DE830112C

DE830112C - Verfahren Kobalt aus nickelhaltigen Kobaltlegierungen oder anderen metallischen Stoffen

Info

Publication number: DE830112C
Application number: DES1229A
Authority: DE
Original assignee: Societe Generale Metallurgique de Hoboken SA
Current assignee: Societe Generale Metallurgique de Hoboken SA
Priority date: 1949-01-07
Filing date: 1950-01-06
Publication date: 1952-01-31
Also published as: BE493059A; FR1004097A; US2651562A; GB655149A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abtrennen des Nickels vom Kobalt aus 'nickelhaltigen Kobaltlegierungen oder anderen metallischen Stoffen.

Die erwähnten Legierungen oder sonstigen metallischen Stoffe können noch andere Metalle enthalten, wie Eisen, Zink, Mangan, Kupfer, Blei.

Ziel und Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine möglichst vollständige Trennung des Nickels von dem im Rohstoff enthaltenen Kobalt zu erreichen.

Es ist früher bei einem Verfahren zur Trennung des Kupfers von anderen Metallen, die unedler als Kupfer sind, z. B. Zink, Zinn, Nickel oder Kobalt,

welche in den Legierungen oder sonstigen metallischen Stoffen enthalten sind, vorgeschlagen worden, das Kupfer in Form von unlöslichem Kupfersulfid zu binden, und zwar durch Behandlung mit einer· Säure in Gegenwart elementaren Schwefels, wobei das oder die unedleren Metalle in Lösung gehen.

Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rohstoff, welcher Kobalt und Nickel enthält, mit einer verdünnten Säure, z. B. Schwefel- oder Salzsäure, behandelt wird, und zwar unter gesondertem Hinzufügen eines der Elemente Schwefel, Arsen, Selen, Antimon und Tellur, wobei das Nickel in Form einer unlöslichen Verbindung eines der erwähnten Elemente ge-

hunden wird, während das Kobalt in Lösung geht.

Zur Durchführung des Verfahrens kann die Gegenwart metallischen Eisens von Vorteil sein; auch die Gegenwart anderer Metalle kann von Nutzen sein.

Um Kobaltlösungen zu erhalten, die sehr arm an Nickel sind, kann es von Vorteil sein, das selektive Inlösungbringen des Kobalts in aufeinanderfolgenden Phasen zu bewirken, d. h. durch aufeinanderfolgende partielle Behandlungen mit der Säure und dem erwähnten Element oder einer Verbindung desselben sowie eine nach jeder solchen partiellen Behandlung erfolgende Abtrennung einer von Nickel »5 gänzlich oder fast gänzlich freien Lösung durch Filtrieren, Dekantieren oder auf sonstige Weise.

Vorzugsweise wird Schwefel als eines der obenerwähnten Elemente gewählt.

Die für das Auflösen des Rohstoffes verwendete Säure ist in erster Linie die Schwefelsäure oder die Salzsäure.

Außer Schwefel können auch andere Metalloide, wie Selen, Arsen, Tellur oder Antimon, verwendet werden. Es kann von Vorteil sein, das Metalloid in der Form eines feinen Pulvers zu verwenden. So kann man z. B. Schwefel in der Form von Schwefelblumen verwenden.

Es kann gleichfalls von Vorteil sein, den Rohstoff in fein verteilter Form zu verwenden. Wie diese Form aber auch sein möge, sollte vorzugsweise sichergestellt werden, daß alle vorhandenen Stoffe sich innig miteinander berühren.

Der pH-Wert der Lösung ist während der Durchführung des Verfahrens unter 7 zu halten, vorzugsweise zwischen 1,5 und 5,5. Am Ende des Auflösungsprozesses kann man den p_H-Wert auf 3 oder mehr ansteigen lassen.

Die verwendete MetaHoidmenge kann in weiten Grenzen schwanken, je nach dem Gehalt an Nickel und anderer Metalle, die mit dem Metalloid eine Verbindung eingehen können und in der Legierung oder dem sonstigen metallischen Stoff enthalten sind.

Das Metalloid, z. B. der Schwefel, kann voll-♦5 ständig zu Beginn des Verfahrens zugesetzt werden oder gänzlich nach partieller Auflösung oder allmählich während des ganzen Verfahrens oder während eines Teiles desselben. Wenn das Verfahren in mehreren aufeinanderfolgenden Phasen durchgeführt wird, kann die Zugabe des Metalloids in beliebiger Weise während jeder partiellen Behandlung erfolgen.

