BR102016011574A2

BR102016011574A2 - PHOSPHATE PRODUCTION PROCESS FROM RICH RICHES IN MAGNESIUM

Info

Publication number: BR102016011574A2
Application number: BR102016011574-4A
Authority: BR
Inventors: Magela De Lima Geraldo; César De Carvalho Pinto Plínio; Silva Maciel Tonaco Arthur
Original assignee: Universidade Federal De Minas Gerais
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2017-12-05
Also published as: BR102016011574B1

Abstract

a presente invenção descreve um processo químico de produção de fosfatos em duas etapas. a primeira etapa envolve a extração de íons metálicos do grupo m de rochas contendo magnésio, como talco, antigorita, crisotila, lizardita, magnesita, forsterita, enstatita, dolomita, actinolita, tremolita, clinocloro, brucita, utilizando uma solução aquosa de ácido fosfórico. o grupo m é formado pelos íons ca2+, mg2+, ni2+, al3+, fe3+ e cr3+. a segunda etapa envolve a precipitação seletiva dos fosfatos dos íons metálicos do grupo m, bem como dos fosfatos de amônio nh4h2po4 (map) e (nh4)2hpo4 (dap).The present invention describes a two-step chemical phosphate production process. The first step involves the extraction of metal ions from the m-group of magnesium-containing rocks such as talc, antigorite, chrysotile, lizardite, magnesite, forsterite, enstatite, dolomite, actinolite, tremolite, clinochlorine, brucite using an aqueous solution of phosphoric acid. group m is formed by ions ca2 +, mg2 +, ni2 +, al3 +, fe3 + and cr3 +. The second stage involves the selective precipitation of the group ions metal phosphates as well as the ammonium phosphates nh4h2po4 (map) and (nh4) 2hpo4 (dap).

Description

PROCESSO DE PRODUÇÃO DE FOSFATOS A PARTIR DE ROCHASPhosphate Production Process From Rock

RICAS EM MAGNÉSIOMAGNESIUM RICH

[001] A presente invenção descreve um processo químico de produção de fosfatos em duas etapas. A primeira etapa envolve a extração de íons metálicos do grupo M de rochas contendo magnésio, como talco, antigorita, crisotila, lizardita, magnesita, forsterita, enstatita, dolomita, actinolita, tremolita, clinocloro, brucita, utilizando uma solução aquosa de ácido fosfórico. O grupo M é formado pelos íons Ca2+, Mg2+, Ni2+, Al3+, Fe3+ e Cr3"". A segunda etapa envolve a precipitação seletiva dos fosfatos dos íons metálicos do grupo M, bem como dos fosfatos de amônio NH4H2P04 (MAP) e (NH4)2HP04(DAP).The present invention describes a two-step chemical phosphate production process. The first step involves the extraction of group M metal ions from magnesium-containing rocks such as talc, antigorite, chrysotile, lizardite, magnesite, forsterite, enstatite, dolomite, actinolite, tremolite, clinochlorine, brucite using an aqueous solution of phosphoric acid. The M group is formed by Ca2 +, Mg2 +, Ni2 +, Al3 +, Fe3 + and Cr3 "ions". The second step involves the selective precipitation of group M metal ions phosphates as well as ammonium phosphates NH4H2P04 (MAP) and (NH4) 2HP04 (DAP).

[002] A presente invenção permite a obtenção de um fertilizante rico em três dos principais macronutrientes necessários ao desenvolvimento das plantas: magnésio, nitrogênio e fósforo. Esse fertilizante é composto por fosfato duplo de amônio e magnésio puro (NH4MgP04) ou pela mistura deste com hidrogenofosfato de magnésio (MgHP04). O NH4MgP04 pode ser usado como fertilizante de liberação lenta de nutrientes por possuir baixa solubilidade em água e o MgHP04 pode ser usado como fertilizante de liberação rápida de nutrientes por possuir alta solubilidade em água. Portanto, um fertilizante que tem a combinação dos dois compostos é muito útil como fonte de fósforo, nitrogênio e magnésio para favorecer a produtividade de uma planta durante toda a sua fase de crescimento e para favorecer a forma de aplicação do fertilizante.[002] The present invention provides a fertilizer rich in three of the major macronutrients required for plant development: magnesium, nitrogen and phosphorus. This fertilizer is composed of pure double magnesium ammonium phosphate (NH4MgP04) or its mixture with magnesium hydrogen phosphate (MgHP04). NH4MgP04 can be used as slow nutrient release fertilizer because it has low water solubility and MgHP04 can be used as fast nutrient release fertilizer because it has high water solubility. Therefore, a fertilizer that has the combination of the two compounds is very useful as a source of phosphorus, nitrogen and magnesium in favoring the productivity of a plant throughout its growth phase and in favoring fertilizer application.

[003] Existem vários métodos de obtenção de fosfatos de magnésio. A maior parte deles baseia-se em precipitar os íons amônio e fosfato presentes em efluentes líquidos de indústrias, manejo de animais e esgoto doméstico, para a formação de fosfatos de magnésio (RAHMAN, Md. M. et al. Production of slow release crystal fertilizer from wastewaters through struvite crystallization-A review, Arabian Journal of Chemistry, 7, 2014, p. 139-155).There are several methods of obtaining magnesium phosphates. Most of them rely on precipitating the ammonium and phosphate ions present in industrial effluent, animal handling and domestic sewage to form magnesium phosphates (RAHMAN, Md. M. et al. fertilizer from wastewater through struvite crystallization-A review, Arabian Journal of Chemistry, 7, 2014, pp. 139-155).

[004] Na maioria dos estudos são necessárias adições de compostos de magnésio aos efluentes líquidos e a elevação do pH com a adição de um reagente alcalino, para a precipitação dos fosfatos de magnésio. Nesses casos, a produção em escala de fosfatos de magnésio apresenta várias dificuldades, como a coleta de efluentes líquidos, que não está presente em todos os locais de geração; a composição heterogênea e a baixa concentração de nitrogênio e fósforo, em geral, presente nos efluentes líquidos, por causa da diluição em água; a distância do local de geração do efluente para o local de consumo do fertilizante, etc.In most studies it is necessary to add magnesium compounds to liquid effluents and to raise the pH with the addition of an alkaline reagent for precipitation of magnesium phosphates. In these cases, the scale production of magnesium phosphates presents several difficulties, such as the collection of liquid effluents, which is not present in all generation sites; the heterogeneous composition and low concentration of nitrogen and phosphorus, generally present in liquid effluents, because of dilution in water; the distance from the effluent generation site to the fertilizer consumption site, etc.

[005] Em busca realizada no estado da técnica foram encontrados vários documentos relacionados com a presente tecnologia.[005] A search carried out in the state of the art found several documents related to the present technology.

[006] O pedido de patente NZ20090586702, intitulado "Waste activated sludge phosphorus and magnesium stripping process and struvite production system", descreve um método de obtenção de NH4MgP04.6H20 que utiliza efluentes líquidos, microrganismos como fonte de fósforo e magnésio, a adição de compostos orgânicos biodegradáveis em uma mistura líquida para promover a fermentação e liberação dos elementos P e Mg dos microrganismos e uma digestão anaeróbica para produção de amônia por mais de 36 h. A desvantagem deste método é a baixa biodisponibilidade desses microrganismos para implantação do processo em escala comercial, o longo tempo de incubação e a grande variabilidade que processos biológicos podem ter em função das modificações de composição e de pH do efluente líquido. Além disso, variações de temperatura e concentração de gás oxigênio durante os processos biológicos citados na invenção também afetam a taxa de desenvolvimento dos microrganismos e, portanto, a velocidade e o rendimento do processo.[006] Patent application NZ20090586702, entitled "Waste activated sludge phosphorus and magnesium stripping process and struvite production system", describes a method of obtaining NH4MgP04.6H20 which uses liquid effluents, microorganisms as a source of phosphorus and magnesium, the addition of Biodegradable organic compounds in a liquid mixture to promote fermentation and release of P and Mg elements from microorganisms and anaerobic digestion for ammonia production for more than 36 h. The disadvantage of this method is the low bioavailability of these microorganisms for commercial scale implantation of the process, the long incubation time and the large variability that biological processes may have as a result of changes in the composition and pH of the effluent. In addition, variations in temperature and oxygen gas concentration during the biological processes cited in the invention also affect the rate of development of microorganisms and thus the speed and yield of the process.

