La présente invention concerne un procédé pour séparer le cobalt et le nickel d'une solution contenant ces métaux par une extraction liquide-liquide, en utilisant un
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Généralement, on se heurte à de graves inconvénients dans la mise en oeuvre d'un procédé classique d'extraction liquide-liquide dans lequel du cobalt est sélectivement extrait dans une phase organique renfermant un agent d'extraction ; ainsi, la viscosité de la phase organique
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tion d'un mélange en cours d'extraction et le pompage. Etant donné qu'une solution à traiter ("solution brute" ci-après) contenant du cobalt et du nickel à une concentration relativement forte en cobalt, le cobalt extrait s'accumule en grande
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c'est-à-dire au stade initial de contact de la solution brute avec le milieu organique d'extraction. Dans un tel procédé industriel d'extraction, du fer dissous est habituellement présent dans le milieu à extraire, en sorte que la viscosité du milieu organique d'extraction s'élève encore plus. Ces inconvénients empêchent d'utiliser un agent d'extraction même capable d'une extraction sélective remarquable du cobalt.
L'un des buts de la présente invention est de trouver un procédé nouveau de séparation du cobalt et du nickel d'une solution contenant ces métaux.
L'invention a aussi pour but de trouver un procédé nouveau de séparation du cobalt et du nickel qui remédie aux inconvénients de l'art antérieur.
Un autre but de la présente invention est de trouver un procédé par lequel le milieu organique d'extraction puisse être maintenu à une viscosité faible au cours d'une extraction du cobalt.
Un autre objectif de la présente invention est de trouver un procédé par lequel le cobalt et le nickel puissent être séparés chacun avec un haut degré de pureté.
La présente invention est basée sur l'observation de ce que l'élévation de viscosité d'une phase organique peut être supprimée par le réglage du pH du milieu en cours d'extraction à une valeur faible à un stade initial du processus d'extraction du cobalt.
La présente invention est en outre basée sur l'observation de ce qu'un ester nonoalkylique d'acide alkylphosphonique répondant à la formule :
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élévation désavantageuse de viscosité de la phase organique, ce qui permet une extraction convenable du cobalt.
La présente invention propose un procédé de séparation du cobalt et du nickel d'une solution contenant ces métaux par extraction sélective liquide-liquide du cobalt dans une phase organique, par mise en contact d'une solution acide contenant du cobalt et du nickel avec un milieu organique d'extraction renfermant un agent d'extraction. Le perfectionnement réside dans le fait que la solution acide entre en contact avec le milieu organique
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implique la mise en contact à un pH ajusté à une valeur n'excédant pas 5 tandis que la deuxième étape de contact et les étapes subséquentes impliquent l'ajustement du pH à une valeur de 5,5 à 7,0, un ester monoalkylique d'acide alkylphosphonique de formule :
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cu pouvant en être différent, étant utilisé à titre d'agent d'extraction sur le dessin annexé :
la figure 1 est une représentation graphique de la relation qui existe entre la valeur du pH et la viscosité cinématique de la phase organique dans la première étape d'extraction, lorsque l'ester mono-2-éthyl-l-hexyli-
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agent d'extraction. Les axes des ordonnées représentent
à gauche la teneur en cobalt de la phase organique et à droite la viscosité cinématique correspondante et l'axe
des abscisses indique le pH de la solution. Chacune des courbes A et B représente respectivement les quantités de cobalt dans la phase organique et les viscosités cinématiques correspondantes.
La figure 2 est un schéma de principe d'une forme de réalisation du procédé d'extraction liquide-liquide de la présente invention.
