FR2881438A1 - Production of nickel metal by performing contact reaction between nickel oxide and reducing gas in the co-presence of stoichiometrically very small amount of sodium-containing compound - Google Patents
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Abstract
Description
NICKEL METALLIQUE ET PROCEDE POUR SA PRODUCTIONMETAL NICKEL AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME
La présente invention concerne du nickel métallique et un procédé pour sa production. Plus particulièrement, la présente invention concerne du nickel métallique dont la teneur en sodium, constituant une impureté, a été contrôlée à une plage de teneur -grès faible, et un procédé pour produire du nickel métallique pouvant produire le nickel métallique de manière économiquement rentable et avec un rendement élevé. The present invention relates to metallic nickel and a process for its production. More particularly, the present invention relates to nickel metal whose sodium content, constituting an impurity, has been controlled to a range of low-content, and a process for producing nickel metal which can produce nickel metal economically and economically with high efficiency.
A ce jour, un certain nombre de procédés pour produire un métal en portant un oxyde métallique solide en contact avec un gaz réducteur ont été proposés et mis en utilisation pratique. Par exemple, en tant que gaz réducteur, on utilise l'ammoniac, le monoxyde de carbone, l'hydrogène, ou un gaz naturel ou du propane gazeux en contenant. To date, a number of methods for producing a metal by carrying a solid metal oxide in contact with a reducing gas have been proposed and put into practical use. For example, as a reducing gas, use is made of ammonia, carbon monoxide, hydrogen, or a natural gas or propane gas containing it.
Ces procédés sont utiles mais, par ailleurs, dans certains cas, ils ne peuvent pas produire efficacement un métal envisagé en raison de divers problèmes, qui entravent la réaction de réduction, rencontrés au cours de la production du métal. Par exemple, dans l'étape de réduction d'oxyde de fer avec un gaz, une couche de fer métallique dense se forme et diminue la vitesse de réaction. Du fait de ce phénomène, une diminution significative de la vitesse réactionnelle se produit parfois au cours du procédé. Ce phénomène a aussi été observé quand on utilise un oxyde de nickel en tant que matériau de départ. These methods are useful but, moreover, in some cases, they can not efficiently produce a metal envisioned because of various problems, which hinder the reduction reaction, encountered during the production of the metal. For example, in the step of reducing iron oxide with a gas, a dense metallic iron layer is formed and decreases the rate of reaction. Because of this phenomenon, a significant decrease in the reaction rate sometimes occurs during the process. This phenomenon has also been observed when nickel oxide is used as the starting material.
On a proposé un procédé pour surmonter l'inconvénient impliqué dans la formation de la couche métallique dense. Dans ce procédé, on ajoute de l'oxyde de calcium (CaO). Des études effectuées sur des réactions de réduction de wustite et d'un oxyde de nickel ont révélé que l'incorporation de CaO améliore la réaction de réduction. Par exemple, conformément à Yoshiaki Iguchi, "Sanka Nikkeru Peretto no Kangen ni Oyobosu CaO, MgO Tenka no Eikyo (effet de l'addition de CaO ou MgO sur la réduction de pastilles d'oxyde de nickel), "Journal of the Japan Institute of Metal, Vol. 46, N 7, pages 696 à 703 (1982), une concentration de CaO de 1,5 % en moles donne la vitesse de réduction maximale. Cette concentration de CaO est d'environ 1,1 % en termes de la concentration de CaO par rapport au poids de l'oxyde de nickel et est d'environ 1 % en termes du rapport en poids entre le calcium et le nickel produit. Quand on prend en considération la production de nickel à l'échelle industrielle, l'addition de CaO en une quantité aussi importante que 1 % est défavorable du point de vue de la qualité du produit ainsi que du coût. A method has been proposed to overcome the disadvantage involved in the formation of the dense metal layer. In this process, calcium oxide (CaO) is added. Studies of wustite and nickel oxide reduction reactions have shown that CaO incorporation improves the reduction reaction. For example, according to Yoshiaki Iguchi, "Sanka Nikkeru Peretto no Kangen and Oyobosu CaO, MgO Tenka no Eikyo (effect of addition of CaO or MgO on the reduction of nickel oxide pellets)," Journal of the Japan Institute of Metal, Vol. 46, No. 7, pp. 696-703 (1982), a CaO concentration of 1.5 mol% gives the maximum rate of reduction. This CaO concentration is about 1.1% in terms of the CaO concentration relative to the weight of the nickel oxide and is about 1% in terms of the weight ratio of calcium to nickel produced. When considering nickel production on an industrial scale, the addition of CaO in as much as 1% is unfavorable from the point of view of both product quality and cost.
On a proposé des procédés pour traiter un minerai d'oxyde de nickel qui mettent en jeu l'addition de certains composés, par exemple dans les demandes de brevets japonais mises à l'inspection publique N 253520/1991 et 111840/1990. La quantité (en poids) d'additifs utilisés dans ces procédés dépasse 1 % sur la base du matériau de départ en objet. Par conséquent, même quand la teneur en nickel du minerai est de 2,5 %, ce qui est supérieur à une qualité ordinaire du minerai, la quantité d'additifs est aussi élevée que 40 % par rapport au nickel. Ainsi, également dans ces procédés, le coût des additifs est considérable. En outre, l'additif utilisé reste sous forme d'impureté en une quantité considérable dans le produit. Ces faits font que les procédés ci-dessus ne sont pas nécessairement efficaces. Processes have been proposed for treating a nickel oxide ore which involves the addition of certain compounds, for example in Japanese Patent Application Laid-open Nos. 253520/1991 and 111840/1990. The amount (by weight) of additives used in these processes exceeds 1% based on the starting material in question. Therefore, even when the nickel content of the ore is 2.5%, which is higher than an ordinary grade of ore, the amount of additives is as high as 40% compared to nickel. Thus, also in these processes, the cost of the additives is considerable. In addition, the additive used remains as an impurity in a considerable amount in the product. These facts mean that the above methods are not necessarily effective.
En outre, dans le procédé de production conventionnel du nickel métallique dans lequel on fond de l'oxyde de nickel et, dans cet état, on le fait réagir avec un agent réducteur, une énergie désavantageusement considérable est bien entendue consommée. In addition, in the conventional nickel metal production process in which nickel oxide is melted and, in this state, it is reacted with a reducing agent, a disadvantageously considerable energy is of course consumed.
Par conséquent, un objet de la présente invention est de résoudre les problèmes ci-dessus de la technique antérieure et de mettre à disposition un procédé pour produire du nickel métallique de manière économiquement rentable et avec un rendement élevé. A savoir, un objet de la présente invention est de mettre à disposition un procédé très efficace pour produire du nickel métallique, qui puisse améliorer l'étape de réaction, qui était jusqu'à présent inhibée et inefficace, par l'addition d'une quantité extrêmement petite de sodium de façon à améliorer significativement la consommation d'énergie et à contribuer à améliorer l'environnement, et pour produire du nickel métallique de haute pureté. Accordingly, it is an object of the present invention to solve the above problems of the prior art and to provide a method for producing nickel metal in a cost effective and high efficiency manner. Namely, an object of the present invention is to provide a very efficient process for producing nickel metal, which can improve the reaction step, which has hitherto been inhibited and ineffective, by the addition of a extremely small amount of sodium to significantly improve energy consumption and to help improve the environment, and to produce high purity nickel metal.
Les présents inventeurs ont effectué des études importantes et poussées dans le but d'atteindre l'objet ci-dessus et, en résultat, ont trouvé de façon inattendue que l'on peut atteindre l'objet ci-dessus en ajoutant une très petite quantité, du point de vue stoechiométrique, de sodium à l'oxyde de nickel en objet. Ceci a conduit à la réalisation de la présente invention. En outre, les présents inventeurs ont étudié divers additifs pouvant favoriser une réaction dans un procédé pour produire du nickel métallique à partir d'un oxyde de nickel en utilisant un agent réducteur. En résultat, on a trouvé que l'on peut significativement augmenter la vitesse de réaction en ajoutant très petite quantité, du point de vue stoechiométrique, d'un additif contenant du sodium. The present inventors have carried out extensive and extensive studies in order to achieve the above object and, as a result, have unexpectedly found that the above object can be achieved by adding a very small amount from a stoichiometric point of view, sodium to the nickel oxide object. This led to the realization of the present invention. In addition, the present inventors have studied various additives which can promote a reaction in a process for producing nickel metal from a nickel oxide using a reducing agent. As a result, it has been found that the rate of reaction can be significantly increased by adding a very small amount, stoichiometrically, of a sodium-containing additive.
