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"Procédé pour la préparation du nickel-carbonyle"
On sait qu'on peut préparer le nickel-carbonyle en faisant agir sous pression élevée de l'oxyde de carbone ou un gaz en contenant sur des matières contenant du nickel.
Or on a trouvé que, suivant ce procédé,on peut avantageusement traiter en vue de la production de nickel- carbonyle des matières conLonant du nickel et du soufre et qu'on a obtenues par voie de fusion.
Ce procédé permet surtout de traiter de façon très avantageuse les produitsintermédiaires désignés sous le nom de "pierre de nickel ou de "matte de nickel" tels qu'on les obtient lors de la préparation du nickel à partir, par exem- ple, de minerais de nickel. Ces produits sont constitués, en
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totalité ou en partie, de composes sulfurés dont la composi- tion varie dans de larges limites, aussi bien sous le rapport des matières étrangères présentes en outre du nickel, telles que le cuivre, le fer, le cobalt ou leurs composés, que sous celui de la teneur en soufre.
Contre toute attente, ces produits issus du lit de fusion et présentant un aspect métallique compact réagissent d'une façon remarquablement facile et rapide avec l'oxyde de carbone pour former du nickel-carbonyle. Cela est d'autant plus remarquable que, pour ces matières, une attaque chimique aussi intense que le grillage par exemple exige avant tout un concassage très poussé si l'on veut qu'elle s'opère quelque peu rapidement et complètement.
Les avantages qui résultent de l'emploi des dites matières premières pour la préparation du carbonyle résident particulièrement dans la modicité du prix de revient, la den- sité élevée qui assure une bonne utilisation de l'espace dans le récipient de réaction et dans le fait que les matières, employées à l'état compact, n'ont pas tendance à former de la poussière, ce qui facilite grandement la mise en oeuvre in- dustrielle du procédé au moyen d'un courant d'oxyde de car- bone, sous pression et en cycle fermé, dans des fours à cuve.
Des matières premières qui conviennent particulière- ment bien pour la réalisation pratique du procédé sont les produits qui, outre le nickel et, le soufre, contiennent aus- si des métaux lourds susceptibles de fixer du soufre, tels que le cuivre, le fer, le cobalt, etc. Le soufre demeure alors complètement ou partiellement, suivant sa quantité, dans la matière solide sous forme probablement combinée, ce qui permet de réaliser une sensible économie d'oxyde de carbone et faci- lite la mise en oeuvre industrielle, p.articulièrement du fait
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qu'on peut se dispenser de dispositifs pour éliminer les composés gazeux du soufre tels que le sulfure de carbone.
Suivant la présente invention, on peut traiter de la pierre de nickel de provenance et de composition diver- ses ayant subi des traitement préalables divers. Le fer pré- sent, dont la quantité peut êtreplusieurs fois supérieure à celle du nickel, ne gêne pas la réaction, il n'en est pas de même pour les teneurs en cuivre du même ordre de gran- deur. Il dépend principalement de considérations économiques que l'on parte d'un minerai brut, d'un minerai concentré ou d'un minerai affiné ou que, par exemple, on élimine tout ou partie du cuivre de manière connue par ce qu'on appelle une fusion de la têteau pied c' est-à-dire par fusion .avec du sulfure de sodium, grâce à quoi il se forme une couche inférieure riche en nickel et distincte d'une couche supé- rieure riche en cuivre.
Il y a souvent intérêt à soumettre les matières pre- mières sulfurées, soit lors de leur préparation soit encore postérieurement, à un traitement spécial ayant pour effet d'augmenter leur surface, afin d'accroître leur aptitude à réagir avec l'oxyde de carbone. C'est ainsi, par exemple, qu'il y a avantage à conférer à la pierre une structure soufflée ou écumeuse, ou à la granuler, par exemple en coulant dans l'eau la matière fondue ou en la pulvérisant. De plus, préalable- ment à l'action de l'oxyde de carbone, on peut effectuer un concassage et même parfois une pulvérisation. Ce broyage est très facile à exécut er.
En ce qui concerne les températures et les pressions à observer pour l'action de l'oxyde de carbone en vue de la formation du carbonyle, il faut considérer qu'une élévation de la température doit s'accompagner d'une élévation corres-
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pondante de la pression si l'on ne veut pas qu'elle puisse se traduire par une diminution du rendement. On peut déjà o- pérer sous des pressions de 2 à 5 atm. si l'on consent à pro- longer suffisamment la durée de l'action de l'oxyde de car- bone; toutefois et en général, il est expédient d'employer des pressions sensiblement plus élevées, par exemple de 50 atm. et plus.
Il y a parfois avantage à augmenter la température, la pression ou les deux par paliers ou continuellement pendant l'action de l'oxyde de carbone.
La dépense de l'oxyde de carbone ou des gaz en conte- nant, tels que le gaz a l'eau, le gaz de générateur ou le gaz d'éclairage, exerce également une influence sur la rapidi- té de la réaction, en ce sens que l'accroissement de la dépen- se dans des limites déterminées augmente le rendement. Si l'on fait passer le gaz en cycle fermé, il y a lieu d'éliminer les impuretés présentes ou formées, telles que le sulfure de carbone, le gaz carbonique et l'eau, ainsi que d'effectuer, si on le désire, une régénération de l'oxyde de carbone. Une circonstance avantageuse est que le procédé est relativement peu sensible à l'action de substances notoirement nuisibles, telles que l'oxygène.
