Brevet FR2077187A1 — publié le 19711022

i 2077187 la présente invention concerne un procédé chimique par voie humide pour la séparation du cadmium et du nickel qui se distingue d'autres procédés par son économie particulière et un large domaine d'application. 5 D'après l'état de la technique, la méthode de séparation cadmium/nickel la plus employée en pratique est la séparation électrolytique des deux métaux„ Sous des conditions appropriées, le cadmium peut être séparé à la cathode à partir de "bains acides, alors que le nickel reste en solution. 10 Ce procédé est lié à une mise en oeuvre en continu et pour des quantités importantes qui permettent d'amortir les frais élevés d'installations. Cette condition n'est pas toujours remplie,'comme par exemple dans le cas de la récupération du cadmium à partir des liquides de matières secon-15 daires obtenues en discontinu (par exemple cellules .fi-Cd). En ou res la séparation par électrolyse n'est pas cempiète, une partie du cadmium reste en solution,, Enfin, la concentration maximale possible en nickel est limitée par la nécessité d'une faible teneur du nickel (quelques g/1) dans le cadmium métal-20 lique séparé. Une autre possibilité de séparation du cadmium et du nickel sous forme de solutions aqueuses de leurs sels consiste à précipiter le sulfurp de cadmium par l'hydrogène sulfuré en milieu acide. Mais on obtient alors le cadmium sous 25 forme d'un produit qu'il est difficile de traiter ultérieurement ou de mettre en solution. Cette méthode nécessite aussi des besoins techniques considérables et, est par ses deux étapes de transformation, grevés de frais élevés. Enfin, on peut séparer le cadmium du nickel 30 des solutions mentionnées par cémentation (par exemple avec du zinc métallique). Un inconvénient de ce procédé est la forte teneur du cément de cadmium en nickel, surtout pour un rapport défavorable Cadmium/Nickel. D'autre part, le problème de la 35 séparation cadmium-nickel a été déplacé vers un problème de séparation du cadmium du métal de cémentation (par exemple le zinc), qui est encore plus difficile à résoudre que le problème initial. D'autres procédés sont davantage des procédés de purification que des procédés de séparation. Il est ainsi 40 possible de séparer de faibles quantités de nickel des solutions de sels du cadmium par précipitation à l'aide du cyanure 70 32940 2 2077187 de sodiumo Mais une solution de 200 g/l de sulfate de cadmium ne doit alors contenir pas plus de 4 g/l de niekelo Pour des teneurs plus élevées en nickel,,-ce procédé n'est plus applicable, car des quantités notables du cadmium précipiteraient avec le nickel ? sous forme de cyanure l'application de réactifs spécifiques pour la précipitation du nickels comme par exemple la diacétyl- dioximej ne présente de lrintérêt que pour le laboratoire ou pour des traces de nickel dans 1-industrie« 10 . Le procédé de 1'invention se distingue des procédés connus énumérés par le fait qu'il.ne nécessite aucun appareillage particuliers qu-on utilise des produits chimiques bon marché} qu?il est utilisable pour des concentrations élevées en nickel et que les deux métaux sont obtenus sous des formes 15 faciles à traiter ultérieurement, le cadmium- sous forme de carbonate et de nickel sous forme d:hydroxyde0 le procédé qui comble ainsi une lacune importante dans le domaine de 1■hydrométallurgie peut être appliqué à des solutions minérales * de préférence sulfuriques, des deux mé~ 20 taux jusqu-à une concentration-d- environ 200 g/l de la somme C-d+ Ni„ le rapport pondéral Gdt Ni dans les solutions peut sé diluer entre 1 % 0,1 et 1 -CA .sans que l'effet de séparation soit influencée » Selon le procédé