Brevet FR2131820A1 — publié le 19721117

- : - 2131820 On sait que les traitements par lixiviation des minerais ou concentres de nickel conduisent à l'obtention de solutions aqueuses de sels de nickel et de cobalt renfermant en outre des traces de divers autres métaux,comme le zinc, le cuivre, le manga-5 nëse et le magnésium. Le problème est alors d'extraire le nickel contenu dans de telles solutions tout en se réservant la possibilité de récupérer celles des autres valeurs métalliques qui' présentent un intérêt économique. 10 Plusieurs procédés ont déjà été proposés dans ce but. Ils sont généralement basés sur l'élimination des métaux autres que le nickel, ce dernier étant ensuite récupéré à partir de la solution purifiée. Toutefois, l'élimination des impuretés implique plusieurs stades de filtration et rend coûteuse l'application in-15 dustrielle de ces procédés. Une autre voie consiste à faire appel aux traitements d'extraction liquide-liquide pour enlever les impuretés mais la technologie, dans ce cas, est complexe et les opérations sont délicates à mener. 20 La présente invention a pour objet de séparer en un nombre restreint d'opérations tout le nickel contenu dans une solution ammoniacale, une seule filtration permettant de recueillir quantitativement et sélectivement tout le nickel présent dans une solution ammoniacale et de le séparer ctes autres valeurs métalli-25 ques présentes. Un objet supplémentaire de cette invention est un procédé qui soit applicable à toute solution de lixiviation éventuellement rendue ammoniacale et dans laquelle le cobalt est sous forme trivalente, que les anions de cette solution soient des carbo-30 nates, des chlorures ou des sulfates. Ces buts et d'autres encore qui apparaîtront par la suite sont atteints, conformément à la présente invention, grâce à un procédé pour l'extraction sélective du nickel contenu dans une solution aqueuse, selon lequel on ajoute, le cas échéant, des 35 ions ammonium à ladite solution, on met en contact cette solution avec de 1'acétylacétone jusqu'à formation d'un précipité, on recueille ce précipité, de préférence par filtrage, et on en sépare les valeurs de nickel qu'il renferme. Ce terme "valeurs de nickel" désigne aussi bien cet 71 10922 -2- 2131820 élément lui-même à l'état métallique que ses composes qui peuvent être des sels, des oxydes, des hydroxydes et autres. La solution aqueuse de départ peut être, par exemple, une solution résultant de la lixiviation ammoniacale de minerais 5 latëritiques et, dans ce cas, elle contient suffisamment d'ions ammonium pour qu'il ne soit pas nécessaire de lui en ajouter au cours du traitement selon l'invention. Au contraire, si l'on souhaite extraire le nickel contenu dans une solution qui ne renferme pas de tels ions, ce qui serait le cas d'une solution de lixivia-10 tion sulfurique, il faudrait lui additionner des ions ammonium en quantité telle que tout le nickel présent passe sous forme de complexe ammine hexammine, tout le cobalt présent sous forme de complexe pentammine, le zinc et le cuivre contenus dans la solution de départ devant passer sous la forme de complexes solubles. Les 15 spécialistes en la matière détermineront aisément, au moyen de ces indications, et d'un dosage éventuel, s'il y a lieu ou non d'ajouter des ions ammonium à la solution que 1'on souhaite traiter et si oui, quelle est la quantité d'ions qu'il faut lui additionner. Si cette solution de départ contient d'autres métaux 20 que le nickel et le cobalt et tout spécialement du zinc et du cuivre, il est recommandé, selon l'invention, de faire subir audit précipité de nickel un lavage au moyen d'ammoniaque concentrée. D'une manière générale, ces deux métaux sont en faible proportion par rapport au nickel et leurs complexes ammines ne réa-25 gissent pas sur 1'acétylacétone, l'affinité de cette dernière étant plus forte pour le complexe ammine de nickel. Les traces de magnésium et de calcium éventuellement présentes se retrouvent dans le filtrat et. ne souillent pas le nickel. Par contre, les traces de manganèse donnent lieu en milieu