BR112019018463A2

BR112019018463A2 - sistema e método para processamento de minerais contendo a série dos lantanídeos e produção de óxidos de terras raras

Info

Publication number: BR112019018463A2
Application number: BR112019018463A
Authority: BR
Inventors: José Domingo Albornoz Wergertseder Arturo; Patricio Rock Nuñez Arturo
Original assignee: Ree Uno Spa
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2020-04-14
Also published as: CN110382109A; CN110382109B; US11459637B2; BR112019018463B1; US20200017366A1; WO2018162951A1

Abstract

a invenção refere-se a um sistema e um método para o processamento de minerais contendo a série dos lantanídeos e a produção de óxidos de terras raras, que permitem um tratamento completamente fechado e contínuo dos diferentes materiais e agentes dessorventes envolvidos no processo, assim, melhorando a eficiência na extração e evitando riscos ambientais associados. o método compreendendo os passos de: recepção e condicionamento da matéria-prima; dessorção de produto valioso através de uma pluralidade de estágios de mistura e reação nos quais a matéria-prima é contatada em contracorrente com uma corrente de solução dessorvente; separação de sólidos finos; precipitação de minerais secundários através do uso de uma primeira solução reativa; precipitação de carbonatos de terras raras através do uso de uma segunda solução reativa; e secagem e torrefação dos carbonatos de terras raras para obter óxidos de terras raras; em que o método ainda compreende um processo secundário que permite ainda o processamento do mineral residual, e um passo de desidratação e lavagem em que o mineral residual a partir do passo de dessorção é lavado e um líquido contendo lantanídeo é recuperado.

Description

SISTEMA E MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE MINERAIS CONTENDO A

SÉRIE DOS LANTANIDEOS E PRODUÇÃO DE ÓXIDOS DE TERRAS RARAS

CAMPO DE APLICAÇÃO [001] A presente invenção refere-se à indústria de extração e processamento de lantanideos. Em particular, a presente invenção refere-se a um processo completamente fechado e contínuo para a extração, purificação e produção de óxidos de elementos da série dos lantanideos, com o objetivo de melhorar a eficiência sobre a recuperação de minério e reduzir o impacto ambiental no local de interesse.

FUNDAMENTOS [002] Nos últimos anos, o interesse pelas chamadas terras raras e, mais especificamente, pelos elementos da série dos lantanideos, aumentou consideravelmente devido aos seus usos relacionados ao desenvolvimento tecnológico. Esses elementos são utilizados em aplicações tão diversas como conversores catalíticos para veículos, geradores de turbinas eólicas, dispositivos eletrônicos e até notas para detectar falsificações por radiação ultravioleta.

[003] No entanto, a extração desses elementos é relativamente complexa, porque em reservatórios de minério esses elementos geralmente são misturados com outros materiais geológicos, dificultando sua extração individualmente. Por esse motivo, é necessário o uso de vários produtos químicos que possam atuar como fonte de contaminação nas proximidades da mina, gerando materiais ácidos ou radioativos.

[004] Isso se deve principalmente à maneira como é comumente processado esse mineral, uma vez que é realizado principalmente por dois métodos: por dessorção no local e por

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2/23 lixiviação de monte. No método de dessorção no local, uma série de poços é perfurada diretamente no reservatório, através dos quais é injetado um agente dessorvente que é posteriormente capturado na base dos poços. Por outro lado, no processo de lixiviação de monte, pilhas são construídas com o material de interesse, que são irrigadas com o agente dessorvente, que penetra e depois é capturado na base da pilha.

[005] Como pode ser visto, ambos os tipos de processamento consideram o uso de produtos químicos em um ambiente aberto, potencialmente constituindo um risco ambiental nas áreas próximas à mina, o que pode afetar, por exemplo, vegetação ou cursos de água próximos.

[006] Além disso, embora os métodos convencionais para a produção de terras raras ou concentrados de lantanídeos sejam baratos, eles apresentam baixas taxas de recuperação e riscos ambientais. Em relação à dessorção no local, o maior risco é a contaminação das águas subterrâneas devido à injeção do dessorvente diretamente no solo, o que é evitado no segundo método devido à impermeabilização do solo onde as pilhas são construídas. Em relação ao processo de lixiviação de monte, deve-se fazer uma grande pilha para que a produção de minerais seja atrativa, o que implica afetar uma superfície grande, gerando uma alteração na topografia do local. Ambos os métodos têm taxas de recuperação de cerca de 75% do conteúdo de mineral no reservatório.

[007] Em vista do exposto, pode-se identificar, no estado da técnica, a necessidade de possuir uma tecnologia para extração e processamento de lantanídeos, capaz de tratar os diferentes materiais e agentes dessorventes em um ambiente

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3/23 fechado e contínuo, melhorando assim a eficiência na extração e processamento de minério e evitando os riscos ambientais associados.

[008] Um exemplo da técnica anterior que descreve um sistema para a extração de terras raras é divulgado no documento de patente número CN 102277493, que descreve o uso de um tanque de extração, de modo a realizar o processo em um ambiente fechado. O documento descreve um método que compreende: encher uma quantidade fixa de solução aquosa de terras raras que serve como líquido pesado em um tanque de extração a partir de uma entrada de líquido pesado na parte superior do tanque de extração; iniciar um eixo de agitação; permitir que um agente extrator que serve como líquido leve entre uniformemente no tanque de extração, agitar para permitir que o líquido leve e o líquido pesado misturem e transfiram massa; clarificar o líquido de fase leve no tanque de clarificação; detectar a concentração dos elementos de terras raras requeridos na solução de componentes leves descarregada a partir do tanque de clarificação e avaliar se a lixiviação ou extração está concluída. Após o término da lixiviação ou extração, parar de introduzir líquido leve, abrir uma válvula de esvaziamento abaixo do tanque de clarificação para esvaziar o tanque de clarificação; e descarregar o líquido pesado no tanque de extração a partir de uma saída de líquido pesado no fundo do tanque de extração.