conforme à l'invention,, on ajoute à la solution de cadmium-nickel à température ambiante,, suffisamment d'eau ammo- 25 niacal.e pour que la quantité de ajoutée soit dans un rapport molaire déterminé à la teneur en nickel* ; le procédé est caractérisé en ce qu;on ajoute à la solution/ contenant au tôta? au maximum 200 g/l de cadmium et de nickel ?de 1:ammoniac,, on précipite le cadmium :sous 30 forme de carbonate à 1-aide d un carbonate alcalin,; on filtre celui-ci. et on précipite le nickel contenu'dans la solution à lsébullition en présence d'hydroxyde alcalin» Suivant 1-'invention la quantité d'ammoniac en fonction de la teneur en nie-kei, dans tin-domaine de concentration 35 située entre 10 g/1 et 100 g/1. de nickel,, varie entre eniriron -8 mol/i et 4 mol/1» - - On obtient des effets particulièrement f avorables de séparation, lorsqu 'on, choxsit.' Jja..quemiati''&'* ammoniac fonction de. la teneur en nickel* selon la relation - - 40 y s j " " ' ' " ■ . 2 „ * . . Q ' x- KTr -f f Si* BAD ORIGINAL 70 32940 3 2077187 dans laquelle y = quantité molaire x = concentration en nickel en g/l a = 09000021 b = 0,217 5 c = - 1s09 pratiquement;1 on choisit., en fonction de la concentration en nickel de-la solution initiale,, les doses ei~aprèsP lorsqu'on met en oeuvre 6 mol NH^ P3^ atone gramme Ni = 10Ofoe 10 Ni- concentration g/l addition de NH, 1° ^ 50 à 100 80 25 à 49 90 15 20 à 24 100 15 à 19 110 10 à 14 120 On peut obtenir une séparation 20 particulièrement favorable9 en ajoutant à la solution des sels métalliquesp avant l'addition d'ammoniac9 le sel d'ammonium qui correspond à l'anion des sels ou de l'eau ammoniacale et 15acide correspondants, en quantités telles qu'on obtienne dans la solution une concentration en sel ammoniacal de 20 à 40 g/l9 de préférence 25 environ 30 g/l. Pour la précipitation du carbonate de cadmium, on utilise9 de préférence, un excès de carbonate alcalin de 10fo par rapport à la quantité théoriquement nécessaire pour la précipitation du cadmium et du nickel» Le carbonate alcalin 30 peut être mis en oeuvre sous forme d-une solution à 20%. On ajoute donc à la solution initiale par exemple 30g/l de sel d'ammonium correspondant à 1;anion des sels dissous en ajoutant les quantités correspondantes d•eau ammoniacale et d3acide minérals on agite pendant environ 1/2 heure et on ajoute ensuite 110fo de 35 la quantité de carbonate de sodium - sous forme d'une solution à 20% » correspondant à la somme des deux métaux» Après agitation d'une heure on peut filtrer et laver le carbonate de cadmium» On obtient un carbonate à 58 = 64% de Gd et 0,5 à 2% de Ni» Dans le filtrat il ne reste qu-environ 2% de la quafeté le cadmium mise en 40 oeuvre. Lorsque le-rapport Gd s Ni est voisin de 1 s 1 le carbonate 70 32940 4 2077187 de cadmium peut contenir jusqu'à 395% de Hi et le filtrat jusqu'à 4% de Gd» Le filtrat et les eaux de levage sont réunis9 additionnés de soude caustique et l'hydroxyde de nickel 5 est précipité de façon connue avec élimination de l'ammoniac» Pour améliorer la filtration du précipité on peut ajouter,, à cdté de la soude caustique% encore un peu de carbonate de sodium et/ou ajouter avant la filtration un adjuvant de filtration» comme le charbon actif» la boue de nickel contient environ 70% d'eau et„ 10 dans la matière sèches environ 40 à 50% de Nie EXEMPLE 1. A 2 600 1 d11 une solution de sulfates de cadmium et de nickel contenant 77 g/l de Gd et 25s8 g/l de Ex on ajoute à la température ambiante 460 1 d'eau ammoniacale con-■j 5 tenant 230 g par litre de Kïï^ et 78 kg de sulfate d'ammonium» Après agitation d3une demi -heure on ajoute 1 460 1 d'une solution -de carbonate de sodium à 20% et on agite