NO800038L - Fremgangsmaate ved fremstilling av hydroksylerte nikkelforbindelser - Google Patents

Description

Nærværende oppfinnelse vedrører en ny metode ved fremstillingen av hydroksylerte nikkelforbindelser, og mere spesielt en

hy metode ved fremstillingen av nikkelhydroksyd av høy renhet fra en oppløsning av dissosierte nikkelsalter. Den vedrører spesielt et basisk nikkelsalt av en spesiell struktur, den elektrolytiske fremstilling av sistnevnte, dets renhet og fremstillingen av et nikkelhydroksyd med høy renhetsgrad.

Det synes riktig her å minne om at fremstillingen av oksyderte nikkelforbindelser, slik som hydroksydene, de basiske karbo-nater, karbonatene og de sorte og grønne oksyder av dette metall er spesielt vanskelig og innviklet. At det er innviklet å fremstille sorte' og grønne oksyder er godt påvist av en artikkel med tittelen "Production of nickel oxide from ammo-niacal process streams", utgitt i the Canadian Mining and Me-tallurgical (Journal), mars 1970, sidene 352-262.

Dessuten har de basiske nikkelkarbonater den store ulempe at

de har en sammensetning og spesielt et nikkelinnhold som varie-rer i tidens løp.

Nikkelhydroksydene, i ordets egentlige betydning, har ikke disse ulemper, men på den ene side er det meget vanskelig å fremstille dem i ren tilstand, og på den annen side, når de fremstilles, fra deres salter^ er det vanligvis ikke mulig å gjenvinne anionet med hvilket nikkelionet er kombinert.

Vanskeligheten ved fremstillingen av rent nikkelhydroksyd skyldes dels dette hydroksyds gelatinøse natur, dets dårlige filtreringsevne og dels dets tendens til å absorbere ionene som er tilstede i mediet, dvs. anionene assosiert med nikkelet og kationene assosiert med hydroksylene. Disse problemer skal løses uten hensyn til metoden som anvendes ved innføringen av hydroksylionene - det være seg tilsetningen av en base eller den elektrolytiske spaltning av vannet. Problemene inntreffer spesielt når det gjelder elektrolytisk teknikk som allerede er blitt gjort til gjenstand for patent 1.441.749 i navnet 'The Societe Le Nickel, og som vedrører en fremstillingsmetode for nikkelhydrat ved hjelp av elektrolyse, ved å gå ut fra anoder av nikkelmatter i en vandig elektrolytt av kloridet eller sulfatet av et alkalisk eller jordalkalisk metall med en lav strømtetthet ved en pH på 0 - 10, .og etterfulgt av en rensebehandling. Metoden beskrevet i det franske patent med-fører, foruten vanskelighetene med filtrering av hydroksydpre-cipitatet som gjøren omhyggelig vaskning nødvendig, en rekke ulemper,slik som lav produktivitet av de elektrolytiske celler.

Dette er grunnen til at en av formålene med nærværende oppfin-, neise er et basisk nikkel.salt som kan filtreres lett og oradan-' nes uten vanskeligheter til et nikkelhydroksyd av høy renhet.

Et formål ved nærværende oppfinnelse består i å fremskaffe en metode for fremstillingen av det basiske salt.

Et annet formål med' nærværende oppfinnelse består i å fremskaffe en fremgangsmåte som gjør det mulig å omdanne det basiske salt til et nikkelhydroksyd av høy renhet.■

Et annet formål - til slutt - består i å fremskaffe en fremgangsmåte ved fremstillingen av nikkelhydroksyd av høy renhet fra et dissosiert nikkelsalt forenet med gjenvinningen av det assosierte anion, spesielt når sistnevnte er et klorion.

Denne gjenstand og andre formål, såvel som andre som vil vises senere, oppnåes ved h.jelp av en metode for fremstilling av hydroksylerte nikkelforbindelser fra en oppløsning av nikkelioner,karakterisert veddet faktum at den omfatter de følgende trinn: a) nevnte oppløsning av nikkelioner underkastes elektrolyse, mens katalytten holdes innen et pH-område fra 1 til 6 og

ved en temperatur på mindre enn 50°C;

b) presipitatet som erholdes under trinn a) gjenvinnes.

Det er riktig å fastslå her og nå at overensstemmelsen med

betingelsene som vedrører pH og temperaturen er ufravikelig.

Oppfinnelsen kan anvendes i praksis'bare ved den pH og den temperatur som er angitt foran..

Det er et faktum at pH-verdien sterkt påvirker på den ene side utbyttet og på den andre side filtreringsevnen for presipitatet.