ammoniacal à un complexe solide 30 jaune qui est retenu avec le complexe bleu du nickel. Cette com-plexation du manganèse se fait au détriment de la complexation du cobalt. Il y a donc lieu, si on ne peut éviter la présence de manganèse dans la solution de départ, de repulper le précipité de nickel dans un solvant approprié, ceci avant le lavage ammoniacal 35 qui provoque une faible précipitation d'hydroxyde de manganèse Mn(0H)3. Ce solvant peut être l'acétone qui ne dissout pas le complexe de nickel. Selon l'invention, la quantité d*acétylacétone mise en jeu est voisine de la quantité stoechiométrique, soit : 2 moles 71 10922 -3- 2131820 par atome-gramme de nickel et 3 moles par atome-gramme de cobalt trivalent. L'acétylacétone de qualité technique peut être au préalable lavée par une solution faiblement ammoniacale pour en enlever les traces d'acide acétique et distillée après un lavage à 5 1'eau. Avantageusement, on chauffe.ledit précipité au voisinage de 120°C en présence de vapeur d'eau ce qui donne lieu au départ d'ammoniac et d'acétylacétone. On peut alors recycler l'ammoniac et 1'acétylacétone libérés pour l'obtention d'un nouveau précipité. 10 De même, on peut avantageusement traiter par de la va peur d'eau la solution aqueuse de départ après formation dudit précipité : on recueille de même de l'ammoniac et de 1*acétylacétone que l'on peut recycler d'une manière analogue. L'exemple qui va suivre ne présente aucun caractère 15 limitatif et son but est simplement de faire comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. Il doit être lu en regard de la figure annexée qui représente de façon extrêmement schématique les principales étapes du procédé selon l'invention. EXEMPLE. 20 En partant d'un minerai de nickel (1) du type latéri- tique que l'on soumet en (2) à des opérations bien connues de pré-réduction sélective et de lixiviation ammoniacale, on obtient une solution de départ (3) dont le pH est voisin de 10 et dont la composition est approximativement la suivante : 25 - nh3 58 g/1 - co2 45 g/i - Ni 8,3 g/1 - Co 0,74 g/1 - Zn 0,1 g/i 30 - Cu 0,1 g/1 Cette solution est alors introduite dans un dispositif de mise en contact (4) conjointement avec de 1'acétylacétone à raison de 2 moles de cette dernière par atome-gramme de nickel et,3 moles par atome-gramme de cobalt. 35 Dans le cas du présent exemple, où un litre de solution 71 10922 -4- 2131820 contient : 8,30 = 0,1414 atome-gramme de nickel, 58,7 et 0,74 = 0,0125 atome-gramme de cobalt, il faudra utili-58,9 5 ser : 2 x 0,1414 + 3 x 0,0125 = 0,32 mole d'acétylacétone par litre de solution. L'opération de mise en contact est menée à une température inférieure à 50°C de façon à limiter les pertes par évapo-ration, et, de préférence, à la température ambiante; sa durée, 10 qui dépend naturellement des quantités traitées, est de l'ordre d'une dizaine de minutes. Le précipité de nickel formé dans le dispositif (4) est filtré en (5), cette opération étant remarquablement aisée grâce à l'absence de colmatage des filtres. On sépare ainsi un 15 précipité (6) d'une part, et un filtrat (7) d'autre part, que l'on débarrasse en (8) de l'ammoniac et de 1'acétylacétone par entraînement à la vapeur d'eau surchauffée. Les produits récupérés sont recyclés respectivement au niveau de la lixiviation ammoniacale (2) et à celui de la mise en contact (4). La solution aqueuse obtenue 20 (9), qui contient essentiellement du cobalt, est ensuite envoyée à une installation (ÎO) où l'on extrait les valeurs cobaltifëres selon un procédé classique qui n'entre pas dans le cadre de l'invention. Il est remarquable de constater que la solution (7) présente un rapport cobalt/nickel voisin de 200, ce qui démontre la 25 sélectivité de l'extraction. Quant au précipité de nickel (6), il est soumis à un lavage (11) au moyen d'ammoniaque technique environ 10 fois molaire. Cette opération a pour but de débarrasser le précipité de la liqueur imprégnante de cobalt et éventuellement des traces de zinc 30 et de cuivre. Dans ce précipité lavé (12), le rapport nickel/cobalt est de l'ordre de 5.000 et ceci confirme qu'il est possible, grâce au procédé selon l'invention, de réaliser une extraction du nickel extrêmement sélective vis-à-vis du cobalt. 