une heure de plus. On v filtre le carbonate de cadmium,, le lave jusqu'à ce que les eaux de lavage soient incolores» Le filtrat et les eaux de lavage 20 sont réunis et portés à 12 ébullition en présence de 87 kg de soude caustique jusqu'à ce que l'hydroxyde de nickel soit précipité j on filtre la boue de nickel après addition d'un adjuvant de filtration^ Ojj obtient 312 kg de carbonate de cadmium (poids sec) à 6297% de Od et 191% de ïfi et 148 kg de boue de nickel (poids sec) 25 à 42,8% de Hi. EXEMPLE 2« A 2000 1 d'une solution de sulfates de cadmium et de nickel contenant 142 g/l de Cd et 15 g/l de Ni on ajoute à la température- ambiante 315 1 d^eau ammoniacale conte-30 nant 230 g/l de et 25 1 d'acide sulfurique (d= 1984) et on agite 1/2 heure® On. ajoute ensuite 1 520 1 d5une solution de carbonate de sodium à 20% et- on agite une heure de plus» On filtre et lave le carbonate de cadmium» On réunit le filtrat et les eaux de lavage et les porte à ébullition après addition de 35- kg de soude 35 caustique jusqu'à ce que le nickel ait précipité totalement sous forme d hydroxyde et puisse être filtré» On obtient : 435 kg de carbonate de c-admium (poids sec) à 63g9% de Gd et 0,8 % de- Hi et 58 Kg de boue de nickel (poids sec) à 4592% de ÎTi» EXEMPLE 3o 4® A 1 000 mi d^une solution de chlorures bâd 70 32940 5 2077187 de cadmium et de nickel contenant 100 g/l de Cd et 100 g/l de Ni on ajoute à la température ambiante 19 ml d acide chlorhydrique D 1 10 On obtient (calculé sur la substance sèche) ° 165 g de carbonate de Cd contenant 58.,5^ de Cd et 3s,4F/° de Ni et 219 g de concentré de nickel contenant 4550 de lli - Bien entendu, i invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représen-15 téSj à partir desquels on pourra prévoir d autres modes et.d'autres formes de réalisation,, sans pour eelas sortir du cadre de 1: invention» 70 32940 6 2077187 BEVENDIGATIONS 10) Procédé de séparation des éléments cadmium et nickel qui se trouvent sous forme de mélanges de solutions aqueuses de leurs sels, procédé caractérisé en ce 5 qu'on ajoute à la solution qui contient au maximum 200 g/l de cadmium et de nickel, de l'ammoniac en une quantité variant avec la teneur en nickel» on précipite le cadmium sous forme de carbonate de cadmium» on filtre celui-ci et on précipite le nickel dissout dans le filtrat» par ébullition en présence 10 d'bydroxyde alcalin sous forme d'hydroxyde. 2°) Procédé suivant la revendication 1„ caractérisé en ce que la quantité d'ammoniac varie en fonction de la teneur en nickel entre environ 8 mol/1 et 4 mol/l pour une teneur en nickel comprise entre 10g/l et 100 g/l de Ni. 15 3°) Procédé conforme à la revendication 1 caractérisé en ce qu'on choisit la quantité d'ammoniac en fonction de la teneur en nickel, selon la réalisation x y = 20 2 ax + bx + c dans laquelle y = la quantité molaire de NH^, x = la concentration en Ni g/l» a = 0,000021, b = 0,217, 25 c =-1,09. 4°) Procédé conforme à l'une des revendications 1 à caractérisé en ce qu'on ajoute à la solution des sels métalliques, avant l'addition d'ammoniac» soit le sel d'ammonium correspondant à l'anion des sels, soit de l'eau 30 ammoniacale et l'acide correspondant, en quantité telle que la solution contienne de 20 à 40 g/l environ, soit 30 g/l environ» de sel d'ammonium. 5°) Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4* caractérisé en ce qu'on emploie pour 35 précipiter le carbonate de cadmium un excès d'environ 10 fo de carbonate alcalin par rapport à la quantité stoechimétrique nécessaire pour la précipitation du cadmium et du nickel. 6°) Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le carbonate alca-40 lin est utilisé en solution à 20