraktionsmittels bei der Extraktion von Co aus der Lösung, die Co und Ni enthält hemmen.

Wirkungsvolle Lösungsmittel sind aliphalische Kohlenwasserstoffe mit einem hohen Flammpunkt sowie aromatische Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe, höhere Alkohole und Äther sowie Mischungen dieser Verbindungen. Geeignet sind beispielsweise Destillate von Erdöl, wie Kerosin, Naphta usw.. Toluol, Tetrachlorkohlenstoff und 2-Äthylhexanol.

Bei der Trennung der Wasserphase und der organischen Phase im Rohzustand liegt eine unvollständige Trennung der beiden Phasen vor, wenn eine Emulsion eintritt. Versuche des Erfinders haben in einem solchen Fall gezeigt daß die Zugabe von 2 bis 5 Vol.-% Tributylphosphat oder Isodecanol es ermöglichte, die Bildung einer Emulsion zu verhindern, ohne die Funktion des Extraktionsmittels zu hemmen.

Die Temperatur, bei welcher der Flüssigkeit-Flüssigkeitkontakt und die Phasentrennung durchgeführt werden, ist kein entscheidender Faktor. Vorzugsweise sollte jedoch die Temperatur im Bereich von 20 bis 70⁰C gehalten werden, ir. Anbetracht des Flammpunktes des organischen Lösungsmittels und der Geschwindigkeit der Phasentrennung.

Bei der Durchführung der Extraktion durch den Kontakt des organischen Lösungsmittels und der wäßrigen Lösung mit einem Gehalt an Co und Ni kann es sich gemäß der Erfindung um eine hinlänglich bekannte Extraktion mit einem Lösungsmittel handeln. Das bedeutet, daß obwohl eine kontinuierliche Kreislaufführung im allgemeinen bevorzugt ist, auch einzelne Chargen, kontinuierliche Chargen und auch eine Chargenzirkulation wirkungsvoll sind. Als Anlagen können Füllkörpersäulen, Pulsationskolonnen, Drehscheibenkolonnen und ähnliche Anlagen, bevorzugt bei der Gegenstromextraktion mit mehreren Stufen eingesetzt werden, obwohl jede bekannte Kontaktanlage im allgemeinen gemäß der Erfindung zur Durchführung der Lösungsmittelextraktion eingesetzt werden kann. Da das erfindungsgemäße Verfahren für die Trennung von Co und Ni sich als sehr wirkungsvoll erweist, ist es auch vorteilhaft einen Mischabsetzer in einer oder mehreren Stufen einzusetzen.

Das Volumenverhältnis der organischen Phase zur Wasserphase, die miteinander in Kontakt stehen, kann über einen großen Bereich verändert werden. Das wirkungcvollste Verhältnis hängt von der Art und der Konzentration des Extraktionsmittels, des Verdünnungsmittels und des Materials der wäßrigen Lösung, die das Co enthält wie auch von dem Mischverfahren bezüglich dieser Flüssigkeiten und der Art der Anlage. Im allgemeinen wird dieses Verhältnis so eingestellt daß im we-

ίο sentlichen die gesamte Menge des Co in der Lösung in die organische Phase aufgenommen -werden kann, wobei eine minimale Menge in dem Raffinat verbleibt. Nach der Extraktion des Co in das organische Lösungsmittel und die Trennung der Wasserphase und der organischen Phase wird die organische Phase in den Abtreibzyklus überführt, um einen Kontakt mit einer anorganischen Säure herzustellen. Der Abtreibzyklus kann in einer beliebigen Anlage für den Flüssigkeit-Flüssigkeitkontakt durchgeführt werden. Man kann z. B. einen Mischabsetzer in einer oder zwei Stufen der Anlage einsetzen, mittels welchem sich nahezu die gesamte Menge an Co aus der organischen Phase gewinnen läßt. Das Volumenverhältnis der organischen Phase zur anorganischen Säure hängt von der Konzentration des Co und demjenigen der anorganischen Säure ab und kann über einen weiten Bereich verändert werden, entsprechend der angestrebten Konzentration des Co-Salzes in der Wasserphase, welches abgezogen und zurückgewonnen ist.

