JPH0351764B2 - - Google Patents
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- JPH0351764B2 JPH0351764B2 JP56121783A JP12178381A JPH0351764B2 JP H0351764 B2 JPH0351764 B2 JP H0351764B2 JP 56121783 A JP56121783 A JP 56121783A JP 12178381 A JP12178381 A JP 12178381A JP H0351764 B2 JPH0351764 B2 JP H0351764B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、コバルト金属粉末と、コバルト含有
溶液から水素還元によつて前記コバルト金属粉末
を製造する方法に関するものである。
水素還元された元素コバルト粉末は商品であ
る。現在入手される1種の商業生成物は、亜硫酸
ナトリウム−シアン化ナトリウム触媒等の触媒を
使用してコバルト、アミン、アンモニウム、サル
フエート水溶液を水素還元することによつて製造
されることは知られている。この系におけるコバ
ルト粉末の核生成は不規則であつて、その結果、
0.6〜1g/cm2の見掛密度を有する粉末が製造さ
れる。より密な商業生成物を作るため、最初に形
成された粉末の上に新しいコバルト含有溶液から
更にコバルトを付着させる反覆濃密化サイクルが
使用される。この様にして、生成物の約60%がタ
イラースクリーンスケールで200メツシユ(75ミ
クロン)以上の粒径を有する程度に粒径が増大さ
れ、生成物の見掛密度は約3.2g/cm2まで増大す
る。還元サイクルごとのコバルトバイトは約40
g/のオーダであり、コバルト金属の約30%が
第二コバルト アミン アンモニウム サルフエ
ート溶液送入物中の第二コバルトイオンから第一
コバルトイオンへのコバルトイオン還元反応に循
環され再溶解させる。平均水素還元サイクルは約
30分を要すると伝えられている。最終コバルト粉
末粒子は、粗い小石状表面の不規則形状を有す
る。多くの場合、粉末は暗灰色から黒色の色であ
る。製造された生成物は注意して扱わなければな
らず、粉末生成物は注意して扱わなければなら
ず、粉末生成物が冷却するまで空気に対する露出
を避けなければならない。洗浄されたコバルト粉
末の乾燥は、通常、水素または窒素の雰囲気中で
実施される。
現在入手される生成物よりも高い見掛け密度を
有する均一な粗大粒径のコバルト粉末を提供する
ことが望ましいであろう。
シヨーフエルバーガとロイの論文“水溶液から
の選択還元による銅、ニツケル、コバルトに分
離”、採鉱治金協会会報 ロンドン、第64巻、
1954−1955、第375〜393頁、および米国特許第
2694005号および第2694006号に記載されているニ
ツケル優先還元方法によつて、従来技術が例示さ
れている。米国特許第2767055号および第2767054
号には、可溶性第二コバルトアミン方法が開示さ
れている。浸出液がアンモニアによつてアルカリ
性に成される他の水素還元工程がミツチエルの論
文“ガーフイールドにおけるコバルト加圧浸出と
還元”ジヤーナルオブメタルズ、1957年3月、第
343〜345頁、に記載されている。酸化または水酸
化第一コバルトのコバルト金属への直接ガス還元
は、例えば米国特許第2805149号、およびR、ス
ビルスの論文、C.R.Acid.Sc.、パリ、t.270、第
1595−1597頁、およびドプロホトフ論文、Cvetn.
Metally.35,1962、第44頁において報告されて
いる。多くの方法において、出発材料は水酸化第
二コバルトであつて、これを第一コバルト形に転
化しなければならない。メタノール等の有機還元
剤による水酸化第二コバルトの溶解は米国特許第
4151258号およびSyperの論文“水酸化コバルト
()によるある種の有機化合物の酸化”、
Roczniki Chemii、第47巻、第1号、第43〜48頁
(1973)に開示されている。水素還元工程におけ
る核生成剤の使用は米国特許第2767081号、第
2767082号、および第2767083号に開示されてい
る。
本発明は、好ましくは微細なバラバラのコバル
ト金属粉末の存在において、コバルト還元中の溶
液相のPHが4以下に保持される様に、反応中に生
成する硫酸を中和する制御速度で水酸化ナトリウ
ムを導入しながら、硫酸コバルト溶液の加圧水素
還元を実施する方法を指向している。この工程
は、所望粒径と密度の生成物が製造されるまで、
第一還元工程で得られたコバルト粉末生成物の存
在において、多数サイクル反覆される。
本発明は、粗大な比較的均一な粒径の濃密元素
コバルト粉末を製造する方法、およびこの方法か
ら得られる生成物に関するものである。この方法
は、硫酸第一コバルト水溶液の高温高圧水素還元
を含んでいる。使用される段階は、リツトル当り
約50〜約100グラムのコバルトを含有する硫酸コ
バルト溶液送入物を密封オートクレーブの中で、
少くとも約180℃の温度まで、核種または開始剤
として作用するコバルト金属粉末の存在において
加熱する段階と、水素をオートクレーブの中に、
少くとも1メガパスカル、すなわち少なくとも
150psiの分圧で導入する段階と、そののち、硫酸
コバルトの水素還元による硫酸形成速度を実質的
に超えない制御速度でオートクレーブの中に水酸
化ナトリウム溶液を導入する段階とを含む。これ
は、コバルト還元中の溶液のPHを約4以下に保持
することによつて達成される。水酸化ナトリウム
の添加は、溶液中のコバルトの約80%乃至95%が
還元された時に停止される。そののち、最終
(end)還元溶液がオートクレーブから抽出され、
新しい硫酸コバルト溶液送入物と交換される。次
に、所望の粒径のコバルト粉末が得られるまでコ
バルト金属粉末を濃密化するため前記の各段階を
反覆する。水素還元中にコバルトの沈澱を開始す
るために使用される核種コバルト粉末は、他のソ
ースから得られた微粉砕コバルト粉末でも、前述
と同様の反応によつて得られたものでもよい。た
とえば業界において、“Afrimet”粉末として知
られる1〜20ミクロンのレンジの粒径の超微細コ
バルト粉末を使用することができる。シユウ酸コ
バルトの熱分解、例えばシユウ酸コバルトを500
℃で窒素下に15分間加熱することによつて得られ
たコバルト粉末を加熱することもできる。第一回
の水素圧下バツチにおいて核生成剤としてシアン
化ナトリウムと硫化ナトリウムを使用して、核生
成により核種粉末を生成することができる。最後
に、第一回の還元液から得られた自己核生成コバ
ルト粉末を使用することもできる。それぞれの型
の核種コバルト粉末は、相異る物理形状と、単位
重量あたりの相異る表面積を持つ。Afrimetコバ
ルト粉末の特徴である非常に小さい針状粒子と大
表面積はこれを好ましい出発材料とする。加熱分
解されたシユウ酸コバルトも微細な針状粒子を成
す(しかし、Afrimet生成物ほどに微細ではな
い)。シアン化ナトリウムと硫化ナトリウムを触
媒として核生成によつて製造された粉末は不規則
形状であつて、大粒径である。自己核生成コバル
ト粉末は大径の多孔粉末の形である。微粉末針状
の開始剤粉末は、還元中に各粒子または粒子塊の
成長による濃密化を可能にする。多孔型のコバル
ト粉末核種の場合、水素還元されたコバルトが大
