FI76594B - Extraktionsmedel foer extraktionsseparation av nickel och kobolt och detta utnyttjande process. - Google Patents

Description

76594

UUTTOAINE NIKKELIN JA KOBOLTIN UUTTOEROTUKSEEN JA SITÄ KÄYTTÄVÄ PROSESSI

Tämä keksintö kohdistuu uuttoaineeseen käytettäväksi nikkelin ja koboltin uuttoerotuksessa ja sitä käyttävään uuttoero-tusprosessiin.

Uuttoaineina uutossa koboltin erottamiseksi nikkelistä nikkeliä ja kobolttia sisältävästä vesipitoisesta liuoksesta on tunnettua käyttää alkyylifosfonihappomonoalkyyliestereitä, joilla on seuraava kaava 0

II

Ri- P- OR2

OH

(jossa R-| ja R2 ovat alkyy li ryhmiä, joissa on 8 - 10 hiili-at omi a).

Tähän asti käytettyjä tyypillisiä esimerkkejä ovat 2-etyy-li-1-heksyylifosfonihappo-mono-2-etyyli-1-heksyyliesteri (R1 ja R2 = Cg), 3,5»5-trimetyyli-3-heksyyli-fosfonihappo-mono-3>5,5-trimetyyli-3-heksyyli-esteri (R1 ja R2 = Cg) ja iso-dekyylifosfonihappomonoisodekyyliesteri (R-| ja R2 = C ) o). Esimerkiksi viitataan US-patenttiin no 4 196 076. Nikkelin ja koboltin uuttoerotuksessa, kobolttia ja nikkeliä sisältävä vesipitoinen liuos saatetaan kosketuksiin sellaisen uuttavan liuottimen kanssa, jossa on edellä mainittua uuttoainet-ta laimmennettuna laimentimellä, jolloin koboltti siirtyy ve-sifaasista orgaaniseen faasiin. Sen jälkeen kobolttia sisältävä orgaaninen faasi erotetaan nikkeliä sisältävästä vesi-faasista.

Kuitenkin, käytettäessä sellaisia tavanomaisia uuttoaineita on kohdattu vakavia haittoja. Esimerkiksi, kun käytetään 2-etyyliheksyylifosfanihappo-mono-2-etyyliheksyyliesteriä orgaanisessa liuottimessa, jossa on 20 prosenttia uuttoainet- 2 76594 ta ja 80 prosenttia Dispersol-liuotinta, pH:n ollessa 6 koboltin uuttamiseksi nikkeli-kobolttiliuoksesta, niin kobolttia uuttuu orgaaniseen liuottimeen aina määrään 15 g/1 asti. Saadulla liuoksella, jolla on maksimaalinen kobolttisisältö, kinemaattinen viskositettti on niin korkea kuin 550 cst, mikä tekee joustavan prosessitoiminaan mahdottomaksi teollisessa mittakaavassa. Esimerkiksi syöttöpumput eivät toimi tyydyttävästi nesteillä, joiden kinemaattinen viskositeetti on ylittää arvon 150 cst. Sellainen korkeaviskoosinen neste, joka aiheuttaa riittämättömän sekoituksen ja faasierotuksen, tekee operoinnin vaikeaksi.

Tästä syystä olemassaolevien uuttoaineiden yleinen haittapuoli on, että kobolttia ei voida uuttaa niiden sallittuun uut-tokapasiteettiin saakka. Koska suhde täytyy pitää pienenä suhteessa uutettavaan kobolttimäärään, niin uuttoainetta täytyy käyttää runsaasti.

On myös ollut tarvetta uuttoaineista, joiden uuttoerotusteki-jä olisi suurempi kuin tähän asti tunnettujen.

Esillä oleva keksintö kohdistuu uuttoaineeseen, joka voittaa edellä esitetyt ongelmat. Keksinnön avulla saadaan nikkelin ja koboltin uuttoerotukseen sopivan uuttoaine, joka koostuu alkyyli-fosfonihappo-monoalkyyliesteristä jota voidaan kuvata seuraavalla kaavalla: 0 R1 - p- or2

OH

(jossa Ri ja R2 ovat alkyyliryhmiä, R1 :ssa on 4 hiiliatomia ja Rpissa on 8 hiiliatomia).

Edelleen tämän keksinnön avulla saadaan aikaan nikkelin ja koboltin uuttoerotusprosessi, jossa nikkeliä ja kobolttia si- 3 76594 sältävä vesipitoinen liuos saatetaan kosketuksiin orgaanisen liuottimen kanssa koboltin siirtämiseksi orgaaniseen liuotti-meen liuottimen sisältäessä uuttoaineena alkyylifosfonihappo-monoalkyyliesteriä, esitettynä seuraavalla yleiskaavalla: 0 « R ί- P-OR2

OH

(jossa Ri ja R2 ovat alkyyliryhmiä, R1 ollessa 4-hiiliatomi-nen ja R2 8-hiiliatominen.) ja jossa erotusprosessissa muodostuneen orgaaninen liuotinfaasi ja vesifaasi erotetaan toisistaan.