Als anorganische Säuren können vorteilhaft Schwefelsäure, Salpetersäure oder Salzsäure von 0,5 bis 5 N eingesetzt werden, und die Wahl hängt ab von der Art des angestrebten Co-Salzes. Die organische Phase, aus welcher das Co abgezogen worden ist, wird in den Extraktionskreislauf zurückgeführt.

Die Anordnung eines Waschzyklus zwischen dem Extraktionszyklus und dem Abtreibzyklus ist wesentlich für die Verbesserung der Reinheit des Co, in dem auch geringe Mengen von Ni, die in der organischen Phase vorhanden sind, entfernt werden.

Die organische Phase wird vorteilhafterweise mit einer wäßrigen Lösung gewaschen, die eine verdünnte anorganische Säure oder ein Co-SaIz enthält, oder mit einem Teil der Wasserphase, die man aus dem Abtreibzyklus erhält, und zwar mit einer Lösungsmittelextraktionsanlage hinlänglich bekannten Aufbaues. Das nach dem Waschen in der Wasserphase verbleibende Co und Ni wird durch Rückleitung in den Extraktionszyklus wiedergewonnen.

Es ist erstrebenswert, den Gehalt an Verunreinigungen, wie Eisen, Zink, Kupfer, Arsen usw. in der v/äßrigen Phase des Co und Ni vor der Extraktion so gering wie möglich zu halten. Die Verunreinigungen können aus der wäßrigen Lösung eliminiert werden, indem man beispielsweise eine Ausfällung durch die pH-Werteinstellung oder ähnliches durchführt. Diese Metallionen werden leichter extrahiert als Co und verringern die Reinheit des Co in der organischen Phase. Der vor der Extraktion eingestellte pH-Wert für die Extraktion soll um 2 höher sein als der pH-Wert bei der Extraktion. Gemäß der Erfindung können auch andere Metallsalze als Co- und Ni-Salze, wie die Metalle seltener Erden, Fe, Cr, Zn, Mn, Cu usw. aus einer wäßrigen Lösung, die derartige Metallsalze enthält, extrahiert und voneinander getrennt werden, indem man die entsprechende Anzahl von Extraktionsstufen und den geeigneten pH-Wert einstellt.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen

nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden, ohne daß dabei die Erfindung hierauf beschränkt ist. Es zeigt bzw. zeigen im einzelnen:

Fig. l(A) bis l(D) die Extraktionskoeffizienten von Co und Ni, extrahiert in die organische Phase aus der wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von Co- und Ni-SaI-zen, über den pH-Wert aufgetragen. (A), (B), (C) und (D) zeigen jeweils die Fälle, in denen in herkömmlicher Weise

Di-2-Äthylhexylphosphonsäure,
2-Äthylhexylphosphonsäuremono-2-äthylhexyI-

äther,
3,5,5-TrimethyIhexylphosphonsäuremono-

3,5,5-trimethylhexylester bzw.
Isodecylphosphonsäuremonoisodecylester
als Extraktionsmittel eingesetzt werden.

Die Fig.2(A) und 2(B) die extrahierte Menge über dem pH-Wert aufgetragen, mit dem Extraktionslösungsmittel gemäß der Erfindung, wobei (A) und (B) die Mengen für Co bzw. Ni angeben;

F i g. 3(A) 3(B) und 3(C) die Extraktion von Metallen aus verschiedenen Arten von Salzlösungen unter Verwendung des Extraktionslösungsmittels gemäß der Erfindung, entsprechend der Art des Salzes, wobei (A), (B) bzw. (C) jeweils die Fälle angeben, in welchen Sulfat, Nitrat bzw. Chlorid eingesetzt wurde;

F i g. 4 den Einfluß der Temperatur auf die Extraktion von Co und Ni, wobei das Ergebnis der Extraktion bei 20°C angegeben ist;

F i g. 5 eine schematische Darstellung des Betriebes der kontinuierlichen Abtrennung, wobei (A), (B) bzw. (C) die Fälle darstellen, in denen die wäßrige Sulfatlösung Co und Ni in Mengen von 15 g/l, 14 g/l bzw. 13 g/l enthielten.

