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Verfahren zur Aufarbeitung von Kobaltschlämmen Gegenstand der Erfindung
ist ein Verfahren, welches die wirtschaftliche Aufarbeitung eines zink-, küpfer-,
nckel- und manganhaltigen Kobaltschlammes bezweckt.
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Die Aufarbeitung von Kobaltschlämmen erfolgte bisher in der Weise,
daß nach der Lösung des Zinks, Kobalts und Mangans das Zink vom Kobalt nach bekannten
Methoden, z. B. durch fraktionierte.Fällung des Zinks aus schwach saurer Lösung
mittels Sulfidverbindungen oder durch gemeinsame Fällung des Zinks und Kobalts als
Sulfide und Wiederauflösung des Zinksulfids in Säure, getrennt wurde: Das gelöste
oder gefällte Kobalt wurde dann in irgendeiner Form gewonnen. Diesem Verfahren haften
verschiedene Mängel an, denn erstens ist die Trennung des Zinks vom Kobalt aus der
Lösung nicht einfach, -und zweitens erfordert die. Gewinnung von Kobalt in Gegenwart
von Zink aus der Lösung nicht unerhebliche Kosten. Das vorliegende. Verfahren vermeidet
nun diese Nachteile, indem das Zink vor der Auflösung des -Kobalts und Mangans aus
dem Kobaltschlamm entfernt wird.
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Es würde gefunden, daß man das Zink und Nickel und gleichzeitig Kupfer
und andere Schwermetalle aus dem Kobaltschlamm vor dem Aufschluß; d. h. vor dem
Auflösen des Kobalts, mit einer äquivalenten Menge Eisenchlorid; Eisenoxydsulfat,
Kupferchlorid oder mit einem sonstigen Eisenoxyd- bzw. Kupferoxydsalz, welches zweckmäßig
in. Wasser gelöst ist, entfernen kann, ohne daß größere Mengen Kobalt .mit in Lösung
gehen. Es ist in der analytischen und technischen Chemie wohl bekanntgeworden, daß
man durch Zinkoxyd Eisenoxydsalze bzw. Kupferoxydsalze fällen konnte, jedoch war
es bisher unbekannt, daß man durch Behandlung des Kobaltschlammes mit einer äquivalenten
Menge Eisenoxyd- oder Kupferoxydsalz eine Trennung des Zinks vom Kobalt und Mangan
und gleichzeitig auch eine Trennung des Nickels und Kupfers vom Kobalt und Mangan
vornehmen kann. Das Kobaltoxyd bzw. Kobalthydroxyd hat nämlich die Eigenschaft,
sich nicht oder nur langsam in löslichen Eisenoxyd- oder Kupferoxydsalzen zu lösen,
wogegen das Kobaltoxydul bzw. Kobaltoxydulhydrat sehr leicht gelöst wird. Ebensowenig
löst sich das Mangansuperoxyd- bzw. Manganoxydhydrat, während -las Manganoxydul
bzw. Manganhydroxydul sich wieder leicht löst. Die Umsetzungen erfolgen nach folgenden
Gleichungen: 2 Fe Cl" -f- 3 Zn 0 - 3 Zn C12 + Fe, 0., q. Fe C13 + 3 Nie 03 - 6 Ni
Cl, + 2 Fee 03 + 3 0, 2 Fe C13 + 3 CU O - 3 CU C12 + Fe, 03 , Cu Cl. + Zn 0 - Zn
Clz + Cu 0 , (2 Fe Cl3+3Co0 Fe.. 0, +3COCl,).
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Es ist selbstverständlich, daß in wäßriger Lösung in allen Fällen
die entsprechenden Hydrate entstehen. Ebenso selbstverständlich ist es, daß bei
Anwendung eines Kupfersalzes das Kupfer aus dem Kobaltschlamm nicht gelöst wird.
