CH166783A - Verfahren zur Herstellung von Nickelcarbonyl. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von     Nickelcarbonyl.            Nickelcarbonyl    lässt sich bekanntlich in  der     Weise    gewinnen, dass man Kohlenoxyd  oder solches enthaltende Gase unter er  höhtem Druck auf Nickel enthaltende Mate  rialien einwirken lässt.  



  Es wurde nun gefunden, dass sich nach  diesem Verfahren mit besonderem Vorteil  solche Materialien auf     Nickelcarbonyl    ver  arbeiten lassen, die Nickel und Schwefel  enthalten und die auf dem Schmelzwege ge  wonnen wurden.  



  In dieser Weise lassen sich vor allem die  als "Nickelstein" oder "Nickelmatte" be  zeichneten Zwischenprodukte, wie sie bei der  Gewinnung des Nickels zum Beispiel aus  Nickelerzen anfallen, mit grossem Vorteil  verarbeiten. Diese Produkte bestehen ganz  oder zum Teil aus Schwefelverbindungen,  deren Zusammensetzung in weiten     Grenzen.     wechselt, sowohl was die neben Nickel vor  handenen Fremdstoffe,     wie    Kupfer, Eisen,    Kobalt     bezw.    deren Verbindungen, als auch  was den Gehalt an Schwefel betrifft.  



  Es ist überraschend, dass     derartige    aus  dem     Schmelzfluss    entstandene, kompakt me  tallisch aussehende Produkte ganz hervor  ragend leicht und rasch mit Kohlenoxyd  unter Bildung von     Nickelcarbonyl    reagieren.  Dies ist     umso    auffälliger, als bei diesen Ma  terialien zum Beispiel ein so scharfer che  mischer Angriff wie das     Abrösten    besondere  Massnahmen, vor allem weitgehende Zerklei  nerung, erfordert, wenn er einigermassen  rasch und vollständig verlaufen soll.  



  Die Vorteile, die sich bei Verwendung  der genannten Ausgangsmaterialien für das       Carbonylverfahren    ergeben, beruhen ins  besondere auf der Billigkeit, dem hohen spe  zifischen Gewicht, durch das eine gute  Raumausfüllung im Reaktionsgefäss gewähr  leistet ist, und der Tatsache, dass die Mate  rialien, wenn sie in kompaktem Zustand an  gewandt werden, nicht zur     Staubbildung         neigen, wodurch das technische Arbeiten mit  strömendem Kohlenoxyd in Schachtöfen,  unter Druck und im Kreislauf sehr erleich  tert     wird.     



  Praktisch besonders geeignete Ausgangs  materialien für das Verfahren sind solche  Produkte, die neben Nickel und Schwefel  noch Schwermetalle enthalten, die Schwefel  zu binden vermögen,     wie    Kupfer,     Eisen,    Ko  balt und dergleichen.

   Hierbei verbleibt der  Schwefel, je nach seiner Menge ganz oder  teilweise, wahrscheinlich in gebundener Form  im festen Material, wodurch eine erhebliche       Ersparnis    an Kohlenoxyd erzielt und das       technische    Arbeiten, insbesondere infolge der       Entbehrlichkeit    von     Vorrichtungen    zur Ent  fernung von gasförmigen     .Schwefelverbin-          dungen,        wie        Kohlenoxysulfid,        erleichtert     wird.  



  Nach der vorliegenden Erfindung kann  Nickelstein von     verschiedenartiger    Herkunft,       Vorbehandlung    und Zusammensetzung auf  gearbeitet werden.     Eisengehalte,    die das  Mehrfache des Nickelgehaltes ausmachen,  stören die Reaktion nicht: desgleichen nicht  Kupfergehalte der nämlichen Grössenord  nung.