径コバルト核種粒子の空隙部の中に沈着する傾向
があり、その結果、有効表面積の減少を生じる。
その場合の生成物は、微細なバラバラのコバルト
粉末核種を使用した生成物よりも低い見掛け密度
を有する。この故に、平均約1〜5ミクロンの粒
径、たとえば平均約2ミクロンを超えない粒径を
有する微細なバラバラの核種粉末の使用が好まし
い。
還元される硫酸コバルト1モルにつき、1モル
の硫酸が形成されることが分かる。形成された硫
酸を中和して硫酸ナトリウムと水とを生成する水
酸化ナトリウムの添加量は硫酸の生成率を超えな
いことが重要である。もし水酸化ナトリウムの添
加率が硫酸の形成率を超えると、水酸化第一コバ
ルトが生成され、これは自己核生成コバルト粉末
を生じる傾向があり、すでに存在するコバルト粉
末の濃密化と干渉する。希釈を防止するため、飽
和NaOH溶液を使用する。
新たに還元されたコバルトが付着する微細なバ
ラバラのコバルト粉末粒子から出発し、硫酸コバ
ルト溶液の各バツチの処理のためにこのコバルト
粉末がオートクレーブの中に残させられて還元操
作を反覆した場合、平滑面を有しまた約4.5〜5.5
g/c.c.の範囲の見掛け密度を有する大径コバルト
粒子が得られる。この密度において、コバルト粉
末はその粒子の98%またはこれ以上が200メツシ
ユ タイラースクリーン スケールを超える程度
に濃密化されていることが発見された。これらの
粒子は均一な球形を成し、明色を呈する。かくし
て本発明では眼でみて粉末の粒子が丸く
(round)そして明るい(bright)金属的な外観を
呈しているとき平滑面を有するとみなされる。こ
の生成物を洗浄し、空気中で乾燥する。還元サイ
クル当りのコバルト バイトは、90g/の高さ
となる。最終還元液は硫酸アンモニウムを含有せ
ず、残留溶解コバルトは単に加水分解によつて回
収することができる。平均還元サイクル時間は30
分の短かさとなる。
本発明によつて処理される硫酸コバルト送入溶
液のソースは重要でない。望ましくは、送入液
は、水素還元中にコバルトと共還元または共沈す
る不純物を実質的に含有しないものとする。すな
わち、ニツケル、鉄、銅、および鉛の含有量はで
きるだけ低くなければならない。更に、塩素イオ
ン等のスピーシズは非常に低く、例えば100gpm
以下でなければならない。この種のイオンはオー
トクレーブに対して腐食性の傾向があるからであ
る。また、不飽和硫黄スピーシズ、すなわちコバ
ルト生成物の硫黄汚染をもたらす硫酸塩以外のす
べての硫黄化合物、例えばジチオネートイオンは
除去されなければならない。
本発明は、望ましくは、次亜塩素酸ナトリウム
と塩基とを用いてプロセス浸出溶液からコバルト
を酸化沈澱させる方法で得られた水和酸化第二コ
バルトからコバルトを回収する場合に応用され
る。本発明によりコバルト粉末としてコバルトを
回収するに適した硫酸コバルト送入溶液を製造す
るための水和酸化第二コバルトの処理法は下記の
段階を含むことができる。
(1) 下記の反応により、
2Co(OH)3+6H++2Cl-
→2Co+++Cl2+6H2O
(この反応は、PH1.5、好ましくはPH0.5〜1.0
においてのみ可能)
Cl-をCl2として除去するため、適当に撹拌お
よび通気しながら、60℃で30分間、H2SO4と
水でCo(OH)3を処理する段階、
(2) 下記の反応により
6Co(OH)3+6H2SO4+CH3OH
→6CoSO4+CO2+17H2O
60℃でCo+++をCo++として可溶化するため、
十分量のH2SO4の存在において(すでに第1
段階で添加)、脱塩素処理されたスラリにメタ
ノールを添加する段階。
(しかしこの反応は、過剰量のH2SO4と
CH3OHが添加されなければ完了するに至らな
い。化学量論的量のH2SO4と、化学量論的量
の1.2倍のCH3OHの存在においては、Coの85
〜90%(すなわち、少くとも約80%)が60℃で
1時間で溶解し、最終PHは1.5〜2.0と成る。)
(3) 下記の反応により
2Co(OH)3+2H2SO4+H4O2
→2CoSO4+6H2O+O2
Co(OH)3の溶解を完了するため、浸漬スラ
リに対して小量のH2O2を加える。
PHを約2.5以下に保持することにより、Co
(OH)3の完全溶解が得られる。
(4) Pbの沈澱のため、60℃、PH〜2.5で、0.5〜
1.0g/のBaCO3を加える。
(5) PH5.5までCoCO3またはNa2CO3によつて、余
剰H2SO4を中和する。この段階において、Fe
とCuはその水酸化物として沈澱させられる。
(6) Pb、Fe、Cuを含有する浸出沈澱物から、
過によつて浸出液を分離する。
(7) 残留Cuと所要量のNiを除去するため、Cu、
Ni選択イオン交換樹脂(ダウケミカル社製、
XF−4195等)をもつて浸出液を処理する。
(8) 精製された浸出溶液から本発明の方法によつ
て元素形のCoを回収する。
以下、二、三の実施例について説明する。
例
重量%でCo27.6%、Ni0.48%、Fe0.06%、
Cu0.003%、Zn0.001%およびCl0.2%の湿潤Co
(OH)3ケーキ6.3Kgを水と3Kgの濃H2SO4をもつ
て15の体積までスラリ化した。このスラリを60
℃に加熱し、掃気しながら30分間撹拌し、塩素イ
オン含有量を塩素ガスとして除去した。この時点
において、スラリのPHは0.1であつて、ケーキ中
のコバルトの5%以下が溶解した。
この脱塩素処理されたスラリに対して、純粋メ
タノール溶液を600ml/hの速度で15分間導入す
ることにより、還元浸出を実施した。浸出の進行
に伴つてPHをモニタしたが、PHは1時間で0.1か
ら1.5に増大した。PH1.5において、送入Co(OH)3
の約85%が溶解しており、これ以上のCo(OH)3
の溶解はH2SO4とメタノールの欠乏の故に非常
に緩徐であつた。メタノールとの完全な反応には
メタノールの余剰分が必要とされるだけでなく、
非常に余剰のH2SO4を必要とするであろう(最
終溶解液中のPH1)が、これを塩基で中和しな
ければならない。この操作は費用が掛かるであろ
う。
故にメタノールの代りにH2O2を使用し、この
H2O2は、PH4以下で還元剤としてCo(OH)3と反
応する。30%H2O2溶液を浸出スラリの中に、75
ml/hの率で、140分間加える。この事点におい
て、黒からピンクへの急激な色の変化によつて浸
出の完了が証明された。浸出の完了に際して、必
要があればH2SO4をもつてPHを1.5に保持した。
このPHは、次のPb除去操作のために好ましいも
のである。溶液あたり0.5gのBaCO3を添加す
ることにより、溶液から鉛を除去した。60℃で30
分ののち、100g/のCoを含有するCoCO3スラ
リをもつて、溶液をPH5まで中和した。過のの
ち、Ni除去用Ni選択IX樹脂の中に液体を通す。
最終精製溶液は96g/のCoおよび0.038g/
のNiを含有し、またそれぞれmg/でCuは1、
Pb<0.3、Feは1、Znは5、Cl-は30であつた。
前記と同様に作成されたが92.2g/のCoと、
0.3g/のNiと、0.3mg/のCuと、0.3mg/
のPbと、0.6mg/のFeとを含有する浸漬溶液
を、元素粉末状のコバルト回収のため下記の様に
処理した。すなわち、浸出溶液0.8と、0.6g
m/c.c.の見掛け密度を有する微細なバラバラの
Co粉末10gとを、ツインプロペラ撹拌器を備え
た容量2のパー(Parr)式全Tiオートクレー
ブの中に配置し密封した。撹拌器は全速1000r.p.