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Normalerweise ist die Reihenfolge der Löslichkeit von Metalloxyden
folgende: Mg-Mnu-NiII=Cou-Cd-Zn-AI-CufI-FeIIj, wobei
die römischen
Zahlen -die Wertigkeit der betreffenden; Metalle angeben. Da nun das Mangan, Kobalt
und Nickel im Kobaltschlamm aber als höchste Sauerstoffverbindungen vorliegen, ist
die Reihenfolge der Löslichkeit eine wesentlich andere geworden. Sie ist jetzt wie
folgt: fVlg-Cd-Zn-CuIT-NiIII-FeIII; CouI-RInuI-Mnlv. Hieraus kann man sehr leicht
ersehen, daß CoTIT-Mnul und MnIv sich gegenüber Eisenchlorid neutral verhalten,
während die Metalloxyde vor dem FeTII von Eisenchlorid unter entsprechender Abscheidung
von Eisenoxyd bzw. Eisenöxydhydrat gelöst werden. Hieraus folgt auch weiter, daß
z. B. das Zinkoxyd bzw. Zinkhydroxyd aus dem Kobaltschlamm von Kupferchlorid oder
Aluminiumchlorid gelöst wird, natürlich unter Bildung der entsprechenden Oxyde bzw.
Hydrate. Die einzelnen Metalloxyde sind also der Reihenfolge nach fraktioniert löslich.
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Der mit Eisenchlorid behandelte Kobaltschlamm enthält neben Gips und
Eisenhydroxyd fast noch das gesamte Kobalt und Mangan als Mangansuperoxyd bzw. Manganoxyd
und Kobaltoxyd bzw. deren Hydrate. Es ist in der Praxis nun schon seit langer Zeit
bekannt, daß man derartige oxydische Kobalt-und Manganverbindungen mit reduzierenden
Substanzen, wie Eisenchlorür bzw. Eisenoxydulsulfat, Oxalsäure, schweflige Säure,
Kupferchlorür aufschließen kann, wobei das gebildete und vom Mangan herrührende
Eisenchlorid mit einer Base, am zweckmäßigsten mit kohlensaurem Kalk, gefällt wird.
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Behandelt man aber z. B. einen Kobaltschlamm, der basisch ist, also
CaCOg oder ZnO oder eine sonstige Base enthält, der also mit Eisenchlorid noch nicht
vorbehandelt ist, z. B. mit Eisenchlorür, so löst sich zunächst vorwiegend das Kobalt
auf, welches dann teilweise einerseits mit dem Manganoxyd- bzw. Superoxydhydrat
und anderseits mit dem ungelösten Kobaltoxyd bzw. Kobaltoxydhydrat nach folgenden
Gleichungen in Reaktion tritt. 2 MnO, + 3 Co Cl" + 3 Zn 0 - CO3 04 + 3 Zn Cl. +
Mn2 03, 3 Mn 0z + 6 Co CL, + 6 Zn 0 - Mn3 04 + a Co3 04 + 6 Zn C1, , 3 NIn.203 +
3 CO Cl, + 3 Ca C03 - 2 Mn304 -f- Co30¢ + 3 CaCl., + 3C0:" 3 C02 03 -f- 3
CO C19, -i- 3 CaC03 - 3 C0304 -i- 3 CaC12 -i- 3 C02, -MnO, + 2 Mn C1.2+ 2
Zn 0 - Mn, 04 + 2 Zn Cl., MnO + Mn CIz, + Zn0 - Mn.,03 + Zn CL" , Mn2 03 + Mn C12
+. Ca C 03 - Mn. 04 -i- Ca C12 -G- C 02 , .
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2 MnO, -f- 2 CoCl, + 2 CaC03 - Mnz03 -r-- C023 + 2 CaCLz
+ 2 C02. Diese Reaktionen, die alle bisher unbekannt waren und die natürlich
auch zur Trennung der Metalle unter sich, z. B. von Mangan und Zink, Kobalt und
Zink, Kobalt vom Nickel, Mangan vom Nickel usw., dienen können, weisen in vier Fällen
die Bildung von Kobaltoxyduloxyd bzw. Kobaltoxyduloxydhydrat nach, dessen Bildung
natürlich in hohem Maße von _ der Konzentration und Wärme der Lösung abhängt.
