NO136302B - - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte ved adskillelse av jern, kobolt og nikkel fra en vandig kloridoppløsning inneholdende disse metaller..

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrorer en fremgangsmåte av den

art som er angitt i kravets ingress.

En fremgangsmåte er beskrevet i norsk patent nr. 130.436 for fremstilling av hoyrent nikkel, dvs. en renhetsgrad over-

stigende 99,95%, fra nikkelholdige matter. Denne fremgangsmåte består av folgende trinn: (a) findeling av matten og rosting av denne ved en temperatur på ca. 900°C for fremstilling av nikkeloksyd; (b) opplosning av dette urene nikkeloksyd i konsentrert saltsyre; (c) oksydasjon til tre-verdig jern av jernet som forekommer i den urene losningen fra det foregående trinn; (d) fjerning av forurensningene fr.a denne losning ved hjelp av en ione-bytter-harpiks og eluering av nevnte forurensninger for

gjenvinning av koboltj og (e) elektrolysering av den rensede losningen for gjenvinning av hbyrent nikkel.

Nærværende oppfinnelse vedrorer en forbedring av ovennevnte fremgangsmåte, og da spesielt i forbindelse med fremstillingen av eluatet fra trinn (d) for eliminering av forurensningene ved hjelp av ionebytter-harpiksen.

Som angitt i dette patent kan denne harpiks bli gjenstand for vasking ved hjelp av ca. 1/10 normal saltsyre, og da hensikts-messig etter spyling med konsentrert saltsyre. Den ved vaskingen erholdte losningen, d.v.s. eluatet, inneholder forurensninger som har vært festet til harpiksen, og nærværende oppfinnelse fremskaffer en fremgangsmåte som gjor det mulig å gjenvinne samt separere verdifulle metaller såsom nikkel og kobolt, hvilke forekommer i eluatet.

Ifblge nærværende oppfinnelse og i henhold til en fremgangsmåte ifblge krav 1 i norsk patent nr. 130.436 er det fremskaffet en fremgangsmåte hvor ionebytter-harpiksen, som inneholder de nevnte forurensninger, elueres ved hjelp av ca. l/lO normal salts<y>re, hvoretter det erholdte eluat konsentreres og deretter i rekkefolge ' bringes til kontakt med et forste organisk løsningsmiddel for ekstraksjon av jern, og med et andre organisk lbsningsmiddel for ekstraksjon av kobolt, for derved å fremstille en ren nikkelkloridlbsning, hvoretter det forste organiske lbsningsmiddel vaskes, dekanteres og reekstraheres med hensyn til jern for derved å fremstille en jsmanriket lbsning, og hvorved det andre organiske losningsmidlet vaskes, dekanteres og reekstraheres med hensyn til kobolt for fremstilling av en renset koboltkloridlbsning.

Det forste organiske losningsmidlet inneholder

sekundært lauryl-amin, som vanligvis er fortynnet med et egnet middel, som f.eks. lbsningsmidler som selges under varemerket "Nafta" eller "Solvesso". Det andre organiske losningsmidlet inneholder tri-iso-oktylamin, som normalt er fortynnet med et egnet middel..

Reekstraheringene av jern og kobolt utfores fortrinnsvis ved å bringe de forste og andre organiske løsningsmidlene i kontakt med separat ca. 1/10 normal saltsyre. Fremgangsmåten er således særpréget ved det som er angitt i kravets karakteriserende del.

Hver av disse vaskeoperasjonene utfores fortrinnsvis ved hjelp

av en del av den' lbsning som kommer fra den tilsvarende reekstraherings-prosess, til hvilken man tilsetter den vandige fasen som stammer fra dekanterings-operasjdnen som folger etter vaske-•trinnet. Når det gjelder den vandige fasen/ som fås etter vaske-operasjonen, så kan denne kombineres med losningen som anvendes for reekstraherings-prosessen. Til slutt kan en kompletterende dekanteririgs-operasjbn utfores, bg den erholdte vandige fasen resirkuleres for ekstrahering av kobolt og eventuelt likeledes

for ekstrahering av nikkel.

Som man ser er det gjort mulig å fremstille en renset nikkelkloridlbsning (med lite kobolt) ved utlbpet fra en koboltekstraherings-prosess samt en renset koboltklorid-lbsning (lavt nikkelinnhold)

ved utlbpet fra en kobolt-reekstraheringsprosess, hvorved meget lite kobolt forsvinner under reekstrahering av jern.