m.で回転された。懸濁液を200℃まで加熱し、オ
ートクレーブの中にH2を1.3MPaの分圧(3MPa
または450psigの全圧)で導入した。次にオート
クレーブの中に、9.4N NaOH溶液を150ml/h
の率で90分間ポンプ送入した。これは、毎時、コ
バルト1モル当り、1.1モルのNaOH添加率の相
当する。NaOH添加中の溶液PHは2.0乃至3.0であ
つた。Co(OH)2の完全除去を保証するため、
NaOH添加後20分間、還元を継続した。最終還
元溶液を80℃まで冷却し、カーボンフイルタを通
してオートクレーブから抽出し、オートクレーブ
の中にCo粉末を残した。約100mlの最終還元液が
オートクレーブ中に残された。
0.8の新しいCoSO4浸出送入液がオートクレ
ーブの中にポンプ移送され、前記の様にしてH2
還元サイクルが反覆された。6サイクル(濃密
化)ののち、Co粉末の全量を洗浄し、室温で空
気中で乾燥した。最終粉末は97%のコバルト、2
%のニツケル、およびppmで<15の銅、<40の鉄、
14の亜鉛、170の硫黄、590の炭素を含有してい
た。下記の表は6サイクル中に得られた濃密化
を示す。
【表】
この例で使用された微細コバルト核種粉末の構
造は第1図に図示され、またそれぞれ2回、4
回、6回の濃密化ののちの製品粉末の構造はすべ
て200倍で第2図、第3図、第4図に図示されて
いる。密度と粒径の相関関係が注目される。
例
例に使用したH2還元方法を繰返した。ただ
し、85.5g/のCo.0.13g/のNi、0.2mg/
のCu、0.3mg/のPb、0.9mg/のFeの分析値
の浸出送入溶液を使用した。8回の還元サイクル
ののち、コバルト粉末を洗浄し、空気中で乾燥し
た。コバルト粉末生成物は、重量ベースで99%の
コバルト、0.32%のニツケル、ppmベースで、7
の銅、20のCu、<10の鉛、<5の亜鉛、280の硫
黄、630の炭素とを含有していた。下記の表は
8サイクル中に得られた濃密化を示す。
【表】
例
元素粉末状Coの回収のため、96g/のCo、
0.038g/のNi、0.3mg/のCu、0.2mg/の
Pb、1.3mg/のFe、5mg/のZnの分析値の浸
出溶液を下記の様に処理した。0.8の浸出溶液
と、40gの微細な、バラバラのコバルト粉末
(Afrimet)を容量2のパー式Tiオートクレー
ブの中に配置した。懸濁液を200℃となるまで撹
拌しながら加熱し、H2を1.2MPaの分圧(3MPa
の全圧)でオートクレーブ中に導入した。9.4N
のNaOH溶液を780ml/h(毎時コバルト1モル
当りNaOH5.5モル)の率で、18分20秒間、オー
トクレーブ中にポンプ移送した。NaOH添加中
の溶液のPHは2と3の間であつた。そののち、更
に11分40秒間、還元を続ける(全還元時間は30
分)。最終還元液を冷却し、カーボンフイルタを
備えたTi導入管を通してオートクレーブから抽
出する。約100mlの最終還元液と還元されたCo粉
末とがオートクレーブの中に残された。
0.8の新しいCoSO4浸出送入液をオートクレ
ーブ中にポンプ移送し、上記の条件でH2還元サ
イクルの反覆した。この様な11サイクルののち、
Co粉末全量を抽出し、洗浄し、室温の空気中で
乾燥した。粉末は重量%で99%のコバルトと、
0.042%のニツケルと、ppmで5の銅、33の鉄、
2の鉛、2の亜鉛、210の硫黄とを含有していた。
その結果を表に示す。この場合にもS含有量
は減少し、Co粉末の見掛け比重はサイクル数の
増大と共に増大した。
【表】
例
例の方法で作られ、92g/のCo、0.035
g/のNi、<0.1mg/のCu、1.1mg/のFe、
<0.25mg/のPb、2mg/のZnの分析値を有
するCoSO4浸出送入液を下記の様にして、H2還
元によるCo回収のために処理した。0.8の
CoSO4浸出溶液と、N2雰囲気下に15分間、500℃
でシユウ酸コバルト結晶を分解することによつて
作られた30gのCo粉末とを容量2のパー式Ti
オートクレーブの中に配置した。懸濁液を〜200
℃まで加熱し、H2を1.3MPa(3MPaの全圧)でオ
ートクレーブの中に導入した。次に9.95Nの
NaOH溶液を90分間、150ml/hの率でオートク
レーブの中にポンプ移送した。NaOH添加中の
溶液のPHは2.5〜3.5の範囲内であつた。そのの
ち、更に30分間、還元を実施し、その間に溶液の
PHは2.5に低下した。最終還元液を80℃まで冷却
し、カーボンフイルタを備えたTi導入管を通し
て、オートクレーブから抽出した。0.8の新し
いCoSO4溶液をオートクレーブ中に導入し、前記
の様にして、11回、H2還元サイクルを反覆した。
11サイクルの終りに、Co粉末を洗浄し、空気中
で乾燥した。コバルト粉末は、重量%で99%のコ
バルトと、0.089%のニツケルと、ppmで12の銅
と、32の鉄と、9の鉛と、4の亜鉛と、518の硫
黄とを含有していた。
下表に示す様に、満足な濃密化が達成され
た。
【表】
還元中に、硫酸生成速度を大巾に超えた率で水
酸化ナトリウムを導入して不満足な結果が得られ
たことを示すため、下記の例を示す。
例 A
86g/のCo、0.046g/のNi、0.3mg/の
Cu、0.4mg/のPb、2mg/のFeの分析結果を
有するCoSO4浸出送入液を、H2還元によるCo回
収のため下記の様に処理した。0.7のCoSO4浸
出溶液と10gのAfrimet Co粉末を容量2のパ
ー式Tiオートクレーブの中に入れた。懸濁液を
200℃まで加熱し、H2を1.3MPaの分圧(3MPaの
全圧)でオートクレーブ中に導入した。次に10N
NaOH溶液を1.44/h(毎時、コバルト1モル
当り12モルNaOH)の率で7分30秒間、オート
クレーブの中に導入した。NaOH添加中に、溶
液のPHは2.0から7.0に増大した。そののち、溶液
中のPHが約3以下となるまで還元を実施した。こ
れには約110分を要した。最終還元液を80℃まで
冷却し、カーボンフイルタを備えたTi導入管を
通してオートクレーブから抽出した。0.7の新
しいCoSO4をオートクレーブの中に導入し、前述
の様にして8回、H2還元サイクルを反覆した。
8サイクルの終りに、生成されたCo粉末を洗浄
し、空気中で乾燥した。このCo粉末は軽くて多
孔性であつた。約3%のCoがオートクレーブ内
部に付着した。コバルト粉末は、99%のコバルト
と、0.05%のニツケルと、ppmで5の銅と、30の
鉄と、<5の鉛と、6の亜鉛と、1000の硫黄と、
500の炭素とを含有していた。
その結果を下表Aに示す。急速なNaOH添加
とわずか10gのAfrimet核種粉末を使用した場
合、Co粉末の見掛け密度が前記の例に述べたテ
ストの場合よりも遥かに低かつたことは明白であ
る。
即ち、本発明にかかる前記の例では苛性ソー
ダ水溶液を150ml/hの割合で即ち水素還元によ
る硫酸生成率を大巾に越えない率でゆつくりと添
加した結果表にみられるように4還元サイクル
の後で5.2g/cm3、6還元サイクルの後で5.5g/
cm3の高い見掛け密度のコバルト粉末を得ることが
でき、又例では6回で
5.48、8回で5.50g/cm3の高い密度の粉末がえら
れるなどいずれも本発明方法によれば目標とする
高い密度(4.5〜5.5)のコバルト粉末を少ない還
元サイクルで得ることができた。これに対して、
表Aによれば、従来技術にかかる例Aでは苛性ソ
ーダ水溶液を1.44/hの割合で非常に大きな速
度で添加した結果、8還元サイクルの後で僅か
1.7g/cm3の低い見掛け密度のコバルト粉末しか
えられなかつたことが明らかである。
【表】
自己核生成種子粉末を使用して水素還元コバル
ト粉末を製造するテストを2回実施し、下記の例
Bと例Cに示す様に不満足な結果を得た。
例 B
96g/のCo、0.038g/のNi、<0.3mg/
のCu、<0.3mg/のPb、1.3mg/のFe、5mg/
のZnの分析結果を有する浸出溶液をコバルト
粉末回収のため、下記の様に処理した。0.7の
浸出溶液を2Tiオートクレーブの中に密封し、
200℃まで加熱した。オートクレーブに対して
1.3MPaの分圧のH2を導入し、また20g/の
