sÉparation du nickel et du cobalt en milieu …

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES74, rue de la Fédération - 75-PARIS-15« - Tél. 783 94-00

DIRECTION DES RECHERCHES MINIÈRES ET DES TRAVAUX A L'ÉTRANGER

SÉPARATION DU NICKEL ET DU COBALT

EN MILIEU AMMONIACAL PAR ADSORPTION SÉLECTIVE

DU COBALT SUR LE PHOSPHATE DE TITANE

par

I. LAUFFENBURGER Mme Y. ROBERT

Département VALORISATIONdes MINERAIS

B.P. 818 - 45 ORLÉANS 02Tél. 66-06-60

70 RME 016 VDM Juillet 1970

T A B L E des MATIERES

R E S U M E

1. P R E P A R A T I O N et PROPRIETES du P H O S P H A T E de TITANE

1.1. Préparation à partir du bioxyde1.2. Préparation à partir du tétrachlorure

2. A D S O R P T I O N du C O B A L T sur le P H O S P H A T E de T I T A N E

2.1 . Composition chimique d'une solution de lixiviationammoniacale

2 .2 . Influence de la concentration de la solution en nickel eten cobalt

2.3. Influence d'une calcination sur les propriétés du phos-phate de titane...

2 .4 . Essais par percolation sur colonne

3. DESORPTION du C O B A L T FIXE sur le P H O S P H A T E de TITANE

3.1. Désorption en milieu acide fort3.2. Désorption en milieu complexant et réducteur3.3. Répartition du nickel et du cobalt dans une colonne

4. INTERPRETATION des R E S U L T A T S

4.1. Rôle de la diffusion4.2. Rôle de la surface spécifique4.3. Rôle de la composition chimique4.4. C onclusion

5. R E C U P E R A T I O N du C O B A L T et du NICKEL

5.1. Electrolyse -5.2. Précipitation du sulfure5.3. Pureté des produits obtenus _5.4. Aspects économiques

6. CONCLUSION

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ANNEXE :

I. Influence de l'anion de la saumure sur la séparationnickel - cobalt

H . Adsorption du cuivre et du zinc en milieu ammoniacalsur le phosphate de titane

oooo

BIBLIOGRAPHIE

P a g e s

34

6

7

99

11

111317

19

19192023

24

24242525

26

27

28

30

R E S U M E

L a réduction sélective d'un minerai latéritique de nickel suivie d'une li-xiviation par une saumure ammoniacale carbonates conduit à une solution danslaquelle le nickel et le cobalt extraits se trouvent sous forme de complexes a m -minés. Le but de cette étude est de séparer ces deux éléments .

Diverses méthodes de séparation ont été décrites dans la littérature (1).Elles font appel à des techniques variées :

. réduction sélective à l'hydrogène ,

. précipitation ,

. volatilisation sélective de composés ,

. échange d'ions ,

. extraction par solvant .

La plupart de ces méthodes s'appliquent à des solutions acides. Or ,dans le cadre de cette étude, il est indispensable de séparer le cobalt et le nic-kel en milieu ammoniacal afin de recycler la saumure .

Les échangeurs minéraux synthétiques jouissent actuellement d'un in-térêt grandissant. Diverses études ont été faites, notamment sur les phosphatesdes métaux tétravalents : étain , titane , zirconium (2). Notre choix s'est portésur le phosphate de titane : sa préparation est relativement simple et ses proprié-tés sont satisfaisantes .

Nous avons d'abord examiné les principales méthodes de préparation duphosphate de titane, soit à partir du bioxyde, soit à partir du tétrachlorure .Cette dernière méthode est simple, peu onéreuse et conduit à un produit plus ac-tif .

L'étude des propriétés adsorbantes du phosphate de titane vis-à-vis ducobalt et du nickel fait apparaître une fixation préférentielle du cobalt. C e dernierest m ê m e capable de se substituer progressivement au nickel déjà fixé .

Le problème de la désorption du cobalt fixé a été abordé de deux m a -nières différentes : l'élution par un acide fort est possible mais entrame une dé-gradation importante du phosphate de titane. L'action d'un milieu complexant etréducteur conduit à la désorption du cobalt et redonne au phosphate de titane sespropriétés initiales. L a fixation du cobalt peut s'expliquer par un phénomène dechimisorption .

La récupération du cobalt est envisagée soit par précipitation du sul-fure, soit par electrolyse. Le nickel est extrait de la saumure par electrolyse

Dans ce procédé, la consommation de phosphate de titane représenteenviron 10 % de la valeur du cobalt récupéré. L a pureté des produits obtenusdépasse 99 % pour le cobalt et 99,6 % pour le nickel et est susceptible d ' a m é -lioration .

oooo

1. - P R E P A R A T I O N et PROPRIETES du

P H O S P H A T E de TITANE .

Deux méthodes de préparation ont été utilisées : l'une à partir dubioxyde de titane (TÍO2) , l'autre à partir du tétrachlorure de ti-tane (Ti CI4), tous deux produits de base de la chimie du titane .

1.1. P R E P A R A T I O N à PARTIR du B I O X Y D E .

Le mode opératoire e3t le suivant : à 400 c m 3 d'acide sulfuriqueconcentré, on ajoute, en agitant, 200 g de sulfate d 'ammonium et 20 gde bioxyde de titane. On élève la température, sous agitation modérée,jusqu'à dissolution totale du bioxyde. On laisse refroidir à températureambiante la solution sulfurique de sulfate de titanyle ainsi obtenue et onajoute 20 c m 3 d'acide phosphorique à 85 % , tout en maintenant l'agita-tion. La température est progressivement élevée à 140° C et maintenuependant deux heures. Après refroidissement, le gel ainsi produit est di-lué dans cinq volumes d'eau. Après un jour, on filtre et lave à l'eau dé-minéralisée pour éliminer l'acide sulfurique; ces deux opérations durentplusieurs jours. Le produit recueilli est séché à 70° C . Il se présentealors sous forme de petits blocs qui se fragmentent d 'eux-même lorsqu'ils sont introduits dans une saumure ammoniacale carbonatée. L'échan-geur étant alors sous la forme ammonium, il suffit de le traiter par unacide dilué pour le mettre sous la forme hydrogène .

Les réactions chimiques intervenant dans cette préparation sontles suivantes :

TiO2 + H S0 4 ->• Ti 0 S 0 + H 0

TiO S0 + H PO + 2H 0 + TiOHPO , 2 H g 0 + H S0

Le produit obtenu admet pour formule :

T 1 0 ( H 2 P 0 4 > 0 , 8 2 < O H ' 1 . 1 8 , 4 ' 4 H 2 °

Sa densité par rapport à l'eau est égale à 2,30. L'absence deraies aux clichés de diffraction des rayons X montre qu'il s'agit d'un pro-duit amorphe. La surface spécifique, déterminée par la méthode B . E . T . ,est de 111 m 2 / g .

