séparation du nickel et du cobalt en milieu - Infoterre

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES
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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 VALORISATION
des MINERAIS
B.P. 818 - 45 ORLÉANS 02
Tél. 66-06-60
70 RME 016 VDM
Juillet 1970

TABLE des MATIERES
R E S U M E
1. PREPARATION et PROPRIETES du PHOSPHATE de TITANE
1.1. Préparation à partir du bioxyde
1.2. Préparation à partir du tétrachlorure
2. ADSORPTION du COBALT sur le PHOSPHATE de TITANE
2.1. Composition chimique d'une solution de lixiviation
ammoniacale
2.2. Influence de la concentration de la solution en nickel et
en 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 COBALT FIXE sur le PHOSPHATE de TITANE
3.1. Désorption en milieu acide fort
3.2. Désorption en milieu complexant et réducteur
3.3. Répartition du nickel et du cobalt dans une colonne
4. INTERPRETATION des RESULTATS
4.1. Rôle de la diffusion
4.2. Rôle de la surface spécifique
4.3. Rôle de la composition chimique
4.4. C onclusion
5. RECUPERATION du COBALT et du NICKEL
5.1. Electrolyse -
5.2. Précipitation du sulfure
5.3. 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 séparation
nickel - cobalt
H. Adsorption du cuivre et du zinc en milieu ammoniacal
sur le phosphate de titane
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BIBLIOGRAPHIE
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RESUME
La réduction sélective d'un minerai latéritique de nickel suivie d'une li-
xiviation par une saumure ammoniacale carbonates conduit à une solution dans
laquelle le nickel et le cobalt extraits se trouvent sous forme de complexes am-
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 phosphates
des métaux tétravalents : étain , titane , zirconium (2). Notre choix s'est porté
sur 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 du
phosphate 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 du
cobalt et du nickel fait apparaître une fixation préférentielle du cobalt. Ce dernier
est même capable de se substituer progressivement au nickel déjà fixé .
Le problème de la désorption du cobalt fixé a été abordé de deux ma-
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 et
réducteur conduit à la désorption du cobalt et redonne au phosphate de titane ses
propriétés initiales. La fixation du cobalt peut s'expliquer par un phénomène de
chimisorption .

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 représente
environ 10 % de la valeur du cobalt récupéré. La pureté des produits obtenus
dépasse 99 % pour le cobalt et 99,6 % pour le nickel et est susceptible d'amé-
lioration .
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1.- PREPARATION et PROPRIETES du
PHOSPHATE de TITANE .
Deux méthodes de préparation ont été utilisées : l'une à partir du
bioxyde 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. PREPARATION à PARTIR du BIOXYDE .
Le mode opératoire e3t le suivant : à 400 cm3 d'acide sulfurique
concentré, on ajoute, en agitant, 200 g de sulfate d'ammonium et 20 g
de bioxyde de titane. On élève la température, sous agitation modérée,
jusqu'à dissolution totale du bioxyde. On laisse refroidir à température
ambiante la solution sulfurique de sulfate de titanyle ainsi obtenue et on
ajoute 20 cm3 d'acide phosphorique à 85 % , tout en maintenant l'agita-
tion. La température est progressivement élevée à 140° C et maintenue
pendant 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 durent
plusieurs jours. Le produit recueilli est séché à 70° C. Il se présente
alors 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 un
acide dilué pour le mettre sous la forme hydrogène .
Les réactions chimiques intervenant dans cette préparation sont
les suivantes :
TiO2 + H S04 ->• Ti 0 S 0 + H0
TiO S0 + H PO + 2H 0 + TiOHPO , 2Hg0 + H S0
Le produit obtenu admet pour formule :
T10(H2P04>0,82<OH'1.18, 4'4H2°
Sa densité par rapport à l'eau est égale à 2,30. L'absence de
raies 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 m2/g .