NaCNと2g/のNa2Sとを含有する溶液1
をポンプ送入した。これに続いて、780ml/hの
率で18分36秒間、9.4NのNaOH溶液を添加した。
NaOH添加ののち、約12分間、還元を継続した。
オートクレーブ内容物を80℃まで冷却し、カーボ
ンフイルタを備えたTi導入管を通してオートク
レーブから溶液を抽出した。
200℃まで加熱され、3MPaの全圧(450psig)
までH2で加圧されたオートクレーブ中に、0.7
の新しいCoSO4浸出送入溶液をポンプ送入した。
9.4NのNaOHを16分間、780ml/hの率でポンプ
送入し、全部で30分間、還元を実施する。冷却と
溶液抽出ののち、還元サイクルを5回反覆した。
NaOH添加中の溶液PHは2.5と3.0の範囲内であつ
た。5サイクルののち、Co粉末を洗浄し、空気
中で乾燥した。この粉末は、重量で99%のコバル
トと、0.05%のニツケルと、ppmで4の銅、150
の鉄、<10の鉛、<10のスズ、および450の硫黄を
含有していた。
濃密化の結果を下表Bに示す。
【表】
例 C
92g/のCo、0.032g/のNi、<0.1mg/
のCu、1mg/のFe、<0.25mg/のPb、および
2mg/のZnの分析値の浸出溶液をコバルト粉
末回収のため、下記の様に処理した。0.8の
CoSO4浸出溶液をオートクレーブ中で200℃まで
加熱し、H2を1.3MPaの分圧で導入した。9.4Nの
NaOH溶液を15分間、1.2/hの率で送入し
(Co(OH)2としてのCoの99%に相当)、そののち
更に35分間、還元を継続した。冷却ののち、最終
還元液をポンプ排出し、0.8の新しいCoSO4送
入分をポンプ送入した。200℃まで加熱したのち、
H2を1.3MPaの分圧(3MPaの全圧)で導入し、
9.4NのNaOH溶液を0.7/hの率で、17分間ポ
ンプ送入した。そののち、還元を23分間、継続し
た。NaOH添加中、還元液のPHは2.7と3.9の間を
変動した。最終還元液を冷却し、カーボンフイル
タを備えたTi導入管を通して除去した。0.8の
新しいCoSO4送入溶液を添加したのち、同一条件
で還元サイクルを反覆した。6サイクルののち、
Co粉末を除去し、洗浄し、空気中で乾燥した。
粉末は99%のコバルト、0.09%のニツケル(重量
%)と、ppmで240の銅、240の鉄、<10の鉛、<10
の亜鉛、1000の硫黄とを含有していた。
この濃密化結果を表Cに示す。
【表】
核種粉末の構造を第5図に200倍で示す。多量
の空隙部が見られる。6サイクルの濃密化ののち
に得られた粉末構造を第6図に示す。この粉末は
なお多孔性であつて、種子粒子の空隙部の中に還
元コバルトを付着させる傾向が見られる。生成物
の密度は著しく低い。しかし、第5図の多孔性核
種粉末を例えばボールミルの中で軽く粉砕する
と、微細なバラバラの粉末粒子が作られ、これは
多数回の濃密化処理ののちに密なコバルト粉末を
得るための核種粉末として満足である。
本発明は前記の説明のみに限定されるものでな
く、その主旨の範囲内において任意に変更実施で
きる。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a cobalt metal powder and a method for producing said cobalt metal powder from a cobalt-containing solution by hydrogen reduction. Hydrogen reduced elemental cobalt powder is a commercial product. It is known that one currently available commercial product is produced by hydrogen reduction of an aqueous cobalt, amine, ammonium, sulfate solution using a catalyst such as a sodium sulfite-sodium cyanide catalyst. There is. The nucleation of cobalt powder in this system is irregular, resulting in
A powder with an apparent density of 0.6 to 1 g/cm 2 is produced. To create denser commercial products, repeated densification cycles are used to deposit additional cobalt from a fresh cobalt-containing solution onto the initially formed powder. In this way, the particle size is increased to such an extent that approximately 60% of the product has a particle size greater than 200 meshes (75 microns) on the Tyler screen scale, and the apparent density of the product is up to approximately 3.2 g/ cm2. increase Approximately 40 cobalt bytes per reduction cycle
g/g/g, and approximately 30% of the cobalt metal is recycled and redissolved in the cobalt ion reduction reaction from secondary cobalt ions to primary cobalt ions in the secondary cobalt amine ammonium sulfate solution feed. The average hydrogen reduction cycle is approximately
It is said that it will take 30 minutes. The final cobalt powder particles have an irregular shape with a rough pebble-like surface. The powder is often dark gray to black in color. Manufactured products must be handled with care, powder products must be handled with care, and exposure to air must be avoided until the powder product has cooled. Drying of the washed cobalt powder is usually carried out in an atmosphere of hydrogen or nitrogen. It would be desirable to provide a uniform coarse particle size cobalt powder with a higher apparent density than currently available products. Paper by Schjoferberger and Roy, “Separation of copper, nickel, and cobalt by selective reduction from aqueous solutions,” Bulletin of the Mining and Metallurgical Society, London, Vol. 64,
1954-1955, pp. 375-393, and U.S. Pat.