Le phosphate ainsi obtenu se présente sous forme de petitsgrains durs, d'aspect vitreux et dont la taille (diamètre voisin de0,5 m m ) est parfaitement compatible avec leur emploi sur colonne.La préparation est cependant longue et onéreuse ; en effet l'obten-tion de 1 kg de phosphate de titane nécessite 0,45 kg de bioxyde detitane TÍO2 , 4,5 kg de sulfate d'ammonium (NH4)2 SO4 et 16 kgd'acide sulfurique .

Dans la suite de cette étude, nous désignerons ce produitpar " phosphate A " .

1.2. P R E P A R A T I O N à PARTIR du T E T R A C H L O R U R E .

Le mode opératoire utilisé est le suivant : à 250 c m 3 de té-trachlorure de titane, on ajoute 600 g de phosphate d 'ammonium(NH4)2 HPO4 . Les produits sont intimement mélangés. On ajouteensuite de l'eau, ce qui provoque la formation d'une masse blanchede phosphate de titane. On dilue la suspension à trois litres. Aprèsun jour, on filtre et lave à l'eau déminéralisée pour éliminer l'acidechlorhydrique. Ces deux opérations durent une journée. Le produitrecueilli est séché à 70°C . Il se présente sous forme de grumeauxblancs très friables .

La réaction chimique intervenant dans cette préparation s'écrit :

Ti Cl4 + (NH 4 ) 2 HPO4 + 3 H 2 0 -• TÍOHPO4, 2H2O + 2NH 4 C1 + 2HC1.

Le produit obtenu admet pour formule :

TiO (H2P04) lt?A (0H) 0f 7 6 , 0,07 H 2 0 .

Sa densité par rapport à l'eau est égale à 2,20. C'est égalementun produit amorphe. Sa surface spécifique est de 92 ^

Cette méthode de préparation est plus rapide et beaucoup moinsonéreuse que la précédente. L'obtention de 1 kg de phosphate de titanenécessite 0, 965 kg de tétrachlorure de titane TiCl4 et 1,365 kg de phosphate d 'ammonium (NH4)2 HPO4 .

Dans la suite de cette étude, nous désignerons ce produit par" phosphate B " .

La capacité d'échange de cations du phosphate B a été déter-minée de la manière suivante : un échantillon de phosphate est main-tenu pendant quelques jours dans la saumure ammoniacale; il se trou-ve alors entièrement sous forme ammonium. Après lavage à l'eau ,on le traite sur colonne par un volume connu d'acide chlorhydriquedécinormal. Les ions ammonium sont échangés contre des ions hy-drogène. L'acide contenu dans la solution écoulée est dosé .

La capacité d'échange ainsi déterminée est de 4,66 milli-équivalents par g ramme de phosphate B séché à 70° C .

oooo

2. - ADSORPTION du COBALT sur le

PHOSPHATE de TITANE .

L'expérience montre que la circulation d'une solution ammonia-cale de nickel et de cobalt sur une colonne de phosphate de titaneconduit à une adsorption sélective du cobalt, le nickel restant ensolution .

Après un examen rapide de la composition chimique d'une solu-tion de lixiviation ammoniacale, nous étudierons les propriétésadsorbantes du phosphate de titane en fonction de la concentra-tion de la solution en nickel et en cobalt. L'influence d'une cal-cination préalable du phosphate de titane sera décrite ensuite .Enfin, nou3 exposerons les résultats obtenus par percolation surcolonne, point de départ d'une réalisation pratique .

2.1 . COMPOSITION CHIMIQUE d'une SOLUTION de LDQVIATIONA M M O N I A C A L E .

Les solutions étudiées ont été obtenues par dissolution dunickel ou du cobalt dans une saumure ammoniacale carbonatée .Une telle solution contient donc du carbonate ( 4 % CO2 ) , de l 'am-moniaque ( 8 % N H 3 ) et les complexes amminés du nickel ou ducobalt (3). La saumure ammoniacale proprement dite est caracté-risée par l'équilibre suivant :

N H . + + C 0 o + H n 0 vt H C 0 o + N H . O H .4 3 2 3 4

Son pH est voisin de 10 .

Les complexes amminés du nickel peuvent être hexa, tétraou dicoordonnés, ce qui constitue une importante différence avecle cobalt (4). Dans les solutions étudiées, la forme prédominanteest l'ion nickel-tétrammine £Ni (NH«)¿ ~|2+ de couleur bleue .Il est connu, par ailleurs, que les complexes tétracoordonnés dunickel sont les plus stables, ce qui est en accord avec la structureélectronique .

Les complexes amminés du cobalt sont extrêmement n o m -breux. Leur formule générale est |~ C o (NH3) g _ ylIls sont très stables, contrairement à ceux du nickel .

Dans une saumure ammoniacale carbonatée, le cobalt setrouve à l'état trivalent et sous forme de divers complexes a m -minés dont les principaux sont les suivants :

I Co (NH„)g cobaltihexammine ou lutéocobaltique

LCo (NH ) (HO) cobaltiaquopentammine ou roséocobaltique3 5 2 _|

LCo (NH o ) e (CO.) cobalticarbonatopentammine3 5 3 J

Co (NH_)_ (HCO ) cobaltibicarbonatopentammineo 5 —J

C o (NH ) (CO N H ) cobalticarbaminatopentammine .| Ô D ¿à 2 J

La répartition du cobalt entre ces différentes formes estfonction de la concentration en ammoniac et en carbonate ainsi quedupH .

2 . 2 . I N F L U E N C E de la C O N C E N T R A T I O N de la S O L U T I O N en N I C K E Let en C O B A L T .

Nous avons examiné l'aptitude du phosphate de titane à fixer,en milieu ammoniacal carbonaté, soit du nickel, soit du cobalt .

Nous avons opéré de la manière suivante : 5 g de phosphatede titane sont introduits dans un ballon jaugé de 100 c m 3 ; on c o m -plète à 100 c m 3 avec la solution de l'élément étudié. L'ensemble estagité périodiquement. Après 25 jours, on dose le métal en solution.

2.2 .1 . E£Sjds_ejKejpjtu^^5JTÇ_ jur_lejBh^3phate A .

Les résultats sont représentés sous forme de graphique :

figure 1 : pourcentage de métal dans la résine en fonction de laconcentration finale de la solution .

L'examen de ces courbes montre que le phosphate de titaneprésente une affinité nettement plus grande vis-à-vis du cobalt quedu nickel. Les teneurs maximales observées sont égales à 0, !pour le nickel et 7,32 % pour le cobalt; leur rapport est égal à7,5 .