Im einzelnen geben die an den Kurven aufgetragenen Zahlen die folgende Bedeutung wieder:

1,3,5,7, Extraktion von Co
2,4,6,8 Extraktion von Ni

9 maximale Konzentrationskurve in der organischen Phase, die allein Co enthält

10 maximale Konzentrationskurve in der organischen Phase, die allein Ni enthält

11, 12 Konzentration von Co (11) bzw. Ni (12) in der

organischen Phase aus ihren Sulfaten
13, 14 Konzentration von Co (13) bzw. Ni (14) in der

organischen Phase aus ihren Nitraten
15,16 Konzentration von Co (15) bzw. Ni (16) in der

organischen Phase von ihren Chloriden
17, 18 Konzentration von Co (17) bzw. Ni (18) in der organischen Phase bei 20° C aus der wäßrigen Sulfatlösung.

Beispiel 1

Dieser Versuch wurde durchgeführt, um die Co- und Ni-Trennungsmöglichkeit des Extraktionsmittels gemäß der Erfindung, nämlich EHPNA,TMHPNA bzw. IDPNA mit demjenigen des herkömmlich verwendeten Di-2-Äthylhexylphosphorsäure unter den gleichen Bedingungen zu vergleichen. Jedes Extraktionsmittel wurde in Kerosin aufgelöst bis eine Konzentration von 20 VoL-⁰Zb erreicht war. Jedes Lösungsmittel wurde in sein Ammoniumsalz durch die Beigabe von Gaswasser einer vorgegebenen Konzentration umgewandelt Das so hergestellte Lösungsmittel wurde mit einer wäßrigen Lösung in Kontakt gebracht, die Kobaltsulfat und Nikkelsulfat enthielt, so daß die Extraktion durchgeführt werden konnte.

Der Kontakt wurde durch ein Schütteln während einer Dauer von 10 Minuten in einem Erlenmeyer-Kolben im bei 50⁰C thermostatisch gesteuerten Wasserbad durchgeführt. Das Verhältnis des Volumens der Wasserphase zu demjenigen der organischen Phase betrug 1:1, und die ursprüngliche Konzentration von Co und Ni in der wäßrigen Lösung lag jeweils bei 10 g/l.

ίο Die Beziehung zwischen den pH-Werten bei der Extraktion, die durch die Veränderung des Verhältnisses von Ammoniumsalzen in den Extraktionsmitteln und den Extraktionskoeffizienten (%) von Co und Ni in die organische Phase aus der wäßrigen Lösung mit einem Gehalt an Co und Ni gepuffert worden sind, ist in den Fig. l(A), (B), (C) bzw. (D) dargestellt. Die Fig. l(A), (B), (C) bzw. (D) zeigen diejenigen Fälle, in welchen in herkömmlicher Weise Di-2-Äthylhexylphosphorsäure, EHPNA, TMHPNA bzw. IDPNA als Extraktionsmittel eingesetzt wurde. Die Kurven (1), (3), (5) und (7) und die Kurven (2), (4), (6) und (8) stellen die Extraktionskurven in Beziehung zu dem pH-Wert für Co bzw. Ni.

Wie die F i g. l(A) zeigt, wurde nicht nur Co, sondern auch Ni in einer großen Menge extrahiert, wenn in herkömmlicher Weise Di-2-Äthylhexylphosphorsäure als Extraktionsmittel eingesetzt wurde, während bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Extraktionsmittel die Menge an Ni, die zusammen mit dem Co extrahiert wurde, bemerkenswert gering war. Es leuchtet ein, daß die erfindungsgemäßen Bestandteile, d.h. EHPNA, TNHPNA und IDPNA der herkömmlich verwendeten Di-2-Äthylhexylphosphorsäure erheblich überlegen sind.

B e i s ρ i e 1 2

(Bestimmung der Menge des Extraktionsmittels, die
die maximale Extraktion von Co oder Ni ergibt)

Die Versuchsdurchführung war die gleiche wie bei dem Beispiel 1. Es wurde nämlich eine Kerosinlösung mit einem Gehalt von 20 Vol.-% EHPNA in eine Ammoniumsalzlösung von entsprechendem Verhältnis umgesetzt, worauf die resultierende Lösung in Kontakt mit einer wäßrigen Lösung gebracht wurde, die Co oder Ni enthielt, so daß das Verhältnis der Wasserphase zur organischen Phase bei 1 :1 lag.