The prior art is exemplified by the nickel preferential reduction process described in Nos. 2,694,005 and 2,694,006. U.S. Patent Nos. 2767055 and 2767054
The issue is disclosed in the soluble second cobalt amine method. Another hydrogen reduction process, in which the leachate is made alkaline with ammonia, is described in Mitschiel's article, “Cobalt Pressure Leaching and Reduction in Garfield,” Journal of Metals, March 1957, Vol.
It is described on pages 343-345. Direct gas reduction of cobaltous oxides or hydroxides to cobalt metal is described, for example, in US Pat. , Paris, t.270, no.
pp. 1595-1597, and the Doprokhotov paper, Cvetn.
Metally. 35, 1962, p. 44. In many processes, the starting material is cobaltous hydroxide, which must be converted to the cobaltous form. Dissolution of cobalt hydroxide using an organic reducing agent such as methanol is disclosed in U.S. Patent No.
No. 4151258 and Syper's paper “Oxidation of Certain Organic Compounds by Cobalt Hydroxide”,
Roczniki Chemii, Vol. 47, No. 1, pp. 43-48 (1973). The use of nucleating agents in the hydrogen reduction process is described in U.S. Patent No. 2,767,081, no.
No. 2767082 and No. 2767083. The present invention provides hydroxylation at a controlled rate to neutralize the sulfuric acid formed during the reaction such that the pH of the solution phase during cobalt reduction is maintained below 4, preferably in the presence of fine, loose cobalt metal powder. A method is directed to carrying out pressurized hydrogen reduction of a cobalt sulfate solution while introducing sodium. This process continues until a product of desired particle size and density is produced.
A number of cycles are repeated in the presence of the cobalt powder product obtained in the first reduction step. The present invention relates to a method for producing dense elemental cobalt powder of coarse, relatively uniform particle size, and to the products obtained from this method. The method involves high temperature, high pressure hydrogen reduction of an aqueous solution of cobaltous sulfate. The steps used include placing a cobalt sulfate solution charge containing about 50 to about 100 grams of cobalt per liter in a sealed autoclave;
heating hydrogen in the presence of a cobalt metal powder acting as a nuclide or initiator to a temperature of at least about 180°C;
at least 1 megapascal, i.e. at least
introducing the sodium hydroxide solution into the autoclave at a controlled rate that does not substantially exceed the rate of sulfuric acid formation by hydrogen reduction of cobalt sulfate. This is accomplished by keeping the pH of the solution below about 4 during cobalt reduction. Addition of sodium hydroxide is stopped when approximately 80% to 95% of the cobalt in the solution has been reduced. The end reducing solution is then extracted from the autoclave and
Replaced with new cobalt sulfate solution feed. The above steps are then repeated to densify the cobalt metal powder until a cobalt powder of the desired particle size is obtained. The nuclide cobalt powder used to initiate cobalt precipitation during hydrogen reduction may be a finely ground cobalt powder obtained from other sources or by a reaction similar to that described above. For example, ultrafine cobalt powder with a particle size in the range of 1 to 20 microns, known in the industry as "Afrimet" powder, can be used. Thermal decomposition of cobalt oxalate, e.g. cobalt oxalate 500
It is also possible to heat the cobalt powder obtained by heating under nitrogen at °C for 15 minutes. A nuclide powder can be produced by nucleation using sodium cyanide and sodium sulfide as nucleating agents in the first hydrogen pressure batch. Finally, it is also possible to use the self-nucleated cobalt powder obtained from the first reduction solution. Each type of nuclide cobalt powder has a different physical shape and a different surface area per unit weight. The very small acicular particles and large surface area characteristic of Afrimet cobalt powder make it a preferred starting material. Thermal decomposition of cobalt oxalate also forms fine needle-like particles (but not as fine as Afrimet products). Powders produced by nucleation using sodium cyanide and sodium sulfide as catalysts have irregular shapes and large particle sizes. The self-nucleating cobalt powder is in the form of a large diameter porous powder. The finely divided acicular initiator powder allows densification by growth of each particle or particle agglomerate during reduction. In the case of porous cobalt powder nuclides, hydrogen-reduced cobalt tends to be deposited within the voids of the large-diameter cobalt nuclide particles, resulting in a reduction in effective surface area.
The product then has a lower apparent density than the product using fine, loose cobalt powder nuclides. For this reason, it is preferred to use a finely divided nuclide powder having a particle size on average of about 1 to 5 microns, such as a particle size not exceeding about 2 microns on average. It can be seen that for every mole of cobalt sulphate reduced, one mole of sulfuric acid is formed. It is important that the amount of sodium hydroxide added to neutralize the sulfuric acid formed to produce sodium sulfate and water does not exceed the production rate of sulfuric acid. If the rate of sodium hydroxide addition exceeds the rate of sulfuric acid formation, cobaltous hydroxide is produced, which tends to produce self-nucleating cobalt powder and interferes with the densification of the cobalt powder already present. Use saturated NaOH solution to prevent dilution. Starting from fine loose cobalt powder particles to which freshly reduced cobalt is deposited, if the reduction operation is repeated with this cobalt powder left in the autoclave for treatment of each batch of cobalt sulfate solution, Approximately 4.5 to 5.5 with a smooth surface
Large cobalt particles are obtained with an apparent density in the range of g/cc. At this density, the cobalt powder was found to be densified to such an extent that 98% or more of its particles exceeded the 200 mesh Tyler screen scale. These particles have a uniform spherical shape and a bright color. Thus, in the present invention, powder particles are considered to have a smooth surface when they are round, bright, and have a metallic appearance. The product is washed and dried in air. Cobalt bite per reduction cycle is as high as 90g/. The final reductant does not contain ammonium sulfate and residual dissolved cobalt can be recovered simply by hydrolysis. Average redemption cycle time is 30
It will be as short as 1 minute. The source of the cobalt sulfate feed solution treated by the present invention is not critical. Desirably, the feed liquid is substantially free of impurities that co-reduce or co-precipitate with cobalt during hydrogen reduction. That is, the content of nickel, iron, copper and lead should be as low as possible. Furthermore, species such as chlorine ions are very low, for example 100gpm.
