DE1265153B - Verfahren zur Herstellung von reinem Nickelhydroxyd - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

COIg

Deutsche Kl.: 12 η-53/04

Nummer: 1 265 153

Aktenzeichen: N 27747 IV a/12 η

Anmeldetag: 10. Dezember 1965

Auslegetag: 4. April 1968

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Nickelhydroxyd auf elektrochemischem Wege, welches es ermöglicht, diese Substanz unmittelbar aus Nickelrohstein (der vorzugsweise auf metallurgischem Wege verfeinert worden ist) und frei von allen Verunreinigungen zu gewinnen, die sich auf ihre Anwendung, insbesondere als Beschickung in galvanischen Bädern zum Vernickeln, ungünstig auswirkt.

Gemäß dem üblichen Verfahren wird zur Herstellung von sehr reinem Nickelhydroxyd von Nickelsulfat oder Nickelchlorid ausgegangen, indem mit Kalk oder Soda die Säurereste, Sulfat oder Chlorid, entfernt werden. Diese Salze selbst werden vorzugsweise nach den klassischen Methoden hergestellt, indem man von reinem Nickel oder Nickeloxyd ausgeht. Diese letzteren Ausgangsstoffe können aus Nickelrohstein mittels verschiedener trockener oder nasser Aufbereitungsund Verfeinerungsverfahren gewonnen werden.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, Nickelhydroxyd von großer Reinheit unmittelbar aus Nickelrohstein zu gewinnen, wodurch in sehr vorteilhafter Weise das Herstellungsverfahren gegenüber den bekannten Verfahren wesentlich vereinfacht wird.

Außerdem kann man aus Nickelhydroxyd den größten Teil der Rückstände an Chlorid oder anderen anionischen Gruppen (Sulfat usw.) innerhalb der weiter unten angegebenen Grenzen entfernen.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ferner Nickelhydroxyd hergestellt werden, welches Rückstände an Alkali- oder Erdalkalimetallen nur in äußerst geringen Mengen enthält.

Das Verfahren zur Herstellung von Nickelhydroxyd auf elektrochemischem Wege gemäß der Erfindung ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:

a) Anodische Auflösung von Nickelrohsteinanoden mit einem Gehalt von Nickel zwischen 76 und 83 Gewichtsprozent, von Schwefel zwischen 23 und 16 Gewichtsprozent, von Kobalt zwischen 0,30 und 0,40 Gewichtsprozent, von Eisen zwischen 0,04 und 0,8 Gewichtsprozent und von Kupfer zwischen 0,050 und 0,065 Gewichtsprozent durch direkte elektrolytische Einwirkung in den Anodenkammern einer abgeteilten Elektrolysezelle, die als Elektrolyt eine wäßrige Lösung eines Chlorids oder Sulfats eines Alkali- oder Erdalkalimetalls, insbesondere Natrium, Kalium, Magnesium, Kalzium enthält, das in Wasser zur Bildung eines chlorid- oder sulfatreichen Anolyten in einem sauren Medium mit einem pH-Wert zwischen 2 und 4 löslich ist;

b) Diffusion des Anolyten in die Kathodenkammern der Elektrolysezelle durch Membranen, welche Verfahren zur Herstellung von reinem
Nickelhydroxyd

Anmelder:

Societe Anonyme Le Nickel, Paris

Vertreter:

Dipl.-Chem. Dr. W. Koch, Dr.-Ing. R. Glawe

Dipl.-Ing. K. Delfs, Patentanwälte,

8000 München 22, Liebherrstr. 20

Als Erfinder benannt:

Charles Cuenot, Sainte-Suzanne (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 30. April 1965 (15 327)

die Anoden- und Kathodenkammern voneinander trennen;

c) Ausfällung des Nickelhydroxyds in den Kathodenkammern in einem basischen Medium mit einem pH-Wert zwischen 8 und 10;

d) kontinuierliches Abziehen der Suspension von Nickelhydroxyd im Elektrolyten aus der Elektrolysezelle;

e) Dekantieren dieser Suspension in einem statischen Dekantiergefäß zum Konzentrieren der Suspension von 4 bis 6 g Nickel pro Liter auf 25 bis 30 g Nickel pro Liter;

f) eine Reihe von Filtrationen der konzentrierten Suspension, wobei jedesmal das Nickelhydroxyd auf dem Filter mit Wasser gewaschen und anschließend wieder aufgeschlämmt und umgerührt wird, mit vorzugsweise drei Filtriergängen und zwei Zwischenaufschlämmungen.