[009] Pode-se observar que o documento acima descreve um sistema para extração de terras raras, onde a lixiviação não é usada em pilhas ou no local, mas o processo é realizado em um tanque de extração e um tanque de clarificação. No entanto, o sistema e o método descritos são muito básicos, carecendo

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4/23 de diferentes elementos e passos operacionais que possam permitir um processamento eficiente e continuo. Particularmente, o sistema e o método são baseados no uso de um único tanque de extração e um único tanque de clarificação, no qual o processamento de terras raras é realizado. Além disso, a invenção divulgada neste documento é um processo tipo lote, que difere de um processo de extração continuo e eficiente.

[0010] Tendo em vista os problemas acima, é necessário, no estado da técnica, fornecer um sistema completamente fechado e continuo para a extração, purificação e produção de óxidos de terras raras, a fim de melhorar a eficiência na recuperação de minério e minimizar o impacto ambiental no local de interesse.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0011] Para resolver os problemas mencionados, um sistema e metodologia para processar e recuperar lantanideos de um tipo especifico de minério - argila - é apresentado, o que permite um tratamento completamente fechado e continuo dos diferentes materiais e agentes dessorventes que intervém no processo, melhorando assim a eficiência da extração e os riscos ambientais.

[0012] Particularmente, o método da presente invenção compreende os seguintes passos:

a) recepção e condicionamento da matéria-prima;

b) dessorção de produto valioso através de uma série de estágios de mistura e reação, em que a matéria-prima é contatada em contracorrente com uma corrente de um agente dessorvente;

c) separação de sólidos finos;

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d) precipitação de minerais secundários através do uso de uma primeira solução reativa;

e) precipitação de carbonates de terras raras através do uso de uma segunda solução reativa; e

f) secagem e torrefação de carbonatos de terras raras para obter óxidos de terras raras;

[0013] Além disso, o método inclui um processo secundário que permite processamento adicional do mineral residual a partir dos passos anteriores, e também inclui um passo de desidratação e lavagem, em que o minério esgotado é lavado e um líquido com conteúdo de terras raras é recuperado.

[0014] Assim, com o método descrito acima, foi possível reduzir o tamanho do equipamento e lavar as argilas com água doce, reduzindo assim as perdas de sulfato e solo dessorvido, e ainda permitindo a recirculação da solução dessorvente em vários estágios do processo. Em modalidades preferidas da invenção, a corrente recirculada na seção de mistura corresponde a uma fração no intervalo de 75-90% da corrente de fluxo de saída do estágio de separação de sólidos grosseiros, na saída da seção de mistura.

[0015] Para evitar o impacto ambiental, o mineral empobrecido é lavado em contracorrente, a partir da qual os sólidos finalmente retornam à pedreira e uma corrente de líquido é obtida contendo terras raras e amônio, mais diluída do que no processo principal, que é enviada para o processo secundário operando em paralelo e incluindo estágios de separação de sólidos finos, precipitação de minerais secundários, e precipitação e filtração de carbonatos de terras raras. A corrente de minerais secundários e os carbonatos filtrados desse processo secundário são enviados

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6/23 para o processo principal para sua filtração e calcinação, respectivamente. 0 líquido resultante do processo secundário é transportado para uma planta de osmose reversa, onde é obtida uma corrente de amônio concentrada, que retorna à corrente principal, e uma corrente com elementos diluídos (ou água pura), usada para lavar o minério esgotado.

[0016] A presente invenção inclui ainda um sistema para realizar os passos do método descrito acima, compreendendo: meios para receber e condicionar a matériaprima; meios para a dessorção de um produto valioso compreendendo uma pluralidade de meios de mistura e reação em que a matéria-prima é contatada em contracorrente com uma corrente de um agente dessorvente; meios para a separação de sólidos finos; meios para a precipitação de minerais secundários com a utilização de sulfureto de sódio ou bicarbonate de amônio; meios para a precipitação de carbonates de terras raras com o uso de bicarbonate de amônio; e meios de calcinação para obter óxidos de terras raras. Além disso, o sistema também compreende um sistema secundário que permite o processamento adicional do mineral residual a partir do sistema principal, e meios de desidratação e lavagem nos quais um líquido com conteúdo de terras raras é recuperado a partir do mineral residual a partir dos meios de dessorção.

[0017] Os meios para receber e condicionar a matériaprima incluem meios para transportar o material, que fornece a matéria-prima para alimentar as tremonhas incluindo meios de filtragem, tais como grades de metal, para impedir a entrada de elementos indesejados, como pedras, galhos ou outros objetos. As tremonhas de alimentação, por sua vez, fornecem o material para as câmaras de mistura.

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7/23 [0018] Os meios de dessorção compreendem uma pluralidade de reatores, em que o material é dessorvido em diferentes estágios, que podem ser conectados em série e/ou em paralelo, e em contracorrente com uma solução de sulfato de amônio, assim entrando em contato, em vários estágios, com os sólidos grosseiros a partir do passo de recepção e condicionamento da matéria-prima com a solução dessorvente. Os sólidos grosseiros recuperados são transportados para as mesas de desidratação, enquanto a corrente de liquido clarificado flui para uma câmara de recirculação.

[0019] O meio de separação de sólidos finos compreende decantadores de partículas finas, que são alimentados pelos líquidos clarificados a partir da câmara de recirculação, e onde as pequenas partículas são separadas com a ajuda de floculantes. A clarificação obtida nesses equipamentos é enviada para uma câmara de carregamento e a fim de realizar, então, a precipitação de minerais secundários.