Conformément à un aspect de la présente invention, on met à disposition un procédé pour produire du nickel métallique, comprenant l'étape consistant à réaliser une réaction de contact entre de l'oxyde de nickel servant de matériau de départ et un gaz réducteur pour produire du nickel métallique à partir dudit oxyde de nickel, ladite réaction de contact étant mise en oeuvre en présence conjointe d'une quantité relativement très petite, du point de vue stoechiométrique, d'un composé contenant du sodium. In accordance with one aspect of the present invention, there is provided a method for producing nickel metal, comprising the step of performing a contact reaction between nickel oxide as a starting material and a reducing gas to produce metallic nickel from said nickel oxide, said contact reaction being carried out in the combined presence of a relatively very small amount, stoichiometrically, of a sodium-containing compound.
Dans ce procédé de production, de préférence, la quantité du composé contenant en sodium constituant la substance coprésente est de 0, 001 à 0, 1 % en poids en termes de la quantité d'atomes de sodium par rapport à la quantité d'oxyde de nickel. In this production process, preferably, the amount of the sodium-containing compound constituting the copresent substance is from 0.001 to 0.1% by weight in terms of the amount of sodium atoms relative to the amount of oxide. of nickel.
En outre, dans le procédé de production, de préférence, le composé contenant du sodium est choisi dans le groupe constitué par le carbonate de sodium, l'hydroxyde de sodium, le chlorure de sodium, l'hydrogénosulfite de sodium, et le verre soluble. Further, in the production process, preferably, the sodium-containing compound is selected from the group consisting of sodium carbonate, sodium hydroxide, sodium chloride, sodium hydrogen sulfite, and water glass .
En outre, dans le procédé de production, de préférence, le gaz réducteur contient une substance choisie dans le groupe constitué par l'hydrogène, le monoxyde de carbone, l'ammoniac, et le méthanol. In addition, in the production process, preferably, the reducing gas contains a substance selected from the group consisting of hydrogen, carbon monoxide, ammonia, and methanol.
En outre, dans le procédé de production, de préférence, l'oxyde de nickel est sous une forme ayant un diamètre ne dépassant pas 5 mm, mieux encore ne dépassant pas 3 mm. In addition, in the production process, preferably, the nickel oxide is in a form having a diameter not exceeding 5 mm, more preferably not exceeding 3 mm.
En outre, dans le procédé de production, de préférence, la réaction de contact entre l'oxyde de nickel et le gaz réducteur est mise en oeuvre à une température de 600 à 1000 C. In addition, in the production process, preferably, the contact reaction between the nickel oxide and the reducing gas is carried out at a temperature of 600 to 1000 C.
Conformément à un autre aspect de la présente invention, on met à disposition du nickel métallique produit par le procédé de production cidessus, la teneur en sodium du nickel métallique produit par ledit procédé étant contrôlée au plus à 0,13 % en poids en termes de la quantité d'atomes de sodium par rapport à la quantité dudit nickel métallique. In accordance with another aspect of the present invention, metallic nickel produced by the above production method is provided, the sodium content of the nickel metal produced by said process being controlled at most 0.13% by weight in terms of the amount of sodium atoms relative to the amount of said nickel metal.
Dans ce nickel métallique, de préférence, la teneur en sodium du nickel métallique produit par ledit procédé est contrôlée au plus à 0, 0025 en poids en termes de la quantité d'atomes de sodium par rapport à la quantité dudit nickel métallique. In this metallic nickel, preferably, the sodium content of the nickel metal produced by said process is controlled at most to 0.0025 by weight in terms of the amount of sodium atoms relative to the amount of said nickel metal.
Conformément au procédé de production de la présente invention dans lequel la production de nickel métallique à partir d'un oxyde de nickel par une réaction de contact entre de l'oxyde de nickel et un gaz réducteur est mise en oeuvre en présence conjointe d'une quantité relativement très petite d'un composé contenant du sodium, on peut produire du nickel métallique très pur ayant une faible teneur résiduelle en sodium. According to the production method of the present invention wherein the production of nickel metal from a nickel oxide by a contact reaction between nickel oxide and a reducing gas is carried out in the joint presence of a relatively small amount of a sodium-containing compound, one can produce very pure nickel metal having a low residual sodium content.
En outre, la présence d'une très petite quantité du composé contenant du sodium permet à la réduction d'un oxyde de nickel de se dérouler rapidement et de manière satisfaisante. Par conséquent, même quand le traitement est mis en oeuvre à une température inférieure à la température adoptée dans la technique antérieure ou en un temps de traitement plus court que le temps de traitement adopté dans la technique antérieure, on peut produire du nickel métallique de haute pureté avec un rendement élevé. In addition, the presence of a very small amount of the sodium-containing compound allows the reduction of a nickel oxide to proceed rapidly and satisfactorily. Therefore, even when the treatment is carried out at a temperature below the temperature adopted in the prior art or at a treatment time shorter than the treatment time adopted in the prior art, high nickel metal can be produced. purity with high efficiency.
Par conséquent, on peut significativement réduire l'énergie et le coût pour la production de nickel métallique. As a result, the energy and cost for the production of nickel metal can be significantly reduced.
La Figure 1 est un graphique montrant une réduction de poids de l'oxyde de nickel, observée lorsqu'une réaction de réduction de l'oxyde de nickel progresse dans l'Exemple 1; la Figure 2 est un graphique montrant une réduction de poids de l'oxyde de nickel, observée lorsqu'une réaction de réduction de l'oxyde de nickel progresse dans l'Exemple Comparatif 1; la Figure 3 est un graphique montrant une réduction de poids de l'oxyde de nickel, observée lorsqu'une réaction de réduction de l'oxyde de nickel progresse dans l'Exemple 2 et l'Exemple Comparatif 2; la Figure 4 est un graphique montrant une réduction de poids de l'oxyde de nickel, observée lorsqu'une réaction de réduction de l'oxyde de nickel progresse dans l'Exemple 3 et l'Exemple Comparatif 3; la Figure 5 est un graphique montrant une réduction de poids de l'oxyde de nickel, observée lorsqu'une réaction de réduction de l'oxyde de nickel progresse dans l'Exemple 4 et l'Exemple Comparatif 4; la Figure 6 est un graphique montrant une réduction de poids de l'oxyde de nickel, observée lorsqu'une réaction de réduction de l'oxyde de nickel progresse dans l'Exemple 5 et l'Exemple Comparatif 5; la Figure 7 est un graphique montrant une réduction de poids de l'oxyde de nickel, observée lorsqu'une réaction de réduction de l'oxyde de nickel progresse dans l'Exemple 6 et l'Exemple Comparatif 6; et la Figure 8 est un graphique montrant un changement de la quantité de CO gazeux et de la quantité de CO2 gazeux dans un gaz d'échappement autour de la sortie d'un lit fluidisé dans 6 l'Exemple 7 et l'Exemple Comparatif 7. Figure 1 is a graph showing a weight reduction of nickel oxide, observed when a nickel oxide reduction reaction progresses in Example 1; Figure 2 is a graph showing a weight reduction of nickel oxide, observed when a nickel oxide reduction reaction progresses in Comparative Example 1; Fig. 3 is a graph showing a weight reduction of nickel oxide, observed when a nickel oxide reduction reaction progresses in Example 2 and Comparative Example 2; Figure 4 is a graph showing a weight reduction of nickel oxide, observed when a nickel oxide reduction reaction progresses in Example 3 and Comparative Example 3; Fig. 5 is a graph showing a weight reduction of nickel oxide, observed when a nickel oxide reduction reaction progresses in Example 4 and Comparative Example 4; Fig. 6 is a graph showing a weight reduction of nickel oxide, observed when a nickel oxide reduction reaction progresses in Example 5 and Comparative Example 5; Fig. 7 is a graph showing a weight reduction of nickel oxide, observed when a nickel oxide reduction reaction progresses in Example 6 and Comparative Example 6; and Figure 8 is a graph showing a change in the amount of CO gas and the amount of CO2 gas in an exhaust gas around the outlet of a fluidized bed in Example 7 and Comparative Example 7 .
