DD282244A5

DD282244A5 - Verfahren zur gewinnung von nickel aus nickelhaltigem eisenvanadat

Info

Publication number: DD282244A5
Application number: DD89326838A
Authority: DD
Inventors: Hans-Joachim Dipl-Ch Schneider; Rolf Jennert; Erhard Professor Dr Uhlemann; Eberhard Dr Ludwig; Lutz Dipl-Paed Rath
Original assignee: Liebknecht K Paeda Hochschule
Priority date: 1989-03-23
Filing date: 1989-03-23
Publication date: 1990-09-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung reiner Nickelverbindungen aus nickelhaltigen Eisenvanadaten, die bei der Aufarbeitung von Erdoelrueckstaenden oder von verbrauchten Katalysatoren anfallen. Ziel der Erfindung ist ein Verfahren, welches es gestattet, bei geringem Aufwand an Energie und Chemikalien umweltfreundlich Nickel aus den Vanadaten herauszuloesen und als reine Verbindungen zu faellen, waehrend der Rueckstand fuer eine nachfolgende naszchemische Gewinnung des Vanadiums aktiviert wird. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz das nickelhaltige Eisenvanadat in waeszriger Suspendion gegebenenfalls bei Anwesenheit geringer Mengen an zusaetzlichen Oxidationsmitteln wie Chloraten bei 20C mit Luft behandelt wird. Nach Abtrennung mitextrahierten Eisens und Vanadiums bei p * kann aus der Loesung eine reine Nickelverbindung gewonnen werden, wobei die Loesung bis zu 0,3 mgl 1 Nickel und gegebenenfalls 0,2 bis 0,3 gl 1 Kaliumchlorat enthaelt, welches durch Reaktion mit * beseitigt werden kann.{Verfahren; Rueckgewinnung; Nickel; Nickelverbindungen; Eisenvanadat; Erdoelrueckstaende; Wertstoffrueckgewinnung; verbrauchte Katalysatoren}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung reiner Nickelverbindungen aus nickelhaltigen Eisenvanadaten, wie sie bei der Aufarbeitung von Rückständen der Erdölindustrie anfallen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zur Aufarbeitung nickelhaltiger Produkte insbesondere von nickelhaltigen Erzen sind bereits technische Verfahren in Anwendung (Ullmanns Encyclopädie der technischen Chemie, Hrsg. Wilhelm Foerst, München-Berlin-Wien, Urban und Schwarzenberg, 3. u. 4. Auflage; Gmelins Handbuch der Anorganischen Chemie, 8. Auflage, Nickel, Teil Al, 1967, Verlag Chemie GMBH, Weinheim/Bergstraße).

Bekannte Verfahren sind das MOND-Verfahren (Gewinnung von Nickel durch Nickelcarbonylbildung), das SHERRITT-GORDON-Verfahren (Laugung mit Ammoniak untor Druck, das INCO-Verfahren (Laugung mit Ammoniak/Ammoniumverbindungen), das NICARO-Verfahren (ammoniakalische Laugung untei Lufteinleiten), das SILL-Verfahren (alkalischer Aufschluß und anschließende schwefelsaure Laugung) sowie Laugungen mit Mineralsäuren.

Die Verfahren zur Auslaugung des Nickels aus Erzen oder anderen nickelhaltigen Produkten erfordern oftmals eine mechanische und/oder thermische (Rösten) Vorbehandlung. So hat sich technisch das Reduktions-Röst- und Ammoniumcarbonat-Auslaugeverfahren für Erze bewährt.

Nachteilig bei den Röstverfahren, die der ammoniakalischen Laugung oftmals vorausgehen, ist der hohe Energieaufwand (DE 2300172, US 4329192, JP B81028). Verfahren, die Nickel über das Carbonyl abtrennen, führen zwar zu qualitativ reinem Nickel, verbrauchen aber zur Carbonylbildung ebenfalls erhebliche Energiemengen (DD 18178, GB 1300445). Im Falle des vorliegenden nickelhaltigen Eisenvanadats liefert die ammoniakalische Laugung unbefriedigende Ausbeuten. Die Laugung mit Ammoniumchloridlösung (100g/l) ergibt eine Nickelausbringung von 70-75%. Dabei werden Vanadium und Eisen mit extrahiert, was eine Aufbereitung der Lösung erschwert.

Die Anwendung von Mineralsäuren führt in Abhängigkeit vom Material oftmals zu guten Ausbeuten. Nachteilig erscheint hier aber die Mitextraktion weiterer irr Material vorhandener Metalle, so daß die Aufarbeitung der Lösungen ebenfalls mit erheblichen Problemen der Metalltrennung verbunden ist. Weiterhin bekannt ist die Extraktion von Nickel mit organischen Extraktionsrrirteln (US 4010237, DE 3707261). Als Nachteile dieser Verfahren sind die Extraktion bei erhöhten Temperaturen und die Kosten für das Extraktionsmittel zu nennen.