Die Temperatur bei der Extraktion lag bei 50⁰C, und die Ausgangskonzentration des Metalls in der wäßrigen Lösung, die Kobaltsulfat oder Nickelsulfat enthielt, betrug jeweils 30 g/l.

Die Beziehung zwischen der Konzentration von Co oder Ni extrahiert in die organische Phase, wie auch der pH-Wert bei der Extraktion ist in den Fig.2(A) und 2(B) dargestellt Die F i g. 2(A) und 2(B) stellen Konzentrationskurven des Metalls in der organischen Phase (g/l) in Beziehung zu dem pH-Wert des Raffinats dar, wenn Co oder Ni jeweils allein vorhanden war.

In beiden Fällen war die Phasentrennung unzureichend, wenn der pH-Wert etwa bei 7 lag.

Die Beziehung zwischen der extrahierten Menge an Co und der Konzentration von EHPNA in der Extraktionsmittellösung im Bereich von 5 bis 70 VoI.-% wurde untersucht Die Versuchsdurchführung war die gleiche wie oben beschrieben, mit der Ausnahme, daß die Extraktionstemperatur bei 30⁰C lag. Die Ausgangskonzentration des Metalls wurde im gleichen Verhältnis variiert wie die Konzentration des EHPNA in dem Lö-

sungsmittel. Dann stieg die Viskosität der Phase mit der Konzentration des EHPNA-Co-Komplexes in der organischen Phase an. Der pH-Wert beim Gleichgewicht und die extrahierten Co-Mengen innerhalb des verfügbaren Viskositätsbereiches sind in der nachfolgenden Tabelle dargestellt.

Beispiel 5

EHPNA in dem Lösungsmittel (Vol.-%)	Co-Konzentration in der organischen Phase nach der Extraktion (g/i)	pH-Wert im Gleich gewichtszustand
5	3,8	5,7
10	7,3	5,5
20	15,5	5,5
40	27,8	5,0
70	45,8	4,4

Beispiel 3

(Der Einfluß der Art der Salze von Co und Ni
in der wäßrigen Lösung mit einem Gehalt
an Co und Ni auf das Extraktionsergebnis)

10

15

20

25

Der Versuch wurde mittels dreier verschiedener wäßriger Lösungen durchgeführt, d. h. mit Sulfat, Nitrat und Chlorid, unter Verwendung einer Kerosinlösung mit einem Gehalt von 20 Vol.-% EHPNA. Der Verfahrensablauf war der gleiche wie derjenige bei Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß die Eingangs-Co- und Ni-Konzentration jeweils bei 15 g/l lagen. Die Extraktionsergebnisse in bezug auf die Art der Salze sind in den F i g. 3(A), 3(B) und 3(C) dargestellt. Die F i g. 3(A), 3(B) und 3(C) zeigen die Beziehung der Metallkonzentration in der organischen Phase (g/l) sowie den pH-Wert des Raffinats bei der Extraktion des Sulfats, Nitrats bzw. Chlorids, wobei die Kurven (11), (13) und (15) für Co, und die Kurven (12), (14) und (16) für Ni gelten.

Wie sich aus den in den F i g. 3(A), 3(B) und 3(C) ergibt, beeinflußte die Art der Salze den Extraktionswirkungsgrad von Co und Ni nicht wesentlich.

Beispiel 4

(Einfluß der Extraktionstemperatur
auf die Extraktion von Co und Ni)

45

50

Die Versuche wurden bei 20° C und bei 50⁰C durchgeführt

Der Versuchsablauf war der gleiche wie derjenige in Beispiel 3(A), mit der Ausnahme, daß die Temperatur verändert wurde.

Fig.4 gibt das Ergebnis einer Extraktion bei 20⁰C einer Kerosinlösung wieder, mit einem Gehalt an 20 Vol.-% EHPNA aus einem equivalenten Volumen einer wäßrigen Lösung von Sulfaten, sowohl von Ni als auch Co, jeweils mit einem Gehalt von 15 g/l von Co und Ni. Dabei stellt (17) die Extraktionskurve für Co und (18) diejenige für Ni dar.