   Es sind hauptsächlich wirtschaftliche  Gesichtspunkte dafür entscheidend, ob man  von einem Rohstein, Konzentrationsstein  oder Feinstein ausgehen und ob man zum  Beispiel Kupfer in an sich bekannter Weise  ganz oder teilweise durch das sogenannte       Kopfbodenschmelzen,    das heisst durch Ver  schmelzen mit     Natriumsulfid,    wodurch sich  eine nickelreiche Bodenschicht von einer  kupferreichen Kopfschicht sondert,     abtrennen     soll.  



  In manchen Fällen empfiehlt es sich, die  schwefelhaltigen Ausgangsmaterialien bei  ihrer     Gewinnung    oder auch nachträglich  einer besonderen Behandlung zu unter  werfen, durch die     ihre    Oberfläche vergrössert  wird, um die Reaktionsfähigkeit     gegenüber     dem Kohlenoxyd noch zu erhöhen. So ist es  zum Beispiel von Vorteil, dem Stein eine  blasige, schaumige Struktur zu verleihen  oder ihn zu granulieren, zum-Beispiel durch  Eingiessen des geschmolzenen Materials in    Wasser, oder durch Verspritzen. Ferner kann  man vor der     Kohlenoxydeinwirkung    eine  Zerkleinerung, unter Umständen Mahlen zu  Pulver, vornehmen. Diese Zerkleinerung geht  sehr leicht vor sich.  



  Hinsichtlich der bei der     Einwirkung    des  Kohlenoxyds zum Zwecke der     Carbonyl-          bildung    einzuhaltenden Temperaturen und  Drucke ist zu beachten, dass eine Erhöhung  der Temperatur von einer entsprechenden  Erhöhung des Druckes begleitet sein     mul3,     wenn -sie nicht gelegentlich zu     Ausbeute-          verschlechterung    führen soll.

   Man kann  schon unter Drucken von     z    bis 5     at    arbeiten,  falls man eine entsprechend lange Einwir  kungsdauer des     Kohlenoxyds        in    Kauf neh  men will; meist ist es jedoch     zweckmässig,     wesentlich höhere Drucke, zum Beispiel sol  che von 50     at    und mehr, zu     verwenden.     



  . Es ist zuweilen von Vorteil, die Tempe  ratur und     bezw.    oder den Druck während  der     Kohlenoxydeinwirkung        stufenweise    oder  fortlaufend zu steigern.  



  Die     Strömungsgeschwindigkeit    des Koh  lenoxyds oder der dieses enthaltenden Gase,  wie Wassergas,     Generatorgas    oder Leucht  gas, ist ebenfalls von Einfluss auf die     Reah          tionsgeschwindigkeit,    in dem     Sinne,    dass Er  höhung der     Strömungsgeschwindigkeit    inner  halb     gewisser    Grenzen die Ausbeute steigert.

    Führt man das Gas im Kreislauf, so ist     eine     Entfernung vorhandener oder gebildeter Ver  unreinigungen,     wie        Kohlenoxysulfid,    Kohlen  dioxyd und Wasser,     sowie        gewünschtenfalls     eine Regeneration des Kohlenoxyds am  Platze. Von Vorteil ist es, dass das Verfah  ren gegen als schädlich     bekannte    Stoffe, wie  Sauerstoff, verhältnismässig wenig empfind  lich ist.  



  Arbeitet man mit Stein, der neben Nickel  noch andere     carbonylbildende    Metalle, zum  Beispiel Eisen, enthält, so gibt es im wesent  lichen zwei Möglichkeiten:     Entweder    lässt  man das Kohlenoxyd bei möglichst niedrigen  Drucken und Temperaturen einwirken, um  dabei nur oder vorwiegend das Nickel in       Carbonyl    überzuführen, wobei man später  die Temperatur und den Druck steigern           kann,    um auch noch das Eisen ganz oder  teilweise zu gewinnen: oder man arbeitet  unter Bedingungen, unter denen auch Eisen  ganz oder teilweise angegriffen wird und  trennt dann die Bestandteile des erhaltenen       Carbonylgemisches    voneinander.

   Diese Tren  nung kann auch schon bei der     Abscheidung     der     Carbonyle    aus dem Gasstrom durch  fraktionierte Kondensation vorgenommen  werden.  