Als Anolyt wird vorzugsweise eine wäßrige Lösung von Natriumsulfat mit 100 bis 150 g Na₂SO₄ pro Liter und einem Nickelgehalt von 4 bis 8 g pro Liter verwendet.

Dieses Verfahren kann kontinuierlich durchgeführt werden.

Die Anoden aus Nickelrohstein' enthalten hauptsächlich Nickel und Schwefel, und zwar zwischen 76 und 83 Gewichtsprozent Nickel und zwischen 23 und Gewichtsprozent Schwefel. Der Gehalt an anderen

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Elementen als Nickel und Schwefel liegt innerhalb der im folgenden angegebenen Grenzen:

Co 0,30 bis 0,40 Gewichtsprozent

Fe 0,04 bis 0,08 Gewichtsprozent

Cu 0,050 bis 0,065 Gewichtsprozent

Al₂O₃ 0,01 bis 0,02 Gewichtsprozent

SiO₂ 0,020 bis 0,025 Gewichtsprozent

MgO Spuren

Sonstige je nach der Herkunft des Rohsteins Unlösliche
Bestandteile .. etwa 0,004 Gewichtsprozent

Die Auflösung des eingetauchten Teiles der Anoden erfolgt gleichmäßig und regelmäßig. Die Auflösung der Anoden hört auf, sobald die Spannung ansteigt. Es bleiben ein Anodenstummel (nicht aufgelöster Rohstem) und ein Schwefelschwamm zurück. Letzterer enthält etwa 2 bis 3% des gesamten eingesetzten Nickels. Diese beiden Rückstände können weiterbehandelt werden, um entweder durch Zusammensetzen neue Anoden herzustellen oder um gegebenenfalls den Schwefel und das Nickel getrennt wiederzugewinnen.

Im folgenden wird als Ausführungsbeispiel ein vollständiges Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Nickel gemäß der Erfindung beschrieben, wobei von einem Elektrolyten in Form von Natriumsulfat ausgegangen wird.

Die Anoden aus Nickelrohstein werden anodisch in Anodenzellen aufgelöst, die mit einem Elektrolyten aus Natriumsulfat (Na₂SO₄) in einer Konzentration von 100 bis 150 g Na₂SO₄ pro Liter gefüllt sind. Dieser Elektrolyt lädt sich mit Nickel auf, so daß eine Mischung von Nickelsulfat und Natriumsulfat gebildet wird. Die durch kontinuierlichen Kreislauf aufrecht erhaltene Konzentration an Nickel liegt zwischen 4 und 8 g/l. Der pH-Wert der Anodenkammern wird zwischen 2 und 4 gehalten.

Der elektrolytische Lösungsvorgang wird bei einer Anodenstromdichte zwischen 100 und 150 A/m² durchgeführt, die noch ein brauchbares Verhalten der Anoden ergibt und noch nicht zu einer Freisetzung von Sauerstoff führt. Zwischen den Anodenkammern und den Kathodenkammern wird durch Trennwände und Trennmembranen ein Niveauunterschied von 4 bis 6 cm aufrechterhalten, so daß ein kontinuierlicher Strom des Anolyten in die Kathodenkammern stattfinden kann.

Die Kathodenkammer wird auf einen pH-Wert von 8 bis 10 gehalten, und das Nickelsulfat fällt dort innerhalb dieser pH-Wertgrenzen in Form von Nickelhydroxyd aus.