La présente invention va être décrite plus en détail. The present invention will be described in more detail.
<Formule réactionnelle chimique basique conformément à laquelle un métal est produit à partir d'un oxyde métallique> La production d'un métal (M) à partir d'un oxyde métallique (MnOm) peut être fondamentalement exprimée par les formules réactionnelles chimiques suivantes. <Basic chemical reaction formula according to which a metal is produced from a metal oxide> The production of a metal (M) from a metal oxide (MnOm) can be basically expressed by the following chemical reaction formulas.
MnOm + C ou H = nM + CO2 ou H2O MnOm + CO = nM + CO2 < Signification de l'Invention> Dans le procédé de production selon les formules réactionnelles ci-dessus, il se produit diverses entraves à la réaction, gui rendent le procédé souvent inefficace. Dans de nombreux cas, des combustibles fossiles, par exemple des matériaux solides tels que le charbon et le coke, des matériaux liquides tels que les fiouls et gasoils, et des matériaux gazeux tels que le gaz naturel et l'hydrogène, sont utilisés en tant qu'agent réducteur. La plupart de ces matériaux contiennent un composant carboné. Ceci signifie que, lorsque la réaction est inefficace, les quantités de carbone et d'hydrogène restant sans avoir réagi augmentent. En outre, on doit noter que, dans le procédé de réduction, il se produit au final du dioxyde de carbone. Le traitement d'un gaz d'échappement contenant les composants carbonés et hydrogénés restant sans avoir réagi et du dioxyde de carbone n'est pas facile et n'est pas rentable économiquement. En outre, des points de vue de la consommation d'énergie et du coût, il faudrait éviter d'élever la température de réaction et de prolonger le temps de réaction dans le but d'amplifier la pureté du métal. MnOm + C or H = nM + CO2 or H2O MnOm + CO = nM + CO2 <Meaning of the Invention> In the production process according to the above reaction formulas, various reaction hindrances occur which render the reaction difficult. often inefficient process. In many cases, fossil fuels, for example solid materials such as coal and coke, liquid materials such as fuel oils and gas oils, and gaseous materials such as natural gas and hydrogen, are used as that reducing agent. Most of these materials contain a carbon component. This means that, when the reaction is ineffective, the amounts of unreacted carbon and hydrogen increase. In addition, it should be noted that in the reduction process, carbon dioxide is ultimately produced. The treatment of an exhaust gas containing unreacted carbon and hydrogenated components and carbon dioxide is not easy and economically unprofitable. In addition, from the point of view of energy consumption and cost, one should avoid raising the reaction temperature and prolonging the reaction time in order to amplify the purity of the metal.
Quand on prend en considération les problèmes environnementaux globaux récents, la contribution d'un procédé de réduction très efficace à une amélioration de l'environnement est importante. Dans ces circonstances, la présente invention peut améliorer l'efficacité du procédé pour produire du nickel métallique. Par conséquent, la présente invention est rentable au niveau du coût et, en même temps, est très avantageuse pour économiser l'énergie et améliorer l'environnement. When considering recent global environmental issues, the contribution of a very effective reduction process to environmental improvement is important. Under these circumstances, the present invention can improve the efficiency of the process for producing metallic nickel. Therefore, the present invention is cost effective and at the same time is very advantageous for saving energy and improving the environment.
<Oxyde de nickel servant de matériau de départ> Dans la présente invention, l'oxyde de nickel servant de matériau de départ à utiliser dans la production du nickel métallique peut être n'importe lequel. Dans la présente invention, on peut utiliser l'oxyde de nickel produit, par exemple, à partir de minerais d'oxyde de nickel ou de minerais de sulfure de nickel. Starting Nickel Oxide In the present invention, the nickel oxide starting material for use in the production of nickel metal may be any. In the present invention, the nickel oxide produced, for example, from nickel oxide ores or nickel sulphide ores can be used.
L'oxyde de nickel utilisé dans la présente invention est composé principalement d'atomes de nickel (Ni) et d'oxygène (0) et peut en outre contenir, par exemple, des atomes de cobalt (Co), de cuivre (Cu), de fer (Fe) et d'autres (par exemple de magnésium (Mg)). Le type et la proportion des atomes autres que le nickel et l'oxygène peuvent varier en fonction du lieu d'origine de l'oxyde de nickel, de la voie par laquelle l'oxyde de nickel est obtenu, des procédés de préparation et analogues. The nickel oxide used in the present invention is composed mainly of nickel (Ni) and oxygen (0) atoms and may further contain, for example, cobalt (Co), copper (Cu) atoms. iron (Fe) and others (eg magnesium (Mg)). The type and proportion of atoms other than nickel and oxygen may vary depending on the place of origin of nickel oxide, the route by which nickel oxide is obtained, methods of preparation and the like .
On peut convenablement sélectionner la forme et la taille de l'oxyde de nickel en prenant en considération, par exemple, des détails spécifiques de la réaction de contact entre l'oxyde de nickel et le gaz réducteur, des détails et modes de réalisation d'addition du composé contenant du sodium devant être conjointement présents dans la réaction de réduction, et des caractéristiques et propriétés de fonctionnement du dispositif réactionnel. The shape and size of the nickel oxide can be suitably selected by taking into account, for example, specific details of the contact reaction between the nickel oxide and the reducing gas, details and embodiments of addition of the sodium-containing compound to be jointly present in the reduction reaction, and characteristics and operating properties of the reaction device.
Dans la présente invention, on peut utiliser de l'oxyde de nickel particulaire ayant une granulométrie non supérieure à 5 mm, de préférence non supérieure à 3 mm. En général, les particules de plus petit diamètre sont plus avantageuses du point de vue de la vitesse de réaction. Toutefois, les particules ayant un diamètre excessivement petit sont, de façon désavantageuse, susceptibles de provoquer une augmentation de la perte par dispersion des particules. Par conséquent, quand la réaction de contact entre l'oxyde de nickel et =_e gaz réducteur est effectuée de manière que les particules d'oxyde de nickel soient placées dans un courant de gaz réducteur, le diamètre des particules d'oxyde de nickel est de préférence de 0,1 à 5 mm, en particulier de 0,1 à 3 mm. D'autre part, quand la réaction de contact entre l'oxyde de nickel et le gaz réducteur est effectuée de manière qu'il se forme un lit fluidisé utilisant des particules contenant l'oxyde de nickel et la réaction de contact est effectuée dans le lit fluidisé, le diamètre des particules d'oxyde de nickel est de préférence de 0,1 à 2 mm, en particulier de 0,1 à 1 mm. In the present invention, particulate nickel oxide having a particle size of not more than 5 mm, preferably not more than 3 mm, can be used. In general, particles of smaller diameter are more advantageous from the point of view of the reaction rate. However, particles having an excessively small diameter are disadvantageously capable of causing an increase in the dispersion loss of the particles. Therefore, when the contact reaction between the nickel oxide and the reducing gas is carried out so that the nickel oxide particles are placed in a reducing gas stream, the diameter of the nickel oxide particles is preferably from 0.1 to 5 mm, in particular from 0.1 to 3 mm. On the other hand, when the contact reaction between the nickel oxide and the reducing gas is carried out so that a fluidized bed is formed using particles containing the nickel oxide and the contact reaction is carried out in the fluidized bed, the diameter of the nickel oxide particles is preferably from 0.1 to 2 mm, in particular from 0.1 to 1 mm.
<Gaz réducteur> Dans 1.a présente invention, on peut utiliser n'importe quel gaz réducteur dans la mesure où le gaz réducteur peut réduire l'oxyde de nickel en nickel métallique. Par exemple, dans la présente invention, on préfère utiliser un gaz réducteur contenant au moins une substance choisie dans le groupe constitué par l'hydrogène, le monoxyde de carbone, l'ammoniac, et le méthanol. Dans la présente invention, on préfère en particulier l'hydrogène et le monoxyde de carbone. <Reducing gas> In the present invention, any reducing gas can be used in that the reducing gas can reduce the nickel oxide to metallic nickel. For example, in the present invention, it is preferred to use a reducing gas containing at least one substance selected from the group consisting of hydrogen, carbon monoxide, ammonia, and methanol. In the present invention, hydrogen and carbon monoxide are particularly preferred.