  Die Aufarbeitung der nach der     Carbonyl-          bildung    verbleibenden Rückstände erfolgt in  beliebiger Weise: diese Rückstände sind  vielfach ausgezeichnete Ausgangsstoffe für  die Gewinnung von Kupfer oder Edel  metallen, wie Gold und Platin.  



  Die vorliegende Erfindung lässt eine  gänzlich neue Arbeitsweise auf dem Gebiete  der Gewinnung von Nickel aus Erzen zu.  Bisher war, ganz besonders bei Anwesenheit  von Kupfer, die Gewinnung des Nickels auf  dem metallurgischen Wege ein äusserst um  ständliches und kostspieliges Verfahren, und  auch das zu reinstem Nickel führende     Car-          bonylverfahren,    wie es seither angewandt  wurde     (Mond-Prozess),    war infolge seiner  zahlreichen Arbeitsgänge ebenfalls sehr kom  pliziert.

   Das vorliegende Verfahren dagegen  ermöglicht es, die Nickelgewinnung aus  Erzen in nur drei Stufen vorzunehmen: Kon  zentration     durch    Steinschmelzen,     Einwirkung     von Kohlenoxyd unter Druck auf den Stein,  thermische Spaltung des erhaltenen     Car-          bonyls    in Metall und Kohlenoxyd.  



  <I>Beispiel 1:</I>  Ein aus einem eisenhaltigen Nickelerz  mit Gips, Kalk und Kohle erschmolzener  Rohstein mit     2,5%    Nickel,<B>5!5%</B> Eisen und  20% Schwefel wird unter 200     at    Druck mit  Kohlenoxyd behandelt. Die Behandlung  dauert 8 Stunden, wobei die Temperatur all  mählich von 200   bis     2!75    " gesteigert     wird.     Die Strömungsgeschwindigkeit des Kohlen  oxyds beträgt etwa 15 Liter (bezogen auf  das unter     ?00        at    stehende Gas) pro kg Roh  stein und Stunde.<B>99%</B> des Nickels werden  als     Carbony    1 gewonnen. Der Rückstand ent-    hält noch nahezu den gesamten Schwefel an  Eisen gebunden.  



  Nachher wird das gleichzeitig entstan  dene     Eisencarbonyl    durch     Destillation    von  dem     Nickelcarbonyl    abgetrennt. .  <I>Beispiel 2:</I>  Eine aus     etwa    38 % Nickel, 48 % Kupfer,  3 % Eisen     und    im übrigen hauptsächlich  aus Schwefel bestehende     Kupfer-Nickelmatte          wird    bei<B>200'</B>     G    Stunden lang mit strömen  dem Kohlenoxyd unter 200     at    Druck behan  delt. Das entstandene     Carbonyl    wird     unter     Druck durch Kühlung auf     -201    abgeschieden  und in Stufen entspannt.

   Man erhält eine  100%ige Ausbeute an     Nickelcarbonyl.     



  <I>Beispiel 3:</I>       Nickelfeinstein,    bestehend aus etwa 75  Nickel und im übrigen aus Schwefel,     wird     mit Kupferschrott verschmolzen. Der erhal  tene     Kupfer-Nickelstein    enthält<B>38%</B>     Nik-          kel,   <B>50%</B> Kupfer und<B>10%</B> Schwefel. Unter       "I-00        at    Druck bei 200 bis<B>27-51</B> wird daraus  durch Einwirkung von Kohlenoxyd in 10  Stunden das Nickel so vollständig als     Car-          bonyl    erhalten, dass im Rückstand Nickel  nicht mehr nachweisbar ist.  



  Mit ähnlichem Erfolg können Steine auf  gearbeitet werden, die durch Einschmelzen  folgender Produkte erhalten wurden: Eisen  haltiger Feinstein mit     Monelmetallabfällen,     Schwefeleisen oder     Pyrit    oder Kupfersulfid  mit Nickel oder Nickellegierungen,     wie        Mo-          nel,        Permalloy    und dergleichen.  