Must be less than or equal to This is because ions of this type tend to be corrosive to autoclaves. Also, unsaturated sulfur species, ie all sulfur compounds other than sulfate leading to sulfur contamination of the cobalt product, such as dithionate ions, must be removed. The present invention is preferably applied to the recovery of cobalt from hydrated cobalt oxide obtained by oxidative precipitation of cobalt from a process leach solution using sodium hypochlorite and a base. A process for processing hydrated cobalt oxide to produce a cobalt sulfate feed solution suitable for recovering cobalt as a cobalt powder according to the present invention may include the following steps. (1) By the following reaction, 2Co(OH) 3 +6H + +2Cl - →2Co ++ +Cl 2 +6H 2 O (This reaction is performed at PH1.5, preferably PH0.5-1.0
(2) treatment of Co(OH) 3 with H 2 SO 4 and water for 30 min at 60 °C with appropriate stirring and aeration to remove Cl - as Cl 2 ; By reaction, 6Co(OH) 3 +6H 2 SO 4 +CH 3 OH →6CoSO 4 +CO 2 +17H 2 O To solubilize Co +++ as Co ++ at 60℃,
In the presence of sufficient amounts of H 2 SO 4 (already the first
step), adding methanol to the dechlorinated slurry. (However, this reaction requires an excess of H 2 SO 4
It will not reach completion unless CH 3 OH is added. In the presence of stoichiometric amounts of H 2 SO 4 and 1.2 times the stoichiometric amount of CH 3 OH, 85 of Co
~90% (ie, at least about 80%) dissolves in 1 hour at 60°C, resulting in a final pH of 1.5-2.0. ) (3) Add a small amount of H 2 to the soaking slurry to complete the dissolution of 2Co(OH) 3 +2H 2 SO 4 +H 4 O 2 →2CoSO 4 +6H 2 O+O 2 Co(OH) 3 by the following reaction . Add O2 . By keeping the pH below about 2.5, Co
Complete dissolution of (OH) 3 is obtained. (4) Due to Pb precipitation, at 60℃, PH ~ 2.5, 0.5 ~
Add 1.0g/ BaCO3 . (5) Neutralize excess H 2 SO 4 with CoCO 3 or Na 2 CO 3 until PH5.5. At this stage, Fe
and Cu are precipitated as their hydroxides. (6) From leached sediment containing Pb, Fe, and Cu,
Separate the leachate by filtration. (7) To remove residual Cu and the required amount of Ni, Cu,
Ni selective ion exchange resin (manufactured by Dow Chemical Company,
XF-4195, etc.) to treat the leachate. (8) Recovering elemental Co from the purified leaching solution by the method of the present invention. A few embodiments will be described below. Example: Co27.6%, Ni0.48%, Fe0.06% by weight,
Wet Co with Cu0.003%, Zn0.001% and Cl0.2%
6.3 Kg of (OH) 3 cake was slurried to a volume of 15 with water and 3 Kg concentrated H 2 SO 4 . 60% of this slurry
℃ and stirred for 30 minutes while purging to remove the chlorine ion content as chlorine gas. At this point, the pH of the slurry was 0.1 and less than 5% of the cobalt in the cake had dissolved. Reductive leaching was performed on this dechlorinated slurry by introducing pure methanol solution at a rate of 600 ml/h for 15 minutes. The PH was monitored as the leaching progressed and the PH increased from 0.1 to 1.5 in 1 hour. At PH1.5, incoming Co(OH) 3
Approximately 85% of Co(OH) 3 is dissolved and no more
The dissolution of was very slow due to the lack of H 2 SO 4 and methanol. Not only is an excess of methanol required for complete reaction with methanol;
A large excess of H 2 SO 4 will be required (PH 1 in the final lysate), but this must be neutralized with base. This operation would be expensive. Therefore, H 2 O 2 is used instead of methanol and this
H 2 O 2 reacts with Co(OH) 3 as a reducing agent at pH below 4. Add 30% H2O2 solution into the leaching slurry, 75
Add at a rate of ml/h for 140 minutes. At this point, completion of leaching was evidenced by an abrupt color change from black to pink. Upon completion of the leaching, the PH was maintained at 1.5 with H 2 SO 4 if necessary.
This PH is favorable for the subsequent Pb removal operation. Lead was removed from the solution by adding 0.5 g BaCO 3 per solution. 30 at 60℃
After minutes, the solution was neutralized to pH 5 with a CoCO 3 slurry containing 100 g/Co. After this period, the liquid is passed through Ni Select IX resin for Ni removal.
The final purified solution contains 96 g/Co and 0.038 g/
of Ni, and Cu of 1 mg/mg/, respectively.
Pb<0.3, Fe was 1, Zn was 5, and Cl - was 30. Created in the same manner as above, but with 92.2g/Co,
0.3g/Ni, 0.3mg/Cu, 0.3mg/
A soaking solution containing 100% Pb and 0.6mg/Fe was processed as follows for the recovery of elemental powdered cobalt. i.e. 0.8 leaching solution and 0.6 g
Fine, discrete particles with an apparent density of m/cc
10 g of Co powder was placed in a 2 capacity Parr all-Ti autoclave equipped with a twin propeller stirrer and sealed. The stirrer has a full speed of 1000r.p.
Rotated by m. Heat the suspension to 200 °C and add H2 into the autoclave to a partial pressure of 1.3 MPa (3 MPa
or 450 psig total pressure). Next, add 150ml/h of 9.4N NaOH solution into the autoclave.
was pumped for 90 minutes at a rate of . This corresponds to a NaOH addition rate of 1.1 mol per mol of cobalt per hour. The solution pH during NaOH addition was 2.0 to 3.0. To ensure complete removal of Co(OH) 2 ,
Reduction was continued for 20 minutes after NaOH addition. The final reduced solution was cooled to 80°C and extracted from the autoclave through a carbon filter, leaving the Co powder in the autoclave. Approximately 100 ml of final reductant was left in the autoclave. 0.8 fresh CoSO4 leachate was pumped into the autoclave and purified with H2 as described above.
The reduction cycle was repeated. After 6 cycles (densification), the entire amount of Co powder was washed and dried in air at room temperature. The final powder is 97% cobalt, 2
% nickel, and ppm <15 copper, <40 iron,
It contained 14 parts zinc, 170 parts sulfur, and 590 parts carbon. The table below shows the densification obtained during 6 cycles. [Table] The structure of the fine cobalt nuclide powder used in this example is illustrated in FIG.