Vergleicht man F i g. 4 und 3(A), so erkennt man bezüglich des Unterschiedes des Trennungswirkungsgrades von Ni und Co, im Hinblick auf die Temperatur, keine wesentliche Abweichung.

(Kontinuierliche Extraktion zur Rückgewinnung

von Ni und Co aus ihren wäßrigen Lösungen

durch den praktischen Versuchsablauf)

Für die kontinuierliche Extraktion wurde ein Mischabsetzer mit zwei Stufen eingesetzt, da es hier um die meistverwendete Anlage handelt, und um zu zeigen, daß die Erfindung praktisch durchführbar ist mit einer Gegenstrom-Flüssigkeit-Flüssigkeit-Extraktion in wenigen Stufen.

Der Gegenstrom Flüssigkeit-Flüssigkeit-Kontakt wurde wie folgt durchgeführt. Das in den Mischer der ersten Stufe (1) eingeführte Extraktionslösungsmittel wurde mit der Wasserphase durch Rühren in Kontakt gebracht, die von dem Absetzer der zweiten Stufe (S) zugeführt wurde.

Die Suspension der organischen Phase und der Wasserphase wurde dann in den Absetzer der ersten Stufe überführt und ruhig gehalten, worauf die organische Phase und die Wasserphase jeweils in die obere Schicht (AV-X) und die untere Schicht (AWA) abgetrennt wurden. Die organische Phase (F) mit einem Gehalt an Cu strömte von dem Absetzer über und wurde in den zweiten Mischer überführt, wo sie in einer ähnlichen Weise in Kontakt mit der ursprünglichen wäßrigen Lösung durch Rühren gebracht wurde, die Co und Ni enthielt, worauf eine Abtrennung in A V-2 und A W-2 eintrat.

Die ursprüngliche wäßrige Lösung mit einem Gehalt an Co und Ni wurde in den zweiten Mischer eingebracht, worauf man die organische Phase von dem ersten Absetzer und die Phase der Trennung in dem zweiten Absetzer miteinander in Kontakt brachte, während die Wasserphase zum ersten Mischer im Gegenstrom gegen die organische Phase geführt wurde.

Das bedeutet, daß die organische Phase in den ersten Mischer eingeleitet und aus dem zweiten Absetzer abgezogen wurde, während die Wasserphase in den zweiten Mischer eingeführt und aus dem ersten Absetzer abgezogen wurde.

Während dieses Verfahrens wurde die Kerosinlösung mit einem Gehalt von 20 Vol.-°/o EHPNA und einem vorgegebenen Gehalt von 3,6 Vol.-Teilen Gaswasser pro 100 Vol.-Teile in den 100 ml fassenden Mischer mit einer Geschwindigkeit von 1,04 1 pro Stunde eingeführt.

Die wäßrige Lösung der Sulfate von Co und Ni wurde mit einem 1 pro Stunde zugeleitet.

Die Extraktion wurde bei 50+ 3° C durchgeführt, und das Ergebnis ist in F i g. 5 dargestellt, wobei (A), (B) und (C) die Fälle anzeigen, in denen die Konzentration des Co und Ni in der Sulfatlösung jeweils bei 15 g/l und einem pH-Wert von 4,6, bei 14 g/l bzw. 13 g/l lag.

In Fig.5(A) bedeutet A V-I die organische Phase in der ersten Stufe (F), A W-X die Wasserphase des Raffinats der gleichen Stufe, A V-2 die organische Phase der zweiten Stufe (S) sowie A W-2 die Wasserphase des Raffinats der Stufe. In ähnlicher Weise steht BV-X für die organische Phase in der ersten Stufe, BW-X für die Wasserphase des Raffinats der ersten Stufe, BV-2 in (B) für die organische Phase in der zweiten Stufe (S), BW-2 für die Wasserphase des Raffinats, CV-I in (C) für die organische Phase der ersten Stufe (F), CW-I für das Raffinat, CV-2 in (C) für die organische Phase in der zweiten Stufe (S) und CW-2 für die Wasserphase des Raffinats.