[007] O pedido de patente RU2411223, intitulado "Magnesium-phosphate compound fertilizer and production method thereof", descreve outro método que utiliza ácido sulfúrico para extrair o magnésio de resíduo industrial contendo a rocha serpentinito, seguido de adição de um material concentrado em fosfato mineral, neutralização do pH e obtenção de uma mistura de sulfatos e fosfatos de magnésio e outros íons contidos na rocha. A sua desvantagem é que, além de não obter somente fosfatos, obtém-se também sulfatos, não havendo, portanto, uma precipitação seletiva de fosfatos. O produto é formado por uma mistura de vários compostos e da própria sílica da rocha.[007] Patent application RU2411223, entitled "Magnesium phosphate compound fertilizer and production method thereof", describes another method that uses sulfuric acid to extract magnesium from industrial waste containing serpentinite rock, followed by the addition of a phosphate-concentrated material. mineral, neutralizing the pH and obtaining a mixture of magnesium sulfates and phosphates and other ions contained in the rock. Its disadvantage is that, in addition to not only obtaining phosphates, sulphates are also obtained, thus there is no selective phosphate precipitation. The product is formed by a mixture of various compounds and the rock silica itself.

[008] O pedido de patente WO2010138045, intitulado "Production of ammonium phosphates", descreve um método de obtenção de fosfatos de amônio de alta pureza, cujo objetivo é reduzir a evaporação de água do ácido fosfórico concentrado e reduzir a necessidade de secagem e recuperação de amônia dos efluentes gasosos da produção de fosfatos de amônio. A desvantagem é que este processo obtém o MAP ou o DAP ou a mistura dos dois, e com uma extração por solvente, o que aumenta a complexidade e o impacto ambiental do processo industrial. Na presente invenção obtêm-se os dois fosfatos individualmente, além de sílica, magnetita e outros fosfatos de ferro, alumínio, cromo, cálcio e níquel com elevada pureza, no mesmo processo químico e sem a utilização de solventes orgânicos.WO2010138045, entitled "Production of ammonium phosphates", describes a method of obtaining high purity ammonium phosphates, the purpose of which is to reduce water evaporation of concentrated phosphoric acid and reduce the need for drying and recovery. of ammonia from gaseous effluents from ammonium phosphate production. The disadvantage is that this process obtains MAP or DAP or a mixture of both, and with solvent extraction, which increases the complexity and environmental impact of the industrial process. In the present invention the two phosphates are obtained individually, in addition to silica, magnetite and other high purity iron, aluminum, chromium, calcium and nickel phosphates, in the same chemical process and without the use of organic solvents.

[009] O pedido de patente CN104326452, intitulado "Method for preparing ammonium dihydrogen phosphate and by-product special compound fertilizer for pineapple", descreve um método em que dihidrogenofosfato de amônio (NH4)2HP04 é preparado através da reação entre ácido fosfórico e ureia. Há uma redução dos resíduos na produção do fertilizante, porém é um método mais caro do que o convencional e pode emitir mais C02, devido ao uso da ureia e não amônia no processo produtivo.[009] Patent application CN104326452, entitled "Method for preparing ammonium dihydrogen phosphate and by-product special compound fertilizer for pineapple", describes a method in which ammonium dihydrogen phosphate (NH4) 2HP04 is prepared by the reaction between phosphoric acid and urea. . There is a reduction in residues in fertilizer production, but it is a more expensive method than conventional and can emit more CO2, due to the use of urea and not ammonia in the production process.

[010] O pedido de patente CN104058378, intitulado "Method for producing monoammonium phosphate and magnesium ammonium phosphate by using wet concentrated phosphoric acid residues", descreve um método que utiliza resíduos da produção de ácido fosfórico, carbonato de sódio, amônia ou bicarbonato de amônio e oxido de magnésio da calcinação de magnesita para produzir fluorsilicato de sódio, fosfato de magnésio e amônio e dihidrogenofosfato de amônio. A desvantagem do método é o longo tempo de processo, já que a extração de ácido fosfórico do resíduo com água depende de um tempo de 24 h de sedimentação após agitação do resíduo com a água. Apesar do baixo custo do resíduo contendo fósforo, a fonte de magnésio (MgO) tem um custo relativamente alto, porque depende industrial mente da calcinação de magnesita a mais de 400°C.[010] Patent application CN104058378, entitled "Method for producing monoammonium phosphate and magnesium ammonium phosphate by using wet concentrated phosphoric acid residues", describes a method that utilizes residues from the production of phosphoric acid, sodium carbonate, ammonia or ammonium bicarbonate. and magnesium oxide from magnesite calcination to produce sodium fluororsilicate, ammonium magnesium phosphate and ammonium dihydrogen phosphate. The disadvantage of the method is the long process time since extraction of phosphoric acid from the residue with water depends on a 24 h settling time after stirring the residue with water. Despite the low cost of the phosphorus-containing residue, the magnesium source (MgO) has a relatively high cost because it depends industrially on the calcination of magnesite at over 400 ° C.

[011] O pedido de patente US8034149, intitulado "Process for obtaining a fertilizer with sustained release of phosphorus", descreve um método de obtenção de um fertilizante rico em fósforo e outros íons como cálcio, magnésio e silício. É um fertilizante obtido com grande consumo de energia na pirólise de xisto. Além disso, não é fonte de nitrogênio.[011] US8034149, entitled "Process for obtaining a fertilizer with sustained release of phosphorus", describes a method for obtaining a phosphorus rich fertilizer and other ions such as calcium, magnesium and silicon. It is a fertilizer obtained with high energy consumption in shale pyrolysis. Also, it is not a source of nitrogen.

[012] O pedido de patente US4639359, intitulado "Process of removing cationic impurities from wet process phosphoric acid", descreve um método de obtenção de três classes de compostos: a 1a e a 2a classes são compostos contendo flúor, e a 3a classe são fosfatos de amônio mistos. O método utiliza um ácido fosfórico contaminado com íons metálicos que são precipitados adicionando-se íons fluoreto e depois amônia para neutralização, produzindo, principalmente, fluorsilicatos e compostos da família da criolita (Na3AIF6). Diferentemente do documento supracitado, que utiliza fluoretos, a presente invenção apresenta um processo para extração de íons metálicos de rochas ricas em magnésio usando ácido fosfórico; seguido de neutralização da mistura com amônia para precipitar os fosfatos e obter um número maior de compostos com alta pureza e alto rendimento como: sílica, magnetita, CaNH4P04, NiNH4P04, FeP04, AIP04, MgHP04, MgNH4P04, MAP e D AP.[012] US4639359, entitled "Process of Removing Cationic Impurities from Wet Process Phosphoric Acid", describes a method for obtaining three classes of compounds: the 1st and 2nd classes are fluorine-containing compounds, and the 3rd class are mixed ammonium phosphates. The method uses a phosphoric acid contaminated with metal ions that are precipitated by adding fluoride ions and then ammonia for neutralization, producing mainly fluororsilicates and cryolite family compounds (Na3AIF6). Unlike the above document, which uses fluorides, the present invention provides a process for extracting metal ions from magnesium rich rocks using phosphoric acid; followed by neutralization of the ammonia mixture to precipitate the phosphates to obtain a higher number of high purity and high yield compounds such as silica, magnetite, CaNH4P04, NiNH4P04, FeP04, AIP04, MgHP04, MgNH4P04, MAP and D AP.

