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Procédé d'extraction du cobalt.
La présente invention est relative à l'extraction du cobalt de matières renfermant du fer et du cobalt, et plus particulièrement de matières renfermant du cuivre, du fer et du cobalt. A titre d'exemple, on peut citer un minerai, minerai concentré ou produit de four, à base de cuivre et de cobalt, renfermant du fer, qui est grillé et lessivé de façon à donner une solution des métaux. Un autre exemple est un alliage de cuivre, de fer et de cobalt, comme l'on peut en obtenir par réduction de la scorie, ou laitier, résultant de la fusion d'un minerai de cuivre renfermant du fer et des quantités considérables de cobalt.
Le but de l'invention est de créer un. procédé électrolytique efficace, permettant d'obtenir à bon marché un
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cobalt pur commercialement, à partir d'une matière renfermant du fer et du cobalt, avec ou sans cuivre ou autre métal qui, dans la série électrochimique, est plus bas que le cuivre.
, D'après l'invention, on obtient une solution de fer et de cobalt, d'où le fer est enlevé. La solution de cobalt purifiée qui en résulte est introduite pour servir de catholyte dans un élément électrolytique,dàns lequel des ions positifs de l'anode sont exclus du voisinage de la cathode.
Cet élément peut être du type connu où l'anode et la cathode sont séparées par une cloison qui est poreuse dans la mesure voulue pour permettre l'écoulement de l'électrolyte. Dans cet élément, également de manière connue, est maintenu un courant de catholyte vers l'extérieur, du compartiment de la cathode, d'une vitesse suffisante pour empêcher la migration ou diffusion d'ions positifs, du compartiment d'anode au compartiment de cathode. Le catholyte est maintenu neutre, approximativement, mais avec de l'acide libre en quantité suffisante pour que le contrôle soit conservé de façon qu'il ne devienne pas basique, et qu'alors des hydrates de cobalt apparaîtraient à la cathode.
L'acide mis en liberté par suite de la précipitation électrolytique du cobalt peut être utilisé pour dissoudre d'autres quantités de matières premières. Lorsque ces matières sont métalliformes, la dissolution s'opère préférablement à l'anode. De plus, pour conserver de l'énergie électrique, la dissolution anodique s'effectue de préférence dans le même élément que la précipitation électrique du cobalt.
Cela est rendu faisable, grâce à l'exclusion susmentionnée des ions positifs libérés à l'anode, du voisinage de la cathode, exclusion qui empêche,,les métaux qui se dissolvent, de se plaquer directement sur la cathode.
L'anolyte produit par cette dissolution des métaux
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mélangés est continuellement tiré de l'élément et soumis au traitement sélectif pour l'enlèvement du fer qu'il contient; il est ensuite acidifié selon le besoin, et il est renvoyé dans l'élément comme catholyte, ainsi qu'il a été décrit ci-dessus.
Puisque tout le métal ainsi dissous à l'anode n'est pas électro-dépose sur la cathode, par suite de l'enlèvement du fer de la solution, comme il a été décrit ci-dessus, et par suite encore de l'enlèvement de cuivre ou autre métal comme il va être décrit ci-après, et puisque de plus le métal qui peut être dissous à l'anode se mesure par la quantité réellement électro-déposée, il est nécessaire de dissoudre du métal supplémentaire pour combler le déficit.
Ceci peut se faire convenablement en ménageant des éléments de compensation dans lesquels l'électrolyte contient de l'aaide libre de façon que le fer et le cobalt ne s'y précipitent pas par l'électricité, par exemple de trois à cinq grammes par litre ou davantage, calculés en acide sulfurique. La solution ainsi obtenue est additionnée à l'anolyte qui s'écoule de l'élément de précipitation décrit en premier lieu, de sorte que son contenu en fer est enlevé avant qu'elle entre dans le compartiment de cathode dudit élément de précipitation.
Lorsque la matière première est métallique et contient du cuivre ou un autre métal plus bas que le cuivre dans la série électro-chimique, ce cuivre ou autre métal est pour une grande partie laissé non dissous par la dissolution anodique ci-dessus décrite, cela par suite de la faible acidité des électrolytes employés, et par suite de la présence de fer et de cobalt qui en sont des précipitants. Dans tous les cas, autant de cuivre ou d'autre métal équivalent qu'il entre dans la solution, autant il en sera précipité avec le fer à la période de précipitation de fer.
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En renvoyant maintenant au dessin graphique cijoint, oh va décrire une méthode pratique de la mise en exécution de l'invention.
Lorsqu'on minerai de cuivre renferme à la fois du fer et du cobalt, ce dernier passe par les opérations de fue sion ensemble avec le fer et se concentre spontanément dans le laitier de convertisseur, et aussi dans le laitier de réverbération, dans le cas où le laitier de convertisseur est renvoyé dans le four à réverbère. L'un ou l'autre laitier peut donc être pris et être réduit en un alliage ou mélange de fer métallique, de cobalt et de cuivre. Il est bon de tenir faible la teneur en fer du mélange de métaux, afin de diminuer les frais occasionnés par sa dissolution et précipitation.
Cette considération ne s'applique pas à la teneur en cuivre, puisque pour la plus grande partie ce métal n'est pas dissous par le procédé selon l'invention. Voici une composition particulièrement appropriée au but que se propose l'invention :
Cuivre ............ 20 %
Fer ............... 10 %
Cobalt ............ 65 %
Impuretés ......... 5 %
Le métal est fondu en forme de plaques anodes 2 qui sont suspendues dans l'élément électrolytique ê et connectées avec le pôle positif 4 d'un système d'alimentation de courant continu. Les plaques cathodes 5 peuvent être en matières variées, telles que du cobalt, fer, cuivre ou acier inoxydable, façonnées par laminage; elles sont renfermées dans des boites 6 dont les parois sont constituées par du tissu à filtrer.