Die Konzentrationen von Co und Ni sowie der pH-Wert einer jeden Phase sind in Tabelle 1 zusammengestellt

Tabelle 1

Co (g/l)

Ni (g/l)

pH-Wert

AW-i	0,74	14,8	5,8
AV-2	14,0	0,003
BW-2	0,12	13,7	5,8
BV-2	13,4	0,005
CW-I	0,08	12,8	5,9
CV-2	12,7	0,005

Bei dem Versuch der Gegenstromextraktion mit zwei Stufen durch den Mischabsetzer, wie dies in F i g. 5 dargestellt ist, wurde Co mit einer Reinheit von mehr als 99% und einer Ausbeute von mehr als 99% abgetrennt, während Ni in dem Raffinat mit einer Reinheit von mehr als 99% und einer Ausbeute von 99,9% gewonnen wurde.

Beispiel 6

(Der Einfluß auf die Beigabe

von Tributylphosphat (TBP) undlsodecanol

zu der Extraktionslösung als Emulsionshemmer

auf den Extraktionswirkungsgrad)

Bei diesem Versuch wurde, nachdem das Extraktionslösungsmittel in das Ammoniumsalz durch die Beigabe

Tabelle 2

von 3,6 Teilen konzentrierten Gaswassers auf 100 Teile (Vol.-Teile) des Extraktionslösungsmittels gegeben waren, das Lösungsmittel in Kontakt mit 100 Teilen einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt an Co und Ni gebracht. Die Extraktionstemperatur !ag bei 5O⁰C, und die Extraktionszeit betrug 10 Minuten.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt, wobei sich das Lösungsmittel A auf eine Kerosinlösung mit einem Gehalt von 20 Vol.-% EHPNA und das Lösungsmittel B auf eine Kerosinlösung mit einem Gehalt von 20 Vol.-% EHPNA zusammen mit 2,5 Vol.-% von TBp und Isodecanol bezieht.

Das Material der wäßrigen Lösung (a) ist eine Lösung von Sulfaten mit einem Gehalt von 14 g/l von Co bzw. Ni, während (b) eine Lösung darstellt mit einem Gehalt von 12 g/l von Co und 16 g/l von Ni.

Versuch Extraktions- Material der Organische Phase

Nr. lösungsmittel wäßrigen Lösung (g/l)

Co Ni

Raffinat

(g/l)
Co

pH-Wert bei
der Extraktion

Ni

1	A	(a)	13,6	0,66	0,21	13,4	5,6
2	B	(a)	13,0	0,42	0,90	13,6	5,5
3	B	(b)	11,9	1,5	0,25	14,0	5,7

Aus den in der Tabelle 2 aufgeführten Ergebnissen wird deutlich, daß die Beigabe eines Emulsionshemmers wie TBP oder Isodecanol den Extraktionswirkungsgrad von Extraktionsmittel nicht beeinflußt.

Beispiel 7

(Versuch der Abtreibung von Co

aus der organischen Phase, in welche

Co extrahiert worden ist)

Der Versuch wurde mit einer Co-enthaltenden organischen Phase durchgeführt, die man in Beispiel 6 entTabelle 3

hielt, unter Verwendung von 1 N oder 0,5 N Schwefelsäure oder 0,5 N Salpetersäure als Lösung für die Abtreibung.

Das Volumenverhältnis der organischen Phase zu derjenigen der Wasserphase betrug 1 :0,5 in allen Fällen, während die Kontaktzeit 5 Minuten betrug.

Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 3 zusammengestellt.

Versuch Nr.	behandelte organ. Phase	1 liösung für cfie Äbtreibung	Abtrei bungs- zahl	Wasserphase nach dem Versuch (g/i) Co Ni	0,82 0,01 0,00	Organische Phase . nach dem Versuch ^; (g/i) Co Ni
1 2 3	Beispiel 6, Versuch Nr. 2	N-H₂SO₄	1 2 3	25,2 0,16 0,00	0,82 0,02 0,00	<0,00 <0,00
4 5 6	Beispiel 6, Versuch Nr. 2	0,5 N-H₂SO₄	1 2 3	13,0 11,8 0,09	2,94 0,13 0,00	<0,00 <0,00
7 8 9	Beispiel 6, Versuch Nr. 2	0,5 N-HNO₃	1 2	11,13 11,63 0,12	V <0,00 <0,00

Die Tabelle 3 zeigt die Fälle, in denen H₂SO₄ oder HNO₃ als Abtreibungsmittel eingesetzt wurde, wobei jedoch auch wenn Salzsäure als Abtreiblösung verwendet wurde, Co ebenso leicht aus der organischen Phase abgetrennt werden kann.