[0020] Os meios de precipitação de minerais secundários compreendem uma câmara que recebe a corrente clarificada proveniente dos decantadores de sólidos finos, onde é contatada com uma solução de bicarbonate de amônio a fim de precipitar os minerais secundários presentes na solução líquida. Deste modo, os metais indesejados, como alumínio, ferro, chumbo, etc, são precipitados na forma de hidróxidos. Esse sistema compreende ainda decantadores de minerais secundários, que recebem a corrente de líquido a partir da câmara mencionada, e em que é obtido um sólido úmido com precipitados de mineral secundário e um líquido clarificado que continua o processo.

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8/23 [0021] O meios de precipitação de carbonatos de terras raras compreende uma câmara que recebe a corrente clarificada a partir do meio de precipitação de mineral secundário e em que é contatado com uma solução de bicarbonato de amônio para precipitar carbonatos de terras raras. A partir desta câmara, a corrente de líquido flui para os decantadores de carbonato de terras raras, que permitem a precipitação de carbonatos de terras raras.

[0022] Os meios de calcinação incluem fornos de secagem que recebem os carbonatos de terras raras úmidos, onde são preferencialmente aquecidos a uma temperatura de 105 ° C. Posteriormente, os carbonatos resfriados são então transportados para fornos de calcinação que convertem os carbonatos em óxidos de terras raras. De preferência, o processo de calcinação é realizado durante cerca de 6 horas a uma temperatura de cerca de 950 ° C.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0023] A Figura 1 mostra um fluxograma de cada um dos passos do método para o processamento de óxidos de terras raras de acordo com a presente invenção.

[0024] A Figura 2 mostra um esquema dos diferentes meios utilizados nos passos de mistura e reação da matériaprima no método da Figura 1.

[0025] A Figura 3 mostra um esquema dos diferentes meios utilizados nos passos de separação de sólidos finos, precipitação de minerais secundários, e precipitação de carbonatos de terras raras, para o método da Figura 1.

[0026] A Figura 4 mostra um esquema dos diferentes meios utilizados nos passos de desidratação e lavagem para o método da Figura 1.

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9/23 [0027] A Figura 5 mostra um esquema dos diferentes meios utilizados no passo de secagem e calcinação dos carbonates para a preparação de óxidos de terras raras, para o método da Figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADES PREFERIDA [0028] Como mostrado nas Figuras 1 a 5, a presente invenção refere-se a um sistema e método para processar minerais da série dos lantanídeos e a produção de óxidos de terras raras, o que permite um tratamento completamente fechado e contínuo dos diferentes materiais e agentes dessorventes envolvendo o processo, melhorando assim a eficiência da extração e evitando riscos ambientais.

[0029] O método da presente invenção compreende os passos de:

a) recepção e condicionamento da matéria-prima (110);

b) dessorção de produto valioso (120) através de uma pluralidade de estágios de mistura e reação nos quais a matéria-prima é contatada em contracorrente com uma corrente de solução dessorvente;

c) separação de sólidos finos (130);

d) precipitação de minerais secundários (140) através do uso de uma primeira solução reativa;

e) precipitação de carbonatos de terras raras (150) através do uso de uma segunda solução reativa; e

f) secagem e calcinação dos carbonatos para obtenção de óxidos de terras raras;

em que o método compreende ainda um processo secundário (300) que permite ainda processar o mineral residual a partir dos passos anteriores, e também inclui um passo de desidratação (230) e lavagem (220), em que o minério esgotado

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10/23 é lavado e um líquido contendo lantanídeos é recuperado.

[0030] De preferência, a corrente de solução dessorvente utilizada no passo de dessorção do produto valioso (120) corresponde a uma solução de sulfato de amônio. Além disso, a primeira solução reativa usada no passo de precipitação de mineral secundário (140) corresponde preferencialmente ao bicarbonate de amônio, enquanto a segunda solução reativa no passo de precipitação de carbonato de terras raras (150) também corresponde ao bicarbonato de amônio.

[0031] O passo de recepção e condicionamento da matéria-prima (110) compreende receber o material a partir da zona de extração em uma ou mais câmaras ou tremonhas de alimentação (1111) operando em paralelo, e compreende ainda o condicionamento do material através do uso de meios de filtração em cada uma das referidas tremonhas de alimentação. O meio de filtração corresponde preferencialmente a grades metálicas ou outros meios de filtração, preferencialmente uma malha de 100 mm, para impedir a entrada de pedras, galhos ou outros objetos indesejados. O material é descarregado através do fundo das tremonhas para meio que transporta o material para uma pluralidade de reatores (121) que podem ter outros meios de filtração em sua extremidade superior, como grades de 25 mm, para impedir a entrada de materiais indesejados. A entrada de material na referida pluralidade de reatores inicia o passo de dessorção de produto valioso (120).

[0032] No passo de dessorção de produto valioso (120), os reatores recebem o minério a partir das câmaras de alimentação (111), iniciando passos sucessivos de dessorção dispostos em série, onde o material é contatado em

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11/23 contracorrente com uma solução de sulfato de amônio. De preferência, o passo de dessorção do produto valioso é realizado em dois estágios sucessivos, através de uma pluralidade de reatores primários conectados em série com uma pluralidade de reatores secundários.

[0033] Como mostrado na Figura 2, o passo de dessorção é iniciado com o fluxo de entrada de material nos reatores primários (121), onde é misturado com uma solução dessorvente proveniente de um separador de grão primário (124) para realizar um passo de dessorção primária. Posteriormente, o material é descarregado a partir dos reatores primários (121) para um separador de grão primário (122), onde o liquido clarificado e o material sólido são separados, após a dessorção primária. O material é então descarregado a partir do separador de grão primário (122) para os reatores secundários (123), onde um passo de dessorção secundária é realizada, contatando referido material com uma solução dessorvente fresca.