Wird das Metalloid in Form eines feinen Pulvers

zugesetzt, so kann man ein Netzmittel zusetzen, um die Dispersion des Metalloids zu erleichtern.

Man könnte z.B. etwa 0,1% einer Afkyl-Sulfon-Verbindung verwenden.

Anstatt eines Metalloids in elementarem Zustande kann man auch die Verbindung eines i Metalloids verwenden, die während der Reaktion J eine unlösliche metalloidische Verbindung von Nickel ergibt. Man könnte z.B. SO₂ in gasförmigem Zustande verwenden, das in die Lösung eingeblasen wird, oder ein Sulfit oder Hyposulfit. Auch kann das zur Durchführung der Reaktion notwendige Metalloid in elementarem Zustande oder in Form einer Verbindung desselben bereits in dem verwendeten Rohstoff enthalten sein.

Ebenso ist es möglich, eine saure Lösung, die Kobalt und Nickel und gegebenenfalls Eisen und/ oder andere Metalle enthält, zur Behandlung einer nickelhaltigen Kobaltlegierung oder eines anderen metallischen Stoffes zu verwenden derart, daß gleichzeitig das Nickel, welches neben Kobalt in der Lösung enthalten ist und das Nickel, welches neben Kobalt in der Legierung oder dem sonstigen metallischen Stoff enthalten ist, abgeschieden wird. In diesem Falle erfolgt die Abscheidung des Nickels aus der Lösung zuerst, während die metallische Substanz nur teilweise gelöst, wird. Um Kobaltlösungen zu erhalten, die sehr arm an Nickel sind, kann es von Vorteil sein, die erwähnte Lösung abzutrennen (durch Filtrieren, Dekantieren o. dgl.) und das Extrahieren des Kobalts aus dem metallischen Stoff mit Hilfe frischer Säure und einer erneuten Zugabe von Schwefel oder eines anderen Metalloids fortzusetzen. Diese letztere Extraktion des Kobalts kann in aufeinanderfolgenden Phasen erfolgen.

Dank der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Lösung zu erhalten, deren Xickel-Kobalt-Verhältnis = 0,05 : 100 oder sogar noch geringer ist.

Die Ausbeute an Kobalt in Form einer Lösung, die gänzlich oder fast ganz frei von Nickel ist, hängt u. a. von der Löslichkeit der Legierung oder sonstigen metallischen Substanz ab; sie kann 90 bis 95% überschreiten.

Das in dem Nickelniederschlag enthaltene Kobalt kann nach jedem beliebigen bekannten Verfahren abgeschieden werden, z. B. durch Chlor oder Hypochlorit nach Auflösung- des nickelhaltigen Niederschlages.

Beispiel 1

400 g einer Legierung, enthaltend

41,60% Co 1 ,_T. _r. _D

0,360/0 Ni } ^{Nl : Co} = °'^{8 : lo}°'

36,50% Fe,

12,80% Cu,

mit der folgenden Körnung:

15% Rückstand auf einem Sieb mit 0,15 mm lichter Maschenweite,

50% Rückstand auf einem Sieb mit 0,074 mm lichter Maschenweite,

35% durch das Sieb mit 0,074mm 'lichter Maschenweite hindurchgehend, werden in 2,5 1 Wasser bei 95° C mit 20 g Schwefelblumen von der ungefähren Feinheit von 0,055 ^mm Korngröße unter Beifügen von 2,5 cm³ eines Netzmittels stark gerührt.

437»5 S H₂SO₄ wurden unter Erhaltung eines p_H-Wertes von 1,3 bis 1,5 allmählich hinzugefügt.

Die Dauer des Vorganges erstreckt sich auf 4V2 Stunden. Das Reaktionsprodukt wurde filtriert und gewaschen. Man erhielt 2,6 1 einer Lösung mit einem Gehalt von 50.9 g Co, 49,2 g Fe und 0,07 g Ni im Liter.

= o.s:ioo,

Man erhielt damit eine Ausbeute von 80% des Kobalts der ursprünglichen Legierung mit einem Ni-Co-Verhältnis von 0,14 : 100.

Bei spiel 2

200 g der gleichen Legierung wie in Beispiel 1 wurden in 2 1 einer Lösung mit
41,60 gCo/1 I ._T.
0,21 g Ni/1 I
36,00 g Fe/1
eingebracht.

10 g Schwefelblunien von der Feinheit von 0,055 ^mrn Korngröße wurden gleichzeitig mit 1 cm³ eines Netzmittels hinzugegeben.