The structure of the product powder after 6 times of densification is illustrated in Figures 2, 3 and 4, all at 200x magnification. The correlation between density and particle size is noteworthy. Example The H 2 reduction method used in the example was repeated. However, 85.5g/Co.0.13g/Ni, 0.2mg/
A leaching feed solution with an analysis of 50% Cu, 0.3mg/Pb, and 0.9mg/Fe was used. After eight reduction cycles, the cobalt powder was washed and dried in air. The cobalt powder product is 99% cobalt by weight, 0.32% nickel, ppm basis, 7
of copper, 20% Cu, <10% lead, <5% zinc, 280% sulfur, and 630% carbon. The table below shows the densification obtained during 8 cycles. [Table] Example: For the recovery of elemental powdered Co, 96g/Co,
0.038g/Ni, 0.3mg/Cu, 0.2mg/
A leaching solution with analytical values of Pb, 1.3 mg/Fe, and 5 mg/Zn was treated as follows. 0.8 g of leaching solution and 40 g of fine, loose cobalt powder (Afrimet) were placed in a 2-volume Parr type Ti autoclave. The suspension was heated with stirring to 200 °C, and H 2 was added at a partial pressure of 1.2 MPa (3 MPa
(total pressure)) into the autoclave. 9.4N
of NaOH solution was pumped into the autoclave at a rate of 780 ml/h (5.5 mol of NaOH per mol of cobalt per hour) for 18 minutes and 20 seconds. The pH of the solution during NaOH addition was between 2 and 3. After that, the reduction continues for another 11 minutes and 40 seconds (the total reduction time is 30 minutes).
minutes). The final reduced liquid is cooled and extracted from the autoclave through a Ti inlet tube equipped with a carbon filter. Approximately 100 ml of final reducing solution and reduced Co powder were left in the autoclave. 0.8 of fresh CoSO 4 leach feed was pumped into the autoclave and the H 2 reduction cycle was repeated at the above conditions. After 11 cycles like this,
The entire amount of Co powder was extracted, washed, and dried in air at room temperature. The powder contains 99% cobalt by weight,
0.042% nickel, 5 ppm copper, 33 iron,
It contained 2 parts of lead, 2 parts of zinc, and 210 parts of sulfur. The results are shown in the table. In this case too, the S content decreased and the apparent specific gravity of the Co powder increased with increasing number of cycles. [Table] Example Made by the method of example, 92g/Co, 0.035
g/Ni, <0.1mg/Cu, 1.1mg/Fe,
A CoSO 4 leach feed having an analysis of <0.25 mg/Pb, 2 mg/Zn was processed for Co recovery by H 2 reduction as follows. 0.8
CoSO4 leaching solution and 500 °C for 15 min under N2 atmosphere.
30 g of Co powder made by decomposing cobalt oxalate crystals with a capacity of 2 Parr type Ti
placed in an autoclave. suspension ~200
℃ and H 2 was introduced into the autoclave at 1.3 MPa (3 MPa total pressure). Then 9.95N
The NaOH solution was pumped into the autoclave at a rate of 150 ml/h for 90 minutes. The pH of the solution during NaOH addition was within the range of 2.5-3.5. Reduction was then carried out for another 30 minutes, during which time the solution
PH decreased to 2.5. The final reduced solution was cooled to 80°C and extracted from the autoclave through a Ti inlet tube equipped with a carbon filter. 0.8 fresh CoSO 4 solution was introduced into the autoclave and the H 2 reduction cycle was repeated 11 times as before.
At the end of 11 cycles, the Co powder was washed and dried in air. The cobalt powder contained 99% cobalt, 0.089% nickel, 12 copper, 32 iron, 9 lead, 4 zinc, and 518 sulfur in ppm by weight. . Satisfactory densification was achieved as shown in the table below. Table The following example is given to demonstrate that unsatisfactory results were obtained by introducing sodium hydroxide during reduction at a rate that greatly exceeded the rate of sulfuric acid production. Example A 86g/Co, 0.046g/Ni, 0.3mg/
A CoSO 4 leach feed having an analysis of Cu, 0.4 mg/Pb, 2 mg/Fe was processed as follows for Co recovery by H 2 reduction. 0.7 CoSO 4 leaching solution and 10 g Afrimet Co powder were placed into a 2 capacity Parr type Ti autoclave. suspension
It was heated to 200 °C and H 2 was introduced into the autoclave at a partial pressure of 1.3 MPa (total pressure of 3 MPa). then 10N
A NaOH solution was introduced into the autoclave at a rate of 1.44/h (12 mol NaOH per mol of cobalt per hour) for 7 minutes and 30 seconds. During the NaOH addition, the pH of the solution increased from 2.0 to 7.0. Thereafter, reduction was carried out until the pH in the solution became approximately 3 or less. This took approximately 110 minutes. The final reduced solution was cooled to 80°C and extracted from the autoclave through a Ti inlet tube equipped with a carbon filter. 0.7 of fresh CoSO 4 was introduced into the autoclave and the H 2 reduction cycle was repeated 8 times as described above.
At the end of 8 cycles, the produced Co powder was washed and dried in air. This Co powder was light and porous. Approximately 3% Co was deposited inside the autoclave. Cobalt powder contains 99% cobalt, 0.05% nickel, 5 ppm copper, 30 iron, <5 lead, 6 zinc, and 1000 sulfur.
It contained 500 carbon atoms. The results are shown in Table A below. It is clear that when using rapid NaOH addition and only 10 g of Afrimet nuclide powder, the apparent density of the Co powder was much lower than in the test described in the previous example. That is, in the above example according to the present invention, the caustic soda aqueous solution was slowly added at a rate of 150 ml/h, that is, at a rate that did not greatly exceed the sulfuric acid production rate by hydrogen reduction. 5.2 g/cm 3 after, 5.5 g/cm 3 after 6 reduction cycles
According to the method of the present invention, it is possible to obtain cobalt powder with a high apparent density of 5.48 g/cm 3 after 6 times, and 5.50 g/cm 3 after 8 times. Cobalt powder with high density (4.5-5.5) could be obtained with fewer reduction cycles. On the contrary,
According to Table A, in Example A according to the prior art, as a result of adding the caustic soda aqueous solution at a very high rate at a rate of 1.44/h, only a small amount was added after 8 reduction cycles.
It is clear that only a low apparent density cobalt powder of 1.7 g/cm 3 could be obtained. TABLE Two tests using self-nucleating seed powder to produce hydrogen-reduced cobalt powder yielded unsatisfactory results, as shown in Examples B and C below. Example B 96g/Co, 0.038g/Ni, <0.3mg/
Cu, <0.3mg/Pb, 1.3mg/Fe, 5mg/
The leaching solution with a Zn analysis result of 10% was processed as follows for cobalt powder recovery. Seal the leaching solution of 0.7 in a 2Ti autoclave,
Heated to 200°C. for autoclave
Introducing H 2 with a partial pressure of 1.3 MPa and 20 g/
Solution 1 containing NaCN and 2 g/Na 2 S
was pumped in. This was followed by the addition of 9.4N NaOH solution at a rate of 780 ml/h for 18 minutes 36 seconds.
After NaOH addition, reduction continued for approximately 12 minutes.