[013] Através do método proposto na presente invenção, os fosfatos de amônio são produzidos pela reação entre ácido fosfórico e amônia. Para a obtenção de MAP usa-se na reação uma proporção estequiométrica de 1 mol de amônia para 1 mol de ácido fosfórico. Já para o DAP usa-se na reação uma proporção estequiométrica de 2 rnols de amônia para 1 mol de ácido fosfórico. Em geral, as empresas produtoras dos fosfatos de amônio possuem uma planta industrial planejada para produzir o MAP ou o DAP. Uma vantagem da presente invenção baseia-se na possibilidade de produzir os dois produtos separadamente, na mesma planta industrial.[013] By the method proposed in the present invention, ammonium phosphates are produced by the reaction between phosphoric acid and ammonia. In order to obtain MAP, a stoichiometric ratio of 1 mol ammonia to 1 mol phosphoric acid is used in the reaction. For DAP, a stoichiometric ratio of 2 rnols of ammonia to 1 mol of phosphoric acid is used in the reaction. In general, ammonium phosphate producing companies have an industrial plant planned to produce MAP or DAP. An advantage of the present invention is based on the possibility of producing both products separately in the same industrial plant.

[014] Na presente invenção, os dois principais fosfatos produzidos são os fosfatos de amônio (MAP-monoammonium phosphate, dihidrogenofosfato de amônio NH4H2P04 e DAP-diammonium phosphate, hidrogenofosfato de diamônio (NH4)2HP04). Eles são utilizados na nutrição animal, no controle de incêndios e, principalmente, como fertilizantes para a agricultura, a fim de aumentar a fertilidade do solo (http://www.ipni. net/publication/nss.nsf/0/66D92CC07C016FA7852579AF00 766CBD/$FILE/NSS-17%20Diammonium%20Phosphate.pdf) (http://www.ipni. net/publication/nss.nsf/0/2F200FA9C8C946F0852579AF00 762904/$FILE/NSS-09%20Monoammonium%20Phosphate.pdf). Eles disponibilizam ao solo quantidades significativas de nitrogênio e fósforo, que são, juntamente com o potássio, os três principais macronutrientes utilizados pelas plantas em seu crescimento.[014] In the present invention, the two major phosphates produced are ammonium phosphates (MAP-monoammonium phosphate, ammonium dihydrogen phosphate NH4H2P04 and DAP-diammonium phosphate, diammonium hydrogen phosphate (NH4) 2HP04). They are used in animal nutrition, fire control and mainly as fertilizers for agriculture in order to increase soil fertility (http://www.ipni.net/publication/nss.nsf / 0 / 66D92CC07C016FA7852579AF00 766CBD /$FILE/NSS-17%20Diammonium%20Phosphate.pdf) (http: //www.ipni .net / publication / nss.nsf / 0 / 2F200FA9C8C946F0852579AF00 762904 / $ FILE / NSS-09% 20Monoammonium% 20Phosphate.pdf). They provide significant amounts of nitrogen and phosphorus to the soil, which are, along with potassium, the three main macronutrients used by plants in their growth.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

[015] Afigura 1 apresenta um fluxograma da invenção.Figure 1 shows a flowchart of the invention.

[016] A figura 2 apresenta os difratogramas de raios X dos fosfatos obtidos no exemplo 1 da invenção.Figure 2 shows the X-ray diffractograms of phosphates obtained in Example 1 of the invention.

[017] A figura 3 apresenta os espectros de infravermelho dos fosfatos obtidos no exemplo 1 da invenção.Figure 3 shows the infrared spectra of phosphates obtained in Example 1 of the invention.

[018] A figura 4 apresenta as curvas de análise térmica dos fosfatos obtidos na faixa de pH entre 3 e 6 no exemplo 1 da invenção.Figure 4 shows the thermal analysis curves of the phosphates obtained in the pH range between 3 and 6 in Example 1 of the invention.

[019] A figura 5 apresenta as curvas de análise térmica dos fosfatos obtidos na faixa de pH entre 7 e 9,22 no exemplo 1 da invenção. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃOFigure 5 shows the thermal analysis curves of the phosphates obtained in the pH range between 7 and 9.22 in Example 1 of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[020] A presente invenção descreve um processo químico de produção de fosfatos em duas etapas. A primeira etapa envolve a extração de íons metálicos do grupo M de rochas contendo magnésio, como talco, antigorita, crisotila, lizardita, magnesita, forsterita, enstatita, dolomita, actinolita, tremolita, clinocloro, brucita, utilizando uma solução aquosa de ácido fosfórico. O grupo M é formado pelos íons Ca2+, Mg2+, Ni2+, Al3+, Fe3+, Cr3*. A segunda etapa envolve a precipitação seletiva de fosfatos dos íons metálicos do grupo M, bem como dos fosfatos de amônio NH4H2P04 (MAP) e (NH4)2HP04(DAP).[020] The present invention describes a two-step chemical phosphate production process. The first step involves the extraction of group M metal ions from magnesium-containing rocks such as talc, antigorite, chrysotile, lizardite, magnesite, forsterite, enstatite, dolomite, actinolite, tremolite, clinochlorine, brucite using an aqueous solution of phosphoric acid. Group M is formed by Ca2 +, Mg2 +, Ni2 +, Al3 +, Fe3 +, Cr3 * ions. The second step involves the selective precipitation of phosphates from group M metal ions as well as ammonium phosphates NH4H2P04 (MAP) and (NH4) 2HP04 (DAP).

[021] Apesar de ser estudado e citado na literatura o uso de fosfato duplo de amônio e magnésio como fertilizante, não há um processo industrial atual que produza em grande escala esse produto e permita a sua comercialização na agricultura.[021] Although the use of double ammonium magnesium phosphate as a fertilizer has been studied and cited in the literature, there is no current industrial process that produces this product on a large scale and allows its commercialization in agriculture.

[022] Assim, a presente invenção descreve um processo químico que integra duas etapas conhecidas: a extração de íons metálicos de rochas contendo magnésio e a precipitação de fosfatos com adição de amônia. Porém, o método proposto permite alcançar um resultado surpreendente, que é a possibilidade de produzir fosfato duplo de amônio e magnésio em larga escala, com um tempo reduzido de processo (< 4 h) e precipitação desses íons por adição de amônia e em baixas temperaturas (< 100°C).Thus, the present invention describes a chemical process that integrates two known steps: the extraction of metal ions from magnesium containing rocks and the precipitation of phosphates with ammonia addition. However, the proposed method allows to achieve a surprising result, which is the possibility of producing large-scale double ammonium and magnesium phosphate, with a short process time (<4 h) and precipitation of these ions by addition of ammonia and at low temperatures. (<100 ° C).