Følgelig, når pH er for basisk vil metoden føre til et presipitat som består av en basisk nikkelforbindelse som er vanskelig å filtrere, mens, når pH er for sur, vil det faradiske pre-sipiteringsutbytte av det basiske salt - av den type som beskri-ves senere - være meget dårlig. Dette er grunnen til at pH for katolytten med fordel ligger mellom 3 og 4. I de gitte eksempler er pH generelt satt til omkring 3,5 ved hjelp av tilsetningen av en minerålsyre til katolytten, som en regel den som tilsvarer til anionet forbundet med nikkelionet. Man kan også sørge for et system som gjør tilsetningen av syren avhengig av katolyttens

PH-

Det er fordelaktig at temperaturen for katolytten ligger innen området fra 15 til 35°C, og fortrinnsvis mellom 20 og 30°C. Det'er derfor hensiktsmessig å sørge for et system som regule-rer temperaturen, spesielt når energien som a.vgies som følge av den elektrolytiske Jo.ule-ef f ekt er betydelig, og dette er tilfellet når en høy strømtetthet brukes.

Det<:>elektro-kjemiske potential for katolytten må beløpe seg

til mindre enn det potential som er nødvendig for å oksydere nikkel(II) til nikkel(III). I overensstemmelse med teknikkens stand (Atlas d'Equilibre electrochimique), av Pourbaix, 1963 utg. s. 331), uttrykkes sistnevnte potential ved hjelp av de følgende to ligninger:

Dette er grunnen til at når man elektrolyserer, i overensstemmelse med en av de mest foretrukne utførelsesformer ifølge opp-finnelsen, en oppløsning av nikkelklorid under frigjøring av klor mot anoden,, er det foretrukket å separere det anodiske kammer fra det katodiske kammer ved hjelp av i det minste et diafragma eller i det minste en membran, og/eller holde oksido reduksjonspotentialet for katolytten ved en slik verdi at nikkel (II) ikke vil oksyderes til nikkel(III). Det er foretrukket å holde redokspotentialét for katolytten ved en verdi som er lavere enn eller lik med 400 millivolt .i forhold til den mette-de kalomelelektrbde. Man kan holde den slik ved å tilsette, når oksidoreduksjonspotentialet er for høyt, et egnet reduksjonsmiddel, slik som f.eks. hydrogenperoksyd, askorbinsyre, natriumsulfitt og natriumtiosulfat, eller ethvert annet stoff som har en reduserende effekt.

Det elektrolyserte nikkelsalt er fortrinnsvis et salt av en sterk mineralsyre, slik som svovelsyre, salpetersyre og hydro-halogensyrer, og deres blandinger. Dessuten er.det riktig å un-derstreke at . nikkelionkonsentrasjonen beløper seg med fordel til mindre enn 50 g/l, og ligger fortrinnsvis mellom 10 og 30 g/l.

For å senke forbruket av elektrisk energi i forbindelse med det basiske nikkelsalt,er det foretrukket å øke oppløsningens ledningsevne, f.eks. ved å tilsette et salt som har det samme anion' som det elektrolyserte nikkelsalt, og hvis kation har karakter av jordalkali eller fortrinnsvis alkali, slik at. det ikke kan reduseres eller -bunnfelles i form av et hydroksyd eller basisk salt.

En av de enkleste og billigste tilsetninger er natriumsaltet, og i tilfelle av elektrolyse av nikkelklorid, natriumklorid.

I det tilfelle hvor det er nødvendig-a holde elektlrolyttvolu^——^ met konstant ved å utføre en renseprosess, blir saltet som skal tilsettes forbrukt. Et kompromis må derfor finnes mellom reduksjon av energimengden som anvendes pr. enhet basisk nikkelsalt fremstilt og økningen i forbruket av ^natriumsalt. Et godt

kompromis er å tilsette natriumsaltet på en slik måte at kon-sentrasjonen vil beløpe seg til tilnærmet 1 mol pr. liter

(0,5 - 1,5 mol pr. liter). Det kan sies at selv om det er mulig å utføre elektrolysen i overensstemmelse med nærvæ^-rende oppfinnelse ved et trykk som er forskjellig fra det van-. lige trykk, er det foretrukket og mere hensiktsmessig å utføre

den ved atmosfærisk trykk.

Strømtettheten ved katoden kan være høy, og kan nå 2,000 Amp/

2

m . Denne sistnevnte verdi er mere en grense som er satt av elektrolyseteknikken kjent på området enn en begrensning som følge av fremgangsmåten. Vanligvis anvendes' tettheter på mere. enn 100, og fortrinnsvis pa mere enn 500 Amp/m .