Dans la présente invention, le gaz réducteur peut être (i) un gaz pur constitué essentiellement d'un seul composé réducteur, (ii) un mélange de plusieurs composés réducteurs, ou (iii) un gaz composé d'un ou plusieurs composés réducteurs et d'un ou plusieurs composés non réducteurs. Par exemple, en tant que gaz réducteur (iii) dans la présente invention, on peut utiliser un gaz naturel et du propane gazeux contenant du monoxyde de carbone et de l'hydrogène, qui constituent un mode de réalisation préféré du gaz réducteur. In the present invention, the reducing gas may be (i) a pure gas consisting essentially of a single reducing compound, (ii) a mixture of several reducing compounds, or (iii) a gas composed of one or more reducing compounds and one or more non-reducing compounds. For example, as the reducing gas (iii) in the present invention, natural gas and propane gas containing carbon monoxide and hydrogen, which is a preferred embodiment of the reducing gas, can be used.
Le gaz réducteur dans la présente invention devrait être gazeux dans les conditions de température et de pression durant la réaction de contact avec l'oxyde de nickel. Dans la mesure où cette exigence est satisfaite, le gaz réducteur, lorsqu'il est délivré dans le dispositif réactionnel, peut ne pas toujours être gazeux. The reducing gas in the present invention should be gaseous under the conditions of temperature and pressure during the contact reaction with the nickel oxide. Insofar as this requirement is satisfied, the reducing gas, when delivered to the reaction device, may not always be gaseous.
A ce propos, il faut noter que les composés qui détériorent significativement la pureté ou la qualité du nickel métallique du fait de l'inhibition de la réduction de l'oxyde nickel ou de la formation du nickel métallique, d'une réaction avec le nickel métallique produit, ou du fait qu'ils restent dans le nickel métallique produit, les composés qui limitent l'utilisation, les propriétés et analogues du nickel métallique produit, ou les composés qui entravent la durabilité et la stabilité en fonctionnement du dispositif de production et analogues, par exemple le soufre et le chlore, de préférence ne sont pas présents dans le gaz réducteur. In this connection, it should be noted that compounds which significantly deteriorate the purity or the quality of the nickel metal due to the inhibition of the reduction of nickel oxide or the formation of nickel metal, a reaction with nickel produced, or because they remain in the metallic nickel produced, the compounds that limit the use, properties and analogues of the nickel metal product, or the compounds that impede the durability and stability in operation of the production device and analogues, for example sulfur and chlorine, are preferably not present in the reducing gas.
<Composé contenant du sodium> Dans la présente invention, on peut utiliser n'importe quel composé contenant du sodium convenable. Un exemple d'un composé contenant du sodium préféré dans la présente invention est celui choisi dans le groupe constitué par le carbonate de sodium (appelé "soude"), l'hydroxyde de sodium, le chlorure de sodium, l'hydrogénosulfite de sodium, le bicarbonate de sodium, le chlorate de sodium, le chlorure de chaux, et le verre soluble (composé principalement de Na2O, SiO2 et H2O). Parmi ceux-ci, on préfère le carbonate de sodium et le bicarbonate de sodium. <Sodium-Containing Compound> In the present invention, any suitable sodium-containing compound may be used. An example of a preferred sodium-containing compound in the present invention is that selected from the group consisting of sodium carbonate (called "sodium hydroxide"), sodium hydroxide, sodium chloride, sodium hydrogen sulfite, sodium bicarbonate, sodium chlorate, lime chloride, and waterglass (composed mainly of Na2O, SiO2 and H2O). Of these, sodium carbonate and sodium bicarbonate are preferred.
Le composé contenant du sodium est de préférence ajouté sous la ferme d'une solution pour faciliter l'addition du composé contenant du sodium. Par conséquent, le composé contenant du sodium est de préférence soluble dans l'eau. Dans ce cas, la dispersibilité de l'additif pour améliorer uniformément la réaction peut être assurée. Si possible, la teneur en éléments toxiques tels que le soufre et le chlore est minimisée, et, de préférence, le composé contenant du sodium est exempt de ces éléments toxiques. The sodium-containing compound is preferably added as a solution to facilitate the addition of the sodium-containing compound. Therefore, the sodium-containing compound is preferably soluble in water. In this case, the dispersibility of the additive to uniformly improve the reaction can be ensured. If possible, the content of toxic elements such as sulfur and chlorine is minimized, and preferably the sodium-containing compound is free of these toxic elements.
Dans la présente invention, la quantité nécessaire du composé contenant du sodium ajouté est très petite, et l'addition du composé contenant du sodium en une quantité de 0,002 % en termes du rapport en poids de la quantité des atomes de sodium à la quantité de l'oxyde de nickel suffit pour l'effet envisagé. L'effet peut être atteint même quand la quantité du composé contenant du sodium ajouté est de 0,001 %. Quand la quantité du composé contenant du sodium ajouté est située dans la plage allant de 0,001 à 0,01 %, le composé contenant du sodium a peu ou pas d'effet sur la qualité du nickel métallique et l'additif présent à titre d'impureté dans le produit est négligeable. Quand il n'y a pas de limitation stricte concernant les impuretés, la quantité de l'additif peut être augmentée jusqu'à 0,05 %. En outre, quand il n'y a pas de limitation concernant le sodium contenu dans le produit, la quantité du composé contenant du sodium ajouté peut être de 0,1 %. L'addition du composé contenant du sodium en une quantité dépassant 0,1 %, n'est toutefois pas rentable du point de vue du coût et est également défavorable du point de vue de la qualité du produit. In the present invention, the required amount of the sodium-containing compound added is very small, and the addition of the sodium-containing compound in an amount of 0.002% in terms of the ratio by weight of the amount of the sodium atoms to the amount of the nickel oxide is sufficient for the intended effect. The effect can be achieved even when the amount of the sodium-containing compound added is 0.001%. When the amount of the sodium-containing compound added is in the range of 0.001 to 0.01%, the sodium-containing compound has little or no effect on the quality of the nickel metal and the additive present as the impurity in the product is negligible. When there is no strict restriction on impurities, the amount of the additive can be increased up to 0.05%. In addition, when there is no limitation on the sodium contained in the product, the amount of the sodium-containing compound added may be 0.1%. Addition of the sodium-containing compound in an amount exceeding 0.1%, however, is not cost-effective and is also unfavorable from the point of view of product quality.
Par conséquent, dans la présente invention, la quantité du composé contenant du sodium, en termes d'atomes de sodium, est de préférence de 0, 001 à 0,1 % en poids, en particulier de 0,002 à 0,005 % en poids, par rapport à la quantité de l'oxyde de nickel. Therefore, in the present invention, the amount of the sodium-containing compound, in terms of sodium atoms, is preferably from 0.001 to 0.1% by weight, in particular from 0.002 to 0.005% by weight, by weight. compared to the amount of nickel oxide.
Quand le composé contenant du sodium est solide, de préférence, le composé contenant du sodium est utilisé sous la forme d'une poudre fine, par exemple ayant une granulométrie de 0,1 à 5 mm, de préférence de 0,1 à 1 mm, au vu d'assurer un bon contact entre l'oxyde de nickel et le gaz réducteur. When the sodium-containing compound is solid, preferably the sodium-containing compound is used in the form of a fine powder, for example having a particle size of 0.1 to 5 mm, preferably 0.1 to 1 mm in view of ensuring good contact between the nickel oxide and the reducing gas.
A ce propos, il faut noter que les composés qui détériorent significativement la pureté ou la qualité du nickel métallique du fait de l'inhibition de la réduction de l'oxyde nickel ou de la formation du nickel métallique, d'une réaction avec le nickel métallique produit, ou du fait qu'ils restent dans le nickel métallique produit, les composés qui limitent l'utilisation, les propriétés et analogues du nickel métallique produit, les composés qui entravent la durabilité et la stabilité en fonctionnement du dispositif de production et analogues, ou les composés qui risquent de produire les composés ci-dessus au cours de la réaction, par exemple le soufre et le chlore, de préférence ne sont pas présents dans le gaz réducteur. In this connection, it should be noted that compounds which significantly deteriorate the purity or the quality of the nickel metal due to the inhibition of the reduction of nickel oxide or the formation of nickel metal, a reaction with nickel produced, or because they remain in the metallic nickel produced, the compounds which limit the use, properties and analogues of the produced nickel metal, the compounds which impede the durability and operational stability of the production device and the like or the compounds which may produce the above compounds during the reaction, for example sulfur and chlorine, are preferably not present in the reducing gas.