Tämä keksintö perustuu siihen havaintoon, että alkyylifosfo-nihappomonoalkyyliesterin suorituskyky uuttoaineena nikkelin ja koboltin uuttoerotuksessa paranee merkittävästi erityisesti kun valitaan R-| :ksi alkyyli ryhmä, jossa on 4 hiiliatomia ja R2:ksi alkyyliryhmä, jossa on 8 hiiliatomia, sen sijaan, että aikaisemmin on alkyyli ryhmissä R·) ja R2 vastaavasti ollut 8-10 hiiliatomia alkyyli-fosfonihappo-monoalkyyliesterin alkyyliryhmissä R^ ja R2.

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisemmin.

Neste, johon tämän keksinnön mukaista uuttoainetta voidaan käyttää, on nikkelin ja koboltin seosliuos. Seosliuos on saatu liuottamalla hapon avulla nikkeliä ja kobolttia sisältävää seossulfidia, superlejeerinkien ja sellaisten paloja, Ni-Co.-sisältävää jätekatalyyttiä tai kuonaa ja vastaavaa.

Riittävän pintakosketusalan takaamiseksi uuttoaine on laimennettu laimentimella tavallisesti suhdealueella 1:10 - 10:1. Käytettävä laimennin on kerosiinia, Dispersolia tai vastaavaa.

4 76594

Uutettava koboltin ja nikkelin seosliuos saatetaan kosketukseen orgaanisen liuottimen kanssa, joka on valmistettu laimentamalla uuttoaine suhteessa 1:10 - 10:1. pH, jossa koske-tusoperaatio tapahtuu vaihtelee 3:sta 8:aan, edullisesti 4:stä 7:ään. Kosketusnesteen lämpötila on huoneen lämpötilasta noin 70°C:een.

Tämän keksinnön operaatiossa kosketus orgaanisen liuotinfaa-sin ja vesifaasin välillä tehdään tietyn ajan käyttäen mitä tahansa kosketuslaitetta, jota tavallisesti käytetään neste-nesteuutossa aikaansaamaan molempien faasien hyvä sekoitus ja sitten orgaaninen liuotinfaasi ja vesifaasi jälleen erotetaan antamalla niiden seistä tai sentrifugoimalla.

Käyttökelpoiset uuttoaineet sisältävät esimerkiksi (1) n-butyyli-fosfonihappo-mono-n-oktyyliesteriä, (2) n-butyyli-fosfonihappo-mono-2-etyyliheksyyliesteriä ja (3) isobutyyli-fosfonihappo-mono-2-etyyliheksyyliesteriä.

Keksinnön mukaisen uuttoaineen käytöllä saadaan seuraavia etuja: (1) Vaikka kobolttia on orgaanisessa liottimessa suuria määriä, nesteen kinemaattisen viskositeetin kasvu on riittävän alhainen turvaamaan joustavan toiminnan.

(2) Ni-Co uuttoerotustekijä on niin korkea, että voidaan helposti saada erittäin puhdasta metallista nikkeliä ja kobolttia.

(3) Poikkeuksellisen vähäisellä liukoisuudella veteen, uuttoainetta häviää vähän käytön aikana.

Edullisia esimerkkejä keksinnön käytännön toteutukseen ja vertailuesimerkkejä 5 76594

Esimerkki 1

Nikkeli ja koboltti erotettiin uuttamalla molempia sisältävästä vesiliuoksesta käyttämällä n-butyylifosfonihappomono-n-oktyyliesteriä uuttoaineena.

Orgaaninen liuotin, joka oli valmistettu sekoittamalla 16 prosenttia uuttoainetta 84 prosentin kanssa laimenninta, pidettiin kosketuksessa vesiliuoksen kanssa 60°C:ssa 5 minuuttia. Laimennin oli Dispersol.

Vesiliuos oli rikkihappoliuos, jossa oli 32,2 g nikkeliä ja 15,2 g kobolttia litrassa ja sen pH säädettiin 6:een kosketuksen aikana. pH-puskurlaineena käytetyn (NH^^SO^n väkevyys vesiliuoksessa oli 30 g/l. Orgaanisen liuotinfaasin ja vesifaasin suhde (0/V) asetettiin 1 reen.