2 .2 .2 . E

Les résultats sont traduits par deux courbes :


Il apparaît que les quantités de nickel et de cobalt fixéessont plus grandes que dans le cas précédent, atteignant respec-tivement 1,83 % et 10,56 % ; leur rapport est égal à 5,8 . L Gphosphate de titane préparé à partir de TÍCI4 est donc plusréactif que celui obtenu à partir de TÍO2 .

2 .2 .3 . Essais effectués à 20cC sur le phosphate B .

Les résultats sont représentés par le graphique suivant :


Les courbes montrent qu'il ne fixe sensiblement moins denickel et un peu moins de cobalt que dans le cas précédent . E neffet, les teneurs maximales observées sont respectivement0,664 % pour le nickel et 9,26 % pour le cobalt ; leur rapportest égal à 14 .

Ces premiers essais font donc apparaître clairement quela différence d'affinité du phosphate de titane vis-à-vis du co-balt et du nickel est la plus grande dans les expériences effec-tuées à température ambiante avec le phosphate B .

2 . 2 . 4 . Ss_sais.

Nous avons entrepris quelques ossais semblables aux pré-cédents, mais avec 0,1 g de phosphate de titane. Ainsi le phos-phate de titane peut se saturer en cobalt sans que la concentra-tion de la solution soit fortement modifiée. Les résultats sontreprésentés par un graphique :

figure jl : pourcentage do cobalt dans la résine en fonction de laconcentration finale de la solution .

Les courbes obtenues sont semblables aux précédentes ;leur allure traduit un phénomène d'adsorption .

2 . 3 . I N F L U E N C E d'une C A L C I N A T I O N 3ur les P R O P R I E T E S duP H O S P H A T E de T I T A N E .

Des échantillons de phosphate B ont été chauffés pendant deuxheures à diverses températures, en vue de connaître l'influence d'unecalcination préalable sur les propriétés d'adsorption. Des essais ana-logues aux précédents ont été effectués sur 5 g de phosphate, à 20° C ,avec des saumures à 5 g/1.

Les résultats sont représentés par le graphique suivant :

figure 5 : pourcentage de métal dans la résine en fonction de latempérature de calcination .

La quantité fixée de cobalt ou de nickel varie peu pour une tem-pérature de calcination inférieure ou égale à 600°C; elle diminue rapide-ment entre 600 et 800°C, température à laquelle le phosphate est devenupratiquement inactif. Le phosphate calciné à 1 000°C a perdu toutes sespropriétés d'adsorption. L'évolution de ces propriétés ne semble pasliée directement au départ de l'eau de constitution : en effet, le phos-phate perd 16 % de son poids en eau au-dessous de 600cC et à peine 1 %au-dessus; or c'est précisément dans ce domaine que ses propriétéssubissent des variations importantes. Il semble que la calcination aitessentiellement pour effet de faire subir au phosphate amorphe une dé-shydratation suivie d'un réarrangement cristallin avec apparition dephases nouvelles, notamment TÍO2 et TÍP2 O7 , chimiquement inactives.

2.4.ESSAIS par P E R C O L A T I O N sur C O L O N N E .

Les essais décrits plus haut nous apportent de précieux ren-seignements sur les propriétés adsorbantes du phosphate de titane .Effectués dans des ballons, il faut les considérer c o m m e des essaisstatiques. En pratique, il importe de connaître le comportement duphosphate de titane dans une colonne soumise à une percolation de lasaumure contenant le nickel ou le cobalt ; il s'agit alors d'un essai dy-namique .

Nous avons opéré sur des colonnes de 18 m m de diamètre con-tenant chacune 10 g de phosphate B , soit une hauteur de 10 c m . Danstoutes nos expériences, le débit de la solution a été maintenu constantà environ 100 ml /h .

L'expérience fondamentale que nous avons effectuée a pourbut de déterminer la quantité maximale de cobalt que peut fixer le phos-phate de titane en foncti on de la concentration de la solution .

10

Nous avons fait circuler sur des colonnes des solutions de diversesconcentrations en cobalt, en grand excès , de manière à saturer lephosphate de titane. L'expérience a été réalisée conformément autableau suivant :

Concentration encobalt

gCo/1

105210,50,20,2

Volume de solutionutilisée

cm3

250250250500

1 0002 0003 000

Le cobalt a été dosé en solution par colorimétrie .

Les résultats sont représentés par un graphique :

figure 6 : pourcentage de cobalt dans la résine en fonction de laconcentration en solution ( courbe 1 ) .

Le tracé de cette courbe appelle deux observations impor-tantes :

. la quantité de cobalt fixée par la résine croît avec la concentrationde la solution ,

. la courbe peut être extrapolée aux faibles valeurs de la concentra-tion de la solution; quand la concentration de la solution tend verszéro, la teneur du phosphate de titane tend vers 2,3 % en C o .

On peut remarquer enfin que la valeur obtenue pour l'es-sai avec la solution à 0,2 g/1 (2,5 % Co) est proche de celle obtenueau cours des essais statiques avec un grand excès de solution (2, 9% Co) .

Nous avons refait la m ê m e expérience, mais après avoirfait circuler sur chaque colonne 100 m l de saumure à 10 g Ni/1 afinde les saturer préalablement en nickel. L a quantité de nickel fixéeest environ 0,6 % . L'allure de la courbe est la m ê m e que dansl'expérience précédente, mais la quantité de cobalt fixé est danstous les cas légèrement supérieure (courbe 2). Autrement dit, laprésence de nickel favorise la fixation du cobalt. Les dosages m o n -trent d'autre part que le cobalt se substitue au nickel qui repasse ensolution .

11

3. - DESOR PTION du C OBALT FIXE sur le

PHOSPHATE de TITANE .

Quand une colonne de phosphate de titane a été chargée encobalt, il est nécessaire de réaliser les deux opérationssuivantes :

. l'élution du cobalt en vue de sa récupérationultérieure ,

. la régénération de la colonne en vue de saréutilisation .

3 .1 . D E S O R P T I O N en MILIEU A C I D E F O R T .

Pour éluer un élément fixé sur une résine échangeuse decations, l'utilisation d'un acide dilué est généralement satisfai-sante. Nous avons examiné l'action de divers acides sur une co-lonne de phosphate de titane chargée en cobalt :

. l'acide acétique 1/4 est presque sans effet; il s'agit d'un acidefaible ;

. l'action de l'acide sulfurique 1/10 est assez lente ;

. l'acide nitrique 1/10 est particulièrement efficace ;

. l'acide chlorhydrique 1/4 est efficace et présente la particu-larité de provoquer la précipitation ultérieure, dans la solu-tion d'élution, d'un sel complexe, le chlorure purpuréocobal-tique £ C o ( N H 3 ) 5 ClJ Cl£ ; ce dernier présente l'intérêtd'être très pur et peut servir de produit intermédiaire pourla préparation de chlorure de cobalt bivalent pur ou de cobaltmétallique .

