DE326595C - Verfahren zur Gewinnung von Nickel aus Kieselerzen, die andere Metalle enthalten, wie z.B. Garnieriterzen, mit Schwefelsaeure - Google Patents

Description

• Verfahren zur Gewinnung von Nickel aus Kieselerzen, die andere 1Vletalle enthalten, " wie z. B. Garnieriterzen, mit Schwefelsäure. Die Erfindung bezieht sich auf die Gewinnung vorn Nickel aus seinen Erzen und besonders aus Garnieriterzen, in denen das 117.etall als Nickelrnagnesiumsilikat auftritt. Garnierit kommt gewöhnlich in Serpentin-. muttergestein vor, zusammen mit Magnesiaglimmern und anderen wasserhaltigen, kieselsäurehaltigen Magnesiummineralien, denen es in bezug auf spezifisches Gewicht und andere physikalische Eigenschaften sehr nahekommt; diese Ähnlichkeit bringt es mit sich, daß die gewöhnlichen Aufbereitungsverfahren zur Anreicherung von. Garnierit in diesen Erzen unwirksam bleiben. " Sowohl Garnierit als auch sein Muttergestein werden durch Mineralsäuren, besonders durch Schwefelsäure und Salzsäure, unter Freiwerden von Kieselsäure und -Bildung der löslichen Sulfate oder Chloride des Nickels und des Magnesiums zersetzt. Es ist unmöglich, alles Nickel (zusammen mit der beigeselltem Magnesia} aus Garnierit " durch Säurebehandlung herauszulösen, ohne eine große Menge Magnesia aus der Gangart herauszulösen, und zwar geschieht dies in einem solchen Umfange, daß der Säureverbrauch übermäßig wird, was das Verfahren -wirtschaftlich undurchführbar machen, kann.
• Es ist nun gefunden worden, daß durch Benutzung einer Säuremenge, die viel kleiner ist, als zur Lösung der Gesamtmenge des Nickels erforderlich ist, ein wesentlicher Teil des Nickels :durch Säuren aus Garnieriterzen, sogar solchem niedrigen Gehalts, herausgelöst werden kann, wobei zwar die Magnesiamineralieri gleichzeitig angegriffen werden, aber nur bis - zu einem .Grade, der erheblich geringer ist, als in dem zuvor erwähnten Falle. In jedem Falle wird beträchtlich mehr Magnesia als Nickel gelöst, aber nichtsdestoweniger ist die Lösung des Nickels mit Hilfe von . Säure mit Nutzen ausführbar, wenn die Extraktion nicht zu weit getrieben wird. Es ist mit anderen Worten die Lösung des letzten Teils des Nickels durch Säure infolge einer übermäßigen Zersetzung der anderen Magnesiamineralien mit einem entsprechend großen Säureverlust verbunden: Das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende; Verfahren zur Extraktion von Nickel aus Garnierit u. dgl. Kieselerzen umfaßt die Behandlung des Erzes mit einer Mineralsäure in einer Menge, die geringer ist als diejenige, welche nötig ist, um das Gesamtnickel zu lösen. Nach der Behandlung mit Säure wird das Erz mit Wasser ausgelaugt, um die gebildeten löslichen Salze zu entfernen, und das Nickel wird aus :der Lösung in irgendwie geeigneter Weise entfernt. Es kann beispielsweise. durch Kalk oder durch Magnesia ausgefällt werden. Vorzugsweise werden die Lösungen vor der Fällung des Nickels von Eisen durch Fällen etwa vor-Izandenen Eisens mit einem Körper, wie Kalziumkarbonat, gereinigt.
• Das vorliegende Extraktionsverfahren i'st hauptsächlich dazu bestimmt, erhebliche Mengen von Nickel aus Garrnieriterzen zu gewinnen, welche zu arm sind, um die Verschiffung nach Europa zu vertragen; das Verfahren verlangt das Vorhandensein von Schwefelsäure, welche- in geeigneter Weise bei den Gruben oder in, der Nähe davon erzeugt wird, oder aus, einem Industriezentrum, das nicht zu weit von den Gruben entfernt ist, herangeschafft werden kann.
• So ist z. B. nach vorliegendem Verfahren die Extraktion von über 70 Prozent des wertvollen Metalls aus einem Garrnieriterz vorgenommen °worden', das 2 Prozent Nickel enthält, und es ist nahezu 6o Prozent Nickel aus Garnieriterz einer anderen Herkunft gewonnen worden, welches 5"/2 Prozent Nickel enthielt, beide Male mit derselben Säuremenge, nämlich 25prozentige- Schwefelsäure, bezogen auf das Erzgewicht.