Si l'on opère sur de la pierre qui, outre le nickel, contient d'autres métaux formant du carbonyle, par exemple le fer, il existe en principe deux possibilités: Ou bien on fait agir l'oxyde de carbone sous des pressions et à des tem- pér.atures aussi peu élevées que possible, afin que le nickel soit seul ou presque exclusivement transformé en carbonyle, après quoi on peut élever la température et la pression ; ou bien on opère dans des conditions pour lesquelles le fer est lui aussi complètement ou partiellement attaque et l'on sé- pare ensuite l'un de l'autre les éléments du mélange de car-
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bonyles obtenu. On peut aussi opérer cette séparation par con- densation fractionnée des que les carbonyles se séparent du courant gazeux.
Le traitement des résidus demeurés après la formation des carbonyles s'opère d'une manière quelconque; ces résidus sont souvent des matières premières de choix pour la prépara- tion du cuivre ou de métaux précieux comme l'or et le platine.
La présenee invention constitue une entière nouveauté dans le domaine de la production du nickel à partir du mine- rai. Jusqu'à ce jour et tout particulièrement en présence du cuivre, la production industrielle du nickel constituait un procédé extrêmement compliqué et coûteux, et même le procédé au carbonyle tel qu'il était appliqué jusqu'à ce jour (procédé Mond) et qui permet d'aboutir au nickel le plus pur, était éga- lement très compliqué à cause de la multiplicité de ses opé- rations. Au conLraire, le présent procédé permet de tirer le nickel du minerai en trois phases seulement: concentration par fusion de lapierre, action de l'oxyde de carbone sous pression sur la pierre, dissociation pyrogénée du carbonyle obtenu en métal Et oxyde de carbone.
EXEMPLE 1
Traiter par de l'oxyde de carbone sous une pression de 200 atm. une pierre brute obtenue par fusion d'un minerai de nickel ferrugineux avec du plâtre, de la chaux et du carbon et contenant 25% de nickel, 55% de fer et 20% de soufre. Le traitement dure 8 heures, la température étant progressivement élevée de 200 à 275 C. La dépense de l'oxyde de carbone est d'environ 15 litres (calculée pour le gaz sous 200 atm. ) par kg. de pierre bruLe et pur heure. On obtient 99% du nickel sous forme de carbonyle. Le résidu contient encore la presque tota- litédu soufre, fixée au fer.
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Après avoir séparé du nickel-carbonyle, par distil- lation,le ferro-carbnyle obtenu en même temps, on décompose le nickel-carbonyle par la chaleur, dans une chambre chauffée et l'on obtient le nickel sous forme de poudre fine.
EXEMPLE 2
Traiter vers 200 C pendant 6 heures par un courant d'oxyde de carbone sous 200 atm. de pression une matte de cupro-nickel composée d'environ 38% de nickel, 48% de cuivre, 3% de fer et, pour le reste,principalement de soufre. Séparer le carbonyle formé par refroidissement sous pression à 20 C. et le détendre graduellement. On obtient le nickel en un ren- dement de 100%.
EXEMPLE
Fondre avec de la grenaille de cuivre une pierre de nickel formée d'environ 75% de nickel et pour le restede soufre. La pierre de cupro-nickel obtenue contient 38% de nickel,50% de cuivre et 10% de soufre. En faisant agir sur cette pierre pendant 10 heures de l'oxyde de carbone sous une pression de 200 atm. entre 200 et 275 C. on obtient la totalité du nickel sous forum de carbonyle et l'on ne peut plus déceler de nickel dans le résidu.
On peut traiter avec le même succès des pierres obte- nues en fondant ensemble les produits suivants: pierre affi- née ferrugineuse avec déchets de métal Monel, fer sulfureux ou pyrite ou sulfure de cuivre .,vec nickel ou alliages de nickel telsque le Monel, le Permalloy, etc...
Si la pierre contient une grande quantité de soufre, on 'peut en éliminer une partie par oxydation ou par réduction, après quoi on obtient par fusion une pierre plus pauvre en soufre. De même, on peut fondre une pierre grillée à fond avec @ --
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une autre contenant du soufre, afin d'obtenir une matière plus pauvre en soufre.
EXEMPLE 4
Fondre le résidu d'une pierre de concentration de cupro-nickel traitée par l'oxyde de carbone, résidu consti- tué principalement par du cuivre et du nickel, avec des dé- chets de nickel métallique. Traitée entre 200 et 300 C par de l'oxyde de carbone sous une pression de 200 .atm. la pierre obtenue abandonne presque entièrement le nickel sous forme de carbonyle. Le résidu qui demeure peut être à nouveau fondu avec du nickel.
Au lieu de nickel on peut employer pour la fonte, au besoin partiellement, des composés de nickel tels que l'oxyde de nickel, ou des mélanges de cuivre et de sels de nickel.
EXEMPLE 5
Fondre de la pierre de nickel affinée contenant en- viron 20% de soufre avec du nickel métallique. Traiter le produit de fusion par l'oxyde de carbone (200 atm., 200 C.) jusqu'à ce que la teneur en soufre de la matière ait atteint 40%. Interrompre alors le traitement sous pression, fondre le résidu avec de nouvelles quantités de grenaille de nickel et recommencer l'opération de formation du carbonyle.
EXEMPLE 6
Traiter dans des conditions identiques de la pierre brute contenant du fer et du nickel, d'une part en morceaux d'environ 3 cm. et d'autre part en morceaux de 3 mm. de dia- mètre, par de l'oxyde de carbone sous une pression de,200 atm. et à une température de 200 C. Le rendement en nickel- carbonyle est de 90% dans le premier cas et de 98% dans le second.
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EXEMPLE 7
Traiter par de l'oxyde de carbone sous 220 atm. de pression et à une température de 200 à 300 C. une matière obtenue par fusion de déchets et contenant 40% de nickel, 40% de molybdène, 8% de soufre et en outre du cuivre, du fer et d'autres impuretés en petites quantités. 95% du nickel pré- sent se trouvent ainsi transformés en nickel-carbonyle.