<Conditions de traitement> On peut déterminer de façon appropriée les conditions dans lesquelles une réaction de contact entre l'oxyde de nickel et le gaz réducteur est effectuée pour produire du nickel métallique à partir de l'oxyde de nickel en prenant en considération, par exemple, les propriétés de l'oxyde de nickel, le type de gaz réducteur, le type et les propriétés du composé contenant du sodium devant être coprésent dans la réaction de réduction, le dispositif de réaction, l'état opérationnel du dispositif de réaction, et la pureté requise du nickel métallique produit. <Processing conditions> The conditions under which a contact reaction between the nickel oxide and the reducing gas is carried out to produce nickel metal from nickel oxide can be suitably determined by taking into account, for example, for example, the properties of the nickel oxide, the type of reducing gas, the type and properties of the sodium-containing compound to be coprecipitated in the reduction reaction, the reaction device, the operational state of the reaction device, and the required purity of the metallic nickel produced.
La réaction de contact entre l'oxyde de nickel et le gaz réducteur peut être mise en uvre par un procédé dans lequel de l'oxyde de nickel est placé dans un courant de gaz réducteur, ou par un procédé dans lequel on forme un lit fluidisé en utilisant des particules d'oxyde de nickel et on met en uvre dans le lit fluidisé la réaction de contact entre l'oxyde de nickel et le gaz réducteur. The contact reaction between the nickel oxide and the reducing gas can be carried out by a process in which nickel oxide is placed in a stream of reducing gas, or by a process in which a fluidized bed is formed. using nickel oxide particles and the contact reaction between the nickel oxide and the reducing gas is carried out in the fluidized bed.
En ce qui concerne l'addition du composé contenant du sodium, de manière tout spécialement préférée, avant la réaction de contact entre l'oxyde de nickel et le gaz réducteur, une quantité nécessaire du composé contenant du sodium est préalablement mélangée dans l'oxyde de nickel. With regard to the addition of the sodium-containing compound, most preferably, before the contact reaction between the nickel oxide and the reducing gas, a necessary amount of the sodium-containing compound is premixed in the oxide of nickel.
Toutefois, en variante, après l'initiation de la réaction de contact entre l'oxyde de nickel et le gaz réducteur, le composé contenant du sodium peut être délivré au système réactionnel de contact. However, alternatively, after initiation of the contact reaction between the nickel oxide and the reducing gas, the sodium-containing compound may be delivered to the contact reaction system.
Une température de traitement de 1000 C suffit pour la réaction de contact entre l'oxyde de nickel et le gaz réducteur en présence conjointe d'un composé contenant du sodium. La réaction se déroule efficacement même à une température de 900 C ou 700 C. Dans la mesure où on peut atteindre la qualité envisagée du nickel métallique produit, l'adoption d'une température de 600 C est possible, bien que la vitesse de réaction diminue quelque peu. Par conséquent, dans la présente invention, la réaction de contact entre l'oxyde de nickel et le gaz réducteur peut être de préférence mise en uvre à une température de 600 à 1000 C, en particulier de 800 à 1000 C. La température de traitement peut ne pas être toujours maintenue constante et peut varier durant le traitement. A treatment temperature of 1000 C is sufficient for the contact reaction between the nickel oxide and the reducing gas in the presence of a compound containing sodium. The reaction proceeds efficiently even at a temperature of 900 ° C. or 700 ° C. Since the desired quality of the nickel metal produced can be attained, the adoption of a temperature of 600 ° C. is possible, although the reaction rate decreases somewhat. Therefore, in the present invention, the contact reaction between the nickel oxide and the reducing gas can be preferably carried out at a temperature of 600 to 1000 C, in particular 800 to 1000 C. The treatment temperature may not always be kept constant and may vary during treatment.
<Nickel métallique> Dans le procédé de production de nickel métallique selon la présente invention, quand une très petite quantité de composé du sodium est présente dans le système réactionnel, la réduction de l'oxyde de nickel se déroule de façon rapide et satisfaisante. Par conséquent, même si, par comparaison avec la technique antérieure, on adopte une température de traitement plus basse ou un temps de traitement plus court, on peut produire avec un rendement élevé un nickel métallique de très haute pureté ayant une faible teneur résiduelle en sodium. Par exemple, conformément à la présente invention, on peut produire du nickel métallique de haute pureté ayant une teneur en sodium ne dépassant pas 0, 01 % en poids, en particulier ne dépassant pas 0,0025 % en poids. <Metallic Nickel> In the process of producing nickel metal according to the present invention, when a very small amount of sodium compound is present in the reaction system, the reduction of nickel oxide proceeds rapidly and satisfactorily. Therefore, even if, in comparison with the prior art, a lower processing temperature or a shorter treatment time is adopted, a very high purity nickel metal with a low residual sodium content can be produced in high yield. . For example, in accordance with the present invention, high purity nickel metal may be produced having a sodium content not exceeding 0.01% by weight, in particular not exceeding 0.0025% by weight.
Tout comme avec un autre nickel métallique conventionnel, ce nickel métallique peut être utilisé dans diverses applications, soit tel quel, soit après un post-traitement convenable, par exemple un traitement de purification. As with other conventional metallic nickel, this metallic nickel can be used in various applications, either as such, or after a suitable post-treatment, for example a purification treatment.
La raison pour laquelle on peut obtenir une amélioration supérieure à ce qui était prévu du rendement du nickel métallique en ajoutant une quantité de sodium très petite, du point de vue stoechiométrique, n'a pas encore été complètement élucidée. On pense toutefois que la raison pour cela est la suivante. The reason why a higher than expected improvement in nickel metal yield can be obtained by adding a very small amount of sodium stoichiometrically has not yet been fully elucidated. It is thought, however, that the reason for this is the following.
Exemple 1Example 1
On pèse 80 mg de nickel. On ajoute du NaCO3r en une quantité de 0, 002 % en poids en termes de la quantité d'atomes de sodium par rapport à la quantité d'oxyde de nickel, et on le mélange avec l'oxyde de nickel. On charge le mélange dans un creuset en quartz, puis on introduit le creuset dans un dispositif TG (analyse thermogravimétrique) où on chauffe le contenu du creuset à une température prédéterminée (à savoir 900 C, 800 C, 700 C et 600 C). Ensuite, on met en oeuvre une réaction de réduction de l'oxyde de nickel à la même température tout en introduisant de l'hydrogène, servant de gaz réducteur, à un débit de 50 mL/min. Lors de la réaction de réduction, il se produit une réduction du poids de l'oxyde de nickel. Par conséquent, on peut surveiller la progression de la réaction en se basant sur la réduction de poids. 80 mg of nickel are weighed. NaCO3r was added in an amount of 0.002% by weight in terms of the amount of sodium atoms relative to the amount of nickel oxide, and mixed with the nickel oxide. The mixture is loaded into a quartz crucible, and then the crucible is introduced into a TG device (thermogravimetric analysis) in which the contents of the crucible are heated to a predetermined temperature (ie 900 ° C., 800 ° C., 700 ° C. and 600 ° C.). Then, a reduction reaction of the nickel oxide is carried out at the same temperature while introducing hydrogen, serving as a reducing gas, at a flow rate of 50 ml / min. During the reduction reaction, there is a reduction in the weight of the nickel oxide. Therefore, the progress of the reaction can be monitored based on weight reduction.
Les résultats sont tels que présentés sur la Figure 1. The results are as shown in Figure 1.
Après 60 minutes de réaction, on analyse dans chaque échantillon de test le nickel par électrogravimétrie, le cobalt, le cuivre, le fer et le sodium par spectroscopie par adsorption atomique, et l'oxygène par spectroscopie par absorption des infrarouges à l'état fondu dans un gaz inerte. En résultat, on obtient les données présentées dans le Tableau 1. After 60 minutes of reaction, nickel is analyzed in each test sample by electrogravimetry, cobalt, copper, iron and sodium by atomic adsorption spectroscopy, and oxygen by infrared absorption spectroscopy in the molten state. in an inert gas. As a result, the data presented in Table 1 are obtained.