[0034] De preferência, durante o passo de dessorção de um produto valioso, a proporção de massa entre o sólido inserido no sistema e a solução dessorvente é de 1: 3.

[0035] Como mostrado na Figura 1, a solução de sulfato de amônio necessária para a dessorção vem a partir de um tanque de recuperação de dessorvente (440).

[0036] Os reatores primário e secundário são projetados com uma capacidade útil que garante um tempo de permanência para dispersar o material sólido e iniciar a dessorção. Em modalidades preferidas da invenção, o tempo de permanência neste estágio é de 30 minutos. Além disso, para garantir as condições de pH no passo de dessorção, pode ser

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12/23 opcionalmente adicionado ácido sulfúrico ou hidróxido de amônio, conforme apropriado.

[0037] Os sólidos grosseiros correspondentes ao material residual na saida do separador de grão primário (124) são transportados por qualquer meio transportador, como uma correia transportadora, para as mesas de desidratação (221) no passo de desidratação (230) e lavagem (220). As correntes de liquido clarificadas deixam os reatores em sua extremidade superior e fluem para uma câmara de recirculação (155).

[0038] No passo de separação de sólidos finos (130), o liquido clarificado proveniente do passo de dessorção de um produto valioso (120) é distribuído a partir da câmara de recirculação (155) para dois ou mais decantadores de partículas finas (131), onde as pequenas partículas são separados com o auxílio de floculante. É possível usar um ou mais decantadores em paralelo, para permitir uma maior capacidade (como representado na Figura 3) . Em modalidades preferidas da invenção, o tempo mínimo de permanência neste estágio é de cerca de 60 minutos.

[0039] Por outro lado, como pode ser visto no esquema da Figura 3, o líquido clarificado obtido nos decantadores (131) é enviado para uma câmara de carregamento (141), a fim de iniciar o passo de precipitação de minerais secundários (140) .

[0040] Como mostrado nas Figuras 3 e 4, o material acumulado na parte inferior de cada decantador de partículas finas é enviado para um espessante dinâmico (210), a partir do qual é obtida uma corrente de material com menor umidade, que é enviada para uma primeira mesa de desidratação (221) no passo de desidratação (230) e lavagem (220). Nesta mesa de

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13/23 desidratação, a umidade é ainda mais reduzida e a corrente de sólidos finos resultante é direcionada para uma segunda mesa de desidratação (222) conectada em série com a primeira. Como mostrado nas Figuras 2 e 4, o líquido resultante da operação

das mesas	de desidratação é	reincorporado	no passo	de
dessorção (120).
[0041]	No	passo de	precipitação	de minerais
secundários	(140),	o líquido	clarificado	a partir	dos

decantadores de sólidos finos (131) é alimentado na câmara de carregamento (141), onde é contatado com uma solução reativa que corresponde preferencialmente ao bicarbonate de amônio, a fim de precipitar os minerais secundários presentes na solução líquida. Devido ao uso desta solução reativa, metais indesejados, como alumínio, ferro, chumbo ou similares, são precipitados na forma de hidróxidos. Como em outros estágios, o ajuste do pH é alcançado com a adição de ácido sulfúrico ou hidróxido de amônio, conforme apropriado, e o intervalo de pH é de cerca de 5,0. Opcionalmente, para obter uma mistura melhor, esta câmara pode incluir um agitador.

[0042] A partir desta câmara, duas correntes de líquido são enviadas para os decantadores de minerais secundários (142) . De preferência, nestes decantadores de minerais secundários, o tempo de permanência é de cerca de 60 minutos para a precipitação de partículas. Além disso, tanto os decantadores de minerais secundários e os decantadores de sólidos finos correspondem preferencialmente aos decantadores lamelares.

[0043] Na zona de agitação rápida de cada decantador de minerais secundários (142), o floculante é adicionado pelas correspondentes bombas de medição.

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14/23 [0044] O fundo com concentrado de minerais secundários obtido a partir da zona de sedimentação de cada decantador (142) é enviado para um espessante dinâmico (143) onde a precipitação é finalizada. A esse espessante dinâmico também pode vir os fundos dos decantadores de minerais secundários do processo secundário (322). O liquido resultante a partir do espessante dinâmico (143) é enviado ao tanque de reprocessamento (400), enquanto o material sólido acumulado no espessante é bombeado para um filtro (144), a partir do qual é obtida uma corrente de liquido que pode ser enviada para o tanque de reprocessamento, e um sólido úmido com precipitados de minerais secundários (145).

[0045] O produto clarificado dos decantadores de minerais secundários (142) é direcionado para um tanque de carregamento correspondente (146), a partir do qual é alimentado aos filtros de polimento (147), para remover os sólidos que podem ter sido entranhados através dos decantadores e para garantir um liquido livre de partículas. Desta maneira, finalmente é obtida uma corrente de líquido que é enviada para uma câmara de carregamento (151) de modo a continuar o processo, e também é obtido um sólido úmido com precipitados de minerais secundários (145).

[0046] Como mostrado na Figura 1, o precipitado de minerais secundários é incorporado no mineral empobrecido (510) .

[0047] Neste estágio do processo, opcionalmente, uma linha de água industrial pode ser fornecida, considerada em cada filtro para lavar os sólidos antes da descarga.

[0048] No passo de precipitação de carbonatos de terras raras (150), o líquido clarificado a partir dos filtros

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15/23 de minerais secundários (147) é recebido em uma câmara (151) onde é contatado com uma solução de bicarbonato de amônio para precipitar carbonatos de terras raras. 0 ajuste do pH é obtido com a adição de ácido sulfúrico ou hidróxido de amônio, conforme apropriado, e o ajuste do pH está no intervalo de

6,5 a 7,5. Opcionalmente, para obter uma melhor mistura a câmara pode incluir um agitador.

