NO143630B - Fremgangsmaate til utluting av nikkel fra et partikkelformig nikkelholdig sulfidmateriale - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte til utluting av nikkel fra et partikkelformig nikkelholdig sulfidmateriale.

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til

utluting av nikkel fra et partikkelformig nikkelholdig sulfidmateriale, for eksempel en nikkelmatte, hvor klor tilføres en oppslemning av materialet i en kobberholdig løsning inneholdende minst 10 g/l kobber.

En kjent fremgangsmåte til utluting av nikkel fra sulfidmateri-aler, typisk en matte, omfatter dannelse av en oppslemning av matten i en vandig kobberholdig løsning og tilførsel av klor til oppslemningen, hvorved nikkel blir oppløselig. I en slik prosess antas reaksjon å finne sted mellom matten og toverdige kobberioner i • løsning under dannelse av énverdige kobberioner, mens kloret tje-

ner til å regenerere de toverdige kobberioner. Det nikkel som blir oppløselig, kan utvinnes fra den resulterende løsning ved elektrolyse etter rensning av løsningen, hvorved klor regenere-

res til bruk i utlutingsoperasjonen.

For tilfredsstillende utførelse av en slik prosess er

det viktig å bestemme "sluttpunktet" for utlutingen nøyaktig,

slik at klortilførselen kan stanses. Når det materiale som skal utlutes, hovedsakelig består av sulfider av nikkel og kobber, må klorstrømmen således stanses øyeblikkelig etter at alt nikkel og kobber er oppløseliggjort. Klor som måtte bli tilført etter dette punkt, ville ikke bare være bortkastet, men ville til og med be-virke oksydasjon av det elementære svovel som dannes under utlutingen. Sulfationer som dannes på denne måte, må fjernes før elektrolyse

og forstyrrer balansen mellom klor som dannes i elektrolysecellene, og klor som anvendes ved utlutingen.

Den parameter som tidligere har vært hevdet å styre ut-

lutingen og påvise eller avgjøre det ønskede sluttpunkt ved hvilket klortilførselen skal stanses, er løsningens redokspotensial.

I kanadisk patent nr. 967.009 beskrives således bruk av målinger

av redoks-potensialet for bestemmelse av det tidspunkt da et bestemt metall av flere som er tilstede i matten, er blitt

utlutet. Det ble imidlertid nå funnet at redoks-potensial-måling ikke er helt tilfredsstillende som hjelpemiddel til å begrense sulfatdannelse mest mulig. Når f.eks. matter bestående hovedsakelig av nikkel- og kobbersulfider ble utlutet med klor, ble det observert at redoks-potensialet holdt seg nær 500 milli-volt i lang tid etter at det visuelt og ved kjemisk analyse av residuet var blitt observert at utlutinqen var fullbyrdet.

Under denne periode med overskytende klortilførsel ble en be-tydelig mengde elementært svovel funnet å være blitt oksydert til sulfat.

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til utluting av nikkel fra et partikkelformig nikkelholdig sulfidmateriale, hvor man danner en oppslemning av materialet i en kobberholdig løsning inneholdende minst 10 g/l kobber og tilfører klor til oppslemningen, og fremgangsmåten er karakterisert ved at man overvåker oppslemningens pH og avbryter klortilførselen etter at pH-verdien er påvist å ha avtatt til en på forhånd bestemt verdi sam indikerer begynnende- sulf atdannelse.

En foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen går ut på at den på forhånd bestemte pH-verdi er innen området mellom 0 og -1,0.

Den opprinnelige vandige løsning i hvilken det nikkelholdige materiale oppslemmes for klorutluting, består hovedsakelig av brukt elektrolytt som erholdes ved nikkelelektrolysen. Da denne brukte elektrolytt imidlertid er praktisk talt fri for oppløst kobber, er det nødvendig å tilføre dette for å sikre et begyn-nelsesnivå av oppløst kobber på minst 10 g/l og fortrinnsvis 30-40 g/l. Dette gjøres fortrinnsvis ved at den brukte elektrolytt blandes med en kobberholdig løsning, hvorved den vandige utgangs-løsning for oppslemningen erholdes. En slik utgangsløsning har gjerne en pH i området 0,5-1,5, men den nøyaktige verdi for ut-gangs løsningens pH er ikke kritisk eller sterkt utslagsgivende for bestemmelsen av sluttpunktet ved utlutingen.