Nach DE 3707 261 dient die Chelatextraktion vorzugsweise nur der Metallanreicherung in den Lösungen, und es bedarf weiterer Verfahren zur Trennung und Fällung der extrahierten Metalle.

Eine Gewinnung von Nickel aus Produkten, die neben anderen Elementen auch Vanadium enthalten, ist in den Patentschriften US 4443415, DE 340235G und DE 3521 092 angegeben.

Die Patentschrift US 4443415 beschreibt ein Verfahren zur Rückgewinnung von Vanadium und Nickel aus Petrolkoks, der 50% Kohlenstoff, bis 10% Eisen, Vanadium, Nickel und Schwefel enthält, wobei Nickel als Schwefelverbindung vorliegt.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist der Energieaufwand zum Erreichen optimaler Druck- und Temperaturbedingungen für die Behandlung des aus Petrolkoks und Natriumcarbonatlösung angerührten Schlamms im Autoklaven.

Das Verfahren zur Verarbeitung von nickel- und vanadiumhaltigen Rückständen (z. B. Erdölaschen, Katalysatoren) nach DE 3420356 sieht eine mechanische Zerkleinerung des Materials, ein Vermischen mit Alkaliverbindungen und ein Erhitzen in einem Ofen mit oxidierender Atmosphäre zur Schmelze der Alkaliverbindungen vor. Mit Schwefelträgern wird vanadiumarmer Nickelstein und nickelarme Vanadiumschlacke gebildet, getrennt abgezogen und der weiteren Verarbeituno zugeführt.

Dieses Verfahren erfordert ebenfalls einen erheblichen Energieaufwand, um die erforderliche Schmelztemperatur zu erreichen.

Des weiteren fallen Produkte an, die weiteren Verarbeitungsstufen unterzogen werden müssen.

Ein Verfahren zur Abtrennung von Metallverbindungen durch Reduktion aus Stäuben, Schlämmen, Schwerölaschen ist in DE 3 210092 dargelegt. Bei diesem Verfahren liegen die Nachteile in der Anzahl der Verarbeitungsschritte und damit einem hohen Apparate- und Geräteaufwand, zum anderen werden durch den Aufschluß mit Schwefelsäure Eisen, Nickel und Vanadium in Lösung gebracht, so daß das Mitfällen von Eisen wahrscheinlich ist und somit verunreinigtes Ammoniumpolyvanadat gebildet wird.

Weiterhin bekannt ist die Gewinnung von Nickel aus nickelhaltigem Eisenvanadat mit Chloratlösungen durch mechanisches Verrühren. Jedoch muß dabei mit einem größeren Chloratüberschuß gearbeitet v/erden, und es verbleiben z. B. bei einem Einsatz einer Kaliumchloratlösung von 100g/l unter den angegebenen Bedingungen 19—22g/l Kaliumchlorat in der Lösung. Diese Chloratlösungen stellen eine erhebliche Umweltbelastung dar und müssen durch weitere Verfahrensschritte beseitigt werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Gewinnung von Nickel aus nickelhaltigem Eisenvanadat anzugeben, das bei geringem energetischen und apparativen Aufwand und unter Minimierung des Chemikalieneinsatzes in möglichst wenigen Verfahrensschritten sowie mit geringer Unweitbelastung eine hohe Nickelausbringung gewährleistet.

Darlegung der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, aus nickelh iltigem Eisenvanadat das Nickel mit guten Ausbeuten zu extrahieren, dabei die Mitextraktion von Eisen und Vanadium möglichst gering zu halten und das Verfahren durch geringen Chemikalieneinsatz umweltfreundlich zu gestalten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, indem das aufzuarbeitende nickelhaltige Eisenvanadat einer Extraktion mit Wasser oder verdünnten Chloratlösungen unter Einleiten von Preßluft in einem Temperaturbereich von 5 bis 100⁰C, vorzugsweise bei 2O⁰C, (und unter Normaldruck) unterzogen wird, daß ein pH-Wert von 5-5,7 eingestellt wird, um Eisen und Vanadium auszufällen, wobei gegebenenfalls die Lösung aufoxidiert wird, anschließend eine Filtration erfolgt, aus den Filtraten nach bekannten Verfahren reine Nickelverbindungen gewonnen werden und der Laugungsrückstand für die anschließende naßchemische Gewinnung des Vanadiums aktiviert wird.

Bereits bei der Extraktion mit Wasser und zweistündigem Einleiten von Preßluft (0,45MPa) lassen sich bei 2O⁰C 84% des Nickels ausbringen.

Be> der Verwendung von Kaliumchloratlösungen mit einer Massekonzentration von 5g · Γ' an Stelle von Wasser werden 92-94% Nickel extrahiert. Durch günstiges Einleiten dar Preßluft erfolgt eine Vermischung der Produkte, so daß eine zusätzliche mechanische Vermischung durch Rühren entfällt.