• Wenn "man die lokalen Bedingungen berücksichtigt, so bedeutet jede dieser Extraktionen einen wesentlichen wirtschaftlichen Erfolg, welcher in dem Falle des reicheren Erzes noch gewinnbringender trotz der geringeren Ausbeute war. Keine dieser Operationen hätte wirtschaftlich mit Erfolg durchgeführt werden können, wenn -die Extraktion des Nickels bis zu einem hohen Prozentsatz, also etwa 95 Prozent, durchgeführt worden wäre, da unter derartigen Bedingungen der Säureverbrauch ungefähr 8o Prozent des Erzgewichtes betragen haben Bürde. Es ist aber klar, daß reichere Garnieriterze größere Kosten an Säureverbrauch ertragen, als ärmere Erze, und die Erfindung ist infolgedessen nicht auf einen bestimmten Säureverbrauch beschränkt, da dieser durch die allgemeinen wirtschaftlichen Bedingungen, die unter anderem von der Zusammensetzung jedes Erzes abhängen, geregelt wird.
• Die wasserhaltigen. Magnesiasikkate usw., welche in größerer ,Menge in armen Garnieriterzen enthalten sind, unterliegen einer schnellen Verwitterung oder Veränderung, wenn sie der Luft, insbesondere im gebrochenen Zustande, ausgesetzt werden. Dieser Verwitterungsvorgang bewirkt eine wachsende Löslichkeit der Magnesiumverbindungen in Säure, das heißt also, einen wachsenden Verbrauch von Säure im Verhältnis zu der Menge des gelösten Nickels. Daher sollen .die Säuren dem Erz möglichst dann, zugesetzt werden, wenn ^dieses frisch aus der Grube kommt und in nicht verwittertem Zustande ist, unmittelbar nachdem es in geeigneter Weise zerkleinert worden ist. Der Grad der Zerkleinerung wechselt bei verschiedenen Erzen; im allgemeinen wird aber eine Maschenweite von 12 bis 2o Maschen auf den Zentimeter (3o bis 5o Maschen auf den Linearzoll) als zweckmäßig anzusehen sein:. Es hat bei sehr fein pulverisierten Erzen keine auswählende Einwirkung der Lösungssäure zugunsten von Nickel festgestellt werden können.
• Im nachstehenden sei beispielsweise die Beschreibung einer Ausführungsweise des vorliegenden Verfahrens gegeben.
• Das Erz wird mit der Hand ausgesucht oder verlesen, um den höchsten Prozentsatz an Garni.erit, also etwa 4 Prozent Nickel, zu sichern. Das Erz wird trocken auf ungefähr 12 bis 2o Maschen, auf den Zentimeter (30 bis 50 Maschen auf den Linearzoll) zerkleinert und wird -dann mit 5o Prozent oder weniger des Erzgewichtes an Schwefelsäure gemischt. .Diejenige Säuremenge, welche erforderlich wäre, um die Gesamtmasse des Nickels aus einem Erz, wie zuvor erwähnt, zu lösen, das heißt also, aus einem Erz, das ungefähr 4 Prozent Nickel enthält, würde- 70 bis 9o Prozent des Erzgewichtes betragen. Selbstverständlich sind die hier angegebenen Säuremengen nur als Beispiel einer Angabe zu betrachten, die für ein besonderes Erz _zutreffen. Die Mengen wechseln j e nach der verschiedenen Zusammensetzung der Erze.
• Die Säure wird mit dem Erz derart gemischt, daß ein steifer Brei entsteht, und jede gewöhnliche mechanische - Erzknetinaschine, wie etwa eine solche nach Art der Mörtelmischmaschinen, oder ein drehbarer Zylinder kann benützt werden.. Als Ergebnis dieser Mischung findet eine exothennische Reaktion statt, wodurch die Mischung heiß wird. Die Erhitzung ist in einzelnen Fällen so schnell, däß es schwierig ist, die Säure gleichmäßig durch ,die Masse zu verteilen, bevor das Erhitzen und Zusammenbacken beginnt und eine weitere Mischung verhindert. Eine Temperatur von 17o° C ist mit einer derartigen Reaktion erreicht worden. Die gesamte abgeschiedene Kieselsäure wird dehydratisiert, und die Masse wird in Form eines trockenen porösen Kuchens zurückbleiben. Darauf wird Wasser, das ein wenig Säure enthalten kann, zu der Masse hinzugesetzt, welche sich wiederum erhitzt, und es werden die löslichen Salze herausgelöst.
• Der Brei wird dann mittels irgendeines gewöhnlichen Filters, z. B. eines Vakuumfilters, filtriert. Die- Flüssigkeit enthält nun Magnesiumsulfat, Nickelsulfat, Terri- und Ferrosulfat und kleine Mengen anderer Substanzen. Das in der Form von Ferrosulfat vorhandene Eisen wird zu Ferrisulfat durch ein geeignetes Oxydationsmittel, wie Chromsäure, oder ein lösliches Chromat oder Bichromat oxydiert. Dann wird gepulvertes Kalziuxnkarbonat in die Lösung eingerührt, wodurch noch vorhandene freie Schwefelsäure neutralisiert wird und wodurch. alle Eisen-, Aluminium-und Chromsalze zusammen. mit Kalziunisulfat gefällt werden; die "reine Nickel- und Magnesiumlösung wird davon abfiltriert. Es ergibt., sich also eine gereinigte Lösung der Sulfate des Nickels und des Magnesiums, aus welcher das Nickel durch Einrühren von pulverisierter Magnesia (Mg 0) gefällt wird; die Fällung leann durch Erwärmen der Lösung unterstützt werden, und die Magnesia soll in kleinen Mengen auf einmal zugesetzt werden, wobei beständig umgerührt wird, um zu vermeiden; daß Magnesia mit dein ausgefällten Nickelhydrat nach unten gerissen wird. Die Reaktion wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt: Ni S04 +®H2 0 -j- Mg 0 = Mg S04 -I- Ni H2 02. Das Nickelhydrat ist.. nicht ganz rein und wird in vielen Fällen et-,vas Magnesia enthalten; es wird indessen nach gutem Auswaschen und nach- dem Erhitzen auf dunkle Rotglut, um das Nickelhydrat zu dehydratisieren, ein gepulvei:tes Nikeloxyd gewonnen, das etwa 7o bis 74 Prozent Nickel (Ni) enthält.
