Способ выделения металлов из растворов неорганических солей Советский патент 1989 года по МПК C22B23/04 

Изобретение относится к способам получения технически и химически чистых металлов в компактном и порошко- BOM состояниях в металлургической и химической промышленности.

Целью изобретения является обеспечение получения никелевых и кобальтовых порошков с малым насыпным весом и высокими ферромагнитными свойствами и упрощение процесса.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Изучение всех показателей по процессу выделения металлических кобальта и никеля проводят на сульфатных растворах с содержанием 50 г/л Со, 70 г/л Ni, рН 4,5 с использованием

растворов NaOH 100 г/л, Na2C03 150 г/л, 25%-ного раствора аммиака, щелочного 2%-ного раствора силиконового жира и желтого фосфора.

Пример 1. Определение оптимального расхода восстановителя и рН.

Опыты проводят на аликвотах растворов в 0,5 л. В качестве нейтрализатора используют раствор кальцинированной соды. Первоначально растворы нагревают до 90°С, затем нейтрализуют до заданного значения рН, после чего в него вводят расчетное количество восстановителя в элементарном состоянии. Затем раствор снова подогревают до температуры начала реакции и при заданных условиях вы,Ј 1

Х

:л

со о

держивают до ее завершения. Реакция восстановления никеля протекает боле бурно и заканчивается в пределах 15-30 мин, процесс восстановления кобальта носит более затяжной характер и длится от 20-25 до 80-90 мин.

По завершении реакций осадки от растворов отделяют фильтрованием, промывают водой. Растворы и осадки анализируют. По анализам осадки представляют основной металл в количестве не менее 99,2%,

Остаточное содержание металлов в растворах приведено в табл. 1..

Как следует из табл. 1 глубокое осаждение с высоким коэффициентом извлечения кобальта и никеля в оса- ,док достигается при расходе восстановителя не менее 150% от стехиомет- рически необходимого количества и значения рН 11 и более. При этих условиях выделение кобальта в осадок 99,16%, а никеля - 99,47%.

Пример 2. Изучение влияния природы нейтрализатора и режима подачи восстановителя.

Опыты проводят на аликвотах растворов 0,5 л, рН 12 и 150% расхода восстановителя, т.е. 8,5 г фосфора на один опыт соответственно кобальтового раствора и 12,25 г никелевого Восстановитель дозируют сразу весь или равномерными порциями. После подачи последней порции раствор еще выдерживают 10 мин. Общее время обработки с восстановителем 60 мин. Нейтрализация растворов проводится NaOH и 25%-ным раствором аммиака. Для возбуждения реакции растворы нагревают до температуры начала реакции и стабилизируют в этом режиме. По завершении реакций (окончание которых хорошо видно по прекращению выделения газов) осадки отделяются фильтрованием, промывают и сушат.

Результаты опытов представлены в табл. 2.

Как видно из табл. 2 режим подачи восстановителя решающего значения на полноту выделения кобальта и никеля в металлическом состоянии не оказывает. Практически одинаковая глубина осаждения кобальта и никеля происходит при пользовании в качестве нейтрализатора NaOH и NajCO,. Однако при применении аммиака в качестве .нейтрализатора осаждение кобальта практически не происходит. Вос

5

0

5

0

5

0

5

0

5

становление кобальта начинается толь- ко при глубсгкой отгонке Ш.Это, очевидно, связано с тем, что кобальт с аммиаком дает прочные комплексные соединения.

Пример 3. Влияние температуры и времени обработки растворов с восстановителем.

Предварительные исследования показали, что при рН 8-9 и температуре ниже 64 С реакция восстановления не возбуждается несколько суток. При более высоких значениях рН при нагреве растворов реакция восстановления начинается при температуре на 15-20°С ниже температуры кипения раствора и особенно бурно развивается при достижении температуры кипения. Начавшись при температуре кипения, далее реакция самопроизвольно протекает при стабилизации температуры на 15-20°С ниже температуры кипения. Время восстановления определяется возможностями аппаратуры, в которой протекает процесс восстановления, от исключения выбросов пены, так как сама реакция идет чрезвычайно бурно с обильным выделением газа и пенообразова- ния.

