Способ выделения металлов из растворов неорганических солей

 

Изобретение относится к способам получения технически и химически чистых металлов в компактном и порошковом состояниях в металлургической и химической промышленности. Цель изобретенияобеспечение 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51) 4 С 22 В 23 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4211389/31-02 (22) 16.03.87 (46) 15.05.89. Бюл. У 18 (71) Бийский филиал Алтайского поли- . технического института им. И.И.Ползунова (72) M.Ë.Ïoëÿêoâ, Е ° М.Полякова ,и О.M.Ñàìñoíoâà (53) 669.243:669.253(088.8) (56) Худяков И.Ф, и др. Металлургия меди, никеля, кобальта, ч. II М.:

Металлургия, 1977, с, 169-170.

Металлургия меди, никеля, кобальта/Под ред, А.А.Цейдлер. Пер. с англ.

М.: Металлургия, 1965, с. 419-423. (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ

РАСТВ0Р0В НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЛЕЙ 57) Изобретение относится к способам

Изобретение относится к способам получения технически и химически чистых металлов в компактном и порошковом 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, .76 г/л Ni рН 4,5 с использованием

2 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 ферромаг" нитными свойствами и упрощение процесса. Выделение никеля и кобальта из растворов неорганических солей осуществляют восстановлением фосфором, взятым в активной форме, в щелочной среде при рН 0-13 и темперао туре на 15"20 С ниже температуры кипения раствора, причем перед восстановлением в исходные растворы вводят силиконовый жир в количестве

0,0009-0 0015 г/л металла в порошке. ! з.п. ф-лы, 4 табл.

С : растворов NaOH 100 г/л, Иа СОз 150 г/л, 25Х-ного раствора аммиака, щелочного

27-ного раствора силиконового жира и желтого фосфора.

Пример 1. Определение опти- мального расхода восстановителя и рН.

Огыты 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 вь 1479539 держивают до ее завершения. Реакция восстановления никеля протекает более 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

1 растворов отделяют фильтрованием, ( промывают водой. Растворы и осадки 10 анализируют. По анализам осадки представляют основной металл в количестве не менее 99,2Х.

Остаточное содержание металлов в растворах приведено в табл. 1.. I5

Как следует из табл. i глубокое осаждение с высоким коэффициентом извлечения кобальта и никеля в оса,док достигается при расходе восстановителя не менее 1507 от стехиометрически необходимого количества и значения рН 11 и более. При этих условиях выделение кобальта в осадок

99,16Х, а никеля — 99,477.

Пример 2. Изучение влияния 25 природы нейтрализатора и режима подачи восстановителя, Опыты проводят на аликвотах растворов 0,5 л, рН 12 и 1507 расхода восстановителя, т.е. 8,5 r 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

Na C0» Na0H и 257.-ным раствором аммиака. Для возбуждения реакции раст- 4 воры 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 иэ 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 Ка СО, Од-, 55 нако при применении аммиака в качестве,нейтрализатора осаждение кобальта практически не происходит. Вос,становление кобальта начинается только при глубокой отгонке NH >,Ýòî, 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 о ниже 64 С реакция восстановления не

1 возбуждается несколько суток. При более высоких значениях рН при нагреве растворов реакция восстановления о начинается при температуре на 15-20 С нике 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 черезвычайно бурно с обильным выделением газа и пенообраэования.

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 беэ ПСВ и различным расходом ПСВ. Порошки с наименьшим насыпным весом (0,054 г/см кобальтового и 0,061 г/см никелевого) получаются при расходе IICB в пределе 0,0009-0,0015 мг на 1 r получаемого порошка.

В табл. 3 приведены данные по влиянию расхода ПСВ на насыпную плотность порошков: рН 12, расход восстановителя 1507 от стехиометрии, Т =

95 С, 6 = 60 мин, T „„ порошков

105 С.