I en forste utfdrelsesform av oppfinnelsen blir ionebytter-harpiksene spylt med ( eventuelt konsentrert) saltsyre for harpiksene blir gjenstand for nevnte vasking, hvorved man får fremstilt utgangslbsningen for fremgangsmåten ifblge nærværende oppfinnelse.

I en annen utfbrelsesform blir denne spyleoperasjon slbyfet, og

i dette tilfelle blir en del av den fremstilte rensede nikkel-kloridlbsningert kombinert med utgangs-eluatet for konsentreringen, for derved å oke lbsningens kompleks-dannende kapasitet.

Oppfinnelsen-skal i det fblgende beskrives utelukkende ved hjelp

av eksempler og under henvisning til ledsagende tegninger, hvor: Figur 1 viser ét skjema over de viktigste prosesstrinnene i henhold til eksempel 1 ifblge nærværende oppfinnelse; og Figur 2 illustrerer eksempel 2 ifolge nærværende oppfinnelse.

Sammensetningene til de forskjellige lbsningene/ som anvendes ved fremgangsmåten, er spesifisert i disse figurer,men de må bare betraktes som eksempler. Prosesser og lbsninger som er like eller som har samme funksjon er dessuten merket med de. samme henvisningstall i de to figurene.

Utgangslbsningen som skal behandles ifolge foreliggende fremgangsmåte erholdes som angitt i norsk patent nr. 130.436

ved å vaske ut, og da fortrinnsvis med ca. l/l0 normal saltsyre, en ionebytter-harpiks-kolonne, hvorigjennom en uren nikkelkloridlbsning har fått strbmme for å rense losningen.

Når det gjelder eksempel lt og som er beskrevet nedenfor blir vaskingen av ionebytter-harpiksen utfort ved å spyle harpiksen ved hjelp av konsentrert saltsyre. Når det gjelder eksempel 2 blir derimot spylingen slbyfet, og dette resulterer i at det folger med en stbrre mengde nikkel under vaskingen, slik at an-delen nikkel i eluatet er betydelig stbrre.

Eksempel 1 (illustrert ved hjelp av fig. 1)

Utgangslbsningen 1 (eluatet), hadde folgende sammensetning:

Denne lbsning blir forst gjenstand for en konsentrering 2, hvorved halvdelen av det opprinnelige vannvolumet fjernes. Herved får man således en lbsning 3, hvor naturligvis elementene forekommer i dobbelt så hby konsentrasjon som i losningen 1, d~v.s. 8 g/l nikkel, 28 g/l kobolt, 37 g/l jern og 5 mol/l H+-ioner.

Den konsentrerte (vandige) losningen 3 blir deretter brakt i mot-stroms-kontakt 4 med et forste organisk lbsningsmiddel S-^ t som bestod av sekundært lauryl-amin, fortynnet i "Nafta"-lbsningsmiddel til en konsentrasjon på 0,6 mol pr. 1. Kontakt foretas i 4 trinn med 2,8 volumdeler av den organiske fasen

pr. volumdel vandig fase.

Denne motstrbmskontakt 4 har til formål å ekstrahere jern som forekommer i den konsentrerte losningen 3, og den nevnte kontakt kan avstedkommes ved hjelp av ethvert konvensjonelt blandings-dekanterings- anlegg. Etter separasjon av den organiske fasen får man en vandig lbsning 5, som er befridd for jern, og som inneholder 8 g/l nikkel og 28 g/l kobolt. Da disse konsentra-sjoner er de samme som i lbsning 3, så kan bare ubetydelige mengder nikkel eller kobolt ha fulgt med i den organiske fasen.

Den organiske fasen blir deretter vasket i et eneste trinn 6, hvoretter den ledes til et dekanteringsapparat 7, hvoretter den organiske fasen blir brakt i mbtstrbms-kontakt 8 med ca. l/lO normal saltsyre-lbsning. Denne kontakt 8 utfores i 4 trinn med 2 volumenheter organisk fase pr. volumerihet saltsyre,for derved å reekstrahere jern som forekommer i losningsmidlet S^, og man får en lbsning 9 som inneholder 26 g/l jern. Med hensyn til de forskjellige volumforholdene mellom organiske og vandige faser,

så tilsvarer disse den totale mengden jern som forekommer i den konsentrerte losningen 3. Dessuten inneholder losningen 9 ikke mer enn 0,030 g/l nikkel og 0,030 g/l kobolt, hvilket igjen beviser at disse elementer bare i ubetydelig grad kommer med under jern-ekstraksjonen ved motstrbms-kontakt 4.