Tulokset osoittivat erittäin korkeaa Ni-Co uuttoerotusteki-jää β , nimittäin 27,140 ja hyvin alhaista kinemaattista viskositeettia, nimittäin 14,6 cSt saavutettuna (60°C:ssa) siitä huolimatta, että orgaanisen liuottimen pH 6 oli ja sen Co-konsentraatio oli niinkin korkea kuin 15,2 g/l.

Uuttoerotustekijä laskettiin seuraavalla kaavalla.

β_ Co-konsentr. (g/l) org.f. Λ Ni-konsentr. (g/l) org.f. Co-konsentr. (g/l) vesif. ’ Ni-konsentr. (g/l) vesif.

Esimerkki 2.

Uuttoerotus suoritettiin samoissa olosuhteissa kuin edellä on kuvattu, paitsi että käytettiin n-butyylifosfonihappomono-2-etyyliheksyyliesteriä uuttoaineena. Ni-Co uuttoerotusteki-jä p oli niin korkea kuin 10,250.

6 76594

Huolimatta Co-konsentraatiosta 15,2 g/l orgaanisessa liuotti-messa ja pH arvosta 6, kinemaattinen viskositeetti oli erittäin alhainen, nimittäin 3,7 cSt (60°C).

Esimerkki 3

Kokeet toistettiin käyttäen esimerkin 2 orgaanista faasia huolehtien, että nikkelin ja koboltin konsentraatiot vesifaa-sissa ennen uuttoa olivat 29,8 g/l ja 17,1 g/l, vastaavasti.

Tulokset olivat seuraavat:

Kons. vesi- Kons. orgaanisessa Kinemaat-

Tasa- faasissa faasissa tinen paino Uuton jälkeen Uuton jälkeen viskosi- (g/1)__(fi/1) teetti _ Ni Co Ni Co _ (cSt) (1) 6,0 29,6 0,406 0,101 16,5 11,910 (2) 6,3 30,0 0,233 0,271 16,9 8,030 3,6

Vertailues imerkki

Valmistettiin orgaaninen liuotin, joka uuttoaineena sisälsi 2-etyyliheksyylif osfonihappomono-2-etyylih eksyy li ester ia samana molaarisena konsentraationa kuin esimerkissä ja uutto-erotus suoritettiin samoissa olosuhteissa kuin esimerkissä.

Uuttoerotustekijä oli alhainen nimittäin 3,456. Täten, verrattuna esilläolevaan keksintöön, menetelmällä tuskin saadaan hyvin puhdasta nikkeliä tai kobolttia.

Kinemaattisten viskositeettien vertailua varten uutto suoritettiin siten, että orgaaninen liuotin, jossa oli yllä mainittua uuttoainetta, saavutti Co-konsentraati on 15,2 g/l. Kinemaattinen viskositeetti oli paljon korkeampi kuin keksinnön mukaisessa suorituksessa nimittäin 394 cSt (60°C). Koska 7 76594 viskositeetti ylitti 150 cSt:n (60°C) käytettävyysrajan, joustava toiminta oli mahdotonta.

Teollinen sovellettavuus Tällä keksinnöllä voidaan erottaa Co ja Ni erittäin puhtaana yksinkertaisella ja tavanomaisella uuttoerotusprosessilla Ni-Co sisältävistä lejeerinkipaloista, jätekatalyyteistä jne. Liuotinuuttoprosessissa tällä keksinnöllä saavutetaan menestyksekkäästi sen joustavampi operoitavuus ja pienempi uuttoaineen kulutus. Tämä keksintö on edullinen katsottuna materiaalin uudelleen käytön kannalta.

Claims (2)

8 76594

1. Uuttoaine nikkelin ja koboltin uuttoerotukseen, joka koostuu alkyylifosfonihappomonoalkyyliesteristä, jota esittää seuraava yleiskaava 0 II Rl— P - 0R2 OH (jossa Ri ja R2 ovat alkyyliryhmiä); tunnettu siitä, että Ri:seä on 4 hiiliatomia ja R2:ssa on 8 hiiliatomia.

2. Nikkelin ja koboltin uuttoerotusmenetelmä, jossa nikkeliä ja kobolttia sisältävä liuos saatetaan kosketuksiin sellaisen orgaanisen liuottimen kanssa, jossa uuttoaineena on käytetty alkyylifos£onihappomonoalkyyliesteriä, jota esittää seuraava yleiskaava 0 II Rl— P — OR2 OH (jossa Ri ja R2 ovat alkyyliryhmiä), koboltin siirtämiseksi orgaaniseen liuottimeen ja muodostuneen orgaanisen liuotinfaasin ja vesifaasin erottamiseksi toisistaan, tunnettu siitä, että Ri:ssä on 4 hiili-atomia ja R2:ssa on 8 hiiliatomia.