При оптимальных условиях: рН 12, о температуре 95 С, времени обработки

60 минут, расходах восстановителя

150Х от стехиометрии и силиконового жира 0,001 мг/г, при интенсивном перемешивании проводят выделение кобальтового и никелевого порошков иэ соответствующих сульфатных растворов.

Аликвота каждого раствора на один опыт 500 мл. Выделенные порошки отТаблица 1

Остаточное содержание в растворе Со/Ni, г/л, при расходе восстановителя, 7 от стехиометрии по уравнению

Опыт рН

6,44

3,66

25,93

19,88

18в52

11,42

5,27

3, 10

4,83

2,87

4,16

2,49

3,63

2,11

1 8

1,82

1,53

2,32

2,13

2,24

2,02

1,18

0,99

23,45

17>56

15, 33

10 81

1,55

1,31

0,91

0,87

0,98

0,92

0,54

0,51

11,88

9,17

0,86 оэ 77

0,57

0,46

3 10

21, 73

14,73

0,31

0,26

9,66

8,34

0,42

0,37

0,36

0,33

4 11

19,64 11,42

0 25

0,18

0,21

0,19

0,21

0,19

0,16

0,11.

0,095

0,083

0,15

0,11

0,13

0,11

0i12

0,092

0,073

0,069

5 12

17,22

10, 96

6,32

6,55 0,110

0,090

6 13

13, 81

10,53

4,25

3,49

О, 090

0,078

0,078

0,071

5 147 деляют 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 фотоколориметрическим 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. 3а счет упрощения технологии и повышения качества продуктов, сокращения расхода реагентов, выделения побочных товарных продуктов (аммоний сульфата, аммонийфосфата, тринатрийфосфата) 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), !

9539

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

По предложенному способу указан5 ные расходы исключаются, так как Со из раствора сразу выпеляется в элементарном состоянии при затратах на фосфор 150 р/т, при этом товарная стоимость готовой продукции меняется

1ð из-за повышения качества. формула изобретения

1. Способ выделения металлов из растворов неорганических солей, преимущественно кобальта и никеля, путем их восстановления, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью обеспечения получения никелевых и кобальZ0 товых IlopolllKoB с малым насыпным Ве» сом и высокими ферромагнитными свойствами и упрощения процесса, восстановление ведут элементарным фосфором, взятым в активной форме, в ще2Б лочной среде, причем перед восстановлением в исходные растворы вводят силиконовый жир в количестве 0,00090,0015 г/л металла в порошке. <

2. Способ по п. 1, о т л и ч а30 ю шийся тем, что восстановление ведут при рН 9-13 и нагревании раст о вора на 15-20 С ниже его температуры кипения.

1479539

Таблица 2

300

600! 200

Таблица 3

5es lICB

0,0003

О, 0006

0,0009

0,001

0,0015

0,0018

О, 0021

0 72

0,39

0,128

0,067

0,059

0,071

0,098

0,197

0 53

0,36

О, 101

0,055

0,051

0,058

0,083

О, 170

2

4

6

7.

Таблица 4,, Свойства

Г: ь еле внй

Содеркаиив осиовного ввцвства, Й

99,89

0,061

99,93

0 053

° Наснпиой вес, г/сн

Нанагиичвииость иасм" целил, с гсн/г

141

125

Еоэрцитивлая сила, кА/н

Нокаэатель квалратиости

82,1

0,66

69,7

0,72

Составитель Л.Рякина

Техред М.Ходанич Корректор И.Эрдейи

Редактор Т.Лазаренко

Заказ 2507/27

Тираж 577

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. ° д. 4/5

Ь

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101

НавС0.7

ЯН,ОН 5

1200

560 311

230 152

224 138

196 119

172 121

547 298

224 161

231 113

201 .. 115

152 111

49590 407

50000 203

49875 152

49984 123

49973 105

99,75

99,86

99,71

99,78

99,83

99,56

99,91

99,89

99,93

99,87

99,81

99,86

99 ° 79, 99,85

99,93

99,82

99,94

99,89

99,9$

99,91

99,84

99,93

99,87

99,95

99,90