L'expérience montre que l'élution du cobalt et la régénéra-tion de la colonne sont possibles par un acide fort. Mais un teltraitement entraîne une dégradation importante du phosphate detitane, c'est-à-dire une dissolution partielle du phosphate au coursde chaque ékition; il en résulte deux graves inconvénients :

. une consommation excessive de phosphate dede titane ,

. la formation d'un précipité gélatineux d'hydro-xyde de titane qui provoque le colmatage de lacolonne, à tel point qu'il est pratiquement i m -possible d'effectuer plus de dix cycles .

12

Nous avons effectué des essais de 10 cycles chacun sur deséchantillons de 10 g de phosphate de titane, séchés à 110°C jusqu'àpoids constant avant et après l'expérience, afin de déterminer laperte de poids, c'est-à-dire la consommation de phosphate de ti-tane.

Les résultats dont donnés par le tableau suivant. (Nousavons opéré sur le phosphate B , sauf indication contraire) :

Solutions utilisées

350 c m saumure50 c m 3 HC1 1/4

50 c m 3 saumure 5 g Ni, 1 g Co/150 c m 3 HC1 1/4




50 c m 3 saumure 5 g Ni, 1 g Co/150 c m 3 HC1 N

50 c m 0 saumure 5 g Ni, 1 g Co/150 c m 3 IICl 1/4 (phosphate A)

Perte de poidspar cycle :

%

4,2

4,2

4,4

4,5

5,9

2,6

2,1

Ces résultats montrent que la consommation de phosphatede titane est indépendante de la présence d'éléments métalliquesdans la solution ammoniacale. Elle dépend, en premier lieu, dunombre de cycles et, en second lieu, du volume de solution écou-lée.

L'action de l'acide chlorhydrique normal est plus satisfai-sante, mais l'élution est plus lente et moins complète. L'élutionet la dégradation en milieu acide semblent liées. En effet, pourles concentrations supérieures à l'acide normal, l'élution estbonne mais la dégradation importante ; pour les concentrationsinférieures, l'élution devient très lente et incomplète et la dégra-dation faible. Il est à noter, par ailleurs, que le phosphate A ré-siste mieux à ce traitement mais sa réaction lente et sa capacitémoindre en condamnent l'emploi.

13L'élution par un acide présente, en outre, l'inconvénient de

provoquer un dégagement de gaz carbonique au cours d'une nouvellephase de fixation entraînant ainsi une neutralisation partielle de lasaumure .

La dégradation du phosphate de titane au cours des cyclessuccessifs fixation-élution est probablement due au contact duphosphate avec une solution alternativement acide ou basique , cha-que opération rendant le phosphate plus altérable dans l'opérationsuivante. Une calcination préalable du phosphate de titane ne semblepas avoir d'effet notable sur sa dégradation. E n définitive, le m o d ed'élution semble avoir une importance primordiale .

3 .2 . D E S O R P T I O N en MILIEU C O M P L E X A N T et R E D U C T E U R .

3. 2 .1 . R£Çhj£ÇJw_dJ_un_agent_éluant .

Devant les inconvénients présentés par l'élution en milieuacide, nous avons essayé d'éluer le cobalt par des solutions sali-nes concentrées. Nous avons utilisé les solutions des sels sui-vants :

NaCl XC1 NH4C1 Mg Cl2 A 2 3 ^ 4

NH NO NaN0o K C N Na.S 0 Nao 30 NH SCN .

Tous ces sels, pris individuellement, sont pratiquement sansaction. Il est à noter que certains d'entre eux sont complexants(nitrite, cyanure, thiocyanate), d'autres sont réducteurs (sul-fite).

Nous avons examiné ensuite l'action d'un milieu à la fois c o m -plexant et réducteur. L'expérience montre que l'action conjuguéed'un complexant (thiocyanate) et d'un réducteur (sulfite) permetd'obtenir la désorption du cobalt tout en rendant la colonne prêtepour une nouvelle adsorption. A u cours de cette opération quis'effectue à un pH voisin de la neutralité, une certaine quantitéde phosphate de titane passe en solution par avite de la formationde complexes du titane avec le thiocyanate, mais la perte enphosphate de titane est nettement plus faible que dans le cas d'uneélution par un acide fort. D e plus, l'absence de précipité d'hydro-xyde de titane évite tout colmatage de la colonne. Le cobalt setrouve en solution sous forme d'un complexe rouge .

Nous avons effectué des essais de 10 cycles chacun sur lephosphate B avec divers anions : chlorure, nitrate, sulfate ,thiocyanate. L a perte de poids a été déterminée et le cobalt rési-duel contenu dans le phosphate de titane a été dosé par fluores-cence X .

Les résultats sont donnés par le tableau suivant :