Den på forhånd bestemte pH-verdi ved hvilken klortil-førselen skal stanses, er blitt funnet å være i noen grad avhengig av sammensetningen av det materiale som skal utlutes så vel som av utlutingsløsningen. Uansett mattens sammensetning vil imidlertid en begynnende oksydasjon av svovel til sulfat medføre en hurtig endring i løsningens pH-verdi, og klortilførselen bør da stanses så snart som den hurtige endring påvises. ' I alminnelig-het vil sluttpunktet indikeres ved at pH-verdien kommer ned til null eller en negativ verdi så lav som -1,0. Eksempelvis ble det i et forsøk som ble utført, funnet at optimal operasjon ville tilsi stansning av klorstrømmen når en pH mellom -0,5 og

-0,75 var påvist.

Den meget tilfredsstillende sluttpunktsbestemmelse ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen muliggjøres av den meget hurtige endring i pH-verdien som er blitt funnet å finne sted når svovel begynner å oksyderes. Denne oksydasjon antas å komme av at mens basismetaller så som nikkel eller kobber oksyderes, blir det praktisk talt ikke forbrukt eller produsert syre i oppslemningen. Men så snart som disse metallene er blitt oppløst, synes følgende reaksjon å finne sted:

Det vil sees at 6 mol salteyre og 1 mol svovelsyre dannes for hvert gramatom elementært svovel som oksyderes til sulfat.' Den forholdsvis store mengde syre som dannes pr. gramatom oksydert svovel, sammen med den spesielt høye følsomhet som kloridløs-ningers pH viser ved varierende syrekonsentrasjon, kan forklare den observerte skarpe endring i pH-verdien.

Det materiale fra hvilket nikkel ekstraheres, består fortrinnsvis av en kommersiell Bessemer-matte. Slike matter har typisk et svovelinnhold på ca. 19-2 7 vekt% og kan, i tillegg til nikkel og kobber, inneholde ett eller flere av edelmetallene platina, palladium, gull, rodium og rutenium. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan utføres i forbindelse med såkalte "lav-svovel"-matter, dvs. matter som er blitt oksydert ned til 8 eller endog 5% svovel. Da elementært svovel imidlertid dannes ved utlutingen, er det ingen fordel i å redusere svovelinnholdet før utlutingen. Ved utluting av en slik edelmetallholdig matte har man funnet at edelmetall begynner å oppløses etter det samme mønster som sulfat begynner å dannes. Ved å benytte pH-måling med sikte på å stanse klortilførselen før vesentlig dannelse av sulfat vil man avbryte utlutingen før vesentlig utluting av edelmetaller har funnet sted.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere, eksempelvis, under henvisning til ligningen: Fig. 1 er en grafisk fremstilling som viser sammen-hengen mellom den målte variasjon i løsningens pH, nikkelekstraksjonen og sulfatdannelsen under klorutluting av en spesiell nikkelmatte, og fig. 2 er en lignende grafisk fremstilling vedrørende klorutluting av en annen nikkelmatte som inneholdt edelmetaller.

De data som fremgår av fig. 1, erholdtes ved utluting av et partikkelformig sulfidmateriale som på vektbasis inneholdt 50% nikkel, 18% kobber og 30% svovel. Utlutingen ble utført ved at man dannet en oppslemning av 174 g av dette materiale i 900 ml av en vandig løsning inneholdende 96 g/l nikkel og 10 g/l kobber ved 60°C. Klor ble tilført oppslemningen under omrøring, med en hastighet på 2 g/min.iialt 90 min. Herunder ble oppslemningens pH overvåket, og prøver av oppslemningen ble uttatt ved mellomrom for analyse. Kurve A viser den prosentvise ekstraksjon av nikkel i matten som funksjon av pH-verdien under de senere stadier av utlutingen. Kurve B viser graden av sulfatdannelse uttrykt som den prosentvise andel av det samlede svovelinnhold i utgangs-materialet som ble oksydert ved forskjellige pH-verdier under de senere stadier av utlutingen.