En del av jern (III)-losningen 9 anvendes i vasketrinnet 6, som utfores med 100 volumenheter organisk fase pr. volumenhet vandig fase, slik at fraksjonen av losningen 9, og som kreves for dette formål er ekstremt liten og da dessto mer på grunn av at den vandige fasen, som kommer fra dekanteringsapparat 7 også tilsettes til den vandige vaske-lbsningen. Etter vasketrinnet 6 blir den vandige vaskelbsningen resirkulert for å komme sammen med den konsentrerte losningen 3 umiddelbart for stedet for motstrbmskontakt 4. Den organiske fasen, som kommer fra jern-reekstraksjonskontakten 8,

blir resirkulert kontinuerlig og direkte til jernekstraksjons-kontakten 4. Losningen 5, som er.utarmet på jern, blir ytterligere gjenstand for behandling i likhet med den som er beskrevet, men denne gang for å fjerne kobolt fra losningen. Losningsmidlet som anvendes for dette formål, er fortynnet tri-iso-oktylamin i

mengdeforholdet 0,6 mol pr. 1 lbsningsmiddel, hvorved losningsmidlet er en blanding av 97 volumprosent "Nafta" og 3 % oktyl-alkohol.

Den fortsatte behandlingen omfatter et kontakttrinn 10 med losningsmidlet Dette trinn 10 utfores i 5 arbeidstrinn med 4 volumenheter av den organiske fasen pr. volumenhet vandig fase, og man får en ganske ren nikkelkloridlbsning 11, som inneholder 7,5 g/l nikkel og mindre enn 0,005 g/l av'hvert av elementene kobolt og jern.

Etter at losningsmidlet S har ekstrahert kobolt fra losningen 5, blir losningsmidlet S2 vasket i to trinn 13, hvoretter det fores til et dekanteringsapparat 14, og blir til slutt brakt til kontakt 15 med en ca. 1/10 normal saltsyrelosning, for derved å reekstrahere innholdet av kobolt. Denne reekstraherings-kon.takt 1-5 utfores i 6 arbeidstrinn med 10 volumenheter av den organiske fasen pr. volumenhet vandig fase.

Losningsmidlet S2, hvor nå kobolt er fjernet,, blir på- den

ene side resirkulert til ekstraksjonstrinnet 10,og på den annen side får man en koboltholdig lbsning 16, som inneholder 70 g/l kobolt og ikke mer enn 0.040 g/l nikkel, og dette viser at nikkel praktisk talt ikke medrives ved reekstraksjonskontakten 15.

En mindre andel av losningen 16, som er forenet med all vandig fase som kommer fra dekanteringsapparatet 14, anvendes for vaskingen 13, som utfores med 100 volumenheter organisk fase pr. volumenhet vandig fase-. Etter vaskingen 13 blir den vandige fasen resirkulert til losningen 5 umiddelbart for ekstraksjonstrinnet 10.

Således fås dé tre praktisk talt rene lbsningene 9,11 og 16, hvorved lbsning 9. inneholder jernklorid,11 nikkelklorid og 16 koboltklorid, slik at formålene med oppfinnelsen er oppnådd ved hjelp av denne fremgangsmåte. Man bor dessuten notere seg at H+-ionekonsentrasjonen i disse lbsninger oppgår til respektive 0,1, 4,5 og 0,1 mol pr. 1.

Eksempel 2 (illustrert ved hjelp av fig. 2>.

Lbsning 1, som skal behandles, og som inneholder 45 g/l nikkel, 14 g/l kobolt og 18,5 g/l jern, fikk man direkte ved å vaske ut, og uten spyling, en ionebytter-harpikskolonne som var fylt med forurensninger.

Denne lbsning 1 ble gjenstand for en konsentrasjonsbehandling 2, hvorved man fremstilte en konsentrert lbsning 3 med fblgende sammensetning:

Denne sammensetning er ikke utelukkende en mangedobling av sammensetningen til losningen 1 på grunn av at konsentrasjonsbehandlingen 2 ble utfort under tilsetning av en ren nikke.l-holdig lbsning,hvilket senere skal forklares.

Den konsentrerte losningen 3 blir fra begynnelsen av gjenstand for jerneks tråks jon 4 ved hjelp av et organisk lbsningsmiddel S som er identisk med S i eksempel 1. Lbsning 5, hvor jern

er fjernet, erholdes således, og fra denne losningen ekstraheres kobolt ved 10 ved hjelp av et lbsningsmiddel som er identisk med S2 i eksempel 1. Man erholder således en ren nikkelkloridlbsning 11, som inneholder 161 g/l nikkel og mindre enn. 0,08 g/l av hvert av elementene kobolt og jern.