Conformément à la présente invention, la solution brute qui fait l'objet d'un traitement est une
solution acide contenant du cobalt et du nickel, par exemple une solution obtenue par lixiviation d'un minerai contenant du cobalt et du nickel avec un acide, de préférence l'acide sulfurique. Cette solution brute contient ordinairement
du fer, du cuivre, etc, outre les métaux indiqués ci-dessus. Ces impuretés sont éliminées de la solution brute par précipitation, filtration, etc, préalablement à un traitement conforme à la présente invention. La solution brute de laquelle les impuretés ont été éliminées est ensuite soumise à. un contact en deux ou plusieurs étapes avec un milieu organique d'extraction comprenant un agent d'extraction. On utilise comme agent d'extraction un ester monoalkylique d'acide alkylphosphonique représenté par la formule (I)
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dans la formule (I) , on peut choisir un ou deux des groupes alkyle suivants :
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heptyle, 1-octyle, 3-éthyl-2-méthyl-3-pentyle, etc.
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octyle, 3-éthyl-3-octyle, etc.
Par conséquent, l'agent d'extraction peut
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mono-2-éthyl-l-hexylique d'acide 2-éthyl-1-hexyl-
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d'acide 3,5,5-triméthyl-3-hexylphosphonique, ester monoisodëcylique d'acide isodécylphosphonique, ester mono-3, 5,5-trimêthyl-3-hexylique d'acide 2-éthyl-l-hexylphosphonique, ester monoisodécylique d'acide 2-éthyl-l-hexylphosphonique, ester monoisodécylique d'acide 3,5,5-triméthyl-3hexylphosphonique, etc.
On peut tout aussi bien utiliser un mélange de ces esters. On ne savait pas encore que ces composés avaient la particularité d'extraire sélectivement le cobalt, bien qu'il s'agit de composés connus.
Conformément à la présente invention, la solution brute est mise en contact avec le milieu organique d'extraction en deux ou plusieurs étapes dont la première
(EX1 sur la figure 2), c'est-à-dire l'étape initiale d'extraction, est mise en oeuvre à un pH ajusté 1 une valeur n'excédant pas 5 et non inférieure à environ 3,0 et de préférence comprise dans la plage de 3,5 à. 5,0.
L'addition de tributylphosphate, d'un alcool supérieur, etc, pourrait en quelque sorte être proposée à. seule fin d'abaisser la viscosité de la phase organique au stade initial où la viscosité tend à croître. Toutefois, ces mesures se sont montrées désavantageuses parce qu'elles s'accompagnent d'une baisse du rendement d'extraction, même s'il est possible d'obtenir une réduction de la viscosité. Par conséquent, la présente invention offre un procédé dans lequel aucun de ces additifs abaissant la viscosité n'est utilisé.
Du fait de l'ajustement du pH au premier stade, l'extraction du cobalt de la solution brute dans
la phase organique est limitée ou empêchée, ce qui élimine donc une élévation rapide de la viscosité de la phase organique par suite d'une élévation de la concentration
en cobalt dans cette même phase, sans laquelle la viscosité s'élèverait. Par conséquent, l'opération d'agitation dans le procédé d'extraction et le pompage du liquide peuvent être effectués sans difficulté. La figure 1 illustre par un graphique la relation qui existe entre la valeur du pH de la phase organique et la viscosité cinématique de la phase organique lorsque l'ester mono-2-êthyl-i-hexylique
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agent d'extraction. Le milieu organique d'extraction est constitué dans ce cas par ledit agent d'extraction dilué
à une concentration de 20 % en volume avec du kérosène et les courbes de la figure 2 reproduisent la variation du pH avec la teneur en cobalt dans la phase organique d'une part et de l'autre la viscosité cinématique à une température
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n'excède pas 150 centistokes à un pH ne dépassant pas 5,0 et la concentration en cobalt propre à l'extraction dans la phase organique n'est cependant pas très réduite.
On peut utiliser comme diluant pour l'agent d'extraction, des huiles minérales telles que le kérosène, etc, ainsi qu'un autre diluant ou solvant connu insoluble dans l'eau, individuellement ou en mélange, de préférence le kérosène ou un mélange à. base de kérosène.