[023] Além disso, o método proposto permite a produção e separação, no mesmo processo, de outros fosfatos como NH4H2P04> (NH4)2HP04, NH4NiP04, NH4CaP04> FeP04> CrP04> AIP04> além de outros derivados das rochas ricas em magnésio, como sílica pura (Si02) e magnetita (Fe3P04). A sílica pura é amplamente utilizada como dessecante, adsorvente, carga, componente de catalisadores, de vidros, refratários e materiais eletrônicos. A magnetita é um mineral magnético, que pode ser usado tanto como fonte do elemento ferro, para a produção de ligas de ferro e aço, como pode ser usada na produção de compósitos, para conferir a tais materiais propriedades magnéticas. O NH4H2P04 e o (NH4)2HP04são obtidos simultaneamente, porém de maneira seletiva.[023] In addition, the proposed method allows the production and separation in the same process of other phosphates such as NH4H2P04> (NH4) 2HP04, NH4NiP04, NH4CaP04> FeP04> CrP04> AIP04> and other derivatives of magnesium rich rocks, as pure silica (Si02) and magnetite (Fe3P04). Pure silica is widely used as a desiccant, adsorbent, filler, catalyst, glass, refractory and electronic material component. Magnetite is a magnetic mineral that can be used both as a source of the iron element for the production of iron and steel alloys, and can be used in the production of composites to give such materials magnetic properties. NH4H2P04 and (NH4) 2HP04 are obtained simultaneously, but selectively.

[024] O processo de produção de fosfatos proposto na presente invenção compreende as seguintes etapas: a) extrair os íons metálicos do grupo M de rochas contendo magnésio utilizando uma proporção rocha/solução aquosa de ácido fosfórico de 1 a 50 % em massa e tempo de reação entre 1 a 5 h, com agitação mecânica constante entre 250 e 500 rpm e temperatura entre 80 e 140 °C, preferencialmente 110 °C; b) separar a solução de íons metálicos do grupo M dos resíduos; c) separar a magnetita da sílica e de minerais não magnéticos nos resíduos; d) resfriar a solução de íons metálicos do grupo M entre 20 e 30 °C, após a lixiviação e separação sólido-líquido; e) precipitar os fosfatos mantendo-se a temperatura da solução entre 20 e 90 °C e com agitação constante entre 250 e 500 rpm; f) separar os fosfatos.[024] The phosphate production process proposed in the present invention comprises the following steps: a) extracting group M metal ions from magnesium containing rocks using a rock to aqueous phosphoric acid ratio of 1 to 50% by weight and time reaction time between 1 and 5 h, with constant mechanical stirring between 250 and 500 rpm and temperature between 80 and 140 ° C, preferably 110 ° C; b) separating the group M metal ion solution from the waste; c) separating magnetite from silica and non-magnetic minerals in the waste; d) cool the Group M metal ion solution to 20-30 ° C after leaching and solid-liquid separation; e) precipitating the phosphates while maintaining the solution temperature between 20 and 90 ° C and with constant stirring between 250 and 500 rpm; f) separate the phosphates.

[025] Os íons metálicos do grupo M a que se refere a etapa “a”, são selecionados do grupo compreendendo Ca2+, Mg2+, Ni2+, Al3+, Fe3+ e Cr3*; as rochas contendo magnésio são selecionadas do grupo de minerais compreendendo talco, antigorita, crisotila, lizardita, magnesita, forsterita, enstatita, dolomita, actinolita, tremolita, clinocloro e/ou brucita.[025] The metal ions of group M referred to in step "a" are selected from the group comprising Ca2 +, Mg2 +, Ni2 +, Al3 +, Fe3 + and Cr3 *; Magnesium-containing rocks are selected from the group of minerals comprising talc, antigorite, chrysotile, lizardite, magnesite, forsterite, enstatite, dolomite, actinolite, tremolite, clinochlorine and / or brucite.

Preferencialmente, a proporção entre rocha/solução aquosa de ácido fosfórico deve ser de 1 a 50 % em massa e a concentração da solução aquosa de ácido fosfórico ser de 0,5 a 5 mol L1.Preferably, the ratio of rock to aqueous phosphoric acid solution should be from 1 to 50 mass% and the concentration of aqueous phosphoric acid solution to be 0.5 to 5 mol L1.

[026] A separação da solução de íons metálicos do grupo M extraídos de rochas contendo magnésio dos resíduos a que se refere a etapa “b” pode ser realizada através de processos físicos de separação sólido-líquido como filtração, centrifugação, filtro prensa ou decantação; a aplicação de um campo magnético promove a separação de magnetita da sílica e de minerais não magnéticos presentes na mistura sólida resultante da lixiviação com ácido fosfórico de rochas ricas em magnésio.[026] The separation of group M metal ion solution extracted from magnesium-containing rocks from the residues referred to in step “b” can be accomplished by physical solid-liquid separation processes such as filtration, centrifugation, filter press or decantation. ; The application of a magnetic field promotes the separation of magnetite from silica and non-magnetic minerals present in the solid mixture resulting from phosphoric acid leaching of magnesium rich rocks.

[027] O resfriamento que se refere a etapa "d" pode ser realizado por trocadores de calor através de sistemas convencionais conhecidos no estado da técnica, que utilizam água gelada, gás amônia ou outros gases refrigerantes.[027] The cooling referred to in step "d" may be performed by heat exchangers using conventional systems known in the art using chilled water, ammonia gas or other refrigerants.

[028] A precipitação de fosfatos a que se refere a etapa “e” pode ser realizada seletivamente em função do pH; preferencial mente com a adição de amônia anidra ou amônia aquosa.[028] Phosphate precipitation referred to in step “e” may be performed selectively as a function of pH; preferably with the addition of anhydrous ammonia or aqueous ammonia.

[029] A precipitação de fosfato de cromo, fosfato de ferro, fosfato de alumínio e dihidrogenofosfato de amônio pode ser realizada seletivamente no pH menor que 4, preferencialmente de 1 a 4.[029] Precipitation of chromium phosphate, iron phosphate, aluminum phosphate and ammonium dihydrogen phosphate can be selectively carried out at pH less than 4, preferably from 1 to 4.

[030] A precipitação de fosfato misto de amônio e níquel pode ser realizada seletivamente na faixa de pH entre 4 e 5.[030] Precipitation of mixed ammonium and nickel phosphate can be performed selectively in the pH range between 4 and 5.