De anvendte katoder kan f.eks. bestå av titan, nikkel eller rustfritt stål. Generelt, er det foretrukket å velge katoder som begunstiger frigjøringen av hydrogen i forhold til den metalliske nikkelavleiring.

Omrøringen av katolytten hær katoden er av meget stor betydning. Den må hverken være for kraftig eller for svak, da opprettholdelsen av pH ved den ovenfor angitte verdi ellers ville være vanskelig og ville forbruke en usedvanlig stor syremengde. Det er imidlertid hensiktsmessig å legge merke til at omrøringen som kodordineies med hydrogenfrigjøringen ved katoden synes å være utmerket egnet. Når de foran angitte betingelser er opp-fylt bunnfelles den hydroksylerte forbindelse, som i dette tilfelle er et basisk nikkelsalt,i store fnokker°9akkumuleres ved bunnen av elektrolysekaret. Dette er grunnen til at det er en god ide å modifisere dette kars form slik at det fremskaffes et katodekammer med en.skråning, og å anbringe en "svanehals" ved den nedre ende av denne skråning for å lette uttrekningen av disse fnokk, hvis filtrering er meget lett.

Hva angår parametrene som hører til reaksjonene, og som ikke er blitt gransket foran, er det nødvendig å velge dem slik at de vil be-gunstige hydrogenfrigjøringen ved katoden i forbindelse med'av-leiringen av metallisk nikkel.

De anodiske reaksjoner har bare .en liten effekt på presipiteringen av den basiske forbindelse i en slik grad at de ikke vil modifisere de foran beskrevne betingelser.

Således kan det ved anoden finne sted spaltningsreaksjoner for de nikkelholdige forbindelser som enten kan være meget rene. f. eks. nikkelavfall fra elektroplettering (dendritter, avskrapete faste elektroder) eller urene. I det sistnevnte tilfelle er det nyttig å separere det anodiske kammer fra det katodiske og å sørge for et rensningstrinn for anolytten slik at det bare sendes det renest mulige nikkelsalt inn i katodekammeret. Faktisk finnes de fleste av forurensningene som er tilstede i nikkel.holdige oppløsninger igjen i det erholdte nikkelpresipitat ved katoden. Faktisk gir presipitering i overensstemmelse med nærværende oppfinnelse bare meget lite eller ingen rensning.

Det basiske nikkelsalt slik som fremstilt i overensstemmelse med nærværende oppfinnelse er i besidddelse av bemerkelsesverdige fysikalske og kjemiske egenskaper.

Det er passende å påpeke at dets fremstillingsprosess gjør det mulig å omdanne nikkelklorid til en hydroksylert forbindelse og gjenvinne klor. Fnokkenes dimensjoner er temmelig store: mere enn 70 % av dem har en dimensjon på mere enn 100 px.\, og det gjør det mulig for dem meget lett å bli dekantert inns i elek-trolysecellen og det letter deres videre behandling.

Ytterligere, kanskje på grunn av disse karakteristika, er det meget lett å omdanne dette basiske salt til rent nikkelhydroksyd. Dessuten skal det bemerkes at det basiske salt som er blitt fremstilt på denne måte kan anvendes for visse formåløyeblikkelig.

KJemisk analyse,viser at tilnærmet 4/5 av nikkelatomene ér forbundet med hydroksylioner, mens resten er forbunet med anioner som stammer fra oppløsningen.-

Omdannelsen av det basiske hydroksydsalt finner sted ved å erstatte disse anioner med hydroksylerte ioner som innføres av en oppløsning av hydroksydet av et alkalimetall, slik som natrium- eller kaliumhydroksyd eller selv ammoniakk. Reaksjonen er desto mere fullstendig når den utføres ved en høyere temperatur og med en overskytende mengde hydroksyd.

Generelt kan det hydroksylerte mellomprodukt, slik som det fo-religger ved trinn b), renses ved hjelp av enhver metode som gjør bruk av-en tilstrekkelig mengde hydroksydion som har evne. til å reagere på det basiske salt.

Med det formål for øye -å redusere'den nødvendige basemengde, er det mulig å innarbeide minst to reaktorer i kaskade når nikkelhydroksydet og alkalidppløsningen fortrenger hverandre ved'en motstrøms-strøm. Denne teknikk gjør det mulig å redusere den nødvendige basemengde til en verdi som er mellom 1 og 1,2 ganger den støkiometriske mengde, og mere generelt til en verdi på 1,05 ganger denne mengde.