Par conséquent, le contact entre la solution brute et le milieu organique d'extraction est effectué en deux ou plusieurs étapes dans le procédé de l'invention, et ce contact a lieu de préférence à contre-.courant. On peut utiliser d'autres modes connus de contact entre liquides. Les opérations de contact peuvent s'effectuer à une température allant de 30 à 70[deg.]C et, de préférence, de l'ordre de 60[deg.]C. Le rapport volumétrique de contact entre la solution brute et le milieu organique d'extraction peut se situer dans une plage de 10:1 à 1:10 et il a de préférence une valeur de l'ordre de 1:1.
Lorsque la première étape d'extraction est achevée, une autre extraction dans une seconde étape ou dans des étapes subséquentes est effectuée dans une plage
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pouvant être ajustée par l'addition d'hydroxyde de sodium, d'une solution aqueuse d'ammoniac, etc.
Pour une meilleure compréhension du procédé
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limitatif la description d'une forme appréciée de mise en oeuvre de ce procédé. Cette forme de mise en oeuvre dans laquelle le contact a lieu de façon continue est illustrée par le schéma de principe de la figure 2. Dans une opération d'extraction liquide-liquide du type illustré sur la figure 2, une solution brute contenant du cobalt et du nickel est mise en contact avec un milieu organique d'extraction essentiellement formé de l'agent d'extraction illustré par la formule (I) et d'un diluant, par écoulement à contre-courant. La solution brute pénètre dans un étage EX puis. passe successivement dans un deuxième étage EX2 et un troisième étage EX- tandis que le milieu organique d'extraction est successivement introduit dans les étages <EMI ID=22.1>
courant avec le milieu organique d'extraction en contact avec ce dernier dans chaque étage, et à cette occasion, le milieu organique d'extraction extrait sélectivement du cobalt à chaque étage rencontré puis pénètre dans l'étage
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milieu d'extraction entrant par l'étage EX3 transporte de plus en plus de cobalt à mesure qu'il franchit les étapes EX2 et EX et pénètre finalement dans l'étage EX tandis que d'autre part, le nickel reste dans la solution brute qui
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Dans le procédé mentionné ci-dessus, la visco-
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de s'élever rapidement, ce qui peut présenter des difficultés d'agitation et de pompage. Par conséquent, dans le procédé de la présente invention, l'élévation rapide de
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valeur du pH de la solution brute dans une plage n'excédant pas 5,0. Par ailleurs, la concentration en nickel dans le
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aussi faible que possible, et par conséquent la concentration en cobalt de la solution brute à la sortie de cette
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possible,ce qui oblige également à maintenir le pH dans l'étage EX. dans une plage de valeurs n'excédant pas 5,0.
On expose également en détail par exemple le cas où le milieu d'extraction utilisé est formé de 20 % en volume de l'agent d'extraction et de 80 % en volume de kérosène (diluant). La concentration en cobalt de la phase aqueuse à l'endroit où la solution sort de l'étage EX ne peut pas être maintenue à une valeur suffisamment élevée
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concentration en cobalt de la phase aqueuse étant alors
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difficile de recueillir du cobalt avec un haut degré de pureté, attendu que cette concentration en nickel à l'en-
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pas être abaissé suffisamment. D'autre part, la viscosité de la phase organique dépasse 150 cSt si le pH dans l'étage EX. dépas.se effectivement 5,Q, la concentration en cobalt de
la phase aqueuse à-l'endroit où la solution pénètre dans
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ner des difficultés d'agitation, de pompage, etc.
Il y a lieu de remarquer que si Le pH dans l'étage EX. s'abaisse au-dessous d'environ 3.,0, la concentration en cobalt de la phase aqueuse à l'endroit où la solu-
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difficile de recueillir du nickel de grande pureté.
Le pH dans les étages EX2 et EX3 peut aller de 5,5 à 7,0, par exemple, l'ajustement de pH étant de préférence effectué par addition d'hydroxyde de sodium ou d'ammoniaque.