• Wenn in dieser Phase des Prozesses genügend Kohle bei einer reduzierenden Atrnosphäre in die Beschickung eingerührt wird, so wird ,das Nickeloxyd zum größten Teil in metallischen Zustand, übergeführt, und ein Produkt kann erhalten werden, das aus -einem sehr dichten schwarzen Pulver besteht und ungefähr go Prozent metallisches Nickel enthält. Dieses Produkt kann noch weiter gereinigt werden a) durch Behandeln mit verdünnter Schwefelsäure, um etwa noch vorhandene Magnesia zu lösen, b) das reine metallische Nickel kann aus dem Produkt magnetisch abgeschieden werden.
• Die Magnesia -wird für die Wiederbenutzung.durch Kristallislerenlassen einer genügenden Menge von Magnesiumsulfat aus der Lösung- und durch Kalzinieren auf dem Herdre eines Ofens und genügendes Dureharbeiten mit Kohle wiedergewonnen. Die sich abspielende Umsetzung wird durch die folgende Gleichung wiedergegeben: ziumsulfat ungelöst zurückzulassen. Die erhaltene Lösung ist praktisch eine reine Lösung. von Nickelsulfat, und das Salz kann durch Kristallisierenlassen oder Abdampfen erhalten werden. Das Salz kann dann. auf etwa 75o bis 85o° C erhitzt werden, um reines Nickeloxyd zu gewinnen.
• Es istversucht worden, verdünnte Schwefelsäure zur Behandlung des. Erzes zu benutzen, und es ist festgestellt worden, daß die exothermische Reaktion mit einer Säure verläuft, die ein spezifisches Gewicht bis. 1,6 herab besitzt, das heißt mit einer Säure, die bis zu etwa 68 Gewichtsprozenten Schwefelsäure oder aber gleiche Volumina von Wasser und Säure besitzt. In. diesem Falle ist die Erhitzung viel langsamer, und die Mischung wird zu einem dünneren Brei, der in ein' Gefäß eingebracht und am Boden leicht erhitzt werden kann, um .die Reaktion in Gang zu setzen. Die Reaktion geht dann schrittweise nach oben durch die Masse hindurch, unter großer Entwicklung von Dampf. Die höchste in diesem Falle beobachtete Temperatur war ri5° C, und diese ist noch genügend, um alle abgeschiedene gallertartige Kieselsäure zu dehydratisieren und einen trockenen Kuchen zurückzulassen.
• Die Reaktion kann so, falls gewünscht, gemäßigt werden. Es ist nicht erwünscht, den Brei zu dünn zu gestalten, das heißt zuviel Wasser darin zu haben, weil dann ein Anheizen nötig sein würde. Auf der andern Seite verläuft die Reaktion, wenn die Säure zu stark ist, zu schnell und: heftig, -als d@aß eine gute Durchmischung erreicht werden könnte. Es ist daher wünschenswert, eine Säure zu benutzen, die ein spezifisches Gewicht zwischen den beiden oben angegebenen Werten besitzt, und es hat sich eine Stärke von 75 bis 8o Prozent H2 S04 als besonders zweckmäßig erwiesen: Mg S04 + C --- Mg 0 + S02 -f- C0. Es wird; vorgezogen, die Nickelmagnesiumlösungen mit Magnesia zu behandeln, um das Nickel zu fällten, aber andere Verfahren können gleichfalls benutzt werden. So kann das Nickel beispielsweise aus der Lösung nach der Reinigung durch die Einführung des Eisens durch Zusatz von Kalkmilch oder Kalkbrei gefällt werden. Das Nickel wird in Form von Hydrat zusammen mit Kalziumsulfat niedergeschlagen, und der Niederschlag wird mit starker * Schwefelsäure behandelt, um das Nickelhydrat zu lösen und das Kal-

Claims (1)

1. PATENT-ANsPRÜcHE: 1. Verfahren zur Gewinnung von. Nickel aus Kieselerzen, die andere Metalle enthalten, wie z. B. Garn.ieriterzen, mit Schwefelsäure, dadurch gekennzeichnet, daß,die angewendete Säuremenge geringer ist, als erforderlich sein würde, um die Gesamtmenge des Nickels zu lösen.. a. Ausführungsweise des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Erz in frisch zerkleinertem, nicht verwittertem Zustande angewendet wird.