Det vil sees av tegningen at liten ytterligere nikkel-ekstraksjon erholdtes når utlutingen ble fortsatt utover det punkt hvor pH-verdien hadde sunket til ca. -0,75. Fortsatt klortil-førsel inntil en pH på -1,7 var oppnådd, resulterte på den annen side i oksydasjon av ca. 6% av utgangsmaterialets svovelinnhold til sulfat. For angjeldende matte vil således en optimal kontroll av utlutingsoperasjonen tilsi at klortilførselen skulle stanses så snart som en pH på ca. -O,6 var påvist.

Det vises nå til fig. 2. De data som der er angitt, ble målt under utluting av en matte som inneholdt, på vektbasis, ca. 46% nikkel, ca. 29% kobber, ca. 20% svovel og 20-200 deler pr. million (ppm) av edelmetallene platina, palladium, gull, rodium og rutenium. En 180 g prøve av denne matte ble oppslemmet i 0,9 1 kloridløsning som inneholdt 80 g/l nikkel og 10 g/l kobber, og klor ble tilført oppslemningen med en hastighet på ca. 2 g pr. min., mens oppslemningens temperatur ble holdt ved ca. 100°C.

På grunn av de lave konsentrasjoner av edelmetallene og vanskeligheten med å oppnå representative prøver av de faste stoffer som utlutes, ble utlutingens forløp fulgt ved suksessiv prøvetagning fra utlutingsløsningen med 10 minutters mellomrom. Kurvene C og D på fig. 2 tilsvarer henholdsvis kurvene A og B

på fig. 1, dvs. de representerer henholdsvis variasjonen av nikkelekstraksjonen og sulfatdannelsen med utlutingsløsningens pH målt ved utlutingstemperaturen. Kurve E representerer ekstrak-sjonen av edelmetaller som funksjon av pH-verdien. Kurven ble bestemt ved at man for hver pH-verdi beregnet den samlede ekstraksjon av edelmetaller ut fra de individuelle metallkonsentrasjoner som ble bestemt.

Det fremgår av fig. 2 at for denne spesielle edelmetall-holdige matte skulle en passende pH-verdi for avbryting av klorut-lutingen være en verdi mellom 0 og -0,2. Dette ville muliggjøre ekstraksjon av opp til 99,8% av nikkelinnholdet i matten, med bare ca. 1% oppløsning av edelmetaller i matten og ca. 1,7% eller mindre oksydasjon av den elementære svovel.

Det vil forstås at regulering av utlutingen ved over-våkning av pH-verdien er gunstig ikke bare fordi dette reduserer dannelsen av uønskede sulfationer til et minimum, men også fordi en for stor syredannelse- i seg selv er uønsket for så vidt som nøytralisering av syreoverskudd ville være nødvendig før den resulterende utlutingsløsnings anvendes for elektrolyseformål.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er ovenfor beskrevet spesielt med henblikk på en chargevis utførelse. Den er imidlertid ikke begrenset til en slik arbeidsmåte, men kan også utføres som en kontinuerlig prosess. I forbindelse med en kontinuerlig prosess vil man selvsagt ikke avbryte klortilførselen til oppslemningen ved å stenge av klorstrømmen til kloreringsbeholderen, men heller sørge for at oppslemningen uttas fra kloreringsbeholderen ved den på forhånd bestemte pH-verdi.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til utluting av nikkel fra et partikkelformig nikkelholdig sulfidmateriale, hvor man danner en oppslemning av materialet i en kobberholdig løsning inneholdende minst 10 g/l kobber og tilfører klor til oppslemningen, karakterisert ved at man overvåker oppslemningens pH og avbryter klortilførselen etter at pH-verdien er påvist å ha avtatt til en på forhånd bestemt verdi som indikerer begynnende sulfatdannelse.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den på forhånd bestemte pH-verdi er innen området mellom 0 og -1,0.