Denne arbeidsmetode gjør det mulig å redusere mengden anvendt NAOH. I den første reaktor forbruker den basiske forbindelse NA0H'et som kommer fra den andre reaktor, mens i den andre reaktor, i og med at natriumhydroksydoverskuddet i forhold til forurensningene fremdeles skal fjernes, gjør det mulig å bibringe det resulterende produkt en høy. grad av renhet.

Det er blitt, funnet at for å utnytte metoden under de mest for-delaktige betingelser er det i korthet nødvendig å rense den hydroksylerte forbindelse i den første reaktor ved å tilsette en:natriumhydroksydoppløsning til denne som har lav konsentrasjon og som stammer fra den andre reaktor og å arbeide under et høyt natriuni-hydroksydnivå i denne andre reaktor for å forbedre rens-ningen. Oppholdstiden i hver reaktor avhenger av valg av teknikk, natriumhydroksydn ivået, temperaturen og den ønskede renhetsgrad for sluttproduktet, nemlig nikkelhydroksydet. I den første reaktor må temperaturen, omrøringsteknologien og opp-' holdstiden velges slik at. på den ene . side basisiteten for den vandige fase som kommer fra denne reaktor vil være.så svak som mulig/ og at på den andre side den spesielle morfologi for den hydroksylerte forbindelse erholdt ved trinn b) ikke vil forrin-ges, da en slik forringelse ville medføre vanskeligheter med • hensyn til rensningen ved tidspunktet for det andre trinn. På den andre side, i den andre reaktor må arbeidsbetingelsene an-gies som en funskjon av renhetsgraden for det endelige nikkelhydroksyd, da det er her rensningen av produktet, fullendes. Spesielt, er det nødvendig å finne et kompromis- mellom en lang oppholdstid og opprettholdelsen av et høyt natriumhydroksydnivå i den andre reaktor - en opprettholdelse som kan resultere i . risikoen for et høyt baseforbuk under hydroksyde-ts filtrering.

Temperaturen for reaktoren inn i hvilken den hydroksylerte forbindelse som kommer fra b) først innføres opprettholdes ved en verdi som ikke må overstige 50°C, og skal med fordel være nær opp til omgivelsestemperaturen (fra 15 til 30°C).

Den basiske forbindelse må bringes i suspensjon ved hjelp av

en teknologi hvorved man ikke risikerer noen oppslåing av kor-nene ved en' for kraftig omrøring. Temperaturen i reaktoren, hvori basen innføres først skal med fordel være høyere enn 50°C og fortrinnsvis være innenfor området 70 til 90°C. Basekonsentra-sjonen i denne reaktor er med fordel lik minst 1 ekvivalent-gram pr. liter, og fortrinnsvis skal den være innen området 1,5 til 5 ekvivalent-gram pr. liter.

Omrøringsteknikken velges med fordel slik at enhver fragmente-ring av nikkelhydroksydkornene som ville være. tilbøyelig til å gjøre de'senere vaskeoperasjoner vanskelige, forhindres.

på dette trinn i fremgansmåtén fjernes impregneringsoppløsnin-gen fortrinnsvis ved vasking med vann på filteret eller ved hjelp av "repulping". En temperatur mellom 40 og 60° er passende. Tilnærmet tre "repulping"-operasjoner, volum til volum, vil deretter være å foretrekke når den samlete metode er blitt startet under de foran beskrevne betingelser.

Hvis den er blitt behandlet riktig vil. den hydroksylerte nikkelforbindelse deretter være et nikkelhydroksyd. Hydroksydets renhet avhenger på den ene side av renheten for det anvendte dissosierte salt og på'den andre side av behandlingen av det hydroksylerte mellomprodukt som stammer fra trinn b). Følgelig, . ved å behandle - slik som det er blitt beskrevet foran - en hydroksylert forbindelse som er oppnådd fra nikkelkloridoppløs-ninger med en høy renhetsgr.ad, slik som de som erholdes i over ensstemmelse med metodene beskrevet i de franske patenter nr. 2.138.330, 2.138.332, 2.. 297.925 og 2 . 334, 756, og etter tre "repulping"-operasjoner i vannet, erholder man et nikkelhydroksyd hvis renhetsnivå - dvs. innholdet av bestanddeler forskjellig fra nikkel, oksygen og hydrogen - ikke beløper seg til mere enn 0,5 vekts%. Under . forskningen som har ført til nærværende oppfinnelse har det vært mulig å vise at en termisk behandling som består i å oppvarme den hydroksylerte forbindelse, erholdt etter den første vasking med vann til en temperatur mellom 80 og 10O°C, og fortrinnsvis mellom 100 og' 150°C, opp til en konstant vekt, ville gjøre det mulig å øke renheten ytterligere

(ikke mere'enn 0,2 % forurensninger.)