Etter jernekstraksjonen 4 blir losningsmidlet S vasket ved 6, dekantert ved 7 og gjenstand for en arbeidsprosess & for reekstrahering av jern ved hjelp av ca. l/lO normal saltsyre. Etter separasjon fra den organiske fasen inneholder den vandige fasen 9 fra jern-ekstraksjonen 8 35 g/l jern, 0,030 g/l nikkel og 0.12 "g/1 kobolt.

Losningsmidlet S2/ som fås ved koboltektraksjons-prosessen IO, blir i sin tur dekantert ved 12, vasket ved 13, dekantert på nytt ved 14, og deretter gjenstand for en kobolt-reekstraksjon 15, hvorved l/l0 normal saltsyre ble anvendt. Den organiske fasen, som fås ved den sistnevnte arbeidsprosess 15, utgjbres av en opplbsning 16 av koboltklorid, hvilken lbsning i alt vesentlig er ren og inneholder 59 g/l kobolt og ikke mer enn 0,05 g/l nikkel.

Resirkulering av forskjellige lbsninger utfores som i eksempel

I, men med den forskjell at den vandige fasen som kommer fra

det ytterligere dekanteringsapparatet 12, og som ikke forekommer i eksempel 1, blir forenet med losningen 5, som er fri for jern.

Dessuten blir en dél av nikke 1-kloridlbsningen 11 resirkulert

til konsentrasjonsbehandlingen 2 for å anrike losningen 3 med klorid, og for derved å oke evnen til kompleksdannelse. Strbmnings-mengdene for lbsningene og konsentreringsprosessen reguleres slik at det for hver volumenhet av lbsning 1, som kommer inn i kon-sentreringsanlegget, tilfores også 0,47 volumenheter av losningen II, og 0,75 volumenheter vann fjernes, og 0,62 volumenheter konsentrert lbsning 3 fås. I samme tidsperiode blir 0,28 volumenheter av lbsning 11 tilgjengelig for anverdelse utenfor prosessen.

Når det gjelder det organiske/vandige ekstraksjonstrinnet i "prosessen,angir fblgende tabell antall arbeidsoperasjoner

pr. trinn samt forholdet O/a mellom volumet av organisk fase og vandig fase/som kommer i kontakt med hverandre:

Fblgelig er det åpenbart at selv hvis eluat-losningen i, som

skal fremstilles, erholdes uten foregående spyling, så er det mulig ved partiell resirkulering av ren nikkelkloridlbsning 11

å erholde ren nikkelklorid- og koboltklorid-lbsninger hver for seg uten å miste merkbare mengder av de nevnte metaller.

Losningene S. og kan ha en annen sammensetning enn de som her er angitt, da det er tilfredsstillende når S. tillater selektiv ekstraksjon av jern og S_ selektiv ekstraksjon av kobolt.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte ved adskillelse av jern, kobolt og nikkel fra en vandig kloridopplbsning inneholdende disse metaller,

   ved at tilstedeværende jern i opplosningen oksyderes til jern (III), hvoretter opplosningen utarmes med hensyn til kobolt og jern ved hjelp av en ionebytter-harpiks som deretter elueres med ca. 0,1 N saltsyre, hvorved det oppnås et nikkelholdig eluat som i det vesentlige inneholder alt jern og kobolt som var til-stede i den opprinnelige kloridopplbsning, og hvor kobolt ekstraheres fra eluatet med en organisk fase inneholdende triiso-oktylamin, karakterisert ved at eluatet for ekstrahering av kobolt innstilles til en nikkelkonsentra-sjon på minst 3 M og deretter befris for jern ved ekstraksjon med en organisk fase inneholdende sek.laurylamin, idet så vel jernekstraksjonen som koboltekstraksjonen utføres i et surt miljo ved pH^O, hvorved det erholdes en ren nikkelkloridopplbs-ning, og at den jernholdige, organiske væskefase vaskes, dekanteres og deretter underkastes eh jernreekstraksjonsprosess for fremstilling av en jernanriket opplbsning og at den koboltholdige, organiske fase vaskes, dekanteres og deretter underkastes en kobolt-reekstraheringsprosess for fremstilling av rent koboltklorid, som forenes med den vandige fase erholdt ved dekantering av den koboltholdige, organiske fase, og at den derved erholdte opplbsning anvendes ved vasking av den koboltholdige j organiske fase, og at en av dé to eller begge de vandige opplbsninger som erholdes ved vasking av de respektive organiske faser, resirkuleres til ekstraksjonen som utfores ved hjelp av de respektive organiske faser.