Beispiel 8

Ein Waschtest wurde durchgeführt, um die geringe Menge von Ni zu eliminieren, die zusammen mit dem

Tabelle 4

Co in die organische Phase extrahiert worden war.

Die organische Phase nach der Extraktion des Versuches Nr. 3 in Beispiel 6 wurde verwendet unter Einsatz der Wasserphase nach dem Abtreibtest des Versuches Nr. 7 in Beispiel 7 und die wäßrige Sulfatlösung mit einem Gehalt von 13 g/l an Co als Waschlösung.

Der Kontakt dauerte 10 Minuten mit einem Volumensverhältnis der organischen Phase zu dem der Wasserphase von 1 :0,5 in allen Fällen.

Volumens- organische
verhältn. Phase (g/l)
Co Ni

Wasserphase

(g/l)

Co Ni

pH-Wert der Wasserphase

organische Phase bevor dem Waschen

zurückgewonnene Lösung für die
Abtreibung nach dem Waschen

COSO4 Lösung für das Waschen nach dem Waschen 1 11,9 1,5

	0,09	13,0	0,82	3,2
13,5		11,8	4,1	4,7
	0,11	13,0	0,00	4,5
13,7	11,5	3,2	4,8

Wie die Tabelle 4 zeigt, wurde Ni aus der organischen Phase eliminiert, so daß weniger als ¹Ao der ursprünglichen Konzentration vorlag, während die organische Phase eine geringe Menge an Co bei diesem Kontakt extrahieren konnte, so daß die Konzentration von Co anstieg.

Der Verlust von Co und Ni in das Raffinat bei dem Waschen wurde wiedergewonnen durch eine Rückführung in den Extraktionskreislauf.

Durch eine entsprechende Kombination des Extraktionskreislaufs, des Waschkreislaufes und des Abtreibkreislaufes wird in den Beispielen 6 bis 8 durchgeführt, wobei die Trennung von Co und Ni einen hinreichend hohen Reinheitsgrad und eine hohe Ausbeute ergab, was in einer einfachen Weise mittels einer Lösungsmittelextraktionsanlage mit verhältnismäßig wenigen Stufen erzielt werden konnte.

In den Beispielen 2 bis 8 wurde EHPNA als Extraktionsmiuel eingesetzt. Es werden jedoch ähnliche Ergebnisse erzielt, wenn die anderen Extraktionsmittel gemäß der Erfindung, nämlich TMHPNA und IDPNA eingesetzt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Verfahren zur Trennung von in einer wäßrigen Lösung enthaltenem Kobalt und Nickel durch Lösungsmittelextraktion unter Verwendung eines inerten organischen Lösungsmittels, in dem das Extraktionsmittel gelöst wird und wobei Kobalt selektiv aus der wäßrigen Phase extrahiert und in die organische Phase überführt und anschließend die entstandene kobalthaltige organische Phase von der wäßrigen Phase getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man als Extraktionsmittel
2-Äthylhexylphosphonsäuremono-2-äthyl-

hexylester (EHPNA) und/oder
3,5,5-Trimethylhexylphosphonsäuremono-3,5,5-trimethylhexylestei (TMHPNA)
und/oder
Isodecyl-phosphonsäure-mono-isodecylester

(IDPNA)
einsetzt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Extraktionsmittel Tributylphosphat und/oder Isodecanol als Emulsionshemrnstoff oder Phasentrennungsmodifizierungsmittel beigegeben wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Waschzyklus zwischen dem Extraktionszyklus und dem Abtreibzyklus vorsieht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man in dem Waschzyklus verdünnte, anorganische Säure, eine wäßrige Lösung mit einem Gehalt an Co-Salzen oder einen Teil der Wasserphase, die man aus dem Abtreibzyklus erhält, einsetzt.