Conditions expérimentales de l'Exemple 1 Echantillon de test: quantité d'oxyde de nickel 80 mg; quantité de NaCO3 ajouté 0,002 % Température de traitement: 900 - 600 C, gaz réducteur: hydrogène, temps de traitement: 60 minutes Experimental Conditions of Example 1 Test Sample: Amount of Nickel Oxide 80 mg; amount of NaCO3 added 0.002% Treatment temperature: 900 - 600 C, reducing gas: hydrogen, treatment time: 60 minutes
Exemple Comparatif 1Comparative Example 1
On met en uvre une réaction de réduction de l'oxyde de nickel de la même manière que dans l'Exemple 1, sauf qu'on n'ajoute pas de NaCO3. A reduction reaction of the nickel oxide is carried out in the same manner as in Example 1 except that NaCO 3 is not added.
Les résultats sont tels que présentés sur la Figure 2. The results are as shown in Figure 2.
Après 60 minutes de réaction, on analyse chaque échantillon de test de la même manière que dans l'Exemple 1. En résultat, on obtient les données présentées dans le Tableau 1. After 60 minutes of reaction, each test sample was analyzed in the same manner as in Example 1. As a result, the data presented in Table 1 were obtained.
Conditions expérimentales de l'Exemple Comparatif 1 Echantillon de test quantité d'oxyde de nickel 80 mg/quantité de NaCO3 ajouté 0 % (non ajouté) Température de traitement: 900 - 600 C, gaz réducteur: hydrogène, temps de traitement: 60 min Experimental Conditions of Comparative Example 1 Test sample amount of nickel oxide 80 mg / amount of NaCO3 added 0% (not added) Treatment temperature: 900 - 600 C, reducing gas: hydrogen, treatment time: 60 min
Tableau 1 5Table 1 5
Ni Co Cu Fe 0 Na Autres Avant réaction 76,61 1,04 0,15 0,50 21,5 <0, 001 0,20 900 C 97,47 1,32 0,18 0,62 0,15 0,002 0,26 Température 800 C 97, 31 1,33 0,19 0,64 0,33 0,002 0,20 Exemple 1 de réaction 700 C 97, 10 1,32 0,18 0,64 0,52 0,002 0,24 600 C 95,83 1,31 0,19 0,64 1,85 0,002 0, 18 900 C 93,05 1,26 0,18 0,59 4,67 <0,001 0,25 Exemple Température 800 C 82,82 1,12 0,16 0,54 15,2 <0,001 0,16 Comparatif de réaction 700 C 88, 63 1,20 0,17 0,58 9,22 <0,001 0,20 600 C 92,56 1,26 0,17 0,60 5,24 < 0,001 0,17 (% en poids) Exemple 2 et Exemple Comparatif 2 On pèse 80 mg de nickel. On ajoute du NaCO3r en une quantité de 0,002 % en poids en termes de la quantité d'atomes de sodium par rapport à la quantité d'oxyde de nickel, et on le mélange avec l'oxyde de nickel. On charge le mélange dans un creuset en quartz, puis on introduit le creuset dans un dispositif TG où on chauffe le contenu du creuset à 900 C. Neither Co Cu Fe 0 Na Others Before reaction 76.61 1.04 0.15 0.50 21.5 <0.001 0.20 900 C 97.47 1.32 0.18 0.62 0.15 0.002 0 , 26 Temperature 800 C 97, 31 1.33 0.19 0.64 0.33 0.002 0.20 Reaction Example 1 700 C 97, 10 1.32 0.18 0.64 0.52 0.002 0.24 600 C 95.83 1.31 0.19 0.64 1.85 0.002 0, 18 900 C 93.05 1.26 0.18 0.59 4.67 <0.001 0.25 Example Temperature 800 C 82.82 1 , 12 0.16 0.54 15.2 <0.001 0.16 Reaction Comparative 700 C 88, 63 1.20 0.17 0.58 9.22 <0.001 0.20 600 C 92.56 1.26 0 , 0.60 5.24 <0.001 0.17 (% by weight) Example 2 and Comparative Example 2 80 mg of nickel are weighed. NaCO3r is added in an amount of 0.002% by weight in terms of the amount of sodium atoms relative to the amount of nickel oxide, and mixed with the nickel oxide. The mixture is loaded into a quartz crucible, then the crucible is introduced into a TG device where the contents of the crucible are heated to 900.degree.
Ensuite, on met en uvre une réaction de réduction de l'oxyde de nickel à la même température tout en introduisant de l'hydrogène, servant de gaz réducteur, à un débit de 50 mL/min. Then, a reduction reaction of the nickel oxide is carried out at the same temperature while introducing hydrogen, serving as a reducing gas, at a flow rate of 50 ml / min.
Les résultats sont tels que présentés sur la Figure 3. The results are as shown in Figure 3.
Séparément, on met en oeuvre une réaction de réduction de l'oxyde de nickel de la même manière que celle que l'on vient juste de décrire, sauf qu'on n'ajoute pas de NaCO3 (Exemple Comparatif 2). Les résultats sont également présentés sur la Figure 3. Separately, a nickel oxide reduction reaction is carried out in the same manner as just described except that NaCO 3 is not added (Comparative Example 2). The results are also shown in Figure 3.
Après 60 minutes de réaction, on analyse chaque échantillon de test de la même manière que dans l'Exemple 1. En résultat, on obtient les données présentées dans le Tableau 2. After 60 minutes of reaction, each test sample is analyzed in the same manner as in Example 1. As a result, the data presented in Table 2 are obtained.
Conditions expérimentales de l'Exemple 2 Echantillon de test quantité d'oxyde de nickel 5 80 mg/quantité de NaCO3 ajouté 0,002 % Température detraitement 900 C, gaz réducteur hydrogène, temps de traitement: 60 min Conditions expérimentales de l'Exemple Comparatif 2 Echantillon de test quantité d'oxyde de nickel 80 mg/quantité de NaCO3 ajouté 0 % (non ajouté) Température de traitement 900 C, gaz réducteur hydrogène, temps de traitement: 60 min Experimental conditions of Example 2 Test sample amount of nickel oxide 80 mg / amount of NaCO3 added 0.002% Process temperature 900 C, hydrogen reducing gas, treatment time: 60 min Experimental conditions of Comparative Example 2 Sample test quantity of nickel oxide 80 mg / amount of NaCO3 added 0% (not added) Treatment temperature 900 C, hydrogen reducing gas, treatment time: 60 min
Tableau 2Table 2
Ni Co Cu Fe 0 Na Autres Avant réaction 76,61 1,04 0,15 0,50 21,5 <0, 001 0,20 Exemple 2 97,41 1,33 0,19 0,62 0,18 0,002 0,27 Exemple Comparatif 2 88,95 1,21 0,17 0,58 8,89 <0,001 0,20 (% en poids) Exemple 3 et Exemple Comparatif 3 On effectue une réaction de réduction de l'oxyde de nickel de la même manière que dans l'Exemple 2, sauf qu'à la place du NaCO3 utilisé dans l'Exemple 2, on ajoute du NaOH en une quantité de 0,003 % en poids en termes de la quantité d'atomes de sodium par rapport à la quantité de l'oxyde de nickel. Ni Co Cu Fe 0 Na Others Before reaction 76.61 1.04 0.15 0.50 21.5 <0.001 0.20 Example 2 97.41 1.33 0.19 0.62 0.18 0.002 0 Comparative Example 2 88.95 1.21 0.17 0.58 8.89 <0.001 0.20 (wt%) Example 3 and Comparative Example 3 A reduction reaction of the nickel oxide of the same as in Example 2, except that in place of the NaCO3 used in Example 2, NaOH was added in an amount of 0.003% by weight in terms of the amount of sodium atoms relative to the amount of nickel oxide.
Les résultats sont tels que présentés sur la Figure 4. The results are as shown in Figure 4.
Séparément, on met en oeuvre une réaction de réduction de l'oxyde de nickel de la même manière que celle que l'on vient juste de décrire, sauf qu'on n'ajoute pas de NaOH (Exemple Comparatif 3). Les résultats sont également présentés sur la Figure 4. Separately, a nickel oxide reduction reaction is carried out in the same manner as just described except that no NaOH is added (Comparative Example 3). The results are also shown in Figure 4.