Solutions utilisées

350 cm saumure 5 g Ni, 1 g Co/150 cm Na Cl 20 % + Na_S0„ 5 %

¿ 3

g50 cm saumure 5 g Ni, 1 g Co/150 cm N H Cl 20 % + Na.S0o 5 %

350 cm saumure 5 g Ni, 1 g Co/150 c m 3 N H 4 N 0 3 60 % + Na2S03 5 %

50 cm3 saumure 5 g Ni, 1 g Co/150 c m 3 (NH4)2 S04 40 % + Na2S03 5 %

50 cm3 saumure 5 g Ni, 1 g Co/150 c m 3 N H 4 S C N 40 % + Na^Og 5 %

50 c m 3 saumure50 c m 3 N H 4 SC N 40 % + Na2S03 5 %

50 c m 3 saumure 5 g Ni, 1 g Co/1100 cm3 N H 4 SC N 40 % + Na2S03 5 %

100 c m 3 saumure 2 g Co/1100 c m 3 NH4 SC N 40 % + Na2S03 5 %

100 c m 3 saumure 2 g Co/1100 c m 3 N H 4 SC N 40 % + Na2S03 5 %

en milieu H 2 S 0 4 0,1 N

100 c m 3 saumure 2 g Co/1100 c m 3 N H 4 SC N 40 % + Na2S03 5 %

en milieu N H 4 OK N

100 c m 3 saumure 2 g Co/1100 c m 3 N H 4 N 0 3 60 % + Na2S03 5 %

100 cm3 saumure 2 g Co/1100 cm3 NH4 N 0 3 60 % + Na2S03 5 %

en milieu H 2 SO4 0,1 N

100 c m 3 saumure 2 g Co/1100 c m 3 NH4 N 0 3 60 % + Na2 S03 5 %

en milieu NHj O H N

100 c m 3 saumure 2 g Co/1100 c m 3 NH 4 SCN 40 % + Na2S03 0,5 %

100 c m " saumure 2 g Co/1100 c m 3 N H 4 S C N 40 % + Na^Og 0,5 %

en milieu HoS0¿. 0,1 N

Perte depoids par

cycle :%

1,3

1,2

1,4

1,2

1,7

1,7

1,4

1,7

1,32

2,07

1,48

1,48

2,22

1,51

1,37

Corésiduel

%

2,37

1,30

0,81

1,33

0,87

0,60

1,75

1,55

1,48

2,00

1,77

1,45

3,56

3,50

14

15

L'examen de ces résultats montre que la désorption du co-balt est possible en milieu réducteur en présence d'un anion enforte concentration ( chlorure, nitrate, sulfate, thiocyanate) .L'action du chlorure de sodium est cependant moins efficace quecelle des sels d ' ammonium .

Pour l'ensemble de ces essais, la perte en phosphate de ti-tane varie peu et s'établit à environ 1,5 % du poids initial parcycle adsorption-désorption. Elle est indépendante de la présen-ce de nickel et de cobalt .

Le dosage du cobalt résiduel fait apparaître que la désorp-tion la plus efficace est obtenue avec le nitrate ou le thiocyanate.Mais dans tous les cas, il reste une certaine quantité de cobaltnon extrait. Cette quantité peut être abaissée légèrement en opé-rant en milieu faiblement acide; elle peut être abaissée davantageen opérant en milieu ammoniacal, mais dans ce dernier cas laperte de phosphate de titane devient importante .

La désorption est également possible avec la solution sui-vante : N E 4 S C N 40 % + Naj>S03 0 , 5 % . La présence de sulfite,bien qu'indispensable, peut donc être réduite à une faible quanti-té; mais la teneur en cobalt résiduel augmente pour atteindre3,5 % . Bans le cas du nitrate, l'efficacité de l'élution diminuesensiblement pour les faibles concentrations en sulfite .

Pour vérifier la théorie de l'action conjuguée d'un comple-xant et d'un réducteur pour dêsorber le cobalt, nous avons faitcirculer sur une colonne de phosphate de titane une saumure a m -moniacale de nickel et de cobalt contenant dans un premier casdu thiocyanate, dans un second cas du sulfite, dans un troisièmecas du thiocyanate et du sulfite. Alors que dans les deux premierscas, le cobalt est fixé pratiquement normalement, dans le troi-sième cas il reste en solution. C'est donc bien l'action conjuguéed'un complexant et d'un réducteur qui permet la désorption du co-balt .

E n conclusion, deux solutions peuvent être proposées pourdêsorber le cobalt :

. l'une à base de thiocyanate : N H 4 S C N 40% + N a 2 S 0 3 5 %

. l'autre à base de nitrate : N H 4 N 0 3 60% + N a 2 S 0 3 5 %

R emarques :

- Essai d'élution par la saumure .

L'action de la saumure sur une colonne chargée en nickel seulconduit à une élution quantitative du nickel. L'action de la saumu-re sur une colonne chargée en cobalt seul n'entraîne qu'une très

16

faible partie du cobalt fixé. L'action de la saumure 3urune colonne chargée en cobalt, mais préalablement char-gée en nickel, provoque l'élution partielle du cobalt fixé(environ 1 % en poids de la résine). Ces faits montrentbien qu'il existe une différence fondamentale entre lesmodes de fixation du nickel et du cobalt .

- Rôle de l'agent réducteur .

Le rôle exact de l'agent réducteur au cours de la d é -corption ne nous est pas connu. Maie noue avons établique la quasi-totalité du cobalt élue est à l'état trivalent,probablement sous forme de complexe [C« (NHg)5 S C N] "extractible par la méthylisobutyleétone. Nous avons, parailleurs, fait l'observation suivante : la solution d'élutionrouge conservée à l'abri de l'air ¡.'évolue pas. L a m ê m esolution conservée à l'air devient lentement brune puisbleue violacée en quelques semaines ; elle contient alorsune proportion importante de cobalt bivalent. Nous n'avonspas trouvé l'explication de ce phénomène qui semble pa-radoxal .

3 . 2 . 2 . Capacité^2ads^orpti£n_en_fonction du nombre de_çy_cles_effectués .

La capacité d'adsorption du phosphate de titane vis-à-visdu cobalt a été déterminée en fonction du nombre de cycles ef-fectués. Nous avons fait circuler à chaque cycle 250 c m 3 de sau-mure à 2 z Co/1 . L'élution a été réalisée soit avec 100 c m 3 desolution NI-Î4 G C N 40 % + Na2S03 5 % , soit avec 100 c m 3 desolution N H 4 NO3 60 % + Na2S03 5 % .

Les résultats sont représentés par un graphique :

figure 7 : pourcentage de cobalt fixé en fonction du nombrede cycles effectués .

La quantité de cobalt fixé par le phosphate de titane est su-périeure à 3 % en poids pour le premier cycle. Elle décroît en-suite pour se stabiliser dès le cinquième cycle aux environs de2 %. L'es3ai a été poursuivi jusqu'à 20 cycles sans difficulté .L'utilisation du nitrate ou du thiocyanate conduit au m ê m e résul-tat .

Une partie du cobalt fixé n'est pas désorbée, quel que soitl'agent éluant. On observe un seuil de cobalt non élue. L a va-leur de ce seuil a été déterminée après le 5° et le 20° cycle. Ellevaut respectivement 2,27 % C o et 3,35 % C o dans le cas de l'élu-tion au thiocyanate, 2,60 % C o et 3,40 % Ce dans le cas de l'élu-tion au nitrate .

17

La m ê m e expérience a été menée jusqu'à dix cycles avecles solutions d'élution suivantes :

N H 4 S C N 20 % + N a 2 S 0 3 5 % ou

N H . N O q 30 % + Na o S0 o 5 % .

Les résultats sont semblables aux précédents, mais la quanti-té de cobalt fixé à chaque cycle se stabilise aux environs de1 , 5 % . Le seuil de cobalt non élue est sensiblement plus éle-vé et atteint 5 , 2 % . Il importe donc que la concentration de lasolution d'élution en thiocyanate ou en nitrate soit suffisammentélevée.