Die Mischung wurde auf die Dauer von 2 Stunden und 40 Minuten bei 90⁰ C stark gerührt. 175 g H₂SO₄ wurden allmählich unter Erhaltung eines PH-Wertes zwischen 1,3 und 1,7 hinzugegeben. Nach Zugabe der ganzen Säure ließ man die Mischung während 1 Stunde bei der gleichen Temperatur digerieren, wobei sich der p_H-Wert auf 4,1 hob. Die Mischung wurde filtriert und gewaschen.

Man erhielt 2,5 1 einer Lösung mit den folgenden Gehalten: 58,10 gCo/1, 0,05 gNi/1, 48,10 g Fe/1.

Die Ausbeute an Kobalt aus der ursprünglichen Legierung und der anfänglichen Lösung belief sich somit auf 85% mit einem Ni-Co-Verhältnis von 0,08 : 100.

Beispiel 3

200 g einer Legierung wie in Beispiel 1 wurden in 2 1 einer Lösung wie jene des Beispiels 2 eingebracht und dort bei 95⁰ C mit 16 g Schwefelblumen von der Feinheit von 0,055 mm Korngröße und 2 cm³ eines X'etzmittels behandelt. 24 g H₂SO₄ wurden hinzugefügt und die Lösung bei der gleichen Temperatur auf die Dauer von 1 Stunde gerührt. Der p_M-Wert stieg auf 3,4 an und das Gemisch wurde nitriert und gewaschen. Man erhielt auf diese Weise eine erste Lösung mit einem Gehalt an 53,7 °/o des Gesamtkobalts aus der Legierung und der ursprünglichen Lösung mit einem Ni-Co-Verhältnis von 0,05 : 100.

Der Rückstand wurde mit 1 1 Wasser und 170 g H₂ S O₄ behandelt, die in 2 Stunden nach und nach unter Erhaltung eines p_H-Wertes von 1,5 bis 2,0 hinzugefügt wurdet]. Dann wurden 4 g Schwefelblumen mit ι cm³ eines Netzmittels hinzugefügt. Das Rühren wurde auf die Dauer 1 Stunde fortgesetzt. Der p_H-Wert stieg auf 3,3 an, und das Gemisch wurde filtriert und. gewaschen. Man erhielt auf diese Weise eine zweite Lösung mit einem Gehalt von 3 i,8 °/<> des Gesamtkobalts aus der Legierung und der ursprünglichen Lösung und einem .Vi-Co-Verhältnis von 0,02 : 100.

Der Rückstand wurde mit 1 1 Wasser und mit 30 g H₃SO₄ behandelt, die während 1 Stunde nach und nach unter Erhaltung eines p_H-Wertes von etwa 1,5 hinzugefügt wurden, ig Schwefelblumen nebst 0.5 cm³ eines Netzmittels wurden hinzugegeben. Das Rühren wurde auf die Dauer 1 Stunde fortgesetzt. Während dieser ganzen Arbeitsphase blieb der p_H-Wert auf 1,5. Auf diese Weise ί erhielt man eine dritte Lösung mit einem Gehalt von 6°/o des Gesamtkobalts aus der Legierung und der ursprünglichen Lösung und mit einem Ni-Co-

! Gehalt von 0,53 : 100.

j Der endgültige Rückstand enthielt 8,5% des Ge-

j samtkobalts der Legierung und der ursprünglichen Lösung mit einem Ni-Co-Verhältnis von 8,38 :100.

! Wenn die ersten beiden Lösungen zusammengemischt wurden, enthielten sie 85,5% des Gesamtkobalts der Legierung und der ursprünglichen Lösung mit einem Ni-Co-Verhältnis von 0,04 : 100. Die drei miteinander gemischten Lösungen ent-

j hielten 91,5% des Gesamtkobalts der Legierung und der ursprünglichen Lösung mit einem Ni-Co-^ Verhältnis von 0,07 : 100.