Når en høyere renhetsgrad er ønsket er'det mulig å øke antallet gjentatte vaskinger og å anvende ammoniakk som base. Etter tør-king, muligvis i vakuum, ved en forholdsvis høy temperatur (80 til 180°C), gjør denne sistnevnte teknikk det mulig å erholde renhetsnivåer på mindre enn 0,1 %, ja selv mindre enn 0,05 S.

Når hydroksydet som erholdes på denne måte er blitt filtrert én .gang og tørket kan det anvendes som sådant. Det tilfredsstil-ler meget godt nikkelbehovet innen den kjemiske industri, spe-sleit området for fremstillingen av batterier og området for .syntese av visse salter. Dessuten er det i stand til - i de fleste tilfeller hvor de anvendes å erstatte grønn og svart nikkeloksyd, spesielt når det gjelder glassproduksjon,

emaljer, keramika og produksjonen av ferritter og innen para-kjémien.

Nikkelhydroksydet som erholdes i overensstemmelse med-nærværende oppfinnelses metode kan også meget lett'omdannes til svart eller grønt oksyd. Svart oksyd erholdes helt enkelt ved å oppvarme til en temperatur på over 300°C, fortrinnsvis innen onv-rådet 400-500°C (med ett signifikant siffer). Grønt oksyd kan lett erholdes fra dette hydrpksyd ved å oppvarme det til en temperatur rundt 1.100°C (med to signifikante sifre).

De følgende ikke begrensende eksempler har som formål å sette spesialisten lett i stand til å bestemme de operative betingelser som passer i hvert enkelt tilfelle.

Eksemplene angitt nedenfor, er blitt utført i en elektrolyse-celle med en konisk bunn utstyrt med en "svanehals", med en pum-pe som gjør det mulig å gjenvinne presipitatet gjennom "svane-halsen" i form av masse, med en dekariter, og med et apparat for separering av væsker og faste stoffer, såvel som en kjøleanord-ning, som gjør det mulig å justere temperaturen til den ønskede verdi. Det er denne anordning for justeringen av temperaturen som bestemmer masseuttaket. De forskjellige parametre for opp-løsningen holdes ved den ønskete verdi av et servo-system,

mens pH-verdien reguleres ved tilsetningen av saltsyre og verdien for redoks-potentialet justeres ved tilsetningen av natriumtiosulfat. Nikkelnivået reguleres ved tilsetningen av en opp-løsning av nikkelklorid, hvis sammensetning er identisk med 'det so erholdes før elektrolyse i eksempel 9 i fransk patent nr. 2 . 334 . 756-. ' De vesentlige karakteristika for denne, elektro-lysecelle er blitt oppsummert i den følgende tabell:

De angitte prosentandeler for analysene i det følgende er. vekts-prosent..

EKSEMPEL 1

I anordningen beskrevet på side lo, elektrolyseres en oppløs-ning av nikkelklorid, hvis- renhet er den samme som renheten

ifølge eksempel 9 i fransk patent nr. 2 . 334 . 756 ,. under.de føl-gende betingelser:

- konsentrasjon av nikkel(n)-ioner holdes konstant: 30' g/l

- temperatur for.elektrolytten: 20°C

p.

- tetthet for katodestrømmen: 625 A/m"

- surhet holdt ved pH 3

- potentialforskjell mellom elektrodene: E = 10 V.

Den kjemiske analyse for presipitatet viser fraværet av metallisk nikkel (Ni = 52%; Cl = 10%..,' H + 0 = ad 100 %)'.. Det faradiske utbytte'(lik med antallet nikkelekvivalenter inneholdt i det tørre presipitat over den tilsvarende mengde elektrisitet som uttrykt i F) beløper seg til 75%.

EKSEMPEL 2'

I anordningen beskrevet på sidelo,elektrolyseres en oppløsning av nikkelklorid, hvis renhet er den samme som renheten i eksempel 9 i fransk patent nr. 2.334.756, under de følgende betignelser:

- konsentrasjon for nikkel(II)-ioner holdes konstant: ' 30 g/l

- temperatur for elektrolytten: 50°C

- tetthet for katodestrømmen 625 A/m<2>

- surhet holdt ved pH 3

. - forskjellig i potential mellom elektrodene: E 7,6 V.