[031] A precipitação de fosfato misto de amônio e magnésio, fosfato misto de amônio e cálcio, fosfato misto de amônio e cobalto, fosfato misto de amônio e manganês e também hidrogenofosfato de magnésio pode ser realizada seletivamente na faixa de pH entre 5 e 9. A separação dos FeP04, AIP04, CrP04 e NH4H2P04 da solução é feita por processos físicos de separação sólido-líquido como filtração, centrifugação, decantação, filtro prensa, etc. O NH4H2P04 (MAP) é solubilizado com água e separado por filtração dos FeP04> AIP04 e CrP04. Após a evaporação da água da solução de NH4H2P04 é obtido o pó de NH4H2P04. Os FeP04, AIP04| CrP04 são secos na temperatura de 80°C por três horas. Na solução contendo os íons magnésio, cálcio e níquel (em pH 4) após a separação sólido-líquido citada anteriormente, adiciona-se mais amônia anidra ou aquosa e precipitam-se MgHP04, NH4MgP04, NH4NiP04 e NH4CaP04 até a elevação do pH da solução para 7. Se o pH da solução for elevado para 9 e não 7 com a adição de amônia anidra ou amônia aquosa antes de realizar a separação sólido-líquido dos precipitados, MgHP04 será convertido totalmente em NH4MgP04. Portanto, a adição de amônia anidra ou aquosa na solução de íons metálicos extraídos de rochas ricas em magnésio com ácido fosfórico promove a precipitação de todos estes íons como fosfatos. Se após a separação sólido-líquido em pH 9 realizar-se a adição de mais amônia anidra ou aquosa na solução, será precipitado em grande quantidade o hidrogenofosfato de di-amônio (NH4)2HP04 (DAP), que é separado da solução por um processo físico de separação sólido-líquido. O restante da solução, que possui uma pequena concentração de íons fosfatos e amônio é descartado ou pode ser reaproveitado para produção de mais (NH4)2HP04 através da adição de mais amônia anidra ou amônia aquosa e mais ácido fosfórico.[031] Precipitation of mixed ammonium and magnesium phosphate, mixed ammonium and calcium phosphate, mixed ammonium and cobalt phosphate, mixed ammonium and manganese phosphate as well as magnesium hydrogen phosphate can be selectively performed in the pH range between 5 and 9. The separation of FeP04, AIP04, CrP04 and NH4H2P04 from the solution is made by physical solid-liquid separation processes such as filtration, centrifugation, decanting, filter press, etc. NH4 H2O4 (MAP) is solubilized with water and filtered off from FeP04> AIP04 and CrP04. After evaporation of water from the NH 4 H 2 PO 4 solution, the NH 4 H 2 PO 4 powder is obtained. The FeP04, AIP04 | CrP04 are dried at 80 ° C for three hours. To the solution containing the magnesium, calcium and nickel ions (at pH 4) after the aforementioned solid-liquid separation, more anhydrous or aqueous ammonia is added and MgHP04, NH4MgP04, NH4NiP04 and NH4CaP04 are precipitated until the pH of the solution is raised. to 7. If the pH of the solution is raised to 9 rather than 7 by the addition of anhydrous ammonia or aqueous ammonia before solid-liquid separation of precipitates, MgHP04 will be totally converted to NH4MgP04. Therefore, the addition of anhydrous or aqueous ammonia to the solution of metal ions extracted from magnesium rich rocks with phosphoric acid precipitates all of these ions as phosphates. If, after solid-liquid separation at pH 9, additional anhydrous or aqueous ammonia is added to the solution, the ammonium hydrogen phosphate (NH4) 2HP04 (DAP), which is separated from the solution, will be precipitated in large quantities. physical process of solid-liquid separation. The remainder of the solution, which has a small concentration of phosphate and ammonium ions, is discarded or can be reused to produce more (NH4) 2HP04 by adding more anhydrous ammonia or aqueous ammonia and more phosphoric acid.

[032] A precipitação de hidrogenofosfato de di-amônio pode ser realizada seletivamente em pH maior que 9.[032] Precipitation of di-ammonium hydrogen phosphate may be selectively performed at pH greater than 9.

[033] O processo químico de produção de fosfatos pode ser mais bem compreendido através dos seguintes exemplos, não limitantes.The chemical process of phosphate production can best be understood by the following non-limiting examples.

Exemplo 1: Rochas contendo principalmente minerais do grupo serpentina [034] A extração dos íons metálicos de rochas contendo minerais do grupo serpentina (Mg3Si205(0H)4), cuja composição química por fluorescência de raios X é em % m/m: 38,7 de MgO, 1,5 de Al203, 40,4 de Si02, 0,1 de K20, 0,3 de CaO, 1,0 de Cr203, 0,1 de MnO, 9,4 de Fe203 e 0,2 de NiO ocorre através da reação química entre ácido fosfórico e os minerais do grupo serpentina, segundo equação 1.Example 1: Rocks containing mainly serpentine group minerals [034] The extraction of metal ions from rocks containing serpentine group minerals (Mg3Si205 (0H) 4), whose chemical composition by X-ray fluorescence is% m / m: 38, 7 of MgO, 1.5 of Al203, 40.4 of Si02, 0.1 of K20, 0.3 of CaO, 1.0 of Cr203, 0.1 of MnO, 9.4 of Fe203 and 0.2 of NiO occurs through the chemical reaction between phosphoric acid and serpentine group minerals, according to equation 1.

Equação 1: Mg3Si205(OH)4(s) + 6 H3P04(aq) ^ 3 Mg(H2P04)2(aq) + 2 Si02(S) + 5 H20(d ΔΗ 25°c = - 337 kJ AG 25°c = -153 kJEquation 1: Mg 3 Si205 (OH) 4 (s) + 6 H 3 PO 4 (aq) ^ 3 Mg (H 2 PO 4) 2 (aq) + 2 Si 2 O (S) + 5 H 2 O (d ΔΗ 25 ° c = - 337 kJ AG 25 ° c = -153 kJ

[035] A reação química entre uma solução de ácido fosfórico 1 mol L1 e a rocha contendo os minerais do grupo serpentina, com tamanho das partículas menor que 400 mesh, deve ser realizada na temperatura de 90 °C durante 2 h usando uma proporção sólido-líquido de 2 % m/m e agitação constante de 250 rpm. Ao final desta reação química, realiza-se uma filtração para separar o sólido contendo sílica amorfa, magnetita e outros minerais não solubilizados na reação com ácido fosfórico. A solução de ácido fosfórico filtrada após a reação com a rocha conterá aproximadamente em mg L'1: 4180 de Mg2+, 310 de Fe3+, 80 de Cr3+, 46 de Al3+, 36 de Ca2+ e 24 de Ni2+. O rendimento da lixiviação, ou seja, a eficiência de extração dos íons metálicos da rocha com ácido fosfórico é maior que 70 % para o íon Mg e maior que 50 % para os íons Fe, Al, Ca, Ni e Cr. Esta solução ácida (pH em torno de 1) deve ser resfriada até a temperatura ambiente (20 a 30 °C), quando adiciona-se amônia na solução para elevar o pH e precipitar os fosfatos.[035] The chemical reaction between a 1 mol L1 phosphoric acid solution and the rock containing the serpentine group minerals, with particle size smaller than 400 mesh, must be carried out at 90 ° C for 2 h using a solid ratio. 2% w / w and constant stirring at 250 rpm. At the end of this chemical reaction, a filtration is performed to separate the solid containing amorphous silica, magnetite and other non-solubilized minerals in the reaction with phosphoric acid. The phosphoric acid solution filtered after the rock reaction will contain approximately in mg L'1: 4180 Mg2 +, 310 Fe3 +, 80 Cr3 +, 46 Al3 +, 36 Ca2 + and 24 Ni2 +. The leaching yield, ie the extraction efficiency of rock metal ions with phosphoric acid is greater than 70% for Mg ion and greater than 50% for Fe, Al, Ca, Ni and Cr ions. This acidic solution (pH around 1) should be cooled to room temperature (20 to 30 ° C) when ammonia is added to the solution to raise the pH and precipitate the phosphates.

[036] No pH 4, são precipitados fosfato de ferro (FeP04), fosfato de cromo (CrP04), fosfato de alumínio (AIP04) e o dihidrogenofosfato de amônio (NH4H2P04). Estes sólidos são separados da solução com o pH 4 por filtração. O NH4H2P04 é separado dos demais sólidos precipitados no pH 4 através da sua solubilização em água, filtração e posterior evaporação da água usada na solubilização, para a obtenção de NH4H2P04 em pó. Na solução com o pH 4 contendo em mg L'1: 4180 de Mg2+, 3 Fe3+, 18 de Cr3+, 15 de Al3+, 36 de Ca2+ e 24 de Ni2+, e os íons NH4+, H2P04-, HP042' e P043', continua adicionando-se amônia até o pH 9 para precipitar MgHP04, MgNH4P04, CaNH4P04 e NiNH4P04. Os sólidos são separados da solução por filtração. Para se obter um material concentrado em níquel, pode-se adicionar amônia até o pH 5, quando todo o níquel já foi precipitado, e separar o sólido precipitado da solução por filtração. A formação dos fosfatos de magnésio é realizada segundo as equações 2 e 3.At pH 4, iron phosphate (FeP04), chromium phosphate (CrP04), aluminum phosphate (AIP04) and ammonium dihydrogen phosphate (NH4H2P04) are precipitated. These solids are separated from the pH 4 solution by filtration. NH4H2P04 is separated from other precipitated solids at pH 4 by its solubilization in water, filtration and subsequent evaporation of water used for solubilization to obtain powdered NH4H2P04. In the pH 4 solution containing in mg L'1: 4180 Mg2 +, 3 Fe3 +, 18 Cr3 +, 15 Al3 +, 36 Ca2 + and 24 Ni2 +, and the ions NH4 +, H2P04-, HP042 'and P043', Ammonia is continued to pH 9 to precipitate MgHP04, MgNH4PO4, CaNH4PO4 and NiNH4PO4. The solids are separated from the solution by filtration. To obtain a nickel concentrated material, ammonia may be added to pH 5 when all nickel has been precipitated and the precipitated solid separated from the solution by filtration. Magnesium phosphate formation is performed according to equations 2 and 3.