Die Kathoden bestehen aus Stahl- oder Nickelblech. An ihnen findet ein Freiwerden von Wasserstoff statt.

Das Bad wird auf eine Temperatur zwischen 45 und 55°C gehalten. Die Kathodenkammer wird durch eingeblasene Preßluft umgerührt, um das Hydroxyd in Suspension zu halten und um eine ständige Reinigung der Kathoden zu bewirken, so daß Ablagerungen vermieden werden.

Die Hydroxydsuspension tritt kontinuierlich aus den Elektrolysebehältern aus und wird in einem statischen Dekantiergefäß in der Weise dekantiert, daß die Nickelkonzentration auf einen Wert zwischen 25 und 30 g/l gebracht wird.

Diese Suspension wird dann auf einem rotierenden Trommelfilter filtriert und auf dem Filter gewaschen. Um ein Hydroxyd zu erhalten, das möglichst frei von aus dem Elektrolyten stammendem Natrium ist, werden drei jeweils von einer Waschung gefolgte Filtriergänge vorgenommen und dazwischen zweimal mit Wasser wieder aufgeschlämmt, wobei eine Wassermenge von 8 bis 10 Volumeinheiten auf 1 Volumeinheit Hydroxyd verwendet wird. Das Wiederaufschlämmen muß in einer Mindestzeit von etwa einer halben bis einer ganzen Stunde durchgeführt werden, um eine ausreichende Waschung des Hydroxyds zu ermöglichen. Es muß ebenso wie das Filtrieren in einem leicht angewärmten Medium durchgeführt werden.

Eine Temperatur von 45 bis 55⁰C ist für diese Arbeitsgänge sehr geeignet.

Die Analysen des nach diesem Verfahren unter Verwendung von Na₂SO₄ als Elektrolyt und von Anoden aus Nickelrohstein mit der obengenannten Zusammensetzung ergibt folgendes Resultat (in Gewichtsprozent):

Ni 58

Co 0,15 bis 0,20

Fe 0,030 bis 0,050

Cu 0,015 bis 0,025

Cr fehlt

Pb 0,002

Zn 0,003

Na 0,05

S 0,002

Cl 0,003

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von reinem Nickelhydroxyd, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Anodische Auflösung von Nickelrohsteinanoden mit einem Gehalt von Nickel zwischen 76 und 83 Gewichtsprozent, von Schwefel zwischen 23 und 16 Gewichtsprozent, von Kobalt zwischen 0,30 und 0,40 Gewichtsprozent, von Eisen zwischen 0,04 und 0,8 Gewichtsprozent und von Kupfer zwischen 0,050 und 0,065 Gewichtsprozent in den Anodenkammern einer abgeteilten Elektrolysezelle, die als Elektrolyt eine wäßrige Lösung eines Chlorids oder Sulfats eines Alkali- oder Erdalkalimetalls, insbesondere Natrium, Kalium, Magnesium oder Kalzium enthält, das in Wasser zur Bildung eines chlorid- oder sulfatreichen Anolyten löslich ist, mit einem pH-Wert in den Anodenkammern zwischen 2 und 4;

b) Diffusion des Anolyten in die Kathodenkammern der Elektrolysezelle durch Membranen die die Kathoden und Anodenkammern voneinander trennen;

c) Ausfällung von Nickelhydroxyd in den Kathodenkammern bei einem pH-Wert zwischen 8 und 10;

d) kontinuierliches Abziehen der Suspension von Nickelhydroxyd im Elektrolyten aus der Elektrolysezelle;

e) Dekantieren dieser Suspension zum Konzentrieren der Suspension von 4 bis 6 g Nickel pro Liter auf 25 bis 30 g Nickel pro Liter;

f) Filtrieren und Waschen des Nickelhydroxyds.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Anolyt eine wäßrige Lösung von Natriumsulfat mit 100 bis 150 g Na₂SO₄ pro Liter und einemNickelgehalt von4 bis 8 g/l verwendet wird.

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