[0049] A partir desta corrente de câmara, o líquido flui para os decantadores de carbonatos de terras raras (152), que preferencialmente têm um tempo de permanência de cerca de 1 hora para a precipitação de carbonatos de terras raras.

[0050] Conforme mostrado na Figura 3, a zona de sedimentação no fundo de cada decantador (152) contém concentrados de carbonatos de terras raras, que são enviados para um filtro (153), a partir do qual é obtido um concentrado de carbonatos de terras raras (156) e uma corrente de líquido, que é enviada para o tanque de reprocessamento (400) . Por outro lado, o líquido clarificado a partir dos decantadores (152) é enviado para um filtro de sólidos finos (154) para remover os sólidos que podem ter sido arrastados através dos decantadores e para garantir um líquido livre de partículas. Dessa maneira, um concentrado de carbonatos de terras raras (156) é recuperado no filtro de sólidos finos (154), enquanto o líquido resultante é enviado ao tanque de reprocessamento (400) . Ambos os filtros (153, 154) podem opcionalmente ser compartilhados com as correntes do processo secundário (300), como será descrito mais adiante.

[0051] No passo de secagem e calcinação 160, como mostrado na Figura 5, os carbonatos úmidos a partir dos filtros do passo anterior (150) , juntamente com os do processo

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16/23 secundário (300), são direcionados para os fornos de secagem (161), de preferência fornos elétricos, onde os carbonatos são aquecidos a uma temperatura de cerca de 105 ° C. Posteriormente, esses carbonatos são resfriados e transferidos, preferencialmente em cadinhos de tijolos refratários, para fornos de calcinação (162) para converter os carbonatos em óxidos de terras raras. De preferência, o processo de calcinação é realizado durante cerca de 6 horas a uma temperatura de 950 ⁰ C.

[0052] Para concluir o processamento dos lantanideos, opcionalmente, pode estar disponível um sistema de embalagem, que pode consistir em meios de transporte para fornecer os óxidos de terras raras em tambores ou em qualquer meio de armazenamento apropriado.

[0053] No passo de lavagem (220) e desidratação (230), o minério esgotado do passo de dessorção (120) é disposto em um número variável de mesas de desidratação conectadas em série (221, 222, 223, 224, 226) , que são contatadas com uma corrente de água de lavagem (231) em contracorrente, a fim de executar um processo de lavagem (230), como mostrado nas Figuras 1 e 4. Na primeira tabela de desidratação (221), é possível reduzir a umidade para 30%.

[0054] De preferência, o líquido obtido na primeira mesa de desidratação 221 é acumulado em uma câmara, a partir da qual é bombeado para o tanque de recirculação (155).

[0055] Conforme mostrado na Figura 4, o material descarregado a partir da primeira mesa é enviado para a próxima mesa (222), onde é lavado em contracorrente com o líquido da terceira mesa (223) e continua seu processo de lavagem nas mesas a seguir para finalmente será acumulado na

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17/23 pilha de minerais (510) que será enviada de volta à mina (520) . Por outro lado, devido ao arranjo de contracorrente, o líquido de cada mesa é acumulado nas respectivas câmaras, a partir das quais é bombeado para o próximo estágio de lavagem.

[0056] O líquido resultante a partir das mesas de desidratação contém lantanídeos e amônio, razão pela qual é acumulado em uma câmara e enviado ao processo secundário (300) para a recuperação dos lantanídeos (Figuras 1 e 3).

[0057] Como mostra a Figura 3, o processo secundário (300) é semelhante ao processo principal, já descrito. A partir da câmara final do passo de lavagem (220), o material é enviado para um estágio de separação de sólidos finos do processo secundário (310) compreendendo decantadores de sólidos finos (311), iguais aos do processo principal. Após a admissão do material para esses equipamentos, é adicionado agente floculante, utilizando bombas de medição. A lama acumulada nesses decantadores é enviada ao espessante dinâmico (210).

[0058] O líquido clarificado é enviado para uma câmara de carregamento onde o pH é ajustado e o bicarbonato de amônio é adicionado, iniciando um passo de precipitação de minerais secundários do processo secundário (320), como mostra a Figura 1. Opcionalmente, para uma melhor mistura, a câmara pode incluir um agitador.

[0059] A partir desta câmara de carregamento, duas correntes de líquido são enviadas para os decantadores de minerais secundários (322) do processo secundário, iguais aos do processo principal, onde um agente floculante é adicionado.

[0060] A zona de sedimentação desses decantadores

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18/23 (322) com concentrado de minerais secundários é enviada ao espessante dinâmico (143). 0 líquido clarificado a partir dos decantadores é enviado para um tanque de carregamento (323), a partir do qual é direcionado para um filtro (324), obtendo assim uma corrente de líquido clarificada e um sólido úmido tendo precipitações de minerais secundários (145).

[0061] Posteriormente, um passo de precipitação de carbonatos de terras raras é realizado no processo secundário (330), onde o líquido clarificado a partir do filtro é recebido em uma câmara (331), o pH é ajustado e o bicarbonato de amônio é adicionado. Para uma melhor mistura, a câmara pode incluir um agitador. De preferência, a partir desta câmara, três correntes de líquido fluem para os decantadores de carbonatos de terras raras (332), iguais aos do processo principal, onde floculante é adicionado.

[0062] A zona de sedimentação no fundo desses decantadores de carbonato contém um concentrado de carbonatos de terras raras, que é direcionado para um filtro (333), a partir do qual é obtido um sólido úmido com carbonatos de terras raras. A corrente de líquido, por sua vez, é direcionada para uma planta de condicionamento de água (410), a partir da qual é recuperada uma corrente de concentrado de amônia, que retorna à corrente principal, e uma corrente de elementos diluídos (ou água pura), que é usada nos passos de lavagem (220) de argilas. Os carbonatos são direcionados para o passo de secagem e calcinação (160) do processamento primário.