R emarque :

Nous avons effectué un essai de recyclage de la solutiond'élution afin de déterminer la teneur maximale en cobalt decette dernière. Nous avons fait circuler, à chaque cycle , 100c m 3 de saumure à 10 g Co/1 sur une colonne de 20 g de phos-phate B . L'élution a été réalisée soit avec 250 c m 3 de solutionN H 4 S C N 40 % + Na2S03 5 % , soit avec 250 cm3 de solutionN H 4 N O 3 60 % + Na2S03 5 % . Après le 6° cycle environ, undébut de précipitation au sein de la solution d'élution indique lasaturation pour une teneur en cobalt de l'ordre de 15 g/1 . Lepouvoir éluant de la solution diminue alors rapidement .

3 .3 . R E P A R T I T I O N du N I C K E L et du C O B A L T dans une C O L O N N E .

Nous avons étudié la répartition du nickel et du cobalt dans unesérie de cinq colonnes de 10 g de phosphate B , aux différents stadesde la fixation et de l'élution .

Les résultats sont représentés sous forme de graphiques :

figure 8 : répartition du cobalt et du nickel dans une série de cinqcolonnes de phosphate de titane .

Ces courbes appellent les observations suivantes :

- le passage de 1 000 c m 3 de saumure à 5 g Ni , 1 g Co/1 conduità une fixation importante de cobalt en tête de colonne (figure 8 a).La répartition du nickel est plus uniforme. Le nickel est remplacéprogressivement mais non quantitativement par le cobalt ;

- le passage ultérieur de 100 c m 3 de saumure frafche, dans le m ê m esens, provoque un déplacement partiel du cobalt de la tête de lacolonne vers le milieu ( figure 8 b). Il s'agit probablement de co-balt fixé superficiellement et facilement accessible aux réactifschimiques. Le nickel est totalement déplacé du début de la colonne,ce qui permet d!envisager l'obtention de cobalt pur ;

18

le passage ultérieur de 250 cm** de solution d'élution au thiocya-nate (figure 8 c) ou au nitrate (figure 8 d), en sons inverse, faitapparaître l'existence d'un seuil de cobalt non élue qui atteint 2%en tête de colonne .

oooo

19

4 . - INTERPRETATION des RESULTATS .

L a quantité de cobalt fixé par le phosphate de titane croît enfonction de la concentration en cobalt de la solution pour ten-dre vers une limite, valeur pour laquelle le phosphate est sa-turé en cobalt. Cette valeur dépend du mode de préparation etpar conséquent des propriétés du phosphate de titane. Pourune m ê m e expérience, elle est de 7,32 % Co pour le phosphateA et de 10,56 % Co pour le phosphate B . Nous avons recherchél'explication de ce fait expérimental en examinant quels pou-vaient être les rôles de la diffusion, de la surface spécifique,de la composition chimique .

4 . 1 . R O L E de la DIFFUSION .

Le phosphate A se présente sous forme de grains durs, compacts ,d'aspects vitreux, ce qui entraîne nécessairement une diffusion lentedes ions de la solution vers l'intérieur des grains. Le phosphate E estconstitué de grumeaux très friables permettant une diffusion plus ra-pide, ce qui est en accord avec l'expérience .

Par contre, l'expérience a duré suffisamment longtemps (25 jours)pour qu'un état d'équilibre soit atteint. La diffusion, bien qu'influen-çant la cinétique de réaction, ne permet pas d'expliquer la différencedes quantités de cobalt fixé. D'autre part, une étude au microanalyseurà sonde électronique de Castaing montre que la répartition du cobaltest homogène à l'intérieur de chaque grain, ce qui indique que la dif-fusion a eu le tempe de se faire. Elle montre, également, que la te-neur en cobalt des fines particules est un peu plus forte que celle desgros grains .

4 . 2 . R O L E de la S U R F A C E SPECIFIQUE .

La surface spécifique mesurée par la méthode B . E . T . est de111 m 2 / g pour le phosphate A et de 92 m ^ / g pour le phosphate B . Ladifférence est assez faible, mais en sens contraire par rapport auxphénomènes observés; en effet, il semblerait logique que la quantitéde cobalt fixé soit proportionnelle à la surface spécifique dans le casd'une adsorption superficielle .

Un calcul simple montre que le cobalt pourrait se répartir surl'ensemble de la surface en une couche d'environ 3 A d'épaisseur ,ce qui est comparable à l'ordre de grandeur des diamètres ioniques .Un autre calcul montre que la surface spécifique mesurée permetd'assimiler le phosphate étudié à un ensemble de particules sphériquesde diamètre 234 A pour le phosphate A et 296 Â pour le phosphate B .Mais dans de telles particules, une faible proportion seulement desgroupements fonctionnels serait située en surface et, par conséquent,accessible aux réactifs chimiques .

20

La surface spécifique déterminée par la méthode B . E . T . est cellequi est accessible aux molécules de gaz. Cr , les ions échangeables si-tués à l'intérieur dec grains ( peut-être dans des canaux (5), dans lecas d'un phosphate à structure lacunaire ) ne peuvent être remplacésque par des ions et non par des molécules de gaz et n'interviennent doncpas dans la valeur de la surface spécifique .

P. emarque :

La fixation, beaucoup plus faible, du nickel pourrait être due à uneadsorption physique .

4 . 3 . R O L E de la C O M P O S I T I O N C H I M I Q U E .

L'analyse chimique montre que la quantité maximale de cobalt quepeut fixer le phosphate de titane est telle que le rapport molaire C Qavoisine la valeur de ^ . P

3~La teneur en cobalt à saturation semble donc directement liée à la te-neur en phosphate de la résine .

La détermination de la capacité d'échange de cation du phosphate Bfait apparaître qu'il y a sensiblement 1 équivalent de cation échangea-ble pour 1 groupement phosphate .

Sur trois échantillons de phosphate B contenant des quantités va-riables de cobalt, noue avons dosé l 'ammonium échangeable. Pour cela,il suffit de faire circuler sur la colonne contenant l'échantillon un volu-m e connu d'acide chlorhydrique décinormal et de doser l'acide recueillià la sortie de la colonne. Dans ces conditions, seul l 'ammonium échan-geable est déplacé, le cobalt n'est pas élue. La connaissance de la te-neur en ammonium total, déterminée par la méthode X J E L D A H L aprèsattaque totale de l'échantillon, permet de calculer par différence la te-neur en ammonium lié au cobalt et, par conséquent, de déterminer larelation entre les teneurs en ammonium lié et en cobalt .

Les résultats obtenus sont donnés par le tableau suivant :

Echan-tillon

1

2

3

Co

%

1,70

2,83

5,90

NÏ-I4total

%

9,80

10,50

12,80

N H 4

échangeable%

7,15

6,18

3,74

N H 4 lié

%

2,65

4,32

9,06

NH4 lié

Co

1,56

1,53

1,54

21

L'examen de ce tableau montre qu'il existe entre l 'ammoniumlié et le cobalt un rapport pondéral constant voisin de 1, 53 qui estla valeur correspondant au complexe cobaltipentammine .