Visuell undersøkelse og analyse av det tørre presipitat (Ni = 71,7%) viser at nikkel her er tilstede i nikkel(II)-. og metallisk tilstand.. Man kan komme til den konklusjon at temperaturen, som var for høy, har begunstiget reduksjonen av nikkel(II)-ionene til metallisk nikkel.

Tatt i betraktning at nikkelet er- delvis presipitat i sin metalliske form, er det faradiske presipitasjonsutbytte ikke av noen interesse og er ikke blitt beregnet.

EKSEMPEL 3 I. anordningen beskrevet på side IQ elektrolyseres en oppløs-ning av nikkelklorid, hvis renhet er den samme som renheten i eksempel 9 i-fransk patent nr. 2.334.756 ,- under- de følgende, betingelser:

- konsentrasjon av nikkel(II)-ioner holdes konstant:. 30 g/l

- temperatur for elektrolytten: 51°C

2

- tetthet for den katodiske strøm: 1200 A/m

- surhet holdt ved pH 3

-forskjell i potential mellom elektrodene: % = 12,8 V.

Visuell undersøkelse og kjemisk analyse av det tørre presipitat (Ni = 68,7 %) viser at nikkelet her er tilstede i nikkel (II)- • og metallisk tilstand. Men-andelen av"metallisk nikkel har sunket til å begynne-med og dette viser at ved å øke strømtett-heten begunstiger man presipiterihgen av nikkel(II)-ioner i form av hydroksyd i forhold til deres reduksjon til metallisk til— stand.

. EKSEMPEL 4

I anordningen beskrevet på side 10 elektrolyseres en oppløsning

av nikkelklorid som inneholder natriumklorid og natriumsulfat. Denne oppløsning har renheten for nikkelkloridoppløsningen i eksempel 9 i fransk patent nr. 2.334.756. De operative betingelser er som følger:

- konsentrasjon av nikkel(II)-ioner holdes konstant: 18,2 g/l

- elektrolyttens temperatur: 30°C.

- Den katodiske strøm densitet: 750 A/m<2>

- surhet holdt ved pH 3,5

- forskjell i potential mellom elektrodene: E = 8,4 V •

- konsentrasjon av natriumioner: 30 g/l

konsentrasjon av sulfationer: 8,9 g/l

- konsentrasjon av kloridioner: 61,7 g/1-

Den kjemiske analyse av presipitatet gir de følgende resultater: nikkel: 51,9 %, svovel: 4,1 %, klor: 8,2 %; natrium: 1,8 %;* hydrogen + oksygen: ad 100 %....

■ Natrium er tilstede i presipitatet, ved et nivå som er lik det nivå som skyldes impregneringsmodervæskene. Den gjennomsnittlige granulometri beløper seg til 175. p^ m. Det faradiske utbytte for presipitateringen beløper seg til 72,2 %. Dekante-ringshastigheten for fnokkene er lik 0,4 cm pr. sek.. I løpet av denne prøve, .er 21 g reduksjonsmiddel (Na0S20^) blitt anvendt pr. kg nikkelpresipitat.

EKSEMPEL 5

I anordningen beskrevet på side 10, elektrolyseres en oppløsning av nikkelklorid som inneholder natriumklorid og natriumsulfat. Denne oppløsning har renheten for nikkelkloridoppløsningen i eksempel .9 i fransk patent nr. 2 . 334 . 756. De operative betingelser er som følger:

-konsentrasjon av nikkelioner holdes konstant: 28,4 g/l

- elektrolyttens temperatur mindre enn eller lik 30°C

- den katodiske strøm, densitet: 700 A/m<2>

- surhet holdt mellom pH 3 og 4

- forskjell i potential mellom elektrodene: E 7,1 V

- konsentrasjon av natriumioner: 22 g/l

- konsentrasjon av sulfationer: 15,3 g/l

- konsentrasjon av kloridioner: 58,5 g/l.

Den 'kjemiske analyse for det tørre presipitat gir de følgende resultater: .nikkel: 51%; svovel; 4,7% klor; 5,4 %; natrium:

1,5%; hydrogen og oksygen ad 100%.

Natrium er tilstede i presipitatet ved et nivå som er lik med .nivået som skyldes impregneringsmodervæskene. Den gjennomsnittlige granulometri beløper seg til 125 /-<-m. Det faradiske utbytte av presipitatet beløper seg til 72%. Dekanteringshas-tighétem for fnokkene er lik 0,3 cm pr. sekund. I løpet av denne prøve er 16 g reduksjonsmiddel (Na 2S 2OJ klitt anvendt pr. kg nikkelpresipitat. Saltsyreforbruket som er nødvendig for opprettholdelse av pil var lik 0,68 kg saltsyre pr, kg nikkelpresipitat .