Пример 4. Получение мелкодисперсных ферромагнитных порошков.

Первоначально проводят опыты по отысканию оптимального расхода силиконового жира (ПСВ) по определению насыпной плотности порошков, выделенных в идентичных условиях без ПСВ и различным расходом ПСВ. Порошки с наименьшим насыпным весом (0,054 г/см3 кобальтового и 0,061 г/см3 никелевого) получаются при расходе ИСВ в пределе 0,0009-0,0015 мг на 1 г получаемого порошка.

В табл. 3 приведены данные по влиянию расхода ПСВ на насыпную плотность порошков: рН 12, расход восстановителя 150% от стехиометрии, Т 95°С,Ј 60 мин, Т с,.,,, порошков 105°С.3

При оптимальных условиях: рН 12, температуре 95 С, времени обработки 60 минут, расходах восстановителя 150% от стехиометрии и силиконового жира 0,001 мг/г, при интенсивном перемешивании проводят выделение кобальтового и никелевого порошков из соответствующих сульфатных растворов. Апиквота каждого раствора на один опыт 500 мл. Выделенные порошки отделяют от растворов фильтрованием, промывают щелочным раствором концентрацией по NaOH 50 г/л (для удаления фосфора) и водой до нейтральной реакции. После водной промывки порошки промывают диметилформамидом и сушат в закрытом сосуде при 220°С до полного удаления паров диметилформамида.

Основные свойства этих порошков приведены в табл. 4.

Анализ исходных растворов и продуктов реакций проводится фотоколо- риметрическим методом по стандартным Методикам.

Использование предложенного способа выделения кобальта и никеля из растворов позволяет улучшить качественные показатели технологических процессов получения металлических никеля и кобальта и повысить качество этих металлов, особенно в порош- ,ках. За счет упрощения технологии и повышения качества продуктов, сокращения расхода реагентов, выделения побочных товарных продуктов (аммоний сульфата, аммонийфосфата, тринатрий- фосфата) возможно получение экономического эффекта только за счет снижения расхода реагентов на последней стадии получения металлического кобальта, за счет исключения расхода хлора (100 р/т Со), нефтенного кокса 120 р/т, электроэнергии (50 р/т),

флюсов (50 р/т), электродов (15 р/т) и т.д.

По предложенному способу указанные расходы исключаются, так как Со из раствора сразу выделяется в элементарном состоянии при затратах на фосфор 150 р/т, при этом товарная стоимость готовой продукции меняется из-за повышения качества.

Формула изобретения

1. Способ выделения металлов из растворов неорганических солей, преимущественно кобальта и никеля, путем их восстановления, отличающийся тем, что, с целью обеспечения получения никелевых и кобаль- товых порошков с малым насыпным весом и высокими ферромагнитными свойствами и упрощения процесса, восстановление ведут элементарным фосфором, взятым в активной форме, в ще- лочной среде, причем перед восстановлением в исходные растворы вводят силиконовый жир в количестве 0,0009- 0,0015 г/л металла в порошке.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что восстановление ведут при рН 9-13 и нагревании раствора на 15-20 С ниже его температуры кипения.

Изобретение относится к способам получения технически и химически чистых металлов в компактном и порошковом состояниях в металлургической и химической промышленности. Цель изобретения- обеспечение получения никелевых и кобальтовых порошков с малым насыпным весом и высокими ферромагнитными свойствами и упрощение процесса. Выделение никеля и кобальта из растворов неорганических солей осуществляют восстановлением фосфором, взятым в активной форме, в щелочной среде при PH 0-13 и температуре на 15-20°С ниже температуры кипения раствора, причем перед восстановлением в исходные растворы вводят силиконовый жир в количестве 0,0009-0,0015 г/г металла в порошке. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

Таблица 1

Заказ 2507/27

Тираж 577

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Таблица 2

Подписное