  Ist in einem Stein sehr viel Schwefel ent  halten, so kann ein Teil davon durch Oxy  dation oder Reduktion entfernt werden, wor  auf beim Schmelzen ein schwefelärmerer  Stein entsteht. Auch kann man einen tot  gerösteten Stein mit einem schwefelhaltigen  verschmelzen, um zu einem schwefelärmeren  Material zu gelangen.  



  <I>Beispiel</I>  Der Rückstand eines mit Kohlenoxyd  behandelten     Nickel-Kupfer-Konzentrations-          steines,    hauptsächlich aus Kupfer und Schwe-           fel    bestehend, wird mit, metallischem Abfall  nickel verschmolzen. Der erhaltene Stein       gibt    bei der Behandlung mit Kohlenoxyd  unter 200     at    Druck bei     ,2,00    bis 800   das  Nickel als     Carbonyl    fast vollständig ab. Der  verbleibende Rückstand kann von neuem  mit Nickel verschmolzen werden.  



       Statt    Nickel können beim Einschmelzen,  gegebenenfalls teilweise, Nickelverbindun  gen,     wie    Nickeloxyd oder Gemische von  Kupfer und Nickelsalzen, angewandt wer  den.  



  <I>Beispiel 5:</I>       Nickelfeinstein    mit     etwa    20% Schwefel       wird    mit metallischem Nickel verschmolzen.  Das Schmelzprodukt     wird    so lange mit     Koh-          lenoxyd    behandelt (200     at,    200') bis der  Schwefelgehalt des Gutes auf 40 %     gestiegen     ist.

   Hierauf     wird    die Druckbehandlung unter  brochen und der Rückstand mit neuen     Men-          ±#en        Nickelschrott    verschmolzen und der     Car-          bonylbildungsvorgang        wiederholt.     



  <I>Beispiel 6:</I>  Ein Schwefel, Eisen und Nickel enthaltender  Rohstein wird unter gleichen Bedingungen  einmal in Stücken von     etwa    .3 cm, ein an  deres Mal in solchen von 3 mm Durchmesser  mit Kohlenoxyd unter 200     at    Druck bei  200' behandelt. Im ersten Falle beträgt die  Ausbeute an     Nickelcarbonyl   <B>9070,</B> im letz  teren 9$     7o.     



  <I>Beispiel 7:</I>  Ein     40-%    Nickel, 40%     Molybdän,    8  Schwefel und     ausserdem    Kupfer, Eisen und  andere Verunreinigungen in geringerer Menge  enthaltendes Material, das durch Schmelzen  von Abfällen gewonnen ist,     wird    bei 200 bis  <B>300'</B> C und unter 220     at    Druck mit Kohlen  oxyd behandelt. Es werden dabei     95%    des  vorhandenen Nickels in     Nickelcarbonyl    über  geführt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Nickel- carbonyl durch Einwirkung von Kohlenoxyd auf ein Nickel enthaltendes Ausgangsmate rial, dadurch gekennzeichnet, dass man das Kohlenoxyd auf ein Nickel und Schwefel enthaltendes Produkt, das auf dem Schmelz wege gewonnen wurde, unter erhöhtem Druck einwirken lässt. UNTERANSPRÜUCHE: 1. Verfahren gemäss Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man ein sol ches Ausgangsmaterial verwendet, wel ches ein Schwermetall enthält, das Schwefel zu binden vermag. 2.

   Verfahren gemäss Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass man ein solches Ausgangsmate rial verwendet, welches Kupfer enthält. 3. Verfahren gemäss Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass man ein solches Ausgangsmate rial verwendet, welches Kobalt enthält. 4. Verfahren gemäss Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass man ein solches Ausgangsmate rial verwendet, welches Eisen enthält. 5. Verfahren gemäss Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass man Nickelstein verwendet. 6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass man Nickelmatte verwendet. 7.

   Verfahren gemäss Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man ein Kohlenoxyd enthaltendes Gas auf das Nickel enthaltende Produkt einwirken lässt.