La concentration en nickel dans la phase organique en question et la concentration en cobalt dans la phase aqueuse correspondante peuvent être ajustées, respectivement, d'une part par le réglage de la quantité de cobalt contenue
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conformément à une équation d'équilibre d'extraction dans
le processus d'extraction liquide-liquide mentionné ci-dessus
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provenant d'une solution brute contenant 30 g/1 de nickel
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inférieure à 0,5 g/1, la concentration en nickel de la phase
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valeur n'excédant pas 0,5 g/1. Par contre, si la concentra-
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est ajustée à une valeur n'excédant pas 0,3 g/1, la concen-
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être ajustée à une valeur n'excédant pas 0,005 g/1.
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une solution aqueuse de sulfate de nickel qui alimente un autre procédé de séparation du nickel, dans lequel du
nickel métallique de haute pureté ne contenant pas plus de 0,02 % en poids de cobalt peut être séparé par exemple par un procédé électrolytique.
La phase organique chargée de cobalt sortant
de l'étage EX. contient une petite quantité de nickel et elle est soumise à une opération d'épuration à l'aide d'une solution aqueuse contenant du cobalt, en vue d'éliminer le nickel. Dans le procédé de la présente invention, dans lequel l'agent d'extraction utilisé répond à la formule (I) ci-dessus, la quantité de nickel restant dans la phase organique peut être convenablement éliminée au moyen d'une solution chargée de nickel telle que la solution existant dans le procédé d'extraction, en sorte que la quantité de nickel contenue dans la phase organique est remarquablement réduite.
Le milieu organique d'extraction, qui vient d'être ainsi épuré entre en contact avec une solution d'acide minerai dans une opération d'épuisement dans laquelle le cobalt contenu dans le milieu organique d'extraction est éliminé, puis le milieu d'extraction régénéré est réutilisé dans une autre opération d'extraction. Le cobalt entraîné dans la solution d'acide minéral est ensuite soumis par exemple au procédé électrolytique d'affinage, et on peut donc obtenir du cobalt métallique de grande pureté dont la teneur en nickel n'excède pas 0,01 %.
En conséquence, le procédé de la présente invention permet d'obtenir du cobalt et du nickel métalliques de grande pureté à partir d'une solution contenant
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comme agent d'extraction et le mode de contact en deux ou plus de deux étapes. Les avantages de la présente invention sont récapitulés ci-dessous :
(1) la viscosité de la phase organique dans. le
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valeur faible et la teneur en nickel de cette phase peut être réduite à. une valeur minimale en utilisant le composé
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phase à une valeur n'excédant pas 5,0.
(2) La concentration en nickel de la phase organique peut être maintenue à une valeur suffisamment faible, même lorsque la phase organique sortant du 1er étage d'extraction est épurée avec la solution de cobalt contenant du nickel.
(3) Du cobalt et du nickel métalliques de grande pureté peuvent être obtenus séparément et en même temps par le procédé d'extraction à deux ou plus de deux étapes.
Conformément à la présente invention, un appareil ou une machine d'extraction de type rotatif ou un autre appareil connu à fonctionnement continu peut être utilisé tout aussi bien. Pour une telle opération continue, le premier étage d'extraction doit être considéré comme étant un étage initial ou l'équivalent.
EXEMPLE 1
Une solution aqueuse contenant 30 g/1 de nickel,
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contact avec un milieu organique d'extraction contenant
20 % en volume de 2-éthyl-l-hexylphosphonate de mono-2-éthyl1-hexyle comme agent d'extraction et 80 % en volume de kérosène comme diluant, dans un rapport de 1:1 dans un procédé d'extraction à trois étapes. Le liquide est maintenu à une température de 60[deg.]C dans chaque étage, la valeur
du pH dans le premier étage étant ajustée à 4,5. Chaque phase aqueuse et organique résultante, prélevée à chaque étage a les. concentrations en cobalt et nickel indiquées sur le tableau 1 suivant.