Equação 2: Mg(H2P04)2(aq) + NH3(aq) ^ MgHP04(s) + NH4+(aq) + H2P04'(aq) Equação 3: Mg(H2P04)2(aq) + 2 NH3(aq) ^ NH4MgP04(S) + NH4+(aq) + H2P04' (aq) [037] O CaNH4P04 e o NiNH4P04 são formados pelo mesmo mecanismo reacional de produção do fosfato misto de amônio e magnésio, de acordo com a equação 3. Todavia, substitui-se o íon Ni2+ ou Ca2+ no lugar do íon Mg2+.Equation 2: Mg (H 2 O 4) 2 (aq) + NH 3 (aq) 4 MgHP 4 (s) + NH 4 + (aq) + H 2 O 4 '(aq) Equation 3: Mg (H 2 O 4) 2 (aq) + 2 NH 3 (aq) NH4MgP04 (S) + NH4 + (aq) + H2P04 '(aq) [037] CaNH4P04 and NiNH4P04 are formed by the same reaction mechanism for the production of mixed ammonium and magnesium phosphate according to equation 3. However, they are substituted if the Ni2 + or Ca2 + ion in place of the Mg2 + ion.

[038] Na solução com o pH 9 contendo em mg L'1:1 de Mg2+, 3 de Fe3+, 18 de Cr3*, 15 de Al3+, de Ca2+, < 0,04 de Ni2+, e os íons NH4+, H2P04', HP042' e P043', continua adicionando-se amônia e no pH entre 9,1 a 9,4, o (NH4)2HP04 é precipitado e separado da solução por filtração. A formação dos fosfatos de amônio ocorre segundo as equações 4 e 5.In the solution at pH 9 containing in mg L1: 1 of Mg2 +, 3 of Fe3 +, 18 of Cr3 *, 15 of Al3 +, Ca2 +, <0.04 Ni2 +, and the NH4 + ions, H2P04 '. HP042 'and P043', ammonia is still added and at pH 9.1 to 9.4, (NH4) 2HP04 is precipitated and filtered off the solution. Ammonium phosphate formation occurs according to equations 4 and 5.

Equação 4: H3P04 (aq) + NH3 (aq) ^ NH4H2P04 (s) ΔΗ 25°c = ■ 70 kJ AG 25°c ~ ~ 35 kJEquation 4: H3P04 (aq) + NH3 (aq) ^ NH4H2P04 (s) ΔΗ 25 ° c = ■ 70 kJ AG 25 ° c ~ ~ 35 kJ

Equação 5: H3P04 (aq) + 2 NH3 (aq) ^ (NH4)2HP04 (S) ΔΗ 25°c ~ —101 kJ AG 25°c = ■ 45 kJEquation 5: H3 PO4 (aq) + 2 NH3 (aq) ^ (NH4) 2HP04 (S) ΔΗ 25 ° c ~ —101 kJ AG 25 ° c = ■ 45 kJ

[039] As figuras 2, 3, 4 e 5 mostram os resultados de difração de raios X, espectroscopia de infravermelho e análise térmica dos fosfatos obtidos no exemplo 1 desta invenção. Eles confirmam que no pH 3 e 4 são formados NH4H2P04, FeP04, CrP04, AIP04. O principal componente dos fosfatos precipitados nesta faixa de pH foi o NH4H2P04. Na faixa de pH entre 5 e 9 foram formados MgHP04.3H20, MgNH4P04.H20, CaNH4P04 e NiNH4P04. Os principais componentes destes fosfatos precipitados foram MgHP04.3H20 e MgNH4P04.H20. No pH 9,22 foi precipitado o (NH4)2HP04 com elevada pureza. O rendimento da precipitação, em %, dos fosfatos em relação à massa de ácido fosfórico usada foi de: massa de sílica e magnetita igual a 6,5; sólido em pH 3 igual a 3,5; sólido em pH 4 igual a 1,5; sólido em pH 5 igual a 4,3; sólido em pH 6 igual a 12,4; sólido em pH 7 igual a 0,9; sólido em pH > 9 igual a 67,5. O rendimento total da massa de fosfatos obtida em relação à massa de ácido fosfórico usada no processo foi de 96,6 %.Figures 2, 3, 4 and 5 show the results of X-ray diffraction, infrared spectroscopy and thermal analysis of phosphates obtained in example 1 of this invention. They confirm that at pH 3 and 4 NH4H2P04, FeP04, CrP04, AIP04 are formed. The major component of the precipitated phosphates in this pH range was NH4H2PO4. In the pH range between 5 and 9 MgHP04.3H20, MgNH4P04.H20, CaNH4P04 and NiNH4P04 were formed. The main components of these precipitated phosphates were MgHP04.3H20 and MgNH4P04.H20. At pH 9.22 high purity (NH4) 2HP04 was precipitated. The precipitation yield, in%, of phosphates in relation to the phosphoric acid mass used was: silica and magnetite mass equal to 6.5; solid at pH 3 equal to 3.5; solid at pH 4 equal to 1.5; solid at pH 5 equal to 4.3; solid at pH 6 equal to 12.4; solid at pH 7 equal to 0.9; solid at pH> 9 equal to 67.5. The total yield of the phosphate mass obtained in relation to the phosphoric acid mass used in the process was 96.6%.

[040] Os fosfatos obtidos nos demais exemplos desta invenção seguem o mesmo comportamento químico, diferenciando-se apenas nos rendimentos dos produtos obtidos, devido às diferentes concentrações dos cátions do grupo M nas rochas usadas para exemplificar esta invenção.The phosphates obtained in the other examples of this invention follow the same chemical behavior, differing only in the yields of the obtained products, due to the different concentrations of group M cations in the rocks used to exemplify this invention.

Exemplo 2: Rochas contendo talco como o principal mineral [041] A extração dos íons metálicos de rochas contendo o mineral talco (Mg3Si4Oio(OH)2), cuja composição química por fluorescência de raios X é em % m/m: 30,7 de MgO, 2,3 de Al203, 49,6 de Si02, 0,1 de K20, 1,2 de CaO, 0,5 de Cr203, 0,1 de MnO, 8,8 de Fe203 e 0,1 de NiO, ocorre através da reação química entre ácido fosfórico e o mineral talco, segundo a equação 6.Example 2: Talc containing rocks as the main mineral Extraction of the metal ions from rocks containing the talc mineral (Mg3 Si4 O10 (OH) 2), whose chemical composition by X-ray fluorescence is% w / w: 30.7 MgO, 2.3 Al203, 49.6 Si02, 0.1 K20, 1.2 CaO, 0.5 Cr203, 0.1 MnO, 8.8 Fe203 and 0.1 NiO , occurs through the chemical reaction between phosphoric acid and talc mineral, according to equation 6.