Après 60 min de réaction, on analyse chaque échantillon de test de la même manière que dans l'Exemple 2. En résultat, on obtient les données présentées dans le Tableau 3. After 60 min of reaction, each test sample is analyzed in the same manner as in Example 2. As a result, the data presented in Table 3 are obtained.
Conditions expérimentales de l'Exemple 3 Echantillon de test quantité d'oxyde de nickel 5 80 mg/quantité de NaOH ajouté 0,003 % Température de traitement 900 C, gaz réducteur hydrogène, temps de traitement: 60 min Conditions expérimentales de l'Exemple Comparatif 3 Echantillon de test quantité d'oxyde de nickel 80 mg/quantité de NaOH ajouté 0 % (non ajouté) Température de traitement 900 C, gaz réducteur hydrogène, temps de traitement: 60 min Experimental conditions of Example 3 Test sample amount of nickel oxide 80 mg / amount of NaOH added 0.003% Treatment temperature 900 C, hydrogen reducing gas, treatment time: 60 min Experimental conditions of Comparative Example 3 Test sample amount of nickel oxide 80 mg / amount of NaOH added 0% (not added) Treatment temperature 900 C, hydrogen reducing gas, treatment time: 60 min
Tableau 3Table 3
Ni Co Cu Fe O Na Autres Avant réaction 76,61 1,04 0,15 0,50 21,5 < 0, 001 0,20 Exemple 3 97,48 1,30 0,18 0,64 0,15 0,003 0,25 Exemple Comparatif 3 88,25 1,20 0,17 0,60 9,57 < 0,001 0,21 (% en poids) Exemple 4 et Exemple Comparatif 4 On effectue une réaction de réduction de l'oxyde de nickel de la même manière que dans l'Exemple 2, sauf qu'à la place du NaCO3 utilisé dans l'Exemple 2, on ajoute du NaCl en une quantité de 0,003 % en poids en termes de la quantité d'atomes de sodium par rapport à la quantité de l'oxyde de nickel. Neither Co Cu Fe O Na Others Before reaction 76,61 1,04 0,15 0,50 21,5 <0, 001 0,20 Example 3 97,48 1,30 0,18 0,64 0,15 0,003 0 Comparative Example 3 88.25 1.20 0.17 0.60 9.57 <0.001 0.21 (wt%) Example 4 and Comparative Example 4 A reduction reaction of the nickel oxide of the same as in Example 2, except that in place of the NaCO3 used in Example 2, NaCl was added in an amount of 0.003% by weight in terms of the amount of sodium atoms relative to the amount of nickel oxide.
Les résultats sont tels que présentés sur la Figure 5. The results are as shown in Figure 5.
Séparément, on met en oeuvre une réaction de réduction de l'oxyde de nickel de la même manière que celle que l'on vient juste de décrire, sauf qu'on n'ajoute pas de NaCl (Exemple Comparatif 4). Les résultats sont également présentés sur la 30 Figure 5. Separately, a nickel oxide reduction reaction is carried out in the same manner as just described, except that NaCl is not added (Comparative Example 4). The results are also shown in Figure 5.
Après 60 min de réaction, on analyse chaque échantillon de test de la même manière que dans l'Exemple 2. En résultat, on obtient les données présentées dans le Tableau 4. After 60 min of reaction, each test sample is analyzed in the same manner as in Example 2. As a result, the data presented in Table 4 are obtained.
Conditions expérimentales de l'Exemple 4 Echantillon de test quantité d'oxyde de nickel 80 mg/quantité de NaCl ajouté 0,003 % Température de traitement 900 C, gaz réducteur hydrogène, temps de traitement: 60 min Conditions expérimentales de l'Exemple Comparatif 4 Echantillon de test quantité d'oxyde de nickel 10 80 mg/quantité de NaCl ajouté 0 % (non ajouté) Température de traitement 900 C, gaz réducteur hydrogène, temps de traitement: 60 min Experimental conditions of Example 4 Test sample amount of nickel oxide 80 mg / amount of NaCl added 0.003% Treatment temperature 900 C, hydrogen reducing gas, treatment time: 60 min Experimental conditions of Comparative Example 4 Sample test quantity of nickel oxide 80 mg / amount of NaCl added 0% (not added) Treatment temperature 900 C, hydrogen reducing gas, treatment time: 60 min
Tableau 4Table 4
Ni Co Cu Fe 0 Na Autres Avant réaction 76,61 1,04 0,15 0,50 21,5 <0, 001 0,20 Exemple 4 97,51 1,29 0,18 0,64 0,16 0,003 0,22 Exemple Comparatif 4 89,47 1,23 0,19 0,60 8,35 <0,001 0,16 (% en poids) Exemple 5 et Exemple Comparatif 5 On effectue une réaction de réduction de l'oxyde de nickel de la même manière que dans l'Exemple 2, sauf qu'à la place du NaCO3 utilisé dans l'Exemple 2, on ajoute du verre soluble comprenant du Na2O, du nSiO2 et du xH2O en une quantité de 0,005 % en poids en termes de la quantité d'atomes de sodium par rapport à la quantité de l'oxyde de nickel. Ni Co Cu Fe 0 Na Others Before reaction 76.61 1.04 0.15 0.50 21.5 <0.001 0.20 Example 4 97.51 1.29 0.18 0.64 0.16 0.003 0 Comparative Example 4 89.47 1.23 0.19 0.60 8.35 <0.001 0.16 (wt.%) Example 5 and Comparative Example 5 A nickel oxide reduction reaction of the same as in Example 2 except that instead of the NaCO 3 used in Example 2, water glass comprising Na 2 O, nSiO 2 and xH 2 O was added in an amount of 0.005% by weight in terms of amount of sodium atoms relative to the amount of nickel oxide.
Les résultats sont tels que présentés sur la Figure 6. The results are as shown in Figure 6.
Séparément, on met en uvre une réaction de réduction de l'oxyde de nickel de la même manière que celle que l'on vient juste de décrire, sauf qu'on n'ajoute pas de verre soluble (Exemple Comparatif 5). Les résultats sont également présentés sur la Figure 6. Separately, a nickel oxide reduction reaction is carried out in the same manner as just described except that no water glass is added (Comparative Example 5). The results are also shown in Figure 6.
Après 60 min de réaction, on analyse chaque échantillon de test de la même manière que dans l'Exemple 2. En résultat, on obtient les données présentées dans le Tableau 5. After 60 min of reaction, each test sample is analyzed in the same manner as in Example 2. As a result, the data presented in Table 5 are obtained.
Conditions expérimentales de l'Exemple 5 Echantillon de test quantité d'oxyde de nickel 80 mg/quantité de verre soluble ajouté 0,005 % Température de traitement 900 C, gaz réducteur hydrogène, temps de traitement: 60 min Conditions expérimentales de l'Exemple Comparatif 5 Echantillon de test quantité d'oxyde de nickel 10 80 mg/quantité de verre soluble ajouté 0 % (non ajouté) Température de traitement 900 C, gaz réducteur hydrogène, temps de traitement: 60 min Experimental conditions of Example 5 Test sample amount of nickel oxide 80 mg / amount of soluble glass added 0.005% Treatment temperature 900 C, hydrogen reducing gas, treatment time: 60 min Experimental conditions of Comparative Example 5 Test sample amount of nickel oxide 80 mg / amount of added water glass 0% (not added) Treatment temperature 900 C, hydrogen reducing gas, treatment time: 60 min
Tableau 5Table 5
Ni Co Cu Fe O Na Autres Avant réaction 76,61 1,04 0,15 0,50 21,5 < 0, 001 0,20 Exemple 5 97,31 1,32 0,19 0,61 0,39 0,004 0,18 Exemple Comparatif 5 89,30 1,18 0,17 0,58 8,54 < 0,001 0,23 (% en poids) Exemple 6 et Exemple Comparatif 6 On effectue une réaction de réduction de l'oxyde de nickel de la même manière que dans l'Exemple 2, sauf qu'à la place du NaCO3 utilisé dans l'Exemple 2, on ajoute de l'hydrogénosulfite de sodium (NaHSO3) en une quantité de 0,003 % en poids en termes de la quantité d'atomes de sodium par rapport à la quantité de l'oxyde de nickel. Ni Co Cu Fe O Na Other Before reaction 76.61 1.04 0.15 0.50 21.5 <0.001 0.20 Example 5 97.31 1.32 0.19 0.61 0.39 0.004 0 Comparative Example 89.30 1.18 0.17 0.58 8.54 <0.001 0.23 (wt.%) Example 6 and Comparative Example 6 A reduction reaction of the nickel oxide of the same as in Example 2, except that in place of the NaCO3 used in Example 2, sodium hydrogen sulfite (NaHSO3) was added in an amount of 0.003% by weight in terms of the amount of sodium atoms relative to the amount of nickel oxide.