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Da das Kobaltoxyduloxyd bzw. Hydrat sehr schlecht zur Auflösung gebracht
werden kann und nur in starker Säure löslich ist, ist mit der Bildung dieser Verbindung
der Nachteil verbunden, daß hieraus das Kobalt nur sehr unwirtschaftlich wiedergewonnen
werden kann. Durch die vorherige Behandlung des Kobaltschlammes mit Eisenchlorid
nach dem vorliegenden Verfahren wird nun dieser Nachteil vermieden, da durch diese
Behandlung dem Kobaltschlamm alle Basen entzogen werden, die zur Bildung von Kobaltoxyduloxydhydrat
Anlaß geben könnten. Die Auflösung des Kobalts und Mangans mit reduzierenden Substanzen
nach der Behandlung des Schlammes mit Eisenchlorid ist also im vorliegenden Falle
mit besonderen Vorteilen verbunden. Bei dem Aufschluß des Kobaltschlammes bzw. bei
der Auflösung des Kobalts und Mangans werden Laugen erhalten, die viel Kobalt und
Mangan gelöst enthalten und deren Trennung infolge der Abwesenheit von Zink, Nickel
üsw. keine Schwierigkeiten bereitet. Das Mangan wird in bekannter Weise durch fraktionierte
Fällung mit Chlorkalk vom Kobalt getrennt, wonach das Kobalt nach bekannten Methoden
gewonnen werden kann, oder das Kobalt wird mit Sulfidverbindungen durch Fällung
als Co S fraktioniert vom Mangan getrennt und in bekannter Weise auf die gewünschten
Kobaltverbindungen verarbeitet. Die Gewinnung von Kobalt aus diesen Lösungen ist
genügend bekannt, so daß sie keiner weiteren Erörterung bedarf. Ausführungsbeispiel
Der aus Zinkhydroxyd, Nickelhydroxyd, Kupferhydroxyd, Kobalthydroxyd, Manganhydroxyd,
Mangansuperoxy dhydrat, Eisenhydroxyd, Gips und anderen Metallverbindungen bestehende
Kobaltschlamm wird zunächst mit Wasser gut verrührt und alsdann zur Trennung des
Zinks, Nickels und Kupfers vorn Kobalt und Mangan mit Eisenchlorid vorteilhaft zunächst
in der Kälte und dann in
der Wärme behandelt und filtriert. Man
gibt 2o bis 5o % Eisenchlorid mehr zu, als theoretisch benötigt wird, da ein Teil
Eisenchlorid auch vom Kobalt und dem Kobaltschlamm anhaftenden Chlorkalk und Calciumcarbonat
verbraucht wird. Neben dem gesamten Zink, Kupfer und Nickel wird auch etwas Kobalt
gelöst, aus deren Lösung dann nach bekannten Verfahren die einzelnen Metalle zurückgewonnen,
werden können. Sind in dem Kobaltschlamm noch andere Schwermetalle, wie Blei, Wismut,
Cadmium, vorhanden, so werden diese von dem Eisenchlorid ebenfalls gelöst.
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Der nun filtrierte und von der anhaftenden Lauge befreite zink-, kupfer-
und nickelfreie kobalt- und manganhaltige Schlamm wird nach dem Anrühren mit Wasser
oder kobalthaltiger Lösung zur Lösung des Kobalts und Mangans in bekannter Weise
mit reduzierenden Substanzen, z. B. mit Eisenchlorür, behandelt, wonach dann aus
der filtrierten Lösung das Kobalt nach bekannten Methoden, z. B. durch fraktionierte
Fällung und Trennung des Mangans vom Kobalt mit Chlorkalk bzw. Hypochlorit, worauf
das Kobalt dann rein gefällt werden kann, oder durch fraktionierte Fällung und Trennung
des Kobalts vom Mangan mit Sulfidverbindungen, wobei das Kobaltsulfid auf die entsprechenden
Kobaltverbindungen aufgearbeitet werden kann, gewonnen wird.