Equação 6: Mg3Si4O10(OH)2(s) + 6 H3P04(aq) ^ 3 Mg(H2P04)2(aq) + 4 Si02(s) + 4 H20(d ΔΗ 25°c = - 316 kJ AG 25°c = -125 kJEquation 6: Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 (s) + 6 H 3 PO 4 (aq) ^ 3 Mg (H 2 PO 4) 2 (aq) + 4 SiO 2 (s) + 4 H 2 O (d ΔΗ 25 ° c = - 316 kJ AG 25 ° c = -125 kJ

[042] A reação química entre uma solução de ácido fosfórico 1 mol L'1 e a rocha contendo o mineral talco, com tamanho das partículas menor que 400 mesh, deve ser realizada na temperatura de 90 °C durante 2 h usando uma proporção sólido-líquido de 2 % m/m e agitação constante de 250 rpm. Ao final da reação química, realizou-se uma filtração para separar o sólido contendo sílica amorfa, cromita e outros minerais não solubilizados na reação com ácido fosfórico. A solução de ácido fosfórico filtrada após a reação com a rocha conterá aproximadamente em mg L"1: 1023 de Mg2+, 371 de Fe3+, 27 de Cr3+, 101 de Al3+, 10 de Ca2+ e 5 de Ni2+. O rendimento da lixiviação, ou seja, a eficiência de extração dos íons metálicos da rocha com ácido fosfórico foi maior que 70 % para o íon Mg e maior que 50 % para os íons Fe, Al, Ca, Ni e Cr. Essa solução ácida (pH em torno de 1) deve ser resfriada até a temperatura ambiente, quando adiciona-se amônia na solução para elevar o pH e precipitar os fosfatos.[042] The chemical reaction between a 1 mol L'1 phosphoric acid solution and the rock containing the talc mineral, particle size smaller than 400 mesh, must be carried out at 90 ° C for 2 h using a solid ratio. 2% w / w and constant stirring at 250 rpm. At the end of the chemical reaction, a filtration was performed to separate the solid containing amorphous silica, chromite and other non-solubilized minerals in the reaction with phosphoric acid. The filtered phosphoric acid solution after reaction with the rock will contain approximately in mg L "1: 1023 Mg2 +, 371 Fe3 +, 27 Cr3 +, 101 Al3 +, 10 Ca2 + and 5 Ni2 +. The yield of leaching, or that is, the extraction efficiency of the metal ions from the rock with phosphoric acid was greater than 70% for Mg ion and greater than 50% for Fe, Al, Ca, Ni and Cr ions. This acid solution (pH around 1 ) should be cooled to room temperature when ammonia is added to the solution to raise the pH and precipitate the phosphates.

[043] No pH 4, são precipitados fosfato de ferro (FeP04), fosfato de cromo (CrP04), fosfato de alumínio (AIP04) e o dihidrogenofosfato de amônio (NH4H2P04). Esses sólidos são separados da solução com o pH 4 por filtração. O NH4H2P04 é separado dos demais sólidos precipitados no pH 4 através da sua solubilização em água, filtração e posterior evaporação da água usada na solubilização, para a obtenção de NH4H2P04 em pó. Na solução com o pH 4 contendo em mg L'1: 1023 de Mg2+, 5 de Fe3+, 10 de Cr3+, 5 de Al3+, 10 de Ca2+, 5 de Ni2+eos íons NH4+, H2P04', HP042' e P043', continua adicionando-se amônia até o pH 9 para precipitar MgHP04, MgNH4P04, CaNH4P04 e NiNH4P04. Os sólidos são separados da solução por filtração. Para se obter um material concentrado em níquel, pode-se adicionar amônia até o pH 5, quando todo o níquel já foi precipitado, e separar o sólido precipitado da solução por filtração. Na solução com o pH 9 contendo em mg L"1: 1 de Mg2+, 5 de Fe3+, 10 de Cr3*, 5 de Al3+, 10 de Ca2+, < 0,04 de Ni2+ e os íons NH4+, H2P04', HP042' e P043', continua adicionando-se amônia e no pH entre 9,1 a 9,4, o (NH4)2HP04 é precipitado e separado da solução por filtração.At pH 4, iron phosphate (FeP04), chromium phosphate (CrP04), aluminum phosphate (AIP04) and ammonium dihydrogen phosphate (NH4H2P04) are precipitated. These solids are separated from the pH 4 solution by filtration. NH4H2P04 is separated from other precipitated solids at pH 4 by its solubilization in water, filtration and subsequent evaporation of water used for solubilization to obtain powdered NH4H2P04. In the pH 4 solution containing in mg L'1: 1023 Mg2 +, 5 Fe3 +, 10 Cr3 +, 5 Al3 +, 10 Ca2 +, 5 Ni2 + and NH4 + ions, H2P04 ', HP042' and P043 ', Ammonia is continued to pH 9 to precipitate MgHP04, MgNH4PO4, CaNH4PO4 and NiNH4PO4. The solids are separated from the solution by filtration. To obtain a nickel concentrated material, ammonia may be added to pH 5 when all nickel has been precipitated and the precipitated solid separated from the solution by filtration. In the pH 9 solution containing in mg L "1: 1 Mg2 +, 5 Fe3 +, 10 Cr3 *, 5 Al3 +, 10 Ca2 +, <0.04 Ni2 + and the NH4 +, H2PO4 ', HP042' ions. and P043 ', ammonia is still added and at pH 9.1 to 9.4, (NH4) 2HP04 is precipitated and filtered off the solution.

Exemplo 3: Rochas contendo magnesita como o principal mineral [044] A extração dos íons metálicos de rochas contendo o mineral magnesita (MgC03), cuja composição química por fluorescência de raios X é % m/m: 38,4 de MgO, 0,6 de Al203, 11,4 de Si02, 34,8 de C02, 8,7 de CaO, 0,3 de Cr203, 1,1 de MnO, 4,1 de Fe203 e 0,1 de NiO, ocorre através da reação química entre ácido fosfórico e o mineral magnesita, segundo equação 7.Example 3: Rocks containing magnesite as the main mineral The extraction of the metal ions from rocks containing the mineral magnesite (MgCO3), whose chemical composition by X-ray fluorescence is% m / m: 38.4 MgO, 0, 6 of Al203, 11.4 of Si02, 34.8 of CO2, 8.7 of CaO, 0.3 of Cr203, 1.1 of MnO, 4.1 of Fe203 and 0.1 of NiO occurs through the reaction. chemistry between phosphoric acid and the mineral magnesite, according to equation 7.