A partir de ces données, il est naturel d'envisager le m é c a -nisme suivant pour expliquer les résultats expérimentaux :

A u cours de la phase " adsorption ", le phosphate de titaneéchange 3 cations ammonium contre 1 cation cobaltipentammine;la neutralité électrique est donc respectée. Nous avons vérifié qu'ilne se fixe pas de carbonate. Tout se présente donc à ce stade c o m m eun échange d'ions, mais avec une particularité : la liaison chimiquequi s'établit entre le cation cobaltipentammine et le groupement phos-phate. Il s'agit là d'un phénomène de chimisorption. Le cation cobalti-pentammine peut donc être considéré c o m m e fixé à deux groupementsphosphate par des liaisons électrostatiques ( échange d'ions ) et autroisième par une liaison du type semipolaire ( chimisorption ) .

A u cours de la phase " désorption ", la liaison entre le cationcobaltipentammine et le groupement phosphate est rompue, l'anionthiocyanate ( ou nitrate ) ayant une forte affinité pour le cobalt lequelpasse en solution à l'état de complexe. Parallèlement, le phosphatede titane retrouve la forme ammonium et est prêt pour un nouvel usage.

Les phénomènes décrits peuvent être représentés par le schémapage suivante.

22

ADSORPTION

Solution

C o ( N H ) (H?0)0 0 ¿>

3+

R ésine

NH.

NH

O - P -

O - P ^

O - P ?

NH,

NH.

NH.

O - P -

Co (NHJ_ - O - P *

O - P _

DESORPTION

Solution E ésine

NH.

NH.

NH.

SCN

SCN"

SCN"

O - P ^

Co (NH3)5 - O - P 3

o- p r

SCN

Co(NH3)5 (SCN)

SCN"

2+

NE.

NH.

NH.

i ^ ^

O - P

O - P

O - P

23

4.4. CONCLUSION .

L a fixation du cobalt sur le phosphate de titane peut s'expliquer

par un mécanisme d'échange d'ions et de chimisorption. La surface

spécifique et la diffusion des ions à travers les grains de phosphate

de titane conditionnent l'accès des groupements fonctionnels aux réac-

tifs chimiques et sont liés à la cinétique de réaction .

L'analyse chimique montre que 1'adsorption du cobalt par le

phosphate de titane est régie par la présence des groupements phos-

phate. Il s'agit donc bien d'un phénomène de chimisorption, c o m m e le

prouve la nécessité d'utiliser des agents chimiques judicieusement

choisis pour désorber le cobalt, c'est-à-dire pour rompre la liaison

chimique existant entre l'ion cobaltipentammine et le groupement

phosphate.

oooo

24

5. - RECUPERATION du COBALT

et du NICKEL .

L a séparation du nickel et du cobalt étant réalisée, ilest nécessaire de récupérer ces deux éléments, soità l'état métallique, soit sous forme de composés chi-miques .

L a récupération du nickel à l'état métallique est pos-sible par electrolyse. Elle a fait l'objet d'une étude sé-parée (6). L a récupération du cobalt peut être envisagéesoit par electrolyse, soit par précipitation du sulfure .

5 .1 . ELECTROLYSE.

L'electrolyse d'une solution d'élution au thiocyanate est possible,mais conduit à des réactions secondaires gênantes : oxydation anodiquedu sulfite, décomposition du thiocyanate, surtout en fin de réaction ,avec dégagement probable de cyanogène, gaz toxique .

L'electrolyse d'une solution d'élution au nitrate est égalementpossible. Son seul inconvénient est l'oxydation anodique du sulfite quidoit être remplacé. C e point a été vérifié de la manière s vivante :

une solution d'élution pratiquement épuiséeen cobalt par electrolyse ne parvient pas àréaliser une nouvelle dêsorption du cobalt;mais elle retrouve ses propriétés par ad-dition de sulfite .

E n conclusion, la récupération du cobalt par electrolyse est pos-sible, mais elle entraîne une consommation de sulfite .

5 . 2 . P R E C I P I T A T I O N du S U L F U R E .

L e cobalt peut être précipité de la solution d'élution au moyen desulfure de sodium ou de sulfure d ' a m m o n i u m . C e dernier présentel'avantage de ne pas élever la concentration de la solution en ions so-dium. Il suffit d'une filtration pour récupérer le sulfure de cobalt etrecycler la solution d'élution. L a quantité de sulfure ajouté doit êtrevoisine de la quantité stoechiométrique afin d'obtenir la floculation dr.précipité, ce qui facilite la filtration;si elle est trop faible, la solu-tion est trouble et la séparation impossible par filtration; si elle esttrop forte, la filtration est possible, mais l'excès de sulfure contenudans la solution provoque , au cours du recyclage, un précipité noirde sulfure de cobalt sur la colonne de phosphate de titane .

25

5.3, P U R E T E des PRODUITS OBTENUS .

A u cours des essais effectués sur une série de cinq colonnes dephosphate de titane, la composition de la solution ammoniacale en élé-ments métalliques a été la suivante : 99,6 % Ni, 0,4 % C o . L a puretédu nickel peut être améliorée soit par lf utilisation d'un plus grandnombre de colonnes en série, soit par précipitation du cobalt par lesulfure d'ammonium, ce qui entraîne une petite perte de nickel (7).

L a pureté du cobalt fixé en tête de colonne est supérieure à99% .

5.4. A S P E C T S E C O N O M I Q U E S .

L a production de 1 kg de phosphate de titane nécessite 0,965 kgde tétrachlorure de titane à environ 1,5 F /kg et 1,36 kg de phosphated'ammonium. Ce dernier produit qui est également utilisé c o m m e en-grais est relativement bon marché. Le prix de 1 kg de phosphate detitane devrait revenir à environ 2 F .

L a production de 1 leg de cobalt entraîne la consommation del'ammoniac lié, soit 1,44 kg N H 3 au prix de 0,5 F/kg , c'est-à-dire0,72 F . Elle entraîne, d'autre part, la consommation de 0,8 kg dephosphate de titane, ce qui représente 1,6 F . Le coût de ce procédé,utilisé dans les meilleures conditions, représente donc 2,3 F par kgde cobalt produit, soit 9 % du prix du eobalt qui est de 26 F A g - Laconsommation de phosphate de titane peut néanmoins être plus grandedans le cas de solutions pauvres en cobalt, ce qui nécessite la perco-lation d'un grand volume de solution pour obtenir une teneur apprécia-ble de la colonne en cobalt .