EKSEMPEL 6

I anordningen beskrevet på side 10,elektrolyseres en oppløs-ning av nikkelklorid som inneholder natriumklorid og natriumsulfat-. Denne oppløsning har renheten for nikkelkloridoppløs-ningen. i eksempel 9 i fransk patent nr. 2.334.756. De operative betingelser er som følger: - konsentrasjon av nikkelioner holdes konstant: 17,3 g/l

- temperatur for elektrolytten mindre enn eller lik 30°C

- den katodiske strømtetthet-: 1.000 A/m<2>

surhet holdt ved pH 3,5

- forskjell i potential mellom elektrodene: E = 6,7 V

- konsentrasjon av natriumioner: 4 3 g/l

- konsentrasjon av sulfationer: 12,7 g/l

- konsentrasjon av kloridioner: 03 g/l

Den kjemiske analyse av det tørre presipitat gir de følgende re-sulater: nikkel: 51,1 %; svovel: 3,2%; klor: 9,2%; natrium:

2,1 %:, hydrogen + oksygen add 100%.

Natrium er tilstede i presipitatet ved et nivå som er lik med nivået som skyldes impregneringsmodervæskene. Det faradiske utbytte for presipiteringen beløper seg til 60,3 %. I løpet av denne prøve er 110 g reduksjonsmiddel (Na2S20^) blitt anvendt pr. kg nikkel. Saltsyreforbruket som er.nødvendig for opprettholdelsen av pH var lik med 0,68 kg saltsyre pr. kg nikkel.

Disse resultater finner uten tvil deres forklaring i en større diffusjon av anolytten mot katolytten. Men dette påvirker pre-sipitatmengden.

EKSEMPEL 7

Et produkt som kommer fra elektrolysen av en nikkelkloridoppløs-ning til hvilken natriumklorid og natriumsulfat er blitt tilsatt, og hvis kjemiske sammensetning er som følger: Ni = 51 %; S =. 3, 2 %; Cl = 9,5%

behandles med en natriumhydroksydoppløsning i overensstemmelse med den følgende operative metode.

Anbragt i suspensjon i vann på 70°C i 15-30 minutter med en hastighet på 10 liter pr. kg nikkelinnhold; 10Nnatriumhydrok-syd tilsettes, slik at en alkalisk -hydroksydkonsentrasjon på mer . enn 0,5 N opprettholdes.

Suspensjonen filtreres, og produktet anbringes i suspensjon ennå engang , under de samme betingelser, idet ..natriumhydroksydkonden-trasjonen holdes ved mer enn 2,5 N.

Etter filtrering anbringes produktet i suspensjon i vann på

60°C i 15 minutter, og deretter filtreres massen. Filtrerings-velositeten beløper seg til 600 1 pr. h. og pr. m 2av filtre-ringsoverflaten. Kaken vil deretter utsettes for en termisk he-handling ved 120°C ( tørking til konstant vekt). Deretter vil de gjenværende urenheter (natriumsalter) fjernes ved hjelp av to behandlinger med vann som er identiske med den foregående behandling.

Til slutt vil produktet tørkes , idet vekten er konstant; dets kjemiske analyse er som følger: Ni = 62 %; S = 0,05 %; Cl = 0,09 %; Na = 0,01 %.

Den .gjennomsnittlige granulometri beløper seg til 100 jllm.

I- dette eksempel-er produktet ble underkastet den termiske behandling som foran beskrevet, slik at det endelige hydroksyds renhet økes.

EKSEMPEL 8

Et produkt som stammer fra elektrolysen av en nikkelkloridopp- . løsning til hvilken natriumsulfat og natriumklorid er blitt tilsatt, behandles i overensstemmelse med teknikken beskrevet på side. 7, de. første avsnitt, når produktet og basen sirkulerer ved en motstrøms-strøm i de to reaktorer. Mengden natriumhydrok-syd innført i form av en konsentrert oppløsning på 200 g/l overstiger med 10%. urenhetene (klor- og sulfationer) som skal elimineres. Temperaturen for den første reaktor er 40°C. opp-

holdstiden for produktet er tilnærmet 1 h 30 min.

I den andre reaktor er temperaturen 75°C og oppholdstiden for produktet er tilnærmet 2 h 30 min..