Equação 7: MgC03(S) + 2 H3P04(aq) ^ Mg(H2P04)2(aq)+ C02(aq) + H20(i) ΔΗ 25»c = - 72 kJ AG 25°q — - 27 kJEquation 7: MgCO 3 (S) + 2 H 3 PO 4 (aq) ^ Mg (H 2 PO 4) 2 (aq) + CO 2 (aq) + H 2 O (i) ΔΗ 25 'c = - 72 kJ AG 25 ° q - - 27 kJ

[045] A reação química entre uma solução de ácido fosfórico 1 mol L'1 e a rocha contendo o mineral magnesita, com tamanho das partículas menor que 400 mesh, deve ser realizada na temperatura de 90 °C durante 2 h usando uma proporção sólido-líquido de 2 % m/m e agitação constante de 250 rpm. Ao final desta reação química, realiza-se uma filtração para separar o sólido contendo sílica amorfa, magnetita e outros minerais não solubilizados na reação com ácido fosfórico. A solução de ácido fosfórico filtrada após a reação com a rocha conterá aproximadamente em mg L'1: 3152 de Mg2+, 204 de Fe3+, 14 de Cr3+, 12 de Al3+, 462 de Ca2+ e 3 de Ni2+. O rendimento da lixiviação, ou seja, a eficiência de extração dos íons metálicos da rocha com ácido fosfórico é maior que 70 % para o íon Mg e maior que 50 % para os íons Fe, Al, Ca, Ni e Cr. Esta solução ácida (pH em torno de 1) deve ser resfriada até a temperatura ambiente, quando adiciona-se amônia na solução para elevar o pH e precipitar os fosfatos.[045] The chemical reaction between a 1 mol L'1 phosphoric acid solution and the rock containing the mineral magnesite, particle size smaller than 400 mesh, must be carried out at 90 ° C for 2 h using a solid ratio. 2% w / w and constant stirring at 250 rpm. At the end of this chemical reaction, a filtration is performed to separate the solid containing amorphous silica, magnetite and other non-solubilized minerals in the reaction with phosphoric acid. The phosphoric acid solution filtered after the rock reaction will contain approximately in mg L1: 3152 Mg2 +, 204 Fe3 +, 14 Cr3 +, 12 Al3 +, 462 Ca2 + and 3 Ni2 +. The leaching yield, ie the extraction efficiency of rock metal ions with phosphoric acid is greater than 70% for Mg ion and greater than 50% for Fe, Al, Ca, Ni and Cr ions. This acidic solution (pH around 1) should be cooled to room temperature when ammonia is added to the solution to raise the pH and precipitate the phosphates.

[046] No pH 4, são precipitados fosfato de ferro (FeP04), fosfato de cromo (CrP04), fosfato de alumínio (AIP04) e o dihidrogenofosfato de amônio (NH4H2P04). Estes sólidos são separados da solução com o pH 4 por filtração. O NH4H2P04 é separado dos demais sólidos precipitados no pH 4 através da sua solubilização em água, filtração e posterior evaporação da água usada na solubilização, para a obtenção de NH4H2P04 em pó. Na solução com o pH 4 contendo em mg L'1: 3152 de Mg2+, 5 de Fe3+, 8 de Cr3*, 4 de Al3+, 462 de Ca2+, 3 de Ni2+, e os íons NH4+, H2P04', HP042‘ e P043', continua adicionando-se amônia até o pH 9 para precipitar MgHP04> MgNH4P04, CaNH4P04 e NiNH4P04. Os sólidos são separados da solução por filtração. Para se obter um material concentrado em níquel, pode-se adicionar amônia até o pH 5, quando todo o níquel já foi precipitado, e separar o sólido precipitado da solução por filtração. Na solução com o pH 9 contendo em mg L'1: 2 de Mg2+, 5 de Fe3+, 8 de Cr3+, 4 de Al3+, 20 de Ca2+, < 0,04 de Ni2+, e os íons NH4+, H2P04', HP042' e P043', continua adicionando-se amônia e no pH entre 9,1 a 9,4, o (NH4)2HP04 é precipitado e separado da solução por filtração.At pH 4, iron phosphate (FeP04), chromium phosphate (CrP04), aluminum phosphate (AIP04) and ammonium dihydrogen phosphate (NH4H2P04) are precipitated. These solids are separated from the pH 4 solution by filtration. NH4H2P04 is separated from other precipitated solids at pH 4 by its solubilization in water, filtration and subsequent evaporation of water used for solubilization to obtain powdered NH4H2P04. In the pH 4 solution containing in mg L'1: 3152 of Mg2 +, 5 of Fe3 +, 8 of Cr3 *, 4 of Al3 +, 462 of Ca2 +, 3 of Ni2 +, and the ions NH4 +, H2PO4 ', HP042' and P043 Ammonia is continued to pH 9 to precipitate MgHP04, MgNH4 P04, CaNH4 P04 and NiNH4 P04. The solids are separated from the solution by filtration. To obtain a nickel concentrated material, ammonia may be added to pH 5 when all nickel has been precipitated and the precipitated solid separated from the solution by filtration. In the solution at pH 9 containing in mg L'1: 2 of Mg2 +, 5 of Fe3 +, 8 of Cr3 +, 4 of Al3 +, 20 of Ca2 +, <0.04 of Ni2 +, and the NH4 +, H2P04 ', HP042' ions. and P043 ', ammonia is still added and at pH 9.1 to 9.4, (NH4) 2HP04 is precipitated and filtered off the solution.

REIVINDICAÇÕES

Claims

Phosphate production process, characterized in that it comprises the following steps: a) extracting the group M metal ions from magnesium-containing rocks using a rock to aqueous phosphoric acid ratio of 1 to 50% by mass and reaction time between 1 to 5 h, with constant mechanical agitation between 250 and 500 rpm and temperature between 80 and 140 ° C, preferably 110 ° C; b) separating the group M metal ion solution from the waste; c) separating magnetite from silica and non-magnetic minerals in the waste; d) cool the group M metal ion solution to 20 to 30 ° C, after leaching and solid-liquid separation; e) precipitating the phosphates while maintaining the solution temperature between 20 and 90 ° C and constant stirring between 250 and 500 rpm; f) separate the phosphates.

Phosphate production process according to claim 1, step "a", characterized in that the metal ions from group M are selected from the group comprising Ca2 +, Mg2 +, Ni2 +, Al3 +, Fe3 +, Cr3 +.

Phosphate production process according to claim 1, step "a", characterized in that the magnesium-containing rocks are selected from the group of minerals comprising talc, antigorite, chrysotile, lizardite, magnesite, forsterite, enstatite, dolomite, actinolite, tremolite, clinochlorine and / or brucite.

Phosphate production process according to claim 1, step "a", characterized in that the concentration of the aqueous phosphoric acid solution is 0.5 to 5 mol L1.

Phosphate production process according to claim 1, steps "b" and "f", characterized in that the separation comprises physical solid-liquid separation processes such as filtration, centrifugation, filter press or decantation.

Phosphate production process according to claim 1, step "c", characterized in that the separation comprises the use of a magnetic field.

Phosphate production process according to claim 1, step "d", characterized in that the cooling is carried out by heat exchangers using conventional systems using ice water, ammonia gas or other refrigerant gases.

Phosphate production process according to claim 1, step "e", characterized in that phosphate precipitation is carried out selectively as a function of pH, preferably with the addition of anhydrous ammonia or aqueous ammonia.

Phosphate production process according to claim 8, characterized in that the precipitation of chromium phosphate, iron phosphate, aluminum phosphate and ammonium dihydrogen phosphate is selectively carried out at pH less than 4; preferably from 1 to 4.

Phosphate production process according to claim 8, characterized in that precipitation of mixed ammonium and nickel phosphate is performed selectively in the pH range between 4 and 5.

Phosphate production process according to claim 8, characterized by precipitation of ammonium and magnesium mixed phosphate, ammonium and calcium mixed phosphate, ammonium and cobalt mixed phosphate, ammonium and manganese mixed phosphate and also hydrogen phosphate. magnesium be performed selectively in the pH range between 5 and 9.

Phosphate production process according to claim 8, characterized in that the precipitation of di-ammonium hydrogen phosphate is selectively carried out at a pH greater than 9.

Phosphate production process according to Claim 9, characterized in that the separation of ammonium dihydrogen phosphate from the chromium, iron and aluminum phosphates is carried out by water solubilization, solid-liquid separation and evaporation of water from the liquid from the solid-liquid separation.