Bei der Verwendung der o.g. Kaliumchloratlösung (5g · Γ¹) verbleiben im Filtrat nur 0,2-0,3g · Γ¹ Kaliumchlorat, während der Hauptanteil zu Chlorid umgesetzt wird.

Die entstehende Lösung aus der Chlorailaugung, die neben Nickel noch geringe Mengen an Eisen und Vanadium enthält, wird mit einer alkalischen Lösung auf pH = 5-5,7 eingestellt, wobei 99,9% Vanadium und 99,5% Eisen sowie 8-10% Nickel gefällt werden. Der entstehende Schlamm kann erneut der Nickellaugung zugeführt weroen und aus dem Filter läßt sich nach bekannten Methoden Nickel in Form rsiner Verbindungen gewinnen.

Die Lösungen aus der Laugung mit Wasser werden zur vollständigen Vanadium- und Eisenabtrennung bei pH = 5-5,7 zweckmäßigerweise aufoxidiert.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

Je 100g nickelhaltiges Eisenvanadat (V: 10%, Ni: 2,9%, Fe: 19%, S: 2%, H₂0:34%) werden in 200ml Wasser suspendiert und 1 h unter 0,45MPa Preßluft bei verschiedenen Temperaturen eingeleitet. Dabei ergeben sich die folgenden Extraktionsausbeuten der interessierenden Metalle:

δ Rn; Ry Rf, pH

⁰C % %

20 82,2 7,8

40 83,8 8,1

60 84,7 7,9

80 85,1 7,8

100 84,2 7,4 Bei erhöhten Temperaturen liegen die Extraktionsausbeuten an Nickel nur 2-3% über denen bei 20⁰C.

Beispiel 2

In je 100g in 200ml Wasser suspendiertes nickelhaltiges Eisenvanadat (V: 10%, Ni: 2,9%, Fe: 19%, S: 2%, H₂O: 34%) wird bei 2O⁰C Preßluft (0,45MPa) eingeleitet. Die Extraktionsausbeuten betragen:

%	der Filtrate
2,1	2,4
2,1	2,3
2,1	2,3
1,8	2,2
1,7	2,2

Zeit	Rn;	Rv	Rfe
min	%	%	%
10	78,2	6,8	1,6
30	81,3	8,2	1,8
60	82,2	7,8	2,1
120	84,1	7,6	2,1
180	84,0	8,1	2,1
420	83,2	8,4	2,1

Beispiel 3

10Og nickelhaltiges Eisenvanadat (V: 10%, Ni: 2,9%, Fe: 19%, S: 2%, H₂O: 34%) in 200ml einer Kaliumchloratlösung der Massekonzentration 5g · I"' werden 2 Stunden mit Preßluft (0,45M Pa) behandelt. Dabei gehen 2,7g Nickel (93%); 0,12g Vanadium (1,2%) und 0,3g Eisen (1,6%) in Lösung. Der pH-Wert der Lösung beträgt 1,9.

Beispiel 4

Eine Lösung (Filtrate, wie sie boi der Extraktion aus Beispiel 3 anfallen) der Zusammensetzung 11,4g · Γ' Nickel, 1,5g Γ' Eisen und 0,6g !"'Vanadium, pH = 1,9 wird auf pH = 5,5 eingestellt. Dabei werden 99,9% Vanadium; 99,5% Eisen und 8,5% des Nickels gefällt. Der gefällte Schlamm kann erneut der Nickelextraktion zugeführt werden. Aus dem Frftrat (10,4g · Γ¹ Nickel, 0,0075g · Γ¹ Eisen und maximal 0,0006g · Γ¹ Vanadium) läßt sich reines Nickelhydroxid ausfällen, indem die Lösung auf pH = 11 eingestellt wird. Es verbleiben bis zu 0,5 mg · Γ' Nickel in der Lösung.

Claims

1. Verfahren zur Gewinnung reiner Nickelverbindungen aus nickelhaltigen Eisenvanadaten, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisenvanadat unter Einleiten eines sauerstoffhaltigen Gases bei einer Temperatur von 5... 100⁰C einer Laugung mit Wasser oder Lösungen von Oxidationsmitteln unterzogen wird, ein pH-Wert von 5... 5,7 eingestellt wird, anschließend eine Filtration erfolgt, wobei aus dem Filtrat auf an sich bekannte Weise reine Nickelverbindungen gewinnbar sind, und der Laugungsrückstand für eine anschließende Gewinnung weiterer Wertstoffe aktiviert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laugung ohne mechanische Vorbehandlung und ohne mechanische Verrührung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1. und 2., dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidationsmittel Chlorate sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffhaltige Gas Luft ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Laugung bei 20°C erfolgt.