Beispiel 4

a) 400g einer Legierung, enthaltend:

46,63»/0 Co 1 Ni-Co-C₂-T₀₀
2,43«/0 Ni f ^{iNl L}°~ ⁵'² · ^IOO>
31,65 »/0 Fe,
12,17% Cu,

mit der folgenden Körnung:

10% Rückstand auf einem Sieb mit 0,15 mm lichter Maschenweite,

51% Rückstand auf einem Sieb mit 0,074 mm lichter Maschenweite,

39% durch das Sieb mit 0,074 mm lichter Maschenweite hindurchgehend,
wurden mit 1,5 1 Wasser bei 85⁰ C auf die Dauer von 5 Stunden stark durchgerührt. 505 g H₂SO₄ wurden unter Erhaltung eines p_H-Wertes von etwa 0,8 bis ι nach und nach hinzugefügt, um eine heftige Reaktion zu vermeiden. Am Ende des Prozesses läßt man den p_H-Wert auf 1,2 ansteigen.

b) Durch Filtrieren und Waschen scheidet man einen unlöslichen Rückstand ab. Dieser Rückstand wiegt 134 g und enthält 21,0% Co (entsprechend 15% des Kobaltgehalts der Legierung), 1,5% Ni, 11,3% Fe, 37,5 »/0 Cu.

Die mit dem Waschwasser auf 2 1 zurückgeführte Lösung (Lösung I) enthält:

64,0 g/l Co 1 „. ,-2,₃g/lNi ) N.:Co = ₄:ioo,

42,5 g/l Fe.

c) Diese Lösung I wird bei 95 bis 100⁰C auf

die Dauer 1 Stunde gerührt unter Hinzufügen von 400 g der ursprünglichen Legierung, 40 g Schwefelblumen von ungefähr 270 Maschen A. S. T. M. Feinheit und 2,5 cm³ eines Netzmittels. Der p_H-Wert stieg auf 3,9.

Alsdann werden 10 g H₂SO₄ hinzugefügt mit 20g Schwefelblumen und 2 g eines Netzmittels; der pn-Wert sinkt auf 1,5. Das Rühren wird auf die Dauer 1 Stunde fortgesetzt und der pn-Wert steigt auf 4,5.

d) Nach Filtrieren und Waschen erhielt man iao eine Lösung (Lösung II) mit einem Ni-Co-Verhältnis von 0.08 : 100. Der Rückstand dieser Filtration (Rückstand I) wurde wie unter a) mit Schwefelsäure bei 85⁰ C behandelt.

e) Durch Filtrieren erhielt man einen neuen Rückstand (Rückstand II) und eine neue Lösung

(Lösung ΠΙ). Die Lösung III enthielt je Liter 63.9 g Co, 2,3 g Ni, 42,3 g Fe.

Diese Lösung III war praktisch identisch mit der Lösung I, und ihr Nickel wurde wie im Falle der Lösung I entfernt.

Der Rückstand II, enthielt 15% Co (entsprechend 21% des in der unter c) verwendeten Legierung enthaltenen Kobalts) und 2,2% Ni.

Nach Auflösung dieses Rückstandes wurde das darin enthaltene Kobalt mit Hilfe von Hypochlorit extrahiert.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abtrennen des Nickels vom Kobalt aus nickelhaltigen Kobaltlegierungen oder anderen metallischen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kobalt und Nickel enthaltende Rohstoff mit einer verdünnten Säure, wie Schwefel oder Salzsäure, behandelt wird unter gesondertem Hinzufügen eines der Elemente Schwefel, Arsen, Selen, Antimon, Tellur, wobei das Nickel in Form einer unlöslichen Verbindung eines der erwähnten Elemente gebunden wird, während das Kobalt in Lösung geht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung des Kobalt und Nickel enthaltenden metallischen Rohstoffs in Gegenwart einer Lösung erfolgt, welche Kobalt und Nickel enthält, wobei das Nickel dieser Lösung gleichzeitig mit dem Nickel des Rohstoffs ausgefällt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung nach Ausfällen des Nickels von den festen Bestandteilen abgetrennt wird und die selektive Auflösung des im Rohstoff enthaltenden Kobalts fortgesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, datl eine selektive Auflösung des Kobalts in mehreren aufeinanderfolgenden Phasen vorgenommen wird und nach jeder partiellen Behandlung eine Lösung abgetrennt wird, die gänzlich oder fast ganz frei von Nickel ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in Gegenwart von metallischem Eisen und/oder im Rohstoff enthaltenen Eisen durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzstoffe Schwefel, Arsen, Selen, Antimon und Tellur in Form ihrer Verbindungen verwendet werden.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzstoffe im Zustande eines feinen Pulvers verwendet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der p_H-Wert der Lösung zwischen 1,5 und 5,5 gehalten wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man den p_H-Wert einmal oder mehrere Male am Ende und/oder während der Behandlung bis auf 3 oder mehr ansteigen läßt.