[0063] Além disso, a presente invenção também contempla um sistema para o processamento de óxidos de terras raras, que executa o método descrito acima e compreendendo os

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19/23 seguintes elementos:

meios para a recepção e condicionamento da matériaprima;

meios para a dessorção de um produto valioso compreendendo uma pluralidade de equipamentos de mistura e reação em que a matéria-prima é contatada em contracorrente com uma corrente de solução dessorvente;

meios para a separação de sólidos finos;

meios para a precipitação de minerais secundários através da utilização de uma primeira solução reativa;

meios para a precipitação de carbonatos de terras raras através da utilização de uma segunda solução reativa; e meios para secagem e calcinação de carbonatos de terras raras para obter óxidos de terras raras;

em que o sistema compreende ainda um sistema secundário que permite processamento adicional do mineral residual a partir do sistema principal, e meios de desidratação e lavagem em que o mineral residual é lavado e um líquido com conteúdo de terras raras é recuperado proveniente dos meios para a dessorção de produto valioso.

[0064] Os meios para a recepção e o condicionamento da matéria-prima incluem meios de transporte de materiais (112) que fornecem a matéria-prima para as tremonhas de alimentação (111) já descritas acima, operando em paralelo e incluindo meios de filtro, como grades metálicas, para evitar a entrada de pedras, galhos ou outros objetos indesejados.

[0065] Os meios de dessorção compreendem os reatores primário e secundário (121, 123), em que o material é dessorvido em vários estágios conectados em série e em contracorrente com uma corrente de solução de sulfato de

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20/23 amônio. Os reatores primário e secundário (121, 123) estão conectados aos separadores de grãos primários e secundários (122, 124), respectivamente, nos quais a dessorção é concluída e a sedimentação dos sólidos grosseiros ocorre. Os sólidos grosseiros recuperados são transportados para uma mesa de desidratação (221), enquanto as correntes de líquido clarificadas fluem para o tanque de recirculação (155).

[0066] Os meios de separação de sólidos finos compreendem decantadores de partículas finas (131), conectados à câmara de recirculação (155) para receber os líquidos clarificados. Nestes decantadores, as pequenas partículas são separadas com o auxílio de floculante e são posteriormente conectadas a uma câmara de carregamento (141), para onde o clarificado obtido é enviado.

[0067] Os meios para a precipitação de minerais secundários compreendem a câmara de carregamento (141), em que o líquido clarificado a partir dos decantadores de sólidos finos é contatado com uma solução reativa, como sulfeto de sódio ou bicarbonate de amônio, a fim de precipitar os minerais secundários. Estes meios de precipitação incluem ainda decantadores de minerais secundários (142) que recebem fluxos de líquido a partir da câmara de carregamento (141), e em que é obtido um sólido úmido com precipitados de minerais secundários e um líquido clarificado que continua o processo.

[0068] Os meios para a precipitação de carbonatos de terras raras compreendem uma câmara (151) recebendo o líquido clarificado a partir dos filtros de minerais secundários e onde é contatado com uma solução de bicarbonate de amônio a fim de precipitar carbonatos de terras raras. A partir desta câmara corrente de líquido flui para os decantadores de

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21/23 carbonates de terras raras (152), que permitem a precipitação de carbonatos de terras raras.

[0069] Os meios de secagem e calcinação compreendem fornos de secagem (161) que recebem carbonatos de terras raras úmidos, conectando então com fornos de calcinação (162), que convertem os carbonatos em óxidos de terras raras.

[0070] Os meios de lavagem e desidratação (220, 230) compreendem um número variável de mesas de desidratação, que na configuração mostrada na Figura 4 corresponde a seis (221, 222, 223, 224, 225, 226) , todas conectadas em série e em contato com um fluxo de água de retrolavagem.

[0071] O líquido obtido na primeira mesa de desidratação (221), que passou pelas mesas anteriores, é acumulado em uma câmara e de lá é bombeado para o tanque de recirculação (155). Como mostrado na Figura 4, o mineral descarregado da próxima mesa de desidratação (222) é lavado em contracorrente com a corrente de líquido a partir da terceira mesa (223) e continua seu processo de lavagem através das mesas a seguir para finalmente se acumular na pilha de minério esgotado a ser enviada para uma área de descarte.

[0072] O sistema secundário (300) é semelhante ao sistema principal. Como mostrado nas Figuras 1 e 3, este sistema compreende meios para a separação de sólidos finos do sistema secundário (310) compreendendo decantadores de sólidos finos (311), iguais aos do sistema principal. O clarificado limpo é enviado para uma câmara de carregamento, a partir da qual são enviadas correntes de líquido para os decantadores de minerais secundários do sistema secundário (322), iguais aos do sistema principal.

[0073] Os meios para a precipitação de carbonatos de

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22/23 terras raras do sistema secundário compreendem uma câmara recebendo o clarificado limpo, a partir do qual correntes de liquido fluem para os decantadores de carbonates de terras raras do sistema secundário (332), iguais aos do sistema principal.

[0074] A zona de sedimentação no fundo dos referidos decantadores de carbonato, que contém um concentrado de carbonato de terras raras, é conectada a um filtro, a partir do qual é obtido um sólido úmido com carbonatos de terras raras. Por outro lado, a corrente de liquido é enviada para a estação de condicionamento de água (410), que será detalhada abaixo.

[0075] Nas modalidades preferidas da invenção, o sistema inclui uma planta de condicionamento de água (410), em que a solução liquida obtida após a precipitação de carbonatos de terras raras no processo secundário é tratada. De preferência, esta planta corresponde a uma planta de osmose reversa, cujo objetivo é obter uma corrente de água para a lavagem de minerais empobrecidos na última mesa de desidratação e também obter uma corrente de concentrado de amônia para uso como solução dessorvente, que é enviada para o tanque de recuperação ou reprocessamento de dessorvente (400) para posterior recirculação.