35 Enfin, ce précipité lavé (12) est chauffé en (13) vers 120°C par de la vapeur d'eau surchauffée, ce qui donne lieu à un entraînement d'ammoniac d'une part, et d'acétylacétone d'autre part . Ces produits, comme ceux provenant de l'opération (8), sont recyclés respectivement, en ce qui concerne 1'ammoniac pour la li-40 xiviation de nouvelles quantités de minerai en (1) et, en ce qui 71 10922 -5- 2131820 concerne 1'acétylacétone dans le dispositif de mise en contact (4)• Le résidu résultant de cette opération (13) est constitué d'oxyde de nickel plus eu moins hydraté, d'où l'on peut extraire le nickel ou un composé commercialisable de ce métal par tout 5 moyen connu qui sort du cadre de la présente invention. D'autres séries d'expériences ont montré que 1'extraction du nickel pouvait également être effectuée au moyen du précédé selon l'invention en utilisant une solution de départ dont les anions sont de façon prépondérante des ions sulfates ou chlorures. 10 Toutefois, dans un tel cas, il convient d'ajouter à cette solution des ions ammonium en quantité au moins égale à celle qui est stoe- chiomëtriquerrent nécessaire pour complexer totalement les iens Ni, +++ Co , Cu et Zn. Inversement, la teneur de la solution de départ en NH3 15 et en CO2 ne doit pas nécessairement être aussi élevée que celle indiquée au début de l'exemple ci-dessus. Quoiqu'il en soit, il est clair que le précipité (14), qui se compose essentiellement d'hydroxyde de nickel Ni(OH)2, peut ensuite être transfcrmê facilement en nickel pur ou en un autre sel 2o de nickel à usage commercial. Une telle transformation, qui sort du cadre de la présente invention, est parfaitement connue des spécialistes et suffisamment décrite dans la littérature technique pour qu'il ne soit pas nécessaire de la détailler ici. 71 10922 ~6~ 2131820 REVENDICATIONS 1°) Procédé pour l'extraction sélective du nickel renfermé dans une solution aqueuse de départ, caractérisé par le fait que l'on ajoute, si besoin en est, des ions ammonium a cette solution, 5 puis on la met en contact avec de 1'acétylacétone jusqu'à formation d'un précipité, on recueille ce dernier et on en sépare les valeurs de nickel qu'il renferme. 2°) Procédé selon la revendication 1,_caractérisé par le fait que ladite solution aqueuse de départ résulte de la lixivia-10 tion ammoniacale d'un minerai de nickel et qu'on ne lui ajoute pas d'ions ammonium avant sa mise en contact avec 1'acétylacétone. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on ajoute à ladite solution aqueuse de départ des ions ammonium en quantité telle que leur teneur soit au moins égale à 15 celle qui est stoechiométriquement nécessaire pour transformer en complexe hexammine la totalité du nickel, en complexe cobaltique pentammine la totalité du cobalt, et en complexes solubles la totalité du zinc et du cuivre contenus .dans ladite solution de départ. 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le 20 fait que l'on met en contact avec ladite solution de départ, au moins, 2 moles d'acétylacétone par atome-gramme de nickel et 3 moles par atome-gramme de cobalt présents dans cette solution de départ. 5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le 25 fait que l'on recueille ledit précipité par filtration. 6°) Procédé selon les revendications 1 et 4, caractérisé par le fait qu'on lave ledit précipité au moyen d'ammoniaque concentrée . 7°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le 30 fait que l'on traite par de la vapeur d'eau la solution aqueuse après extraction dudit précipité, l'ammoniac et le 1'acétylacétone ainsi produits étant utilisés pour la production de nouvelles quantités dudit précipité. 8°) Procédé,selon la revendication 1, caractérisé par le 35 fait que ledit précipité est chauffé au voisinage de 120°C en présence de vapeur d'eau, l'ammoniac et 1'acétylacétone ainsi produits étant utilisés pour la production de nouvelles quantités dudit précité.