On peut cependant affirmer que le coût du procédé représenteenviron 10 % du prix du cobalt .

o000

26

6.- C O N C L USION .

Les propriétés adsorbantes du phosphate de titane permettent de séparerle nickel et le cobalt en milieu ammoniacal par adsorption sélective du cobalt .Il suffit de faire circuler la solution de lixiviation, à température ambiante, surune série de colonnes de phosphate de titane préparé à cet effet. A la sortie dela dernière colonne, la solution contient essentiellement du nickel. C e dernierpeut être récupéré par electrolyse. L e cobalt peut être désorbé par une solutioncomplexante et réductrice, puis récupéré par précipitation à l'état de sulfure .Cette méthode devrait permettre de réutiliser la saumure par simple recyclage.L e coût du traitement provient de la consommation du phosphate de titane et del'ammoniac lié au cobalt .

L e procédé devrait s'appliquer, en particulier , à des solutions pauvresen cobalt en vue d'obtenir du nickel pur. Il pourrait également être utilisé c o m -m e suite à la séparation partielle du cobalt par précipitation à l'état de sulfuredans le cas de solutions riches en cobalt .

Les résultats obtenus au laboratoire 3ur des solutions synthétiques devrontêtre vérifiés et complétés par des essais à l'échelle pilote sur des solutions delixiviation de minerai réduit .

oooo

27

ANNEXE

I. I N F L U E N C E de l'ANION de la S A U M U R E sur la S E P A R A T I O NN I C K E L - C O B A L T .

Nous avons préparé quatre types de saumures à 5 g Ni , 1 g Co/1 contenantexclusivement l'un des anions suivants : carbonate, chlorure, sulfate ou nitrate .Nous avons fait circuler 500 cm** de chacune de ces saumures sur une colonne de10 g de phosphate B .

Dans tous les cas, le cobalt est adsorbe sélectivement, le nickel restant ensolution .

Le tableau suivant représente la quantité de cobalt fixé dans la résine enfonction de l'anion de la saumure :

Anión

carbonate

chlorure

sulfate

nitrate

Teneur en C ode la résine :

3,52

3,36

3,71

4,31

Ces résultats montrent que le nitrate favorise légèrement la fixation ducobalt. Les effets de trois autres anions sont très voisins. Nous avons vérifiéque la désorption du cobalt est possible dans tous les cas par la solution :N H 4 S C N 40 % + Na2S03 5 % . Elle paraît cependant meilleure dans lescas du carbonate et du sulfate

28

H . ADSORPTION du CUIVRE et du ZINC en MILIEU AMMONIACAL

sur le PHOSPHATE de TITANE .

Les propriétés chimiques du cuivre et du zinc présentent certaines analogies avec celles du nickel et du cobalt; ainsi en milieu ammoniacal il se formedes complexes amminés :

[eu (NH3)4]

12 +

Ces éléments pouvant se rencontrer à côté du nickel et du cobalt dans certainsminerais, il nous a semblé utile d'examiner leur comportement vis-à-vis duphosphate de titane .

Nous avons effectué les essais en ballons jaugés, dans des conditions iden-tiques à celles observées pour le nickel et le cobalt. Les résultats sont traduitspar trois graphiques :

figures 9,10 et 11 : pourcentage de métal dans la résine enfonction de la concentration finale de la

solution .

Les figures 9, 10 et 11 représentent les résultats obtenus respectivementavec le phosphate A à 50° C , le phosphate B à 50° C et le phosphate B à 20e C .

Il apparaît que le phosphate de titane fixe généralement mieux le zinc quele ouivre. Toutefois, une petite inversion a lieu pour les faibles concentrationsdans le cas du phosphate B à 50° C .

Nous avons représenté de manière comparative dans le tableau suivant lesteneurs maximales observées en % dans les trois expériences avec les quatreéléments étudiés :

phosphate

phosphate

phosphate

A,

B,

B,

50°C

50°C

20°C

Co

7,32

10,56

9,26

Zn

3,65

2,69

3,96

2

1

Cu

,96

,03

,27

Ni

0,98

1,83

0,664

29

C e tableau donne lieu aux observations suivantes :

- l'affinité du phosphate de titane vis-à-vis des quatreéléments étudiés décroît dans l'ordre :

C o , Z n , C u , Ni

- les résultats observés pour le cuivre et le zinc sontplus proches de ceux du nickel que de ceux du cobalt.Cela est en accord avec l'existence de la liaison chi-mique particulièrement forte entre le cation cobalti-pentammine et le groupement phosphate .

E n conséquence, si de petites quantités de cuivre et de zinc étaient pré-sentes à côté du nickel et du cobalt dans une solution de lixiviation ammoniacaled'un minerai nickelifère, elles devraient se concentrer dans la solution d'oùil est possible de les éliminer par précipitation à l'état de sulfure. L a légèreperte de nickel entraîné dans la précipitation devrait être amplement compen-sée par la pureté du nickel restant en solution .

F I G U R E 1 : Pourcentage de métal dans la résine en fonction de la concentrationfinale de la solution» Phosphate A , 50e C .

FIGURE 2 : Pourcentage de métal dans la résine en fonction de la concentrationfinale de la solution Phosphate B , 50" C .

4T"

7

g/1

FIGURE 3 : Pourcentage de métal dans la résine en fonction de la concentrationfinale de la solution Phosphate B , 20° C .

- g/1

7 .

5 .

0.1

F I G U R E 4 : Pourcentage de cobalt dans la résine en fonctionde la concentration finale de la solution .

x phosphate A , 50cC

o phosphate B , 50cC

• phosphate B , 20°C .

0,2 0.3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8g/1

0.9

7 .

FIGURE 5 : Pourcentage de métal dans la résine en fonction de la température de calcination .

6 _

Co

4 .

Ni

100 200 300 400 500 600 700 800

F I G U R E 6 : Pourcentage de cobalt dans la résine en fonction de laconcentration de la solution .

i

1g/1

3

2

1 .

F I G U R E 7 : Pourcentage de cobalt fixé en fonction du nombrede cycles effectués . . SCN

NO.

cycles10 15

F I G U R E 8 : Répartition du cobalt et du nickel dans une série de cinq colonnesde phosphate de titane .

* Co

• Ni

2 _

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1•t 1- t T- N° colonne

FIGURE 9 : Pourcentage de métal dans la résine en fonction de la concentrationfinale de la solution Phosphate A , 50° C .

4 .

1 _

i

3i

6

Zn

Cu

g/1


5 .

4 .

1 _

1 3"T"

4T"6 7

-r9

g/1


5 -

4 _

Zn

Cu

T"1 T T T T"

7T"

9

g/1

30

BIBLIOGRAPHIE

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oooo

sÉparation du nickel et du cobalt en milieu …

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