Dans ces boites on introduit du sulfate de cobalt provenant d'un réservoir 8, par la voie de tuyaux 9 pourvus de valves 10 qui contrôlent la vitesse d'écoulement de façon à permettre de maintenir le liquide à l'intérieur
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des boîtes à un niveau plus élevé que celui du liquide à l'extérieur desdites boites. Il est bon de maintenir ainsi dans la boite une chute hydraulique suffisante pour assurer à travers les parois filtrantes, un écoulement d'environ 0,053 litres par décimètre carré de la surface du filtre, par heure.
Un écoulement à cette vitesse empêche réellement ou sensiblement les ions positifs de l'anolyte d'avoir accès au catholyte, 11 désigne un système de circulation par lequel le liquide dans la boite 7 est tenu en mouvement, dans le but de maintenir une composition uniforme du catholyte et d'aider à la précipitation.
On n'aura pas besoin d'ajouter de l'acide à l'élément; le radical acide libéré dans le compartiment de cathode est transporté à travers les parois 7 par l'électrolyte qui coule, et il opère la corrosion des anodes 2. Une fait ble densité de courant est désirable en vue d'une limitation de la tendance des ions positifs à migration ou diffusion dans le catholyte; on pourra employer environ 1,07 ampère par décimètre carré. Dans des conditions, les anodes 2 sont corrodées, et leurs contenus de fer et de cobalt entrent en solution. Une petite portion de leur contenu de cuivre entre également en solution, mais la majeure partie de celui-ci tombe au fond de l'élément 3 sous forme de vase. Il est bon de brosser ou gratter les anodes 2 de temps en temps pour empêcher que le cuivre ne s'y accumule et n'entre en solution en quantité excessive.
Le liquide dans l'élément 3 coule vers une sortie 12 d'où il est conduit dans l'élément de compensation 13. Dans cet élément les anodes 14 sont faites du métal mixte en traitement. Aux cathodes 15 on ne demande qu' à servir de conduc- teurs d'électricité ; peuvent être constituées par des plaques de cuivre. Un trait caractéristique essentiel de cet
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élément est que l'électrolyte 16 contient de l'acide libre en trop forte proportion pour permettre une précipitation par l'électricité du fer et du cobalt dissous par les anodes 14; à cet effet une acidité équivalente à plus de trois grammes d'acide libre par litre est nécessaire (étant supposé que l'on compte avec l'acide sulfurique). Cette acidité est maintenue par addition d'acide frais en 17.
La densité de courant dans cet élément peut être la même que dans l'élément 3.
Le pouvoir dissolvant de l'élément de compensation 13 est tel qu'il ajoute à la solution la quantité de cobalt nécessaire pour maintenir l'équilibre entre la précipitation de cobalt dans l'élément 3 et la dissolution de ce métal dans les éléments 3 et 13. La solution renforcée passe à un réservoir 18 d'où elle est livrée par portions à la cuve d'agitation 19. Dans cette cuve, on introduit aussi des matières oxydantes, telles que du b@@xyde de manganèse et de l'aci- de et des matières basiques, telles que la pierre calcaire.
Ces matières contenues dans la cuve sont remuées par un agitateur 20, et elles sont maintenues à une température élevée par des serpentins à vapeur 21 ou autres dispositifs semblables.
Par ces moyens, le fer est précipité sous une forme où on peut le filtrer, et la solution de cobalt en est séparée ensuite dans un filtre 22 et renvoyée dans le réservoir 8.
Dans ce réservoir on y ajoute de l'acide en quantité tout juste suffisante pour être sr que la solution ne devienne basique dans l'élément 3; puis on laisse couler la solution dans les boites 6. Là elle devient le catholyte d'où le cobalt se dépose sur les cathodes 5 par l'électricité; ce dépôt prend ordinairement une forme avec laquelle on le sépare facilement des cathodes après les avoir retirées de ltélé-
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ment. Le cobalt détaché est lavé et séché en 23, et il est fondu en 24 de façon à donner un métal de la forme usuelle dans le commerce.
- REVENDICATIONS -
1- Procédé de séparation du fer et du cobalt consistant à obtenir une solution desdits métaux, à en enlever le fer, à introduire la solution de cobalt ainsi purifiée comme catholyte dans un, élément électrolytique, dans lequel les ions positifs de l'anode sont exclus du voisinage de la cathode, et à maintenir le catholyte près de neutralité de son côté acide, précipitant ainsi par électricité le cobalt à la cathode.
2- Procédé comme il est revendiqué dans la revendication 1, dans lequel la solution est obtenue en dissolvant du fer et du cobalt au moyen du radical acide régénéré par la précipitation par l'électricité du cobalt.
3- Procédé comme il est revendiqué dans la revendication 2, dans -lequel du fer et du cobalt sous forme métallique sont dissous à l'anode.
4- Procédé comme il est revendiqué dans la revendication 3, dans lequel les métaux mélangés sont dissous à l'anode de l'élément dans lequel la précipitation du cobalt par l'électricité a lieu.
5- Procédé comme il est revendiqué dans la revendication 4, dans lequel l'anolyte est continuellement tiré de l'élément et renvoyé dans celui-ci comme catholyte, étant dans l'intervalle traité pour enlèvement de son contenu de fer.
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