Mond folyamat

A Mond folyamat egy kémiai folyamat extrakciójára és tisztítására nikkel által kifejlesztett Ludwig Mond és mtsai. 1890-ben, és a XIX .  század vége előtt ipari léptékben valósították meg . Ez a folyamat alapul csökkentésére a oxidok nikkel annak érdekében, hogy azt fémből tiszta a könnyedséget, amellyel a szén-monoxid reverzibilisen képeznek komplexet a nikkel-tetrakarbonil Ni (CO) 4 : egyetlen más kémiai elem sem képes ilyen fémkarbonil képződésére a folyamat enyhe működési körülményei között.

Elv

A Mond folyamat három szakaszban zajlik:

  1. A nikkel (II) -oxid NiO-t szintetikus gázzá redukálják az oxigén eltávolítása céljából , így egy tisztátlan nikkel marad, amely különösen vas- , kobalt- és rézmennyiséget tartalmaz : NiO (ok)+ H 2 (g)Ni (s)+ H 2 O (g), valamint a nikkel különféle egyéb fémes szennyeződéseivel.
  2. A fém maradékot szén-monoxid CO hőmérsékleten mintegy 50  és  60  ° C kell karbonilezésével , csak a nikkel reakcióba CO ilyen körülmények között, hogy egy karbonil gáz: Ni (s)+ 4 CO (g)Ni (CO) 4 (g).
  3. A gázkeverék a szén-monoxid és a nikkel-tetrakarbonil ezután hőmérsékletre melegítjük körülbelül 220  és  250  ° C elbontására Ni (CO) 4, amely fémes nikkelt ad: Ni (CO) 4 (g)Ni (s)+ 4 CO (g), a nikkel ezúttal tiszta.

Ez az utolsó lépés úgy alakítható ki, hogy a nikkelt fémpor formájában állítsa elő, de leggyakrabban a szubsztrátumot a karbonil bomlásából származó nikkelréteggel borítják. Így a kicsi forró pelleteket a karbonil-gázon keresztül csepegtetjük úgy, hogy ezeknek a pelleteknek a felületén tiszta nikkelréteg lerakódjon, hogy növekedjenek.

Ez a folyamat felhasználható nikkel leválasztására más fémek felületére is, amikor a fémrészek alakja, ahol az éles szögek jelenléte megnehezíti a galvanizálási módszerek megvalósítását. A szén-monoxid és a fém-karbonilok toxicitása azonban korlátozza az ilyen típusú eljárások alkalmazását az ilyen típusú alkalmazásoknál, amelyeknél előnyösebb az elektrolit nélküli nikkelezés .

Iparosítás

A kohászati kitermelése nikkel , a karbonilezési nikkel egyik utolsó szakaszában érési a matt nikkel. Finomítják egy konverterben ( Manhès-David eljárás ), amely szinte az összes vasat és a kén kis részét eltávolítja: a finomított matt tipikus összetétele 35% nikkel, 40% réz és 25% kén. Szilárdulás után ez a matt karbonilezéssel közvetlenül finomítható: ez a helyzet a kénércekből nyert nikkel matt fele esetében.

A kénes ércekből származó nikkel mattok másik felénél a mattot lassan lehűtik, finomra őrlik és mésszel összekeverik, így bázikus oldatot kapnak ( PH 12). A mágneses elválasztás eltávolítja a Ni-Cu fémötvözetet (65% nikkel, 17% réz és nemesfém) réz-szulfidokat és nikkelt. Ezt az ötvözetet, amely nikkelben gazdagabb (több mint 35%), de amelynek előállításához további lépés szükséges, karbonilezéssel hatékonyabban finomítják.

Mond eljárása kivonja a nikkelt a réz-nikkel fémötvözetből. A karbonilezést forgódobos kemencékben hajtják végre 50  ° C-on . A reakció nagyon exoterm és 160  kJ / mol Ni (CO) 4 szabadul fel : A sütőt erősen hűtött vízzel kell tartani, hogy 50  ° C hőmérsékleten maradjon . De a szén-monoxid behatolása a nikkelötvözetbe nagyon lassú: ezt követően felgyorsítja COS szén-oxiszulfid hozzáadásával , vagy nagy nyomáson ( 70  bar és 170  ° C ) történő működéssel, ha a vaskonység kevesebb, mint 2%, mert a vas karbonilezése vas- pentakarbonil- Fe (CO) 5- bonyolítja a nikkel visszanyerését. Valójában a karbonil-vas kondenzációval frakcionált gázkeverékkel, nikkel-karbonil-kondenzációval 43  ° C-on , és a karbonil-vas eltávolításával 103  ° C-ra történik .

A nikkel-tetrakarbonil lebontását vagy úgy hajtják végre, hogy a gázt 240  ° C- ra hevített nikkel- pellet (vagy pellet ) ágyon vezetik át , vagy egy tartályban erőteljesen 300  ° C-ra melegítjük a gázt. A pelletek esetében átmérőjük 0,5  mm , és ekkor extrahálják, ha elérik az 1  cm átmérőt. Heves fűtési termel egy finom por ( szemcseméret a 2 , hogy 10 um ). Lehetőség van a nikkel és a vas karboniljainak együttes lebontására és ferronickel pelletek előállítására is .  

2009-ben ez a folyamat valamivel kevesebb, mint 300 000 tonna nikkelt érintett a világszerte előállított 1 500 000 tonna elsődleges nikkelből.

Megjegyzések és hivatkozások

  1. (a) Ludwig Mond, Langer és Carl Friedrich angioödéma , L. Action szén-monoxid nikkel  " , Journal of the Chemical Society, Transactions , Vol.  57, 1890, P.  749-753 ( online olvasás ) DOI : 10.1039 / CT8905700749
  2. (in) A nikkelércek kivonása jégből a Mond-folyamat által  " , Nature , vol.  59, 1898. november 17, P.  63–64 ( online olvasás ) DOI : 10.1038 / 059063a0
  3. (a) Frank K. Krundwell , Michael S. várárkokat , Venkoba Ramachandran , Timothy G. Robinson és William G. Davenport , kohászati kitermelése nikkel, kobalt és Platina Csoport Fémek , Elsevier ,2011, 610  p. ( ISBN  978-0-08-096809-4 , online olvasás ) , p.  15
  4. Krundwell és mtsai. 2011 , p.  261.
  5. Krundwell és mtsai. 2011 , p.  271-272.
  6. Krundwell és mtsai. 2011 , p.  273-274.
  7. Krundwell és mtsai. 2011 , p.  272.
  8. Krundwell és mtsai. 2011 , p.  275.
  9. Krundwell és mtsai. 2011 , p.  2; 282.

Kapcsolódó cikkek