[0076] A descrição anterior refere-se à modalidade das figuras, que corresponde a uma das modalidades preferidas da invenção, no entanto, é importante considerar que aspectos diferentes podem variar. Por exemplo, o número de reatores utilizados, como os mostrados na Figura 2, não deve ser limitado exclusivamente a grupos de 3 reatores conectados em série, e a presença de um processamento paralelo de reatores

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23/23 e separadores de grãos (mostrado na parte inferior da Figura 2). Da mesma forma, o número de decantadores nos estágios de separação de sólidos finos, precipitação de mineral secundário e precipitação de carbonatos de terras raras é igualmente variável, tudo dependendo do volume de matériaprima a ser processado.

[0077] Finalmente, deve ser notado que as dimensões, a escolha de materiais e aspectos específicos das modalidades preferidas descritas acima podem ser variados ou modificados, dependendo dos requisitos de projeto. Por conseguinte, a descrição das configurações específicas descritas acima não se destina a ser limitativa, e as possíveis variações e/ou modificações nas mesmas estão dentro do espírito e escopo da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para o processamento de mineral contendo a série dos lantanideos e a produção de óxidos de terras raras, CARACTERIZADO pelo fato de que compreendendo os passos de:

a) recepção e condicionamento da matéria-prima;

b) dessorção de produto valioso através de uma pluralidade de estágios de mistura e reação nos quais a matéria-prima é contatada em contracorrente com uma corrente de solução dessorvente;

c) separação de sólidos finos;

d) precipitação de minerais secundários através do uso de uma primeira solução reativa;

e) precipitação de carbonatos de terras raras através do uso de uma segunda solução reativa; e

f) secagem e calcinação dos carbonatos para obter óxidos de terras raras;

em que o método ainda compreende um processo secundário que permite ainda o processamento do mineral residual, e um passo de desidratação e lavagem em que o mineral residual a partir do passo de dessorção é lavado e um líquido contendo lantanídeo é recuperado.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a corrente de solução dessorvente usada no passo de dessorção do produto valioso corresponde a uma solução de sulfato de amônio, e a primeira e segunda soluções reativas utilizadas nos passos de precipitação de minerais secundários e precipitação de carbonatos de terras raras correspondem ao bicarbonate de amônio.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os estágios de mistura e reação no passo de

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2/9 dessorção compreendem sucessivos passos de dessorção dispostos em série, em que o material é contatado em contracorrente com uma solução de sulfato de amônio.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o passo de dessorção é realizado em dois estágios sucessivos, por meio de um ou mais reatores primários conectados em série com um ou mais reatores secundários.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que, em um ou mais reatores primários, o material é misturado com uma solução dessorvente a partir de separadores de grãos primários para realizar uma dessorção primária e, em seguida, o material é descarregado para separadores de grãos primários, em que um liquido clarificado é separado a partir do material sólido.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que os reatores secundários recebem o material a partir dos separadores de grãos primários para executar uma dessorção secundária, contatando o material com uma solução dessorvente fresca.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, CARACTERI ZADO pelo fato de que, no passo de dessorção de um produto valioso, a proporção entre a solução sólida e a solução dessorvente é de 1:3.
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o tempo mínimo de permanência no passo de dessorção é preferencialmente 30 minutos.
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o passo de separação

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3/9 de sólidos finos compreende um ou mais decantadores de sólidos finos, em que partículas de cerca de 100 micrômetros e abaixo são separadas.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o tempo mínimo de permanência no estágio de separação de sólidos finos é de cerca de 60 minutos.
11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, CARACTERI ZADO pelo fato de que o passo de desidratação e lavagem compreende uma ou mais mesas de desidratação serialmente conectadas, em que o material é contatado com uma corrente de água de lavagem em contracorrente para realizar um processo de lavagem.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma pluralidade de mesas de desidratação, em que o material sólido descarregado a partir da primeira mesa é enviado para uma segunda mesa, onde ele é lavado em contracorrente com o líquido proveniente de uma terceira mesa, e continua seu processo de lavagem ao longo das seguintes mesas para finalmente ser acumulado em uma pilha de minério de que vai ser enviada de volta para a mina.
13. Método, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o líquido resultante a partir das mesas de desidratação contém lantanídeos, e é enviado para o processo secundário para a recuperação de lantanídeos.
14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 13, CARACTERI ZADO pelo fato de que o líquido clarificado a partir dos decantadores de sólidos finos é recebido e processado no passo de precipitação de minerais

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4/9 secundários, onde o líquido clarificado é contatado com a solução reativa.
15. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o processamento do líquido clarificado é realizado em decantadores de minerais secundários, que preferencialmente têm um tempo de permanência de cerca de 60 minutos para precipitação de partículas.
16. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que nos passos de precipitação de minerais secundários e precipitação de carbonatos de terras raras, o pH é ajustado com a adição de ácido sulfúrico ou hidróxido de amônio.
17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 16, CARACTERIZADO pelo fato de que os decantadores de minerais secundários e decantadores de sólidos finos correspondem a decantadores lamelares.
18. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 17, CARACTERI ZADO pelo fato de que no passo de precipitação de carbonatos de terras raras o líquido clarificado é contatado com uma solução de bicarbonate de amônio a fim de precipitar carbonatos de terras raras.
19. Método, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que o passo de precipitação de carbonatos de terras raras compreende o uso de decantadores de carbonatos de terras raras, que preferencialmente têm um tempo de permanência de 1 hora.
20. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 19, CARACTERIZADO pelo fato de que no passo de secagem e calcinação os carbonatos a partir do passo de precipitação