Produktet som stammet fra den andre reaktor vil deretter bli vasket med varmt vann ved 70°C, tre ganger etter hverandre, i et forhold på 10 1 vann pr. kg nikkelinnhold. Det vil deretter tørkes.

Dets kjemiske analyse vil deretter være som følger:-

Ni = 60 %;' S =0,08 %; Cl = 0,21%; Na = 0,045'%, Renheten kan økes ved en termisk behandling som er.identisk med den i det foregående eksempel før de to vaskeoperasjoner med vann. Analysen vil derpå være som følger: Ni ■= 62 %; S 0,04%; Cl = 0,08 %; Na = 0,020 %.

EKSEMPEL 9

En oppløsning av nikkelklorid med en konsentrasjon på 30 g/l elektrolyseres ved 20°C, med en strømtetthet på 1500 A/m^.

Man utfører tre på hverandre følgende prøver idet pH for katolytten varieres. De.erholdte resultater oppsummeres i tabellen:

Det samlete produkt kan lett dekanteres og filtreres.

Disse prøver viser at det faradiske utbytte av presipiteringen vil forbedres og saltsyreforbuket vil reduseres etterhvert som pH stiger. Andre faktorer, slik som f.eks. temperaturen, strøm-tettheten, omrøringen, sammensetningen av elektrolytten må ha en virkning på presipiteringsutbyttet, men grunnene.er for-klart som ikke gjør det mulig å modifisere dem for å øke utbyttet ytterligere.

En prøve utført under de samme betingelser, men ved pH 6,5 har ført til hydrolyse av nikkelklorid og resulter.t i et nikkelhy-droksyl bestående av ekstremt fine partikler som det var umulig å dekantere og meget vanskelig å filtrere, da filterkleet til-lot de faste stoffer å passere eller ble tilstoppet. I tilfelle av elektrolyse av nikke"lklorid kal det bemerkes at oksydasjonen av de hydroksylerte nikkelforbindelser med klorid hjelpes av en pH på mer'enn 3.

Den optimale pH for elektrolysen er følgelig tett opp til 3.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av hydroksylerte nikkelforbindelser fra en oppløsning av nikkelioner, karakterisert ved at den består av de følgende trinn: a) den ovenfor nevnte oppløsning av nikkelioner underkastes elektrolyse, mens katolytten holdes ved en pH mellom 1 og 6, fortrinnsvis mellom 2,5 og 4,5, og ved én temperatur på mindre enn 50°C, fortrinnsvis mellom 15 og 35°C.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nikkelkonsentrasjonen for katolytten holdes ved en verdi fra 10 til 30 g pr. 1..

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakte^ r i s e r t ved at potensialet for oksido-reduksjon av katolytten holdes ved en slik verdi at .nikkélforbindelsen ikke vil oksyderes til nikkel (III).

4. Fremgangsmåte ifølge kravene 1-3, karakterisert ved at katolytten dessuten tilsettes et alkali-eller jordalkalisalt som er knyttet til. det samme ion som nikkelionet.

5. Fremgangsmåte ifølge kravene 1-4, karakterisert ved at den dessuten omfatter følgende trinn: c) den hydroksylerte forbindelse erholdt under trinn b) bringes i kontakt med en base valgt fra en gruppe bestående av alka-lihydroksyder, ammoniakk, og deres blandinger.

6. Fremgangsmåte ifølge kravene 1-5, karakterisert ved at basemengden som anvendes ligger mellom 1 og 1,2 ganger den støkiometriske mengde som er nødvendig for å fjerne de gjenværende anioner inneholdt i den hydroksylerte forbindelse erholdt i trinn b).

7. Fremgangsmåte ifølge kravene 1-6, karakterisert ved at kontaktetableringen c) utføres ved en motstrøms-strøm i minst to reaktorer.

8. Fremgangsmåte ifølge.krav 7, karakterisert ved at reaktoren i hvilken den. hydroksylerte forbindelse som kommer fra b) først trenger inn holdes ved en temperatur fra 15 til 30°C.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at reaktoren i hvilken basen først trenger inn holdes ved en temperatur fra 70 til 90°C.

10. Fremgangsmåte ifølge kravene 5-9, karakterisert ved at tilsetningen av nevnte base. finner sted på en slik måte at den vandige fase av reaktoren i hvilken basen først innføres, har en hydroksylert ionkonsentrasjon som minst er lik gram-ekvivalenten pr. liter..

11. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at tilsetningen av nevnte base finner sted på en slik måte at den vandige fase for reaktoren, i hvilken basen først innføres har eh hydroksylert ionkonsentrasjon som er minst lik 5 gram-ekvivalenter pr; liter.