Tableau 1
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EXEMPLE 2
On agite une solution aqueuse contenant 30.g/1 de nickel, 12 g/1 de cobalt et 2 mg/1 de fer au contact de chaque milieu organique d'extraction dans un rapport de 1:1 dans 3 étages, chaque milieu d'extraction contenant 80 % en volume de kérosène (diluant) et 20 % en volume de l'un des agents d'extraction suivants : 3,5,5-triméthyl-3-
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hexylphosphonate de monoisodëcyle. On ajuste dans chaque
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étage à. une valeur de 4,5 à 4,6. Les concentrations en cobalt et en nickel des phases aqueuses et organiques à la sortie de chaque étage sont indiquées sur le tableau 2. Comme le fait apparaître ce tableau, la concentration en nickel de
la phase organique en aval du premier étage d'extraction
et la concentration en cobalt de la phase aqueuse en aval
du troisième étage sont remarquablement réduites.
Les valeurs résultantes de viscosité, de pH et de concentrations en cobalt dans la phase organique dans chaque étage, comme décrit dans les exemples 1 et 2, sont indiquées sur le tableau 3. Il y a lieu de remarquer que la viscosité à chaque étage peut être réduite à une valeur n'excédant pas 150 cSt, même lorsque la phase organique a une forte teneur en cobalt.
EXEMPLE 3 a) La phase organique sortant du premier étage <EMI ID=51.1>
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de cobalt à un pH de 4,5, en donnant les résultats indiqués sur le tableau 4.
b) Une variante dans laquelle la concentration en nickel dans la phase aqueuse est de 1,0 g/1 après le traitement d'épuration est illustrée également sur le tableau 4. Il apparaît que la concentration en nickel de la phase organique peut être réduite à 0,002 g/1 après l'épuration. c) Une autre variante dans laquelle l'agent <EMI ID=53.1>
mono-2-éthyl-l-hexyle et dont la mise en oeuvre est la même que ci-dessus a donné des résultats similaires.
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15
ESSAI DE REFERENCE
Une solution contenant 30 g/1 de nickel et
20 g/1 de cobalt est traitée au niveau du premier étage de la manière décrite dans l'exemple 2, à la différence qu'on utilise comme agent d'extraction ledit 2-éthylhexylphosphate de sodium. Une phase organique obtenue par ce traitement est épurée de la manière indiquée ci-dessus dans l'exemple 3 ; les résultats obtenus sont également reproduits sur le tableau 4 suivant.
TABLEAU 4
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Comme le fait apparaître le tableau 4, la concentration en nickel de la phase organique après l'épuration peut être remarquablement réduite par le procédé de l'invention, comparativement à l'art antérieur.
EXEMPLE 4
La phase aqueuse contenant 29,9 g/1 de
nickel et 0,002 g/1 de cobalt obtenue à la sortie du troisième étage de l'exemple 1 et la phase organique contenant
12 g/1 de cobalt et 0,Û02 g/1 de nickel obtenuepar épuration dans. l'exemple 3 sont traitéespar épuisement puis la phase aqueuse est électrolysée en vue de la séparation de nickel et de cobalt métalliques. Ces métaux ont les compositions indiquées sur le tableau 5 suivant.
TABLEAU 5
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REVENDICATIONS
1. Procédé pour séparer le cobalt et le nickel d'une solution contenant ces métaux par extraction sélective liquide-liquide du cobalt dans une phase organique, par mise en contact d'une solution acide contenant du cobalt et du nickel avec un milieu organique d'extraction renfermant un agent d'extraction, procédé caractérisé en ce que la solution acide entre en contact avec le milieu organique d'extraction en deux ou plus de deux étapes
le pH est ajusté dans la première étape de contact à une valeur n'excédant pas 5,
le pH est ajusté à une valeur de 5,5 à 7,0 dans la deuxième étape de contact et des étapes subséquentes
et l'agent d'extraction utilisé est un ester monoalkylique d'acide alkylphosphonique de formule :
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ayant 8 à 10 atomes de carbone, R et R2 pouvant être
identiques ou différents, est utilisé à titre d'agent d'extraction.