Les résultats sont tels que présentés sur la Figure 7. The results are as shown in Figure 7.
Séparément, on met en oeuvre une réaction de réduction de l'oxyde de nickel de la même manière que celle que l'on vient juste de décrire, sauf qu'on n'ajoute pas d'hydrogénosulfite de sodium (Exemple Comparatif 6). Les résultats sont également présentés sur la Figure 7. Separately, a nickel oxide reduction reaction is carried out in the same manner as just described except that sodium hydrogen sulfite is not added (Comparative Example 6). The results are also shown in Figure 7.
Après 60 min de réaction, on analyse chaque échantillon de test de la même manière que dans l'Exemple 2. En résultat, on obtient les données présentées dans le Tableau 6. After 60 min of reaction, each test sample is analyzed in the same manner as in Example 2. As a result, the data presented in Table 6 are obtained.
Conditions expérimentales de l'Exemple 6 Echantillon de test quantité d'oxyde de nickel 80 mg/quantité de NaHSO3 ajouté 0,003 % Température de traitement 900 C, gaz réducteur hydrogène, temps de traitement: 60 min Conditions expérimentales de l'Exemple Comparatif 6 Echantillon de test quantité d'oxyde de nickel 10 80 mg/quantité de NaHSO3 ajouté 0 % (non ajouté) Température de traitement 900 C, gaz réducteur hydrogène, temps de traitement: 60 min Experimental conditions of Example 6 Test sample amount of nickel oxide 80 mg / amount of NaHSO3 added 0.003% Treatment temperature 900 C, hydrogen reducing gas, treatment time: 60 min Experimental conditions of Comparative Example 6 Sample test quantity of nickel oxide 80 mg / amount of NaHSO3 added 0% (not added) Treatment temperature 900 C, hydrogen reducing gas, treatment time: 60 min
Tableau 6Table 6
Ni Co Cu Fe 0 Na Autres Avant réaction 76,61 1,04 0,15 0,50 21,5 < 0, 001 0,20 Exemple 6 97,40 1,31 0,18 0,63 0,19 0,003 0,29 Exemple Comparatif 6 89,43 1,21 0,19 0,58 8,41 < 0,001 0,18 (% en poids) Exemple 7 e: Exemple Comparatif 7 Cet exemple démontre l'utilisation d'un lit fluidisé dans 20 la production de nickel métallique. Ni Co Cu Fe 0 Na Others Before reaction 76.61 1.04 0.15 0.50 21.5 <0.001 0.20 Example 6 97.40 1.31 0.18 0.63 0.19 0.003 0 Comparative Example 6 89.43 1.21 0.19 0.58 8.41 <0.001 0.18 (wt%) Example 7 e: Comparative Example 7 This example demonstrates the use of a fluidized bed in 20 the production of nickel metal.
On pèse 600 g de nickel. On ajoute du NaCO3r en une quantité de 0, 002 % en poids en termes de la quantité d'atomes de sodium par rapport à la quantité d'oxyde de nickel, et on le mélange avec l'oxyde de nickel. On charge le mélange dans dispositif de fluidisation en acier inoxydable cylindrique ayant un diamètre de 60 mm. On chauffe par l'extérieur le dispositif de fluidisation jusqu'à une température prédéterminée, et on introduit de l'azote gazeux par le fond du dispositif pour former un lit fluidisé. On introduit un gaz réducteur (propane gazeux) dans le lit fluidisé pour provoquer une réaction de réduction. Après le traitement pendant une période de temps prédéterminée, on stoppe le chauffage et l'introduction du gaz réducteur, et on ramène le système réactionnel à la température ambiante tout en introduisant de l'azote gazeux. On échantillonne le produit traité, et on analyse l'échantillon de la même manière que dans l'Exemple 1 pour surveiller la progression de la réduction. 600 g of nickel are weighed. NaCO3r was added in an amount of 0.002% by weight in terms of the amount of sodium atoms relative to the amount of nickel oxide, and mixed with the nickel oxide. The mixture is loaded into a cylindrical stainless steel fluidization device having a diameter of 60 mm. The fluidizing device is heated from the outside to a predetermined temperature, and nitrogen gas is introduced through the bottom of the device to form a fluidized bed. A reducing gas (propane gas) is introduced into the fluidized bed to cause a reduction reaction. After the treatment for a predetermined period of time, the heating and the introduction of the reducing gas are stopped, and the reaction system is brought back to room temperature while introducing nitrogen gas. The treated product is sampled, and the sample is analyzed in the same manner as in Example 1 to monitor the progress of the reduction.
Le changement de la quantité de CO gazeux et de 002 gazeux dans un gaz d'échappement autour de la sortie du lit fluidisé est tel que présenté sur la Figure 8. The change in the amount of gaseous CO 2 and gaseous gas in exhaust gas around the outlet of the fluidized bed is as shown in FIG.
Séparément, on met en oeuvre une réaction de réduction de l'oxyde de nickel de la même manière que celle que l'on vient juste de décrire, sauf qu'on n'ajoute pas de NaCO3 (Exemple Comparatif 7). Les résultats sont également présentés sur la Figure 8. Separately, a nickel oxide reduction reaction is carried out in the same manner as just described except that NaCO 3 is not added (Comparative Example 7). The results are also shown in Figure 8.
Après 15 min de réaction, on analyse chaque échantillon de test de la même manière que dans l'Exemple 1. En résultat, on obtient les données présentées dans le Tableau 7. After 15 min of reaction, each test sample is analyzed in the same manner as in Example 1. As a result, the data presented in Table 7 are obtained.
L'oxyde de nickel utilisé dans le lit fluidisé a la composition et la granulométrie suivantes. The nickel oxide used in the fluidized bed has the following composition and grain size.
Qualité de:L'oxyde de nickel (% en poids) Ni Co Cu Fe O Autres 76, 81 1, 06 0, 14 0, 53 21, 40 0, 06 Granulométrie de l'oxyde de nickel (% en poids) Plus de 820 à 420 à 210 à Moins de 820 m 420 m 210 m 105 m 105 m 2 30 60 7 1 Conditions de traitement Température de traitement: 900 C Temps de traitement: 15 min Gaz réducteur: propane 0,66 NL/min Gaz fluidisant: azote 1,4 Nm3/h Quality of: Nickel oxide (% by weight) Ni Co Cu Fe O Other 76, 81 1, 06 0, 14 0, 53 21, 40 0, 06 Particle size of nickel oxide (% by weight) More from 820 to 420 to 210 to Less than 820 m 420 m 210 m 105 m 105 m 2 30 60 7 1 Treatment conditions Treatment temperature: 900 C Treatment time: 15 min Reducing gas: propane 0.66 NL / min Gas fluidizer: nitrogen 1,4 Nm3 / h
Tableau 7Table 7
Ni Co Cu Fe O Na Autres Avant réaction 76,81 1,06 0,14 0,53 21,40 <0, 001 0,06 Exemple 7 97,36 1,33 0,18 0,74 0,18 0,002 0,20 Exemple Comparatif 7 91,69 1,26 0,16 0,63 6,0 <0,001 0,26 (% en poids) Ni Co Co Fe O Na Others Before reaction 76.81 1.06 0.14 0.53 21.40 <0.01 0.06 Example 7 97.36 1.33 0.18 0.74 0.18 0.002 0 Comparative Example 7 91.69 1.26 0.16 0.63 6.0 <0.001 0.26 (wt%)
Claims (8)
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Citations (5)
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| US3754896A (en) * | 1970-08-11 | 1973-08-28 | Univ Minnesota | Process for recovering nickel from very low grade primary nickel ores |
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-
2005
- 2005-01-31 FR FR0500935A patent/FR2881438B1/en active Active
Patent Citations (5)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 07 3 July 2003 (2003-07-03) * |
Also Published As
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