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5/9 de carbonatos de terras raras são recebidos, em conjunto com os carbonatos provenientes do processo secundário, e em que estes carbonatos são processados nos fornos de secagem.
21 Método, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZ ADO pelo fato de que nos fornos de secagem o material é aquecido a uma temperatura de cerca de 105 ° C.
22. Método, de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de que o material é subsequentemente transferido para fornos de calcinação para converter os carbonatos em óxidos de terras raras.
23. Método, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que o processo de calcinação é realizado por cerca de 6 horas a uma temperatura de 950 ° C.
24. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 23, CARACTERI ZADO pelo fato de que o processo secundário compreende: um passo de separação de sólidos finos incluindo decantadores de sólidos finos, análogos aos decantadores de sólidos finos do processo principal; um passo de precipitação de minerais secundários em que o pH é ajustado e bicarbonate de amônio é adicionado, este passo de precipitação incluindo decantadores de minerais secundários análogos aos do processo principal; e um passo de precipitação de carbonatos de terras raras em que o pH é ajustado e bicarbonate de amônio é adicionado, e incluindo decantadores de carbonatos de terras raras análogos aos do processo principal.
25. Método, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO pelo fato de que nos decantadores de carbonatos de terras raras um concentrado de carbonatos de terras raras e uma corrente de líquido são obtidos, os carbonatos de

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6/9 terras raras sendo enviados para o passo de secagem e calcinação e a corrente de líquido sendo enviada para uma planta de condicionamento de água.
26. Método, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADO pelo fato de que a planta de condicionamento de água corresponde a uma planta de osmose reversa, em que é obtida uma corrente de amônia concentrada e uma corrente de elementos diluídos, a corrente de amônia concentrada sendo enviada para o passo de dessorção de um produto valioso, e a corrente de elementos diluídos sendo usada nos passos de lavagem e desidratação.
27. Sistema para o processamento de minerais da série dos lantanídeos e a produção de óxidos de terras raras, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

meios para a recepção e condicionamento da matériaprima;

meios para a dessorção de um produto valioso compreendendo uma pluralidade de dispositivos de mistura e reação nos quais a matéria-prima é contatada em contracorrente com uma corrente de solução dessorvente;

meios para a separação de sólidos finos;

meios para a precipitação de minerais secundários através da utilização de uma primeira solução reativa;

meios para precipitação de carbonatos de terras raras através do uso de uma segunda solução reativa; e meios para a secagem e calcinação de carbonatos de terras raras para obter óxidos de terras raras;

em que o sistema compreende ainda um sistema secundário que permite o processamento adicional do mineral residual, e meios para a desidratação e lavagem do mineral residual,

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7/9 em que o mineral residual é lavado e um líquido contendo lantanídeo é recuperado.
28. Sistema, de acordo com a reivindicação 27, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios para a recepção e o condicionamento da matéria-prima incluem meios para transportar a matéria-prima para alimentar tremonhas, o que inclui meios de filtro para impedir a entrada de objetos indesejados.
29. Sistema, de acordo com a reivindicação 27 ou 28, CARACTERI Z ADO pelo fato de que os meios de dessorção compreendem reatores primários e secundários conectados em série, em que o material é misturado e dessorvido em diferentes estágios com a solução dessorvente.
30. Sistema, de acordo com a reivindicação 29, CARACTERIZADO pelo fato de que a solução dessorvente corresponde ao sulfato de amônio.
31. Sistema, de acordo com a reivindicação 29 ou 30, CARACTERI Z ADO pelo fato de que os reatores primários e secundários são ligados a separadores de grãos primários e secundários, respectivamente, em que dessorção é completada e uma sedimentação de sólidos grosseiros é executada.
32. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 27 a 31, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios de separação de sólidos finos compreendem decantadores de sólidos finos que recebem os líquidos clarificados a partir dos meios de dessorção de produtos valiosos.
33. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 27 a 32, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios de precipitação de minerais secundários compreendem decantadores de minerais secundários, que recebem os

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8/9 líquidos clarificados a partir dos decantadores de sólidos finos e são contatados com uma solução reativa, a fim de precipitar os minerais secundários.
34. Sistema, de acordo com a reivindicação 33, CARACTERIZADO pelo fato de que a solução reativa corresponde ao bicarbonate de amônio.
35. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 27 a 34, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios de precipitação de carbonatos de terras raras compreendem decantadores de carbonato de terras raras, que recebe, o líquido clarificado a partir dos meios de precipitação de minerais secundários e é contatado com uma solução de bicarbonate de amônio a fim de precipitar carbonatos de terras raras.
36. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 27 a 35, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios de secagem e calcinação compreendem fornos de secagem que recebem e secam os carbonatos de terras raras, e fornos de calcinação que convertem os carbonatos em óxidos de terras raras.
37. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 27 a 36, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios de lavagem e desidratação compreendem uma ou mais mesas de desidratação, conectadas em série e em contato com uma corrente de água de lavagem em contracorrente.
38. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 27 a 37, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema secundário compreende meios de separação de sólidos finos, meios de precipitação de minerais secundários e meios de precipitação de carbonatos de terras raras, todos tendo

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9/9 características equivalentes e operando em um modo análogo aos do sistema principal.
39. Sistema, de acordo com a reivindicação 38, CARACTERIZADO pelo fato de que nos decantadores de carbonatos de terras raras é obtido um concentrado de carbonato de terras raras e uma corrente de líquido que é enviada para uma planta de condicionamento de água.
40. Sistema, de acordo com a reivindicação 39, CARACTERIZADO pelo fato de que a planta de condicionamento de água corresponde a uma planta de osmose reversa, em que uma corrente de elementos diluídos e uma corrente de concentrado de amônio são obtidas, a corrente de elementos diluídos sendo utilizada para a lavagem de minério nos meios de desidratação e lavagem, e a corrente de concentrado de amônio sendo usada como uma solução dessorvente nos meios de dessorção de produtos valiosos.