The autoclave contents were cooled to 80°C and the solution was extracted from the autoclave through a Ti inlet tube equipped with a carbon filter. Heated to 200℃ and 3MPa total pressure (450psig)
During autoclaving pressurized with H2 up to 0.7
of fresh CoSO 4 leach feed solution was pumped in.
Reduction is carried out by pumping 9.4N NaOH for 16 minutes at a rate of 780 ml/h for a total of 30 minutes. After cooling and solution extraction, the reduction cycle was repeated five times.
The solution PH during NaOH addition was within the range of 2.5 and 3.0. After 5 cycles, the Co powder was washed and dried in air. This powder contains 99% cobalt by weight, 0.05% nickel, 4 ppm copper, 150%
of iron, <10% lead, <10% tin, and 450% sulfur. The densification results are shown in Table B below. [Table] Example C 92g/Co, 0.032g/Ni, <0.1mg/
A leaching solution with an analysis of 50% Cu, 1 mg/Fe, <0.25 mg/Pb, and 2 mg/Zn was processed as follows for cobalt powder recovery. 0.8
The CoSO4 leaching solution was heated to 200 °C in an autoclave and H2 was introduced at a partial pressure of 1.3 MPa. 9.4N
The NaOH solution was pumped in at a rate of 1.2/h for 15 minutes (corresponding to 99% of Co as Co(OH) 2 ), after which the reduction was continued for a further 35 minutes. After cooling, the final reductant was pumped out and a fresh CoSO 4 charge of 0.8 was pumped in. After heating to 200℃,
H2 was introduced at a partial pressure of 1.3 MPa (total pressure of 3 MPa),
A 9.4N NaOH solution was pumped in at a rate of 0.7/h for 17 minutes. Thereafter, the reduction was continued for 23 minutes. During NaOH addition, the pH of the reducing solution varied between 2.7 and 3.9. The final reduced liquid was cooled and removed through a Ti inlet tube equipped with a carbon filter. After adding 0.8 of fresh CoSO 4 feed solution, the reduction cycle was repeated under the same conditions. After 6 cycles,
The Co powder was removed, washed and dried in air.
The powder is 99% cobalt, 0.09% nickel (wt%), and ppm 240 copper, 240 iron, <10 lead, <10
of zinc and 1,000 of sulfur. The densification results are shown in Table C. [Table] Figure 5 shows the structure of the nuclide powder at 200x magnification. A large amount of voids can be seen. The powder structure obtained after 6 cycles of densification is shown in FIG. This powder is still porous and tends to deposit reduced cobalt within the voids of the seed particles. The density of the product is significantly lower. However, when the porous nuclide powder shown in Figure 5 is lightly ground in a ball mill, for example, fine discrete powder particles are created, which can be used to obtain a dense cobalt powder after multiple densification treatments. Satisfied as a powder. The present invention is not limited to the above description, and can be modified or implemented as desired within the scope of the spirit thereof.
第1図は本発明の方法において核種粒子として
使用可能の微細な市販コバルト粉末の200倍顕微
鏡写真、第2図は第1図の核種粉末を使用して2
回濃密化を実施したのちの生成物粉末の200倍顕
微鏡写真、第3図は同じく4回濃密化を実施した
のちの生成物粉末の200倍顕微鏡写真、第4図は
同じく6回濃密化を実施したのちの生成物粉末の
200倍顕微鏡写真、第5図は自己核生成の結果と
して得られたコバルト粉末の200倍顕微鏡写真、
また第6図は第5図の粉末を核種として使用し6
回濃密化を実施したのちの生成物粉末の200倍顕
微鏡写真である。
Figure 1 is a 200x micrograph of fine commercially available cobalt powder that can be used as nuclide particles in the method of the present invention.
Figure 3 is a 200x micrograph of the product powder after densification has been carried out 4 times. Figure 4 is a 200x microscope photograph of the product powder after densification has been carried out 4 times. of the product powder after carrying out
200x micrograph, Figure 5 is a 200x micrograph of cobalt powder obtained as a result of self-nucleation,
In addition, Figure 6 shows 6
FIG. 2 is a 200x micrograph of the product powder after double densification.
Claims (1)
い率で水酸化ナトリウム水溶液を導入しながら、
金属コバルト反応開始剤の存在において、少なく
とも1メガパスカルの水素分圧と少なくとも180
℃の温度において、少なくともPH4の酸性で、水
1リツトル当り50グラム乃至100グラムのコバル
トを含む硫酸第一コバルト溶液の一部に対して水
素還元を実施する段階と、水素還元を継続して前
記溶液部分のコバルト含有量の実質全量を還元し
て同時に最終還元溶液とコバルト粉末を製造する
段階と、前記最終還元溶液を抽出し、順次に新し
い硫酸第一コバルト溶液を加えて周期的に前記水
素還元を反覆し、順次の各還元サイクルは先行サ
イクルで形成された実質全部のコバルト粉末の存
在において且つ最初の還元に使用される反応開始
剤以外には如何なる反応開始剤をも存在せずに実
施され濃密化コバルト粉末生成物を生じる段階と
を含むことを特徴とする粗大な均一粒径の濃密コ
バルト粉末を製造する方法。 2 前記の反応開始剤は20ミクロンを越えない粒
径の微細な、バラバラのコバルト粉末であること
を特徴とする特許請求の範囲第1項による方法。 3 前記コバルト粉末は1ミクロン乃至5ミクロ
ンの範囲の平均粒径を有することを特徴とする特
許請求の範囲第2項による方法。 4 立方センチメートル当り4.5グラム乃至5.5グ
ラムの範囲の見掛け密度を有し、粒子の少なくと
も98%が平滑面を有し、粒径75ミクロンを超える
粗大な比較的均一粒径のコバルト粉末。[Claims] 1. While introducing an aqueous sodium hydroxide solution at a rate that does not substantially exceed the rate of sulfuric acid production due to hydrogen reduction,
In the presence of a metallic cobalt initiator, a hydrogen partial pressure of at least 1 megapascal and a hydrogen partial pressure of at least 180
carrying out hydrogen reduction on a portion of a cobaltous sulfate solution containing 50 to 100 grams of cobalt per liter of water at a temperature of at least PH 4; reducing substantially the entire cobalt content of the solution portion to simultaneously produce a final reduced solution and cobalt powder; extracting the final reduced solution and adding fresh cobaltous sulfate solution sequentially to periodically reduce the hydrogen content; The reduction is repeated, with each successive reduction cycle being carried out in the presence of substantially all of the cobalt powder formed in the previous cycle and in the absence of any initiator other than that used in the first reduction. and producing a densified cobalt powder product of coarse uniform particle size. 2. Process according to claim 1, characterized in that the reaction initiator is a fine, loose cobalt powder with a particle size not exceeding 20 microns. 3. A method according to claim 2, characterized in that the cobalt powder has an average particle size in the range of 1 micron to 5 microns. 4 Coarse, relatively uniform particle size cobalt powder having an apparent density in the range of 4.5 grams to 5.5 grams per cubic centimeter, at least 98% of the particles having smooth surfaces, and having a particle size greater than 75 microns.
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